CN102227432A - 制备二氢卟酚的方法及它们的医药用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供磺酸化的二氢卟酚和菌绿素的制备方法,性质、药物组合物和用于过度增殖组织例如肿瘤、过度增殖的血管和对PDT应答的其他障碍或异常情况的光动力学治疗(PDT)的治疗方法。具体地,描述了稳定的二氢卟酚和菌绿素经济的大规模合成方法。它们的性质正好满足PDT对理想光敏剂性质的要求。在另一个实施方案中,提供了用于全身性施用的药物组合物和治疗方法。在另一个实施方案中,也提供了用于局部施用的药物组合物和治疗方法。还提供了一种标记靶组织并通过核磁共振成像的荧光提供该组织图像的方法。
Description
发明领域
本发明涉及磺酸化的(sulfonated)二氢卟酚和菌绿素的制备方法、性质、药物组合物和治疗用途,其设计用于过度增殖(hyperproliferative)组织例如肿瘤、过度增殖的血管和对光动力学治疗应答的其他障碍或异常情况的光动力学治疗(PDT)。具体地,本发明涉及能大规模化学合成稳定的二氢卟酚和菌绿素的新方法,其特征在于不使用溶剂和碱。在另一个实施方案中,提供了用于全身性施用的治疗用途的药物组合物和方法。在另一个实施方案中,也提供了用于局部施用的治疗用途的药物组合物和治疗方法。还提供了使用光动力学方法或MRI检测过度增殖的组织例如肿瘤的方法。
I.背景技术
I.A.现有技术
当注射到生物体中时,各种四吡咯大环类例如红紫素、二氢卟酚、菌绿素、酞菁、苯并二氢卟酚已经显示出下列能力:优先集中于过度增殖的组织中,吸收光并对光应答以形成活化态。然后当以适当的波长照射时,这些大环类对它们所集中的细胞或其他组织显示细胞毒性效应。此外,这些化合物也会导致从所述组织中发射出能量,这可以用于检测它们的位置。
在PDT中,患者注射光敏剂(photosensitizer)(通常为约0.1-约10mg/kg体重),其对肿瘤组织的光损害显示一定的选择性,然后在一段时间后,用可见光或近红外光(约50-200J/cm2)照射该肿瘤区域。该光敏剂吸收光并发荧光,或者通过电子或氢转移反应与底物分子反应(I型过程),或者将其能量传输给基态分子氧而产生攻击该组织的单线态氧O2(1Δg)(II型过程)。I型过程的主要贡献者是从电刺激的光敏剂中电子转移而形成的超氧化物(O2 -)。有证据表明,在细胞中II型光致生氧过程要比I型过程更为有利[1,2],但是也有人认为当也产生超氧化物时PDT应答增大[3]。在检测时,当暴露于希望波长的光线时确定荧光,其所需的能量比用于治疗时低。充分治疗一般需要在组织中形成高产率的单线态氧,单线态氧可以与相伴形成的超氧化物或其他活性氧类别具有协同效应。
用于PDT治疗的最佳敏化物(sensitizers)的性质包括:(i)合成简单、有效且经济;(ii)稳定、纯净且储藏时间长;(iii)可溶于在生物相容性溶剂或媒介物(vehicle)中;(iv)在“光治疗窗”(600-900nm)中消光系数高;(v)高量子产率的单线态分子氧致敏作用和/或超氧化物生成;(vi)暗毒性较低或没有暗毒性;(vii)选择性蓄积并较长时间滞留于肿瘤组织中;(viii)在全身性施用下皮肤光致敏作用低;(ix)光漂白可控;(x)治疗后容易代谢或排泄。敏化物仅是细胞毒性物质特别是单线态氧和其他活性氧类别例如超氧离子的前体。单线态氧的直接前体以及超氧化物通常的直接前体是三线态的敏化物。因此,单线态氧的高量子产率要求至少三种敏化物三线态性质:(i)几乎一致的量子产率,(ii)电子能比单线态氧(94kJ/mol)高至少20kJ/mol,和(iii)寿命长(数百微秒)。加入特定的介体可以增强在肿瘤组织中的蓄积和滞留,但是与这些目的相关的敏化物的内在性质是所述敏化物的亲水性/亲油性,满足这些性质而达到希望的目标的能力是最受欢迎的性质。
光治疗窗的下限是通过血红素蛋白的存在确定的,在组织的可见光区血红素蛋白占大部分的光吸收。在550nm以下,光在组织中的穿透迅速降低。然而,550-630nm的穿透显著增强,至700nm时穿透又倍增。然后随着波长移动至800nm,组织穿透增强10%。光治疗窗的上限是通过水的红外辐射吸收和通过有效能量转移至氧的能量需求确定的。的确,由扩散控制的从敏化物向分子氧的三线态能量转移要求敏化物的三线态能量为至少115kJ/mol。此外,四吡咯大环的单线态-三线态能量分裂是约40kJ/mol[4],这要求敏化物必须具有大于150kJ/mol的单线态能量。考虑到这些敏化物的Stokes位移一般较小,它们应当只吸收800nm以下的光。这样结论就是:理想的敏化物必须强烈吸收波长约750nm的光。在该波长下菌绿素的强吸收使得它们成为PDT敏化物的理想候选者。在其中光穿透并不是关键因素的应用中,二氢卟酚也是PDT的适当候选者。
光敏素是一种血卟啉衍生物[5],它是最广泛使用的光敏剂,已被批准用于治疗各种实体瘤[6]。血卟啉衍生物(HpD)是通过将血卟啉与冰醋酸和硫酸混合,然后在酸性条件下水解并沉淀而制备的。Lipson等人[7]部分描述了该方法。由此制备的HpD是由卟啉(porphyrin)的复合混合物构成的。当用Sephadex LH-20通过凝胶过滤法分离HpD为其两种主要级分时,较高分子量的部分称作光敏素它是更有效的PDT剂[8]。光敏素的人推荐剂量是1-2mg/kg体重。光敏素的主要组分是用醚、酯,可能还有碳-碳键相连的二聚体和更高级寡聚体[9]。
光敏素具有一些人们希望的性质,包括效果好、水溶性、合理的单线态氧产率以及易于制造。但是,光敏素也具有一些不利的性质:(i)它是通过醚、酯和/或碳-碳键连接的卟啉二聚体和更高级寡聚体;(ii)在施用4-6周后它在患者中显示皮肤光毒性;(iii)由于在红色区(630nm)其相对较弱的吸收,光难以穿透通过组织限制了光敏素在PDT的当前临床应用中用于破坏位于治疗中所使用光源小于4mm的癌组织。因此,需要更有效、化学纯的、光毒性较低、集中更好的敏化物,其更强烈地并且在红外区吸收光。
已知四吡咯环之一的化学还原,即相当于将卟啉转化为二氢卟酚会导致最长波长吸收带进一步位移至红色区,同时其消光系数增强。在第二代的PDT光敏剂中研究了这些性质,商品名为Foscan的5,10,15,20-四(3-羟基苯基)二氢卟酚(m-THPC)是最有效的第二代光敏剂之一[10]。进一步还原对面的吡咯环,即相当于将二氢卟酚转化为菌绿素会导致吸收带位移至红外区,其消光系数有额外的增强。但是,直至近来,人们普遍认为,菌绿素是非常不稳定的化合物[10],对PDT敏化物的研究努力集中于二氢卟酚[11]。后来显示,的确可以合成稳定的菌绿素[12]。但这在科学文献中并未得到完全认可,其中它要求用该途径合成稳定的菌绿素只局限于制备具有惰性官能团的菌绿素[13]。但是已经制备出了具有其他官能团的菌绿素(见PCT/EP2005/012212,WO/2006/053707)。
对菌绿素作为PDT敏化物的显著兴趣以及对一些天然产生的菌绿素在体外和体内是有效的光敏剂的报道[14,15],激发人们作出很多努力来合成菌绿素。已经如下制备合成的菌绿素:通过经由用四氧化锇邻位二羟基化[16],分子内环化[17],使用卟啉作为二烯亲合物的Diels-Alder反应[18]或者使用其中卟啉是二烯的乙烯基卟啉的Diels-Alder反应[19],经由1,3-两极环加成[20]的相应的卟啉的衍生化,也可以通过去氢次甲基二吡咯(dipyrrin)-乙缩醛衍生物的自缩合[21]。此外,Whitlock数十年前研究的制备菌绿素的经典方法,包括用二酰亚胺还原7,8-17,18-吡咯卟啉位[22]。这是Bonnet用于合成Foscan和5,10,15,20-四(3-羟基苯基)菌绿素的方法[23]。同时,对合成菌绿素衍生物所进行的非常广泛的研究产生了基于上述方法的很多专利(参见,例如US2007/7,166,719;US2003/6,624,187;US2003/6,569,846;US2002/6,376,483;US1999/5,864,035;US1998/5,831,088;WO90/12573;WO94/00118;WO95/32206;WO96/13504;WO97/32885;US2006/194,960)。
一些新近合成的菌绿素具有可忽略不计的暗毒性和较高的肿瘤选择性,部分溶于水,在700nm-800nm的范围内具有显著的吸收带。然后,仍有一些缺点,即:(i)复杂且昂贵的合成,包括非常困难的纯化;(ii)有限的水溶性,在全身性应用的情况下这会导致在有机溶剂中溶解,对生物体产生额外的化学负担,或者与媒介物结合,增加治疗的成本;(iii)化学不稳定性,特别是在光存在下;(iv)单线态氧量子产率较低或未知。这种第三代光敏剂的有趣代表是钯-细菌脱镁叶绿甲酯酸(bacteriopheophorbide),现称作Tookad其已经批准用于III期临床研究。Tookad是由细菌叶绿素得到的,和大多数天然菌绿素一样,对氧特别敏感,这导致迅速氧化为二氢卟酚态,后者在660nm或以下具有最大的吸收。此外,如果用激光来体内刺激菌绿素,氧化作用会导致形成在激光窗外吸收的新的发色团,这会降低光敏效果。在TX-100/PBS中用778nm(13mW)光照测定该族化合物的光化学降解,显示90%的所述化合物在5分钟内不可逆地消失(4J),同时二氢卟酚带在660nm伴随生长[3]。
PDT已经经广泛试验,用于治疗皮肤疾病,即光化性角化病、鳞状细胞癌、博温氏病(Bowen’s disease)(上皮内鳞状细胞癌)、基底细胞癌,但是几乎没有用于恶性黑素瘤的信息[24]。当使用可见光时,黑素瘤组织的高色素沉着限制了PDT的效果,因为黑色素会减弱波长小于700nm的光的穿透。也有局部PDT应用于非肿瘤型疾病,例如银屑病中的报道。较早的研究使用在包含经皮渗透促进剂的液体制剂中的血卟啉衍生物[25]和中-四苯基卟啉磺酸四钠盐[26]。然而,典型地,当将HpD或其他卟啉在(液体、凝胶剂、霜剂、乳剂等)制剂(包含增强HpD或其他卟啉通过组织扩散的媒介物)中局部应用时,随着正常组织液稀释所述渗透促进剂会产生卟啉滞留的倾向。在这些情况中,卟啉不再通过组织扩散(甚至保留在溶液中)。因此,局部应用卟啉经常与对恶性组织的特异性丧失有关,由于卟啉的局部集中,在应用位点附近的正常组织会发生持久性的光敏作用。
为克服这些问题,有人建议:不局部应用卟啉,有利的是使用下列药剂:它本身不是光敏剂,但它在体内诱导内源性卟啉的合成,该药剂即原卟啉-IX(PpIX)[27]。已知5-氨基-4-氧代戊酸,也称作5-氨基戊酮酸(或ALA)是一种原卟啉IX的生物学前体。过量的ALA导致PpIX的生物学蓄积,后者是真正的光敏剂。因此,通过将ALA局部应用于皮肤肿瘤,然后在数小时后将所述肿瘤暴露于光下,可以获得有益的光治疗效果(参见,例如,WO91/01727)。由于覆盖基底细胞癌和鳞状细胞癌的皮肤比健康皮肤更易被ALA渗透,而且由于PpIX的生物合成在皮肤肿瘤中更为有效,人们发现,局部应用ALA会导致PpIX在肿瘤中的产生选择性地增加。这已经成为ALA或其一些衍生物的很多皮肤病学制剂的基础,这些制剂是已经批准并在临床中使用的,最明显的是Levulan和Metvix
然而,在ALA的应用代表了本领域的显著进步的同时,用ALA进行的光动力学治疗并不完全令人满意。在ALA-PDT中,患者反复报告发生疼痛[28]。ALA是一种前药,生成药物的效率随着受试者中的生物合成而不同。仅非常有限量的PpIX可以通过细胞生物合成。它在药物制剂中也不稳定。它不能以足够的效率渗透所有的肿瘤和其他组织而治疗范围广泛的肿瘤或其他疾病。它光敏化光的优选波长是约635nm,而它显示出仅1-10%的入射红光(600-700nm)可以通过1cm厚的人组织切片。因此存在对局部应用的改善的光动力治疗剂的需求。
I.B.发明内容
根据第一个方面,本发明提供一种制备具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物的方法:
式(I)
其中:
X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8各自独立地选自卤素(F、Cl、Br)和氢原子,条件是所有X2,X4,X6和X8或者所有X1,X3,X5和X7都是卤素,或者所有X都是卤素;
