DE60131177T2

DE60131177T2 - Abbaubare polyacetal-polymere

Info

Publication number: DE60131177T2
Application number: DE60131177T
Authority: DE
Inventors: Stephen Brocchini; Jorge Woodside HELLER; Ryan Middlewich TOMLINSON; Ruth Duncan; Shane Camden GARRETT; Marcus Klee
Original assignee: AP Pharma Inc
Current assignee: Heron Therapeutics LLC
Priority date: 2000-09-06
Filing date: 2001-09-06
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: CA2453050A1; ES2294026T3; WO2002020663A2; US7220414B2; DE60131177D1; AU2001288829A1; EP1315777B1; WO2002020663A3; EP1315777A2; ATE377048T1; US20020082362A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft abbaubare Polyacetalpolymere und davon abgeleitete Therapeutika, die Herstellung dieser Materialien und Verfahren zur Behandlung von Krankheiten unter Verwendung von diesen.
BESCHREIBUNG DES VERWANDTEN STANDES DER TECHNIK
Polymertherapeutika (R. Duncan, "Polymer therapeutics for tumor specific delivery", Chem. & Ind., 7, 262–264, 1997) werden für biomedizinische Anwendungen entwickelt, die physiologisch lösliche Polymere erfordern; und beinhalten biologisch aktive Polymere, Polymer-Arzneimittel-Konjugate, Polymer-Protein-Konjugate und andere kovalente Konstrukte von bioaktiven Molekülen. Eine beispielhafte Klasse eines Polymer-Arzneimittel-Konjugats ist aus Copolymeren von Hydroxypropylmethacrylamid (HPMA) abgeleitet, das zur Konjugation von zytotoxischen Arzneimitteln für die Krebschemotherapie in großem Umfang untersucht worden sind (R. Duncan, "Drug-polymer conjugates: potential for improved chemotherapy", Anti-Cancer Drugs, 3, 175–210, 1992; D. Putnam et al., "Polymer conjugates with anticancer activity", Adv. Polym. Sci., 122, 55–123, 1995; R. Duncan et al., "The role of polymer conjugates in the diagnosis and treatment of cancer", STP Pharma, 6, 237–263, 1996). Ein an Doxorubicin konjugiertes HPMA-Copolymer, bekannt als PK-1, ist derzeit in der Phase II Bewertung in Großbritannien. PK-1 zeigte eine verringerte Toxizität im Vergleich zu freiem Doxorubicin in den Untersuchungen der Phase I (P. Vasey et al., "Phase I clinical and pharmacokinetic study of PKI (HPMA copolymer doxorubicin): first member of a new class of chemotherapeutic agents: drug-polymer conjugates", Clin. Cancer Res., 5, 83–94. 1999). Die tolerierte Maximaldosis von PK-1 betrug 320 mg/m², was um das 4–5-fache höher ist als die übliche klinische Dosis von freiem Doxorubicin.
Die Polymere, die zur Entwicklung von Polymertherapeutika verwendet werden, können auch gesondert für andere biomedizinische Anwendungen ent wickelt werden, die den Einsatz des Polymers als ein Material erfordern. So können Arzneimittelfreisetzungsmatrices (einschließlich Mikroteilchen und Nanoteilchen), Hydrogele (einschließlich injizierbarer Gele und viskose Lösungen) und Hybridsysteme (z. B. Liposome mit konjugiertem Poly(ethylenglycol) auf der Außenfläche) und Mittel (einschließlich Stäben, Pellets, Kapseln, Filmen, Gelen) für die gewebe- oder ortsspezifische Arzneimittelzuführung hergestellt werden. Polymere werden auch klinisch in großem Umfang als Exzipienten in Arzneimittelformulierungen verwendet. Innerhalb dieser drei breiten Anwendungsbereiche: (1) physiologisch lösliche Moleküle, (2) Materialien und (3) Exzipienten, liefern biomedizinische Polymere eine breite Technologieplattform zur Optimierung der Wirksamkeit eines wirksamen therapeutischen Arzneimittels.
Eine wachsende Zahl von phyiologisch löslichen Polymere sind als Makromolekül-Partner für die Konjugation von bioaktiven Molekülen verwendet worden. Viele Polymere haben den Nachteil, dass sie im Polymergerüst nicht abbaubar sind. Zum Beispiel Poly(ethylenglycol) (C. Monfardini et al., "Stabilization of substances in circulation", Bioconjugate Chem., 9, 418–450, 1998; S. Zalipsky, "Chemistry of polyethylene glycol conjugates with biologically active molecules", Adv. Drug Delivery Rev, 16, 157–182, 1995; C. Delgado et al., "The uses and properties of PEG-liked Proteins", Crit. Rev. Ther. Drug Carrier Syst., B, 249–304, 1992; M. L. Nucci et al., "The therapeutic values of polyethylene glycol)-modified Proteins", Adv. Drug Delivery Rev. 6, 133–151, 1991; A. Nathan et al., Copolymers of lysine and polyethylene glycol: A new family of functionalized drug carriers", Bioconjugate Chem. 4, 54–62, 1993) und HPMA (D. Putnam et al., "Polymer conjugates with anticancer activity", Adv. Polym. Sci., 122, 55–123, 1995; und R. Duncan et al., "The role of polymer conjugates in the diagnosis and treatment of cancer", STP Pharma, 6, 237–263, 1996)-Copolymere sind für die Konjugation umfangreich untersucht worden. PEG wird auch allgemein in der pharmazeutischen Industrie als Formulierungsexzipient verwendet. Diese hydrophilen Polymere sind in physiologischen Medien löslich, aber ihr Hauptnachteil besteht darin, dass die Polymerhauptkette in vivo nicht abgebaut wird. Daher ist es nicht möglich, die Anreicherung dieser Polymere im Körper zu verhindern. Nur Polymere mit einem geringeren Molekulargewicht als die Nierenschwelle können für die systemische Verarbeichung verwendet werden. Es ist für die systemische Verwendung von nicht abbaubaren Polymeren, wie HPMA und PEG, zwingend, dass nur Moleküle mit einem Molekulargewicht verabreicht werden, die ohne weiteres ausgespült werden, ansonsten ergibt sich unvermeidlich eine lang andauernde schädliche Anreicherung in gesundem Gewebe (L. Seymour et al., "Effect of molecular weight (Mw) of N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide copolymers an body distributions and rate of excretion after subcutaneous, intraperitoneal and intravenous administration to rats", J. Biomed. Mater. Res. 21, 341–1358, 1987; P. Schneider et al., "A review of drug-induced lysosomal disorders of the liver in man and laboratory animals", Microscopy Res. Tech. 36, 253–275, 1997; C. Hall et al., Experimental hypertension elicited by injections of methyl cellulose", Experientia 17, 544–454, 1961; C. Hall et al., "Macromolecular hypertension: hypertensive cardiovascular disease from subcutaneously administered polyvinyl alcohol", Experientia 18, 38–40, 1962).
Obwohl einige natürliche Polymere, wie Polysaccharide, den Vorteil aufweisen, in vivo abbaubar zu sein, z. B. Dextran, fehlt ihnen typischerweise die strenge Strukturgleichförmigkeit und es besteht die Neigung, dass sie bei chemischer Modifizierung (d. h. Konjugation eines bioaktiven Moleküls) immunogen oder nicht abbaubar werden (J. Vercauteren et al., "Effect of the chemical modification of dextran an the degradation by dextranases", J. Rio. Corp. Polymers 5, 4–15, 1990; W. Shalaby et al., "Chemical modification of Proteins and polysaccharides and its effect an enzyme-catalyzed degradation", in S. Shalaby, Hrsg. Biomedical Polymers. Designed-to-degrade systems. New York: Hanser Publishers, 1994). Andere Polysaccharide, die für biomedizinische Konjugationsanwendungen untersucht worden sind, beinhalten Chitosan (Y. Ohya et al., "α-1,4-Polygalactosamine immobilised 5-fluorouracils through hexamethylene spacer groups via urea bonds", J. Cont. Rel., 17, 259–266, 1991), Alginat (A. Al-Shamkhani et al., "Synthesis, controlled release properties and antitumor activity of alginate cis-aconityl daunomycin conjugates", Int. J. Pharm., 122, 107–119, 1995; S. Morgan et al., "Alginates as drug carriers: covalent attachment of alginates to therapeutic agents containing primary amine groups", Int. J. Pharm., 122, 121–128, 1995), Hyaluronsäure (B. Schechter et al., "Soluble Polymers as carriers of cisplatinum", J. Cont. Rel., 10, 75–87, 1989), 6-O-Carboxymethylchitan (Y. Ohya et al., "In vivo and in vitro antitumor activity of CM-Chitin immobilized doxorubicins by lysosomal digestible tetrapeptide spacer groups", J. Bioact. Compat. Polymers, 10, 223–234, 1995) und 6-O-Carboxymethylpullulan (H. Nogusa et al., "Synthesis of carbocymethylpullulan peptide doxorubicin conjugates and their properties", Chem. Pharm. Bull., 43, 1931–1936, 1995).
Andere natürliche Polymere, wie Proteine, können auch zur Konjugation eines bioaktiven Moleküls verwendet werden. Zum Beispiel ist Albumin als ein Protein zur Konjugation eines bioaktiven Moleküls untersucht worden (P. Balboni et al., "Activity of albumin conjugates of 5-fluorodeoxyuridine and cytosine arabinoside an poxviruses as a lysosomotropic antiviral chemotherapy", Nature, 264, 181–183, 1976; A. Trouet et al., "A covalent linkage between daunorubicin and Proteins that is stable in serum and reversible by lysosomal hydrolases as required for a lysosomotropic drug-carrier conjugate. In vitro and in vivo studies", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 79, 626–629, 1982; F. Dosio et al., "Preparation, characterization and properties in vitro and in vivo of a paclitaxel-albumin conjugate", J. Cont. Rel., 47(3), 293–304, 1997; T. Yasuzawa et al., "Structural determination of the conjugate of human serum albumin with a mitomycin C derivative, KW-2149, by matrix assisted laser desorption/ionization mass spectrometry", Bioconjugate Chem., 8, 391–399, 1997; A. Wunder et al., "Antitumor activity of methotrexate-albumin conjugates in rats bearing a Walker-256 carcinoma", Int. J. Cancer, 76, 884–890, 1998). Die Hauptbeschränkungen zur Verwendung eines Proteins zur Konjugation einer bioaktiven Verbindung beinhalten die Neigung zur Herbeiführung von Immunogenizität und nicht spezifischem Abbau des Proteins in vivo und zur Denaturierung und irreversiblen Änderung des Proteins während der Herstellung des Konjugats. Andere Proteine wie Transferin, das an den Transferinrezeptor bindet und so das Potential zur Rezeptor-vermittelten Aufnahme aufweist (T. Tanaka et al., "Intracellular disposition and cytotoxicity of transferrin-mitomycin C conjugate in HL60 cells as a receptor-mediated drug targeting system", Biol. Pharm. Bull, 21(2), 147–152, 1998), und verschiedene Immuno-Konjugate (D. Gaal et al., "Low toxicity and high antitumor activity of daunomycin by conjugation to an immunopotential amphoteric branched polypeptide", Eur. J. Cancer, 34(1), 155–16, 1998; P. Trail et al., "Sitedirected delivery of anthracyclines for the treatment of cancer", Drug Dev. Res. 34, 196–209, 1995; E. Eno-Amooquaye et al., "Altered biodistribution of an antibodyenzyme conjugate modified with polyethylene glycol", Br. J. Cancer, 73, 1323–1327, 1996; P. Flanagan et al., "Evaluation of antibody-[N-(2-hydroxypropyl)methacrylamide] copolymer conjugates as targetable drug-carriers. 2. Body distribution of anti Thy-1,2 antibody, anti-transferrin receptor antibody B3/25 and transferrin conjugates in DBA2 mice and activity of conjugates containing daunomycin against 11210 leukemia in vivo", J. Cont. Rel., 18, 25–38, 1992; C. Springer et al., "Ablation of human choriocarcinoma xenografts in nude mice by antibody-directed enzyme prodrug therapy (ADEPT) with three novel compounds", Eur. J. Cancer, 11, 1362–1366, 1991.) sind auch untersucht worden. Es wird häufig behauptet, dass eine monodisperse Molekulargewichtsverteilung ein beträchtlicher Vorteil bei der Verwendung von Proteinen für Konjugat-Arzneimittel ist, dies ist aber nur dann brauchbar, wenn eine einzelne Spezies des Protein-Arzneimittel-Konjugats reproduzierbar in einem angemessenen Maßstab hergestellt werden kann, die lagerstabil ist. Dies ist im allgemeinen ökonomisch oder technologisch in der Praxis nicht durchführbar. Daher besteht ein Bedarf nach abbaubaren synthetischen Polymeren, die für die biomedizinische Anwendung entwickelt sind, und insbesondere für Konjugationsanwendungen, welche die Begrenzungen berücksichtigen, die beim Gebrauch von natürlichen Polymeren für diese Anwendungen inhärent sind.
