CN101874804A - 抗耐药性的抗生素 - Google Patents

Abstract

本发明涉及抗耐药性的新型抗生素；医院中，引起病人感染的超过70％的细菌都至少对一种以上的常用抗生素具有耐药性；细菌耐药性的不断蔓延是由于细菌的进化，而抗生素的滥用也使细菌耐药性越来越强；脑膜炎、脑炎、脊髓炎、脓肿、乳腺炎、前列腺炎的治疗失败主要原因是抗生素不能和感染处的治病菌有效接触；抗生素不能穿透血脑屏障、血奶屏障及其它生物屏障；大多数抗生素在各种给药途径会很快被代谢或失活；口服抗生素时，胃肠道及肝脏的首过效应会破坏抗生素的化学结构从而使大部分抗生素失活；注射抗生素会带来疼痛，对于一些长期患者需要准备一个长期的代价比较高的地方来实现注射，而且在抗生素到达作用地点前血和肝脏就会使大部分抗生素失活；本发明提供了新型的可用透皮给药方式起作用的抗生素，其克以避免胃肠消化道及肝脏的“首过”效应引起的药物失活，使患处的局部药物浓度达到最适当的水平；同时避免了全身给药；因其能很快穿透血奶屏障、血脑屏障，可以很好的治疗脑膜炎、乳腺炎、前列腺炎和其它感染。

Description

抗耐药性的抗生素

技术领域：

本发明涉及抗耐药性的新型抗生素。

背景技术：

β-内酰胺是一种4元环酰胺，该环状化合物的化学名是氮杂环丁酮(Azetidinone)。自从1896年，法国医学学生Ernest Duchesne发现了青霉素，1929年Alexander Fleming重新发现青霉素，20世纪30年代后期及40年代初期Florey，Chain，Abraham和Heatley研究出了纯化青霉素的方法，几十万种β-内酰胺类抗生素已经通过半合成或全合成的方法被制备出来了

在二次世界大战期间，青霉素成了一个医药奇迹，它被广泛的使用并很快地征服了最大的战时杀手——感染的伤口。青霉素能杀死许多种类的致病细菌。但是，从1943年开始大量生产青霉素后仅仅四年时间，能抵抗青霉素的微生物就开始出现了，耐青霉素的细菌传播的很快。根据美国国家疾病控制和预防中心调查的数据，在1979-1987年期间，大规模感染病人的肺炎球菌(pneumococcus)仅仅0.02％是耐青霉素的。美国国家疾病控制和预防中心调查了12个州的13个医院，根据Robert F.Breiman，M.D.和他的国家疾病控制和预防中心的同事在1994年6月15日发表在美国医药学会杂志上的一个报告，当时(1994年)耐青霉素的肺炎球菌已达到6.6％。微生物对抗菌素的耐药性增加了医疗费用、增加了疾病的严重性、增加了部分感染性疾病的死亡率。根据美国国家疾病控制和预防中心的统计，每年有200万病人在医院被感染，其中有9万个病人因此而死亡。而在1992年，仅仅13300人因此而死亡。医院中，引起病人感染的超过70％的细菌都至少对一种以上的常用抗生素具有耐药性。细菌耐药性的不断蔓延是由于细菌的进化，而抗生素的滥用也使细菌耐药性越来越强。

众多的抗菌素可以通过静脉注射、肌肉注射、皮下注射、口腔喷入、口服和直肠给药的方式治疗全身性的由细菌引起的疾病。口服抗生素的缺点在于胃肠道对抗生素的低吸收率。静脉注射、皮下注射或肌肉注射不仅痛而且只能由一小部分经过训练的人完成注射，另外还增加了针头带来的伤害、感染或其它损伤。Fishman(Fishman；Robert，U.S.Pat.No.7,052,715)提出口服药物会产生其他问题，即能有效治疗末梢位置的疼痛或发炎时需要的有效血药浓度。要能够有效的治疗特定部位的疼痛和伤害，血液中药物的浓度要比实际需要的浓度高许多。使用药物的一个变通方法是透皮给药，透皮给药有一些优点，比如避免了胃肠消化道及肝脏的“首过”效应引起的药物失活。该方法可以使患处的局部药物浓度达到最适当的水平，避免全身给药。Watts等人(U.S.Pat.Nos.6,191,143 and5,929,086)提出了具有特殊结构的一些抗生素(含有一个正电荷和一个亲脂性部分)可以透皮给药，但对于大多数抗生素，用这种透皮给药的方式不能使药物达到可以有效治疗疾病的浓度。