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8独立地选自H、-OH和-SO2R,其中R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基;
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8独立地选自H、-OH和-SO2R,其中R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基;
Y是氟或氢;
包括下列步骤:
(i)在没有溶剂并任选没有碱的情况下,使用酰肼将相应取代的卟啉固态还原为所述二氢卟酚衍生物或菌绿素衍生物;其中所述相应取代的卟啉具有下式:
式(II)。
因此,式(I)的化合物可以是具有下式的二氢卟酚衍生物:
式(V)。
可替代地,式(I)的化合物可以是具有下式的菌绿素衍生物
式(VI)。
适当地,X2,X4,X6,X8各自独立地选自卤素(F、Cl、Br)。
适当地,R5,R6,R7,R8是H。
适当地,Y是H。
适当地,R1,R2,R3,R4是-SO2R,其中R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基。
在另一个方面,X2,X4,X6,X8各自独立地选自卤素(F、Cl、Br);
R5,R6,R7,R8是H;
Y是H;和
R1,R2,R3,R4是-SO2R,其中R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基。
在另一个方面,本发明提供一种制备具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物的方法:
式(III)
其中:
X2选自卤素(F、Cl、Br),X1选自氢或卤素(F、Cl、Br);和
R’是-SO2R,其中R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基,
包括下列步骤:
(i)在没有溶剂并任选没有碱的情况下,使用酰肼将相应取代的卟啉固态还原为所述二氢卟酚衍生物或菌绿素衍生物;其中所述相应取代的卟啉具有下式:
式(IV)。
因此,式(III)的化合物可以是具有下式的二氢卟酚衍生物:
式(VII)。
可替代地,式(III)的化合物可以是具有下式的菌绿素衍生物
式(VIII)。
在另一个方面,R’是-SO2R,其中对于式(IV)的相应取代的卟啉,R是-Cl;和该方法包括下列其他步骤:
(ii)将二氢卟酚或菌绿素衍生物与胺H-NHRn或H-NR2 n;氨基酸或其中Rn是1-12个碳原子的烷基的醇H-ORn结合;
以提供二氢卟酚或菌绿素衍生物,其中R’是-SO2R,其中R是-氨基酸、-ORn、-NHRn或-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基。
在另一个方面,本发明提供一种药物组合物,包含:
(a)具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物:
式(III)
或其药学上可接受的组合物衍生物,
其中:
X2选自卤素(F、Cl、Br),X1选自氢或卤素(F、Cl、Br),且R’是-SO2R;
R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基,
其中二氢卟酚或菌绿素衍生物所述在用于改善过度增殖性疾病的症状的光动力学治疗中是有效的;和
(b)表面渗透促进剂。
在另一个方面,本发明提供二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的组合物衍生物在检测过度增殖的组织中的用途;
其中所述二氢卟酚或菌绿素衍生物具有下式:
式(III)
其中:
X2选自卤素(F、Cl、Br),X1选自氢或卤素(F、Cl、Br),且R’是-SO2R;
R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基。
在本发明的另一个方面,提供一种在受试者中检测存在过度增殖的组织的方法,包括:
(i)给所述受试者施用在诊断上足够量的优先与靶点结合的具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物
式(III)
其中:
X2选自卤素(F、Cl、Br),X1选自氢或卤素(F、Cl、Br),且R’是-SO2R;
R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基,
或其药学上可接受的组合物衍生物,
(ii)允许足够的时间以使所述二氢卟酚或菌绿素衍生物与靶点结合,并使不优先与靶组织结合的任何二氢卟酚或菌绿素衍生物都从非靶组织中清除,和
(iii)使患者体内的所述化合物显像。
显像步骤可以通过使患者至少一部分身体产生MRI图像来完成。
可替代地,显像步骤可以通过将所述化合物暴露于足够能量的光下使得所述化合物发荧光来完成。
在本发明的另一个方面,提供用于治疗皮肤癌或选自光化性角化病、鳞状细胞癌、博温氏病、基底细胞癌、银屑病、寻常痤疮和红斑痤疮的皮肤疾病的药学上可接受的组合物;
其中该组合物包含:
(i)具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物:
式(III)
其中:
X2选自卤素(F、Cl、Br),X1选自氢或卤素(F、Cl、Br),且R’是-SO2R;
R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基;
和
(ii)用于真皮内或经皮递送所述化合物的药学上可接受的媒介物,其中所述媒介物包含短暂地渗透皮肤并促进所述化合物渗透通过各种皮肤层的表面渗透促进剂;
其中
(a)将所述组合物施用于受试者;
(b)允许足够的时间,以使所述二氢卟酚或菌绿素衍生物优先集中于皮肤病学治疗靶点附近;和
(c)照射所述靶点,以得到所希望的皮肤癌或皮肤疾病的应答。
制备衍生物的方法
适当地,所述肼是对甲苯磺酰肼、4-氯苯磺基酰肼(4-chlorobenzenesulfonic hydrazide)、4,4’-氧基二(苯磺酰基)酰肼、苯磺酰肼、4-甲氧基苯磺酰肼或苯甲酸基酰肼(benzolic hydrazide)。
固态反应要求使用高于反应试剂之一的熔点的温度,以使其他一种或多种反应试剂部分溶解或分散到融化的反应试剂中。对于酰肼和卟啉衍生物之间的固态反应,所述固态反应适当地是在酰肼的熔点之上进行的。
适当地,还原步骤是在至少70℃的温度下进行的。适当地,还原步骤是在至少100℃的温度下进行的。在另一个方面,还原步骤是在70-200℃的温度下进行的。适当地,还原步骤进行至少5分钟。
适当地,还原步骤是在真空或惰性大气下进行的。
药物组合物
适当地,基于组合物的总重量,药物组合物包含至少0.01重量%的二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的的盐。适当地,基于组合物的总重量,药物组合物包含0.01%-30重量%的二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的的盐。适当地,基于组合物的总重量,药物组合物包含0.01%-10重量%的二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的的盐。适当地,基于组合物的总重量,药物组合物包含0.1%-1重量%的二氢卟酚或菌绿素或其药学上可接受的的盐衍生物。
当在药物组合物中存在表面渗透促进剂时,适当地,基于组合物的总重量,该组合物包含0.05-10重量%的表面渗透促进剂。适当地,该组合物包含0.1-10重量%的表面渗透促进剂。适当地,所述表面渗透促进剂可以选自二甲亚砜和其他二烷基亚砜类、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二醇类、各种吡咯烷酮衍生物和各种1-取代氮杂环烷(cycloalkan)-2-酮类。
适当的二醇可以选自聚乙二醇、聚丙二醇425、丙二醇和丙二醇单月桂酸酯。
适当的吡咯烷酮衍生物可以选自N-十二烷基吡咯烷-3,5-二酮、N-十二烷基吡咯烷-2-硫酮、N-十二烷基-2-吡咯烷酮、N-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、N-环己基-2-吡咯烷酮、1-丁基-3-十二烷基-2-吡咯烷酮、1,5-二甲基-2-吡咯烷酮、1-乙基-2-吡咯烷酮、1-己基-4-甲基氧基羰基-2-吡咯烷酮、1-己基-2-吡咯烷酮、1-(2-羟乙基)吡咯烷酮、3-羟基-N-甲基-2-吡咯烷酮、1-月桂基-4-甲基氧基羰基-2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮。
过度增殖的组织的检测
当二氢卟酚和菌绿素衍生物或其药学上可接受的盐用于检测过度增殖的组织时,适当地,所述过度增殖的组织可以选自血管内皮组织、新血管组织、眼睛中存在的新血管组织、肿瘤的异常血管壁、实体瘤、头部的肿瘤、颈部的肿瘤、眼睛的肿瘤、胃肠道的肿瘤、肝的肿瘤、乳腺的肿瘤、前列腺的肿瘤、肺部的肿瘤、非实体瘤、造血组织和淋巴组织中的一种的恶性肿瘤、血管系统的损伤、患病的骨髓以及其中疾病是自身免疫性和炎性疾病中的一种的患病细胞。
过度增殖性疾病的治疗
在另一个方面,本发明提供如本文所述的二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的的盐在制备用于治疗过度增殖性疾病的药物中的用途。
当二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的盐用于治疗过度增殖性疾病时,适当地,所述过度增殖性疾病选自癌瘤(cancer)或癌(carcinomas)、骨髓瘤、银屑病、黄斑变性。适当的例子是胃癌、肠癌、肺癌、乳腺癌、子宫癌、食管癌、卵巢癌、胰腺癌、咽癌、肉瘤、肝癌、膀胱癌、上颌癌、胆管癌、头和颈癌、舌癌、脑瘤、皮肤癌、恶性甲状腺肿、前列腺癌、结肠直肠癌、腮腺癌、霍奇金病、多发性骨髓瘤、肾癌、白血病和恶性淋巴细胞瘤。
这些治疗适当地,包括用波长与该二氢卟酚或菌绿素衍生物的吸收带匹配的光照射二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的组合物衍生物。适当地,光的波长是600-800nm。适当地,当使用二氢卟酚时,光的波长是630-690nm。适当地,当使用菌绿素时,光的波长是720-780nm。
适当地,光剂量是1-250J/cm2。在一些方面,适当地,光剂量小于50J/cm2,小于20J/cm2,小于10J/cm2。
适当地,二氢卟酚或菌绿素衍生物或其药学上可接受的盐的剂量是每天0.01mg-200mg/kg体重。适当地,剂量为每天0.01mg-100mg/kg体重。
本发明是考虑了上述现有技术而做出的。在WO2006/053707(PCT/EP2005/012212)中所述的合成仅包括三个基本定量的步骤:(i)经由苯环的氯磺酰化将卤代四苯卟啉官能化;(ii)通过氯磺酸基与亲核物质水,即胺类或醇类的反应合成两亲化合物;iii)在无机或有机非亲核性碱存在下用酰肼衍生物还原该四吡咯大环。然后如专利WO 2006/053707的图2所示,通过该方法合成卤代磺酸化菌绿素会伴随有类似物二氢卟酚的污染,纯化需要非常困难的操作。本发明的目的是提供纯净、稳定和官能化的四苯基二氢卟酚和四苯基菌绿素的经济、环境友好型、大规模合成方法,其中所述化合物在苯环的邻位具有吸电子基团。本发明的目的还在于提供所述二氢卟酚和菌绿素的化学和治疗性质、治疗方法和包含这些分子的药物组合物,以及它们在PDT中有效性的证据。
卤代的磺酸化菌绿素具有使它们成为PDT的优选光敏剂的独特特性:
1)在苯基的邻位卤素原子的存在发挥了三种功能。首先,它们产生了可控的“重原子效应”,在增强敏化物三线态的产率的同时不会损害三线态的存活时间和有效转移电子能至分子氧的能力[29]。其次,它们通过电子和位阻效应稳定了四吡咯大环的还原态。再次,它们通过电荷转移相互作用加速了能量向分子氧转移的速率常数,导致单线态氧、超氧化物和其他活性氧类别大量产生。
