CN104870020A

CN104870020A - 用于关节软骨的仿生型界面润滑剂

Info

Publication number: CN104870020A
Application number: CN201380065766.1A
Authority: CN
Inventors: D·普特南; 陈明智; K·J·萨马鲁; L·J·博纳塞尔
Original assignee: Cornell University
Current assignee: Cornell University
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2015-08-26
Also published as: WO2014063102A1; US20150275118A1; US20190194564A1; US10344243B2; EP2908861A4; EP2908861A1

Abstract

本发明涉及针对生物组织，特别是关节和软骨表面的润滑方法，以及使用高分子量的亲水性聚合物刷治疗骨关节炎的方法，所述聚合物刷模拟润滑素的结构和活性。这些合成的润滑素类似物聚合物刷(本申请中称为接枝刷型聚合物)，包括接枝有聚乙二醇的聚丙烯酸主链。

Description

用于关节软骨的仿生型界面润滑剂

对相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.§119(e)要求2012年10月19日提交的美国临时申请61/716,119的优先权，其全部内容并入本申请。

联邦资助研究的声明

本发明是在国家科学基金会授予的拨款号DMR-0520404的政府支持下完成的。美国政府具有本发明的某些权利。

通过引用并入序列表

提交的ASCII文本文件中命名为“SequenceListing.txt”、4,096字节的序列表创建于2013年10月18日，通过EFS-Web提交至美国专利商标局，在本申请中通过引用并入。

发明领域

本发明涉及针对生物组织的润滑方法，特别是针对关节和软骨表面的润滑方法，以及使用高分子量的亲水性聚合物刷治疗骨关节炎的方法，所述聚合物刷模拟润滑素的结构和活性。这些合成的润滑素类似物聚合物刷(本申请中称为接枝刷型聚合物)，包括接枝有聚乙二醇的聚丙烯酸主链。

发明背景

在发达国家有超过5000万人遭受骨关节炎的折磨并且这一数字预计会随中位年龄和预期寿命的增长而升高。单在美国，每年对骨关节炎的治疗带来的经济影响就超过了$300亿。经济负担以及其他因素(即，生活质量、工时损失，等)促进更有效治疗的开发。

目前对骨关节炎(OA)的治疗包括非类固醇抗炎药[Scott etal.(2000)Rheumatol.39:1095–10、关节内皮质类固醇注射剂[Arroll et al.(2004)BMJ 2004；328:8693]以及硫酸软骨素或葡糖胺补充剂[Sinusas(2012)Am.Fam.Physician 85:49–56]；然而，它们对于疾病进展很少具有效果或没有效果。最近的一种治疗OA的方式是关节内注射天然的滑液糖胺聚糖，透明质酸(HA)[Mabuchi et al.(1994)J.Biomed.Mat.Res.28:865–70]。HA提升滑液的粘度(例如，粘度补充)以降低流体动力模式润滑中的摩擦系数[Tadmor et al.(2002)J.Biomed.Mat.Res.61:514–23]。滑液中其它主要的润滑成分是润滑素，所述润滑素是一种高分子量的糖蛋白，能降低边界模式的润滑中的摩擦系数[Swann et al.(1972)J.Biol.Chem.247:8069–73；Jay et al.(1998)J.Biomed.Mat.Res.40:414–8；Chawla et al.(2013)Acta Biomat.6:3388–94]。随着关节软骨润滑领域的成熟，显示出需要流体动力模式和边界模式的润滑来预防在负重关节例如膝关节中的疾病进展[Das et al.(2013)Biomacromol.14:1669–77]。

在受损的软骨中，软骨细胞产生润滑素的能力受到了削弱并且边界模式的润滑降低了[Elsaid et al.(2012)Osteoarthritis Cartilage 20:940–948]。在大鼠的疾病模型中，向关节内注射补充型润滑素以及截断的重组型润滑素构建体LUB:1减缓了OA的进展[Jay et al.(2010)Arthritis Rheum.62:2382–91；Flannery et al.(2009)Arthritis Rheum.60:840–7]。然而，迄今为止，大规模重组制造润滑素和LUB:1都依然具有挑战性，这归因于上述蛋白质核心结构中的多个氨基酸重复以及其高度的糖基化[Jay(2004)Curr.Opin.Orthop.15:355–359；Jones et al.(2007)J.Orthop.Res.25:283-292]。

自然界中的天然润滑剂，例如蛋白聚糖聚集体和粘蛋白类(例如，润滑素)将天然表面保持为亲水性。然而，迄今为止，大规模重组制造润滑素和LUB:1都依然具有挑战性，这归因于上述蛋白质核心结构中的多个氨基酸重复以及其高度的糖基化[Jay(2004)Curr.Opin.Orthop.15:355–359；Jones et al.(2007)J.Orthop.Res.25:283-292]。因此，需要一种能够提供边界润滑的润滑素和LUB:1的仿生物。

与其他聚合物接枝的润滑性聚合物是本领域已知的，但是这些刷型共聚物没有一个被报道是针对关节性关节的边界润滑剂。例如，Müller描述了一种聚阳离子聚合物聚L-赖氨酸-接枝-聚乙二醇(pLL-g-PEG)，其能够吸附于并润滑带负电荷的表面[Müller(2009)“Aqueous Lubrication by Means of Surface-Bound Brush-Like Copolymers”DoctoralDissertation ETH No.16030]。Perrino(2009)报道了pLL-g-葡聚糖是另一种刷形成聚合物，其能够促进带负电荷表面的润滑性[Perrino(2009)Poly(L-lysine)-g-dextran(pLL-g-dex):Brush-forming,Biomimetic Carbohydrate Chains that Inhibit Fouling and Promote Lubricity”Doctoral Dissertation ETH No.18224]。Spiller综述了包括天然的聚合物(例如，藻酸盐、胶原蛋白、纤维蛋白和透明质烷)和合成的聚合物(例如，PVA、PEG和经修饰的PEG)的水凝胶在修复软骨缺陷上的用途，但其中并不包括任何一种接枝刷型共聚物类的水凝胶[Spiller et al.(2011)Tissue Eng.17:281-299]。

研究了聚丙烯酸-接枝-聚乙二醇(pAA-g-PEG)以测定在存在或不存在水的情况下，涂布有PAA-g-PEG聚合物的硅胶皮与人造草皮之间在滑行性相互作用过程中的摩擦力。在干燥条件下，所述摩擦系数大于1而在潮湿条件下，在低滑行速度时该摩擦系数的值低于0.01[Van der Heide et al.(2009)Friction 1:130-142]。