Synthetische Polymere, die hergestellt und untersucht wurden und potentiell abbaubar sind, beinhalten Polymere, die von Aminosäuren abgeleitet sind (z. B. Poly(glutaminsäure), Poly[⁵N-(2-hydroxyethyl)-L-glutamin), β-Poly(2-hydroxyethylaspartamid), Poly(L-glutaminsäure) und Polylysin). Diese Polymere werden, wenn sie für Konjugationsanwendungen hergestellt werden, die physiologische Löslichkeit erfordern, in vivo in einem Zeitraum von 10 bis 100 h nicht in irgendeinem Umfang abgebaut. Außerdem sind Polymere und Copolymere einschließlich pseudo-Poly(aminosäuren) (K. James et al., "Pseudo-poly(amino acid)s: Examples for synthetic materials derived from natural metabolites", in: K. Park, Hrsg., Controlled Drug Delivery: Challenges and Strategies, Washington, DC: American Chemical Society, 389–403, 1997) und Polyestern wie Copolymeren von Poly(milch- und Poly(glycolsäure), Poly(a oder b-Äpfelsäure) (K. Abdellaoui et al., "Metabolite-derived artificial polymers designed for drug targeting, cell penetration and bioresorption", Eur. J. Pharm. Sci., 6, 61–73, 1998; T. Ouchi et al., "Synthesis and antitumor activity of conjugates of poly(a-malic acid) and 5-fluorouracil bound via ester, amide or carbamoyl bonds", J. Cont. Rel., 12, 143–153, 1990), and Blockcopolymeren wie PEG-Lysin (A. Nathan et al., "Copolymers of lysine and polyethylene glycol: A new family of functionalized drug carriers", Bioconjugate Chem., 4, 54–62, 1993.), Poly(lysincitramid) (K. Abdellaoui et al., "Metabolite-derived artifical polymers designed for drug targeting, cell penetration and bioresorption", Eur. J. Pharm. Sci., 6, 61–73, 1998) und von Aminosäure-PEG-abgeleiteten Blockcopolymeren (G. Kwon et al., Block copolymer micelles as longcirculating drug vehicles", Adv. Drug Del. Rev., 16, 295–309, 1995; and V. Alakhov et al., "Block copolymeric biotransport carriers as versatile vehicles for drug delivery", Exp. Opin. Invest. Drugs, 7(9), 1453–1473, 1998) für die Konjugation untersucht worden.
Es ist wohlbekannt, dass Acetale unter schwach sauren Bedingungen hydrolyselabil sind. Daher gehen biomedizinische Polymere, die Acetalverknüpfungen in der Polymerhauptkette besitzen, vielleicht erhöhte Hydrolysegeschwindigkeiten in biologischen Umgebungen, die schwach sauer sind, im Vergleich zu biologischen Umgebungen, die neutral sind oder einen basischen pH aufweisen, ein. Zum Beispiel wird erwartet, dass lösliche Polyacetale, die ein bioaktives Molekül konjugieren können, während der Zellaufnahme aufgrund der Erhöhung der Acidität während der Endocytose mit erhöhten Geschwindigkeiten an der Acetalfunktionalität abgebaut werden. Die Polyacetale werden auch erhöhte Hydrolysegeschwindigkeiten in sauren Bereichen des Magen-Darm-Trakts zeigen. Außerdem wäre zu erwarten, dass Polyacetale an Orten von krankem Gewebe, das leicht sauer ist (zum Beispiel solide Tumoren), mit erhöhten Geschwindigkeiten abgebaut werden.
Die Herstellung von Polyacetalen kann durch Acetal- oder Transacetalisierungsreaktionen bewerkstelligt werden, die zur Bildung eines niedermolekularen Nebenprodukts (z. B. Wasser oder ein Alkohol) führen. Die vollständige Entfernung eines solchen Nebenprodukts ist für die reproduzierbare Polymerisation und um zu gewährleisten, dass das Polyacetal bei der Lagerung nicht abgebaut wird, notwendig. Gewöhnlich sind rigide Bedingungen erforderlich, um hochmolekulares Polymer zu erhalten. Wenn funktionalisierte Monomere, die für biomedizinische Anwendungen relevant sind, verwendet werden, können solche Bedingungen häufig zu unspezifischen chemischen Änderungen in dem Monomer führen. Polyacetale können ohne Bildung eines kleinen Moleküls hergestellt werden, was die Entfernung durch kationische Ringöffnungspolymerisation unter Verwendung von bicyclischen Acetalen erfordert (L. Torres et al., "A new polymerization system for bicyclic acetals: Toward the controlled/"living" cationic ring-opening polymerization of 6,8-dioxabicyclo[3,2,1]octane", Macromolecules, 32, 6958–6962, 1999). Diesen Reaktionsbedingungen fehlt die Vielseitigkeit, da sie bicyclische Acetalmonomere erfordern, die schwer mit einem breiten Bereich an chemischer Funktionalität, die für Konjugationsanwendungen geeignet ist, herzustellen sind.
Polyacetale können auch ohne Bildung eines kleinen Moleküls als Nebenprodukt, das eine Abtrennung erfordert, durch Reaktion von Diolen und Divinylethern unter Verwendung eines sauren Katalysators hergestellt werden, wie von Heller beschrieben (J. Heller et al., "Preparation of polyacetals by the reaction of divinyl ethers and polyols", J. Polym. Sci.: Polym. Lett. Ed., 18, 293–297, 1980; J. Heller et al., "Polyacetal hydrogels formed from divinyl ethers and polyols", US Patent Nr. 4713441 , 1987). Solche Polyacetale haben eine gleichmäßige Struktur, weil sie streng alternierende Polymere des Typs A-B sind. Eine gleichmäßige Struktur in der Entwicklung von biomedizinischen Polymeren ist kritisch für die Optimierung des biologischen Profils und um zu gewährleisten, dass das Polymer den Vorschriften genügt. Die Polymerisation von Diolen und Divinylethern ergibt sich ohne Eliminierung eines kleinen Moleküls unter milden Bedingungen. Das ist effizienter als Polymerisationen, bei denen ein Molekül (z. B. Wasser oder Methanol) auftritt, das entfernt werden muss. Polyacetale, die zur Konjugation geeignet sind, können durch Gebrauch von in geeigneter Weise funktionalisierten Diolen, Divinylethern und/oder Hydroxyvinylether-Monomeren hergestellt werden. Somit wird es möglich, Polyacetale für die Konjugation herzustellen, die Konjugationsfunktionalität an der A- oder B-Monomereinheit aufweisen. Eine solche Struktur gleichmäßigkeit ist zur Steuerung der Konjugation von bioaktiven Molekülen entlang der Polymerhauptkette vorteilhaft.
Die Herstellung von bioabbaubaren Polyacetalen, die von Polysacchariden abgeleitet sind, ist chemisch in WO 96/32419 beschrieben worden. Dieser Ansatz ergibt keine Polymermaterialien, die Strukturgleichmäßigkeit zeigen, und leidet an den vorstehend genannten Beschränkungen, bei denen eine chemische Modifikation (d. h. Konjugation an ein bioaktives Molekül) häufig dazu führt, dass das Polysaccharid immunogen oder nicht abbaubar wird. Es ist nicht möglich, Polymermaterialien herzustellen, die eine alternierende A-B-Struktur zeigen, stattdessen ist die Struktur dieser von Polysaccharid abgeleiteten Polyacetale zu verschiedenartig, um sie chemisch in einem Umfang zu analysieren, der zur Erfüllung der Vorschriften notwendig ist.
Die Offenbarungen dieser und anderer Dokumente, auf die in dieser ganzen Anmeldung Bezug genommen wird, werden hier durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Klasse von neuen abbaubaren Polymeren dargestellt durch Formel (I)
worin R und R¹ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen;
X eine Gruppe ist, die in der Lage ist, über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein bioaktives Mittel konjugiert zu werden;
Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_6-200-Alkarylendiyl-, C_6-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und
n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft ein bioaktives Mittel, vorzugsweise ein Arzneimittel, das an ein abbaubares Polymer der Formel (I) konjugiert ist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft die Herstellung dieser neuen abbaubaren Polymere und der neuen Polymertherapeutika.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend eine therapeutisch wirksame Menge eines Polymer-Arzneimittel-Konjugats der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem oder mehreren pharmazeutisch verträglichen Trägern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Polymer-Arzneimittel-Konjugats der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines Medikaments zur Behandlung einer Krankheit, wie Krebs.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Krankheiten wie Krebs, umfassend die Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge eines Polymertherapeutikums der vorliegenden Erfindung an einen Patienten, der einer solchen Behandlung bedarf.
Noch ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft Präpolymere, die zur Herstellung dieser abbaubaren Polymere geeignet sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine graphische Darstellung, welche die Überlagerung von Gelpermeationschromatographie-Kurven für Polyacetal 3 gelöst in Lösung bei pH 7 und 37°C über einen Zeitraum von 21 Tagen zeigt.
2 ist eine graphische Darstellung, welche die Überlagerung der Gelpermeationschromatographie-Kurven für Polyacetal 3 gelöst in Lösung bei pH 5,5 und bei 37°C über einen Zeitraum von 21 Tagen zeigt.
3 ist eine graphische Darstellung, die den Abbau von Polyacetal 3, gezeigt als prozentualer Molekulargewichtsverlust bei pH-Werten von 7,4, 6,5 und 5,5 gegen die Zeit, zeigt.
4 ist eine graphische Darstellung, die einen roten Blutzellenlyse-Assay von Polyacetal 3 zeigt.
5 ist eine graphische Darstellung, welche die Zytotoxizität von Polyacetal 3 unter Verwendung der B16F10-Zelllinie zeigt.
6 ist eine graphische Darstellung, welche die überlagerten Gelpermeationschromatographie (GPC)-Kurven von Polyacetal 22 aus einer Phosphatpufferlösung bei einem pH von 7,4 und einer Lösung, bei der der pH durch Zugabe von HCL auf 1 bis 2 eingestellt war, zeigt.
7 ist eine graphische Darstellung, die das Abbauprofil von Polyacetal 22 bei pH 7,4 und 5,5 zeigt, wobei der Verlust im Molekulargewicht (Mw) wiedergegeben wird.
8a ist eine graphische Darstellung, die eine rote Blutzellen (RBC)-Lyse von Polyacetal 22 und die Abbauprodukte über einen Zeitraum von 1 h zeigt. In diesem Assay wurde keine RBC-Lyse für das Polyacetal beobachtet.
8b ist eine graphische Darstellung, welche die rote Blutzellenlyse von Polyacetal 22 und die Abbauprodukte über einen Zeitraum von 5 h zeigt. In diesem Assay wurde keine RBC-Lyse für das Polyacetal beobachtet.
9 ist eine graphische Darstellung, welche die Zytotoxizität von Polyacetal 22 unter Verwendung der B16F10-Zelllinie zeigt. Polyacetal 22 zeigt keine Zytotoxizität in diesem Assay.
10 ist eine graphische Darstellung, welche die Markierungseffizienz mit mit ¹²⁵I-markiertem Bolton-Hunter-Reagenz von Polyacetal 22 unter Erhalt von Polyacetal 23-Konjugat zeigt. Diese Figur zeigt das Rohprodukt.
11 ist eine graphische Darstellung, welche die Markierungseffizienz mit mit ¹²⁵I-markiertem Bolton-Hunter-Reagenz von Polyacetal 22 unter Erhalt von Polyacetal-Konjugat 23 zeigt. Diese Figur zeigt das gereinigte Konjugatprodukt.
12 ist eine graphische Darstellung, welche die Körperverteilung von radiomarkiertem Polyacetal 23-Konjugat bei 5 min und 1 h zeigt. Dies zeigt, dass das Polyacetal-Konjugat im Blut bleibt, ohne sich in den gezeigten Organen anzureichern.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
I. Definitionen
Die hier verwendeten Ausdrücke basieren auf den anerkannten Bedeutungen und sollten von den Fachleuten eindeutig verstanden werden.
Der Ausdruck "Alkyl" bezieht sich auf einen geraden oder verzweigten gesättigten einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit der angegebenen Anzahl an Kohlenstoffatomen.
Der Ausdruck "Alkenyl" bezieht sich auf einen geraden oder verzweigten ungesättigten einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit der angezeigten Zahl an Kohlenstoffatomen und dem unterscheidenden Merkmal einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
Der Ausdruck "Alkinyl" bezieht sich auf einen geraden oder verzweigten ungesättigten einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit der angezeigten Zahl an Kohlenstoffatomen und dem unterscheidenden Merkmal einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung.
Der Ausdruck "Cycloalkyl" bezieht sich auf einen cyclischen gesättigten einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit der angegebenen Anzahl an Kohlenstoffatomen.
Die Ausdrücke "Cycloalkenyl" und "Cycloalkinyl" beziehen sich auf cyclische ungesättigte einwertige Kohlenwasserstoffreste. Ein "Cycloalkenyl" ist durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung gekennzeichnet und ein "Cycloalkinyl" ist durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung gekennzeichnet.