2)在苯基的间位磺酸基的存在发挥了两种功能。首先,提供了调节所述敏化物的亲水性/亲油性的工具,因为疏水性很强的敏化物似乎光毒性更小,这可能是由于水溶性低和从血浆膜向其他细胞内隔室的重配置能力较低,而亲水性很强的染料可以主要集中于肿瘤基质中,并具有较低的PDT效力[30]。其次,磺酸基,特别是较大或较长的取代基与其相连时,为该染料的菌绿素核的抗氧化提供了额外的位阻保护作用。
3)苯基的邻位卤素原子和间位磺酸基的同时存在发挥了额外的功能。分子模型和实验数据表明,当在具有不对称苯环的5,10,15,20-四苯基卟啉的中位存在单键的受限旋转时,几何异构体(称作阻转异构体)是由相对于卟啉平面的邻位和/或间位取代基的不同位置产生的[31]。所述阻转异构体具有明显不同的极性和最长波长吸收带的消光系数,其差异可以为近一个数量级。特别地,在卟啉平面的同一侧具有4个氨磺酰取代基的α4异构体具有最高的消光系数,且是这些阻转异构体中最两亲的。
在PDT中广泛使用磺酸化的二氢卟酚和菌绿素要求一种经济且环境友好的可以以工业规模实施的合成方法。本发明的中心目的是仅基于前体卟啉和酰肼来提供制备这些化合物的新方法,其中酰肼是以固态加入的,在密封反应容器中的熔点之上加热,不存在氧和碱,并在一段时间后得到所需的产物。
本发明的一个目的是提供用适当的媒介物局部施用所述磺酸化二氢卟酚或菌绿素的PDT方法。用于局部施用光敏剂的媒介物可以采用不同的形式,包括液体溶液、凝胶、霜剂、乳剂、软膏等。典型地,这些媒介物的制剂包括至少一种表面渗透促进剂。与分子量超过500道尔顿的药物不能很好地渗透皮肤的该领域常识[32]不同,我们提供了用将所述磺酸化的二氢卟酚或菌绿素有效地真皮内递送于皮肤疾病的制剂,其中所述分子达到了稍超过1kD的分子量。
本发明涉及使用光动力方法治疗和检测过度增殖的组织例如肿瘤的化合物。本发明的化合物也可以用于治疗皮肤病学的疾病例如银屑病、寻常痤疮和红斑痤疮;妇科学疾病例如功能障碍性子宫出血;泌尿外科学疾病例如人尖锐湿疣病毒;心血管疾病例如再狭窄和动脉粥样硬化斑块;细菌或病毒的光动力破坏;除毛和美容;在移植器官或组织后移植免疫应答。
最后,本发明的另一个目的是提供使用卤代磺酸化的二氢卟酚或菌绿素诊断过度增殖的组织的方法。条件是这些化合物优先蓄积于这样的组织中,用于诊断目的的其他性质是能明确检测非常微量的这些化合物。这些化合物可以在红色区和红外区具有非常不同的吸收带,其中所述组织是最容易透过的。选择性刺激这些化合物会在生物分子不发射的波长处产生不同的荧光。可以使用非常敏感的设备来检测荧光,并可以在生物培养基中测定亚毫微摩尔量的卤代磺酸化的二氢卟酚或菌绿素。对光诊断和光治疗的照射源并没有限制,但是优选激光束,这是因为在希望的波长范围内可以选择性地使用强烈的光线。必要的是,该光线具有足够的强度,以使所述化合物发射诊断用的荧光并显示用于治疗的细胞杀灭效果。此外,当使用卤代磺酸化的二氢卟酚或菌绿素时,氟-MRI(核磁共振成像)可以在身体的小区域中检测这些化合物的蓄积并跟踪其所形成的从体内清除的代谢产物。
II.发明详述
II.A.定义
本文使用的“过度增殖性疾病”是指这样的疾病,它们的共同点在于由未调节或异常的细胞生长,且包括不可控的血管发生导致的细胞过度增殖的潜在病理学。过度增殖性疾病的例子包括但不限于,癌瘤或癌、骨髓瘤、银屑病、黄斑变性。
本文使用的“过度增殖的组织”是指失去控制的组织,且包括肿瘤和无拘束的血管生长例如在老年性黄斑变性中发现的血管生长。
本文使用的“肿瘤”表示一种赘生物,包括良性和恶性肿瘤。该术语特别包括恶性肿瘤,其可以是实体瘤或非实体瘤(例如白血病)。肿瘤的例子包括胃癌、肠癌、肺癌、乳腺癌、子宫癌、食管癌、卵巢癌、胰腺癌、咽癌、肉瘤、肝癌、膀胱癌、上颌癌、胆管癌、头和颈癌、舌癌、脑瘤、皮肤癌、恶性甲状腺肿、前列腺癌、结肠直肠癌、腮腺癌、霍奇金病、多发性骨髓瘤、肾癌、白血病和恶性淋巴细胞瘤。
本文使用的“感染物(infecting agent)”是指侵入的微生物或寄生虫。本文使用的“微生物”是指病毒、细菌、立克次体、支原体、原虫、真菌及类似的微生物,且“寄生虫”是指传染性的、一般微小或非常小的多细胞无脊椎动物,或其卵或幼态的形式,其对抗体诱导的清除或溶解或吞噬性破坏敏感。
本文使用的“药物制剂”或“药物”是指当适当施用于受试者时能诱导希望的治疗或预防效果的化合物或组合物。它包括但不限于光敏剂,所述光敏剂吸收光并将其用作药物或者用于活化其他化合物,后者随后发挥药物的作用。
本文使用的“药学上可接受的组合物衍生物”是指其中光敏剂与生物学活性基团相连的组合物,所述生物学活性基团即是指在特定的生物环境中选择性促进结合、蓄积或清除的任何基团。本领域已知的例子包括由糖、氨基酸衍生物、寡核苷酸或对受体具有特异性的配体(类固醇激素、生长因子、神经递质或抗体)产生的取代基。它也包括光敏剂的盐。
本文使用的“药学上可接受的载体”包括任何和所有用于配制片剂、丸剂、胶囊、霜剂、溶液、悬浮液或乳剂的溶剂、分散介质、赋形剂。本领域公知如何配制这些药物组合物。
本文使用的“表面渗透促进剂”是指能增强或促进药物通过屏障例如皮肤或其他组织运输的化合物或组合物,包括二甲亚砜和其他二烷基亚砜类、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二醇类、各种吡咯烷酮衍生物、Azone或在文献中所述的任何其他的皮肤渗透辅助剂,或它们的混合物。
本文使用的“照射”是指将受试者暴露于所有频率的电磁波谱下。优选地,选择照射波长,以与其中药物所吸收光的一种或多种波长匹配。
本文使用的“Luzitin”是指在苯基的邻位具有吸电子基团的任何磺酸化的四苯基二氢卟酚或四苯基菌绿素,下列缩写是指如下的具体化合物,这些化合物是这类分子的非限制性的例子:
-Luzitin-Cl-c是5,10,15,20-四(2-氯-5-磺酰苯基)二氢卟酚,
-Luzitin-FMet-c是5,10,15,20-四(2-氟-5-N-甲基氨磺酰苯基)二氢卟酚,
-Luzitin-F是5,10,15,20-四(2-氟-5-磺酰苯基)菌绿素,
-Luzitin-Cl是5,10,15,20-四(2-氯-5-磺酰苯基)菌绿素,
-Luzitin-Cl2是5,10,15,20-四(2,6-二氯-3-磺酰苯基)菌绿素,
-Luzitin-FMet是5,10,15,20-四(2-氟-5-N-甲基氨磺酰苯基)菌绿素,
-Luzitin-F2Met是5,10,15,20-四(2,6-氟-3-N-甲基氨磺酰苯基)菌绿素,
-Luzitin-Cl2Et是5,10,15,20-四(2,6-二氯-3-N-乙基氨磺酰苯基)菌绿素,
-Luzitin-Cl2Hep是5,10,15,20-四(2,6-二氯-3-N-庚基氨磺酰苯基)菌绿素,
-Luzitin-FMet2是5,10,15,20-四(2-氟-5-N,N-二甲基氨磺酰苯基)菌绿素,
本文也使用了下列缩写:
-Cl2PhB是5,10,15,20-四(2,6-二氯苯基)菌绿素
-BMPO是5-叔丁氧基羰基-5-甲基-1-吡咯啉-N-氧化物
-DMPO是5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物
-DMSO是二甲基亚砜
II.B.前体化合物
120℃下在乙酸/硝基苯的混合物中将吡咯和所需的卤代苯基醛混合,通过硝基苯法来合成5,10,15,20-四(卤代-苯基)卟啉和5,10,15,20-四(2-氰基苯基)卟啉、5,10,15,20-四(2-三氟甲基苯基)卟啉、5,10,15,20-四(2-硝基苯基)卟啉和5,10,15,20-四(2-羧甲基苯基)卟啉[33]。在冷却后,从反应介质中直接结晶出纯净的卟啉。所有的特征数据(NMR,FAB和微量分析)都与前述卟啉符合良好。
根据前述研究的方法[34,35]来进行所述卟啉的氯磺化。在50-250℃的温度下,将所需的卟啉(200mg)和氯磺酸(10mL,150mmol)搅拌1-3小时。在所述时间段后,向该溶液中加入二氯甲烷(200mL)。搅拌下进行连续的水萃取,直至中和。然后用碳酸氢钠洗涤该二氯甲烷溶液,并用无水Na2SO4干燥。使用二氯甲烷作为洗脱剂,在硅胶中通过柱色谱法纯化,得到所需的呈紫色结晶的氯磺化卟啉。
进行上述氯磺化卟啉的水解,包括将100mg的所需化合物悬浮于蒸馏水(120mL)中并回流12小时。通过旋转蒸发浓缩所得溶液,并在120℃下干燥所得固体。以定量的收率得到了磺酸卟啉衍生物。它们的NMR,FAB和微量分析特征与文献数据[34,35]符合良好。
II.C.设备
在Shimadzu UV-2100分光光度计上或用Carry 50Biospectrophotometer(Varian,Mulgrave,USA)来记录吸收光谱。用Spex Fluorolog 3分光光度计测定荧光光谱,用波长依赖性系统(RCA C31034photomultiplier)或用PerkinElmer LS 50荧光分光计来校正。用使用Spectra-Physics Quanta Ray GCR 130-01Nd/YAG激光的第三谐波激发的Applied Photophysics LKS 60毫微秒激光闪光光解动力分光计、Hamamatsu 1P28光电倍增管和Hewlett-Packard Infinium示波器(1GS/s)来测定瞬时的吸收光谱。闪光光解测定是在空气以及氩饱和的溶液存在下进行的。光声测热法使用相同的Nd/YAG激光、具有2.25MHz Panametrics传感器(5676型)和Tektronix DSA 601瞬态记录器的自制前端光声发生管[36]。室温单线态氧的磷光是在用适当的应用光物理分光计在355nm对充气溶液激光激发后,用Hamamatsu R5509-42光电倍增器在液氮室(Products for Research model PC176TSCE005)中冷却至193K,在1270nm测定的[37]。也可以在由Q-switched Nd:YAG激光(Continuum Surelite II)产生的5ns激光脉冲的第三谐波(355nm)激发样品后,用连接有Tectronix Digitizing scope(TDS 520B)的液氮冷却的锗检测器(North Coast)来检测单线态氧在1270nm的发射。
在Fisons Instruments EA 1108CHNS-O元素分析仪上进行元素分析。在电热毛细管熔点测定装置测定熔点。在300MHzBrucker-Amx上记录1H-NMR、19F-NMR和13C-NMR谱。使用2DCOSY和NOESY实验来进行1H分配测定,使用2D HSQC和HMBC 实验来进行13C分配测定。使用Applied Biosystems Voyager DE-STR设备(Framingham,MA,U.S.A.)获得MALDI-TOFMS数据,该设备装配有氮激光(λ=337nm)。
使用Bruker ESP 300分光计(IBM Instruments Inc.)来进行具有至少一个不成对电子的物质的电子顺磁共振(EPR)谱分析。典型的设备设置为:微波功率10mW,调节波幅(amplitude)0.8G,扫描宽度60.0G。EPR谱是在Hamamatsu二极管激光器原位照射下记录的。使用下列设置来记录该谱:高功率(4mW),低调节波幅(0.2G)和窄扫描范围(60G),且每个谱记录20次扫描。
使用卤素灯或激光源来进行体外实验的照射。在第一种情况下,将500W的卤素灯置于离受照射板50cm处,以确保均匀照射。在该灯和样品之间放置冷却的滤水器(d=35mm)和600nm截至滤光片。到达样品的注量率是3mW/cm2。在图1中,使用分光辐射计IL2000(Spectrocube)来记录卤素灯的发射光谱。在第二种情况下,使用三个由PilotPC 500激光调节器(Sacher Lasertechnik,Marburg,Germany)提供能量的Lynx外腔二极管激光器TEC 500。对于748nm激光而言,激光能量稳定在40mW,649nm的激光则为10mW,633nm的激光也是10mW。用Coherent LaserCheck定期测定激光能量。在一些体外实验中,激光通过净化工作台的准直管集中于光导纤维上,并递送至细胞。该系统使748nm激光降低到30mW。