Hartung描述了使用刷形成接枝共聚物包括聚烯丙胺-g-PEG和pAA-g-PEG共聚物对陶瓷制品的润滑。这些pAA-g-PEG共聚物降低了蓝宝石配对的摩擦副(sapphire matchedtribopairs)的摩擦系数而并未降低ZrO₂配对的摩擦副(ZrO2matched tribopairs)的摩擦系数。在该项研究中，所述pAA-g-PEG聚合物具有长度适中的主链(15kDa)、3-6的接枝比以及5kDa的PEG侧链[Hartung(2009)“Aqueous Lubrication of Ceramics by means ofBrush-forming Graft Copolymers”Doctoral Dissertation ETH No.18428]。Doménech(2006)报道了pAA-g-PEG接枝共聚物通过利用1kDa和2kDa的PEG侧链(比例各异)成为粘膜粘着剂递送系统[Doménech et al.(2006)Eur.J.Pharm.Biopharm..63:11-8]。Sun报道了使用pAA-g-PEG微粒来封装和递送抗癌药[Sun et al.(2013)Biomaterials 34:6818-28]。

发明概述

在一方面，本发明提供了赋予生物组织适当水平的润滑性的方法，所述方法包括将所述生物组织与足量的组合物接触以赋予适当的润滑性。该组合物包括润滑素或LUB1的生物模拟物(仿生物)。在某些实施方式中，所述接枝刷型共聚物是聚丙烯酸-接枝-聚乙二醇共聚物(本申请中缩写为pAA-g-PEG)或接枝有其它刷段(例如，多糖、聚氧化丙烯等)的pAA主链。在特定的实施方式中，所述接枝刷型共聚物是(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数范围从1.0至约1.5并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种官能化的端基。优选的聚合物的流体动力学尺寸为至少约80nm，并且范围可以高达100-120nm以及近似于润滑素的流体动力学直径。

在另一方面，本发明涉及治疗骨关节炎的方法，所述方法包括向患者患关节炎的关节或损伤的关节施用治疗有效量的接枝刷型聚合物，其中所述接枝刷型共聚物是pAA-g-PEG、本申请所述的接枝有其它刷段(例如，多糖、聚氧化丙烯等)的pAA主链，或者是(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数范围从1.0至约1.5并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种官能化的端基。优选的聚合物的流体动力学尺寸为至少约80nm，并且范围可以高达100-120nm以及近似于润滑素的流体动力学直径。

本发明更进一步的方面涉及一种接枝刷型聚合物，所述接枝刷型聚合物包含(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数范围从1.0至约1.5并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种端基。优选地，对于本发明的这些聚合物，所述聚阴离子主链是pAA，所述刷段是PEG并且所述端基是硫醇，任选地与软骨结合剂结合。本发明进一步提供了药物组合物，所述药物组合物包括本发明所述的接枝刷型共聚物以及药学上可接受的载体。

附图简述

图1A显示了丙烯酸(1)的RAFT聚合流程，所述流程将CPA-DB(2)用作CTA、以及A-CPA(3)用作引发剂以产生聚丙烯酸(4)。图1B显示了使用羧基活化剂DMTMM(6)将甲氧基-PEG-胺(5)结合至聚丙烯酸(4)以产出统计接枝共聚物(7)的反应流程。在存在–NH₂基的条件下将所述端基裂解成-SH。图1C以卡通形式显示了所述合成的润滑素模拟物的分子构造。

图2显示了示范的针对105,000g/mol的pAA和5000g/mol的PEG的混合物的FTIR校准曲线，用于计算接枝至pAA-g-PEG上的PEG的百分比。对于每个校准曲线，pAA:PEG的质量比在1:9至6:4间变化。也包括了纯的pAA和PEG。用二次方程拟合数据，R²>0.99。

图3A显示了摩擦计的示意图，所述摩擦计用于pAA-g-PEG的摩擦测试。在软骨外植体上引入正常负荷以作用于经聚合物处理的金涂布的玻璃上。通过将剪切负荷除以正常负荷测定摩擦系数。图3B是刷型共聚物的卡通图，所述刷型共聚物通过所述pAA主链的硫醇基末端栓于金涂布的表面。

图4显示了聚合物处理组滑片的边界润滑结果。具体地，该图显示了相对于阴性对照(未处理组滑片)的摩擦系数变化(Δμ)随流体动力学直径变化的曲线。pAA-g-PEG的每个数据点是5份样品的平均值。LUB:1用作对照。

图5的图像以滑行速度的函数形式显示了命名为60K-2K-50％的pAA-g-PEG刷型聚合物(处理组)和PBS(未处理组)在胫骨软骨外植体上的摩擦系数(μ)。结果显示在每个速度上组间都具有统计学显著性(p＝0.001)差异(ANOVA分析)。

图6对来自ACL横切的未处理组大鼠膝(注射PBS)和ACL横切的处理组大鼠膝(注射60K-2K-50％)的膝关节组织切片进行番红-O染色，显示在PBS组样品中存在病变(L)和肥大(H)，而在聚合物处理组样品中没有发现。

图7是柱状图，显示了来自ACL横切的未处理组大鼠膝(注射PBS)和ACL横切的处理组大鼠膝(60K-2K-50％)的外植性软骨的表面粗糙度，并且显示组间具有统计学显著差异(p<0.01)。

发明详述

本发明涉及使用仿生的接枝刷型共聚物赋予生物组织，特别是关节和软骨润滑性的方法。根据这一方法，将生物组织与包括赋予生物组织表面适当的润滑性的接枝刷型共聚物的组合物接触。在某些实施方式中，所述接枝刷型共聚物是聚丙烯酸-接枝-聚乙二醇共聚物(本申请中缩写为pAA-g-PEG)或本申请所述的接枝有其它刷段(例如，多糖、聚氧化丙烯等)的pAA主链。在某些实施方式中，所述接枝刷型共聚物包含(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数范围从1.0至约1.5并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种官能化的端基。