脑膜炎、脑炎、脊髓炎、脓肿、乳腺炎、前列腺炎的治疗失败主要原因是抗生素不能和感染处的治病菌有效接触。抗生素不能穿透血脑屏障、血奶屏障及其它生物屏障。大多数抗生素在各种给药途径会很快被代谢或失活。口服抗生素时，胃肠道及肝脏的首过效应会破坏抗生素的化学结构从而使大部分抗生素失活；注射抗生素会带来疼痛，对于一些长期患者需要准备一个长期的代价比较高的地方来实现注射，而且在抗生素到达作用地点前血和肝脏就会使大部分抗生素失活。

发明内容：

本发明提供了新型的可用透皮给药方式起作用的抗生素，其克以避免胃肠消化道及肝脏的“首过”效应引起的药物失活，使患处的局部药物浓度达到最适当的水平；同时避免了全身给药。

抗耐药性的抗生素，由通式“结构式1”所表示的化合物，

结构式1

其特征在于在结构式1中，

X代表O，S或NH；

Y代表H，OH，NHCHO，OCOCH₃，OCH₃，OC₂H₅，CH₃SO₃，NO₂，CN，CF₃，OCF₃，F，Br，I和Cl；

代表

Z代表CH₂，S，SO，SO₂，NH，CHCH₃，CHCH₂CH₃，或O；

-X₁代表-H，OH，-OCH₃，-OC₂H₅，OC₃H₇，-CONH₂，-CH₂OCONH₂，-CH₂OCOCH₃，-OCOCH₃，-CH₂OCOCH₃，-CH₂OCH₃，-CH₃，-C₂H₅，-C₃H₇，-Cl，-F，-Br，-I，-HC＝CHCH₃，-HC＝CH₂，-CH₂OCH₃，-S(CH₂)_n-NHR；

W代表-NHCH₃，-NHC₂H₅，NHC₃H₇，-CONH₂，-CH₂OCONH₂，-CH₂NHCOCH₃，-NHCOCH₃；

通式“结构式1”所表示的化合物，这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物以口服、透皮给药、注射等方式，对任何β-内酰胺类抗生素可以治疗的疾病的治疗应用；这些疾病包括但不限于：上下呼吸道感染、严重的呼吸窘迫、肺炎、脑膜炎、感染性休克、败血病、中耳炎、鼻窦炎、脑膜炎、脑脓肿、和肺炎球菌败血病、链状球菌心内膜炎、盆腔炎、淋病、梅毒、莱姆病、气性坏疽、破伤风、皮肤及软组织感染、胃肠道感染、尿路感染、骨和关节感染、以及败血病、心内膜炎、腹内感染和胆道感染。

通式“结构式1”所表示的化合物，这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物通过在身体的任意部位透皮给药使体内血浆中含有药物达到有效治疗浓度的方法；

通式“结构式1”所表示的化合物，这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物外用治疗人或动物的皮炎、脑膜炎、前列腺炎、上下呼吸道感染、尿路感染、骨和关节炎症、生殖区感染以及其它感染的方法；

通式“结构式1”所表示的化合物，这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物储存于绷带或贴片，绷带或贴片含有一包含活性物质的基质层和一非渗透的保护层，活性物质的基质层的最优选是一活性物质储库，其含有一可渗透的面面向皮肤的底部；通过其控制释放速度，使β-内酰胺类抗生素稳定治疗血药浓度在治疗水平上。

通式(1)“结构式1”中的这些化合物可以很容易的穿透皮肤、血脑屏障、血奶屏障。因为能快速透过血脑屏障、血奶屏障，这些前药可以有效治疗脑炎、乳腺炎、前列腺炎或其它感染。这些前药适用面广，可以有效针对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，而且无耐药性问题。