在光漂白实验中菌绿素的照射使用的是748nm Lynx二极管激光器。对于动物研究我们使用的是LA0873型costumer-made Hamamatsu二极管激光器,S/N M070301,它在748nm下递送140mW。该二极管激光器是由ThorLabs 500mA ACC/APC激光二极管调节器和内部电子设备控制的。该激光和在该操作中使用的其他更高能量激光的激光能量是用Ophir model AN/2E激光能量计定期检测的。
通过使用Nikon ECLIPSE TS-100F设备的荧光显微镜术确认该光敏剂的时间依赖性细胞摄取和细胞的存活。
用使用U-MSWG2荧光镜尺组(mirror unit)(激发滤光片480-550,发射滤光片590,二色滤光片570nm)的BX51M型奥林巴斯荧光显微镜来分析荧光皮肤样品。用具有63’水(1.2光口)复消色差物镜的Leica TCS SP5(Leica Mycrosystems CMS GmbH,Mannheim,Germany)倒置显微镜(DMI6000)来进行共聚焦显微镜分析。在转变为共聚焦模式前,用钠灯作为光源直接观测GUV悬浮,用滤光片选择Rhod-DOPE荧光来评价GUV形成的产率。共聚焦荧光显微镜分析中的激发源是来自Ar+激光的514nm光线,或者Ti:Sa激光的745nm光线。收集550-800nm的发射光,利用声-光可调节纤维和Leica TCSSPC5系统的光束分离器。散射光最小化,这与始终保持在0.5%以下(通常为-0.1%至0.1%)的“偏移值(smart offset)”是相符的,在脂结构外只有可忽略不计的光子数。用检流计motor stage得到厚度小于0.5mm的共聚焦片。用Leica Application Suite-Advanced Fluorescence软件得到3D投影。
II.D.方法
II.D.1.分配系数
用稍加改进的一些我们提供的文献[35]所述的摇瓶法来测定正辛醇:水的分配系数(CP)。所述改进关注的是吸收带约500nm的激发和在红色/IR区的荧光收集。
II.D.2.光化学和光物理学
在PBS、PBS∶甲醇(50∶50)和甲醇溶液中进行光漂白实验。在具有1cm光路和Lynx二极管激光器的比色杯中照射这些溶液。开始时溶液的吸收是约0.8。使用Hamamatsu二极管激光器在80mW下照射敏化物来评价光漂白的机制。在PBS中并在抗坏血酸或叠氮化物存在下照射所述敏化物。
在乙醇中确定的荧光量子产率(ΦF)作为Cl2PhB在甲苯中的荧光量子产率的参照[4]。在515.5nm的激发波长下,参照和样品溶液的吸收在约0.2处是匹配的,在收集荧光前10倍稀释这些溶液。在校正乙醇和甲苯的屈光指数差异后,将样品与参照品的荧光带的比值乘以参照品的荧光量子产率(根据[12]为0.012),得到荧光量子产率。
用上述瞬时吸收光谱设备,在355nm激发来测定该光敏剂的三线态-三线态吸收光谱和三线态的生存期(τT),其中该溶液的吸光率为0.25-0.30。
使用我们提供的一些文献[4]所述的方法,用上述装置来进行时间分辨光声测热法(PAC)。所有测定都是在乙醇中,使用5,10,15,20-四苯基卟啉锰作为光声化参照来进行的。
使用我们提供的一些文献[37]所述的方法,使用次联苯甲酮作为参照来得到单线态氧量子产率。在乙醇中由次联苯甲酮(phenalenone)得到的单线态氧的量子产率的文献值是ΦΔ=0.95[38]。
II.D.3.电子顺磁共振(EPR)
在PBS中通过照射光敏剂产生的活性氧类别即超氧离子和羟基,与各种自旋捕捉物形成了加合物。这些加合物可以通过EPR来鉴定。用螯合树脂Chelex 100预先处理在这些测定中使用的PBS缓冲液,以除去任何污染的金属离子,这些金属离子会催化超氧化物分解。使用两种自旋捕捉物:BMPO和DMPO。DMPO首先用活性炭/苯活化,然后使用ε226=7200M-1cm-1来以分光光度计测定1.0M储备浓缩液。在室温下,使用上述的Bruker分光计,用Hamamatsu二极管激光器原位照射来进行EPR测定。
II.D.4.皮肤渗透试验
考虑到迷你猪和人皮肤性质类似,测定皮肤渗透的最佳动物模型是迷你猪[39]。使用霜剂、软膏、凝胶剂、液体溶液的不同制剂来增强光敏剂通过迷你猪的皮肤样品的渗透。以0.1-10%的量的渗透促进剂例如Azone和DMSO,以及各种赋形剂将制剂掺入光敏剂。体外试验使用从迷你猪的背部分离的皮肤。体内试验在迷你猪的背上进行。在各试验中,在封闭辅料下,该制剂用于面积约1cm2的皮肤达希望长的时间。在这段时间过后,用药铲除去制剂并用乙醇浸泡的药棉洗涤,直至在药棉上看不到微量的敏化物。在该体内试验中,通过手术操作取皮肤样品,然后处死这些动物。
用于皮肤样品的组织固定的操作第一步是在多聚甲醛(4%的水溶液)中浸泡至少24小时。接着,将样品转移到25%蔗糖溶液中至少48小时。在该处理后,皮肤样品变得比蔗糖溶液更稠密。用活检穿孔器萃取等分部分,在干冰中冷冻,然后用Tissue-Tek O.C.T.化合物(Sakura Finetek Europe B.V.,Zoeterwoude,The Netherlands)封固在支架上,并在低温恒温器中以所选择的可控厚度25-100mm切成切片。将皮肤切片收集到显微镜载玻片上,并在它们通过荧光显微镜术和共聚焦显微镜术分析前保持冷藏。可替代地,不使用多聚甲醛作为固定剂,将皮肤样品直接在干冰中冷冻。
II.D.5.体外实验
已经在体外研究中评价了本文所述的药物。一组体外研究使用了配有数个滤光片的卤素灯。其他组使用了二极管激光器照射,将光递送到各细胞培养物。
II.D.5.i)用卤素灯照射的体外实验
在卤素灯照射中使用的细胞系是MCF7(人乳腺癌)、SKMEL188(人黑素瘤)和S91/I3(小鼠黑素瘤)细胞。它们用于细胞毒性和光细胞毒性实验。补充了10%胎牛(FBS)血清,25单位/ml的青霉素和25μg/ml的链霉素的MCF7细胞生长。人黑素瘤细胞SKMEL-188在补充有10%胎牛血清(FCS),100单位/ml的青霉素和100μg/ml的链霉素的F10培养基中生长。I3亚系的Cloudman S91黑素瘤细胞在补充有100单位/ml的青霉素,100μg/ml链霉素和5%胎牛血清(FCS)(Gibco BRL)的RPMI 1640培养基中生长。所有细胞系在60mm直径的培养皿中培养成单细胞层,并在包含5%CO2的潮湿大气和37℃下温育。
细胞毒性。3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基溴化四唑(MTT)通过细胞微粒体酶摄取和还原为不可溶的甲暨(formazan)染料,由此来测定细胞代谢效率和存活力。该细胞系在含有10%胎牛血清、青霉素和链霉素的RPMI培养基中生长。细胞保持在5%CO2,95%空气和100%湿度中。为确定细胞毒性,将这些细胞以1x104细胞/孔的密度置于96孔板的完全培养基中。24小时后,在37℃下用不同浓度(0.25-50μM)的光敏剂培养这些细胞18小时。然后用PBS将这些细胞洗涤2次,并在37℃下在生长培养基中培养24小时。接着,用100μl的新鲜培养基和20μl的MTT替换该培养基,并用MTT培养细胞3小时,最终浓度为0.5mg/ml。然后用DMSO-甲醇溶液(1∶1)替换该培养基,以溶解蓝甲暨结晶。在室温下将该96孔培养板摇动0.5分钟,并立即用ELISA读数器(GENios Plus;Tecan Trading AG,Switzerland)在560nm读取光密度。通过甲暨盐的吸光度变化来表达细胞存活,存活率用处理后存活的细胞相对于未经处理的存活细胞的百分比来表示。细胞数由校准曲线的线性回归来确定。
时间依赖性细胞吸收。以每孔1x104细胞将SKMEL 188、S91和MCF7细胞种到96孔板,并在PBS中以10分钟至180分钟的不同时间间隔暴露于20μM浓度的二氢卟酚和菌绿素光敏剂中,以研究时间依赖性药物蓄积。在培养间隔结束时,用PBS洗涤细胞3次,并再悬浮于PBS中的100μL的0.25%Triton X-100中。使用ELISA读数器,通过蓄积的光敏剂的荧光测定来检测与细胞结合的光敏剂的滞留。此外,通过荧光显微镜术确认光敏剂的摄取和细胞的存活。在这些实验中,用20μM的光敏剂将SKMEL 188、S91和MCF7细胞温育2小时,然后用PBS洗涤这些细胞3次,再悬浮于PBS中,并通过荧光显微镜术检查。
细胞光敏作用。如上制备SKMEL 188、S91和MCF7细胞。在细胞毒性测定的基础上,选择浓度为5μM的光敏剂用于光敏测定。将细胞在37℃下温育12小时,然后以0.53mW cm2的注量率和0.1-0.64J cm2的剂量范围照射。我们回忆:光敏剂仅使用约1/5的有效注量率的经滤光的卤素灯。在照射后进行24小时的MTT试验。由三个独立的实验得到数值,并参照对照细胞表示为细胞存活的百分比,其中对照细胞是以相同方式处理的但是不用光敏剂和光照温育。
II.D.5.ii)用激光照射的体外实验
在激光照射中使用的细胞系是HT-29(人结肠癌)、PC-3(人前列腺癌)、SW2(人小细胞肺癌)、A-549(人非小细胞肺癌)、S91/I3(小鼠黑素瘤)和CT26(小鼠结肠癌)。它们用于细胞毒性和光细胞毒性实验。将PC-3、SW2和S91/I3细胞培养于RPMI-1640培养基(Sigma-Aldrich,Steinheim,Germany)中,且HT-29、A-549和CT26细胞培养于Dulbecco’s改进Eagle培养基(DMEM)(Cambrex Bioscience,Verviers,Belgium)。这两种细胞培养基都补充有10%热灭活胎牛血清(FBS)(Cambrex Bioscience,Verviers,Belgium)和100IU/ml青霉素-100μg/ml链霉素(Cambrex Bioscience,Verviers,Belgium)。用于CT26细胞的DMEM培养基也补充有HEPES 10mM。在37℃和含5%CO2的潮湿大气下,将细胞系保留在75cm2烧瓶(OrangeScientific,Braine-l′Alleud,Belgium)中。对于体外研究而言,用Trypsin-Versene-EDTA溶液(Cambrex Bioscience,Verviers,Belgium)分开85-90%融合的细胞,计数,并以需要的密度种于平底96孔板中。
细胞存活测定。在试验结束后,通过刃天青还原测定[40]来评价细胞存活。简言之,在不含FBS或抗生素的培养基中将刃天青(Sigma-Aldrich,Steinhelm,Germany)储备溶液(0.1mg/ml,在磷酸盐缓冲盐水(PBS)pH 7.4中)稀释10%,向各孔的细胞中加入200μl。将这些板在37℃下温育3-4小时。使用微板读数器Multiskan Ex(Thermo-Electron Corporation,Vartaa,Finland),在540nm和630nm测定各孔的吸光度值。
细胞毒性。将细胞种入平底96孔板(Orange Scientific,Braine-l′Alleud,Belgium)的100μl培养基中,并使其附着过夜。以0.01-1mM的最终浓度将光敏剂加入到各细胞(在100μl培养基中稀释)中。一式四份地测定各浓度。在37℃和黑暗下的温育时间是受试细胞系倍增时间的2倍。在培养后,评价细胞存活。在平行的对照实验中,不用药物温育细胞。通过表示相对于未处理细胞的细胞存活(%的对照细胞)来定量细胞毒性。结果表示为剂量响应曲线(%的细胞死亡作为药物浓度的函数),其允许确定抑制50%细胞生长的浓度(IC50)。
细胞光敏作用。将细胞种于具有澄清平底的DB Falcon黑96孔板(DB Biosciences-Labware,NJ,USA)的100μl培养基中,并使其附着过夜。将药物加入到细胞(在100μl培养基中稀释)中,以得到希望的浓度。在37℃的黑暗下将细胞温育给定时间。所述温育时间也称作药物-见光(drug-to-light)的间隔。在温育后,用200μl的PBS洗涤细胞1次,除去未结合的药物,并加入100μl的新鲜培养基。用上述Lynx二极管激光器的748nm光,以100.7mW/cm2的功率照射(分别照射各孔)细胞。选择照射时间以得到希望的光剂量。测定两种平行的对照条件:以最高剂量的药物在黑暗下温育细胞并且不照射,以及用最高光剂量照射细胞但不用药。在照射后,加入100μl的新鲜培养基。在照射后约24小时评价细胞存活。