在本方法的一些实施方式中，所述接枝刷型共聚物具有接枝至聚乙二醇(PEG)刷段的聚丙烯酸主链(pAA)，其中所述pAA主链的大小为至少50kDa并且具有至少1kDa的PEG刷段，pAA的大小为至少60kDa并且具有至少2kDa的PEG刷段，所述pAA主链的大小为至少100kDa并且伴有至少5kDa的PEG刷段，所述pAA主链的大小为至少140kDa并且伴有至少10kDa的PEG刷段，以及上述的所有排列。优选的聚合物的流体动力学尺寸为至少约80nm，并且范围可以高达约100-120nm以及近似于润滑素的流体动力学直径。

其它刷段能与所述pAA主链一起使用，包括多糖(例如，葡聚糖等)或多元醇(例如，聚乙烯醇(PVA)等)。

可通过将接枝共聚物注射、输注、植入、喷涂或涂布于所述待润滑的组织或间隙的内部、表面或周围来接触生物组织。一般来说，接触生物组织是指以任意一种能导致所述共聚物涂布所述表面或浸泡所述组织的方式，将所述接枝刷型聚合物递送至所述组织。在某些实施方式中，通过将所述组合物注射或输注入关节间隙生物组织来接触所述组织–导致涂布了软骨和/或见于该关节间隙中的半月板。此外，根据所接触的组织的类型、空间是否被填满、表面是否被涂布等，测定所使用的体积。

在特定的实施方式中，所述生物组织是关节或软骨，并且优选是损伤的或患关节炎的关节和/或软骨。在优选的实施方式中，所述关节是负重关节例如髋、膝或踝关节。许多不同的关节可以是需要润滑性的，包括肩、肘、腕、手、手指和脚趾关节。

可润滑其它生物组织用于治疗多种病症，包括但不限于，干眼综合征、鼻干、绝经后阴道干涩、腕管综合症等。本领域的技术人员能够确定合适的用于接触特定的生物组织的递送途径和方法。例如，对于干眼，可通过灌输滴法进行接触；对于干鼻，可通过鼻喷雾进行接触；对于腕管综合症，可通过在发炎的腱和腱囊的附近或周围注射进行接触；以及对于绝经后的干涩阴道，可将丸剂、锭剂或栓剂置于或植入所述阴道。因此，这种方法能用以实现与任意一种生物组织的边界模式的润滑。

本发明的另一方面涉及使用本申请所述的接枝刷型聚合物治疗骨关节炎的方法。根据这些方法，向患者患关节炎的关节或损伤的关节施用治疗有效量的接枝刷型聚合物。所施用的所述接枝刷型聚合物可以是分子量各异的pAA-g-PEG共聚物，其中所述pAA主链的分子量范围从至少约50kDa至约200kDa并且所述PEG刷的大小范围从至少约1至约20kD。在一些实施方式中，所述接枝刷型共聚物包含(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数范围从1.0至约1.5并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种官能化的端基。

在本方法的一些实施方式中，所述接枝刷型共聚物的所述聚阴离子主链是pAA，所述pAA的分子量选自下组：约50kDa、约75kDa、约100kDa、约125kDa和约150kDa。对于这些聚合物，优选的刷段为PEG或葡聚糖，并且更优选PEG。所述刷段的分子量大小范围从约1kDa至约20kDa，并且对于PEG，优选约1kDa、约2kDa、约5kDa或约10kDa。优选的聚合物的流体动力学大小为至少约80nm，并且范围可以高达100-120nm以及近似于润滑素的流体动力学直径。

所述官能化的端基优选为硫醇部分。所述硫醇可以结合至软骨结合剂、疏水性烷烃链、胆固醇或其它试剂，包括但不限于，以下软骨结合肽的一种或多种：TKKTLRT、SQNPVQP、WYRGRL、SYIRIADTN或CQDSETRFY(SEQ ID.NO分别为1-5)。

可向所述患关节炎的关节或损伤的关节内注射或输注所述接枝刷型共聚物以治疗或预防骨关节炎。因此，所述共聚物提供边界润滑。此外，所述方法可以包括同时或依次施用透明质酸、滑液、糖胺聚糖或其它试剂以向所述关节提供流体动力润滑，以进一步中止疾病进展。也可通过注射或输注施用这些试剂。

在优选的实施方式中，所述患关节炎的关节是负重关节例如髋、膝或踝关节。骨关节炎会影响许多不同的关节并且考虑将所述方法用于比前述更多的这样的负重关节，包括但不限于，肩、肘、腕、手、手指和脚趾关节。在本领域的技术范围内可以针对每个单独的关节改变剂量、注射频率、治疗持续时间和终端。

本申请所使用的“治疗”是指临床介入以试图改变所受治疗的个体或细胞的疾病进程，并且可用以预防临床疾病或者用于临床疾病的进程中。治疗的疗效包括但不限于，预防疾病的发生或复发、减轻症状、减少所述疾病的任何直接或间接的病理学后果、降低疾病进展的进度、缓解或减轻所述疾病的状态，以及缓和或改善预后。例如，治疗骨关节炎可能会产生以下结果：降低症状、改善能动性、减少关节疼痛以及总体性抑制疾病进展、或者在关节损伤的情况下进行预防。

本申请中互换使用的术语“治疗有效量”和“有效量”是指本发明的组合物的量，所述量足以产生以下结果：预防骨关节炎的发展、复发或发作或一种或多种上述症状、增强或改善另一疗法的预防效应、降低骨关节炎的严重程度和持续时间、缓解骨关节炎的一个或多个症状、预防骨关节炎的发展、引起骨关节炎的消退、以及/或增强或改善骨关节炎的额外治疗的疗效。同样地，对于治疗本申请所考虑的其它疾病或病症，以同样的方式明确了所述治疗有效量。

可向患者施用一剂或多剂的治疗有效量，所述剂量足以缓和、缓解、稳定、逆转或减慢所述疾病的进展，或者降低所述疾病的病理学后果，或者降低所述疾病的症状。所述缓解或降低不需要是永久性的，但可以是持续一段时间的，范围从至少一小时、至少一天、或至少一周或更多。所述有效量一般由医师在个案的基础上决定，而这是在本领域人员技术范围内的。在决定合适的剂量以实现有效量时，通常考虑几个因素。这些因素包括患者的年龄、性别和体重，所治疗的病症，所述病症的严重程度，以及施用途径、剂型和方案以及所需要的结果。

在本申请的某些实施方式中，所述治疗有效量是能有效治疗骨关节炎、在一段时间内实现缓解疼痛、改善关节活动和灵活性、降低关节中的摩擦或改善其它可接受的骨关节炎测量指标的量。