Der Ausdruck "Aryl" bezieht sich auf einen einwertigen, ungesättigten, aromatischen, carbocyclischen Rest mit ein oder zwei Ringen, wie Phenyl, Naphthyl, Indanyl oder Biphenyl, oder einen einwertigen, ungesättigten, aromatischen, heterocyclischen Rest, wie Chinolyl, Dihydroisoxazolyl, Furanyl, Imidazolyl, Pyridyl, Phthalimido, Thienyl usw.
Der Ausdruck "Alkaryl" bezieht sich auf eine Arylgruppe, die mit einer oder mehreren Alkylgruppen substituiert ist.
Der Ausdruck "Aralkyl" bezieht sich auf eine Alkylgruppe, die mit einer oder mehreren Arylgruppen substituiert ist.
Der Ausdruck "Alkandiyl" bezieht sich auf einen geraden oder verzweigten gesättigten zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit der angegebenen Anzahl an Kohlenstoffatomen.
Die Ausdrücke "Alkendiyl" und "Alkindyl" beziehen sich auf gerade oder verzweigte ungesättigte zweiwertige Kohlenwasserstoffreste. Ein "Alkendiyl" ist durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung gekennzeichnet und ein "Alkindyl" ist durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung gekennzeichnet.
Der Ausdruck "Cycloalkendiyl" bezieht sich auf einen cyclischen gesättigten zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest mit der angegebenen Anzahl an Kohlenstoffatomen.
Die Ausdrücke "Cycloalkendiyl" und "Cycloalkindyl" beziehen sich auf cyclische ungesättigte zweiwertige Kohlenwasserstoffreste. Ein "Cycloalkendiyl" ist durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung gekennzeichnet und ein "Cycloalkindyl" ist durch eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung gekennzeichnet.
Der Ausdruck "Arylendiyl" bezieht sich auf einen zweiwertigen ungesättigten aromatischen carbocyclischen Rest mit einem oder zwei Ringen. Der Ausdruck "Alkarylendiyl" bezieht sich auf ein Arylendiyl, das mit einer oder mehreren Alkylgruppen substituiert ist, und der Ausdruck "Aralkylendiyl" bezieht sich auf ein Alkylendiyl, das mit einer oder mehreren Arylgruppen substituiert ist.
Der Ausdruck "Peptidbindung" wird in der üblichen akzeptierten Bedeutung verwendet.
Der Ausdruck "hydrolytisch labile Bindung" bezieht sich auf eine Bindung, die in der Lage ist, eine Hydrolyse einzugehen, wie eine Ester-, Amid-, Acetal- oder Hydrazonbindung. Die hydrolytisch labile Bindung ist vorzugsweise unter sauren Bedingungen labil.
Der Ausdruck "Halogen" bezieht sich auf Chlor-, Brom-, Iod- und Fluoratome.
Der Ausdruck "Saccharid" wird in der üblichen akzeptierten Bedeutung verwendet. Die Ausdrücke "Polysaccharid" und "Oligosaccharid" beziehen sich auf Kohlehydratmoleküle, die mehr als eine Saccharideinheit enthalten.
Der Ausdruck "Aktivierungs/Schutzgruppe" bezieht sich auf eine Gruppe in einer multifunktionellen Verbindung, die eine reaktive Stelle zeitweise aktivieren oder zeitweise blockieren kann, wobei eine chemische Reaktion selektiv an einer reaktiven Stelle auszuführen ist. Die reaktive Stelle kann von der Stelle, die durch die "Aktivierungs/Schutzgruppe" besetzt ist, verschieden sein. Die Aktivierungs/Schutzgruppen, auf die im Kontext der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, sind die üblicherweise bekannten Aktivierungs/Schutzgruppen einschließlich Aktivierungsgruppen, wie N-Succinimidyl, Pentachlorphenyl, Pentafluorphenyl, para-Nitrophenyl, Dinitrophenyl, N-Phthalimido, N-Norbornyl, Cyanomethyl, Pyridyl, Trichlortriazin, 5-Chlorchinilino, und Schutzgruppen, wie N-(9-Fluorenylmethoxycarbonyl) (Fmoc), Carbobenzyloxy (Cbz), 1-(4,4-Dimethyl-2,6-dioxocyclohexyliden)ethyl (Dde) und Imidazolyl, aber nicht darauf beschränkt.
Der Ausdruck "Präpolymer" bezieht sich auf einen zur Herstellung eines Polymers hergestellten Recktanten, d. h. auf Monomere und andere Untereinheiten, aus denen Polymere gebildet werden.
Der Ausdruck "therapeutisch wirksame Menge" bezieht sich auf die Menge, die bei Verabreichung an einen Patienten zur Behandlung einer Krankheit ausreicht, um diese Behandlung für die Krankheit zu bewirken.
Der Ausdruck "behandeln" oder "Behandlung" soll die Hemmung der Krankheit (d. h. das Anhalten ihrer Entwicklung) und die Heilung der Krankheit (d. h. die Bewirkung einer Regression der Krankheit) beinhalten.
I. Die abbaubaren Polymere
Die neuen abbaubaren Polymere sind durch Formel (I) dargestellt
worin R und R¹ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen;
X eine Gruppe ist, die in der Lage ist, über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein bioaktives Mittel konjugiert zu werden;
Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_6-200-Alkarylendiyl-, C_6-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoff gerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und
n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist.
I. Derzeit bevorzugte Ausführungsformen
In einer bevorzugten Ausführungsform sind R und R¹ in Formel (I) gleich und ausgewählt aus Wasserstoff, C_1-12-Alkyl-, C_2-12-Alkenyl-, C_2-12-Alkinyl-, C_6-12-Aryl, C_7-12-Alkaryl und C_7-12-Aralkylgruppen; bevorzugter Wasserstoff, C_1-4-Alkyl, C_2-4-Alkenyl-, C_2-4-Alkinyl-, C_6-10-Aryl, C_7-10-Alkaryl und C_7-10-Aralkylgruppen; am meisten bevorzugt Wasserstoff, C_1-4-Alkyl und C_2-4-Alkenyl.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist X eine C_1-24-Alkandiylgruppe, worin die Alkandiylgruppe gegebenenfalls im Kohlenstoffgerüst substituiert ist mit einer oder mehreren Gruppen ausgewählt aus C(O), C(O)NR¹, C(O)O, >NR^2', worin N an zwei Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst gebunden ist und R² Wasserstoff ist oder eine Gruppe ist, die zur Umlagerung fähig ist, so dass N an ein bioaktives Mittel verknüpfen kann, oder eine Gruppe ist, die zur Verknüpfung an ein bioaktives Mittel befähigt ist, -O- und -S- und die Alkandiylgruppe eine Seitengruppe oder -gruppen ausgewählt aus Halogenaryl-, Halogenalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Alkoxyaryl-, Alkoxyalkyl-, Aminoalkyl-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkyl-, Arylaminoalkyl-, Aminoacyl-, N-Aryl-N-alkylaminoalkylaminoaryl-, Alkoxy-, Alkenyloxy-, Alkinyloxy-, Cycloalkoxy-, Cycloalkenyloxy-, Cycloalkinyloxy-, Halogenalkoxy-, Aralkoxy-, Alkoxyaryloxy-, Alkoxyalkoxy-, Aminoalkoxy-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkoxy-, Arylaminoalkoxy-, N-Aryl-N-alkylaminoalkoxy-, Acyloxy-, Acyloxyalkyl-, Acylaminoalkyl-, N-Diacyliminoalkyl-Gruppen, Acylamino-, Alkylamino- und Hydroxy-Gruppen umfassen kann.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Alkandiylgruppe oder die Seitengruppe oder -gruppen eine primäre, sekundäre oder tertiäre Amingruppe.
Am meisten bevorzugt umfasst X kein Saccharid, Oligosaccharid oder Polysaccharid.
In der Definition von X ist jede Alkylgruppe oder -einheit bevorzugt C_1-18-Alkyl, ist jede Alkenylgruppe oder -einheit bevorzugt C_2-18-Alkenyl, ist jede Alkinylgruppe oder -einheit bevorzugt C₂_₁₂-Alkinyl, ist jede Arylgruppe oder -einheit bevorzugt C_6-24-Aryl, ist jede Alkarylgruppe oder -einheit bevorzugt C_7-24-Alkaryl und ist jede Aralkylgruppe oder -einheit bevorzugt C_7-24-Aralkyl, ist jede Cycloalkylgruppe oder -einheit bevorzugt C_4-24-Cycloalkyl, ist jede Cycloalkenylgruppe oder -einheit bevorzugt C_5-24-Cycloalkenyl und ist jede Cycloalkinylgruppe oder -einheit bevorzugt C_5-24-Cycloalkinyl.
Am meisten bevorzugt wird X ausgewählt aus den nachstehenden Gruppen (IV)–(VIII):
worin R² und R³ unabhängig ausgewählt sind aus kovalenten Bindungen oder C_1-18-Alkandiyl-Gruppen mit einer Endgruppe OH oder Vinylether;
R¹² unabhängig ausgewählt ist aus synthetischen oder natürlichen Aminosäure-Seitenketten;
R⁴ unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, aktivierenden/Schutzgruppen und den Gruppen (IX), (X), (XI) und (XII)
R⁵ und R⁶ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus -NH₂, -NHR¹³, -OR¹³, worin jedes R¹³ unabhängig ausgewählt ist aus Wasserstoff, C_1-4-Alkyl und aktivierenden/Schutzgruppen; und
m eine ganze Zahl von 0–20 ist.
Y wird vorzugsweise dargestellt durch die Formel -(C_nH_2nO)_qC_nH_2n-, wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 10, bevorzugt 2 oder 3 ist und q eine ganze Zahl von 1 bis 200 ist.
Das Molekulargewicht des Polymers der Formel (I) liegt bevorzugt im Bereich von 10.000 bis 100.000.
II. Herstellung des Polymers der Formel (I)
Das Polymer der Formel I
worin R und R¹ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen;
X eine Gruppe ist, die in der Lage ist, über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein bioaktives Mittel konjugiert zu werden;
Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_6-200-Alkarylendiyl-, C_6-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und
n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist,
kann durch die Reaktion eines Diols der Formel (II)
mit einem Divinylether der Formel (III)
worin R, R¹, X und Y wie vorstehend definiert sind, hergestellt werden.
Das Diol der Formel (II) ist bevorzugt eine Polyethylenglycol- oder Polypropylenglycol-Verbindung mit einem Molekulargewicht im Bereich von 100 bis 20.000, bevorzugter ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 10.000 und am meisten bevorzugt ein Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 5.000, insbesondere einem Molekulargewicht von etwa 200 bis 4.000. Derartige Materialien sind weitverbreitet verfügbar aus Handelsquellen, wie Sigma-Aldrich Corporation (St. Louis, MO) und Shearwater Polymers, Inc. (Huntsville, AL). Es ist den Fachleuten verständlich, dass der Reaktant der Formel (II) auch irgendein Diol der Formel (II) umfassen kann, wie andere Glycole und Diole, die zur Verwendung in Biomaterialien geeignet sind.
Der Divinylether der Formel (III) kann im Handel erhalten werden oder er kann durch jedes geeignete, in der Technik bekannte Mittel hergestellt werden. Zum Beispiel kann im Handel erhaltener Aminovinylether mit Methylestern kombiniert werden, um die Divinylether der Formel (III) zu liefern. In ähnlicher Weise ist eine Hydroxyvinylether-Verbindung im Handel erhältlich und kann verwendet werden, um Polyacetalpolymere mit Estereinheiten in der Hauptkette herzustellen. Die Methylester können z. B. Ester, wie Malonate, Imine, wie Iminodiacetate, und andere Verbindungen, die in der Technik bekannt sind, umfassen. Symmetrische achirale Methylester sind bevorzugte Synthesevorstufen.
Die Polymerisationsreaktion kann in einem lösungsmittelfreien System durchgeführt werden, obwohl die Reaktion bevorzugt in Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels ausgewählt aus aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen, die gegebenenfalls halogeniert sein können, Ethern (einschließlich cyclischen Ethern), Dialkylsulfoxiden und Alkoholen (bevorzugt sterisch gehinderten Alkoholen, z. B. sekundären oder tertiären Alkoholen) durchgeführt wird. Bevorzugte Lösungsmittel beinhalten Tetrahydrofuran (THF), Dichlormethan und Toluol. Ein besonders bevorzugtes Lösungsmittel ist Toluol.
Die Polymerisation wird im allgemeinen in Anwesenheit eines geeigneten Katalysators wie eines Katalysators für die Säurekatalyse, z. B. Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, p-Toluolsulfonsäure, Methansulfonsäure, Essigsäure, n-Buttersäure, Trifluoressigsäure oder Oxasäure, durchgeführt. Ein bevorzugter Katalysator ist p-Toluolsulfonsäure (p-TSA).
Die Polymerisation wird bei einer Temperatur von –10°C–200°C, bevorzugt 20°C–120°C und am meisten bevorzugt zwischen etwa 25°C und 60°C durchgeführt.