当这些新型的抗生素以溶液、喷剂、乳液、软膏、乳胶等剂型外用时，它们将迅速与皮肤表面、眼睛、生殖区、嘴、鼻、或其它部位表面的水气混合；其次，这些抗生素带正电的氨基能与膜的带负电荷的磷酸盐键合。因此，膜外的局部浓度会很高，从而促进药物从高浓度区域传导至低浓度区域。亲脂性部分推动抗生素穿透皮肤屏障。当这些抗生素分子进入到生物膜后，亲水性部分将推导药物进入细胞液，浓缩的半液态水溶液或悬浮液中。因为这些抗生素能快速透过血脑屏障、血奶屏障，所以可以有效治疗脑炎、乳腺炎、前列腺炎或其它感染。

革兰氏阴性菌的细胞壁含有一个外部膜(亲脂性)和周质(亲水性)，这样就使很多抗生素不能透过。而本发明新型的β-内酰胺类抗生素分子中都含有一个亲脂性部分和一个亲水性部分，使前其快速穿透革兰氏阴性菌的外部膜和周质，到达青霉素结合蛋白。革兰氏阳性菌的细胞壁外面特有的肽聚糖是亲水性的，本发明抗生素分子中的亲水性部分可以推动前药分子穿透肽聚糖屏障，到达青霉素结合蛋白。这些前药应用面广，可以有效针对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌，而且无耐药性问题

由于本发明的抗生素有透过皮肤细胞的特性，我在以下的实验叙述中以“前药”来代替本发明抗生素。

这些前药在人体皮肤中的穿透率通过在体外改进的Franz池中测量，其中人体皮肤分离自大腿部位前面或后面的人体皮肤组织(360-400μm厚)。接受溶液由2ml含有2％的牛血清球蛋白的生理盐水组成并以600转/分的速度搅拌。前药和母药穿过皮肤的累积总量对时间的关系是用特定的高效液相色谱法来测定。以0.2ml溶于pH 7.4的磷酸缓冲盐溶液(0.2M)的10％前药溶液或0.2ml分散于pH 7.4的磷酸缓冲盐溶液(0.2M)的10％β-内酰胺类抗生素悬浮液作为供体溶液。

实验比较了前药穿透活的无毛无伤小鼠的皮肤和血脑屏障的速率。供体由1ml溶于异丙醇的20％前药溶液(6-(2，6-二甲氧基苯甲酰胺)青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐溶液，6-(5-甲基-3-苯基-2-异恶唑啉-4-甲酰胺基)青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐溶液或6-[3-(邻氯苯基)-5-甲基-4-异恶唑甲酰胺基]青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐溶液)组成。将其涂于无毛小鼠背部10cm²部位。2小时后，杀掉小鼠。取1g血、1g肝、1g肾、1g肌肉、1g脑，分别加入5ml甲醇，用均质器打匀，再离心5分钟后用HPLC测定。甲氧苯青霉素在血中的浓度是50+/-7μg/g、肝脏中40+/-5μg/g，肾脏中35+/-5、肌肉中40+/-6μg/g，脑中20+/-5μg/g；苯甲异噁唑青霉素在血中的浓度是55+/-7μg/g、肝脏中38+/-5μg/g，肾脏中36+/-5、肌肉中32+/-4μg/g，脑中18+/-5μg/g；邻氯青霉素在血中的浓度是45+/-7μg/g、肝脏中34+/-5μg/g，肾脏中32+/-5、肌肉中30+/-4μg/g，脑中16+/-5μg/g。结果显示前药能很好的穿透血脑屏障。

测试外用抗生素对患有乳腺炎的分泌乳汁的母牛的治疗作用。选用90头分泌乳汁的奶牛，临床治愈指临床症状的消失(临床症状完全消除1天后算临床治愈)，换句话说就是进食量的恢复、直肠温度＜39.0℃、良好的全身状态、乳房水肿消失、牛乳性状正常、产奶量正常。在乳房的皮肤上喷500mg溶解在10ml pH值7.4的磷酸缓冲溶液中的6-对乙酰苯氧基氨基青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐(青霉素V-DEE)、6-(2，6-二甲氧基苯甲酰胺)青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐(甲氧苯青霉素-DEE)或7-[[(2-乙酰氨基-4-噻唑基)(甲氧亚氨基)乙酰基]氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐(头孢唑肟-DEE)。