透明质酸(HA)是一种多糖，所述多糖是膝中天然的流体动力模式的润滑剂(快速并且正常的负荷较轻)。其在临床上用作关节内注射剂以降低膝关节软骨上的流体动力模式的摩擦系数。润滑素是一种蛋白聚糖，所述蛋白聚糖是膝中天然的边界模式的润滑剂(较慢并且正常的负荷较重)。润滑素不被用于临床，这是因为其重复的氨基酸主链序列和广泛的糖基化使其很难制造。因此，本申请提供了作为边界模式的润滑剂的仿生物。

用本发明所述的方法得到的结果说明边界模式的润滑是针对OA的流体动力模式润滑治疗的补充或备选。例如，负重的膝经受着全范围的摩擦力。分别作为边界和流体动力润滑剂的润滑素和HA，协同作用以提供与其单独时相比增强的润滑性和负载保护作用[Das(2013)]。同样地，本方法中所使用的共聚物能与流体动力润滑剂HA协同作用，以改变OA的疾病进展。本发明中考虑使用的HA和其它流体动力模式的润滑剂是本领域的技术人员已知的并且可以如本领域已知的那样进行组合使用。

本发明的另一方面涉及接枝刷型共聚物，所述接枝刷型共聚物包含(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数(PDI)范围从1.0至约1.5并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种官能化的端基。本发明所述的共聚物可能在治疗性用途上具有优势。

在一些实施方式中，本发明的这些接枝刷型共聚物具有由聚丙烯酸组成的聚阴离子主链。所述聚阴离子主链聚合物是生物相容的并且还包括，但不限于，聚谷氨酸、聚天冬氨酸、多糖和其它生物相容的聚阴离子。

对于pAA主链，所述分子量范围从约50kDa至约200kDa并且包括约50kDa、约75kDa、约100kDa、约125kDa和约150kDa。所述PDI范围从1.0至1.5并且优选等于或小于1.35。通过使用本发明的实施例中所述的RAFT合成技术合成所述主链，从而实现这一范围内的PDI。

本发明所述共聚物的所述刷段可以是PEG、聚丙二醇(PPG)、多糖例如葡聚糖或纤维素或多元醇例如聚乙烯醇。所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20k DA并且包括约1kDa、约2kDa、约5kDa或约10kDa。优选的刷段为PEG。

在优选的实施方式中，本发明所述的接枝刷型共聚物的总分子量和大小接近于润滑素，并且可以通过在上述大小范围内适当变化所述聚阴离子主链和刷段而实现。同样地，所述聚合物的流体动力学大小为至少约80nm，并且范围可以高达约100-120nm以及近似于润滑素的流体动力学直径。

所述接枝刷型共聚物可以具有一种或多种官能化的端基。这样的基团包括但不限于硫醇基、氨基或其它活性端基。所述基团可以位于任意一端或两端。所述端基有益于将所述共聚物结合至表面(一般与该表面垂直结合)，包括但不限于，材料和生物表面(例如，玻璃、金属、金涂布的玻璃滑片)，或者能用于连接一种或多种功能基团例如软骨结合域—所述功能基团随之结合至表面并且一般将所述共聚物定向为垂直于该表面。软骨结合域的实施例包括例如TKKTLRT、SQNPVQP、WYRGRL、SYIRIADTN和CQDSETRFY(SEQID.NO分别为1-5)的肽部分，以及疏水烷烃链(例如，具有6至12个碳原子)、胆固醇或其它甾醇部分、其它任一有益于将所述接枝刷型共聚物结合至生物组织或材料表面的结合域。用于连接软骨结合域、疏水链烷烃、甾醇或其它试剂的结合化学是本领域的技术人员已知的。

对于本发明所述的共聚物，摩擦力随着PEG链长度的升高而下降并且接枝率在其中具有一定的作用，例如更高的链密度带来更好的刷，这是因为在这种情况下必须延长链才能使其适应更高的链密度，这推测会允许更多的水和更好的润滑性。使用摩擦计测量摩擦系数，所述摩擦计通过对处于可变的速度(一般为0.1、0.3、1、3和10mm/s)和可变的正常压缩力(一般为250至300kPa)下的样品进行线性振荡来评估表面润滑性。

本发明更进一步的方面涉及药物组合物，所述药物组合物包括本发明所述的接枝刷型共聚物和药学上可接受的载体。

可将本发明所述的药物组合物制备成可注射的无菌溶液、悬液或其它方便的制剂(例如丸剂、锭剂、乳剂、栓剂等)形式用于关节内、鼻内、阴道内、眼内或其它递送。除所述活性成分外，本发明所述的药物组合物可以进一步包括对例如可制造性、施用、摄取等具有改善作用的，例如，药学上可接受的添加剂、赋形剂、载体等。

术语“赋形剂”是指药学上的惰性成分，所述成分在体内没有活性。参见HANDBOOKOF PHARMACEUTICAL EXCIPIENTS(Am.Pharm.Ass'n 1986)。根据本发明，本领域的普通技术人员将意识到许多不同的赋形剂能用于剂型中并且本申请所提供的列表并未囊括全部。

本申请所采用的词语“药学上可接受的”是指化合物、材料、组合物和/或剂型，所述化合物、材料、组合物和/或剂型在合理的医学判断范围内，适用于接触人类和动物的组织而没有与合理的利益/风险比相当的过度的毒性、刺激性、过敏反应或其它问题或并发症。

可以改变本发明所述的药物组合物中所述接枝刷型共聚物的剂量水平，以使所得的量能针对特定的治疗、受试者、组合物和施用方式有效地实现所需要的治疗应答而对所述受试者没有毒性。所选的剂量水平将取决于多种因素，包括所治疗的疾病、施用途径、施用时间、所用的特定化合物的排泄速率、所述治疗的持续时间、与所用的特定化合物组合使用的其它药物、化合物和/或材料、所治疗的患者的年龄、性别、体重、病情、一般健康状况和过往病史，以及本医学领域熟知的因素等。考虑多次施用所述药物组合物，包括每天、每周、每月或隔月施用。优选的剂量水平的范围为0.1-10mL注射体积内约0.1-10mg/mL(针对人类，啮齿类更少)，或等效物，并且优选0.1至3mL注射体积内约1-5mg/mL。

上述被认为是仅针对本发明原理的说明。此外，由于本领域的技术人员容易想到多种修饰和变化，因此不希望将本发明局限于所展示和描述的具体的结构和操作，并且相应地，在本发明的范围内，可采取所有适当的修饰和等效物。所有引用的参考专利、专利申请或其它文件通过整体引用并入本申请。

