CN114222803A - 窄发射染料、包含其的组合物以及制备和使用其的方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供具有窄带发射的二氢卟酚衍生物。在一些实施方案中,所述菌绿素衍生物是PEG化的。在一些实施方案中,所述二氢卟酚衍生物具有高水溶解度(例如10mg/mL或更高)。在一些实施方案中,所述二氢卟酚衍生物是PEG化的并且具有高水溶解度。所述二氢卟酚衍生物可包含用于(例如与抗体或纳米颗粒)形成缀合物的可生物缀合基团。所述二氢卟酚衍生物及其缀合物可用于成像和治疗应用。还提供合成所述二氢卟酚衍生物的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年5月20日提交的美国临时专利申请序列号62/850,442的优先权,将其公开内容以其整体援引加入本文。
技术领域
当前公开的主题一般性涉及具有窄发射波长的二氢卟酚衍生物(在一些实施方案中为具有窄发射波长的水溶性二氢卟酚衍生物),它们的缀合物,以及制备和使用所述二氢卟酚衍生物及其缀合物的方法。
背景
大量且越来越多的应用需要为水溶性的且适合与从纳米颗粒到生物靶向剂的其他物质缀合的荧光染料。此类应用包括例如流式细胞术、细胞和整个生物体成像、感测,以及光动力学疗法。在这些应用中,二氢卟酚分子特别受关注,因为二氢卟酚通常在红色(即600-700nm)光谱范围发射,使它们成为可用于红色光谱区中的光化学研究的少数发色团之一。
上述应用的成功取决于许多因素,包括(1)在盐水溶液中的显著溶解度,从而避免分子间聚集(和激发态猝灭),(2)与细胞成分的最小非特异性结合,(3)加入单个反应性基团以进行缀合,从而避免交联和产物的混合物,以及(4)稳健的合成为实验提供了充足的数量。然而,二氢卟酚的大疏水面可能对水溶解度构成了挑战。
因此,持续需要提供额外的二氢卟酚衍生物,包括但不限于具有改善的水溶解度(例如,高于1mg/mL的水溶解度)的那些,特别是也可以容易地与多种物质缀合和/或特征在于窄吸收和发射带的那些。
概述
该概述列出了当前公开的主题的若干实施方案,并且在许多情况下列出了这些实施方案的变型和替换。该概述仅仅是众多不同的实施方案的示例。提及给定实施方案的一个或多个代表性特征同样是示例性的。这样的实施方案通常可以存在或不存在所提及的特征;类似地,这些特征可以应用于当前公开的主题的其他实施方案,无论是否在本概述中列出。为避免过度重复,本概述未列出或指出此类特征的所有可能组合。
在一些实施方案中,当前公开的主题提供了式(I)的化合物:
其中:M是金属或者是-H、-H;R5、R10和R15独立地选自H、烷氧基和具有下式的连接基团:-L1-(X1-L2)p-G,其中p为0或1;L1是亚烃基;X1是-C(=O)NH-或-NHC(=O)-;L2是其中q为1至24的整数的-(CH2CH2O)q-亚烷基、亚烷基或取代的亚烷基,任选地其中取代的亚烷基是被一个或多个包含聚氧乙烯链和/或酰胺基团的基团取代的亚烷基;G是可生物缀合基团;并且R2、R3、R12和R13独立地选自H、氰基、卤素、全卤代烷基、磺酸酯、磺酰胺、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团和增溶基团,其中所述增溶基团选自-芳基-(Rs)w和-炔基-芳基-(Rs)w,其中w为0至5的整数,包括端值,并且Rs是具有下式的基团:
-X2-(L3)z-R17,
其中:z为0或1;X2是-CH2NHC(=O)-、-C(=O)NH-亚烷基-NH-或三唑基;L3是-C(=O)-亚烷基-C(=O)-NH-,并且R17选自-(C2H4O)m-R18、-C(=O)C2H4-(OC2H4)mOR18和(C2H4O)n-C2H4-C(=O)NH-C(R19)3,其中m为4或更大的整数,任选地其中m为8或更大的整数;n为1至5的整数;R18是低级烷基,任选地为甲基;R19是-CH2O-C2H4-C(=O)NH-(C2H4O)mR18;条件是:R2、R3、R12和R13中的至少一个是-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w。
在一些实施方案中,R5、R10和R15独立地选自H、甲氧基和具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团。在一些实施方案中,R10是具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团。在一些实施方案中,R10是具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团,L1是亚苯基,p是1;X1是-C(=O)NH-,L2是亚烷基,并且G选自羧酸和活性酯。在一些实施方案中,R10是:
在一些实施方案中,R3和R13各自独立地为-芳基-(Rs)w,任选地其中R3和R13各自为-苯基-(Rs)2。在一些实施方案中,每个Rs具有式-X2-(L3)z-R17,其中z为0,X2为-CH2NHC(=O)-,并且R17为-(C2H4O)m-R18,其中m为12至24的整数。在一些实施方案中,R3和R13各自为:
在一些实施方案中,所述化合物为:
在一些实施方案中,当前公开的主题提供包含共价缀合物的组合物,所述共价缀合物在以下之间形成:(a)式(I)的化合物,条件是:R2、R3、R5、R10、R12、R13和R15中的至少一个是连接基团;和(b)选自小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子的组中的一种或多种。
在一些实施方案中,当前公开的主题提供药物组合物,其包含式(I)的化合物或者在以下之间形成的缀合物:式(I)的化合物,条件是R2、R3、R5、R10、R12、R13和R15中的至少一个是连接基团;和包括小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子的组中的一种或多种;和药学上可接受的载体。
在一些实施方案中,当前公开的主题提供检测靶点的方法。在一些实施方案中,所述靶点是化合物、细胞或颗粒,并且进一步地,其中所述方法包括用在以下之间形成的缀合物标记所述靶点:式(I)的化合物,条件是:R2、R3、R5、R10、R12、R13和R15中的至少一个是连接基团;和包括小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子的组中的一种或多种。在一些实施方案中,所述方法包括使用流式细胞术。
在一些实施方案中,当前公开的主题提供对细胞、组织和/或生物体进行成像的方法。在一些实施方案中,所述方法包括使用式(I)的化合物或在以下之间形成的缀合物:式(I)的化合物,条件是:R2、R3、R5、R10、R12、R13和R15中的至少一个是连接基团;和包括小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子的组中的一种或多种。
在一些实施方案中,当前公开的主题提供治疗需要其治疗的个体的疾病的方法。在一些实施方案中,所述方法包括:向个体给药式(I)的化合物;在以下之间形成的缀合物:式(I)的化合物,条件是:R2、R3、R5、R10、R12、R13和R15中的至少一个是连接基团;和包括小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子的组中的一种或多种;或者所述化合物或缀合物的药物组合物;以及用光照射所述个体的至少一部分,任选地其中所述疾病是过度增生性疾病,进一步任选地其中所述疾病是癌症。
在一些实施方案中,当前公开的主题提供在水溶液中具有高于约1mg/ml的溶解度,任选地在水溶液中具有约2.5mg/ml或更高的溶解度;进一步任选地在水溶液中具有约10mg/ml或更高的溶解度的水溶性二氢卟酚染料。
在一些实施方案中,当前公开的主题提供制备式(I)的化合物的合成中间体的方法:
其中:M是金属或者是两个氢(即-H、-H);R5、R10和R15独立地选自H、烷氧基和具有下式的连接基团:-L1-(X1-L2)p-G,其中p为0或1;L1是亚烃基;X1是-C(=O)NH-或-NHC(=O)-;L2是其中q为1至24的整数的-(CH2CH2O)q-亚烷基-、亚烷基或取代的亚烷基,任选地其中所述取代的亚烷基是被一个或多个包含聚氧乙烯链和/或酰胺基团的基团取代的亚烷基;并且G是可生物缀合基团;并且R2、R3、R12和R13独立地选自H、卤素、氰基、全卤代烷基、磺酸酯、磺酰胺、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团和增溶基团,其中所述增溶基团选自-芳基-(Rs)w和-炔基-芳基-(Rs)w,其中w为0至5的整数,包括端值,并且Rs是具有下式的基团:-X2-(L3)z-R17,其中:z为0或1;X2是-CH2NHC(=O)-、-C(=O)NH-亚烷基-NH-或三唑基;L3是-C(=O)-亚烷基-C(=O)-NH-,并且R17选自-(C2H4O)m-R18、-C(=O)C2H4-(OC2H4)mOR18和-(C2H4O)n-C2H4-C(=O)NH-C(R19)3,其中m为4或更大的整数,任选地其中m为8或更大的整数;n为1至5的整数;R18是低级烷基,任选地为甲基;并且R19是-CH2O-C2H4-C(=O)NH-(C2H4O)mR18;条件是:R2、R3、R12和R13中的至少一个是-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w;其中所述方法包括:(a)提供具有式(I’)的化合物:
其中:M是金属或是-H、-H;R5’、R10’和R15’独立地选自H、烷氧基、
R2’、R3’、R12’和R13’各自独立地选自H、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、
条件是:R2’、R3’、R12’和R13’中的至少一个是
(b)使步骤(a)中提供的化合物与包含4摩尔(M)HCl的二氧杂环己烷溶液接触以提供式(I”)的化合物:
其中:M是金属或是-H、-H;R5”、R10”和R15”独立地选自H、烷氧基、
并且R2”、R3”、R12”和R13”独立地选自H、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、
条件是:R2”、R3”、R12”和R13”中的至少一个是
在一些实施方案中,当前公开的主题的化合物是:
或者包含其的药物组合物或其缀合物。在一些实施方案中,所述化合物缀合至由小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子组成的组中的一种或多种。
因此,当前公开的主题的一个目的是提供二氢卟酚衍生物,在一些实施方案中水溶性二氢卟酚衍生物、其缀合物、包含所述衍生物和/或缀合物的药物组合物,以及使用和制备它们的方法。
这些目的和其他目的通过当前公开的主题整体或部分地实现。进一步地,在研究了以下说明、附图和实施例之后,以上已经陈述的当前公开的主题的目的、当前公开的主题的其他目的和优点对于本领域技术人员而言会是明显的。
附图简要说明
图1是路线1,一种用于合成当前公开的主题的二溴-二氢卟酚衍生物的代表性WH合成砌块的示例性路线。
图2是路线2,一种用于合成当前公开的主题的二溴-二氢卟酚衍生物的代表性EH合成砌块的示例性路线。
图3是路线3,一种合成化合物CP-1的示例性路线。
图4是路线4,一种合成化合物C-1的西半部分的示例性路线。
图5是路线5,一种合成化合物C-1的东半部分和环化的中间体化合物C-11的示例性路线。
图6是路线6,一种合成化合物C-1的最终步骤的示例性路线。
图7是路线7,一种合成化合物4的最终步骤的示例性路线。
发明详述
现在会在下文中更全面地描述当前公开的主题,其中描述了当前公开的主题的一些但不是全部实施方案。实际上,当前公开的主题可以以许多不同的形式实施,并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施方案;相反,提供这些实施方案是为了使本公开满足适用的法律要求。
I.定义
本文中使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的,并不意图限制当前公开的主题。
尽管认为以下术语是本领域普通技术人员很好理解的,但是阐述了以下定义以便于解释当前公开的主题。
除非下文另外定义,否则本文中使用的所有技术和科学术语旨在具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。对本文中采用的技术的提及旨在表示本领域通常理解的技术,包括对那些技术的变化或对本领域技术人员显而易见的等同技术的替代。尽管认为以下术语是本领域普通技术人员很好理解的,但是阐述了以下定义以便于解释当前公开的主题。
在描述当前公开的主题时,应该理解,公开了许多技术和步骤。这些中的每一个都具有单独的益处,并且每个也可以与一个或多个或在一些情况下所有其他公开的技术结合使用。
因此,为了清楚起见,本说明书将避免以不必要的方式重复各个步骤的每种可能组合。然而,应该在这样的组合完全在本发明和权利要求的范围内的理解下阅读说明书和权利要求书。
根据长期生效的专利法惯例,术语“a”、“an”和“所述(the)”在本申请(包括权利要求)中使用时指的是“一个/种或多个/种”。例如,短语“荧光微粒和/或纳米颗粒”是指一个/种或多个/种荧光微粒和/或纳米颗粒,包括多种相同的荧光微粒和/或纳米颗粒。类似地,短语“至少一个/种”,当在本文中用于指代实体时,是指例如1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、75、100或更多个/种实体,包括但不限于1至100和大于100的整数值。
除非另有说明,否则在说明书和权利要求中使用的表示成分的量、反应条件等的所有数值应理解为在所有情况下均被术语“约”修饰。当指代诸如质量、重量、时间、体积、浓度或百分比的可测量值时,术语“约”意指包括由指定量,在一些实施方案中±20%,在一些实施方案中±10%,在一些实施方案中±5%,在一些实施方案中±1%,在一些实施方案中±0.5%,并且在一些实施方案中±0.1%的变化,因为这样的变化是适合于实施所公开的方法。因此,除非有相反说明,否则本说明书和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值,其可以根据寻求通过当前公开的主题获得的所需性质而变化。
如本文中所使用,术语“和/或”当在实体列表的上下文中使用时,是指单独或组合存在的实体。因此,例如,短语“A、B、C和/或D”包括单独的A、B、C和D,但也包括A、B、C和D的任何和所有组合和子组合。
与“包含”、“含有”或“特征在于”同义的术语“包括”是包含性的或开放式的,并且不排除另外的、未列举的元素和/或方法步骤。“包括”是意味着存在所指定的元素和/或步骤,但是可以添加其他元素和/或步骤,并且仍然落入相关主题的范围内的术语。
如本文中所使用,短语“由......组成”排除未具体描述的任何元素、步骤或成分。值得注意的是,当短语“由......组成”出现在权利要求主体的一个条款中,而不是紧跟在前序之后时,它仅限制该条款中列出的元素;其他元素不从权利要求整体中排除。
如本文中所使用,短语“基本上由......组成”将相关公开内容或权利要求的范围限制于指定的材料和/或步骤,以及不会实质上影响所公开的基本和新特征的那些和/或请求保护的主题。例如,荧光微粒和/或纳米颗粒可以“基本上由聚合物基质和与其缔合的至少一种二氢卟酚组成”,这意味着所述聚合物基质是荧光微粒和/或纳米颗粒存在于其中的唯一聚合物基质。
关于术语“包括/包含”、“由......组成”和“基本上由......组成”,在本文中使用这三个术语之一时,本发明公开和要求保护的主题可包括使用其他两个术语中的任一个。例如,在一些实施方案中,当前公开的主题涉及荧光微粒和/或纳米颗粒。本领域普通技术人员在阅读本公开内容后会理解,当前公开的主题因此涵盖基本上由本发明公开主题的聚合物基质与其缔合的至少一种二氢卟酚组成的荧光微粒和/或纳米颗粒,以及由本发明公开主题的聚合物基质和与其缔合的至少一种二氢卟酚组成的荧光微粒和/或纳米颗粒。
如本文中所使用的“卤素”是指任何合适的卤素,包括-F、-Cl、-Br和-I。
如本文中所使用的“巯基”是指-SH基团。
如本文中所使用的“叠氮基”是指-N3基团。
如本文中所使用的“氰基”是指-CN基团。
如本文中所使用的“羟基”是指-OH基团。