I. Polyacetal-Konjugate von bioaktiven Mitteln und ihre Herstellung
Die funktionalisierten Polymere der Erfindung umfassen Polymere mit bioaktiver Funktionalität und umfassen somit Polymere, die bioaktive Mittel beinhalten. Die abbaubaren Polyacetalpolymere der Erfindung umfassend bioaktive Funktionalität können aus Substraten, die bioaktive Mittel beinhalten, aus Polymeren, an die bioaktive Mittel konjugiert sind, und aus Substraten, die sich unter Bildung von bioaktiven Mitteln vereinen, gebildet werden.
Ein bioaktives Mittel kann an X in Formel (I) angebunden sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind, wenn X (IX), (X), (XI), (XII) oder > NR^2' ist, worin N an zwei Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst gebunden ist und R² ^' Wasserstoff ist, oder eine Gruppe ist, die zur Umlagerung fähig ist, so dass N fähig ist, an ein bioaktives Mittel zu binden, oder eine Gruppe ist, die zur Verknüpfung mit einem bioaktiven Mittel fähig ist, die N-Atome der Gruppen > NR^2', (IX), (X), (XI) und (XII) kovalent an das bioaktive Mittel gebunden oder in der Lage, kovalent an das bioaktive Mittel gebunden zu werden.
Das bioaktive Mittel ist vorzugsweise ein pharmazeutisch wirksames Mittel (ein "Arzneimittel"). Geeignete Arzneimittel beinhalten alle Arzneimittel, für die eine lange Wirkung und/oder eine gezielte intrazelluläre Zuführung zweckmäßig ist, und beinhalten Antikrebsmittel, z. B. Doxorubicin, Daunomycin, Paclitaxel, Taxoter usw., am meisten bevorzugt Doxorubicin. Andere bioaktive Mittel beinhalten Polypeptide und Proteine. Das Verfahren zur Anbindung kann gemäß dem bioaktiven Mittel etwas variieren, wie nachstehend beschrieben; und ein Fachmann auf dem Gebiet ist in der Lage, nach Auswahl eines gewünschten bioaktiven Mittels unter Verwendung seines Wissens und der Offenbarung dieser Anmeldung das bioaktive Mittel an ein abbaubares Polyacetalpolymer der Erfindung zu binden, wodurch ein konjugiertes Polymer der Erfindung gebildet wird.
Die Anbindung des bioaktiven Mittels an das Polymer der Formel (I) kann durch die Reaktion des Polymers mit dem bioaktiven Mittel oder einer Vorstufe des bioaktiven Mittels durchgeführt werden. Bioaktive Mittel können an das Poly mer in jeder geeigneten Weise angebunden werden. Vorzugsweise wird die Anbindung im Anschluss an die Polymerisationsreaktion zur Herstellung des abbaubaren Polymers der Formel (I) bewirkt.
Die Anbindung von bioaktiven Mitteln kann auch auf andere Weisen durchgeführt werden. Die Anbindung kann z. B. durch Verknüpfungen, die Gruppen umfassen, welche die Mittel kovalent an die Polymere kuppeln und vernetzen, erfolgen. Solche Verknüpfungen können Disulfidverknüpfungen oder Esterbindungen umfassen oder es kann sich um säurelabile Verknüpfungen, wie eine Hydrazonverknüpfung, handeln, wie von Greenfield et al., Cancer Res., 50, 6600–6607 (1990) und Literaturstellen daraus beschrieben. Alternativ kann die Anbindung über eine "geschützte" Disulfidbindung erfolgen, die den Angriff von Thiolationen sterisch hemmt, wie es in den Kupplungsmitteln S-4-Succinimidyloxycarbonyl-α-methyl benzylthiosulfat (SMBT) und 4-Succinimidyloxycarbonyl-alpha-methyl-α-(2-pyridyldithio)toluol (SMPT) in der in dem US-Patent Nr. 6048736 an Kosak offenbarten Weise beschrieben ist.
Wenn das bioaktive Mittel eine Aminogruppe aufweist, kann es zweckmäßig sein, einen reaktiven Carbonathalbester im Polymer, P, zu bilden, P-O-CO-X, wobei X eine gute Abgangsgruppe ist, wobei Reagenzien wie Carbonyldiimidazol, p-Nitrophenylchlorformiat oder Bis-N-succinimidylcarbonat verwendet werden. Das aktivierte Polymer P, P-O-CO-X, kann dann mit dem bioaktiven Mittel unter Bedingungen umgesetzt werden, welche dessen Aktivität nicht zerstört, was überwiegend zu Urethanverknüpfungen führt, die über die Aminogruppe angebunden sind. Carbonyldiimidazol kann z. B. mit endständigen Hydroxylgruppen des Polymers umgesetzt werden. Die Reaktionsmischung kann in einer wässrigen Lösung bei einem neutralen pH gequencht werden und das aktivierte Polymer z. B. durch Dialyse oder Größenausschlusschromatographie isoliert werden, wie im US-Patent Nr. 5468478 an Saifer et al. offenbart.
Die Anbindung (Konjugation) der bioaktiven Mittel kann durch Reaktion mit Polymeren oder Monomeren mit elektrophiler Funktionalität bewirkt werden. Es können z. B. Präpolymere umfassend elektrophile Seitenketten-funktionalisierte Monomere, die z. B. Diole oder Bisvinylether umfassen, für diesen Zweck verwendet werden.
Das folgende Reaktionsschema veranschaulicht eine Route zur Herstellung eines Polymer-Doxorubicin-Arzneimittelkonjugats:
Schema 2
In diesem Schema ist PEG der Rest von einem Polyethylenglycol (ohne die endständigen Hydroxygruppen), wobei die endständigen OH-Gruppen des Polyethylenglycols explizit gezeigt sind, wenn das ganze Glycol gemeint ist.
Bioaktive Mittel, die an die Polyacetalpolymere der Erfindung gebunden (konjugiert) werden können, beinhalten Polypeptide und Proteine. Diese Konjugation kann an Seitenketten und an endständigen Gruppen bewirkt werden. Konjugierte Polyacetalpolymere der Erfindung beinhalten z. B. Proteine, die mit einem abbaubaren Polyacetalpolymer konjugiert sind.
I. Verabreichung und pharmazeutische Zusammensetzung
Zusammensetzungen, welche die abbaubaren Polyacetalpolymere mit oder ohne angebundene bioaktive Mittel umfassen, sind wasserlösliche oder kolloidale Suspensionszusammensetzungen, die für die Aufnahme in pharmazeutische Lösungen oder pharmazeutische Zusammensetzungen oder für die Verabreichung an ein Tier oder einen Patienten zur Behandlung geeignet sind. Polyacetalpolymere der Erfindung sind z. B. in Wasser und Wasserlösungen, wie z. B. Kochsalzlösung, mit Phosphat gepufferter Kochsalzlösung (PBS) und anderen gepufferten Lösungen löslich. Die Polyacetalpolymere sind in Lösungen mit in breitem Umfang variierendem pH löslich.
Im allgemeinen werden abbaubare Polyacetalpolymer-Zusammensetzungen in therapeutisch wirksamen Mengen durch irgendeine der in der Technik bekannten üblichen Arten verabreicht. Abbaubare Polyacetalpolymere mit angebundenen bioaktiven Mitteln können direkt in vitro zu in Lösung badenden/m Zellen, Gewebe oder Organen zugeführt werden. Pharmazeutische Zusammensetzungen, die bioaktive Mittel umfassen, die an die abbaubaren Polyacetalpolymere gebunden sind, können einem Tier, einschließlich einem Menschen, über eine der folgenden Routen verabreicht werden: oral, topisch, systemisch (z. B. transdermal, intranasal oder mittels Zäpfchen) oder parenteral (z. B. intramuskuläre, subkutane oder intravenöse Injektion). Zusammensetzungen können die Form von Tabletten, Pillen, Kapseln, Halbfeststoffen, Pulvern, Formulierungen mit verzögerter Freisetzung, Lösungen, Suspensionen, Elixieren, Aerosolen oder irgendeiner anderen zweckmäßigen Zusammensetzung annehmen; und umfassen ein an ein abbaubares Polyacetalpolymer der Erfindung gebundenes bioaktives Mittel in Kombination mit mindestens einem pharmazeutisch verträglichen Exzipienten. Geeignete Exzipienten sind den Fachleuten auf dem Gebiet wohlbekannt und sie und die Verfahren zur Formulierung der Zusammensetzungen können in Standardwerken wie Alfonso AR: Remington's Pharmaceutical Sciences, 17. Aufl., Mack Publishing Company, Esston PA, 1985, gefunden werden. Geeignete flüssige Träger, insbesondere für injizierbare Lösungen, beinhalten Wasser, wässrige Salzlösung, wässrige Dextroselösung und Glycole.
Pharmazeutische Formulierungen umfassend bioaktive Mittel, die an die abbaubaren Polyacetalpolymere der Erfindung gebunden sind, können gemäß irgendeinem Verfahren hergestellt werden, das in der Technik zur Herstellung von Pharmazeutika bekannt ist. Diese Formulierungen können Süßungsmittel, Geschmacksmittel, farbgebende Mittel und Konservierungsmittel enthalten. Jede solche Formulierung kann mit nicht toxischen, pharmazeutisch verträglichen Exzipienten gemischt werden, die sich zur Herstellung eignen.
Pharmazeutische Formulierungen für die orale Verabreichung können unter Verwendung von in der Technik gut bekannten pharmazeutisch verträglichen Trägern in für die orale Verabreichung geeigneten Dosierungen formuliert werden. Diese Träger ermöglichen es, dass die pharmazeutischen Formulierungen in Dosierungseinheitsformen als Tabletten, Pillen, Pulver, Dragees, Kapseln, Flüssigkeiten, Pastillen, Gele, Sirup, Aufschlämmungen, Suspensionen usw. formuliert werden, die zur Einnahme durch den Patienten geeignet sind.
Intravenös injizierbare Zusammensetzungen umfassen ein Polymer-Arzneimittel-Konjugat der Erfindung in Kombination mit mindestens einem pharmazeutisch verträglichen flüssigen Träger. Akzeptable Flüssigkeitsträger sind nicht toxisch, unterstützen die Verabreichung und beeinflussen den therapeutischen Nutzen des Polymer-Arzneimittel-Konjugats nicht nachteilig. Diese geeigneten Träger beinhalten Wasser, Salzlösung, wässrige Dextrose und Glycole, sind aber nicht darauf beschränkt. Ferner können Exzipienten und andere Mittel in pharmazeutische Zusammensetzungen zusammen mit den abbaubaren Polyacetalpolymeren und den angebundenen bioaktiven Mitteln enthalten sein. Andere Additive und Mittel, wie Antioxidationsmittel, Antiseptika oder Antibiotika, Puffer, Stabilisatoren, Solubilisatoren und andere Mittel, können außerdem zu den abbaubaren Polyacetalpolymer-Zusammensetzungen der Erfindung zugegeben werden. Dimethylsulfoxid, Benzoesäure, Ascorbinsäure oder Tocopherol können z. B. in pharmazeutische Zusammensetzungen umfassend abbaubare Polyacetalpolymer-Zusammensetzungen der Erfindung aufgenommen werden. Somit umfassen injizierbare Zusammensetzungen umfassend bioaktive Mittel, die an die abbaubaren Polyacetalpolymere konjugiert sind, vorzugsweise Wasser oder Salzlösungen oder Emulsionen, pharmazeutisch verträgliche Träger und sie können ferner Puffermittel, wie Phosphatpuffer oder HEPES-Puffer, und gegebenenfalls andere Mittel umfassen.
Im allgemeinen werden die Polymer-Arzneimittel-Konjugate der Erfindung in therapeutisch wirksamen Mengen über intravenöse Injektion verabreicht. Eine therapeutisch wirksame Menge kann in Abhängigkeit von der Schwere der Erkrankung, dem Alter und der relativen Gesundheit des Patienten, der Wirksamkeit des eingesetzten Konjugats und anderen Faktoren variieren. Eine therapeutisch wirksame Menge kann im Bereich von etwa 0,001 mg pro kg (mg/kg) Körpergewicht pro Tag bis 100 mg/kg Körpergewicht pro Tag liegen. Die Menge ist bevorzugt etwa 0,1 bis 10 mg/kg/Tag. Daher kann eine therapeutisch wirksame Menge für einen Patienten von 70 kg im Bereich von etwa 0,07 bis 7.000 mg/Tag, bevorzugt etwa 7 bis 700 mg/Tag sein. Ein Fachmann auf dem Gebiet der Behandlung von Krankheiten wie Krebs wird ohne übermäßige Versuche unter Berücksichtigung seines Fachwissens und dieser Offenbarung in der Lage sein, eine therapeutisch wirksame Menge eines bestimmten bioaktiven Mittels, das an ein abbaubares Polyacetalpolymer gebunden ist, zur Durchführung der Erfindung zu bestimmen.
Die abbaubaren Polyacetalpolymere der Erfindung, mit oder ohne angebundene bioaktive Mittel, können getrocknet oder gefriergetrocknet werden und in diesem Zustand für einen beträchtlichen Zeitraum ohne signifikanten Abbau oder signifikante Zersetzung gelagert werden. Diese getrockneten oder gefriergetrockneten Zusammensetzungen können für den Gebrauch, z. B. zur Injektion, in einem angemessenen Zeitraum nach der Lagerung durch Zugabe einer angemessenen Menge einer geeigneten Flüssigkeit, vorzugsweise einer gepufferten Wasserlösung, wie einer Salzlösung, wiederhergestellt werden. Eine angemessene Menge ist die Menge, die ausreicht, um das gewünschte Volumen zu liefern, um zu einer Lösung mit der gewünschten Endkonzentration zu kommen.