II.D.6.体内实验
在本研究中使用的小鼠来自两种来源。暗毒性、生物分布和药代动力学研究使用DBA/2小鼠,重20-30g,来自Faculty of Biochemistry,Biophysics和Biotechnology,Jagiellonian University,Krakow的动物培养实验室。将小鼠保留在标准实验室中,不进食,自由饮水。Jagiellonian University Committee for Ethics of Experiments on Animals(decision No.384/99)批准将这些动物用于实验目的。这些小鼠也用于PDT。
其他小鼠是重20-25g的Balb/C,来自Charles River Laboratories(Barcelona)的动物培养实验室。将小鼠保留在标准实验室中,不进食,自由饮水。Board of Centro de Neurociências e Biologia Celular(Coimbra)批准将这些动物用于实验目的。
在本研究中使用的4只迷你猪来自IMIDRA(Institutode Investigación y Desarrollo Rural,Agrario y Alimentario)-Aranjuez(Madrid)。它们都是雌性,6-8月大,白色带褐斑,平均体重56.8kg(66.2,57.1,43.5,60.6kg)。它们是在Zootécnica Nacional,Vale de Santarém接收的,在此处它们在独立的1.5m2的箱子中适应,用猪的标准饮食喂养,并自由饮水,适应期3周。该研究是根据dede Saúde eAnimal,ref.0420/000/000/2007授予的许可证上的葡萄牙伦理道德指引来进行的。在治疗前24小时暂停进食。在使用该制剂前24小时剃刮动物的背部。麻醉下进行光敏剂的局部施用。提前30分钟预先使用的预治疗-药物是:阿扎哌隆(Stresnil-Veterinaria E STEVE-Spain),2mg/kg肌内注射+硫酸阿托品,50mg SC。用氯胺酮(Clorketam-Vétoquinol,France),20mg/kg,肌内注射进行诱导。使用2-3l/分钟的氧气+3%异氟烷(Isoflo-Veterinária ESTEVE,Spain)的自主通气,由气管插管术来维持麻醉。在上述麻醉下从3只迷你猪收集样品。通过外科切除得到大小为20x20x10(长、宽、厚)的皮肤等分部分。在收集皮肤样品后,用超剂量的硫喷妥钠(25mg/kg)+20ml的7.5%氯化钾处死动物。观察第4只迷你猪3周,同时用猪的标准饮食喂养并随意饮水。3周后,在麻醉下再进行光敏剂的局部施用。通过电休克使该动物昏迷,并通过颈静脉放血处死。
II.E.化合物的性质
II.E.1.物理性质
如背景技术所述,与PDT有关的药物最重要的物理和化学性质是在600-800nm范围内的强烈吸收,单线态氧产生的高效率、化学稳定性、可控的光漂白和辛醇:水分配系数在-2至5之间。这些性质满足了光治疗窗所希望的光吸收度,细胞毒性物质的有效光产生、降低副作用例如皮肤光敏感性延长,并促进全身或经皮施用途径。
测定1-20μM的多个浓度的化合物的吸光度,在所有情况下都进行观察其是否符合Beer-Lambert定律。此外,在所研究浓度范围内在红外区的最大吸收(λmax)的波长没有改变。这预示着分子之间几乎没有聚集,在所研究的溶剂中这些浓度下的分子几乎都是以单体存在的。表1列出了典型的红色和红外摩尔消光系数(εmax)和波长最大值。该表也列出了Luzitins代表性的荧光量子产率(ΦF)。在二氢卟酚取代基存在下,这些分子的荧光量子产率降低,这是这些分子所期望的重原子效应的指纹图谱。
在该工作中测定的Luzitins的三线态-三线态吸收光谱与二氢卟酚和菌绿素的文献数据符合良好。所有的三线态衰变都明显是单指数的。在由N2冲洗至少30分钟制备的除气溶液中,三线态的生存期(τT)在毫秒范围内,表明在不存在氧时为无效的光化学。代表性的值在表1中给出。在空气饱和的乙醇中,三线态的生存期降低至200-300纳秒,显著短于相应的卟啉的生存期。这些值与敏化物的三线态通过电荷转移作用向分子氧的受扩散限制的能量转移相一致。
用典型的单线态氧生存期(τΔ),通过单指数衰变非常好地描述了充气乙醇溶液中测定的所有单线态氧发射。表1的ΦΔ值是通过上述方法获得的,且是这些光敏剂的代表。
表1.在空气饱和的乙醇溶液中,代表性的光敏剂的荧光量子产率、三线态生存期、单线态氧量子产率和单线态氧生存期。
a)[41];b)HpD单体单元在甲醇中ΦΔ=0.64,但在水中它几乎都是以二聚体的形式存在,ΦΔ=0.11[42];c)在水溶液中;d)校正为二氢卟酚含量d)[43];e)在甲醇中,但是在含65%水的甲醇中降至该值的一半[44];f)在甲醇中[45]。
典型地,Luzitins的荧光和单线态氧量子产率总计是0.6-0.8,在用于其他过程时吸收20-40%的光。这些过程是用时间分辨光声测热法(PAC)和电子顺磁共振(EPR)研究的。PAC测定在电子激发态的衰变中由非辐射过程(固有转化、系间跨越、化学反应)释放的能量的量。EPR测定存在于样品中的具有不配对电子(游离基团)的物质的量,在此处是在激光直接照射下用于测定超氧离子、羟基和其他活性氧类别(ROS)的光诱导性产生。PAC测定的能量释放与具有相似的单位量子产率和105-125kJ/mol的三线态能量的菌绿素三线态的形成相符,与卤代菌绿素的文献数据[12]一致。在PBS和DMPO和BMPO存在下中照射Luzitins期间收集的EPR谱表明了超氧离子和羟基的存在。综合起来,EPR和PAC数据明确地表明:在748nm照射这些光敏剂导致超氧离子的形成,接着形成了羟基,它们使得Luzitins产生了光毒性。因此,这些光敏剂的光毒性高于由它们的单线态氧量子产率所预料的光毒性,它们几乎比光敏素的光毒性高5倍。
将化合物暴露于光、空气和pH改变来研究它们的化学稳定性。在适当波长的光照射下的充气溶液发生了最显著的降解。在这些情况下,化合物光漂白符合一级速率,与入射激光的能量成正比。一般而言,也会观察到,光漂白速率随着溶液中存在的水量而增加。Bonnett报告了Foscan(m-THPC)和类似的菌绿素(m-THPB)在PBS∶甲醇(50∶50)中的光转换[46]。Scherz报告了Tookad在丙酮和Triton-X:PBS中的光转换[3]。出于比较Luzitins与Foscan和Tookad的光稳定性的目的,我们给出了表2,其中描述了代表性药物的半衰期(t1/2),同时也给出了用100mW的激光能量标准化的Foscan和Tookad的半衰期。
表2.在100mW的748nm激光照射下,菌绿素的半衰期以及它们的正辛醇:水分配系数(KOW)。
a)[3];b)[46]。
我们将我们的菌绿素的光漂白作用与m-THPB或Tookad的光转换区别开来。这种区别是基于下列事实:在较长时间的激光照射后,我们的大部分菌绿素转化成没有可检测的明显吸收的产物,且可以恰如其分地描述成光漂白。另一方面,m-THPB或Tookad的激光照射产生了大量不吸收相同激光的相应的二氢卟酚,且这种现象更恰当地描述为光转换为另一种染料。我们的菌绿素的光漂白是有利的,因为与光转换为另一种染料不同,它只产生更少的皮肤光敏感性。
II.E.1.生物学性质
光敏素为暗毒性和体外PDT效力提供了重要的基准。评价了数种光敏素浓度下光敏素在黑暗中对非小细胞肺癌细胞系H1299的毒性,细胞存活降至50%的IC暗50=8.0μg/ml[47]。光敏素对鼠结肠癌细胞系Colo-26的暗毒性的类似研究得到了IC暗50≈20μg/ml(30μM,假定为单体)[48]。人腺癌(HT29)细胞系是在PDT中研究最广泛的细胞系。在5J/cm2过滤卤素光下,光敏素在HT29细胞中的浓度依赖性研究得到了50%死亡的致死剂量IC50=7.5μg/ml。90%死亡时,浓度上升至IC90=40μg/ml[49]。对于相同的细胞系,当在650nm使用染料激光递送10J/cm2时Foscan是有效得多的光毒性剂,IC50=0.8μg/ml;然而,在该光剂量下,IC90>10μg/ml且落入其暗毒性的范围内,IC暗50=13μg/ml[50]。与光敏素不同,Foscan的分子组成是已知的,它更容易用摩尔单位表示其ICs。在这些单位中,Foscan的暗细胞毒性是IC暗50=19μM,10J/cm2的光剂量的毒性是IC50=1.2μM。最后,有趣的是在25J/cm2的照射下,剂量为48μM的Tookad在HT29细胞中导致50%的死亡率(专利US2003/6,569,846)。尽管IC50和IC90值取决于施用方式、温育时间、光注量和实验的其他细节,但上述给出的值代表了本领域的最佳实施方式。
表3比较了光敏素和Foscan与Luzitins的暗毒性。使用上述方案和下文实施例更详细的描述,在过滤卤素灯下,在表4所列的卤代和磺酸化的二氢卟酚存在下,要求光剂量杀死50%和90%的多个细胞系,且表5列出了卤代和磺酸化的菌绿素的相应值。表6列出了在6J/cm2的激光剂量下杀死90%的细胞所需的各种Luzitins的浓度下的光毒性。
表3.光敏剂在人和鼠癌细胞系中的暗毒性
a)细胞在完全培养基中,在黑暗中,在不同浓度的光敏剂存在下温育为DT群的2倍。
表4.在所示细胞系中,在过滤卤素灯照射下杀死50%和90%的细胞所需的光剂量,单位J/cm2,[Luzitin-Cl-c]=20μM(≈20μg/ml)。
细胞系 | S91 | SKMEL 188 | MCF7 |
LD50 | 0.13 | 0.26 | 0.3 |
LD90 | 0.26 | 0.46 | 0.7 |
表5.在所示细胞系中,在过滤卤素灯照射下杀死50%和90%的细胞所需的光剂量,单位J/cm2,[Luzitin-Cl]=20μM(≈20μg/ml)。
细胞系 | S91 | SKMEL 188 | MCF7 |
LD50 | 0.15 | 0.1 | 0.08 |
LD90 | 0.3 | 0.32 | 0.25 |
表6.在28.5mW的6J/cm2二极管激光器照射下,杀死90%的细胞人前列腺癌(PC-3)、人腺癌(HT-29)、人非小细胞肺癌(A-549)、小鼠黑素瘤(S91I3)和鼠结肠癌(CT26)细胞系所需的光敏剂浓度,单位μM。
光敏剂 | PC-3 | HT-29 | A-549 | S91I3 | CT26 |
Luzitin-Cl2 | 20 | 50 | 40 | ||
Luzitin-Cl2Et | 5 | 10 | 10 | 5 | |
Luzitin-FMet | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 1.0 | |
Luzitin-F2Met | 0.5 | 0.5 | 1.0 |
表4-6显示了Luzitins低的暗毒性和它们非常高的光毒性。表6表明,在各种细胞系中杀死90%的细胞所需的Luzitin浓度是光敏素所需的浓度的高达1/100,是Foscan所需的浓度的高达1/20。在6J/cm2的激光剂量下(在我们的实验条件下照射60秒),在黑暗中用细胞毒性可忽略不计的Luzitin浓度可以在所研究的任何细胞系中杀死100%的细胞。
II.F.使用化合物和组合物的方法
根据临床情况,Luzitins可以通过局部、口服、静脉、皮下、腹膜内、直肠、舌下、鼻、眼、耳或吸入制剂施用。药物制剂适合所选择的施用途径。制剂除了Luzitins以外还包含药学上可接受的载体(分开或彼此组合)。在配制前,Luzitins可以衍生为相应的盐、酯、烯醇醚或酯、缩醛、缩酮、原酸酯、半缩醛、半缩酮、酸、碱、溶剂化物、水合物或前药。
在局部或全身性施用或两者兼用后,将所治疗的区域暴露于适当波长的光,二氢卟酚的优选波长是630-690nm,菌绿素的优选波长是720-780nm,最优选使用激光。照射身体各个区域的方法是本领域公知的。根据施用方式,药物-见光的间隔期可以在数分钟至数天的范围内。光剂量取决于施用途径、光源和治疗靶点。对于连续的激光照射,光剂量应当为10-250焦耳/cm2,激光功率为20-200mW/cm2。也可以使用脉冲激光照射,每个脉冲的能量是0.001-10mJ/cm2。可以在一个或多个时间段使用所述光剂量。对于诊断目的而言,可以减少光剂量。当在照射中使用宽带光源时,则增加光剂量,以维持Luzitin所吸收的光谱区的光源能量(在激光照射所建议的水平)。