实施例

材料：经200ppm的4-对甲氧酚稳定的丙烯酸(AA，99.5％)、甲醇(99.8％)和硼酸钠缓冲液获自VWR(Radnor,PA,USA)。4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)(A-CPA)和4-氰基-4-硫代苯甲酰戊酸(CPA-DB)(>97％HPLC)获自Sigma-Aldrich(St.Louis,MO,USA)。甲氧基-聚乙二醇-胺粉末(PEG-NH₂)获自键凯科技(北京，中国)以及4-(4,6-二甲氧基-1,3,5,-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐(DMTMM)来自梯希爱美国(TCI America)(Portland,OR,USA)。除另有说明，所有化学试剂按收到原样进行使用。

设备：使用Waters凝胶渗透色谱(GPC)系统得到pAA的Mn和多分散指数(PDI)，上述Waters凝胶渗透色谱配有两个串联(和)的Ultrahydrogel^TM柱(Waters)、1515高效液相层析(isocratic HPLC)泵和2414折射率检测器，并且温度控制在30℃。所使用的流动相是流动速率为0.8ml min^-1、经聚甲基丙烯酸的钠盐标准品进行校准的磷酸盐缓冲溶液(pH 7.4；PBS)。使用Inova 400MHz分光计以氧化氘(D₂O)为溶剂对pAA进行¹H的核磁共振(NMR)。以HOD为4.81ppm时计算共振。

实施例1

聚丙烯酸主链(pAA)的合成和特性分析

方法：如Pelet等所述[Pelet et al.(2012)Macromol.Chem.Phys.213:2536–40]，在无水、密闭和黑暗的条件下，使用丙烯酸(AA)、作为引发剂(I)的A-CPA以及作为链转移剂(CTA)的CPA-DB，通过RAFT聚合作用合成聚丙烯酸(图1A)。为了扩大规模，大体的反应条件如下：将AA(0.95ml,13.8mmol)加入直火烘干的的5ml棕色安瓿瓶，上述安瓿瓶内置有一个跳动的磁体，向上述安瓿瓶中加入溶于2.9ml氮吹甲醇的CPA-DB(5.3mg，19x 10^-3mmol)，随后加入溶于0.7ml氮吹甲醇的A-CPA(1.3mg，4.63x 10^-3mmol)。在加完每个试剂后，向所述反应混合物中鼓泡通入几分钟氮气以预防流入氧气。在末次氮吹之后，将上述反应安瓿瓶进行火烧密封，置于60℃油浴中以引发聚合反应，并使其搅拌48小时。在反应完成时，打破安瓿瓶的颈部以将反应物暴露于空气中并且将上述溶液置于冰中冷却以终止聚合反应。用0.01M的NaOH稀释溶液，用去离子水透析3天，每天更换两次水，并且随后冻干以得到白色的蜡状粉末。表征结果：¹H NMR(INOVA400MHz，D₂O，ppm)：δ1.5-2.0(pAA-CH₂-)、δ2.25-2.75(pAA-CH-)。

结果和讨论：上述反应规模相对于之前的报道[Pelet(20120}]线性增加了～1.6倍，以允许初步分析产品规模化制造过程中的潜在挑战。大体来说，如表1中所示，针对每个反应将维持其总反应体积(4.6mL)恒定，与此同时改变AA、I和CTA的摩尔比以产生不同长度的pAA主链。将[I]:[CTA]的比值恒定维持在0.25与此同时改变[AA]:[CTA]的比值以实现所示分子量。针对每个理论Mn值合成了几批pAA，并且如果实验Mn值在所需的理论Mn值的5％误差范围内，则认为反应是可接受的。一般来说，使用来自表1的比值产生的pAA始终具有在实验误差范围内的相同的Mn值。

为了得到分子量大于Mn 100,000并且具有可接受的PDI(优选≤1.35)的pAA主链，需要AA的浓度大于3M以避免偏离上述理论Mn值。为了得到甚至更高的分子量(Mn200,000或更高)并具有较窄的PDI的pAA主链，可能需要甚至更高的单体浓度并随之修改反应条件。

表1中AA的RAFT聚合反应是在甲醇中于60℃同时在密闭、无氧条件下将[I]:[CTA]维持在0.25并改变[AA]以及[AA]:[CTA]进行的。此表提供了所示pAA聚合物的理论Mn值和样品的实验Mn值以及PDI。通过GPC测定实验Mn值和PDI值。

表1

合成的pAA的分子量

实施例2

pAA-g-PEG聚合物刷的合成和表征

方法：基于Pelet等所述的步骤[Pelet et al.(2011)Bioconj.Chem.22:329–37]，使用DMTMM作为偶联剂，通过与聚合物类似的结合方式将单胺官能化的PEG结合至pAA主链，合成了pAA-接枝-PEG共聚物(pAA-g-PEG)并示意性地示于图1B。一般的反应如下：在带有磁力搅拌棒的10ml烧瓶中，通过搅拌将Mn为107,600的pAA(10mg，139mmol的AA)和Mn为2000的PEG-胺(610mg，305mmol的PEG)溶于0.1M的硼酸盐缓冲液(3ml，pH 8.5)中。向上述溶液中逐滴加入溶于0.1M硼酸盐缓冲液(0.6ml)的DMTMM(79mg，285mmol)并使用1N的HCl将pH调节至6-7。在pAA浓度维持于～3.3g/L的基础上固定所述反应的体积，但前提条件是具有相应的摩尔比的PEG会溶于相应的体积中。否则，在PEG浓度维持于185g/L的基础上固定反应体积(这是由于对于Mn较大的PEG，在其对AA单体的某些摩尔比条件下，很难溶解大量的所述PEG)。每个结合反应在室温下进行24小时，用去离子水透析3天并冷冻干燥以获得白色粉末。将聚合物刷命名为pAA(a)-gr-PEG(b)，其中a和b分别为pAA和PEG的分子量，并且gr是接枝率，所述接枝率是通过将接枝至所述pAA主链的PEG的摩尔数除以所述pAA主链中的AA单体的摩尔数确定的。