如本文中所使用的“硝基”是指-NO2基团。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“烷基”是指含有1或2至10、20或50个碳原子的直链或支链烃(例如,C1至C4烷基;C4至C10烷基;C11至C50烷基)。烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基等。如本文中所使用,“低级烷基”是烷基的子集,在一些优选实施方案中,并且是指含有1至4个碳原子的直链或支链烃基。低级烷基的代表性实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基等。除非另有说明,术语“烷基”或“低级烷基”旨在包括取代和未取代的烷基以及取代和未取代的低级烷基,并且这些基团可以被选自以下的基团取代:卤素、烷基、卤代烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳基烷基、杂环基、杂环烷基、羟基、烷氧基、烯氧基、炔氧基、卤代烷氧基、环烷氧基、环烷基烷氧基、芳氧基、芳基烷氧基、杂环氧基、杂环烷氧基、巯基、烷基-S(O)m、卤代烷基-S(O)m、烯基-S(O)m、炔基-S(O)m、环烷基-S(O)m、环烷基烷基-S(O)m、芳基-S(O)m、芳烷基-S(O)m、杂环基-S(O)m、杂环烷基-S(O)m、氨基、羧基、烷基氨基、烯基氨基、炔基氨基、卤代烷基氨基、环烷基氨基、环烷基烷基氨基、芳基氨基、芳基烷基氨基、杂环氨基、杂环烷基氨基、二取代氨基、酰氨基、酰氧基、酯、酰胺、磺酰胺、脲、烷氧基酰氨基、氨基酰氧基、硝基或氰基,其中m=0、1、2或3。
如本文中所使用的“亚烷基”是指双官能化的直链、支链或环状烷基,其可以是取代的或未取代的,并且其中“烷基”如上所定义。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“烯基”是指含有1或2至10、20或50个碳原子的直链或支链烃(例如,C1至C4烯基;C4至C10烯基;CH至C50烯基,或低级烯基1-4个碳原子),其在正链中包含1-4个双键。烯基的代表性实例包括但不限于乙烯基、2-丙烯基、3-丁烯基、2-丁烯基、4-戊烯基、3-戊烯基、2-己烯基、3-己烯基、2,4-庚二烯基等。除非另有说明,术语“烯基”或“低级烯基”旨在包括取代和未取代的烯基或低级烯基,并且这些基团可以被如上文关于烷基和低级烷基所述的基团取代。
如本文中所使用的“亚烯基”是指双官能化的直链、支链或环状烯基,其可以是取代的或未取代的,并且其中“烯基”如上所定义。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“炔基”是指含有1或20至10、20或50个碳原子的直链或支链烃(例如,C1至C4炔基;C4至C10炔基;C11至C50炔基,或低级炔基1-4个碳原子),其在正链中包含1个三键。炔基的代表性实例包括但不限于2-丙炔基、3-丁炔基、2-丁炔基、4-戊炔基、3-戊炔基等。除非另有说明,术语“炔基”或“低级炔基”旨在包括取代和未取代的炔基或取代和未取代的低级炔基,并且这些基团可以被如上文关于烷基和低级烷基所述相同的基团取代。
如本文中所使用的“亚炔基”是指双官能化的直链、支链或环状炔基,其可以是取代的或未取代的,并且其中“炔基”如上所定义。
如本文中所使用的“亚烃基(alkylidene)链”是指双官能化的直链、支链和/或环状有机基团,其可以是取代的或未取代的,其可以是饱和的或不饱和的,并且其可以任选地含有一个、两个或三个选自以下的杂原子:N、O和S。实例包括但不限于亚烷基、亚烯基、亚炔基、亚芳基、亚烷芳基和亚芳烷基。参见例如美国专利第6,946,533号。亚烃基链可含有任何合适数量的碳原子(例如,C1至C4;C4至C10;C10至C20;C20至C50)。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“烷氧基”是指通过氧基-O-与母体分子部分连接的本文中所定义的烷基或低级烷基。烷氧基的代表性实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基等。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“酰基”是指-C(O)R基团,其中R是任何合适的取代基,例如芳基、烷基、烯基、炔基、环烷基或本文中所述的其它合适的取代基。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“卤代烷基”是指通过本文中所定义的烷基与母体分子部分连接的至少一个本文中所定义的卤素。卤代烷基的代表性实例包括但不限于氯甲基、2-氟乙基、三氟甲基、五氟乙基、2-氯-3-氟戊基等。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“全卤代烷基”是指其中烷基基团中的每一个氢原子都被卤素代替的烷基基团。在一些实施方案中,所述全卤代烷基是其中烷基基团中的每一个氢原子都被氟代替的烷基基团。代表性的全卤代烷基是三氟甲基(即-CF3)。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“烷硫基”是指通过本文中所定义的硫代部分与母体分子部分连接的本文中所定义的烷基。烷硫基的代表性实例包括但不限于甲硫基、乙硫基、叔丁硫基、己硫基等。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“芳基”是指具有一个或多个芳环的单环碳环系统或双环碳环稠环系统。芳基的代表性实例包括薁基(azulenyl)、茚满基、茚基、萘基、苯基、四氢萘基等。除非另有说明,术语“芳基”旨在包括取代和未取代的芳基,并且这些基团可以被如上文关于烷基和低级烷基所述相同的基团取代。
如本文中所使用的“亚烷基”是双官能化的芳基基团,其可以被取代或未被取代,并且其中“芳基”如上文所定义。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“芳烷基”是指通过本文中所定义的烷基与母体分子部分连接的本文中所定义的芳基。芳烷基的代表性实例包括但不限于苄基、2-苯基乙基、3-苯基丙基、2-萘-2-基乙基等。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“亚烷芳基”和“亚芳烷基”是指双官能化基团,其包含如本文中定义的至少一个亚芳基和至少一个烷基、烯基或炔基。
如本文中所使用的“氨基”是指基团-NH2。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“烷基氨基”是指基团-NHR,其中R是烷基。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“芳烷基氨基”是指基团-NHR,其中R是芳基烷基。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“二取代氨基”是指基团-NRaRb,其中Ra和Rb独立地选自烷基、卤代烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、杂环基和杂环烷基。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“酰氨基”是指基团-NRaRb,其中Ra是如本文中所定义的酰基,并且Rb选自氢、烷基、卤代烷基、烯基、炔基、环烷基、环烷基烷基、芳基、芳烷基、杂环基和杂环烷基。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“酰氧基”是指基团-OR,其中R是如本文中所定义的酰基。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“酯”是指-C(O)OR基团,其中R是任何合适的取代基,例如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
如本文中所使用的“甲酰基”是指-C(O)H基团。
如本文中所使用的“羧酸”是指-C(O)OH基团。
如本文中所使用的“亚砜基(sulfoxyl)”是指式-S(O)R的化合物,其中R是任何合适的取代基,例如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
如本文中所使用的“磺酰基”是指式-S(O)(O)R的化合物,其中R是任何合适的取代基,例如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
如本文中所使用的“磺酸酯”是指式-S(O)(O)OR的化合物,其中R是任何合适的取代基,例如烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
如本文中所使用的“磺酸”是指式-S(O)(O)OH的化合物。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“酰胺”是指-C(O)NRaRb基团,其中Ra和Rb是任何合适的取代基,例如H、烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
单独或作为另一基团的一部分的“磺酰胺”是指-S(O)2NRaRb基团,其中Ra和Rb是任何合适的取代基,例如H、烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
单独或作为另一基团的一部分的“脲”是指-N(Rc)C(O)NRaRb基团,其中Ra、Rb和Rc是任何合适的取代基,例如H、烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
单独或作为另一基团的一部分的“烷氧基酰氨基”是指-N(Ra)C(O)ORb基团,其中Ra、Rb是任何合适的取代基,例如H、烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
单独或作为另一基团的一部分的“氨基酰氧基”是指-OC(O)NRaRb基团,其中Ra和Rb是任何合适的取代基,例如H、烷基、环烷基、烯基、炔基或芳基。
本文中单独使用或作为另一基团的一部分使用的“环烷基”是指含有3、4、5、6、7或8个碳(如下文所讨论,在杂环基团中,这些碳可以被替换)的饱和或部分不饱和的环状烃基。环烷基的代表性实例包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。这些环可任选地被如本文所述的另外的取代基取代,例如卤素或低级烷基。除非另有说明,术语“环烷基”是通用的并且旨在包括如下所讨论的杂环基团。
如本文中所使用,术语“聚氧乙烯链”是指包含或由聚(乙二醇)(PEG)基团(诸如但不限于具有式-(C2H4O)n-的基团,其中n为2或更大的整数(例如,3、4、5、6、7、8、9或10或更大))组成的部分。在一些实施方案中,n为4至5000、4至1000、4至100、4至50、4至28或4至25的整数。如本文中所使用,术语“聚氧乙烯链”可指单分散或多分散PEG链以及直链或支链PEG链。“单分散”是指多分散指数(PDI)为1的PEG,而多分散是指PDI大于1的PEG,其中PEG包括链长和分子量的高斯分布。
如本文中所使用,术语“可生物缀合基团”是指可与另一实体(例如蛋白质;肽;靶向剂,诸如抗体或抗体片段;聚合物;颗粒,诸如纳米颗粒、有机珠粒、聚合物珠粒或无机珠粒;另一固体载体表面等)上的基团形成键(例如,共价键),以形成当前公开的二氢卟酚或菌绿素化合物之一和其他实体的缀合物的反应性化学官能团。例如,所述可生物缀合基团可以是醛,它可以通过还原胺化作用与氨基取代的生物分子上的氨基形成共价键;或者是羧酸,它可以通过碳二亚胺活化与氨基取代的生物分子偶联。所述可生物缀合基团包括胺(包括胺衍生物),诸如异氰酸酯、异硫氰酸酯、碘乙酰胺、叠氮化物、重氮盐等;羧酸或酸衍生物,诸如N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯(更一般性地,衍生自羧酸的活性酯;例如对硝基苯酯)、酸酰肼等;和其他基团,诸如但不限于醛、磺酰氯、磺酰肼、环氧化物、羟基、硫醇基、马来酰亚胺、氮丙啶、丙烯酰基、卤素基团、生物素、2-亚氨基生物素等。
术语“微粒”是指具有至少一个区域的结构,其尺寸(例如,长度、宽度、直径等)小于约1,000μm但大于约1000nm。在一些实施方案中,尺寸可以小于约500μm,在一些实施方案中小于约250μm,在一些实施方案中小于约200μm,在一些实施方案中小于约150μm,在一些实施方案中小于约125μm,在一些实施方案中小于约100μm,在一些实施方案中小于约80μm,在一些实施方案中小于约70μm,在一些实施方案中小于约60μm,在一些实施方案中小于约50μm,在一些实施方案中小于约40μm,在一些实施方案中小于约30μm,在一些实施方案中小于约20μm,在一些实施方案中小于约10μm,并且在一些实施方案中小于约5μm。在一些实施方案中,尺寸为约1μm至约250μm(例如,5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240或250μm)。
类似地,术语“纳米颗粒”是指具有至少一个区域的结构,其尺寸(例如,长度、宽度、直径等)小于约1,000nm。在一些实施方案中,尺寸较小(例如,小于约500nm、小于约250nm、小于约200nm、小于约150nm、小于约125nm、小于约100nm、小于约80nm、小于约70nm、小于约60nm、小于约50nm、小于约40nm、小于约30nm或甚至小于约20nm。在一些实施方案中,尺寸为约5nm至约250nm(例如,约1、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、200、210、220、230、240或250nm)。
在一些实施方案中,微粒或纳米颗粒近似为球形。当微粒或纳米颗粒近似为球形时,特征尺寸可对应于球体的直径。除球形外,微粒或纳米颗粒可以是圆盘形、板形(例如,六边形板状)、椭圆形、多面体形、棒形、立方形或不规则形状。
微粒或纳米颗粒可包含核心区域(即,颗粒外部尺寸之间的空间)和外表面(即,限定颗粒外部尺寸的表面)。在一些实施方案中,所述微粒或纳米颗粒可具有围绕或部分围绕微粒或纳米颗粒核心的一个或多个涂层。因此,例如,球形微粒或纳米颗粒可具有一个或多个同心涂层,每个连续层分散在更靠近颗粒中心的较小层的外表面上。
术语“聚合物”和“聚合物的”是指具有重复单元(即,给定化学亚结构的多个拷贝)的化学结构。聚合物可由可聚合单体形成。可聚合单体是包含一个或多个基团的分子,所述基团可以与其他可聚合单体分子上的基团反应以形成键(例如,共价键或配位键)。在一些实施方案中,每个可聚合单体分子可以与两个或更多个其他分子/基团键合。在一些情况下,可聚合单体会仅与另一个分子键合,形成聚合物材料的末端。
聚合物可以是有机的、或无机的,或其任意组合。如本文中所使用,术语“无机”是指含有除碳、氢、氮、氧、硫、磷或卤化物之一之外的至少一些原子的化合物或组合物。因此,例如,无机化合物或组合物可含有一个或多个硅原子和/或一个或多个金属原子。在一些实施方案中,聚合物是聚苯乙烯,并且微粒和/或纳米颗粒由聚苯乙烯构成。在一些实施方案中,微粒和/或纳米颗粒是聚苯乙烯珠粒。
如本文中所使用,术语“卟啉”是指通常由四个吡咯环和四个氮原子以及两个可替代的氢(各种金属原子可以容易地取代)构成的环状结构。代表性的卟啉是氯化血红素(hemin)。
如本文中所使用,术语“二氢卟酚”与卟啉的区别在于具有一个部分饱和的吡咯环。叶绿素的基本发色团(植物光合作用的绿色色素)是二氢卟酚。术语“二氢卟酚”和“二氢卟酚衍生物”在本文中可互换使用。
短语“缔合”是指两个实体之间,例如聚合物基质和二氢卟酚之间的任何相互作用。在一些实施方案中,聚合物基质和二氢卟酚通过非共价键彼此缔合,所述非共价键诸如但不限于疏水、静电和范德华相互作用中的一种或多种。在一些实施方案中,由于聚合物基质(例如,纳米颗粒、微粒、珠粒等)包含二氢卟酚,使得二氢卟酚存在于聚合物基质内,从而聚合物基质和二氢卟酚彼此相缔合。在这样的实施方案中,聚合物基质也被称为“掺杂(doped by)”或“掺杂有(doped with)”二氢卟酚,并且二氢卟酚可以被认为是“嵌入”在聚合物基质内。在一些实施方案中,聚合物基质和二氢卟酚通过共价键(将二氢卟酚连接至聚合物基质的表面)彼此缔合。
如本文中所使用,“治疗”是指疾病或病症的一种或多种症状得到改善或以其他方式有益地改变的任何方式。治疗还包括本文的组合物的任何药物用途,例如用于治疗过度增生组织或新血管形成介导的疾病或病症,或涉及过度增生组织或新血管形成的疾病或病症。如本文中所使用,通过给药特定化合物或药物组合物改善特定病症的症状是指可归因于组合物的给药或与组合物的给药相关的任何减轻,无论是永久性的还是暂时的、持久的还是短暂的。
如本文中所使用,“前药”是在体内给药后通过一个或多个步骤或过程代谢或以其他方式转化为化合物的生物、药学或治疗活性形式的化合物。
如本文中所使用,“抗体”通常是指与抗原特异性结合以形成免疫复合物的免疫球蛋白或其片段。抗体可以是任何种类的完整免疫球蛋白,例如,IgG、IgM、IgA、IgD、IgE、具有双重或多重抗原或表位特异性的嵌合或杂合抗体。它可以是多克隆抗体,优选来自人或合适的动物(例如灵长类动物、山羊、兔、小鼠等)的亲和纯化的抗体。单克隆抗体也适用于当前公开的主题并且由于它们的高特异性而可以是优选的。它们很容易通过以下的现在所认为的常规操作来制备:用免疫原性抗原制剂来免疫哺乳动物、将免疫淋巴或脾细胞与永生骨髓瘤细胞系融合,以及分离特定杂交瘤克隆。不排除更多非常规制备单克隆抗体的方法,诸如高变区的种间融合和基因工程操作,因为影响其效用的主要是抗体的抗原特异性。还可以使用更新的单克隆生产技术,例如人单克隆、种间单克隆、嵌合(例如,人/小鼠)单克隆、基因工程抗体等。