Luzitins可以立刻施用,或者可以分成多个更小剂量间隔一定时间施用。Luzitins可以与其他药物一起施用以获得协同效应。在药物-见光的间隔期后施用的光剂量落在上述所给出的单剂量的范围内。可以以不同的时间间隔反复治疗多次。应当理解,治疗的精确剂量和持续时间是所治疗疾病的函数,可以使用本领域已知的方案由经验来确定。
II.F.1.全身性施用(口服、注射剂、气雾剂、直肠)
与口服有关的共同局限性在于在胃中发现的酸性条件下所推定的药物消化。如下文实施例所示,在pH 1下Luzitins在3小时内是相对稳定的。在较低pH下观察到的光谱变化是由于吡咯环的质子化,但是当酸性被中和时即发生反转。口服给药常遇到的另一个困难是生物利用度。可以使Luzitins接近于满足肠吸收的5个Lipinsky规则[51]。Luzitins可以是log KOW<5,具有4个氢键供体,12个氢键受体和1kD的分子量。仅最后一个参数明显超过了上述规则的范围。
考虑到Luzitins的物理-化学性质,可以考虑固体、半固体和液体剂型。这样,应当考虑用于各种药物剂型和施用方式的药物佐剂的本领域技术水平。
根据施用方式,在全身性施用中优选的药物-见光间隔时间可以在数分钟至3天的范围内。该药物组合物应当提供每天每千克体重0.01mg-100mg Luzitin(或Luzitins的组合)的剂量。Luzitins的优选每日剂量是每千克体重0.1-10mg。
II.F.2.局部施用
可以用包含一种或多种表面渗透促进剂和其它赋形剂的适当制剂来实现局部施用,所述制剂是液体、凝胶剂、水凝胶剂、霜剂、软膏剂、喷雾剂或任何其他可接受的皮肤病学制剂的形式。如背景技术所述,实现光敏素或其他大分子质量光敏剂的皮肤渗透对于皮肤疾病的有效PDT是不够的。Luzitins也难以满足经皮良好递送的大部分标准[32]。然而,我们调节这些化合物的两亲性和氢键结合能力以及在一定程度上调节它们的分子质量的能力,使得发现促进它们被动扩散至真皮的制剂的任务变得简单。实施例21所列的凝胶制剂显示出产生了向真皮的迅速和有效的局部递送。
在局部施用中,优选的药物-见光间隔时间是15分钟-3小时。该制剂应当包含0.01-10%的Luzitin。在一个优选的实施方案中,制剂中敏化物的百分比是0.1-1%。
局部施用也关注应用于眼部。旨在眼部使用的应用可以配制成0.01%-10%的等渗溶液,pH 5-7,含有适当的盐。
现在在下面非限制性的实施例中并参考附图来更详细地描述本发明,其中:
图1.使用600nm截止滤光片的500W卤素灯的光谱密度,和二氢卟酚(虚线)和菌绿素(阴影线)的红外吸收光谱。
图2.在以特征在于不存在有机溶剂和碱的合成途径中,由还原相应的卟啉得到的Luzitin-FMet-c的吸收光谱。
图3.在以特征在于不存在有机溶剂和碱的合成途径中,由还原相应的卟啉得到的Luzitin-Cl2Et的吸收光谱。
图4.Luzitin-Cl2Et的阻转异构体的极性较大部分(βα3+α4)的吸收光谱,显示了在红外区的吸光性增强,经评价在748nm达到εmax=150,000M-1cm-1。
图5.在中性水溶液(实线)、在pH 1下2小时后(虚线)和中和后(阴影线)Luzitin-Cl2的吸收光谱。该光谱针对向水溶液中滴加HCl和NaOH产生的稀释效应进行校正。
图6.在以28.8mW(110J)用748nm Lynx二极管激光器照射65分钟前(左侧)和后(右侧),PBS∶甲醇(3∶2)中Luzitin-FMet的吸收光谱,显示了可控的光漂白。
图7.在空气饱和的乙醇中在355nm的Luzitin-Cl2Hep或次联苯甲酮激发后,在1270nm收集的单线态氧磷光强度。磷光相对于激光强度依赖性的斜率用于确定该敏化物的单线态氧量子产率。
图8.照射下,在80μM的Luzitin-Cl存在下得到的EPR谱。左侧:使用在PBS中的40mM BMPO,该谱对应于BMPO和羟基的自旋加合物。右侧:使用在DMSO中的40mM DMPO,该谱对应于DMPO和超氧离子的自旋加合物。
图9.在[Luzitin-Cl-c]=20μM存在下,各光剂量的S91细胞存活分数(百分比)。在照射前不除去未纳入(non-internalized)的光敏剂。插图:不同浓度的敏化物下,Luzitin-Cl-c在黑暗中对S91细胞系的细胞毒性。
图10.在[Luzitin-Cl]=5μM存在下,在12小时的温育时间后,各光剂量的MCF7细胞存活分数(百分比)。在照射前除去未纳入的光敏剂。插图:不同浓度的敏化物下,Luzitin-Cl在黑暗中对MCF细胞系的细胞毒性。有效的光功率是0.53mW/cm2。
图11.在24小时的药物-见光间隔期后Luzitin-Cl2在前列腺癌细胞系PC-3中的光毒性效果。用748nm的激光照射培养基中的细胞30或60秒,分别相当于3和6J/cm2的光剂量。
图12.在18小时的药物-见光间隔期后,在小鼠结肠癌细胞系中不同Luzitin-Cl2Et浓度的相对于对照物的细胞存活百分比。在照射前除去未纳入的光敏剂。用748nm的激光照射培养基中的细胞60秒,相当于6J/cm2的光剂量。
图13.在18小时的温育时间后,在人腺癌细胞系中不同Luzitin-FMet浓度的相对于对照物的细胞存活百分比。在照射前除去未纳入的光敏剂。用748nm的激光照射培养基中的细胞60秒,相当于6J/cm2的光剂量。
图14.在18小时的温育时间后,在人非小细胞肺癌系中不同Luzitin-F2Met浓度的相对于对照物的细胞存活百分比。在照射前除去未纳入的光敏剂。用748nm的激光照射培养基中的细胞60秒,相当于6J/cm2的光剂量。
图15.在3.26nM(实线)和0.26nM(阴影线)的人血清浓度下Luzitin-Cl2Et的荧光,用于确定其检测限。同时显示的是基线(阴影-虚线)和高斯曲线(虚线),用于模拟最低浓度,以更精确地确定低强度荧光。
图16.在DBA/2小鼠中10mg/kg ip施用后,Luzitin-Cl-c的荧光除以肝、血和脑(分别按强度排序)的质量。
图17.在DBA/2小鼠中10mg/kg ip施用后Luzitin-Cl的药代动力学和生物分布。分别通过它们各自的质量将各组织(血液、肿瘤、心、肺、脾、肝、肾、肠、肌肉、皮肤)的荧光强度标准化。
图18.在DBA/2小鼠中10mg/kg ip施用后,Luzitin-Cl2Et的荧光除以肿瘤和血液(分别按强度排序)的质量。
图19.在移植CT26肿瘤和用Luzitin-FMet治疗的Balb/C小鼠中肿瘤的体积。较密的线表示4只对照动物中平均的肿瘤大小,向其施用Luzitin-FMet但不照射。误差棒是标准差。较细的线代表用Luzitin-FMet和在748nm的132J/cm2激光治疗的各动物。
图20.用Luzitin-Cl2Et治疗的DBA/2小鼠中移植的S91肿瘤的大小。使用748nm的两种激光剂量。
图21.在局部应用于迷你猪的背部3小时后Luzitin-FMet的共聚焦荧光。在744nm多光子激发;完全消除噪声;通过6幅图构成荧光平面图;800V@检测器;小孔=379μm。光敏剂通过50微米的角质层和表皮扩散。
图22.在局部应用于迷你猪的背部3小时后Luzitin-FMet的吸收光谱,由共聚焦光谱学获得。各个线对应于样品的不同部分的测定值。
实施例
实施例1.具有吸电子取代基的菌绿素的固态合成方法
本实施例说明了范围广泛的菌绿素,可以通过特征在于不存在溶剂和碱的方法合成,因此其中仅卟啉和酰肼(都是固态)用作原料。
在一种制备方法中,我们将都为精细粉末的60mg(6.8x10-5mol)的5,10,15,20-四(2-三氟甲基苯基)卟啉和500mg(2.7x10-3 mol)的对甲苯磺酰肼混合。将它们加至真空的反应器中,在N2下密封,加热至高于100℃的温度数分钟。在冷却(室温)后,移除固体并分份加入对甲苯磺酰肼250mg(1.4x10-3mol),直至卟啉索雷谱带完全消失。用少量的有机溶剂萃取菌绿素。使用二氯甲烷/正己烷作为洗脱剂,通过在硅胶(柱高8cm;柱内径2.5cm)上的短过滤(short filtration)除去过量的酰肼。在蒸发溶剂并在二乙醚/戊烷中重结晶后,得到90%的CF3PhB,含有少于5%二氢卟酚污染物。
分离后产物的NMR是:
RMN1H:(400,13MHz,CDCl3)δ,ppm:7.47-7.45(m,4H);7.26-7.20(m,8H);7.15-7.12(m,4H);2.42(s,4H);2.37(s,4H);-1.27(s,2H)。
实施例2.卤代二氢卟酚的固态合成方法
在5,10,15,20-四(2-氟苯基-5-N-甲基氨磺酰苯基)二氢卟酚,Luzitin-FMet-c的一种制备方法中,我们将50mg(4.72x10-5mol)的5,10,15,20-四(2-氟苯基-5-N-甲基氨磺酰苯基)卟啉和18mg(9.44x10-5mol)的对甲苯磺酰肼混合。反应器抽成真空,在N2下密封,加热至高于100℃的温度数分钟。在冷却(室温)后,用少量的有机溶剂除去固体,使用乙酸乙酯/己烷作为洗脱剂,通过在硅胶上的短过滤除去过量的酰肼。得到被约10%的菌绿素污染的二氢卟酚的混合物。将该二氢卟酚和菌绿素的混合物溶于二氯甲烷,并通过在空气存在下在50℃加热将其氧化成相应的二氢卟酚。
在二乙醚/戊烷中重结晶后,得到90%的Luzitin-FMet-c,含有少于1%菌绿素污染物的。图2显示了最终产物的吸收光谱。
实施例3.卤代菌绿素的固态合成方法
本实施例描述了一种清洁、简单、经济且环境良好的合成方法,涉及卤代两亲菌绿素的不含溶剂的一锅合成法。
将适当的卟啉(固体)和对甲苯磺酰肼(固体)研磨成非常精细的粉末,并充分混合。接着将它们放入反应器中并抽成高真空。然后密封该反应器并在真空下保持,或者用惰性气体反复洗涤。最后,在密封的同时将该反应器加热(70-200℃)1-340分钟。当反应完成且该反应器恢复至室温时,以90%的收率得到相应的菌绿素。在通过硅胶柱短过滤后,得到菌绿素,含有少于5%的相应的二氢卟酚的污染物。
在5,10,15,20-四(2,6-二氯-3-N-乙基氨磺酰苯基)菌绿素,Luzitin-Cl2Et的制备方法中,我们使用该方法,将50mg(3.8x10-5mol)的5,10,15,20-四(2,6-二氯-3-磺基乙基苯基)卟啉和188mg(10-3mol)的对甲苯磺酰肼混合,用爱德华泵将反应器抽成真空,密封,然后加热该反应器至70℃以上数分钟。在冷却(室温)后,用少量的二乙醚除去固体,使用乙酸乙酯/二乙醚为洗脱剂,通过在硅胶(柱高4cm;柱内径2.5cm)上的短过滤除去过量的酰肼。在蒸发溶剂后,在二乙醚/戊烷中重结晶所得固体,以90%的收率得到Luzitin-Cl2Et。图3的吸收光谱表明存在少于5%的相应的二氢卟酚。表1中列出了这种以及其他菌绿素摩尔消光系数,针对有时存在于样品中的二氢卟酚的量进行校正。下文图3的谱和同为Coimbra大学的专利PCT/EP2005/012212的图2的谱的比较表明,通过这种新的合成方法使二氢卟酚杂质减少了至少10倍,它也是一种更经济、更省力且环境良好的方法。分离后产物的NMR和MS如下:
RMN1H:(300MHz,CDCl3)δ,ppm:8,42(d,J=8,55Hz,4H,p-H);7,88(d,J=8,55Hz,4H,m-H);7,84-7,82(m,4H,β-H);5,01(m,4H,N-H);3,91(s,8H,β-H);3,22(m,8H,CH2);1,24(t,12H,J=6,73Hz,CH3);-1,29(s,2H,NH)。
MS:(MALDI-TOF),m/z:1322,0[M]+。
实施例4.卤代菌绿素中的阻转异构体
本实施例表明卤代和磺酸化的菌绿素中存在稳定的阻转异构体,它们易于分离。它也表明,极性越高的阻转异构体在红外区的消光系数越高。
使用实施例3所述的方法,但使用更大的柱(柱高8cm;柱内径2.5cm),用乙酸乙酯/正己烷(1∶1)作为第一洗脱剂,乙酸乙酯/正己烷(3∶1)作为最后的洗脱剂,我们观察到5,10,15,20-四(2,6-二氯-3-N-乙基氨磺酰苯基)菌绿素,Luzitin-Cl2Et分离成2份。各份在TLC中都显示两个斑点,经鉴定是极性较小的阻转异构体αβαβ+α2β2的混合物或极性较大的阻转异构体βα3+α4的混合物。图4显示了具有较高极性的阻转异构体的混合物的吸收光谱。该部分显示在750nm带ε增强了50%,达到150,000M-1cm-1。