使用动态光散射(DLS)对水溶液中的pAA-g-PEG进行测量确定聚合物的流体动力学直径。将每种pAA-g-PEG以3g/l的浓度溶于滤过的PBS中并使用Malvern Zetasizer ZS在20℃以173度的检测角度测量其流体动力学直径。将所述光散射强度测量成时间函数的形式，以将所述聚合物的布朗运动与流体动力学直径进行关联，所述流体动力学直径由仪器制造商提供的Malvern分散技术软件计算而得。

使用FTIR测定PEG结合至pAA上的百分比(％)。简单来说，通过改变pAA和溶于甲醇中的PEG聚合物的质量比(0.5-1％w/v)产生标准曲线。聚合物溶液在氟化钙(CaF₂)晶体上沉积为薄膜并通过DGS-TEC在350-4000cm^-1间的吸光度记录光谱。对每个样品总共进行64次扫描。在Matlab中对每个光谱进行单值分解(SVD)并且用变换矩阵转化所述SVD的组分光谱以分别对纯化的pAA和PEG的光谱进行拟合。从上述被拟合的成分间的比例计算pAA的摩擦系数并将该摩擦系数与质量百分比进行关联以针对每个刷型聚合物给出PEG的结合百分比。

结果和讨论：使用缩合剂DMTMM激活pAA上的羧酸基团并在pAA和PEG间建立稳定的酰胺键，从而将PEG-NH₂结合至上述pAA主链。刷型聚合物产物是pAA和PEG的统计接枝共聚物(pAA-g-PEG)，由羧酸和连接有酰胺的PEG侧链组成(图1B)。如表2所示，对于pAA和PEG的每个组合使用恒定为1:1的[DMTMM]:[PEG]摩尔比，制成了具有不同[PEG]:[AA]比的聚合物。在结合反应过程中，溶液偶尔会变黄，这表明pAA主链的硫羰基硫醇端基(thiocarbonylthio)裂解了从而暴露了游离的硫醇基。上述暴露的硫醇基官能化pAA-g-PEG聚合物刷的端部，使得聚合物刷能够结合底物，例如金或者其它经硫醇或马来酰亚胺官能化的化合物或表面。为了严密控制主链长度(通过RAFT聚合反应)和接枝置换百分比选择了两步法合成接枝共聚物刷以消除与直接共聚化相关的问题(例如单体竞聚率的差异)。

鉴于所述pAA-g-PEG聚合物的高分子量和刷性构造，既不可能直接测量(例如，DLS)也不可能间接测量(例如，GPC)PEG在最终的共聚物中的结合情况。此外，由于存在巨大的(overwhelming)PEG峰，不可能从端基的¹H NMR分析中计算分子量。这一无力表征聚合物刷分子量的情况是普遍的，因此研究经常只报道反应物的进料浓度以区分聚合物[Mu et al.(2003)Tribology Lett.15:395–405；Schmolke et al.(2011)Phys.Status Solidi A 208:1290–300]。因此，开发了一种新的使用每个聚合物的红外光谱(IR)来测量PEG结合至pAA主链上的程度的方法，从而可以精确地计算最终的共聚物的分子量。简单来说，针对pAA和PEG的每个分子量组合，由所述组合各自的IR吸收光谱生成了校准曲线，所述校准曲线将pAA的百分比和来自未结合的物理性混合物的PEG进行关联(参见图2中的实施例)。将每个pAA-g-PEG的pAA成分系数关联至上述校准曲线，由此提供所述样品的pAA质量分数，该质量分数随后被用于计算结合百分比以及计算所述pAA-g-PEG聚合物的分子量(表2)。从数据来看，越高的接枝进料比导致PEG侧链的结合百分比越高。一般的，在接枝进料比相同的情况下对分子量较高至较低的PEG进行比较显示了分子量较高的PEG具有较低的结合百分比产出，这可能源于较长链的空间位阻效应。

表2.pAA-g-PEG聚合物刷表

在上面的表2中，pAA的Mn是来自表1的理论Mn)。对于PEG:AA的接枝比，[PEG]:[AA]是变化的，与此同时[PEG]:[DMTMM]则保持恒定在1:1的比例。

实施例3

pAA-g-PEG对牛软骨的边界润滑作用

方法：使用特别针对软骨润滑而设计的定制的摩擦计进行摩擦测试[Gleghorn et al.(2008)J.Biomech.41:1910–8]。使用Varian热钟罩式蒸发器，将100nm的铬层沉积于玻璃滑片上，随后进行200nm的金涂布。将含3mg/ml pAA-g-PEG的PBS溶液于上述金涂布的滑片上孵育1-3天，从而通过硫醇-金的相互作用形成自组装的单层[Lowe et al.(2002)J.Am.Chem.Soc.124:11562–3]。使用美国数字仪器公司的Dimension 3100原子力显微镜，在PBS中的半水合条件下以接触模式对经pAA-g-PEG处理的滑片进行原子力显微镜检查(AFM)以观察覆盖情况。

从1-3日龄牛犊的髌股沟中分离出直径为6mm的软骨外植体，并将该软骨外植体裸露于1.5M的生理盐水中以剥去软骨上的天然润滑素。如图3所示，在存在PBS的条件下于摩擦计上评估上述经聚合物处理的滑片和裸露的软骨外植体，以测定边界模式条件下的摩擦系数。例如，在软骨外植体上引入正常的负荷作用于经聚合物处理的金涂布的玻璃上，并且随后将上述经聚合物处理的样品以垂直于正常的负荷的方向进行连结，共4个循环。为了创造边界模式的润滑条件，使用的剪切连结速度为0.3mm/sec以及压缩应变为40％[Gleghorn(2008)]。记录所得的剪切负荷并且通过将剪切负荷除以正常负荷测定所述摩擦系数。

未经聚合物处理的金涂布滑片用作阴性对照，并且LUB:1用作对照。

结果和讨论：通过AFM研究了与pAA-g-PEG刷孵育的金涂布滑片，从而对聚合物表面的覆盖情况给出视觉定性分析。得到的图像代表pAA-g-PEG在金表面上的覆盖情况。一般来说，聚合物刷形成的聚集体均匀地遍布表面，偶尔观察到小的簇状体。

表3中给出了针对聚合物对牛关节软骨的边界模式润滑的定量结果，并在图4中以图形形式进行了展示。给出的结果是相对于阴性对照(未处理组滑片)的摩擦系数的变化(Δμ)。pAA-g-PEG的每个数据点是5份样品的平均值。线性拟合的R²>0.6并且显示出显著的趋势(*p<0.05，单侧t检验)。与LUB:1相比，pAA(60)-2-PEG(10)、pAA(105)-1-PEG(5)和pAA(145)-2-PEG(2)显示出显著性的差异(**p<0.05，单侧t检验)；与此同时其余组的Δμ相当。