如本文中所使用,术语“抗体”是指包含一种或多种基本上由免疫球蛋白基因或免疫球蛋白基因片段编码的多肽的蛋白质。免疫球蛋白基因通常包括kappa(κ)、1ambda(λ)、alpha(α)、gamma(γ)、delta(δ)、epsilon(ε)和mu(μ)恒定区基因,以及无数免疫球蛋白可变区基因。轻链被分类为κ或λ。在哺乳动物中,重链被分类为γ、μ、α、δ或ε,它们进而分别定义免疫球蛋白类别,IgG、IgM、IgA、IgD和IgE。其他物种具有其他轻链和重链基因(例如,某些禽类产生的所谓的IgY,其是母鸡在其蛋黄中留下的免疫球蛋白类型),其类似地包括在当前公开的主题中。
已知代表性的免疫球蛋白(抗体)结构单元包含四聚体。每个四聚体由两对相同的多肽链组成,每对具有一条“轻”链(平均分子量约25千道尔顿(kDa))和一条“重”链(平均分子量约50-70kDa)。两条相同的多肽链对通过存在于重链区内的二硫键以二聚体形式保持在一起。每条链的N-末端限定了约100至110个或更多个氨基酸的可变区,其主要负责抗原识别。术语可变轻链(VL)和可变重链(VH)分别指这些轻链和重链。
抗体通常作为完整的免疫球蛋白或许多充分表征的片段(其可以通过用各种肽酶消化产生)存在。例如,用木瓜蛋白酶消化抗体分子以在二硫键近N末端的位置处切割抗体。这产生三个片段:两个相同的“Fab”片段,其具有轻链和重链的N-末端,以及“Fc”片段,其包括通过二硫键保持在一起的重链的C-末端。另一方面,胃蛋白酶消化铰链区中二硫键的抗体近C末端,产生称为“F(ab)′2”片段的片段,该片段是由二硫键连接的Fab片段的二聚体。可以在温和条件下还原F(ab)′2片段以破坏铰链区中的二硫键,从而将F(ab′)2二聚体转化为两个“Fab′”单体。Fab′单体实质上是具有部分铰链区的Fab片段。关于这些各种片段,Fab、F(ab’)2和Fab′片段包括至少一个完整的抗原结合结构域(称为“互补位”),因此能够结合抗原。
尽管根据完整抗体的消化定义了各种抗体片段,但是技术人员会理解,可以化学地或通过利用重组DNA方法从头合成各种这些片段(包括但不限于Fab′片段)。因此,如本文中所使用的术语“抗体”还包括通过修饰完整抗体产生的抗体片段,或使用重组DNA方法从头合成的抗体片段。在一些实施方案中,术语“抗体”包括具有至少一个抗原结合结构域的片段。
当前公开的主题的抗体、片段和衍生物还可包括嵌合抗体。如本文中在抗体的上下文中所使用,术语“嵌合”及其语法变体是指具有恒定区和可变区的抗体衍生物,所述恒定区基本上或完全源自来自一个物种的抗体恒定区,并且所述可变区基本上或完全源自来自另一物种的可变区的序列。特定种类的嵌合抗体是“人源化”抗体,其中通过用例如小鼠抗体的互补决定区(CDR)取代人抗体的CDR来产生所述抗体(参见例如PCT国际专利申请公开号WO 1992/22653)。因此,在一些实施方案中,人源化抗体具有除CDR以外基本上或完全源自相应的人抗体区的恒定区和可变区,以及除人以外基本上或完全源自哺乳动物的CDR。
当前公开的主题的抗体、片段和衍生物也可以是单链抗体和单链抗体片段。单链抗体片段含有具有本文所述完整抗体的至少一个可变区和/或CDR的氨基酸序列,但缺少那些抗体的一些或所有恒定结构域。这些恒定结构域对于抗原结合不是必需的,但是构成完整抗体结构的主要部分。
单链抗体片段可以克服与使用含有部分或全部恒定结构域的抗体相关的一些问题。例如,单链抗体片段倾向于没有在生物分子和重链恒定区之间的不希望的相互作用,或其他不需要的生物活性。另外,单链抗体片段比完整抗体小得多,因此可以具有比完整抗体更大的毛细管渗透性,允许单链抗体片段更有效地定位和结合靶抗原结合位点。而且,抗体片段可以在原核细胞中以相对大的规模产生,从而有利于其产生。此外,相对小尺寸的单链抗体片段使得它们在受体中比完整抗体更不可能引起免疫应答。当前公开的主题的单链抗体片段包括但不限于单链片段可变(scFv)抗体及其衍生物,例如但不限于串联二-scFv、串联三-scFv、双抗体(包括双特异性双抗体)、三抗体、四抗体、微抗体(miniantibody)、微体(minibody)、四价双特异性分子、双特异性F(ab′)2片段等。
如本文中所使用,“感染剂”表示入侵的微生物或寄生虫。如本文中所使用,“微生物”表示病毒、细菌、立克次氏体、支原体、原生动物、真菌和类似的微生物,并且“寄生虫”表示对抗体诱导的清除或裂解或吞噬破坏敏感的传染性的、通常微观的或非常小的多细胞无脊椎动物,或其卵细胞或幼年形式,例如疟疾寄生虫、螺旋体等。
如本文中所使用,“肿瘤”表示赘生物并且包括良性和恶性肿瘤。该术语特别包括可以是实体的(诸如乳腺癌、肝癌或前列腺癌)或非实体的(例如白血病)的恶性肿瘤。肿瘤还可以进一步分为亚型,诸如腺癌(例如乳腺、前列腺或肺的腺癌)。
如本文中所使用,“靶点”表示旨在通过本文中提供的方法检测、诊断、损害或破坏的对象,并且包括靶细胞、靶组织和靶组合物。
如本文中所使用,“靶组织”和“靶细胞”是意欲被该治疗方法损害或破坏的那些组织。光敏化合物结合这些靶组织或靶细胞或聚集在这些靶组织或靶细胞中;然后当施加足够的辐射时,这些组织或细胞就会被损害或破坏。靶细胞是靶组织中的细胞,并且靶组织包括但不限于肿瘤、实体瘤(诸如(但不限于)头颈的肿瘤、眼的肿瘤、胃肠道的肿瘤、肝脏的肿瘤、乳腺的肿瘤、前列腺的肿瘤、肺的肿瘤)、非实体瘤的血管内皮组织、异常血管壁;以及造血和淋巴组织、新生血管组织的恶性细胞;血管系统、骨髓和与自身免疫疾病相关的组织或细胞的其他病变。靶细胞中还包括与非靶细胞相比经历显著更快分裂的细胞。
如本文中所使用,“非靶组织”是不旨在被治疗方法损害或破坏的对象的所有组织。这些非靶组织包括但不限于健康血细胞和其他未另外确定为靶点的正常组织。
如本文中所使用,“靶组合物”是意欲被该治疗方法损害或破坏的那些组合物,并且可以包括一种或多种病原体,包括但不限于细菌、病毒、真菌、原生动物和毒素以及被其感染或浸润的细胞和组织。术语“靶组合物”还包括但不限于传染性有机颗粒,诸如朊病毒、毒素、肽、聚合物和其他化合物,所述其他化合物可以被选择性地和特异性地鉴定为旨在被这种治疗方法损害或破坏的有机靶点。
如本文中所使用,“过度增生组织”是指生长失控的组织,并且包括赘生性组织、肿瘤和不受约束的血管生长,诸如在与年龄相关的黄斑变性中发现的并且通常发生在青光眼手术后的血管生长。
如本文中所使用,“过度增生性病症”表示将由不受调节的或异常的细胞生长引起的过度细胞增殖作为潜在病理的那些病况病症,并且包括不受控制的血管生成。这样的过度增生性病症的实例包括但不限于癌症或癌、急性和膜增生性肾小球肾炎、骨髓瘤、牛皮癣、动脉粥样硬化、牛皮癣关节炎、类风湿性关节炎、糖尿病视网膜病变、黄斑变性、角膜新生血管化、脉络膜血管瘤、翼状胬肉复发,以及准分子激光手术和青光眼滤过手术导致的瘢痕形成。
如本文中所使用,“治疗有效剂量”是足以防止疾病进展或引起疾病消退或能够缓解由疾病引起的症状的剂量。
如本文中所使用,“生物材料”是指组织(诸如活检组织)和细胞,以及生物流体诸如血液、尿液、血浆、脑脊液、粘液、唾液等。
如本文中所使用,“照射(irradiating)”和“照射(irradiation)”包括将个体暴露于所有波长的光。优选地,选择照射波长以匹配激发光敏化合物的波长。优选地,辐射波长与光敏化合物的激发波长匹配,并且具有被个体的非靶组织(包括血液蛋白质)的低吸收。
照射在本文中进一步通过其相干性(激光)或非相干性(非激光)以及强度、持续时间和与使用光敏化合物的给药相关的时机来定义。强度或注量率必须足以使光到达靶组织。持续时间或总注量剂量必须足以使光敏化合物足够光敏化以作用于靶组织。与光敏化合物的给药相关的时机很重要,因为1)所给药的光敏化合物需要一些时间来定位靶组织,和2)许多光敏化合物的血液水平随时间降低。辐射能量由能量源诸如激光或冷阴极光源提供,该能量源位于个体外部,或植入个体中,或引入个体中,诸如通过导管、光学纤维或通过摄取胶囊或药丸形式的光源(例如,如美国专利第6,273,904号中所公开的)。
虽然当前公开的主题的一些实施方案涉及使用光能来实施光动力学疗法(PDT)以破坏肿瘤,但其他能量形式也在当前公开的主题的范围内,正如本领域的普通技术人员会理解。此类能量形式包括但不限于:热能、声能、超声波能、化学能、光能、微波能、电离能(诸如x射线和伽马射线)、机械能和电能。例如,声动力学诱导或活化的试剂包括但不限于:镓-卟啉复合物(参见Yumita等人(1997)Cancer Letters 112:79-86)、其他卟啉复合物,诸如原卟啉和血卟啉(参见Umemura等人(1996)Ultrasonics Sonochemistry 3:S187-S191);在超声疗法的存在下使用的其他抗癌药物,诸如柔红霉素和阿霉素(参见Yumita等人(1987)Japanese Journal of Hyperthermic Oncology 3(2):175-182)。
如本文中所使用,“偶联剂”是指能够将光敏剂偶联至靶向剂的试剂。
“靶向剂”是指定位于或优先缔合或结合特定组织、受体、感染剂或待治疗个体身体的其他区域(诸如靶组织或靶组合物)的化合物。靶向剂的实例包括但不限于抗体、配体、配体-受体结合对的一员、核酸、肽-核酸(PNA)、适配体、蛋白质和肽以及脂质体悬浮液,包括组织靶向脂质体。
如本文中所使用,“特异性结合对”和“配体-受体结合对”是指两种不同的分子,其中一个分子在表面或腔中具有区域,该区域特异性地吸引或结合另一分子的特定空间或极性组织,导致两个分子彼此具有亲和力。特异性结合对的成员被称为配体和受体(抗配体)。术语配体和受体旨在包括足以在配体和受体之间发生结合的整个配体或受体或其部分。配体-受体结合对的实例包括但不限于激素和激素受体,例如表皮生长因子和表皮生长因子受体、肿瘤坏死因子-α和肿瘤坏死因子-受体,以及干扰素和干扰素受体;亲和素和生物素或抗生物素;抗体和抗原对;酶和底物、药物和药物受体;细胞表面抗原和凝集素;两条互补的核酸链;核酸链和互补寡核苷酸;白介素和白介素受体;以及刺激因子及其受体,诸如粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GMCSF)和GMCSF受体以及巨噬细胞集落刺激因子(MCSF)和MCSF受体。
“连接基”是芳族或脂族基团(其可以被取代或未被取代,并且可以任选地包含杂原子,诸如N、O或S),其用于将可生物缀合基团、交叉偶联基团、表面连接基团、亲水基团等偶联至母体分子。实例包括但不限于芳基、烷基、杂芳基、杂烷基(例如,寡甘醇)、肽和多糖连接基等。
出于诊断或治疗目的通过当前公开主题的方法治疗的个体包括人类个体和用于兽医目的其他动物个体(特别是哺乳动物个体,诸如狗、猫、马、猴、黑猩猩等)。
更具体地,如本文中所使用,术语“个体”、“患者”和“接受者”可以互换使用并且可以指任何无脊椎动物或脊椎动物物种的成员。因此,术语“个体”旨在涵盖动物界的任何成员,包括但不限于脊索动物门(例如,硬骨鱼纲(硬骨鱼)、两栖纲(两栖动物)、爬行纲(爬行动物)、鸟纲(鸟类)和哺乳纲(哺乳动物))的成员,以及其中包含的所有目和科。
当前公开的主题的组合物和方法特别适用于温血脊椎动物。因此,当前公开的主题涉及哺乳动物和鸟类。更具体地提供了源自和/或用于以下的组合物和方法:哺乳动物诸如人和其他灵长类动物,以及那些由于濒危而重要的哺乳动物(诸如西伯利亚虎)、对人类具有经济重要性(在农场饲养以供人类消费的动物)和/或社会重要性(作为宠物或在动物园中饲养的动物)的哺乳动物,例如,除人类以外的食肉动物(诸如猫和狗)、生猪(小猪、猪和野猪)、反刍动物(诸如牛、公牛、绵羊、长颈鹿、鹿、山羊、野牛和骆驼)、啮齿动物(诸如小鼠、大鼠、仓鼠、豚鼠和兔)、有袋动物和马。还提供了所公开的方法和组合物在鸟类(包括濒危的、饲养在动物园中或作为宠物的那些种类的鸟类(例如鹦鹉、澳洲鹦鹉等),以及飞禽,更特别是驯养的飞禽,例如,家禽,诸如火鸡、鸡、鸭、鹅、珍珠鸡等,因为它们对人类也具有经济重要性)上的用途。因此,还提供了所公开的方法和组合物在牲畜上的用途,包括但不限于驯养的生猪(小猪和猪)、反刍动物、马、家禽等。
II.二氧卟酚化合物
在一些实施方案中,当前公开的主题提供二氢卟酚衍生物。在一些实施方案中,当前公开的主题的二氢卟酚衍生物是水溶性二氢卟酚衍生物,其中所述二氢卟酚衍生物在水溶液(例如水、盐水、PBS等)中具有约1毫克/毫升(mg/mL)或更高的溶解度。例如,通过在β-吡咯位置处添加包含PEG链的增溶基团来提供水溶性。在一些实施方案中,PEG链通过不同的基团连接到二氢卟酚和/或比连接到先前描述的聚乙二醇化二氢卟酚化合物的PEG链更长。在一些实施方案中,当前公开的二氢卟酚在水溶液中具有约2.5mg/mL或更高的溶解度。在一些实施方案中,二氢卟酚在水溶液中具有约5.0mg/mL或更高的溶解度。在一些实施方案中,二氢卟酚在水溶液中具有约10mg/mL或更高的溶解度。在一些实施方案中,二氢卟酚在水溶液中具有约700、800或900μM或更高的溶解度。在一些实施方案中,该二氢卟酚在水溶液中具有约1、1.5、2、2.5或3.0mM或更高的溶解度。
在一些实施方案中,二氢卟酚衍生物(包括但不限于水溶性二氢卟酚衍生物)包含含有可生物缀合基团的连接基部分,该可生物缀合基团可用于将二氢卟酚衍生物缀合至另一种物质,例如,可充当靶向剂或待检测物质的另一种物质。在一些实施方案中,可与二氢卟酚衍生物缀合的物质可以是小分子(例如,具有约900道尔顿(Da)或更小的分子量的非聚合合成分子)、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素或生长因子。可生物缀合基团可以包括例如羧酸或活性酯、羟基、胺、硫醇或醛。在一些实施方案中,连接基部分进一步包括亚芳基和亚烷基。在一些实施方案中,连接基部分包括靠近主二氢卟酚结构的亚芳基和/或亚炔基,而亚烷基靠近可生物缀合基团。
当前公开的二氢卟酚可包含至少一个增溶基团。在一些实施方案中,增溶基团包括一个或多个聚氧乙烯链(例如,PEG链)。在一些实施方案中,增溶基团包含至少两个PEG链。在一些实施方案中,PEG链是单分散的并且包含至少4个-CH2CH2O-重复单元。在一些实施方案中,PEG链包含至少6、8、10或12个-CH2CH2O-重复单元。因此,增溶基团可包含两个PEG6、PEG8、PEG10或PEG12基团。在一些实施方案中,PEG链包含12个或更多个-CH2CH2O-重复单元(例如,约12至约24个或约28个的-CH2CH2O-重复单元)。在一些实施方案中,所述化合物包含与两个连接至两个不同吡咯碳原子的增溶基团。在一些实施方案中,两个增溶基团中的每一个都包含两个PEG链。
在一些实施方案中,增溶基团是β-吡咯取代基,其包含直接连接到β-吡咯碳原子的亚芳基或炔基-亚芳基,但其中该基团不含直接在PEG链和芳基之间的氧基(oxo)连接基。在一些实施方案中,增溶基团包含在芳基和PEG链之间的一个或多个酰胺键。在一些实施方案中,酰胺键进一步包含一个或多个亚烷基间隔基(例如,亚乙基、亚丙基等)。
在一些实施方案中,二氢卟酚衍生物是式(I)的化合物:
其中:
M是金属或是两个氢(即-H、-H);
R5、R10和R15独立地选自H、烷氧基和具有下式的连接基团:-L1-(X1-L2)p-G,其中p为0或1,L1是亚烃基,X1是-C(=O)NH-或-NHC(=O)-,L2是其中q为1至24的整数的-(CH2CH2O)q-亚烷基、亚烷基或取代的亚烷基(例如,被一个或多个包含聚氧乙烯链和/或酰胺基团的基团取代的亚烷基);并且G是可生物缀合基团;并且
R2、R3、R12和R13独立地选自H、卤素、氰基、全卤代烷基(例如,全氟烷基,包括但不限于三氟甲基)、磺酸酯、磺酰胺、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团和增溶基团,其中所述增溶基团选自-芳基-(Rs)w和-炔基-芳基-(Rs)w,其中w为0至5的整数,包括端值,其中当w为0时,二氢卟酚衍生物是水不溶性的(即疏水的),并且其中当w为1、2、3、4或5时,所述二氢卟酚衍生物是水溶性的(即亲水的),并且Rs是具有下式的基团:
-X2-(L3)z-R17,
其中:z为0或1;X2是-CH2NHC(=O)-、-C(=O)NH-亚烷基-NH-或三唑基;L3是-C(=O)-亚烷基-C(=O)-NH-,并且R17选自-(C2H4O)m-R18、-C(=O)C2H4-(OC2H4)mOR18和(C2H4O)n-C2H4-C(=O)NH-C(R19)3,其中m为4或更大的整数(例如,至少8、至少10或更大,或者至少12或更大);n为1至5的整数;R18是低级烷基(例如,甲基);并且R19是-CH2O-C2H4-C(=O)NH-(C2H4O)mR18;条件是:R2、R3、R12和R13中的至少一个是-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w。