Exzipienten, die zur Herstellung von lyophilisierten oder gefriergetrockneten Zusammensetzungen geeignet sind, beinhalten Saccharide, Aminosäuren und Salze, wie anorganische Salze. Bei den Sacchariden kann es sich z. B. um Monosaccharide, wie Glucose und Fructose, Disaccharide, wie Maltose, Lactose und Sucrose, Polysaccharide, wie Dextran und Stärke, und Zuckeralkohole, wie Manitol, Sorbitol und Glycerin, handeln. Aminosäuren können z. B. Glycin beinhalten und Salze können z. B. Natriumchlorid und Kaliumchlorid beinhalten. Diese Exzipienten können allein oder in Kombination verwendet werden und sie können zur Hemmung der Aggregation in der wiederhergestellten Polymerlösung geeignet sein.
Die Menge eines Polymer-Arzneimittel-Konjugats der Erfindung in der Zusammensetzung kann variieren. Im allgemeinen umfasst die Endzusammensetzung etwa 0,001% Gew./Gew. bis 30% Gew./Gew. des Polymer-Arzneimittel-Konjugats, vorzugsweise etwa 0,01% Gew./Gew. bis 10% Gew./Gew., bevorzugter etwa 0,1% Gew./Gew. bis 5% Gew./Gew., wobei der Rest der Träger oder die Träger ist.
I. Pharmakologie und Nutzen
Abbaubare Polymere eignen sich für eine breite Vielfalt von pharmazeutischen und biomedizinischen Anwendungen. Verwendungen von abbaubaren Polymeren beinhalten Überzüge für Arzneimitteltabletten, Kontaktlinsenbeschichtungen, Beschichtungen für chirurgische Implantate und medizinische Vorrichtungen, Gele, als Bestandteile in topischen und optischen pharmazeutischen Lösungen, in pharmazeutischen Formulierungen, einschließlich pharmazeutischen Formulierungen mit verzögerter Freisetzung und in Zielfindungs-Arzneimittel-Formulierungen. Die Konjugation von bioaktiven Mitteln, wie Antikrebsmedikamenten, mit abbaubaren Polymeren unterstützt die Verbesserung der Wirksamkeit des bioaktiven Mittels.
Abbaubare Polyacetalpolymere der Erfindung eignen sich zur Verwendung in pharmazeutischen und biomedizinischen Anwendungen mit überlegenen Eigenschaften im Vergleich zu bisherigen Materialien. Die Polyacetalpolymere der Erfindung sind unter physiologischen Bedingungen auf einer Zeitskala abbaubar, die sich für eine wirksame Verabreichung von bioaktiven Mitteln an ein Lebewesen eignet. Außerdem ist die Bioverteilung der abbaubaren Polyacetalpolymere der Erfindung im Körper und Blutstrom des Lebewesens, das das Polymer aufnimmt, für eine wirksame Verabreichung von bioaktiven Mitteln für die Behandlung von vielen Krankheiten vorteilhaft. Die Polymere und bioaktiven Mittel bleiben im Blutkreislauf für Stunden, nicht Minuten, gehen nicht bevorzugt zur Leber, sondern bleiben im Kreislauf, um eine verlängerte Wirkung der bioaktiven Mittel bereitzustellen, und sind nicht toxisch.
Die Stabilität der abbaubaren Polyacetale der Erfindung unterscheidet sich in Lösungen von unterschiedlichem pH. Abbaubare Polyacetale der Erfindung sind in wässrigen Lösungen mit nahezu neutralem pH recht stabil, weniger in saureren Lösungen. Wie in 1 gezeigt, war Polyacetal 3 (bei pH 7 und bei 37°C) recht stabil, mit geringer Änderung im Molekulargewicht zu Zeitpunkten im Bereich von 1 bis 505 h (21 Tagen). Polyacetal 3 war aber weniger stabil, wenn es bei pH 5,5 bei 37°C gelöst war. Wie in 2 gezeigt, war das Polyacetal 3 nach 155 h (6,5 Tagen) im wesentlichen in die PEG-Monomereinheiten abgebaut. Die Ergebnisse von drei solchen Stabilitätsversuchen sind in 3 gezeigt, worin der Abbau von Polyacetal 3 gegen die Zeit als prozentualer Molekulargewichtsverlust (Mw) bei jedem pH-Wert vs. Zeit für pH 5,5, 6,5 und 7,4 gezeigt ist.
Die Polyacetalpolymere der Erfindung sind für Zellen nicht toxisch. Dies ist in 4 gezeigt, welche die Ergebnisse eines roten Blutzellen (RBC)-Lyse-Assays von Aminopolyacetal 3 darstellt. In diesem Assay wurde keine RBC-Lyse für Polyacetal 3 beobachtet. Dextran war die Kontrolle, die keine RBC-Lyse zeigt, während Poly(ethylenimin) (PEI) die Kontrolle war, die RBC-Lyse verursachte. Außerdem ergaben direkte Messungen der Zelltoxizität an Zellen in Kultur keine gemessene Zytotoxizität. Wie in 5 gezeigt, wurde die Zytotoxizität von Polyacetal 3 unter Verwendung der B16F10 Zelllinie gemessen. Polyacetal 3 zeigte in diesem Assay im Vergleich zu Polylysin, das als zytotoxische Kontrolle verwendet wurde, keine Zytotoxizität. Dextran wurde als nicht zytotoxische Kontrolle verwendet.
Ähnlich wie die mit Polyacetal-Polymer 3 gezeigten Ergebnisse ist das Polyacetalpolymer 22 auch pH-empfindlich. Dies ist in 6 gezeigt, in der überlagerte GPC-Kurven von Aminopolyacetal 22 aus einer mit Phosphat gepufferten Lösung bei pH 7,4 und einer Lösung, bei welcher der pH durch Zugabe von HCl auf pH 1 bis 2 eingestellt wurde, gezeigt sind. Das Polyacetal 22 wurde innerhalb von Minuten vollständig abgebaut, wenn es einem pH von 1 bis 2 ausgesetzt wurde, wobei sich die Kurve ergab, die mit dem mit pH 1–2 markierten Pfeil gezeigt ist. Diese GPC-Kurve stimmt mit dem Molekulargewicht von PEG_3.400 überein. Das Abbauprofil von Aminopolyacetal 22 bei pH 7,5 und pH 5,5 ist in 7 gezeigt, bei der der Molekulargewichtsverlust als Funktion der Zeit gezeigt ist. Die in 7 gezeigte Untersuchung des Abbaus wurde bei 37°C und einer Konzentration von 3 mg/ml Polyacetal 22 ausgeführt; drei gesonderte Proben wurden für jeden pH analysiert. Polyacetal 22 wurde rascher in dem schwach saurem Medium bei pH 5,5 abgebaut als bei dem relativ neutralen physiologischen pH von 7,4. Der lysosomale pH-Wert liegt im Bereich von pH 5,0 bis pH 5,5. Der pH-Versuchswert von 5,5 wurde ausgewählt, um mit dem lysosomalen pH übereinzustimmen, den man bei einem physiologisch löslichen Polymerkonjugat bei Zellaufnahme durch Endozytose in dem Lysosom begegnen würde.
Die in vitro-Biokompatibilität von Aminopolyacetal 22 ist in den 8a, 8b und 9 gezeigt. 8a zeigt die Ergebnisse von roten Blutzelllyse-Versuchen bei 1 h und 8b zeigt die Ergebnisse von roten Blutzelllyse-Versuchen bei 5 h. 9 zeigt die Ergebnisse der zytotoxischen Versuche. Diese Experimente zeigen, dass Polyacetal 22 für diese Zellen nicht lysierend oder toxisch ist und so ein günstiges Biokompatibilitätsprofil aufweist.
Polyacetalpolymere der Erfindung verursachen keine Lyse von roten Blutzellen. Die Ergebnisse eines roten Blutzellen (RBS)-Lyse-Assays von Aminopolyacetal 22 und die Abbauprodukte davon sind über einen Zeitraum von 1 h in 8a gezeigt. Die Abbauprodukte wurden durch Lösen von Polyacetal 22 in mit Phosphat gepufferter Salzlösung (PBS), Einstellen des pH auf 1 – 2 durch Zugabe von HCl, um einen Abbau des Polyacetals zu ermöglichen, dann die Zugabe einer geringen Menge an NaOH, um den pH wieder auf 7,4 einzustellen, erhalten. Es wurde in diesem Assay für Polyacetal 22 keine RBC-Lyse beobachtet. Dextran wurde als Kontrolle verwendet; es zeigte keine RBC-Lyse. Poly(ethylenimin) (PEI) wurde auch als Kontrolle verwendet; es verursachte RBC-Lyse. In ähnlicher Weise sind in 8b die Ergebnisse eines roten Blutzelllyse-Assays von Aminopolyacetal 22 und die Abbauprodukte davon über einen Zeitraum von 5 h gezeigt. In diesem Assay wurde für Polyacetal 22 keine RBC-Lyse beobachtet. Dextran und Poly(ethylenimin) (PEI) wurden wiederum als Kontrollverbindungen verwendet: Dextran zeigte keine RBC-Lyse, während PEI eine RBC-Lyse verursachte. Somit zeigen die in den 8a und 8b gezeigten Ergebnisse, dass das Polyacetalpolymer der Erfindung, Polyacetal 22, für bis zu 5 h für rote Blutzellen nicht lysierend war.
Außerdem sind die Polyacetalpolymere der Erfindung nicht zytotoxisch. Ein Zytotoxizitätsassay von Polyacetal 22 mit Amin-Seitenkette unter Verwendung der B16F10-Zelllinie ist in 9 gezeigt. Wie in 9 gezeigt, ist Polylysin bei Konzentrationen deutlich unter 0,1 mg/ml zytotoxisch. Polyacetal 22 zeigte aber keine Zytotoxizität in diesem Assay bei Konzentrationen von bis zu mehreren mg/ml und wird damit im Vergleich zu der zytotoxischen Kontrollverbindung, Polylysin, außerordentlich gut von diesen Zellen toleriert. Es wurde auch festgestellt, dass Dextran, das als nicht zytotoxische Kontrolle verwendet wurde, selbst bei relativ hohen Konzentrationen nicht zytotoxisch ist.
Polyacetale der Erfindung bleiben im Blutkreislauf mit relativ geringem Verlust vom Blutkreislauf zu den Organen. ¹²⁵I-markierte Polyacetal-Polymere der Erfindung können unter Verwendung von Bolton-Hunter-Verfahren gebildet werden, wie in den 10 und 11 gezeigt und in Beispiel 7 beschrieben. In der in 12 gezeigten Untersuchung der Körperverteilung war Polyacetal 23 überwiegend im Blut, sowohl bei 5 min als auch bei 1 h nach Verabreichung. Die fortgesetzte Anwesenheit von Polyacetal 23 im Blut in beträchtlichen Mengen bei 1 h ist eine überraschende und vorteilhafte Eigenschaft des Polyacetals der Erfindung. Diese Untersuchung zeigt, dass Polyacetal 23 im Blut bleibt, ohne sich in den gezeigten Organen zu akkumulieren. Insbesondere und im Gegensatz zu vielen vorher bekannten Polymeren wird das Polyacetal der Erfindung nicht signifikant durch die Leber aufgenommen, sondern bleibt im wesentlichen im Blutkreislauf für 1 h. Somit besitzt das Polyacetal der Erfindung die vorteilhaften Eigenschaften der lang anhaltenden Anwesenheit im Blut, der sehr geringen Entfernung aus dem Kreislauf durch die Organe, und, da sehr wenig Polyacetal an die Leber verloren geht, einen relativ geringen Abbau durch die Leber.
Funktionalisierte Polymere der Erfindung, wie sie durch Synthese aus den funktionalisierten Vorstufen oder durch Anbindung von bioaktiven Mitteln, wie Antikrebsmedikamenten, an abbaubare Polyacetalpolymere der Erfindung gebildet werden können, können zur Steigerung der Wirksamkeit des bioaktiven Mittels wirksam sein. Wie in 12 gezeigt, bleiben die Polyacetalpolymere im Kreislauf mit relativ geringer Entfernung oder relativ geringem Verlust aus dem Blut auf einer Zeitskala von Stunden, eine Eigenschaft, welche die Wirksamkeit von Anti krebsmedikamenten verbessert, die an die abbaubaren Polyacetalpolymere der Erfindung angebunden sind. Höhere Dosierungen der Antikrebsmedikamente, die bei der Behandlung von krebsartigem Gewebe wirksamer sind als geringere Dosierungen, werden durch Lebewesen toleriert, wenn die Antikrebsmedikamente an die abbaubaren Polyacetalpolymere der Erfindung angebunden sind.