在图4中，以LUB:1为对比将上述结果随共聚物升高的水动力学大小的变化做曲线[Gleghorn et al.(2009)J.Orthop.Res.27:771–7]。对于这些摩擦测试，采用缓慢的连结速度(0.3mm/sec)以及较高的压缩应变(40％)来模拟每个测试中的边界模式的润滑。这里，测量相对于非压缩力的压缩应变从而使得在多个软骨外植体上的测试更统一。

相对于未处理组的对照表面，所有pAA-g-PEG处理组均呈现出降低的Δμ。该数据显示了pAA-g-PEG处理组中升高的流体动力学大小和降低的Δμ具有显著的关联趋势(图4)。将这些结果与LUB:1阳性对照比较发现，就pAA(60)-2-PEG(10)、pAA(105)-1-PEG(5)和pAA(145)-2-PEG(2)而言，每种pAA-g-PEG刷型共聚物诱导出的Δμ与LUB:1阳性对照的Δμ相当或显著优于其。除pAA(145)-1-PEG(10)以外，对于流体动力学直径>80nm的聚合物，摩擦系数显著降低。这很有趣，因为LUB:1在之前的大鼠体内模型上显示能有效预防软骨损伤并抑制OA的疾病进展[Flannery(2009)]。基于这些在活体外的牛软骨外植体上的初步体外研究，pAA-g-PEG显示为在润滑软骨表面上与LUB:1同样有效或比LUB:1更有效并且具有抑制OA疾病进展的潜力。

表3

经聚合物处理的金涂布滑片的摩擦测试

在上面的表3中，SEM是平均值的标准误差。重组型润滑素(LUB:1)的结果来源于之前的研究[Gleghorn(2009)]。

实施例4

官能化的端基

之前的工作证实，润滑素的软骨结合域位于羧基末端或靠近血液结合素样的氨基酸序列[Jones et al.(2007)J.Ortho.Res.25:283-922])。评估了之前识别的一系列能结合软骨的肽序列以定量分析它们如何影响仿生物的边界模式的润滑。表4显示了这些肽的实施例。此外，研究了这些刷型聚合物肽结合物以测定它们的结合动力学(k_b)、结合常数(K_D)以及目标软骨结合蛋白如何影响边界模式的润滑。

表4

软骨结合序列

选择表4中所列的肽以用合理的氨基酸长度来平衡它们已确立的软骨结合特性。

通过标准的肽化学合成所述肽，用马来酰亚胺标记N-末端，并在具有2X过量的游离硫基的条件下使用硫醇-马来酰亚胺反应将所述肽结合至pAA-g-PEG聚合物的硫醇端基。使用Ellman试剂测定结合程度并通过氨基酸分析对肽结合进行确认和定量。通过透析去除未结合的肽，并且如果有未结合的刷型共聚物的话，将用SulfoLink固定化树脂(Pierce)将其去除。对于肽结合的刷型聚合物，如实施例3中所描述的评估了其边界模式的润滑并且如实施例5中所述评估了其体内活性。

实施例5

大鼠ACL横切的骨关节炎模型

大鼠的ACL横切模型是公认的用于评估OA治疗功效的骨关节炎模型。该模型已被用于定量以下物质对软骨变性的预防和软骨保护作用：分离自培养基中生长的人滑膜细胞的全长润滑素、截断的重组型润滑素和分离自关节置换患者的滑液[Jay et al.(2010)Arthritis Rheum.62:2382–91]，并且该模型还被用于证实和定量60K-2K-50％刷型共聚物的功效。结果显示，此聚合物预防了软骨变性的进展。值得注意的是，所述60K-2K-50％聚合物预防了软骨、骨和半月板中的变化，在功能上表现为较低的组织粗糙度和摩擦系数。

方法：八至十周龄雄性Sprague-Dawley大鼠随机盲分至每个处理组(N＝12只大鼠/组)。每条鼠腿随机分至处理或对照组(每只大鼠有一个处理组，一个对照组)以使每只大鼠是其自身的对照。

腹腔注射氯胺酮-甲苯噻嗪混合剂麻醉大鼠，并且在经防腐处理的皮肤上沿中线切开皮肤(胫骨结节至髌骨上极)随后行内侧环髌骨关节切开术(胫骨结节至股四头肌，于内侧留下1mm的髌韧带)。在髌骨脱位后，去除髌下脂肪垫并且于髁间窝处识别前十字韧带(ACL)并于胫骨附件处横切所述韧带。拉伸所述膝，降低髌骨，并用Lachman试验(即向前移动胫骨)建立前部的不稳定性。通过4-0Vycril的间断缝合闭合切开的关节和皮肤，完成所述步骤。

所述60K-2K-50％刷型共聚物经70％乙醇处理进行预灭菌，并于真空下进行无菌干燥，随后溶于无菌滤过的PBS(0.2μm的滤孔)中至终体积为150μl，浓度为3mg/mL。鉴于刷型共聚物的极高的分子量(即所述聚合物太大以致于无法穿过灭菌滤孔)，不可能在施用前直接过滤灭菌所述聚合物，而本工作采用的无菌制备方法使得60K-2K-50％的研究的感染率为0％。在膝盖屈曲90度的条件下，经髌韧带中心(深度为3mm)向麻醉大鼠注射聚合物溶液和PBS对照(50μl)。

处死所述大鼠(吸入33％异氟烷)并且对来自六只大鼠的关节检查组织学差异、生化差异和残余聚合物含量。通过摩擦力测量术和轮廓测定法对来自剩余六只大鼠的关节进行机械性评估。

结果和讨论：针对机械性评估，从所述胫骨平台移除了3mm的软骨样品，内侧和外侧室各取一份。如实施例3中的一般描述，将样品加载至所述摩擦计中以测定摩擦性能。图5显示了对60K-2K-50％的体内评估润滑结果，并且数据点代表获自所述两个位点的平均值。