M可以是任何合适的金属离子(例如,Pd、Pt、Mg、Al、Ga、In、Sn、Au、Ni、Cu、Co、Fe或Zn)或不存在(例如,在这种情况下,它被两个氢替代(-H、-H),即,二氢卟酚环的两个吡咯氮原子被质子化。在一些实施方案中,M是Zn或被-H、-H替代。因此,式(I)的化合物包括金属二氢卟酚衍生物和游离碱二氢卟酚衍生物。
在一些实施方案中,R5、R10和R15选自H、甲氧基和具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团。在一些实施方案中,R5、R10和R15中的至少一个是具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团。在一些实施方案中,R10是具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团。
在一些实施方案中,L1是亚芳基或亚烷芳基(例如包含连接至芳基基团的烯基或炔基)。在一些实施方案中,L1是亚苯基或-C≡C-苯基-。在一些实施方案中,p是1,并且所述连接基团包含改善溶解性的聚氧乙烯链和/或改善G的反应性的间隔基(例如亚烷基间隔基)(与其中G直接连接至L1的相当的二氢卟酚中的G的反应性相比)。
在一些实施方案中,所述连接基团(例如R5、R10或R15处的)具有式-L1-(X1-L2)p-G,其中L1为亚苯基,p为1;X1为-C(=O)NH-,L2为亚烷基,并且G选自羧酸或活性酯(例如NHS-酯)。在一些实施方案中,L2为亚乙基。因此,在一些实施方案中,所述连接基团包括β-丙氨酸间隔基以改善G的反应性。
在一些实施方案中,所述连接基(例如R5、R10或R15)为:
在一些实施方案中,R2和R3中的至少一个以及R12和R13之一为-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w。因此,在一些实施方案中,所述式(I)的化合物包含至少两个增溶基团。例如,在一些实施方案中,R2和R12二者各自为-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w。在一些实施方案中,R3和R13各自为-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w。
在一些实施方案中,R3和R13各自为-芳基-(Rs)w。在一些实施方案中,R3和R13各自为-苯基-(Rs)2。
在一些实施方案中,每个Rs具有式-X2-(L3)z-R17,其中:z为0,x2为-CH2NHC(=O)-,并且R17为-(C2H4O)m-R18,其中m为12至24的整数(即12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24)。
在一些实施方案中,m为12并且R18为甲基。在一些实施方案中,R3和R13各自为:
在一些实施方案中,所述化合物为C-1,所述化合物具有以下结构:
在一些实施方案中,所述化合物为化合物4,所述化合物具有以下结构:
在一些实施方案中,当前公开的主题提供共价缀合物,所述共价缀合物在以下之间形成:(a)如上定义的式(I)的化合物,并且条件是:R2、R3、R5、R10、R12、R13和R15中的至少一个是连接基团;和(b)包括小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子的组中的一种或多种。在一些实施方案中,例如,可以通过使包含含有羧酸或活性酯(即,作为可生物缀合基团G)的连接基团的式(I)的化合物与小分子、肽、蛋白质、抗体或聚合物的氨基反应来形成缀合物。
III.合成方法
可适用于制备当前公开的二氢卟酚的合成二氢卟酚的方法在例如美国专利第8,212,055和8,980,565号中有所描述,这些专利中的每一个均以其整体援引加入。在一些实施方案中,可以通过制备合适的反式β-取代的二氢卟酚(诸如其中两个β-二氢卟酚取代基是卤素(例如,Br)取代基的二氢卟酚),然后进一步使β-取代基反应以用合适的水溶性基团代替它们来制备当前公开的式(I)的化合物。先前已经描述了合成反式β-取代的二氢卟酚的方法。参见例如美国专利第6,559,374号,以其整体援引加入本文。
例如,在一些实施方案中,所述式(I)的二氢卟酚可通过表示所述二氢卟酚的“西半部分”(wH)的二氢二吡咯合成砌块与表示所述二氢卟酚的“东半部分”(EH)的合成砌块缩合来制备。在一些实施方案中,所述WH合成砌块可具有如下的结构:
其中S1、S2、S7、S9、S12和S13独立地选自H、芳基、取代的芳基、苯基、环烷基、烷基、取代的烷基、烯基、炔基、卤素、烷氧基、烷硫基、全氟烷基、全氟芳基、吡啶基、氰基、硫氰基、硝基、氨基、烷基氨基、酰基、亚砜基、磺酰基、亚氨基、酰胺基和氨基甲酰基;或者其中S7和S13共同形成=O;或者其中S1和S2共同形成取代的或未取代的亚烷基或亚芳基。在一些实施方案中,S12为H。
所述EH合成砌块化合物可具有以下结构:
其中S3、S4、S5、S6,和S11独立地选自H、芳基、取代的芳基、苯基、环烷基、烷基、取代的烷基、烯基、炔基、卤素、烷氧基、烷硫基、全氟烷基、全氟芳基、吡啶基、氰基、硫氰基、硝基、氨基、烷基氨基、酰基、亚砜基、磺酰基、亚氨基、酰胺基和氨基甲酰基;或者其中S6和S5共同形成取代的或未取代的亚烷基或亚芳基;并且其中Z为卤素(例如Br、C1或I)。
更特别地,之前已描述制备二溴取代的二氢卟酚及其相应的溴取代的二氢吡咯WH和EH合成砌块的方法。参见例如Krayer等人(2009)Joumal of Porphyrins andPhthalocyanines 13(10):1098-1110;Jiang等人(2014)Organic&BiomolecularChemistry 12:86-103。例如,在二氢卟酚的3和13位包含两个溴取代基的二氢卟酚衍生物可由WH合成砌块制备,所述WH合成砌块例如由2-甲酰基吡咯制备(如图1中所示的路线1所说明)。
如图1中路线1所说明,首先将2-甲酰基吡咯(吡咯-2-甲醛)使用N-溴代琥珀酰亚胺(NBS)溴化,以得到溴取代的吡咯a。然后可将氮原子通过适合的保护基Pg保护,以得到保护的溴取代的吡咯b。在一些实施方案中,所述保护基可为甲苯磺酰基,其通过如下引入:溴吡咯a的氮原子的去质子化,然后使去质子化的化合物与对甲苯磺酰氯接触,以得到N-甲苯磺酰基吡咯。然后将保护的吡咯b用硝基甲烷(例如在乙酸钾和略微过量的甲胺盐酸盐的存在下)处理,以得到醇醛缩合产物c。c中的碳碳双键用合适的还原剂(例如LiBH4)的还原,得到化合物d,将其用亚异丙基丙酮在非亲核性碱(例如1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU))的存在下处理,以进行Michael加成反应。然后将Michael加成产物e用甲酰胺和锌粉处理,以进行还原环化,得到保护的二氢吡咯f,将其脱保护以得到二氢卟酚WH。
合适的EH二氢卟酚合成砌块可如图2中所示的路线2中所阐述制备。还参见Laha等人(2003)Organic Process Research&Development 7(6):799-812;Yu等人(2013)Journalof Organic Chemistry 78(21):10678-10691;和Liu等人(2016)New Journal ofChemistry 40(9):7721-7740。路线2中的EH二氢卟酚合成砌块包含芳基取代基,其可用作连接基团(例如在甲酯水解后)或可进一步衍生(elaborate)(例如通过与包含氨基的烷基化合物(其进一步包含可用作可生物缀合基团或者可反应形成可生物缀合基团的第二官能团)反应),以得到相应的二氢卟酚中的较长的连接基团。
如图2中所示的路线2中所阐述,吡咯可与4-甲酰基苯甲酸甲酯反应以得到二吡咯甲烷g。如果期望,使用除4-甲酰基苯甲酸甲酯之外的醛可得到被除苯甲酸甲酯之外的基团取代的二吡咯甲烷。通过g的Vilsmeier甲酰化得到醛h。可将醛h使用NBS二溴化,以得到二溴代二吡咯甲烷EH。
所述WH和EH合成砌块可在酸(例如Bronsted或路易斯酸,诸如三氟乙酸或甲苯磺酸(TsOH))的存在下缩合以形成缩合产物,然后在有机溶剂中在碱(例如2,2,6,6-四甲基哌啶)、氧化剂(三氟甲磺酸银)和金属盐(醋酸锌)的存在下氧化性环化,以提供金属二氢卟酚。任选地,所述金属(例如Zn)可被酸(例如三氟乙酸)置换,以得到二氢卟酚游离碱。在一些实施方案中,所述二氢卟酚游离碱可具有以下结构:
可以使用本领域已知的偶联化学,包括但不限于Stille偶联、Hiyama偶联、Suzuki偶联、Negishi偶联、Sonogashira偶联和Kumada偶联反应,进一步衍生(elaborate)二卤代二氢卟酚(诸如上述二溴二氢卟酚游离碱)的卤素取代基,以提供增溶基团。例如,二卤代二氢卟酚可以在Pd(0)催化剂存在下与硼酸反应;在Pd催化剂存在下与有机锡化合物反应;在Pd催化剂存在下与类卤化物或有机硅烷反应;在Ni或Pd催化剂存在下与有机锌化合物反应,或在Ni或Pd催化剂存在下与格氏试剂反应。在一些实施方案中,二卤代二氢卟酚(例如,上文所示二溴二氢卟酚游离碱)可以与芳基硼酸Suzuki偶联反应配偶体反应。参见Jiang等人(2015)New Journal of Chemistry 39(7):5694-5714;和Zhang等人(2016)New Journalof Chemistry 40(9):7750-7767。在一些实施方案中,芳基硼酸可包含额外的化学官能团或可在Suzuki偶联反应之后进一步衍生的受保护的化学官能团。例如,在一些实施方案中,Suzuki偶联反应可包括一个或多个受保护的氨基,其在脱保护后可与合适的PEG试剂(例如,活化的PEG酯)反应。对于Suzuki偶联反应适合的催化剂包括但不限于Pd(PPh3)4和PdCl2(PPh3)4。适合的溶剂包括水、甲苯、THF、二氧杂环己烷、DMF及其组合。适合用于Suzuki偶联反应的碱包括但不限于Cs2CO3、K3PO4、NaOH、NaOEt、NaOtBu、Na2CO3、K2CO3、烷基锂化合物和三烷基胺(例如三乙胺)。
在一些实施方案中,当前公开的化合物可以对Suzuki或其他类型偶联剂上存在的氨基使用叔丁氧羰基(BOC)保护基团,任选地组合使用羧酸的叔丁酯保护(例如,在连接基团中)。令人惊讶的是,发现在制备当前公开的化合物期间使用三氟乙酸(TFA)进行BOC基团的脱保护(一种常见的BOC脱保护方法)导致显著分解,特别例如在包含炔键的化合物中。因此,在一些实施方案中,使用其他条件(例如在二氧杂环己烷中的4MHCl)进行BOC脱保护,以避免在使用TFA时观察到的分解。
IV.药物细合物
当前公开的主题的化合物可以以药学上可接受的盐的形式提供。这样的盐包括但不限于胺盐,诸如但不限于N,N′-二苄基乙二胺、氯普鲁卡因、胆碱、氨、二乙醇胺和其他羟烷基胺、乙二胺、N-甲基葡糖胺、普鲁卡因、N-苄基苯乙胺、1-对氯苄基-2-吡咯烷-1′-基甲基-苯并咪唑、二乙胺和其他烷基胺、哌嗪和三(羟甲基)氨基甲烷;碱金属盐,例如但不限于锂、钾和钠;碱土金属盐,诸如但不限于钡、钙和镁;过渡金属盐,诸如但不限于锌;以及其他金属盐,诸如但不限于磷酸氢钠和磷酸二钠;并且还包括但不限于无机酸的盐,诸如但不限于盐酸盐和硫酸盐;和有机酸的盐,诸如但不限于乙酸盐、乳酸盐、苹果酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、抗坏血酸盐、琥珀酸盐、丁酸盐、戊酸盐和富马酸盐。药学上可接受的酯包括但不限于酸性基团(包括但不限于羧酸、磷酸、次膦酸、磺酸、亚磺酸和硼酸)的烷基酯、烯基酯、炔基酯、芳基酯、杂芳基酯、芳烷基酯、杂芳烷基酯、环烷基酯和杂环基酯。
当前公开的主题的化合物还可包括本文中所述化合物的前药。如上所述,“前药”是在体内给药后通过一个或多个步骤或过程代谢或以其他方式转化为所述化合物的生物、药学或治疗活性形式的化合物。为了制备前药,对药物活性化合物进行修饰,使得活性化合物将通过代谢过程再生。前药可以设计为改变药物的代谢稳定性或转运特征、掩盖副作用或毒性、改善药物的风味或改变药物的其他特征或特性。凭借药效学过程和体内药物代谢的知识,本领域技术人员一旦知道药物活性化合物,就可以设计该化合物的前药(参见例如Nogrady(1985)Medicinal Chemistry A Biochemical Approach,Oxford UniversityPress,New York,New York,United States of America,pages 388-392)。
实用性.本文中所述的方法和中间体可用于合成本文中所述的式(I)的化合物。此类化合物本身或以进一步修饰的形式(例如,以盐、金属化化合物、缀合物或前药)可用于诊断和治疗目的,其方式与针对光动力学疗法所描述的其他化合物类似,例如在Pandey等人的美国专利申请公开第2004/0044197号中所述和下文进一步详细阐述的。
稳定性.当前公开的主题的二氢卟酚化合物的一些实施方案的优点是它们的稳定性和吸收特性。因此,当前公开的主题提供了由当前公开的主题的活性化合物(例如,式(I)的化合物,或其药学上可接受的盐、前药或缀合物(例如,与靶向剂诸如蛋白质、肽或抗体的缀合物))组成的″纯净″组合物,其中所述组合物具有或特征在于,在约600至约800纳米的波长下的至少10,000至300,000M-1em-1或更大的在溶液中的峰值摩尔吸收系数(应理解,(a)必须将活性化合物放入溶液中以确定其在指定波长下的峰值摩尔吸收系数;和(b)化合物可以表现出在此范围之外的其他峰值,或在此范围内的多个峰值)。
此外,当前公开的主题提供包含溶剂中的式(I)的化合物或其药学上可接受的盐、前药或缀合物(例如,与靶向剂诸如蛋白质、肽或抗体的缀合物)或基本上由溶剂中的式(I)的化合物或其药学上可接受的盐、前药或缀合物(例如,与靶向剂诸如蛋白质、肽或抗体的缀合物)组成的组合物。溶剂的量不是关键的并且可以占组合物的0.01或1至99或99.99重量%。所述组合物具有或特征在于,在约600至约800纳米的波长下的至少10,000至300,000M-1em-1或更大的在溶液中的峰值摩尔吸收系数。应当理解,在确定摩尔吸收之前,可以根据需要使用搅拌以将团聚的颗粒破碎回溶液中,但是对于组合物的实际应用而言可能需要一定水平的团聚。合适的溶剂取决于具体的化合物和该化合物的预期用途,但包括有机溶剂、水性溶剂及其组合。
无论是“纯净”形式的一种或多种二氢卟酚化合物还是与溶剂混合的一种或多种二氢卟酚化合物,当在环境光存在下在室温下储存在密封容器(例如,烧瓶安瓿或小瓶)中至少3或4个月时,该组合物均具有或表现出不超过约10、15或20重量%的当前公开的主题的二氢卟酚化合物的损失(由于其降解)。根据已知技术,降解可以通过光谱法、薄层色谱法、NMR光谱法和/或质谱法测定。
溶解度.当前公开的主题的化合物的一些实施方案的优点是它们的水溶性。因此,当前公开的主题提供组合物,包括但不限于药物制剂,其包含、由或基本上由以下组成:(a)水性溶剂(例如蒸馏水、盐水溶液、缓冲溶液);和(b)约1、2、5或10μM至200、300或500mM的如本文中所述的溶解在水性溶剂中的活性化合物。
药物组合物的制剂.本文中提供的药物组合物含有在药学上可接受的载体中的治疗有效量的一种或多种本文中提供的化合物,所述化合物可用于预防、治疗或改善与过度增生组织或新血管形成相关的或其中涉及过度增生组织或新血管形成的疾病或病症的一种或多种症状。与过度增生组织或新血管形成相关的疾病或病症包括但不限于癌症、牛皮癣、动脉粥样硬化、心脏病和与年龄相关的黄斑变性。适用于给药本文中提供的化合物的药物载体包括本领域技术人员已知的适用于特定给药模式的任何此类载体。
药物组合物优选表现出上述吸收特性和储存或稳定性特性。
此外,所述化合物可配制成组合物中唯一的药物活性成分或可与其他活性成分组合。
组合物包含一种或多种本文中提供的化合物(例如式(I)的化合物)。在一些实施方案中,将化合物配制成合适的药物制剂,诸如用于口服给药的溶液剂、混悬剂、片剂、可分散片剂、丸剂、胶囊剂、散剂、缓释制剂或酏剂,或者用于肠胃外给药的无菌溶液剂或混悬剂,以及透皮贴剂制剂和干粉吸入剂。在一些实施方案中,使用本领域众所周知的技术和操作将上述化合物配制成药物组合物(参见例如Ansel(1985)Introduction toPharmaceutical Dosage Forms,第四版,Lea&Febiger,Philadelphia,Pennsylvania,United States of America,第126页)。
在组合物中,有效浓度的一种或多种化合物或其药学上可接受的衍生物与合适的药物载体混合。如上所述,化合物可以在配制之前衍生为相应的盐、酯、烯醇醚或烯醇酯、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。组合物中化合物的浓度在给药后可有效递送治疗、预防或改善与过度增生组织或新血管形成相关的或其中涉及过度增生组织或新血管形成的疾病或病症的一种或多种症状的量。
在一些实施方案中,组合物被配制用于单剂量给药。为了配制组合物,将化合物的重量分数以有效浓度溶解、悬浮、分散或以其他方式混合在选定的载体中,使得所治疗的病症得到缓解、预防,或者一种或多种症状得到改善。