实施例5.卤代和磺酸化的菌绿素的pH稳定性
本实施例显示了卤代和磺酸化的菌绿素在pH 1和37℃,即胃的中发现的酸性条件下的稳定性。
将Luzitin-Cl2溶于中性水溶液,并平衡至37℃,得到图5所示的吸收光谱。滴加HCl水溶液以降低pH至1,2小时后记录pH1下Luzitin-Cl2的吸收光谱。然后,加入NaOH水溶液以中和该溶液,3小时后记录新的吸收光谱。图5显示了针对通过加入HCl和NaOH水溶液产生的稀释进行校正的吸收光谱。在较低pH下观察到的谱的变化是由于吡咯环的质子化,但是当酸性被中和后反转。在这些条件下,几乎一半的Luzitin-Cl2恢复原状,另一半转化为相应的二氢卟酚。
实施例6.卤代和磺酸化的菌绿素的光稳定性
本实施例证明了卤代和磺酸化的菌绿素在红外光照射下的稳定性增强,这解决了其他菌绿素所见到的不稳定问题,所述其他菌绿素是合成来源的,例如5,10,15,20-四(3-羟苯基)菌绿素或来自天然产物,例如Tookad
将Luzitin-FMet溶于PBS∶甲醇(2∶3),转移到1cm石英池中,记录其吸收光谱,图6。然后将该石英池置于748nm Lynx二极管激光器的光下,所述激光器预先并未对焦以具有与该石英池的窗一样的光束直径。在这些条件下测得的激光功率是28.8mW。每5分钟中断照射,记录新的吸收光谱。该方法进行65分钟。在该实验的时间窗内,光漂白作用符合一级反应的动力学。图6也显示了照射后的吸收光谱。与在743nm菌绿素峰的吸光度从1.128降至0.337不同,二氢卟酚的吸光度仅从0.114增加到0.151。考虑到在这些波长下化合物的摩尔吸收系数,显然,与照射期间70%的菌绿素被破坏不同,仅形成很小百分比的二氢卟酚。剩余的产物在可见光/IR中没有拆分良好的光谱,支配性的光降解过程可以描述为光漂白。
测定不同激光强度的光漂白半衰期,它显示与激光功率成正比。表1列出了标准化748nm的100mW激光照射的其他菌绿素的半衰期,以及针对相同光强度标准化的Foscan和Tookad的光降解的文献数据。同时可以观察到,当用氩气饱和该光敏剂的PBS溶液而降低了该溶液的氧浓度时,Luzitin-Cl的半衰期增加了30倍。这表明ROS参与了光漂白。
实施例7.单线态氧的有效光生作用
本实施例描述了在Luzitins、适当波长的光和溶于溶液的分子氧存在下单线态氧的有效光生作用。
在1cm石英比色杯中,通过脉冲Nd:YAG激光激发在355nm处吸光度为约0.2的Luzitin-Cl2Hep的乙醇空气-饱和溶液,使用前述设备和方法在1270nm跟踪单线态氧发射。作为激光强度的函数来研究单线态氧磷光的强度。用在乙醇中的次联苯甲酮来进行类似的研究,其浓度与Luzitin-Cl2Hep在355nm的吸光度相匹配。图7显示的是在空气-饱和的乙醇中在355nm激发Luzitin-Cl2Hep或次联苯甲酮后,在1270nm测定的单线态氧磷光强度的激光能量相关性。使用各种激光能量,由单线态氧发射的能量相关性的斜率和在该乙醇中次联苯甲酮的ΦΔ=0.95值,我们得到Luzitin-Cl2Hep的ΦΔ=0.78。其他菌绿素的值在表1中列出。
这些菌绿素的光稳定性与它们约70%的单线态氧产生的量子效率有关,提示在连续照射下一个给定分子的菌绿素会在其光漂白前在局部产生非常大量的电子激发的氧分子。该敏化物吸收的约30%的能量会在其他过程中丧失,在下面的实施例中鉴定它们中的一些。
实施例8.活性氧类别(ROS)的光生作用
本实施例描述了活性氧类别,即超氧离子和羟基的产生,使用Luzitin-Cl作为敏化物。
为了评价超氧离子和羟基通过Luzitin-Cl的光生作用,在下列条件下测定在30-80μM的Luzitin-Cl和40mM BMPO存在下的EPR谱:
a)黑暗中的空气饱和的水溶液。
b)用Hamamatsu二极管激光器照射8分钟的氮-饱和的水溶液。
c)用Hamamatsu二极管激光器照射4分钟的空气饱和的水溶液。
d)用Hamamatsu二极管激光器照射8分钟的空气饱和的水溶液。
e)用Hamamatsu二极管激光器照射16分钟的空气饱和的水溶液。
f)在超氧化物歧化酶(50μg/ml)存在下用Hamamatsu二极管激光器照射16分钟的空气饱和的水溶液。
g)在过氧化氢酶(30μg/ml)存在下用Hamamatsu二极管激光器照射16分钟的空气饱和的水溶液。
在实验条件(a)和(b)下,没有检测到ROS-BMPO加合物。但是实验条件(c),(d)和(e)导致检测到了由BMPO和羟基之间形成的BMPO加合物,图8。光的存在对于形成这种加合物是必需的。实验条件(f)没有得到信号,也就是说超氧化物歧化酶作为一种已知的超氧离子清除剂抑制了BMPO-羟基加合物的形成。此外,实验条件(g)也没有得到信号,证明将过氧化氢分解为水和氧分子的过氧化氢酶也抑制BMPO-羟基加合物的形成。这些结果表明,羟基不是由光敏剂和分子氧直接形成的,而是次级产物。由超氧化物歧化酶观察到的抑制作用是超氧离子形成的明显证据。由过氧化氢酶观察到的抑制作用提示,过氧化氢也是羟基的前体。
用DMPO在DMSO中进行类似的实验。我们在空气和光存在下检测到了DMPO-超氧化物加合物,图8。然而,在没有空气或光时,或者存在氧化物歧化酶时,观察不到这种加合物。
总之,这些数据表明,在形成过氧化氢后,形成了超氧离子,随后形成了羟基,它们都是文献经常报道的能对细胞产生破坏的活性氧类别。这些ROS补充了这些菌绿素约70%的单线态氧形成效率,表明敏化物吸收的剩余30%的能量并未丧失,而是用于形成单线态氧以外的其他细胞毒性物质。
实施例9.在标准灯照射下Luzitin-Cl-c对小鼠黑素瘤细胞系的体外光毒性
本实施例表明,在经滤光的卤素灯照射下,在暗毒性可忽略不计的浓度下Luzitins对于小鼠黑素瘤细胞的毒性非常强。
用前述物质和方法来测定Luzitin-Cl-c对于S91(小鼠黑素瘤)细胞系在黑暗中的细胞毒性和光敏活性,不同的是在温育后,不洗涤细胞以在照射前除去未纳入的光敏剂。图9的插图显示了在120分钟的温育时间里不同浓度的Luzitin-Cl-c在黑暗中的细胞毒性。图9显示了当在[Luzitin-Cl-c]=20μM存在下照射细胞时,不同光剂量的S91细胞存活分数。表3列出了在培养物中杀死90%(LD90)或50%(LD50)的细胞所需的光剂量。
实施例10.在标准灯照射下Luzitin-Cl对小鼠黑素瘤细胞系的体外光毒性
本实施例表明,在经滤光的卤素灯照射下,在它们的暗毒性可忽略不计的浓度下Luzitins对于人黑素瘤细胞的毒性非常强。
用前述物质和方法来测定Luzitin-Cl对于MCF7((人乳腺癌)细胞系在黑暗中的细胞毒性和光敏活性。图10的插图显示了在12小时的温育时间里不同浓度的Luzitin-Cl在黑暗中的细胞毒性。图10显示了[Luzitin-Cl]=5μM和各种光剂量下MCF7细胞的存活分数。显然,当暴露于剂量为0.6J/cm2的经滤光的卤素灯时,浓度为5μM的Luzitin-Cl对100%的细胞产生了杀灭作用。表4列出了在培养基中杀死90%(LD90)或50%(LD50)的细胞所需的光剂量。
实施例11.在激光照射下Luzitin-Cl2对人前列腺癌的体外光毒性
本实施例表明,在激光照射下,在暗毒性可忽略不计的浓度下Luzitins对于人前列腺癌细胞的毒性非常强。
用前述物质和方法来测定Luzitin-Cl2对于PC-3((人前列腺癌)细胞系在黑暗中的细胞毒性。根据这些实验,0.05mM是导致试验中在黑暗下对细胞存活率相对没有影响的Luzitin-Cl2的最高浓度。这将是下列光毒性研究的参照浓度。
用前述物质和方法来测定Luzitin-Cl2对于PC-3细胞系的光敏活性。图11显示了对于各种浓度的该光敏剂而言光剂量为3和6J/cm2,和温育时间为24小时的存活分数。根据图11,当暴露于6J/cm2的激光剂量时,[Luzitin-Cl2]=20μM对100%的细胞产生了杀灭作用。
实施例12.在激光照射下Luzitin-Cl2Et对小鼠结肠癌细胞系的体外光毒性
本实施例表明,在激光照射下,在暗毒性可忽略不计的浓度下Luzitins对于小鼠结肠癌细胞的毒性非常强。
在IC50方面,不用测定Luzitin-Cl2Et在CT26(小鼠结肠癌)细胞系在黑暗中的细胞毒性,因为在达到细胞毒性水平前该化合物会沉淀在培养基中。50μM的浓度是导致在黑暗中对这些细胞系存活率相对没有影响的Luzitin-Cl2Et的最高浓度。
用前述物质和方法来测定Luzitin-Cl2Et在CT26细胞系中的光敏活性。图12显示了对于各种浓度的该光敏剂而言光剂量为6J/cm2,温育时间为18小时的存活分数。该图表明当暴露于6J/cm2的激光剂量下时浓度为5μM的Luzitin-Cl2Et对90%的细胞产生了杀灭作用,LD90=5μM。根据图12,当暴露于6J/cm2的激光剂量时,[Luzitin-Cl2]=10μM对100%的细胞产生了杀灭作用。表6列出了在28.5mW的6J/cm2二极管激光器照射下,在各种其他细胞系中达到LD90所需的Luzitin-Cl2Et浓度。
实施例13.在激光照射下Luzitin-FMet对人结肠癌细胞的体外光毒性
本实施例表明,在激光照射下,在它们的暗毒性可忽略不计的浓度下Luzitins对于人结肠癌细胞的毒性非常强。
在IC50方面,不用测定Luzitin-FMet在HT-29(人结肠腺癌)细胞系在黑暗中的细胞毒性,因为在达到细胞毒性水平前该化合物会沉淀在培养基中。50μM的浓度是导致在试验中在黑暗下对这些细胞系存活率相对没有影响的Luzitin-FMet的最高浓度。
用前述物质和方法来测定Luzitin-FMet对于HT-29细胞系的光敏活性。图13显示了对于各种浓度的该光敏剂而言光剂量为6J/cm2,温育时间为18小时的存活分数。该图表明当暴露于6J/cm2的激光剂量下时浓度为0.5μM的Luzitin-FMet对90%的细胞产生了杀灭作用,LD90=1μM。根据图13,当暴露于6J/cm2的激光剂量时[Luzitin-FMet]=1μM对100%的细胞产生了杀灭作用。表6列出了在28.5mW的6J/cm2二极管激光器照射下,在各种其他细胞系中达到LD90所需的Luzitin-FMet浓度。
实施例14.在激光照射下Luzitin-F2Met对人非小细胞肺癌的体外光毒性
本实施例表明,在激光照射下,在它们的暗毒性可忽略不计的浓度下Luzitins对于人非小细胞肺癌细胞的毒性非常强。
在IC50方面,不用测定Luzitin-F2Met在A-549(人非小细胞肺癌)细胞系在黑暗中的细胞毒性,因为在达到细胞毒性水平前该化合物会沉淀在培养基中。50mM的浓度是导致在试验中在黑暗下对这些细胞系存活率相对没有影响的Luzitin-F2Met的最高浓度。
图14显示了对于各种浓度的该光敏剂而言光剂量为6J/cm2,温育时间为18小时的存活分数。该图表明当暴露于6J/cm2的激光剂量下时浓度为0.5μM的Luzitin-F2Met对90%的细胞产生了杀灭作用,LD90=0.5μM。根据图14,当暴露于6J/cm2的激光剂量时[Luzitin-F2Met]=0.5μM对100%的细胞产生了杀灭作用。表6列出了在28.5mW的6J/cm2二极管激光器照射下,在各种其他细胞系中达到LD90所需的Luzitin-F2Met浓度。
实施例15.荧光检测限
本实施例显示了在生物样品中Luzitins对检测的敏感性和选择性非常强。
不同浓度的溶液,其通过在乙醇中稀释1%的Luzitin-Cl2Et的人血清储备溶液来制备。浓度范围是0.2nM-10nM。使用4∶5∶3的狭缝来激发和发射,如上所述在荧光分光计中在514nm激发样品。如图15所示,在红外区收集发射光。
用下式确定检测限:
其中Sy/x是校准曲线的标准差,b是其斜率。得到0.17nM(或0.2ng/g)的检测限。
实施例16.在黑暗下的体内毒性
本实施例显示了在批准用于市售光敏剂的PDT高得多的浓度下,Luzitins对于小鼠没有毒性。
将小鼠分为如下的实验组:
a)10只动物接受2mg/kg的Luzitin-Cl