I. Präpolymere der Formel (XIII)
Die Präpolymere sind neue Divinylether, dargestellt durch Formel (XIII)
worin R⁷ und R⁸ aus den gleichen Gruppen wie R und R¹ ausgewählt werden, Z eine C_1-24-Alkandiylgruppe ist, gegebenenfalls substituiert im Kohlenstoffgerüst mit einer oder mehreren oder einer Mischung der Gruppen ausgewählt aus Carbonyl, Peptid, Ester, >NR^2', worin N an zwei Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst gebunden ist und R² Wasserstoff ist oder eine Gruppe ist, die zur Umlagerung fähig ist, so dass N an ein bioaktives Mittel verknüpfen kann, oder eine Gruppe ist, die zur Verknüpfung an ein bioaktives Mittel fähig ist, -O- und -S-, und die Alkandiylgruppe eine Seitengruppe R⁹ umfasst, worin R⁹ ausgewählt ist aus Halogenaryl, Halogenalkyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, Alkoxyaryl, Alkoxyalkyl, Aminoalkyl, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkyl, Arylaminoalkyl, Aminoacyl, N-Aryl-N-alkylaminoalkylaminoaryl, Alkoxy, Alkenyloxy, Alkinyloxy, Cycloalkoxy, Cycloalkenyloxy, Cycloalkinyloxy, Halogenalkoxy, Aralkoxy, Alkoxyaryloxy, Alkoxyalkoxy, Aminoalkoxy, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkoxy, Arylaminoalkoxy, N-Aryl-N-alkylaminoalkoxy, Acyloxy, Acyloxyalkyl, Acylaminoalkyl, N-Diacyliminoalkylgruppen, Acylamino, Alkylamino und Hydroxygruppen.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält R⁹ mindestens eine Aktivierungs/Schutzgruppe.
In der Definition von Z ist jede Alkylgruppe oder -einheit bevorzugt C_1-18-Alkyl, jede Alkenylgruppe oder -einheit bevorzugt C_2-18-Alkenyl, jede Alkinylgruppe oder -einheit bevorzugt C_2-12-Alkinyl, jede Arylgruppe oder -einheit bevorzugt C_6-24-Aryl, jede Alkarylgruppe oder -einheit bevorzugt C_7-24-Alkaryl und jede Aralkylgruppe oder -einheit bevorzugt C_7-24-Aralkyl, jede Cycloalkylgruppe oder -einheit bevorzugt C_4-24-Cycloalkyl, jede Cycloalkenylgruppe oder -einheit bevorzugt C_5-24- Cycloalkinyl und jede Cycloalkinylgruppe oder -einheit bevorzugt C_5-24-Cycloalkenyl. Symmetrische achirale Methylester sind bevorzugte synthetische Vorstufen.
Vorzugsweise weist Z eine nachstehende Struktur (XIV), (XV), (XVI), (XVII) und (XVIII) auf:
worin R¹⁰ und R¹¹ ausgewählt sind aus kovalenten Bindungen und C_1-6-Alkandiylgruppen;
R⁹ wie vorstehend definiert ist,
R¹² aus synthetischen oder natürlichen Aminosäure-Seitenketten ausgewählt ist; und
p eine ganze Zahl von 0 bis 20 ist.
Wie hier offenbarte Präpolymere können durch jedes geeignete Verfahren hergestellt werden, einschließlich der in den Beispielen, wie den Beispielen 3, 4 und 5 folgende offenbarten.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Präpolymers der Formel (XIII) kann die folgenden Schritte umfassen. Zur Herstellung eines Präpolymers der Formel (XIII):
worin R⁷ und R⁸ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff,
C_1-18-Alkyl, C_2-18-Alkenyl, C_2-18-Alkinyl, C_6-18-Aryl, C_7-18-Alkaryl und C_7-18-Aralkylgruppen;
Z eine C_1-24-Alkandiylgruppe ist, worin die Alkandiylgruppe gegebenenfalls substituiert ist im Kohlenstoffgerüst mit einer oder mehreren Gruppen ausgewählt aus C(O), C(O)NR¹, C(O)O, >NR^2', worin N gebunden ist an zwei Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst und R² Wasserstoff ist oder eine Gruppe ist, die zur Umlagerung fähig ist, so dass N an ein bioaktives Mittel verknüpfen kann, oder eine Gruppe ist, die an ein bioaktives Mittel verknüpfen kann, -O- und -S-, und die Alkandiylgruppe eine Seitengruppe R⁹ umfasst, die ausgewählt ist aus Halogenaryl, Halogenalkyl, Aryl, Alkaryl, Aralkyl, Alkoxyaryl, Alkoxyalkyl, Aminoalkyl, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkyl, Arylaminoalkyl, Aminoacyl, N-Aryl-N-alkylaminoalkylaminoaryl, Alkoxy, Alkenyloxy, Alkinyloxy, Cycloalkoxy, Cycloalkenyloxy, Cycloalkinyloxy, Halogenalkoxy, Aralkoxy, Alkkoxyaryloxy, Alkoxyalkoxy, Aminoalkoxy, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkoxy, Arylaminoalkoxy, N-Aryl-N-alkylaminoalkoxy, Acyloxy, Acyloxyalkyl, Acylaminoalkyl, N-Diacyliminoalkylgruppen, Acylamino, Alkylamino und Hydroxygruppen;
wobei die Schritte des Verfahrens umfassen:
Umsetzen eines Methylesters der Formel (XIX)
mit einem Vinylether der Formel (XX)
oder Formel (XXI)
worin X eine Gruppe umfasst, die in der Lage ist, über eine peptidische oder eine hydrolytisch labile Bindung an ein bioaktives Mittel kovalent konjugiert zu werden, und Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus linearen und verzweigten C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiylgruppen oder aus irgendeiner der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen innerhalb des Kohlenstoffgerüsts substituiert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Präpolymers der Formel (XIII) enthält R⁹ mindestens eine Aktivierungs/Schutzgruppe.
Diese Präpolymere sind für die Herstellung der Polymere der Formel (I), durch Verfahren, die in der Technik bekannt sind und in den Beispielen erläutert sind, besonders geeignet. Funktionalisierte Präpolymere, wie Präpolymere, die mit bioaktiven Mitteln oder Vorstufen zu bioaktiven Mitteln funktionalisiert sind, eignen sich zur Herstellung von Polymeren von Formeln, die bioaktive Mittel umfassen. Die folgenden Strukturen stellen einige besonders bevorzugte Präpolymere der vorliegenden Erfindung dar.
Schema 1
BEISPIELE
Allgemeines
Die abbaubaren Polymere der vorliegenden Erfindung können durch Umsetzung von Poly(ethylenglycol) (PEG) als Quelle des Diols (PEG-Verbindungen mit Molekulargewichten von 3.400 g/Mol wurden verwendet) und handelsüblichem Triethylenglycoldivinylether hergestellt werden. PEG wird als Diol ausgewählt, da es von Arzneimittel-Überwachungsbehörden allgemein als sicher anerkannt wird (GRAS) und in pharmazeutischen Formulierungen in großem Umfang verwendet wird. Es ist den Fachleuten auf dem Gebiet aber verständlich, dass andere Diole, einschließlich PEG-Verbindungen mit niedrigerem oder höherem Molekulargewicht für die Durchführung der Erfindung auch geeignet sind. Die Verwendung der nicht funktionalisierten Divinylether, Triethylenglycoldivinylether, in den vorbereitenden Versuchen wurde durchgeführt, um ein geeignetes Abbauprofil zu bestätigen (für den lysosomalen Abbau erforderlich) und die in vitro-Biokompatibilität zu bestätigen. Es ist den Fachleuten auf dem Gebiet verständlich, dass abbaubare Polyacetalpolymere der Erfindung auch aus funktionalisierten Ausgangsmaterialien hergestellt werden können. Funktionalisierte Vinylether, insbesondere funktionalisierte Divinylether, können z. B. aus Ausgangsmaterialien bei der Herstellung der abbaubaren Polyacetalpolymere der Erfindung verwendet werden. Jedem folgenden Versuchsbeispiel wird ein Schema vorangestellt, das die beteiligte Reaktion zusammenfasst. In jedem Fall ist m eine ganze Zahl, die ein PEG-Molekül des identifizierten Molekulargewichts Mn darstellt.
Beispiel 1. Synthese von Polyacetal 3 durch Polymerisation in Toluol
Poly(ethylenglycol) (Mn = 3.400 g/mol, 17,0 g, 5,0 mmol, 1,0 Äq.), para-Toluolsulfonsäuremonohydrat (0,03 g, 0,15 mmol, 0,03 Äq.) und Toluol (60 ml) wurden in einen 100 ml Rundkolben gegeben, der mit einem Rührstab ausgerüstet war und mit einem Thermometer, einer Dean-Stark-Falle und einem Kühler ausgerüstet wurde. Eine azeotrope Destillation der gerührten Toluollösung (Ölbad, T = 150°C) unter Stickstoff erfolgte für 2 h. Man ließ die Lösung dann auf ~50°C abkühlen und Tri(ethylenglycol)divinylether (1,073 g, 1,083 ml, 5,2 mmol, 1,04 Äq.) wurde über eine Spritze zugegeben. Innerhalb 1 min wurde die Reaktionsmischung sichtbar viskoser und nach 15 min schien die Viskosität sehr hoch. Toluol (30,0 ml) wurde zugegeben, um die Viskosität zu erhöhen, und die klare farblose Reaktionsmischung wurde weitere 2 h bei Umgebungstemperatur gerührt. Wässriges NaHCO₃ (8,0%, 2,0 ml) wurde zur Reaktionsmischung gegeben, die dann 15 min rasch gerührt wurde. Man ließ die wässrige Phase absitzen und die Toluolphase wurde sorgfältig in gerührtes Hexan (200 ml) dekantiert, um das Polyacetal auszufällen. Nach Rühren im Hexan für weitere 10 min wurde das Polyacetal gesammelt und in eine frische Lösung von Hexan gegeben und weitere 10 min gerührt. Das Polyacetal wurde wiederum gesammelt und dann im Vakuum bei 50°C 4 h getrocknet, um einen weißen flockigen Feststoff zu ergeben. Das Molekulargewicht wurde mit Mw = 42.806 g/mol bestimmt, Mn = 26.760 g/mol; Polydispersität – 1,60 mittels GPC. Die GPC wurde mit PEG-Standards geeicht; 56.000, 23.500 und 5.598 g/mol.
Beispiel 2. Synthese von Polyacetal 3 durch Polymerisation in THF
Eine Suspension von PEG_3.400 (1.041 g, 0,306 mmol) und para-Toluolsulfonsäure (25 mg) in Toluol (50 ml) wurde unter Rückfluss erwärmt; der Kolben wurde mit einer Dean-Stark-Falle versehen und ein Argonballon wurde an den Kühler angebracht. Nach 150 min war der größte Teil des Toluols abdestilliert. Zum Rückstand wurde der Divinylether (0,306 mmol, 1,0 Äq.) in frisch destilliertem THF (10 ml) zugegeben. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter Argon 16 h gerührt. Triethylamin (0,2 ml) wurde zugegeben und die Mischung 5 min gerührt. Die Mischung wurde unter heftigem Rühren in Hexan (300 ml) gegossen, nach 5 min wurde das Hexan abdekantiert und der Rückstand mit weiterem Hexan (200 ml) 30 min gewaschen. Das Polymer wurde abfiltriert.
Das gleiche Verfahren wurde für in Dichlormethan ausgeführten Polymerisationen verwendet.
Beispiel 3. Synthese von Bisvinylether, die für die Herstellung von Polyacetalen geeignet sind
Vinylether wurden aus Methylestern unter Verwendung von handelsüblichem Aminovinylether hergestellt. Dies vermied den Einsatz von Schwermetallen zur Herstellung der Vinylethergruppe.
Eine Lösung von 3-Amino-1-propanolvinylether 5 (0,27 mmol, 2,2 Äq.) und Dimethylmalonat 4 (0,12 mmol, 1 Äq.) in Dichlormethan (5,0 ml) wurde bei Umgebungstemperatur 3 Tage gerührt. Die Reaktionsmischung wurde mit Dichlormethan (50 ml) verdünnt und mit Wasser (2 × 35 ml), konz. NaCl-Lösung (35 ml) gewaschen und über MgSO₄ getrocknet. Das Lösungsmittel wurde verdampft, um einen halbfesten Rückstand zu ergeben, der mit Ether-Hexan (1:1) trituriert wurde, um den Bisvinylether 6 zu ergeben.
Beispiel 4. Synthese von Bisvinylethern, die zur Herstellung von Polyacetalen mit einer Funktionalität zur Konjugation von bioaktiven Verbindungen geeignet sind
Eine gesättigte wässrige Na₂CO₃-Lösung (20 ml) von Dimethyliminodiacetat 7 (10 mmol, 1,0 Äq.) und 3-Amino-1-propanolvinylether 5 (40 mmol, 4,0 Äq.) wurde bei 90°C 1 h gerührt. Die Lösung wurde gekühlt und dreimal mit Ethylacetat (jeweils 80 ml) extrahiert. Die organische Schicht wurde mit Salzlösung gewaschen, über MgSO₄ getrocknet und am Rotationsverdampfer verdampft, um den Bisvinylether 8 als weißen kristallinen Feststoff zu ergeben.