活性化合物(即,式(I)化合物,或其药学上可接受的盐、前药或缀合物)以足以在不对所治疗的患者产生不期望的副作用的情况下发挥治疗有用效果的量包含在药学上可接受的载体中。治疗有效浓度可以通过在本文所述的和Pandey等人的美国专利第5,952,366号中的体外和体内系统中测试化合物来凭经验确定,然后由其推断用于人的剂量。
药物组合物中活性化合物的浓度可依赖于活性化合物的吸收、失活和排泄速率、化合物的理化特征、给药方案和给药的量以及本领域技术人员已知的其他因素。例如,如本文所述,递送的量足以改善与过度增生组织或新血管形成相关的或其中涉及过度增生组织或新血管形成的疾病或病症的一种或多种症状。
在一些实施方案中,治疗有效剂量应产生约0.1ng/ml至约50-100μg/ml的活性成分的血清浓度。在一个实施方案中,治疗有效剂量为每天每千克体重0.001、0.01或0.1至10、100或1000mg的活性化合物。制备药物剂量单位形式以提供每个剂量单位形式约0.01mg、0.1mg或1mg至约500mg、1000mg或2000mg,并且在一些实施方案中约10mg至约500mg的活性成分,或必需成分的组合。
可将活性成分一次性给药,或者可以分成多个较小的剂量以间隔时间给药。应理解,精确的剂量和治疗持续时间取决于所治疗疾病,并且可以使用已知的测试方案或通过从体内或体外测试数据的推断而凭经验确定。应当注意,浓度和剂量值还可以随要缓解的病况的严重程度而变化。应进一步理解,对于任何具体的个体,应根据个体需要和给药组合物或指导组合物的给药的人员的专业判断,随时间调整具体的剂量方案,并且本文列出的浓度范围仅作为示例,并不意图限制所要求保护的组合物的范围和实践。
在化合物表现出不足的溶解度的情况下,可以使用增溶化合物的方法。此类方法是本领域技术人员已知的,并且包括但不限于使用助溶剂,诸如二甲亚砜(DMSO),使用表面活性剂,诸如聚氧乙烯山梨糖醇酯(例如,以商品名出售),或溶于碳酸氢钠水溶液中。化合物的衍生物,例如化合物的前药,也可用于配制有效的药物组合物。
在混合或添加化合物后,所得混合物可以为溶液、悬浮液、乳液等。所得混合物的形式取决于许多因素,包括预期的给药方式和化合物在所选载体或媒介物中的溶解度。有效浓度足以改善所治疗的疾病、病症或病况的症状并且可以凭经验确定。
提供药物组合物用于以单位剂型向人和动物给药,诸如包含合适量的化合物或其药学上可接受的衍生物的片剂、胶囊剂、丸剂、散剂、颗粒剂、无菌肠胃外溶液剂或混悬剂,和口服溶液剂或混悬剂,以及油水乳剂(oil-water emulsion)。在一些实施方案中,药物治疗活性化合物及其衍生物以单位剂型或多剂型配制和给药。如本文中所使用,“单位剂型”是指适用于人和动物个体并且如本领域中已知单独地包装的物理上离散的单位。每个单位剂量包含预定量的与所需的药物载体、媒介物或稀释剂一起足以产生所需治疗效果的治疗活性化合物。单位剂型的实例包括安瓿和注射器以及单独包装的片剂或胶囊剂。单位剂型可以分次或多次给药。多剂型是包装在单个容器中以便以分开的单位剂型给药的多个相同的单位剂型。多剂型的实例包括小瓶、片剂或胶囊剂瓶或品脱或加仑瓶。因此,多剂型是未在包装中分开的多个剂型。
液体可药用组合物可以例如通过将如上定义的活性化合物(例如式(I)的化合物,或其药学上可接受的盐、前药或缀合物)和任选存在的药物辅助剂在载体(例如水、盐水、右旋糖水溶液、甘油、二醇、乙醇等)中溶解、分散或以其他方式混合,从而形成溶液或悬浮液来制备。如果需要,待给药的药物组合物还可含有少量无毒辅助物质,诸如润湿剂、乳化剂、增溶剂、pH缓冲剂等,例如乙酸盐、柠檬酸钠、环糊精衍生物、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、三乙醇胺乙酸钠、油酸三乙醇胺和其他此类试剂。
制备此类剂型的实际方法是已知的或者对本领域技术人员是清楚的;例如参见Remington′s Pharmaceutical Sciences,第15版,1975,Mack Publishing Company,Easton,Pennsylvania,United States of America。
可以制备包含0.005%至100%范围的活性成分,其余部分由无毒载体构成的剂型或组合物。制备这些组合物的方法是本领域技术人员已知的。预期的组合物可含有0.001%-100%的活性成分,在一个实施方案中为0.1-95%,在另一个实施方案中为75-85%。
用于口服给药的组合物.口服药物剂型为固体、凝胶或液体。固体剂型是片剂、胶囊剂、颗粒剂和散装粉剂。口服片剂的类型包括压制的可咀嚼锭剂和可以包有肠溶衣、包有糖衣或包有薄膜的片剂。胶囊剂可以是硬或软的明胶胶囊,而颗粒剂和粉剂可以以非泡腾形式或泡腾形式与本领域技术人员已知的其他成分组合提供。
用于口服给药的固体组合物.在一些实施方案中,制剂为固体剂型,在一些实施方案中,为胶囊剂或片剂。片剂、丸剂、胶囊剂、锭剂等可含有一种或多种以下成分或类似性质的化合物:粘合剂;润滑剂;稀释剂;助流剂;崩解剂;着色剂;甜味剂;调味剂;润湿剂;催吐包衣;和薄膜包衣。粘合剂的实例包括微晶纤维素、黄蓍胶、葡萄糖溶液、阿拉伯胶浆、明胶溶液、糖蜜、聚乙烯吡咯烷、聚维酮、交聚维酮、蔗糖和淀粉糊。润滑剂包括滑石粉、淀粉、硬脂酸镁或钙、石松粉和硬脂酸。稀释剂包括例如乳糖、蔗糖、淀粉、高岭土、盐、甘露醇和磷酸二钙。助流剂包括但不限于胶体二氧化硅。崩解剂包括交联羧甲基纤维素钠、羧基乙酸淀粉钠、海藻酸、玉米淀粉、马铃薯淀粉、膨润土、甲基纤维素、琼脂和羧甲基纤维素。着色剂包括,例如,任何经批准认证的水溶性FD和C染料、它们的混合物;以及悬浮在氧化铝水合物上的水不溶性FD和C染料。甜味剂包括蔗糖、乳糖、甘露醇和人造甜味剂诸如糖精,以及任何数量的喷雾干燥香料。调味剂包括从植物诸如水果中提取的天然香料和产生愉悦感觉的化合物的合成混合物,诸如但不限于薄荷和水杨酸甲酯。润湿剂包括丙二醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、二甘醇单月桂酸酯和聚氧乙烯月桂醚。催吐包衣包括脂肪酸、脂肪、蜡、虫胶、氨化虫胶和邻苯二甲酸乙酸纤维素。薄膜包衣包括羟乙基纤维素、吉兰糖胶、羧甲基纤维素钠、聚乙二醇4000(PEG4000)和邻苯二甲酸乙酸纤维素。
所述化合物或其药学上可接受的衍生物可以在保护其免受胃的酸性环境影响的组合物中提供。例如,所述组合物可配制成在胃中保持其完整性并在肠中释放活性化合物的肠溶衣。所述组合物还可与抗酸剂或其他此类成分组合配制。当剂量单位形式是胶囊时,除了上述类型的材料外,它还可以包含液体载体诸如脂肪油。此外,剂量单位形式可以包含改变剂量单位的物理形式的各种其他材料,例如糖衣和其他肠溶剂。化合物也可以作为酏剂、混悬剂、糖浆、薄片、喷洒剂、口香糖等的组分给药。除了活性化合物外,糖浆还可含有作为甜味剂的蔗糖和某些防腐剂、染料、着色剂和/或调味剂。
活性材料还可以与不损害所需作用的其他活性材料混合,或与补充所需作用的材料(诸如抗酸剂、H2阻滞剂和利尿剂)混合。活性成分是如本文所述的化合物或其药学上可接受的衍生物。可以包含高达约98重量%的更高浓度的活性成分。
在一些实施方案中,可以如本领域技术人员已知的那样对片剂和胶囊制剂进行包衣以改变或维持活性成分的溶解。因此,例如,它们可以用常规的肠易消化包衣(诸如水杨酸苯酯、蜡和邻苯二甲酸乙酸纤维素素)进行包衣。
用于口服给药的液体组合物.液体口服剂型包括水性溶液剂、乳剂、混悬剂、由非泡腾颗粒重构的溶液剂和/或混悬剂以及由泡腾颗粒重构的泡腾制剂。水性溶液剂包括例如酏剂和糖浆。乳剂是水包油或油包水的。
酏剂是澄清加糖的水醇制剂。用于酏剂的药学上可接受的载体包括溶剂。糖浆是糖(例如蔗糖)的浓缩水溶液,并且可以含有防腐剂。乳剂是一种两相系统,其中一种液体以小球的形式分散在另一种液体中。用于乳剂的药学上可接受的载体是非水液体、乳化剂和防腐剂。混悬剂使用药学上可接受的助悬剂和防腐剂。待重构为液体口服剂型的在非泡腾颗粒中使用的药学上可接受的物质包括稀释剂、甜味剂和润湿剂。待重构为液体口服剂型的在泡腾颗粒中使用的药学上可接受的物质包括有机酸和二氧化碳源。着色剂和调味剂用于所有上述剂型中。溶剂包括甘油、山梨糖醇、乙醇和糖浆。防腐剂的实例包括甘油、对羟基苯甲酸甲酯和丙酯、苯甲酸、苯甲酸钠和乙醇。乳剂中使用的非水液体的实例包括矿物油和棉籽油。乳化剂的实例包括明胶、阿拉伯胶、黄芪胶、膨润土和表面活性剂诸如聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯。助悬剂包括羧甲基纤维素钠、果胶、黄芪胶、黄原胶、铝硅酸镁盐和阿拉伯胶。甜味剂包括蔗糖、糖浆、甘油和人造甜味剂诸如糖精。润湿剂包括丙二醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、二甘醇单月桂酸酯和聚氧乙烯月桂醚。有机酸包括柠檬酸和酒石酸。二氧化碳源包括碳酸氢钠和碳酸钠。着色剂包括任何经批准认证的水溶性FD和C染料中的任一种和它们的混合物。调味剂包括从植物诸如水果中提取的天然香料和产生愉悦味觉的化合物的合成混合物。对于固体剂型,在例如碳酸亚丙酯、植物油和/或甘油三酯中的溶液剂或混悬剂,在一些实施方案中被封装在明胶胶囊中。此类溶液剂及其制备和封装公开于美国专利第4,328,245;4,409,239;和4,410,545号中,其中的每一个均以其整体援引加入本文。对于液体剂型,例如在聚乙二醇中的溶液剂可以用足量的药学上可接受的液体载体(例如水)稀释,以易于测量以供给药。
或者,液体或半固体口服制剂可以通过将活性化合物或盐溶解和/或分散在植物油、二醇、甘油三酯、丙二醇酯(例如碳酸亚丙酯)和/或其他此类载体中,和/或将这些溶液或悬浮液封装在硬或软的明胶胶囊壳来制备。其他有用的制剂包括美国专利第RE28,819号和美国专利第4,358,603号中阐述的那些,其中的每一个均以其整体援引加入本文。简言之,此类制剂包括但不限于含有本文中提供的化合物,二烷基化的单-或聚-亚烷基二醇,包括但不限于1,2-二甲氧基甲烷、二甘醇二甲醚、三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚、聚乙二醇-350-二甲醚、聚乙二醇-550-二甲醚、聚乙二醇-750-二甲醚(其中350、550和750是指聚乙二醇的近似平均分子量),以及一种或多种抗氧化剂,诸如丁基化羟基甲苯(BHT)、丁基化羟基茴香醚(BHA)、没食子酸丙酯、维生素E、氢醌、羟基香豆素、乙醇胺、卵磷脂、脑磷脂、抗坏血酸、苹果酸、山梨糖醇、磷酸、硫代二丙酸及其酯,以及二硫代氨基甲酸酯的那些。
其他制剂包括但不限于包含药学上可接受的缩醛的水醇溶液。这些制剂中使用的醇是具有一个或多个羟基的任何药学上可接受的水混溶性溶剂,包括但不限于丙二醇和乙醇。缩醛包括但不限于低级烷基醛的二(低级烷基)缩醛,诸如乙醛二乙缩醛。
注射剂、溶液剂和乳剂.存一些以皮下、肌肉内或静脉内注射为特征的实施方案中,肠胃外给药也包括在本文中。注射剂可以以常规形式制备,以液体溶液剂或混悬剂、适合在注射前溶解或悬浮在液体中的固体形式,或乳剂的形式。注射剂、溶液剂和乳剂还含有一种或多种赋形剂。合适的赋形剂是例如水、盐水、右旋糖、甘油或乙醇。另外,如果需要,待给药的药物组合物还可包含少量的无毒辅助物质,诸如润湿剂或乳化剂、pH缓冲剂、稳定剂、溶解度增强剂,以及其他此类试剂,例如乙酸钠、脱水山梨糖醇单月桂酸酯、油酸三乙醇胺和环糊精。
在本文中还考虑了植入缓释或持续释放系统,使得维持恒定剂量水平(参见,例如,美国专利第3,710,795号,将其以其整体援引加入本文)。简而言之,本文提供的化合物分散在固体内部基质中,例如聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸丁酯、增塑或未增塑的聚氯乙烯、增塑尼龙、增塑聚对苯二甲酸乙二醇酯、天然橡胶、聚异戊二烯、聚异丁烯、聚丁二烯、聚乙烯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、硅酮橡胶、聚二甲基硅氧烷、硅酮碳酸酯共聚物、亲水性聚合物(诸如丙烯酸和甲基丙烯酸的酯的水凝胶)、胶原、交联的聚乙烯醇和交联的部分水解的聚乙酸乙烯酯,该固体内部基质被不溶于体液的外聚合物膜包围,例如聚乙烯、聚丙烯、乙烯/丙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、硅酮橡胶、聚二甲基硅氧烷、氯丁橡胶、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、氯乙烯与乙酸乙烯酯、偏二氯乙烯、乙烯和丙烯的共聚物、离子聚合物聚对苯二甲酸乙二醇酯、丁基橡胶表氯醇橡胶、乙烯/乙烯醇共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯/乙烯醇三元共聚物和乙烯/乙烯氧基乙醇共聚物。该化合物在释放速率控制步骤中扩散通过外聚合物膜。此类肠胃外组合物中包含的活性化合物的百分比高度取决于其特定性质以及化合物的活性和个体的需求。
组合物的肠胃外给药包括静脉内、皮下和肌肉内给药。肠胃外给药的制剂包括准备注射的无菌溶液剂;准备在使用前与溶剂混合的无菌干燥可溶性产品(诸如冻干粉剂),包括皮下注射片剂;准备注射的无菌混悬剂;准备在即将使用前与媒介物混合的无菌干燥不溶性产品;和无菌乳剂。溶液剂可以是水性的或非水性的。
如果静脉内给药,则合适的载体包括生理盐水或磷酸盐缓冲盐水(PBS),以及含有增稠剂和增溶剂(诸如葡萄糖、聚乙二醇和聚丙二醇及其混合物)的溶液。
肠胃外制剂中使用的药学上可接受的载体包括水性媒介物、非水媒介物、抗微生物剂、等渗剂、缓冲剂、抗氧化剂、局部麻醉剂、助悬剂和分散剂、乳化剂、掩蔽剂或螯合剂以及其他药学上可接受的物质。
水性媒介物的实例包括氯化钠注射液、林格注射液(Ringers Injection)、等渗右旋糖注射液、无菌水注射液、右旋糖和乳酸林格注射液(Lactated Ringers Injection)。非水性肠胃外媒介物包括植物来源的固定油、棉籽油、玉米油、芝麻油和花生油。可以将抑制细菌或抑制真菌浓度的抗微生物剂添加到包装在多剂量容器中的肠胃外制剂中,其包括苯酚或甲酚、汞、苄醇、氯丁醇、对羟基苯甲酸甲酯和丙酯、硫汞撒、苯扎氯铵和苄索氯铵。等渗剂包括氯化钠和右旋糖。缓冲剂包括磷酸盐和柠檬酸盐。抗氧化剂包括硫酸氢钠。局部麻醉剂包括盐酸普鲁卡因。助悬剂和分散剂包括羧甲基纤维素钠、黄原胶、羟丙基甲基纤维素和聚乙烯吡咯烷酮。乳化剂包括聚山梨醇酯80(以商品名80出售)。金属离子的掩蔽剂或螯合剂包括EDTA。药物载体还包括用于水混溶性媒介物的乙醇、聚乙二醇和丙二醇,以及用于pH调节的氢氧化钠、盐酸、柠檬酸或乳酸。
可以调节药物活性化合物的浓度,使得注射剂提供有效量以产生所需的药理作用。确切的剂量取决于本领域已知的患者或动物的年龄、体重和病况。
单位剂量的肠胃外制剂包装在安瓿瓶、小瓶或带针头的注射器中。如本领域已知和实践的,用于肠胃外给药的所有制剂应当是无菌的。
说明性地,含有活性化合物的无菌水溶液的静脉内或动脉内输注是一种有效的给药方式。另一个实施方案是视需要以产生所需的药理作用注射的含有活性材料的无菌水性或油性溶液剂或混悬剂。
注射剂设计用于局部和全身给药。在一个实施方案中,治疗有效剂量被配制成含有至少约0.1%w/w至约90%w/w或更高的活性化合物于待治疗的组织的浓度,在某些实施方案中高于1%w/w的活性化合物于待治疗的组织的浓度。
所述化合物可以微粉化或其他合适的形式悬浮,或者可以被衍生化以产生更易溶的活性产物或产生前药。所得混合物的形式取决于许多因素,包括预期的给药方式和化合物在所选载体或媒介物中的溶解度。有效浓度足以改善病况的症状并且可以凭经验确定。
冻干粉剂.冻干粉剂,其可重构以作为溶液剂、乳剂和其他混合物给药,也可用于实施当前公开的主题。它们也可以重构并配制成固体或凝胶。
无菌冻干粉剂通过将本文中提供的化合物或其药学上可接受的衍生物溶解在合适的溶剂中来制备。所述溶剂可以含有赋形剂,所述赋形剂改善粉剂或者由粉剂制备的重构溶液的其他药理学组分的稳定性。可以使用的赋形剂包括但不限于右旋糖、山梨糖醇、果糖、玉米糖浆、木糖醇、甘油、葡萄糖、蔗糖或其他合适的物质。溶剂还可以包含缓冲剂诸如柠檬酸盐、磷酸钠或磷酸钾或本领域技术人员已知的其他此类缓冲剂,在一些实施方案中,约中性pH的缓冲剂。随后对溶液进行无菌过滤,接着在本领域技术人员已知的标准条件下冻干,得到所需的制剂。在一些实施方案中,所得溶液会被分配到小瓶中用于冻干。每个小瓶可以包含单剂量或多剂量的化合物。冻干粉剂可储存在适当条件下,例如在约4℃至室温下。
用注射用水重构该冻干粉剂提供用于肠胃外给药的制剂。为了重构,将冻干粉剂加入无菌水或另一种合适的载体中。精确的量取决于所选的化合物。这种量可以凭经验确定。
局部给药.如针对局部和全身给药所述制备局部混合物。所得混合物可以是溶液、悬浮液、乳液等,并配制成霜剂、凝胶剂、软膏剂、乳剂、溶液剂、酏剂、洗剂、混悬剂、酊剂、糊剂、泡沫剂、气雾剂、灌洗剂、喷雾剂、栓剂、绷带、皮肤贴剂或其他适合局部给药的制剂。