针对组织学评估，将分离的膝样品进行脱钙、石蜡包埋并得到冠状切片。用冷冻切片机对不同的区域进行切片(每个切片为250μm)以获取包含股骨髁、胫骨平台以及半月板的切片。用番红O染色切片以显现sGAG的含量并用苏木精和伊红(H&E)染色切片以显现细胞和基质构造(图6)，结果显示在PBS组样品中存在关节软骨病变(L)、相关软骨下骨重塑、以及半月板局部区域肥大和增生(H)并且在60K-2K-50％组样品中，关节软骨、骨或半月板形态没有变化。上述组织学结果比所述重组型润滑素(LUB:1)和全长润滑素的结果更好。针对每个关节表面，由至少三位受过组织学训练并不知情的个体使用OARSI改良的Mankin评分对软骨变性进行测量和评分[Pritzker et al.(2006)OsteoarthritisCartilage 14:13-29]。

通过轮廓测定法评估软骨的表面粗糙度。每个软骨外植体在ADE相移MicroXAM光学干涉轮廓仪上呈像，并且在三个849μm x 631μm的不同扫描上测量高度。对所述扫描图像中每个像素上测得的高度作直方图，并转换为柱状图以允许快速识别差异(图7)。所述结果显示未处理组和处理组间具有统计学显著差异(p<0.01)。

对所述组织的生化分析用于定量细胞和组织的完整性。具体地，测量了蛋白聚糖和胶原蛋白的浓度以及细胞密度。将组织样品称重(湿重)、冷冻至干燥、称重(干重)并于60℃在木瓜蛋白酶(1.25mg/ml)中消化16小时。对于消化物，使用二甲基亚甲基蓝染料检测法分析硫酸蛋白聚糖[Farndale et al.(1982)Connect Tissue Res.9:247-248]，使用利用二氨基苯甲醛的羟脯氨酸检测法分析胶原蛋白[Neuman et al.(1950)J.Biol.Chem.184:299]以及使用Hoechst染料33258染色分析DNA含量[Kim et al.(1988)Anal.Biochem.174:168]。

通过免疫染色识别残留的聚合物，所述免疫染色使用兔抗PEG的特异性抗体与软骨切片孵育，随后与生物素化的抗兔抗体进行孵育。

Claims

1.一种赋予生物组织适当水平的润滑性的方法，所述方法包括将所述生物组织与足量的组合物接触，以赋予适当的润滑性，所述组合物包括

具有pAA主链的接枝刷型共聚物，或

包含(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数范围从1.0至约1.5，并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种官能化的端基的接枝刷型共聚物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中通过注射、输注、植入、涂布或喷涂进行接触。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物组织选自关节和软骨。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物组织是关节。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述关节是损伤的关节或患关节炎的关节。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述生物组织是眼、鼻、腱、腱囊或阴道组织。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述接枝刷型共聚物是接枝至聚乙二醇刷段的聚丙烯酸主链，其中所述聚丙烯酸主链的大小为至少50kDa并且每个所述聚乙二醇刷段的大小为至少1kDa或者其中所述聚丙烯酸主链的大小为至少60kDa并且每个所述聚乙二醇刷段的大小为至少2kDa。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述聚丙烯酸主链的大小为至少100kDa并且每个所述聚乙二醇刷段的大小为至少5kDa。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述聚丙烯酸主链的大小为至少140kDa并且每个所述聚乙二醇刷段的大小为至少10kDa。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物是聚丙烯酸-接枝-聚乙二醇刷型聚合物或具有聚乙二醇、葡聚糖、另一多糖或多元醇的刷段的pAA主链。

11.一种治疗骨关节炎的方法，所述方法包括向患者患关节炎的或损伤的关节施用治疗有效量的

具有pAA主链的接枝刷型共聚物，或

12.根据权利要求11所述的方法，所述方法包括向所述关节同时或依次施用透明质酸。

13.根据权利要求11所述的方法，其中通过注射或输注进行施用。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述聚阴离子主链是聚丙烯酸。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述聚丙烯酸的分子量选自下组：约50kDa、约75kDa、约100kDa、约125kDa和约150kDa。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述刷段是聚乙二醇或葡聚糖、另一多糖或多元醇。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述刷段是聚乙二醇。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述聚乙二醇的分子量选自下组：约1kDa、约2kDa、约5kDa或约10kDa。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述官能化的端基是硫醇基。

20.根据权利要求19所述的方法，其中软骨结合域通过所述硫醇基连接至所述聚合物。

21.根据权利要求11所述的方法，其中所述共聚物是聚丙烯酸-接枝-聚乙二醇刷型聚合物或具有聚乙二醇、葡聚糖、另一多糖或多元醇的刷段的pAA主链。

22.一种接枝刷型聚合物，所述聚合物包括(i)聚阴离子主链，所述聚阴离子主链的多分散指数范围从1.0至约1.5并且分子量范围从约50kDa至约200kDa，(ii)刷段，所述刷段的分子量范围从约1kDa至约20kDa，以及(iii)一种或多种官能化的端基。

23.根据权利要求22所述的聚合物，其中所述聚阴离子主链是聚丙烯酸。

24.根据权利要求23所述的聚合物，其中所述聚丙烯酸的分子量选自下组：约50kDa、约75kDa、约100kDa、约125kDa和约150kDa。

25.根据权利要求22所述的聚合物，其中所述刷段是聚乙二醇、葡聚糖、另一多糖或多元醇。

26.根据权利要求25所述的聚合物，其中所述刷段是聚乙二醇。

27.根据权利要求16所述的聚合物，其中所述聚乙二醇的分子量选自下组：约1kDa、约2kDa、约5kDa或约10kDa。

28.根据权利要求22所述的聚合物，其中所述官能化的端基是硫醇基。

29.根据权利要求23所述的聚合物，其中所述刷段是聚乙二醇、葡聚糖、另一多糖或多元醇。

30.根据权利要求29所述的聚合物，其中所述刷段是聚乙二醇。

31.根据权利要求29所述的聚合物，其中所述官能化的端基是硫醇基。

32.根据权利要求28或31所述的聚合物，其中软骨结合域通过所述硫醇基连接至所述聚合物。

33.根据权利要求32所述的聚合物，其中所述软骨结合域是选自下组的肽部分：TKKTLRT、SQNPVQP、WYRGRL、SYIRIADTN和CQDSETRFY。

34.根据权利要求22所述的聚合物，其中所述接枝刷型共聚物进一步包括至少一种能将所述接枝刷型共聚物结合至生物组织的结合剂。

35.根据权利要求34所述的聚合物，其中所述结合剂是疏水烷烃链或甾醇。

36.一种药物组合物，所述药物组合物包括权利要求22至35任意一项所述的接枝刷型共聚物以及药学上可接受的载体。