表1：外用新型的抗生素前药对母牛乳腺炎的临床治愈率

表2：外用新型的抗生素前药对母牛乳腺炎的细菌学治愈率

结果说明这些前药可以达到很好的临床治愈率和细菌学治愈率。

外用前药后1小时，取牛乳样品分析。牛乳中母药青霉素V的含量是80+/-7μg/g，甲氧苯青霉素的含量是75+/-6μg/g，头孢唑肟的含量是70+/-7μg/g。结果说明这些前药可以很快的穿透血奶屏障。

因其能很快穿透血奶屏障、血脑屏障，可以很好的治疗脑膜炎、乳腺炎、前列腺炎和其它感染。

具体实施方式：

实施例1

本实施例提供了通式“结构式1”中的化合物的制备方法之一；

6-对乙酰苯氧基氨基青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐的制备

取39.1g(0.1mol)青霉素V溶解在100ml乙腈中。加39g(0.15mol)2-二乙氨基溴乙烷溴化氢盐，室温搅拌3小时。反应中加入8g碳酸氢钠，室温搅拌2小时。蒸干溶剂后加入250ml乙酸乙酯，用水洗3次(3×100ml)。有机层用无水硫酸钠干燥后过滤掉固体。滤液中搅拌加入3.5g盐酸。过滤收集固体产品。干燥后得到38g易吸湿性产品，产率78.2％。水中溶解度：50mg/ml；元素分析：C₂₂H₃₂ClN₃O₅S；分子量：486.0.计算值％C：54.37；H：6.64；N：8.65；Cl：7.29；O：16.46；S：6.60；测定值％C：54.32；H：6.68；N：8.61；Cl：7.32；O：16.51；S：6.56.¹H-NMR(400MHz，D₂O)：δ：1.28(s，6H)，1.35(t，6H)，3.21(m，4H)，3.43(m，2H)，4.51(m，2H)，4.68(s，1H)，4.79(s，2H)，4.86(m，1H)，5.19(m，1H)，6.68(m，2H)，6.80(m，1H)，7.11(m，2H)，7.21(b，1H)。

实施例2

本实施例提供了本发明药物穿透血脑屏障的结果。

比较前药穿透活的无毛无伤小鼠的皮肤和血脑屏障的速率。供体由1ml溶于异丙醇的20％前药溶液(6-(2，6-二甲氧基苯甲酰胺)青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐溶液，6-(5-甲基-3-苯基-2-异恶唑啉-4-甲酰胺基)青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐溶液或6-[3-(邻氯苯基)-5-甲基-4-异恶唑甲酰胺基]青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐溶液)组成。将其涂于无毛小鼠背部10cm²部位。2小时后，杀掉小鼠。取1g血、1g肝、1g肾、1g肌肉、1g脑，分别加入5ml甲醇，用均质器打匀，再离心5分钟后用HPLC测定。甲氧苯青霉素在血中的浓度是50+/-7μg/g、肝脏中40+/-5μg/g，肾脏中35+/-5、肌肉中40+/-6μg/g，脑中20+/-5μg/g；苯甲异噁唑青霉素在血中的浓度是55+/-7μg/g、肝脏中38+/-5μg/g，肾脏中36+/-5、肌肉中32+/-4μg/g，脑中18+/-5μg/g；邻氯青霉素在血中的浓度是45+/-7μg/g、肝脏中34+/-5μg/g，肾脏中32+/-5、肌肉中30+/-4μg/g，脑中16+/-5μg/g。结果显示前药能很好的穿透血脑屏障。