化合物或其药学上可接受的衍生物可以配制成用于局部应用的气雾剂,诸如通过吸入(参见,例如,美国专利第4,044,126;4,414,209和4,364,923号,其中的每一个均以其整体援引加入本文,它们描述了用于递送用于治疗炎症性疾病,特别是哮喘的类固醇的气雾剂)。这些用于给药至呼吸道的制剂可以单独或与惰性载体如乳糖一起以喷雾器的气雾剂或溶液的形式,或以供吹入的微粉的形式。在这种情况下,制剂的颗粒通常在一些实施方案会具有小于50微米的直径,在一些实施方案具有小于10微米的直径。
可以将化合物配制成用于局灶或局部给药,例如以凝胶、霜剂和洗剂的形式局部应用于皮肤和粘膜(诸如眼),并应用于眼或施用于脑池内或脊柱内应用。局部给药预期用于透皮递送并且还用于眼或粘膜给药或用于吸入疗法。也可以单独或与其他药学上可接受的赋形剂组合地给药活性化合物的鼻溶液。这些溶液,尤其是预期用于眼科用途的那些,可以用适当的盐配制成pH为约5-7的0.01%-10%的等渗溶液。
用于其它给药途径的组合物.本文中还涵盖其他给药途径,诸如透皮贴剂,包括离子电渗疗法和电泳装置,以及直肠给药。
透皮贴剂,包括电渗疗法和电泳装置,是本领域技术人员众所周知的。例如,此类贴剂在美国专利第6,267,983;6,261,595;6,256,533;6,167,301;6,024,975;6,010715;5,985,317;5,983,134;5,948,433;和5,860,957号中公开,其中的每一个均以其整体援引加入本文。
例如,用于直肠给药的药物剂型是用于全身作用的直肠栓剂、胶囊剂和片剂。在本文中使用的直肠栓剂是指用于插入直肠的固体,其在体温下熔化或软化,释放一种或多种药学或治疗活性成分。用于直肠栓剂的药学上可接受的物质是基质或赋形剂和提高熔点的试剂。基质的实例包括可可脂(可可油)、甘油-明胶、碳蜡(聚氧乙二醇)和脂肪酸的甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯的适当混合物。可以使用各种基质的组合。提高栓剂熔点的试剂包括鲸蜡和蜡。直肠栓剂可以通过压缩方法或通过模制来制备。在一些实施方案中,直肠栓剂的重量为约2至3克。
使用与口服给药的制剂相同的药学上可接受的物质并通过与其相同的方法制造用于直肠给药的片剂和胶囊。
靶向制剂.本文中提供的化合物或其药学上可接受的衍生物还可以配制成靶向特定组织、受体、感染剂或待治疗个体身体的其他区域。许多这样的靶向方法是本领域技术人员众所周知的。本文考虑了所有此类靶向方法用于本组合物。对于靶向方法的非限制性实例,参见例如美国专利第6,316,652;6,274,552;6,271,359;6,253,872;6,139,865;6,131,570;6,120,751;6,071,495;6,060,082;6,048,736;6,039,975;6,004,534;5,985,307;5,972,366;5,900,252;5,840,674;5,759,542和5,709,874号,其中的每一个均以其整体援引加入本文。
脂质体.在一些实施方案中,脂质体悬浮液,包括靶向组织的脂质体,诸如靶向肿瘤的脂质体,也可以适合作为药学上可接受的载体。这些可以根据本领域技术人员已知的方法制备。例如,脂质体制剂可以如美国专利第4,522,811号中所述制备,该专利以其整体援引加入本文。简而言之,脂质体诸如多层囊泡(MLV)可以通过在烧瓶内部干燥蛋磷脂酰胆碱和脑磷脂酰丝氨酸(7∶3摩尔比)来形成。加入本文中提供的化合物在不含二价阳离子的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中的溶液并摇动烧瓶直至脂质膜分散。洗涤所得囊泡以移除未包封的化合物,离心沉淀,然后重悬于PBS中。
配体.在一些实施方案中,所公开的化合物可以使用对靶组织或靶组合物具有特异性的配体,例如,使用配体或配体-受体对诸如抗体和抗原,来靶向具体的靶组织或靶组合物。抗肿瘤抗原和抗病原体的抗体是已知的。例如,特异性结合由肿瘤或感染性病变产生或与肿瘤或感染性病变相关的标志物的抗体和抗体片段,包括病毒、细菌、真菌和寄生虫感染,以及与此类微生物相关的抗原和产物,特别是公开于美国专利第3,927,193;4,331,647;4,348,376;4,361,544;4,468,457;4,444,744;4,818,709;和4,624,846号中公开,其中的每一个均以其整体援引加入本文。可以使用针对抗原(例如胃肠道肿瘤、肺肿瘤、乳腺肿瘤、前列腺肿瘤、卵巢肿瘤、睾丸肿瘤、脑肿瘤或淋巴肿瘤、肉瘤或黑色素瘤)的抗体。
已经开发了多种针对传染性疾病因子的单克隆抗体,并在Polin(1984)EuropeanJournal of Clinical Microbiology 3(5):387-398的综述中进行了总结,表明了现成的可用性。这些包括针对病原体及其抗原的单克隆抗体(MAb),例如以下:抗细菌MAb,诸如抗无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)、嗜肺军团菌(Legionella pneumophilia)、酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)、大肠杆菌(Esherichia coli)、淋病奈瑟球菌(Neisseria gonorrhosae)、脑膜炎奈瑟球菌(Neisseria meningitidis)、肺炎球菌(Pneumococcus)、流感嗜血杆菌B(Hemophilis influenzae B)、苍白密螺旋体(Treponemapallidum)、莱姆病(Lyme disease)、螺旋体、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)、流产布鲁杆菌(Brucella abortus)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)或破伤风毒素的那些;抗原生动物Mab,诸如抗恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)、间日疟原虫(Plasmodium vivax)、刚地弓形虫(Toxoplasmagondii)、让氏锥虫(Trypanosoma rangeli)、克氏锥虫(Trypanosoma cruzi)、罗德西亚锥虫(Trypanosoma rhodesiensei)、布鲁斯锥虫(Trypanosoma brucei)、曼氏裂体吸虫(Schistosoma mansoni)、日本血吸虫(Schistosoma japanicum)、科氏中殖孔绦虫(Mesocestoides corti)、柔嫩艾美耳球虫(Emeria tenella)、旋盘尾丝虫(Onchocercavolvulus)、热带利什曼原虫(Leishmania tropica)、旋毛线虫(Trichinella spiralis)、小泰勒虫(Theileria parva)、水泡绦虫(Taenia hydatigena)、羊绦虫(Taenia ovis)、牛肉绦虫(Taenia saginata)的那些;抗病毒MAb,诸如抗HIV-1、-2和-3、甲型肝炎、乙型肝炎、丙型肝炎、丁型肝炎、狂犬病病毒、流感病毒、巨细胞病毒、单纯性疱疹病毒I和II、人血清细小样病毒、呼吸道合胞病毒、水痘-带状疱疹病毒、乙型肝炎病毒、麻疹病毒、腺病毒、人类T细胞白血病病毒、Epstein-Barr病毒、腮腺炎病毒、Sindbis病毒、小鼠乳腺肿瘤病毒、猫白血病病毒、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒、疣病毒、蓝舌病毒、仙台病毒、Reo病毒、脊髓灰质炎病毒、登革热病毒、风疹病毒、小鼠白血病病毒的那些;抗支原体MAb,诸如抗拉氏无胆甾原体(Acholeplasma laidlawii)、关节炎支原体(Mycoplasma arthritidis)、猪瘟支原体(M.hyorhinis)、口腔支原体(M.orale)、精氨酸支原体(M.arginini)、肺炎支原体(M.pneumonia)的那些;等等。
已经开发出抵抗为大部分人类感染负责的大多数微生物(细菌、病毒、原生动物、其他寄生虫)的合适MAb,并且许多之前已用于体外诊断目的。这些抗体和可以通过常规方法产生的新的MAb适合用作具有本文中提供的化合物的靶物质。
抗疟原虫的MAb可以针对子孢子体、裂殖子、裂殖体和配子母细胞阶段。已经产生了抗孢子体(环子孢子抗原)的单克隆抗体,并且已经证明可以在体外和啮齿动物中中和孢子体。参见Yoshida等人(1980)Science 207:71-73。已经开发了刚地弓形虫(T.gondii)(与弓形体病有关的原生动物寄生虫)的单克隆抗体。参见Kasper等人(1982)Journal ofImmunology 129:1694-1699。已经开发了抗血吸虫表面抗原的MAb,并且已经发现其在体内或体外对血吸虫起作用。参见Simpson等人(1981)Parasitology 83:163-177;Smith等人(1982)Parasitology 84:83-91;Gryzch等人(1982)Journal of Immunology 129:2739-2743;Zodda等人(1982)Journal of Immunology 129:2326-2328;和Dissous等人(1982)Journal of Immunology 129:2232-2234。
可以使用抗体和免疫球蛋白类别的混合物,同样可以使用杂交抗体。多特异性的(包括双特异性的和杂交的)抗体和抗体片段在当前公开主题的用于检测和治疗靶组织的方法中是特别优选的,并且由至少两种不同的基本上单特异性的抗体或抗体片段构成,其中所述抗体或抗体片段中的至少两种特异性结合由靶病变产生的或与靶病变相关的至少两种不同的抗原,或者由靶组织产生的或与靶组织相关的至少两种不同的表位或标记物质的分子。多特异性抗体和具有双特异性的抗体片段可以类似于美国专利第4,361,544号中公开的抗肿瘤标记杂交体来制备。用于制备杂交抗体的其他技术公开于例如美国专利第4,474,893和4,479,895号(其中的每一个均以其整体援引加入本文)以及Milstein等人(1984)Immunology Today 5:299中。
可用于当前公开的主题的抗体片段包括F(ab′)2、F(ab)2、Fab′、Fab、Fv等,包括杂交片段。优选的片段是Fab′、F(ab′)2、Fab和F(ab)2。保留免疫球蛋白的高变抗原结合区并具有类似于或小于Fab′片段的大小的任何亚片段也是有用的。这可以包括基因工程和/或重组蛋白,无论是单链还是多链,其并入抗原结合位点,并且以与天然免疫球蛋白片段基本相同的方式另外在体内发挥靶向载体的作用。此类单链结合分子在美国专利第4,946,778号中公开,该专利援引加入本文。Fab′抗体片段可以通过F(ab′)2片段的还原裂解方便地制备,F(ab′)2片段本身可以通过完整免疫球蛋白的胃蛋白酶消化制备。Fab抗体片段可以通过在还原条件下对完整免疫球蛋白进行木瓜蛋白酶消化,或通过对由完整免疫球蛋白的木瓜蛋白酶仔细消化产生的F(ab′)2片段进行切割来制备。
配体或配体-受体结合对的一个成员可以与本文中提供的化合物缀合以将化合物靶向特异性靶组织或靶组合物。配体-受体结合对的实例在美国专利第4,374,925和3,817,837号中列出,它们中的每一个以其整体援引加入本文。
与配体缀合.已经鉴定了许多可以作为配体-受体结合对(更具体地,抗体)的靶点的化合物,并且构建这种配体与式(I)化合物的缀合物的技术是本领域普通技术人员公知的。例如,Rakestraw等人教导了使用修饰的右旋糖酐载体通过共价键将二氢卟酚Sn(IV)缀合到单克隆抗体。参见Rakestraw等人(1990)Proceedings of the National Academy ofScience of the United States of America 87:4217-4221。还可以通过使用偶联剂将本文中公开的化合物缀合至配体,诸如抗体。任何能够连接各组分以使它们在生理条件下在给药和治疗所需的时间内稳定的键都是合适的,但共价键是优选的。两个组分之间的连接可以是直接的,例如,其中式(I)的化合物直接连接到靶向剂,或可以是间接的,例如,其中式(I)的化合物连接到中间体并且该中间体连接到靶向剂。
偶联剂应在基本上保持光敏剂、主链(如果存在)和靶向剂的化学稳定性的温度、pH、盐、溶剂系统和其他反应物的条件下发挥作用。偶联剂应稳定地连接组分部分,但使得式(I)的化合物或靶向剂仅存在最小的变性或失活或不存在变性或失活。许多偶联剂与胺和羧酸盐反应形成酰胺,或与醇和羧酸盐反应形成酯。偶联剂是本领域已知的。参见例如Bodansky(1993)Principles of Peptide Synthesis,第2版.,Springer&Hermanson(1996)Bioconjugate Techniques,第1版,Academic Press,New York,New York,United Statesof America。
本文中提供的化合物与配体诸如抗体的缀合物可以通过通过N端将化合物上的羧酸或酯部分经由肽键偶联至抗体而将化合物偶联至靶向部分,或通过本领域已知的其他方法来制备。多种偶联剂,包括交联剂,可用于共价缀合。交联剂的实例包括N,N′-二环己基碳二亚胺(DCC)、N-琥珀酰亚胺-5-乙酰基-硫代乙酸酯(SATA)、N-琥珀酰亚胺-3-(2-吡啶基二-硫代)丙酸酯(SPDP)、邻亚苯基二马来酰亚胺(o-PDM)和磺基琥珀酰亚胺基-4-(N-马来酰亚胺-甲基)-环己烷-1-羧酸酯(磺基-SMCC)。参见例如Karpovsky等人(1984)Journal ofExperimental Medicine 160(6):1686-1701;和Liu等人(1985)Proceedings of theNational Academy of Science of the United States of America 82(24):8648-8652。其他方法包括Brennan等人(1985)Science 229:81-83和Glennie等人(1987)Journal ofImmunology 139:2367-2375描述的方法。
例如,DCC是一种有用的偶联剂,其可用于促进醇NHS与DMSO中的二氢卟酚羧酸基团偶联,形成可与聚赖氨酸交联的活化酯。DCC是一种羧基反应性交联剂,通常用作肽合成中的偶联剂,并且具有206.32的分子量。另一种有用的交联剂是SPDP,一种与伯胺和巯基一起使用的异双功能交联剂。SPDP具有312.4的分子量,6.8埃的间隔臂长度,对NHS-酯和吡啶基二硫基团有反应性,并产生可裂解的交联,使得在进一步反应时消除该试剂,从而可以将光敏剂直接连接到主链或靶向剂。其他有用的偶联剂是用于引入封端SH基团进行两步交联的SATA,其被羟胺-HCl和磺基-SMCC解封端,对胺和巯基具有反应性。其他交联剂和偶联剂也可从Pierce Chemical Co.获得。用于将蛋白质缀合至其他蛋白质或其他组合物(例如缀合至报告基团或用于蛋白质的金属离子标记的螯合剂)的其他化合物和方法,特别是涉及席夫碱作为中间体的那些化合物和方法,公开于欧洲专利EP 0 243 929 B1中。
含有羧基的光敏剂可以通过预先形成的反应性酯(诸如N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯)或通过碳二亚胺介导的反应原位缀合的酯而连接至靶多肽中的赖氨酸ε-氨基。这同样适用于含有磺酸基团的光敏剂,其可转化为与氨基反应的磺酰氯。具有羧基的二氢卟酚可以通过原位碳二亚胺方法连接至多肽上的氨基。二氢卟酚也可以连接至丝氨酸或苏氨酸残基的羟基或半胱氨酸残基的巯基。
连接缀合物的组分的方法(例如将带有聚氨基酸链的光敏剂偶联至抗菌多肽)可以使用异双功能交联试剂。这些试剂结合一条链中的一个官能团并将其与第二条链中的不同官能团结合。这些官能团通常是氨基、羧基、巯基和醛。存在合适部分的许多排列,这些合适部分将与这些基团和不同式表示的结构反应,以将它们缀合在一起。参见Hermanson(1996)Bioconjugate Techniques,第1版,Academic Press,New York,New York,UnitedStates of America;和Merrifield等人(1994)Ciba Foundation Symposium 186:5-20。
所述化合物或其药学上可接受的衍生物可以包装为制品,该制品含有包装材料、在包装材料内的本文中提供的化合物或其药学上可接受的衍生物(其可有效调节过度增生组织或新血管形成的活性,或用于治疗、预防或改善过度增生组织或新血管形成介导的疾病或病症,或其中涉及过度增生组织或新生血管形成活性的疾病或病症的一种或多种症状),和标签,所述标签表明化合物或组合物或其药学上可接受的衍生物用于调节过度增生组织或新血管形成的活性,或用于治疗、预防或改善过度增生组织或新血管形成介导的疾病或病症,或其中涉及过度增生组织或新血管形成的疾病或病症的一种或多种症状。
本文中提供的制品包含包装材料。用于包装药物产品的包装材料是本领域技术人员众所周知的。参见例如美国专利第5,323,907;5,052,558和5,033,252号,其中的每一个均以其整体援引加入。药物包装材料的实例包括但不限于罩板包装、瓶、管、吸入器、泵、袋、小瓶、容器、注射器、瓶以及适合于选定制剂和预期给药和治疗方式的任何包装材料。本文中提供的化合物和组合物的多种制剂设想为其中涉及过度增生组织或新血管形成作为症状或诱因的中介物或促成因素的任何疾病或病症的多种治疗。