Man ließ den Bisvinylether 8 dann mit verschiedenen Acylierungsmitteln (z. B. mit Fmoc geschütztes Glycin-N-hydroxysuccinimidester und Benzylchlorformiat) reagieren, um die Aminofunktionalität in 8 vor der Polymerisation zu schützen (blockieren). Die Schutzgruppe (Blockierungsgruppe) ist wichtig, weil sie es ermöglicht, dass die Polymerisation ohne konkurrierende Nebenreaktionen mit der konjugierenden Funktionalität fortschreitet. Nach Polymerisation muss sie entfernt werden, ohne einen Abbau des Polyacetals zu verursachen. Die Strategie ist in Beispiel 5 für die Herstellung und Polymerisation von von Glutaminsäure abgeleitetem Bisvinylether 11 und die anschließende Schutzgruppenentfernung von dem Polyacetal erläutert.
Beispiel 5. Synthese von Bisvinylethern, die sich zur Herstellung von Polyacetalen mit einer geschützten primären Aminfunktionalität (9 → 11) eignen. Die Herstellung eines mit Amino-Seitenketten funktionalisierten Polyacetals unter Verwendung eines Seitenketten-funktionalisierten Bisvinylether-Monomers (11 → 13)

Synthese von Fmoc-Glutamylchlorid 10 (9 → 10)

Zu einer Suspension von Fmoc-Glutaminsäure 9 (3,13 g, 8,5 mmol) in wasserfreiem CH₂Cl₂ (50 ml) wurde Oxalylchlorid (5,0 g, 39 mmol) gegeben. Die Mischung wurde auf 0°C gekühlt und DMF (2 Tropfen) wurde zugegeben. Die Mischung wurde bei 0°C 1 h, dann bei Umgebungstemperatur für 1 h unter Argonatmosphäre gerührt. Frisch destilliertes THF (6,0 ml) wurde zugegeben und die Mischung wurde bei Raumtemperatur 1 h unter Argon gerührt. Hexan (400 ml) wurde zugegeben und die Mischung wurde bei Umgebungstemperatur 30 min gerührt. Das Hexan wurde abdekantiert und der Rückstand aus CH₂Cl₂/Hexan umkristallisiert, um 10 als weiße Kristalle zu ergeben (1,41 g). Synthese von Fmoc-Glutaminsäuredivinylether 11 (10 → 11)
Zu dem Bissäurechlorid 10 (1,41 g, 3,47 mmol) in wasserfreiem CH₂Cl₂ (25 ml) wurde eine Lösung von 3-Aminopropylvinylether 5 (701 mg, 6,94 mmol) und NaHCO₃ in Wasser (10 ml) tropfenweise über 5 min unter heftigem Rühren bei 0°C zugegeben. Die Mischung wurde 10 min bei 0°C und dann 1 h bei Umgebungstemperatur gerührt. Die Mischung wurde mit CH₂Cl₂ (200 ml) verdünnt, dann mit 2% wässriger NaHCO₃ (150 ml), Salzlösung (150 ml) gewaschen und dann mit MgSO₄ getrocknet. Die Verdampfung ergab einen hellbraunen Feststoff, der aus Isopropanol/Hexan umkristallisiert wurde, um den Divinylether 11 als schmutzigweißen Feststoff zu ergeben (910 mg).
Synthese von Amino-funktionalisiertem Bisvinylether-Monomer 13 (11 → 13)
Eine Suspension von PEG_3.400 1 (1,041 g, 0,306 mmol) und p-Toluolsulfonsäure (25 mg) in Toluol (50 ml) wurde unter Rückfluss in einem Rundkolben erwärmt, der mit einer Dean-Stark-Falle versehen war, um Wasser zu sammeln. Nachdem kein weiterer Anstieg im gesammelten Wasser beobachtet wurde, wurde der größte Teil des Toluols aus dem Rundkolben abdestilliert. Zum Rückstand wurde der Divinylether 11 (164 mg, 0,306 mmol) in frisch destilliertem (Natrium-Benzophenon) THF (10 ml) zugegeben. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur unter Argon 16 h gerührt. Triethylamin (0,2 ml) wurde zugegeben und die Mischung wurde 5 min gerührt. Die Mischung wurde unter heftigem Rühren in Hexan (300 ml) gegossen, um das Polyacetal 12 auszufällen. Nach 5 min wurde Hexan abdekantiert und das Polyacetal 12 mit frischem Hexan (200 ml) 30 min gerührt. Das Polyacetal 12 wurde filtriert, gesammelt und im Vakuum getrocknet. Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts, bestimmt durch GPC (Elutionsmittel: Wasser, 1 ml/min; PEG-Standards) war 14.300 g/mol. Die Fmoc-Gruppe wurde durch Auflösen des Polymers in Dichlormethan (7 Gew.-%), gefolgt von der Zugabe von Morpholin und Rühren der Reaktion für 15 min bei Umgebungstemperatur entfernt. Das Amino-funktionalisierte Polyacetal 13 wurde in einer gerührten Lösung aus Hexan (200 ml) ausgefällt.
Beispiel 6. Synthese eines symmetrischen, achiralen Bisvinylethers 16 mit einem geschützten primären Amin, das sich zur Herstellung von Polyacetalen mit einer Funktionalität zur Konjugation von bioaktiven Verbindungen eignet.
Eine Lösung von Cbz-gly-NHS (0,75 g, 2,5 mmol), Dimethylaminomalonathydrochlorid 14 (0,45 g, 2,5 mmol) und Triethylamin (0,375 ml) in Dichlormethan (5 ml) wurde in einem 25 ml Einhalsrundkolben bei Umgebungstemperatur 12 h gerührt. Ein weißer Niederschlag wurde sichtbar, von dem angenommen wird, dass es sich um Triethylaminhydrochlorid handelt. Die Reaktionsmischung wurde in Dichlormethan (80 ml) verdünnt und in einen Scheidetrichter überführt und mit Wasser und Salzlösung gewaschen. Die organische Schicht wurde über MgSO₄ getrocknet, filtriert und das Lösungsmittel durch Verdampfung am Rotationsverdampfer entfernt, um das Aminosäuredimethylmalonat 15 als weißen Feststoff (83%) zu ergeben. Die Synthese von Bisvinylether 16 wurde in Dichlormethan durch das gleiche Verfahren wie für die Herstellung des Bisvinylethers 8 (Beispiel 4) vervollständigt.
Beispiel 7. Herstellung und in vitro-Biokompatibilitätsbewertung eines Seitenketten-funktionalisierten Polyacetals 22.
Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Seitenketten-funktionalisierten Polyacetals. Dieses Polyacetal 22 wurde durch ein Terpolymerisationsverfahren unter Verwendung eines in geeigneter Weise funktionalisierten Diolmonomers 20 für den Einbau der Seitenkettenfunktionalität in das Polyacetal hergestellt. Ein radiomarkiertes Mittel wurde dann an Polyacetal 22 konjugiert, um das markierte Konjugat 23 zu ergeben, das dann in einer in vivo-Bioverteilungsstudie verwendet wurde. Eine in vitro-Abbauuntersuchung wird auch in diesem Beispiel für Polyacetal 22 beschrieben.
Synthese von einem Diol 20, der funktinoalisiert ist, um die Seitenkette in dem fertigen Polyacetal zu ergeben
Zu einer rasch gerührten Lösung von Aminodiol 19 (1,0 g, 10,0 mmol) und NaOH (1 M, 25 ml), die mit einem Wasser-Eis-Bad auf 0 bis 2°C abgekühlt war, wurde langsam eine Dichlormethan-Lösung (10 ml) von Fmoc-Chlorid (3,4 g, 13,1 mmol, 1,2 Äq.) über einen Zeitraum von 1 h zugegeben. Die Lösung wurde eine weitere Stunde bei 0°C, dann 4 h bei Umgebungstemperatur gerührt. Die Reaktionsmischung wurde in einen Rotationsverdampfer überführt und das Dichlormethan wurde abgedampft. Zu dem wässrigen Rückstand wurde Ethylacetat (70 ml) zugegeben, die Lösung in einen Scheidetrichter überführt und die organische Schicht mit verdünnter wässriger HCl-Lösung (5%), verdünntem NaHCO₃ und Salzlösung gewaschen, über MgSO₄ getrocknet und am Rotationsverdampfer verdampft, um einen Feststoff zu ergeben, der aus Chloroform umkristallisiert wurde, um das Fmoc-geschützte Aminodiol 20 zu ergeben. Terpolymerisationsverfahren zur Herstellung des geschützten Amino-funktionalisierten Polyacetals 21. Dies ist eine Polymervorstufe für das gewünschte Aminfunktionalisierte Polyacetal 22
PEG_3.400 1 (5,005 g, 1,47 mmol, 1,0 Äq.) und p-Toluolsulfonsäure (0,012 g) wurden in einen 100 ml Einhalsrundkolben gegeben, der mit einem Rührstab versehen war. Diese Mischung wurde im Vakuum (0,5–1,0 Torr) bei einer Temperatur von 80–90°C (Ölbad) für 3,0 h erwärmt. Nach Abkühlen wurde der Kolben mit Stickstoff gespült und Fmoc-Serinol 20 (0,461 g, 1,47 mmol, 1,0 Äq.) und frisch destilliertes THF (10,0 ml; destilliert aus Natrium-Benzophenon) wurden zum Kolben gegeben. Zu dieser gerührten Lösung wurde eine Lösung von Tri(ethylenglycol) 2 (0,601 ml, 2,94 mmol, 2,0 Äq.) in THF (10,0 ml) gegeben. Die Reaktionsmischung wurde bei Umgebungstemperatur 2 h heftig gerührt, dann wurde Triethylamin (0,3 ml) zugegeben, um die p-Toluolsulfonsäure zu deprotonieren. Die Reaktionsmischung wurde langsam zu einer gerührten Lösung von Hexan (100 ml) gegeben, um das Polyacetal 21 auszufällen, das dann filtriert, gesammelt und im Vakuum bei Umgebungstemperatur getrocknet wurde. Die GPC-Analyse zeigte ein Molekulargewicht von etwa 25.000 g/mol (Elutionsmittel: Phosphatpuffer-Lösung, 1 ml/min; 2 Waters Hydrogel-Säulen; PEG-Standards). Die H-NMR-Analyse bestätigte den äquivalenten Einbau des Fmoc-Aminodiolmonomers 20 und von PEG in das Polyacetal 21. Die Entfernung der Fmoc-Gruppe ist nachstehend angegeben.
Eine Lösung von Polyacetal 21 (2,050 g) in 20% Piperidin in Dichlormethan (10 ml) wurde bei Umgebungstemperatur gerührt. Eine Dünnschichtchromatographie wurde eingesetzt, um die Reaktion zu überwachen (Elutionsmittel: Ethylacetat). Das aminofunktionalisierte Polyacetal 22 wurde isoliert, indem zuerst das Piperidin und eine unbekannte Menge an Nebenprodukten in Hexan abgetrennt wurden und dann das Dichlormethan verdampft wurde. Der Rückstand wurde in THF gelöst, dann wurde diese Lösung zu einer gerührten Lösung von Hexan (100 ml) gegeben, um das gewünschte Aminopolyacetal 22 auszufällen. Die GPC-Analyse zeigte ein Polymer-Molekulargewicht von etwa 23.000 g/mol (Elutionsmittel: Phosphatpuffer-Lösung, 1 ml/min; 2 Waters-Hydrogel-Säulen; PEG-Standards). Eine ¹H-NMR-Analyse zeigte den Verlust der aromatischen Schutzgruppe ohne Verringerung der Acetalfunktionalität.
Konjugation einer elektrophilen Verbindung an Polyacetal 22
Das Bolton-Hunter-(N-Succinimidyl-3-(4-hydroxy-5-[¹²⁵I]iodophenyl)propionat)-Verfahren kann verwendet werden, um Peptide, die keinen Tyrosinrest enthalten, oder Peptide, deren Aktivität durch Tyrosiniodierung zerstört wird, zu iodieren. Siehe z. B. A. E. Bolton et al., Biochem. J., 133, 529–38, 1973. Die Konjugation von radiomarkiertem Bolton-Hunter-Reagenz zum Amin-funktionalisierten Polyacetal 22 ergibt das konjugierte Polyacetal 23, das mit 125₁ radiomarkiert ist.
Das Aminopolyacetal 22 wurde unter Verwendung des Bolton-Hunter-Reagenz radiomarkiert, indem zuerst Polyacetal 22 (50 mg) mit 10 mg/ml in Boratpuffer (0,1 M) bei pH 8,5 durch Zugabe einer geringen Menge von NaOH aufgelöst wurde. Zu dieser gerührten Lösung wurde eine Lösung des Bolton-Hunter-Reagenz (500 μCi) in Benzol mit 2% Vol./Vol. DMF gegeben. Die Reaktionsmischung wurde 15 min bei Umgebungstemperatur gerührt und eine kleine Aliquote (10 μl) als Archivprobe und zur Bestimmung der Markierungseffizienz entnommen. Die verbleibende Reaktionsmischung wurde mit Phosphatpufferlösung (PBS) auf 10 ml verdünnt, in Dialyserohre transferiert (Molekülmassen-Rückhaltung 1.000 g/mol) und gegen Wasser (5,0 l) dialysiert, bis im Dialysat keine Radioaktivität gefunden wurde. Das Wasser wurde zweimal täglich über einen Zeitraum von 3 Tagen gewechselt. Im Anschluss an die Dialyse wurde die Menge an freiem Iodid [¹²⁵I], die im Präparat blieb, durch Papierelektrophorese bestimmt, und die 10 ml-Lösung, die das radiomarkierte Polyacetal 23 enthielt, wurde in ein Fläschchen überführt und bei –18°C gelagert.