实施例3

本实施例测试本发明对患有乳腺炎的分泌乳汁的母牛的治疗作用。

选90头分泌乳汁的奶牛，临床治愈指临床症状的消失(临床症状完全消除1天后算临床治愈)，换句话说就是进食量的恢复、直肠温度＜39.0℃、良好的全身状态、乳房水肿消失、牛乳性状正常、产奶量正常。在乳房的皮肤上喷500mg溶解在10ml pH值7.4的磷酸缓冲溶液中的6-对乙酰苯氧基氨基青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐(青霉素V-DEE)、6-(2，6-二甲氧基苯甲酰胺)青霉素酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐(甲氧苯青霉素-DEE)或7-[[(2-乙酰氨基-4-噻唑基)(甲氧亚氨基)乙酰基]氨基]-8-氧代-5-硫杂-1-氮杂双环[4.2.0]辛-2-烯-2-羧酸-2-二乙氨基乙酯盐酸盐(头孢唑肟-DEE)。

表1：外用新型的抗生素前药对母牛乳腺炎的临床治愈率

表2：外用新型的抗生素前药对母牛乳腺炎的细菌学治愈率

结果说明这些前药可以达到很好的临床治愈率和细菌学治愈率。

实施例4：

本实施例提供了本发明药物穿透血奶屏障的结果。

外用前药后1小时，取牛乳样品分析。牛乳中母药青霉素V的含量是80+/-7μg/g，甲氧苯青霉素的含量是75+/-6μg/g，头孢唑肟的含量是70+/-7μg/g。结果说明这些前药可以很快的穿透血奶屏障。

Claims (5)

1.抗耐药性的抗生素，由通式“结构式1”所表示的化合物，

结构式1

其特征在于在结构式1中，

X代表O，S或NH；

Y代表H，OH，NHCHO，OCOCH₃，OCH₃，OC₂H₅，CH₃SO₃，NO₂，CN，CF₃，OCF₃，F，Br，I和Cl；

代表

Z代表CH₂，S，SO，SO₂，NH，CHCH₃，CHCH₂CH₃，或O；

-X₁代表-H，OH，-OCH₃，-OC₂H₅，OC₃H₇，-CONH₂，-CH₂OCONH₂，-CH₂OCOCH₃，-OCOCH₃，-CH₂OCOCH₃，-CH₂OCH₃，-CH₃，-C₂H₅，-C₃H₇，-Cl，-F，-Br，-I，-HC＝CHCH₃，-HC＝CH₂，-CH₂OCH₃，-S(CH₂)_n-NHR；

W代表-NHCH₃，-NHC₂H₅，NHC₃H₇，-CONH₂，-CH₂OCONH₂，-CH₂NHCOCH₃，-NHCOCH₃；

2.根据权利要求1所述通式“结构式1”所表示的化合物，其特征在于这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物以口服、透皮给药、注射等方式，对任何β-内酰胺类抗生素可以治疗的疾病的治疗应用；这些疾病包括但不限于：上下呼吸道感染、严重的呼吸窘迫、肺炎、脑膜炎、感染性休克、败血病、中耳炎、鼻窦炎、脑膜炎、脑脓肿、和肺炎球菌败血病、链状球菌心内膜炎、盆腔炎、淋病、梅毒、莱姆病、气性坏疽、破伤风、皮肤及软组织感染、胃肠道感染、尿路感染、骨和关节感染、以及败血病、心内膜炎、腹内感染和胆道感染。

3.根据权利要求1所述通式“结构式1”所表示的化合物，其特征在于这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物通过在身体的任意部位透皮给药使体内血浆中含有药物达到有效治疗浓度的方法；

4.根据权利要求1所述通式“结构式1”所表示的化合物，其特征在于这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物外用治疗人或动物的皮炎、脑膜炎、前列腺炎、上下呼吸道感染、尿路感染、骨和关节炎症、生殖区感染以及其它感染的方法；

5.根据权利要求1所述通式“结构式1”所表示的化合物，其特征在于这种化合物或以这种化合物为活性成分的混和物储存于绷带或贴片，绷带或贴片含有一包含活性物质的基质层和一非渗透的保护层，活性物质的基质层的最优选是一活性物质储库，其含有一可渗透的面面向皮肤的底部。