V.光动力学疗法、诊断和治疗应用
在一些实施方案中,当前公开的式(I)的化合物(或其药学上可接受的盐或缀合物)可在治疗涉及光动力学疗法(PDT)的疾病(例如,过度增生性疾病,诸如癌症)的方法中充当光敏剂。简而言之,光敏化合物、其缀合物或药物组合物通常在靶组织、靶组合物或个体受到光照射之前给药至个体。如本文别处所述给药光敏化合物。
光敏化合物的剂量可临床确定。根据所使用的光敏化合物,必须建立等效的最佳治疗水平。允许经过一定时间长度以使循环或局部递送的光敏剂被靶组织吸收。在此等待期间,从循环中清除未结合的光敏剂,或者任选地可以提供额外的时间以从非靶组织中清除未结合的化合物。等待期可以临床确定,并且可以因化合物而异。
在此等待期结束时,使用激光光源或非激光光源(包括但不限于人造光源诸如荧光灯或白炽灯,或自然光源诸如环境阳光)激活结合的药物。照明区域由待检测、诊断或治疗的病理区域的位置和尺寸确定。照明期的持续时间可以取决于是否正在执行检测或治疗并且可以凭经验确定。可以使用约4分钟至约72小时的任何时间的总或累积时间段。在一些实施方案中,光照期为约60分钟和148小时。在一些实施方案中,光照期为约2小时和24小时。
以焦耳为单位测量的用于照射的光的总注量或能量在一些实施方案中为约10焦耳至约25,000焦耳;在一些实施方案中为约100焦耳至约20,000焦耳;并且在一些实施方案中为约500焦耳至约10,000焦耳。选择足以产生所需效果的波长和注量的光,无论是用于通过荧光检测还是用于治疗性处理以破坏或损害靶组织或靶组合物。具有至少部分与光敏剂的特征光吸收波长相对应的波长的光优选用于照射靶组织。
所用光的强度或功率以瓦特为单位测量,每焦耳等于一瓦特-秒。因此,在当前公开的方法中用于照射的光的强度可以基本上小于500mW/cm2。由于以焦耳为单位的光的总注量或能量的量除以以秒为单位的总曝光时间的持续时间,因此靶点暴露于照射的时间量越长,可以使用的总能量或注量的量就越大,而不增加所使用的光强度的量。当前公开的主题使用足够高以激活光敏剂的照射的总注量的量。
在使用本文中公开的化合物进行光动力学疗法的一些实施方案中,将化合物注射到待诊断或治疗哺乳动物(例如,人)中。注射水平通常为约0.1至约0.5μmol/kg体重。在治疗的情况下,待治疗的区域暴露在所需波长和能量的光下,例如约10至200J/cm2。在检测的情况下,在暴露于足以使化合物在与用于照射化合物的波长不同的波长下发荧光的波长下的光时确定荧光。检测中使用的能量足以引起荧光,并且通常显著低于治疗所需的能量。
本文中公开的任何一种光敏化合物或其药学上可接受的衍生物可以与实施本文公开的任何方法的说明书一起提供在药盒中。说明书可以是任何有形的形式,诸如印刷纸、指导人们如何实施该方法的计算机磁盘、包含有关如何实施该方法的说明书的录像带,或从远程位置接收数据并阐明说明书或以其他方式向某人提供说明书(诸如通过Internet)的计算机存储器。例如,可以使用上述任何说明书或通过在教室中或在使用本文中公开的任何方法治疗患者的过程中接收说明书来指导人如何使用药盒。
使用当前公开主题的化合物和组合物的方法的其他实例和具体实例包括但不限于以下:
(i)机会性感染的治疗。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于机会性感染的PDT,特别是软组织的机会性感染的PDT。对于感染,特别是伤口感染的抗微生物治疗(通过PDT),感染生物体可以包括(作为非限制性实例)金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、大肠杆菌。在医院感染中,铜绿假单胞菌导致8%的手术伤口感染和10%的血流感染。在一些实施方案中,个体是免疫受损的个体,诸如患有AIDS或接受免疫抑制剂治疗的那些个体。
(ii)烧伤的治疗。金黄色葡萄球菌和革兰氏阳性菌的感染通常在烧伤中特别明显。金黄色葡萄球菌的多重耐药性提出了重大的医学挑战。在这方面,当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于治疗烧伤的机会性感染。
(iii)败血症。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于患有嗜盐弧菌(Vibrio vulnificus)的机会性感染的个体的PDT治疗。嗜盐弧菌,一种革兰氏阴性细菌,会导致人类中的原发性败血症、伤口感染和胃肠道疾病。
(iv)溃疡。当前公开主题的化合物、组合物和方法可用于引起溃疡的细菌(幽门螺杆菌(Helicobacter pylori))的PDT治疗。在临床中,可以以任何合适的方式进行治疗,诸如通过将光纤电缆(类似于内窥镜,但具有递送红光或近红外光的装置)插入胃或患病区域。
(v)牙周病。当前公开的主题的化合物、组合物和方法在用于治疗牙周病,包括牙龈炎的PDT是有用的。牙周病是由细菌过度生长引起的,诸如革兰氏阴性厌氧菌龈紫单胞菌(Porphyromonas gingivalis)。与许多PDT治疗一样,与光活性物质缀合的靶向或增溶实体对于将光活性物质适当递送至所需细胞是必不可少的。用于靶向的目标口腔病原体包括龈紫单胞菌、伴放线放线杆菌(Actinobacillus actinonzycetemcomitans)、福赛斯拟杆菌(Bacteroides forsythus)、直肠弯曲杆菌(Campylobacter rectus)、啮蚀艾肯菌(Eikenella corrodens)、具核梭杆菌多形亚种(Fusobacterium nucleatumsubsp.Polymorphum)、粘性放线菌(Actinomyces viscosus)和链球菌。对于此类应用,当前公开的主题的化合物或组合物可以局部施用(例如,以漱口水或漱口液的形式),然后用外部装置、口内器械或其组合进行光施用。
(vi)动脉粥样硬化。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于PDT以治疗动脉易损斑块。不希望受任何特定理论的束缚,认为侵入的炎性巨噬细胞分泌金属蛋白酶,该金属蛋白酶降解冠状动脉中的胶原薄层,导致血栓形成,这通常是致命的。靶向此类炎性巨噬细胞的活性化合物可用于易损斑块的PDT。
(vii)美容和皮肤病学应用。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于PDT以治疗广泛的美容皮肤病学问题,诸如脱毛、治疗牛皮癣或去除皮肤变色。红宝石激光目前用于脱毛;在许多激光治疗中,黑色素是光敏发色团。对于具有黑头发的皮肤白皙的人来说,这种治疗方法相当好。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用作脱毛的近红外敏化剂,其能够靶向具有更特异性和尖锐吸收带的发色团。
(viii)痤疮。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于PDT以治疗痤疮。寻常痤疮是由感染皮脂腺的痤疮丙酸杆菌(Propionibacterium acne)引起的;一些80%的年轻人受到影响。再次地,细菌对抗生素治疗的抵抗力不断增强,导致难以治疗的痤疮激增。目前痤疮的PDT治疗通常依赖于添加氨基乙酰丙酸,氨基乙酰丙酸在毛囊或皮脂腺中转化为游离碱卟啉。当前公开的主题的化合物和组合物可根据特定病况局部或肠胃外(例如,通过皮下注射)施用于个体。
(ix)传染性疾病。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于PDT以治疗传染性疾病。例如,在地中海和中东地区广泛发生的皮肤利什曼病和皮下利什曼病目前使用含砷化合物进行治疗。最近,至少在一个病例中,PDT已被用于对人类患者产生合理的效果。当前公开的主题的化合物和组合物的使用同样有用,并且潜在地提供诸如易于合成和更好的光谱吸收特性的优点。
(x)组织密封剂。当前公开主题的化合物、组合物和方法可用于PDT作为有此需要的个体的组织密封剂。光活化组织密封剂对于密封伤口、粘合组织和闭合组织中的缺损具有吸引力。有许多其中缝线或吻合钉是不受欢迎的应用,以及使用这种机械密封方法通常会导致感染和疤痕的应用。
(xi)肿瘤疾病。当前公开的主题的化合物、组合物和方法可用于PDT,用于治疗肿瘤疾病或癌症,包括皮肤癌、肺癌、结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、宫颈癌、卵巢癌、基底细胞癌、白血病、淋巴瘤、鳞状细胞癌、黑色素瘤、斑块期皮肤T细胞淋巴瘤和卡波西肉瘤。
除了PDT之外,本文中提供的组合物还可用作诊断成像技术中的成像增强剂,或用于标记用于诊断放射学的靶组织或靶组合物。在现代医学领域,存在多种治疗方法,包括用于疾病诊断的磁共振成像(MRI)。早期检测癌症应提高治愈消除癌组织的能力。癌前区和微小癌的早期诊断是现代癌症治疗中的重要主题。MRI已成为临床环境中的一种强大工具,因为它是非侵入性的并且产生个体的准确容积再现。该图像是通过在个体或样本上施加一个或多个正交磁场梯度,同时在典型的核磁共振(NMR)实验中用射频脉冲激发核自旋来创建的。在使用各种梯度场收集数据后,去卷积会生成样本/个体的一维、二维或三维图像。通常,图像基于来自水的质子的NMR信号,其中给定体积元素中的信号强度是水浓度和弛豫时间的函数。这些参数的局部变化提供了在MR图像中观察到的鲜明对比度。
MRI造影剂的作用是增加松弛率,从而增加显像剂积聚的区域中的水分子与身体其他部位的水分子之间的对比度。然而,该试剂的作用是降低T1和T2,前者导致更大的对比度,而后者导致更低的对比度。因此,该现象是浓度依赖性的,并且通常存在用于最大功效的顺磁性物质的最佳浓度。该最佳浓度可随所使用的特定试剂、成像地点、成像模式(即自旋回声影像、饱和恢复、反转恢复和/或各种其他强烈的T1依赖性或T2依赖性成像技术),以及其中溶解或悬浮有试剂的介质的组成而变化。这些因素和它们的相对重要性是本领域已知的。参见例如Pykett(1982)Scientific American 246:78;和Runge等人(1983)AmericanJournal of Radiology 141:1209。当MRI造影剂用于诊断时,它们会灌注血管,增强血管的对比度并报告器官病变和浸润。然而,为诊断放射学标记特定组织仍然是MRI的一项艰巨挑战。通过修改现有的免疫学技术来开发细胞和组织特异性MRI图像增强剂的努力一直是诊断放射学中许多研究的重点。例如,用顺磁离子标记的抗体,通常是钆螯合物Gd-DTPA,已经生成并测试了它们对肿瘤和其他组织的MRI对比度的影响。参见美国专利第5,059,415号,该专利以其整体援引加入本文。不幸的是,已发现与抗体结合的Gd的弛豫性仅略好于未结合的Gd-DTPA。参见Paajanen等人(1990)Magnetic Resononance in Medicine 13:38-43。
MRI通常用于检测活体中的1H核。然而,MRI能够检测其他核物质的NMR谱,包括13C、15N、31P和19F。19F在生物体内并不丰富。通过在本文中提供的组合物中加入可用于MRI的同位素,诸如13C、15N、31P或19F,特别是19F,并给药至个体,本文中提供的化合物会在靶组织中积累,并且由于具有MRI可识别同位素(诸如19F)的累积化合物的存在,随后的MR成像将从靶组织或靶组合物中产生具有增强信号的NMR数据。因此,所公开的化合物可用作图像增强剂并为诊断放射学(包括MRI)提供特定靶组织或靶组合物的标记。
除了PDT之外,本文中提供的组合物可用于检测个体的靶细胞、靶组织或靶组合物。当本文中提供的化合物用于检测靶组织或靶组合物时,将化合物引入个体并允许有足够的时间使化合物在靶组织中蓄积或与靶组合物缔合。然后照射治疗区域,通常使用能量足以引起化合物的荧光的光,并且所使用的能量通常显著低于光动力学疗法治疗所需的能量。在暴露于所需波长的光时确定荧光,并且荧光的量可以通过本领域已知的方法定性或定量地与化合物的存在相关联。
本文中提供的组合物还可用于诊断感染剂的存在,或鉴定个体体内感染剂的组成。本文中提供的化合物可缀合至一种或多种对感染剂具有特异性的配体,诸如抗体或抗体片段,其选择性地与感染剂缔合,并且在使目标化合物有足够的时间与感染剂缔合并且从非靶组织中清除之后,可以使化合物可视化,诸如通过暴露于能量足以引起化合物荧光的光,或通过使用诊断放射学成像,包括MRI。举例来说,本文中提供的任何一种化合物可以与靶向合适的幽门螺杆菌抗原的抗体缀合,并配制成药物制剂,该药物制剂在引入个体时,将缀合的化合物释放至在发现细菌的胃粘液/上皮层的位置。在化合物选择性地与目标感染剂缔合并且任何未结合的化合物从非靶组织中清除足够的时间后,可以检查个体以确定是否存在任何幽门螺杆菌。这可以例如通过MRI来检测由于19F取代基的存在而蓄积的化合物,或者通过用能量足以引起化合物荧光的光照射可疑目标区域(例如通过使用纤维光学),并检测任何目标化合物的荧光来完成。
在一些实施方案中,当前公开的化合物或其缀合物可用于流式细胞术。流式细胞术是已知的并且描述于例如美国专利第5,167,926;5,915,925;6,248,590;6,589,792和6,890,487号中,其中每一个均以其整体援引加入。在一些实施方案中,将被检测的颗粒(诸如细胞)用发光化合物诸如磷光体或荧光团标记以用于检测。标记可以通过任何合适的技术进行,诸如将发光化合物偶联到另一化合物诸如抗体,该抗体转而特异性地结合到颗粒或细胞(通过将发光化合物摄取或内化到细胞或颗粒中,通过将发光化合物非特异性吸附到细胞或颗粒等)。本文中所述的活性化合物可用于流式细胞术,诸如此类发光化合物,该流式细胞术技术(包括荧光活化细胞分选或FACS)可基于本公开,根据本领域技术人员显而易见的已知技术或其变体进行。
实施例
以下实施例提供说明性实施方案。鉴于本公开和本领域的一般技术水平,本领域技术人员会理解,以下实施例仅旨在是示例性的,并且可以采用许多变化、修改和改变而不脱离本发明公开的主题的范围。
实施例1
化合物CP-1的合成
如图3路线3中所示制备二-BOC保护的Suzuki偶联配偶体1(CP-1)。
1-溴-3,5-双(溴甲基)苯(CP-1a).将N-溴代琥珀酰亚胺(NBS,35.60g,200.0mmol)添加到带有搅拌子的火焰干燥的3颈1L圆底烧瓶(RBF)中,该烧瓶配有玻璃塞、带隔膜的冷凝器和橡胶隔膜。将NBS在高真空下干燥30分钟,然后用氩气冲洗烧瓶,并通过套管加入乙腈(ACN,400mL)至约一半体积(~450mL)。通过注射器加入1-溴-3,5-二甲基苯(15.26g,80.0mmol),随后在氩气流下短暂打开系统并大量加入固体偶氮二异丁腈(AIBN,0.670g,4.00mmol)。在氩气下将烧瓶加热至温和回流(油浴设定在90℃下)。
16小时后,将反应混合物转移到单颈1L RBF中并浓缩以除去ACN。在高真空下进一步干燥固体残余物,悬浮在二氯甲烷(DCM,75mL)中,并加热至微沸。使混合物平衡至室温并用DCM洗涤过滤。将滤液浓缩,在高真空下干燥,并在设置为65℃的水浴中加热的情况下在乙醇(EtOH,总共55mL)中重结晶。过滤固体并用冰冷的EtOH洗涤,然后在高真空下干燥。分离出白色结晶固体形式的化合物CP-1a(17.40g,51%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.41(s,4H),7.34(s,1H),7.47(d,J=2.0Hz,2H)。
2,2′-((5-溴-1,3-亚苯基)双(亚甲基))双(异二氢吲哚-1,3-二酮).(CP-1b)。在具有搅拌棒的500mL RBF中干燥化合物CP-1a(18.43g,53.75mmol)。用氩气冲洗烧瓶并加入二甲基甲酰胺(DMF,215mL,0.25M)。搅拌澄清的无色溶液并分批加入邻苯二甲酰亚胺钾(23.37g,123.63mmol)。该烧瓶装有顶部装有干燥管的冷凝器,并在设定为90℃的油浴中加热。
16小时后,将混合物冷却至室温,用水(共1L)稀释,并用氯仿(400、300和200mL,各1×)萃取。合并有机层并用0.2N NaOH水溶液(500mL)和水(500mL)洗涤。分离有机层,用硫酸钠干燥,过滤并浓缩。将固体在高真空下进一步干燥,然后转移至过滤器并用室温乙醚(Et2O)(3x)洗涤。分离出白色粉状固体形式的化合物CP-1b(17.98g,70%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.78(s,4H),7.42-7.47(m,3H),7.78-7.70(m,4H),7.87-7.82(m,4H)。
(5-溴-1,3-亚苯基)二甲胺(CP-1c).将化合物CP-1b(7.63g,16.06mmol)悬浮在EtOH(70.0mL)中并在85℃油浴中加热。整批加入水合肼(4.88mL,80.29mmol),并且并用冷凝器对烧瓶封顶。将混合物在回流温度下进一步加热15分钟,然后使反应混合物逐渐冷却至室温。