b)10只动物接受5mg/kg Luzitin-Cl
c)10只动物接受10mg/kg Luzitin-Cl
d)10只动物接受15mg/kg Luzitin-Cl
e)10只动物接受20mg/kg Luzitin-Cl
f)10只动物不接受治疗,作为对照组。
皮下注射Luzitin-Cl的溶液(0.5ml),密切观察这些动物30天。在注射后前6天,(e)组动物显示对光敏感,(d)组的一些也显示轻微的敏感。它们通过远离直接指向它们的光源来显示这种敏感性。定期给动物称重,但是它们都没有显示出明显的重量变化。在30天后,用Morbital(Biowet,Poland)麻醉这些动物,取出它们的器官和组织样品,进行血液生态学和所选择器官的组织学试验。在血液或器官中均未观察到变化。
在这些暗毒性测定中使用的剂量比光敏素推荐使用剂量高10倍,比Foscan的使用剂量高100倍,然而,仍未达到小鼠可测暗毒性的阈值。这就提供了证据,表明在PDT中可以使用比光敏素或Foscan更高剂量的Luzitins。
实施例17.腹膜内施用后二氢卟酚的生物分布
本实施例表明,在腹膜内施用后2小时Luzitins可以穿过血-脑屏障。
通过腹膜内注射将10mg/kg剂量的Luzitin-Cl-c施用于DBA/2小鼠。在施用2小时后分析二氢卟酚在组织中的分布。用Morbital(Biowet,Poland)麻醉这些动物,取出它们的一些器官,包括脑,称重,然后保存在下-30℃,直至进一步分析。通过荧光光谱法分析组织样品中的色素含量。为萃取色素,用组织匀浆器MPW-120(Medical Instruments,Poland),以10000rpm的速率将组织样品在7ml的冰冷90%丙酮水溶液中匀浆化1分钟。在4℃下,将匀浆以2000g离心10分钟,收集上清液,用90%丙酮水溶液再萃取沉淀物,以确保完全回收色素。合并萃取液,并分析色素含量。在413nm激发样品,并在600-800nm的范围内记录荧光光谱。图16显示了通过它们各自的质量标准化的脑、血液和肝的荧光强度。
在DBA/2小鼠中腹膜内施用2小时后,该敏化剂的血-脑分布是4∶1。这从原理上证明了:适当的Luzitins可以以显著的量穿过血-脑屏障,在脑中变成有活性的光敏剂。后面的实施例表明,这类敏化物会在肿瘤中蓄积,进一步增加了可用于治疗脑肿瘤的光敏剂的量。
实施例18.腹膜内施用后菌绿素的药代动力学
本实施例显示了在腹膜内施用后,Luzitins首先蓄积于肿瘤中,然后以较缓慢的速率清除。
肿瘤模型是S91Cloudman黑素瘤细胞,在包含5%胎牛血清且补充有抗生素的RPMI培养基中培养成单细胞层。细胞在37℃和包含5%CO2的潮湿大气中生长。将该黑素瘤细胞(~1x106)摄取到0.1ml磷酸盐缓冲盐水(PBS)中,并皮下移植到动物的右侧腹。移植10天后肿瘤明显生长。在注射3周后治疗动物。
通过腹膜内注射将10mg/kg剂量的Luzitin-Cl施用于DBA/2小鼠。以下列间隔期分析菌绿素的组织分布:腹膜施用后2小时,6小时,12小时,24小时和48小时。用氯胺酮和赛拉嗪麻醉动物,取出它们的器官和组织样品,称重,然后保存在下-30℃,直至进一步分析。通过荧光光谱法分析组织样品中的色素含量。为萃取色素,用组织匀浆器MPW-120(Medical Instruments,Poland),以10000rpm的速率将组织样品在7ml的冰冷乙醇/DMSO(75∶25)溶液中匀浆化1分钟。在4℃下,将匀浆以2000g离心10分钟,收集上清液,用乙醇:DMSO溶液再萃取沉淀物,以确保完全回收色素。合并萃取液,并分析色素含量。在517nm激发样品,并在600-850nm的范围内记录荧光光谱。图17显示了通过它们各自的质量标准化的肿瘤和多个器官的荧光强度。
在腹膜内施用1天后该光敏剂在肿瘤中显著蓄积,此时它达到肌肉中浓度的3倍。此外,在皮肤中的蓄积可忽略不计,这解释了在暗毒性研究中小鼠缺乏没有光敏感性。最后,在24小时内该光敏剂从大多数器官中清除。这些药代动力学对于选择PDT治疗的时间窗是非常有利的,其中降低了副作用并增强了治疗效力。
用其他Luzitins进行类似的研究,Luzitin-Cl2Et显示了非常强的肿瘤相对于肌肉选择性,图18。
实施例19.在Balb/C小鼠中用Luzitin-FMet进行小鼠结肠癌的PDT
本实施例表明,当暴露于适当波长的光时Luzitins产生肿瘤退化/坏死作用。
肿瘤模型是CT26小鼠结肠癌,在包含5%胎牛血清且补充有抗生素的RPMI培养基中培养。细胞在37℃和包含5%CO2的潮湿大气中生长。将该癌细胞(~1x106)摄取到0.1ml磷酸盐缓冲盐水(PBS)中,并皮下移植到Balb/C小鼠的右侧腹。移植约1周后肿瘤生长,直径达到5mm。没有观察到自发性坏死。当各动物的肿瘤直径达到5mm时开始治疗。在肿瘤达到治疗大小的当天,经腹膜内给小鼠注射剂量为10mg/kg的Luzitin-FMet的PEG400溶液。在注射后24小时,用氯胺酮和赛拉嗪麻醉4只动物,并如前所述用注量率100mW/cm2的Hamamatsu 748nm二极管激光器治疗22分钟(总注量132J/cm2)。另外4只小鼠不治疗,用作对照。每天检查小鼠,用两个直角测量值L和W(与L垂直)来测定肿瘤,用式V=LxW2/2计算体积并记录。
图19显示了在激光照射后不同天时测定的相对肿瘤体积。所治疗动物的肿瘤大小小于对照动物的平均大小,而且在一例中肿瘤完全消失。
实施例20.在DBA/2小鼠中用Luzitin-Cl2Et进行黑素瘤细胞的PDT
本实施例表明,当暴露于适当波长的光时Luzitins产生肿瘤退化/坏死作用。
肿瘤模型是S91Cloudman黑素瘤细胞,在包含5%胎牛血清且补充有抗生素的RPMI培养基中培养成单细胞层。细胞在37℃和包含5%CO2的潮湿大气中生长。将该黑素瘤细胞(~1x106)摄取到0.1ml磷酸盐缓冲盐水(PBS)中,并皮下移植到DBA/2小鼠的右侧腹。移植约1周后肿瘤生长,直径达到5mm。没有观察到自发性坏死。当各动物的肿瘤直径达到5mm时开始治疗。在肿瘤达到治疗大小的当天,经腹膜内给小鼠注射剂量为10mg/kg的Luzitin-Cl2Et的PEG400溶液。在注射后24小时,用氯胺酮和赛拉嗪麻醉小鼠,并束缚在塑料架上,然后如前所述用不同光剂量的Hamamatsu 748nm二极管激光器治疗。在照射数分钟时,肿瘤区域出现坏死的明显信号,并在数小时内扩散到整个照射区域。每天检查小鼠,测定肿瘤大小并记录。图20显示了在激光照射后不同天时测定的肿瘤大小。显然,单一个治疗期即产生了长效的肿瘤退化。
实施例21.局部施用的制剂
本实施例表明,当使用适当的经皮制剂时Luzitins可以通过皮肤快速分散。4只迷你猪用于测定光敏剂Luzitin-FMet扩散进入皮肤,并评价局部施用制剂最终的副作用。
首先将该光敏剂溶于无水乙醇(5mg溶于0.556ml),接着加入1.737ml的丙二醇,然后加入0.22ml的氮酮和0.3ml的水。在涡旋中充分混合该混合物,并进行声处理促进溶解,然后加入凝胶基质,所述凝胶基质由水(76.65%),96%乙醇(15%)、甘油(6%)、三乙醇胺(1.35%)和聚羧乙烯940(1%)组成。充分混合该混合物以达到良好匀化。在该制剂中,光敏剂的最终浓度为0.1%,Azone为4%。
如上所述处理动物。在麻醉下镇静时,用外科手套通过手将制剂应用于预定区域。每次应用都用厚度为几毫米的凝胶覆盖直径约3cm的圆形区域。用封闭贴剂覆盖应用的药物。在一些动物中,3小时后在背部的不同区域重复相同的操作。在其中一只动物中,应用6小时后除去制剂,清洁该动物的背部,在10天内保持其存活以用于随后评价。如前所述收集皮肤样品。每个样品都是近直角的,一侧2cm,1cm厚。没有动物,特别是仍存活的动物显示出该制剂导致的副作用的证据,所述制剂含有或不含任意的敏化物。
在固定治疗后,将各样品切成切片用于荧光显微镜术和共聚焦显微镜术的评价。图21所示的是从样品收集的图像的代表性例子。这些图像表明,在应用该凝胶3小时内,Luzitin-FMet分散到整个表皮。通过图22的其吸收光谱进一步确认Luzitin-FMet的荧光。因此,可以配制局部应用Luzitins的制剂,它在数小时内分散到整个角质层和表皮,对于皮肤疾病的PDT的非常方便的。
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(50)H.Rezzoug,L.Bezdetnaya,O.A′amar,J.L.Merlin,F.Guillemin,Lasers Med.Sci.13(1998)119.
(51)C.A.Lipinski,F.Lombardo,B.W.Dominy,P.J.Feeney,Adv.Drug Del.Rev.46(2001)3.
Claims (10)
1.制备具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物的方法:
式(I)
其中:
X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X8各自独立地选自卤素(F、Cl、Br)和氢原子,条件是所有X2,X4,X6和X8或者所有X1,X3,X5和X7都是卤素,或所有X都是卤素;
R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8独立地选自H、-OH和-SO2R,其中R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基;
Y是氟或氢;
包括下列步骤:
(i)在没有溶剂并任选没有碱的情况下,使用酰肼将相应取代的卟啉固态还原为所述二氢卟酚衍生物或菌绿素衍生物;其中所述相应取代的卟啉具有下式:
式(II)。
4.根据权利要求3的药物组合物,其中所述表面渗透促进剂选自二烷基亚砜类、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二醇类、吡咯烷酮衍生物和1-取代氮杂环烷-2-酮类。
6.在受试者中检测存在过度增殖的组织的方法,包括:
(i)给所述受试者施用在诊断上足够量的优先与靶点结合的具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物
式(III)
其中:
X2选自卤素(F、Cl、Br),X1选自氢或卤素(F、Cl、Br),且R’是-SO2R;
R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基,
或其药学上可接受的组合物衍生物,
(ii)允许足够的时间以使所述二氢卟酚或菌绿素衍生物与靶点结合,并使不优先与靶组织结合的任何二氢卟酚或菌绿素衍生物都从非靶组织中清除,和
(iii)使患者体内的所述化合物显像。
7.权利要求6的方法,其中所述显像步骤是通过使患者至少一部分身体产生MRI图像来完成的。
8.权利要求6的方法,其中所述显像步骤是通过将所述化合物暴露于足够能量的光下使得所述化合物发荧光来完成的。
9.药学上可接受的组合物,用于治疗皮肤癌或选自光化性角化病、鳞状细胞癌、博温氏病、基底细胞癌、银屑病、寻常痤疮和红斑痤疮的皮肤疾病;
其中所述组合物包含:
(i)具有下式的二氢卟酚或菌绿素衍生物:
式(III)
其中:
X2选自卤素(F、Cl、Br),X1选自氢或卤素(F、Cl、Br),且R’是-SO2R;
R各自独立地选自-Cl、-OH、-氨基酸、-ORn、-NHRn和-NR2 n,其中Rn是1-12个碳原子的烷基;
和
(ii)用于真皮内或经皮递送所述化合物的药学上可接受的媒介物,其中所述媒介物包含短暂地渗透皮肤并促进所述化合物渗透通过各种皮肤层的表面渗透促进剂;
其中
(a)将所述组合物施用于受试者;
(b)允许足够的时间,以使所述二氢卟酚或菌绿素衍生物优先集中于皮肤病学治疗的靶点附近;和
(c)照射所述靶点,以得到所希望的皮肤癌或皮肤疾病的应答。
10.根据权利要求9的药物组合物,其中所述表面渗透促进剂选自二烷基亚砜类、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二醇类、吡咯烷酮衍生物和1-取代氮杂环烷-2-酮类。
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