Die Markierungseffizienz bestimmt durch Papierelektrophorese ist in 5 (Rohprodukt) und 6 (gereinigtes Produkt 23) gezeigt. Die Körperverteilung des radiomarkierten Polyacetals 22 in der Ratte ist in 7 gezeigt.

Claims

Polymer dargestellt durch die Formel (I)
worin R und R¹ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; X eine Gruppe ist, die in der Lage ist, über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein bioaktives Mittel konjugiert zu werden; Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist.
Polymer nach Anspruch 1, worin R und R¹ gleich sind und aus Wasserstoff, C_1-4-Alkyl und C₂_₄-Alkenyl ausgewählt sind.
Polymer nach Anspruch 1, worin X eine C_1-24-Alkandiyl-Gruppe ist, gegebenenfalls substituiert in dem Kohlenstoffgerüst mit einer oder mehreren Gruppen ausgewählt aus C(O), C(O)NR¹, C(O)O, >NR^2', worin N an zwei Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst gebunden ist und R^2' Wasserstoff ist oder eine Gruppe ist, die zur Umlagerung fähig ist, so dass N an ein bioaktives Mittel verknüpfen kann, oder eine Gruppe ist, die zur Verknüpfung an ein bioaktives Mittel befähigt ist, -O- und -S-, und die Alkandiylgruppe eine Seitengruppe oder -gruppen ausgewählt aus Halogen aryl-, Halogenalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Alkoxyaryl-, Alkoxyalkyl-, Aminoalkyl-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkyl-, Arylaminoalkyl-, Aminoacyl-, N-Aryl-N-alkylaminoalkylaminoaryl-, Alkoxy-, Alkenyloxy-, Alkinyloxy-, Cycloalkoxy-, Cycloalkenyloxy-, Cycloalkinyloxy-, Halogenalkoxy-, Aralkoxy-, Alkoxyaryloxy-, Alkoxyalkoxy-, Aminoalkoxy-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkoxy-, Arylaminoalkoxy-, N-Aryl-N-alkylaminoalkoxy-, Acyloxy-, Acyloxyalkyl-, Acylaminoalkyl-, N-Diacyliminoalkyl-Gruppen, Acylamino-, Alkylamino- und Hydroxy-Gruppen umfassen kann.
Polymer nach Anspruch 3, worin die Alkandiylgruppe oder eine Seitengruppe eine primäre, sekundäre oder tertiäre Amingruppe umfasst.
Polymer nach Anspruch 1, worin X kein Saccharid, Oligosaccharid oder Polysaccharid umfasst.
Polymer nach Anspruch 1, worin X ausgewählt ist aus den Gruppen (IV)–(VIII)
worin R² und R³ ausgewählt sind aus kovalenten Bindungen oder C_1-18-Alkandiyl-Gruppen; R¹² ausgewählt ist aus synthetischen oder natürlichen Aminosäure-Seitenketten; R⁴ ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, aktivierenden/Schutzgruppen und den Gruppen (IX), (X), (XI) und (XII)
R⁵ und R⁶ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus -NH₂, -NHR¹³, -OR¹⁴ (worin R¹³ und R¹⁴ ausgewählt sind aus aktivierenden/Schutzgruppen), den Gruppen (IX), (X), (XI) und (XII) und R, worin R die gleichen Definitionen aufweist, die in Anspruch 1 angegeben sind, und jede Gruppe gleich oder verschieden sein kann; und m eine ganze Zahl von 0 bis 20 ist.
Polymer nach Anspruch 6, worin X kein Saccharid, Oligosaccharid oder Polysaccarid umfasst und kovalent an eine aktivierende/Schutzgruppe gebunden ist.
Polymer-Arzneimittel-Konjugat, umfassend ein Polymer der Formel (I)
worin R und R¹ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; X über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein Arzneimittel konjugiert ist; Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist.
Polymer-Arzneimittel-Konjugat nach Anspruch 8, worin das Arzneimittel ein Antikrebsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Doxorubicin, Daunomycin, Paclitaxel und Taxotere ist.
Polymer-Arzneimittel-Konjugat nach Anspruch 9, worin das Arzneimittel Doxorubicin ist.
Verfahren zur Herstellung eines Polymers der Formel (I)
worin R und R¹ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; X eine Gruppe ist, die in der Lage ist, über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein bioaktives Mittel konjugiert zu werden; Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus linearem und verzweigtem C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist, wobei das Verfahren umfasst die Umsetzung eines Diols der Formel (II)
mit einem Vinylether der Formel (III)
worin R, R¹, X und Y wie oben definiert sind.
Verfahren nach Anspruch 11, worin Y die Formel -(C_nH_2nO)_q'C_nH_2n-, aufweist, worin n eine ganze Zahl von 2–10 ist und q eine ganze Zahl von 1 bis 200 ist.
Verfahren nach Anspruch 11, worin die Polymerisationsreaktion in Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels ausgewählt aus aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen, die gegebenenfalls halogeniert sein können, Ethern (einschließlich cyclischen Ethern), Dialkylsulfoxiden und Alkoholen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin die Polymerisation in Anwesenheit eines Katalysators durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, worin die Polymerisation bei einer Temperatur von etwa –10 bis 200°C durchgeführt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Polymer-Arzneimittel-Konjugats, umfassend ein Polymer der Formel (I)
worin R und R¹ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; X über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein Arzneimittel konjugiert ist; Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist, welches Verfahren umfasst die Umsetzung eines Polymers der Formel (I), worin X eine Gruppe ist, die in der Lage ist, kovalent an ein Arzneimittel konjugiert zu werden, mit dem Arzneimittel.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem das Arzneimittel ein Antikrebsmittel ist.
Pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend ein Polymer-Arzneimittel-Konjugat, umfassend ein Polymer der Formel (I)
worin R und R¹ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; X über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein Arzneimittel konjugiert ist; Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist, in Kombination mit einem oder mehreren pharmazeutisch akzeptablen Trägern.
Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 18, worin das Arzneimittel ein Antikrebsmittel ist.
Verwendung eines Polymer-Arzneimittel-Konjugats, umfassend ein Polymer der Formel (I)
worin R und R¹ unabhängig ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; X über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein Antikrebsmittel konjugiert ist; Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200-Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist; und n eine ganze Zahl von 2 bis 10.000 ist, bei der Herstellung eines Medikaments mit Antikrebseigenschaften.
Verwendung nach Anspruch 20, bei dem das Arzneimittel Doxorubicin ist.
Präpolymer mit der Struktur (XIII)
worin R⁷ und R⁸ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; Z eine C_1-24-Alkandiyl-Gruppe ist, wobei die Alkandiyl-Gruppe gegebenenfalls substituiert ist in dem Kohlenstoffgerüst mit einer oder mehreren Gruppen ausgewählt aus C(O), C(O)NR¹, C(O)O, >NR^2', worin N an zwei Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst gebunden ist und R² Wasserstoff ist oder eine Gruppe ist, die zur Umlagerung befähigt ist, so dass N an ein bioaktives Mittel verknüpfen kann, oder eine Gruppe ist, die zur Verknüpfung an ein bioaktives Mittel befähigt ist, -O- und -S-, und die Alkandiylgruppe eine Seitengruppe R⁹ ausgewählt aus Halogenaryl-, Halogenalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Alkoxyaryl-, Alkoxyalkyl-, Aminoalkyl-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkyl-, Arylaminoalkyl-, Aminoacyl-, N-Aryl-N-alkylaminoalkylaminoaryl-, Alkoxy-, Alkenyloxy-, Alkinyloxy-, Cycloalkoxy-, Cycloalkenyloxy-, Cycloalkinyloxy-, Halogenalkoxy-, Aralkoxy-, Alkoxyaryloxy-, Alkoxyalkoxy-, Aminoalkoxy-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkoxy-, Arylaminoalkoxy-, N-Aryl-N-alkylaminoalkoxy-, Acyloxy-, Acyloxyalkyl-, Acylaminoalkyl-, N-Diacyliminoalkyl-Gruppen, Acylamino-, Alkylamino- und Hydroxy-Gruppen umfasst.
Präpolymer nach Anspruch 22, worin R⁹ mindestens eine aktivierende/Schutzgruppe enthält.
Präpolymer nach Anspruch 22, worin Z dargestellt ist durch eine Struktur ausgewählt aus (XIV), (XV), (XVI), (XVII) und (XVIII)
worin R⁹ ausgewählt ist aus Halogenaryl-, Halogenalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Alkoxyaryl-, Alkoxyalkyl-, Aminoalkyl-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkyl-, Arylaminoalkyl-, Aminoacyl-, N-Aryl-N-alkylaminoalkylaminoaryl-, Alkoxy-, Alkenyloxy-, Alkinyloxy-, Cycloalkoxy-, Cycloalkenyloxy-, Cycloalkinyloxy-, Halogenalkoxy-, Aralkoxy-, Alkoxyaryloxy-, Alkoxyalkoxy-, Aminoalkoxy-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkoxy-, Arylaminoalkoxy-, N-Aryl-N-alkylaminoalkoxy-, Acyloxy-, Acyloxyalkyl-, Acylaminoalkyl-, N-Diacyliminoalkyl-Gruppen, Acylamino-, Alkylamino- und Hydroxy-Gruppen; R¹² ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus synthetischen oder natürlichen Aminosäure-Seitenketten; R¹⁰ und R¹¹ ausgewählt sind aus kovalenten Bindungen oder C_1-6-Alkandiyl-Gruppen; und p eine ganze Zahl von 0 bis 20 ist.
Verfahren zur Herstellung eines Präpolymers der Formel (XIII)
worin R⁷ und R⁸ ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, C_1-18-Alkyl-, C_2-18-Alkenyl-, C_2-18-Alkinyl-, C_6-18-Aryl-, C_7-18-Alkaryl- und C_7-18-Aralkyl-Gruppen; Z eine C_1-24-Alkandiyl-Gruppe ist, wobei die Alkandiyl-Gruppe gegebenenfalls substituiert ist in dem Kohlenstoffgerüst mit einer oder mehreren Gruppen ausgewählt aus C(O), C(O)NR¹, C(0)O, >NR^2', worin N an zwei Kohlenstoffatome im Kohlenstoffgerüst gebunden ist und R^2' Wasserstoff ist oder eine Gruppe ist, die zur Umlagerung befähigt ist, so dass N an ein bioaktives Mittel verknüpfen kann, oder eine Gruppe ist, die zur Verknüpfung an ein bioaktives Mittel befähigt ist, -O- und -S-, und die Alkandiylgruppe eine Seitengruppe R⁹ ausgewählt aus Halogenaryl-, Halogenalkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Aralkyl-, Alkoxyaryl-, Alkoxyalkyl-, Aminoalkyl-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkyl-, Arylaminoalkyl-, Aminoacyl-, N-Aryl-N-alkylaminoalkylaminoaryl-, Alkoxy-, Alkenyloxy-, Alkinyloxy-, Cycloalkoxy-, Cycloalkenyloxy-, Cycloalkinyloxy-, Halogenalkoxy-, Aralkoxy-, Alkoxyaryloxy-, Alkoxyalkoxy-, Aminoalkoxy-, Mono-, Di- und Trialkylaminoalkoxy-, Arylaminoalkoxy-, N-Aryl-N-alkylaminoalkoxy-, Acyloxy-, Acyloxyalkyl-, Acylaminoalkyl-, N-Diacyliminoalkyl-Gruppen, Acylamino-, Alkylamino- und Hydroxy-Gruppen umfasst, worin R⁹ mindestens eine aktivierende/Schutzgruppe enthält, wobei das Verfahren umfasst das Umsetzen eines Methylesters der Formel (XIX)
mit einem Vinylether der Formel (XX)
oder einem Vinylether der Formel (XXI)
worin X eine Gruppe umfasst, die in der Lage ist, über eine Peptid- oder eine hydrolytisch labile Bindung kovalent an ein bioaktives Mittel konjugiert zu werden; Y eine Gruppe ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus linearem oder verzweigtem C_1-200-Alkandiyl-, C_2-200-Alkendiyl-, C_2-200-Alkindiyl-, C_6-200-Cycloalkandiyl-, C_6-200-Cycloalkendiyl-, C_6-200-Cycloalkindiyl-, C_6-200- Arylendiyl-, C_7-200-Alkarylendiyl-, C_7-200-Aralkylendiyl-Gruppen oder einer der obigen Gruppen, worin das Kohlenstoffgerüst mit einem oder mehreren Sauerstoffatomen in dem Kohlenstoffgerüst substituiert ist.