加入6N HCl水溶液,直到溶液通过石蕊测试呈酸性(总共20mL)。将所得混合物再次加热至回流温度。烧瓶用氩气冲洗,搅拌1小时,然后在冰浴中冷却和变冷。过滤混合物,以得到澄清的淡琥珀色溶液。将滤液在冰浴中冷却并用2N NaOH水溶液(总共30mL)碱化。水层用氯仿(3×75mL)萃取。合并有机层,用盐水洗涤,用硫酸钠干燥,过滤并浓缩至约10mL体积。在烧瓶壁上注意到白色残留物。过滤剩余溶液,并浓缩滤液,以得到2.3g淡黄色油。存放在冰箱中。
样品在4℃下储存过夜后固化,并在高真空下进一步干燥,得到琥珀色半固体形式的2.047g(59%)化合物CP-1c。
二叔丁基((5-溴-1,3-亚苯基)双(亚甲基))二氨基甲酸酯(CP-1d).将化合物CP-1c(2.00g,9.11mmol)添加到具有搅拌棒的火焰干燥的250mL RBF。将烧瓶抽真空并用氩气冲洗。添加四氢呋喃(THF,45mL)并将烧瓶降低到水浴中。加入二异丙基乙胺(3.83mL,21.86mmol),并将异质混合物在冰浴中冷却。将Boc酸酐(4.86g,21.86mmol)制备为THF(10mL)中的溶液,并以1mL的部分逐滴加入。将溶液在0℃搅拌1小时,然后使其平衡至室温。
使反应在室温下搅拌过夜。将混合物浓缩以得到白色固体,将其重新溶解在乙酸乙酯(EtOAc,70mL)中。用饱和NH4Cl水溶液、水、饱和NaHCO3水溶液和盐水(各1×50mL)洗涤有机相。然后,将有机层用硫酸钠干燥,过滤并浓缩成静置结晶的淡琥珀色油。在玻璃料过滤器中用冷却的1∶1Et2O//己烷洗涤固体。在高真空下干燥固体以得到白色粉状固体形式的3.50g(93%)化合物CP-1d。
偶联配偶体1(CP-1).将二甲基亚砜(DMSO,试剂级,20.0mL)加入到100mL RBF中,并在搅拌下通入氩气共45分钟。将化合物CP-1d(1.25g,3.01mmol)、双(频哪醇)二硼(0.917g,3.61mmol)、乙酸钾(0.886g,9.03mmol)和Pd(dppf)Cl2(0.066g,0.090mmol)一起加入干燥的250mL RBF中,并将烧瓶抽真空30分钟。用氩气吹扫烧瓶并加入脱气的DMSO。将溶液在干冰/丙酮浴中冷冻并置于真空下,然后在氩气下解冻。然后将反应混合物在85℃下的油浴中加热。
16小时后,将反应混合物冷却至室温,在EtOAc(100mL)中稀释,并用盐水(3×100mL)洗涤。将有机层用硫酸钠干燥,过滤并浓缩。
将用最少的DCM冲洗干净的浓缩物加入在40g二氧化硅柱上,并用含02%MeOH的DCM洗脱。合并主要产物流分并浓缩,以得到澄清的油。在存在搅拌棒的情况下在高真空下进一步干燥后,产物固化。分离出白色蜡状固体形式的化合物CP-1(1.224g,88%)。
实施例2
化合物C-1的合成
4-溴吡咯-2-甲醛(C-1a).如图4路线4中所示,在氩气气氛下,在2L圆底烧瓶中,将吡咯-2-甲醛(70.0g,737mmol)在THF(737mL)中的搅拌的溶液冷却至0℃。一次性加入NBS(133g,737mmol,试剂级,未重结晶)。将反应混合物在0℃下在氩气下搅拌15min,然后在旋转蒸发器上移除溶剂。
将所得固体在高真空下干燥2小时。将水(370mL)加入烧瓶中并用布氏漏斗过滤悬浮液。用另外的370mL水洗涤滤饼。将过滤后的固体材料转移到2L Erlenmeyer烧瓶中并通过在热水浴中回流而溶解在180mL热乙醇(78℃)中。一次性加入热水(1400mL,100℃)。冷却至室温后,产物从溶液中结晶。将混合物进一步冷却至-10.0℃,持续2-4小时以促进更多的结晶。将混合物通过真空过滤进行过滤,并在高真空下干燥24-48小时,得到浅棕色晶体4-溴吡咯-2-甲醛(C-1a,104g,81%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ6.91-7.03(m,1H),7.05-7.17(m,1H),9.48(s,1H),9.68(br s,1H)。
4-溴-2-甲酰基-N-甲苯磺酰基吡咯(C-1b).在1L烘箱干燥的圆底烧瓶中搅拌90%NaH(10.3g,429mmol)在无水THF(352mL)中的悬浮液,抽真空,并在氩气下冷却至0℃。混合物用化合物C-1a(62.0g,356mmol)在~15分钟内分批处理。将混合物在0℃搅拌30分钟,然后用对甲苯磺酰氯(67.9g,356mmol)处理。将反应在室温下搅拌3小时,然后缓慢加入水(200mL)以淬灭反应。
加入乙酸乙酯(200mL),分离有机层,并用盐水(100mL)洗涤,干燥(~50g Na2SO4),过滤,并在旋转蒸发仪上浓缩成油状液体。将油状液体在1L圆底烧瓶中在高真空下干燥过夜。通过在热水浴中回流将所得粗品固体溶解在己烷/乙酸乙酯(600mL,5∶1)中。冷却至室温后,产物从溶液中结晶。将混合物进一步冷却3小时至-10℃,以促进额外的结晶。通过真空过滤将混合物过滤并将过滤的棕色晶体在高真空下干燥以得到化合物C-1b(94g,81%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ2.44(s,3H),6.77(s,1H),7.31(d,J=13.40Hz,1H),7.36(d,J=8.25Hz,2H),7.60(s,1H),7.76(d,J=8.25Hz,2H),8.44(d,J=13.40Hz,1H)。
4-溴-2-(2-硝基乙烯基)-N-甲苯磺酰基吡咯(C-1c).将4-溴-2-甲酰基-N-甲苯磺酰基吡咯(C-1b,84.2g,257mmol)、乙酸钾(20.1g,205mmol)、甲胺盐酸盐(13.8g,205mmol)和乙酸(1.00mL)在500mL圆底烧瓶中的约99.5%乙醇纯品(90.0mL)中的搅拌混合物用硝基甲烷(34.6mL,641mmol)处理。将混合物搅拌2小时,然后加入水(200mL),并将得到的黄色沉淀通过真空过滤进行过滤。将固体过滤材料用水(500mL)洗涤,然后用冷乙醇(1.2L,0℃)洗涤,直至洗脱液澄清。将过滤的黄色固体在高真空下干燥过夜,得到4-溴-2-(2-硝基乙烯基)-N-甲苯磺酰基吡咯(C-1c,79g,83%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ2.44(s,3H),6.77(s,1H),7.31(d,J=13.40Hz,1H),7.36(d,J=8.25Hz,2H),7.60(s,1H),7.76(d,J=8.25Hz,2H),8.44(d,J=13.40Hz,1H)。
4-溴-2-(2-硝基乙基)-N-甲苯磺酰基吡咯(C-1d).将化合物C-1c(74.0g,199mmol)在无水THF(1L)中的溶液在氩气下在2L圆底烧瓶中冷却至-10℃(冰-丙酮(1∶1))。在剧烈搅拌下一次性用95%的LiBH4(4.34g,199mmol)处理该溶液。将反应混合物在-10℃搅拌30分钟,直到所有原料消失。完成后,通过缓慢加入冷的饱和NH4Cl水溶液(340mL,0℃)淬灭反应混合物。将混合物搅拌5分钟,并用乙酸乙酯(340mL)萃取,干燥(43g无水Na2SO4),在旋转蒸发仪上浓缩至深棕色固体,并在2L圆底烧瓶中在高真空下干燥2小时。通过在热水浴中回流将粗品固体材料溶解在异丙醇(IPA,1.2L)中。冷却至室温后,产物从溶液中结晶。将混合物在-10℃进一步冷却4小时以促进更多结晶。将混合物通过真空过滤进行过滤,将过滤的浅棕色晶体在高真空下干燥过夜,得到化合物C-1d(47g,62%)。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ2.44(s,3H),3.39(t,J=7.01Hz,2H),4.60(t,J=7.01Hz,2H),6.10(d,J=1.93Hz,1H),7.32(d,J=1.93Hz,1H),7.35(d,J=7.98Hz,2H),7.69(d,J=7.98Hz,2H)。
6-(4-溴-1-甲苯磺酰基-1H-吡咯-2-基)-4,4-二甲基-5-硝基己-2-酮(C-1e).化合物C-1d(13.3g,35.7mmol)和1,1-二甲氧基-4-甲基-3-戊烯-2-酮(10.5g,107.0mmol,3.0equiv.)在RBF中的混合物用1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU,16mL,107.0mmol,3.0equiv.)处理。将所得混合物在室温搅拌1小时,用EtOAc稀释。有机层用(3X水,盐水)洗涤,干燥(Na2SO4)并浓缩。在高真空下去除任何过量的1,1-二甲氧基-4-甲基-3-戊烯-2-酮,持续16小时。将所得粗产物溶解在最少量的CH2Cl2(8mL)中并制备成二氧化硅饼。将二氧化硅饼在120g SiO2柱上用25-40%EtOAc/己烷梯度洗脱58分钟。将主要流分合并、浓缩并在高真空旋转蒸发仪下干燥,得到11.4g(68%)C-1e,其为棕色固体。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ1.11(s,3H),1.24(s,3H),2.13(s,3H),2.40(AB,J=17.8Hz,1H),2.43(s,3H),2.55(AB,J=17.8Hz,1H),3.18(AB,J=16.2Hz,1H),3.36(ABX,3J=16.2Hz,2J=11.8Hz,1H),5.14(AB,J=11.8Hz,1H),6.00-6.02(m,1H),7.22-7.24(m,1H),7.34(AB,J=8.2Hz,2H),7.64(AB,J=8.2Hz,2H)。
4-溴-1-甲苯磺酰基-2-((3,3,5-三甲基-3,4-二氢-2H-吡咯-2-基)甲基)-1H-吡咯(C-1f).用HCO2NH4(28.1g,446mmol)和锌粉(28.3g,446mmol)处理RBF中化合物C-1e(10.5g,22.3mmol)在THF(105mL)中的溶液。将所得悬浮液在室温下剧烈搅拌2小时。通过二氧化硅(50g)玻璃料垫过滤反应混合物。滤饼用EtOAc(500mL)洗脱。将滤液浓缩成蓬松的浅棕色固体。将残余物溶解在CH2Cl2中并制备为二氧化硅饼。将二氧化硅饼在120g SiO2柱上用含75-80%己烷的EtOAc洗脱60分钟。合并单一主要产物,浓缩并在高真空下干燥,得到6.29g(67%)C-1f,其为浅棕色固体。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ0.88(s,3H),1.07(s,3H),1.97(s,3H),2.28(AB,J=16.8Hz,1H),2.36(AB,J=16.8Hz,1H),2.41(s,3H),2.63(ABX,2J=16.1Hz,3J=10.2Hz,1H),2.92(ABX,2J=16.1Hz,3J=3.8Hz,1H),3.67-3.70(m,1H),6.25-6.28(m,1H),7.28-7.30(m,3H),7.68(AB,J=8.2Hz,2H)。
4-溴-2-((3,3,5-三甲基-3,4-二氢-2H-吡咯-2-基)甲基)-1H-吡咯(C-1g).将RBF中的化合物C-1f(2.79g,6.59mmol)用四正丁基氟化铵(TBAF,19.8mL,1.0M在THF中,19.8mmol,3equiv.)处理,并在回流(64-67℃)下搅拌反应1小时。加入饱和NaHCO3水溶液(68mL),然后加入乙酸乙酯(68mL)。混合物用乙酸乙酯(134mL)萃取。将有机层干燥(无水Na2SO4),在旋转蒸发仪上浓缩成深棕色油状物,并在高真空下干燥2小时。将残余物溶解在DCM中并制备成二氧化硅饼。将饼在40g SiO2柱上用25-33%EtOAc/己烷梯度洗脱55分钟。将主要产物流分合并、浓缩并在高真空下干燥,得到1.56g(88%)化合物C-1g,其为浅棕色固体。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ0.92(s,3H),1.11(s,3H),2.03(s,3H),2.28(AB,J=16.8Hz,1H),2.38(AB,J=16.8Hz,1H),2.54(ABX,2J=14.9Hz,3J=11.8Hz,1H),2.69(ABX,2J=11.8Hz,3J=2.5Hz,1H),3.56-3.62(m,1H),5.85-5.94(m,1H),6.63-6.69(m,1H),9.72-10.01(br s,1H)。
二氢卟酚东半部分的合成及其与西半部分的环化如图5所示。
5-(4-(甲氧基羰基)苯基)二吡咯甲烷(C-1h).将在500mL RBF中的吡咯(183.9g,2741mmol,190mL,45equiv.)和4-甲酰基苯甲酸甲酯(10.0g,60.9mmol)的混合物在氩气下脱气30分钟。加入三氟乙酸(TFA,1.18mL,0.25equiv.),并在氩气气氛下再搅拌30分钟。使用CH2Cl2/己烷(2∶1)对反应混合物的等分试样进行薄层色谱(TLC)显示4-甲酰基苯甲酸甲酯完全转化为C-1h。用400mL CH2Cl2稀释反应混合物,并用200mL 0.1N NaOH洗涤。然后,将有机层用盐水(200mL)洗涤,用(20g无水Na2SO4干燥。,过滤并在旋转蒸发仪下浓缩至干。将粗品固体使用200mL甲醇/水(10∶1)重结晶,并通过真空过滤进行过滤,得到浅棕色固体。使用甲醇/水(10∶1)多次重结晶,然后在150mL玻璃料中过滤,得到13.5g(79%)5-(4-(甲氧基羰基)苯基)二吡咯甲烷(C-1h)。或者,将残余物溶解在CH2Cl2中并制备成二氧化硅饼。将饼在120g SiO2柱上用含75-100%CH2Cl2的己烷梯度中洗脱70分钟。合并主要产物流分,浓缩,并在高真空下干燥,得到浅棕色固体。
1-甲酰基-5-(4-(甲氧基羰基)苯基)二吡咯甲烷(C-1i).Vilsmeier试剂按照报道(参见Laha等人,J.Org.Chem.2006,71,4092-4102)的操作制备。在氩气下用POCl3(1.90mL,1.2equiv.,20.3mmol)处理无水DMF(8.0mL)样品,并在烘箱干燥的50mL圆底烧瓶中在0℃下搅拌20分钟。0℃下,将所得混合物(通过套管)添加到第二个烘箱干燥、抽真空和氩气冲洗的圆底烧瓶(250mL)中,该烧瓶含有5-(4-(甲氧羰基)苯基)二吡咯亚甲基(C-1h)(5.43,19.4mmol)在DMF(35mL)中的溶液。1.5小时后,轻轻加入饱和NaHCO3溶液(87mL)。将所得混合物搅拌过夜并用乙酸乙酯萃取。合并有机层,洗涤(盐水),在无水Na2SO4中干燥,过滤并浓缩。将残余物溶解在CH2Cl2中,并制备为二氧化硅饼(10g)。将饼在80g SiO2柱上用己烷中的0-40%EtOAc梯度洗脱51分钟。将主要产物流分合并、浓缩并在高真空下干燥,得到3.37g(56%)C-1i,其为浅棕色固体。
8,9-二溴-1-甲酰基-5-(4-(甲氧基羰基)苯基)二吡咯甲烷(C-1j).在烘箱干燥的圆底烧瓶(250mL)中,在-78℃下用重结晶的NBS(1.62g,9.08mmol)处理在THF(45mL)中的C-1i(1.40g,4.54mmol)。1小时后,移除冷却浴,使反应混合物升温至-20℃,加入己烷和水的混合物(1∶1,13mL)。将所得混合物用乙酸乙酯稀释,用盐水洗涤,干燥(Na2SO4)并浓缩。将残余物溶解在CH2Cl2中,并制备成二氧化硅饼或浆液(~6.0g)。将饼在80g SiO2柱上用0-20%EtOAc/己烷梯度洗脱86分钟。将主要产物流分合并、浓缩并在高真空下干燥,得到2.00g(94%)C-1j,其为黄色固体。
3,13-二溴-10-(4-(甲氧基羰基)-18,18-二甲基二氢卟酚Zn(II)(C-1k).将3,4,5,6-四氢-1,3,3-三甲基二吡咯(C-1g,0.63g,2.35mmol)和8,9-二溴-1-甲酰基-5-(4-(甲氧基羰基)苯基)-二吡咯甲烷(C-1j,1.09g,2.35mmol))在CH2Cl2(35mL)中的悬浮液用甲醇(12mL)中的对甲苯磺酸一水合物(2.23g,11.7mmol)处理,并在室温下搅拌40分钟。用Uv-vis检查样品在约480nm处的强宽带。将所得混合物用2,2,6,6-四甲基哌啶处理5-10分钟(7.92mL,46.9mmol)。将反应混合物在旋转蒸发仪上浓缩,将所得棕色固体悬浮在乙腈(235mL)中,并用乙酸锌(6.47g,35.2mmol)、2,2,6,6-四甲基哌啶(15.9mL,93.9mmol)和三氟甲磺酸银(1.82g,7.04mmol)处理。将所得悬浮液回流18-24小时。将反应混合物冷却并浓缩,并将残余物溶解在CH2Cl2中,并通过玻璃粉上的二氧化硅床过滤直到洗脱液澄清。将残余物制备成二氧化硅饼,并在120g SiO2柱上用含50%CH2Cl2的己烷溶液洗脱3分钟,并在该梯度下再保持15分钟。将梯度改为含70%CH2Cl2的己烷持续3分钟,并在该梯度下再保持5分钟。随后将梯度更改为含80%CH2Cl2的己烷持续5分钟,并在该梯度下保持20分钟。TLC后合并所有绿色流分,得到C-1k,其为绿色固体(318mg;20%收率)。
3,13-二溴-10-(4-(甲氧基羰基)-18,18-二甲基二氢卟酚(C-11).将C-1k(49mg,0.070mmol)置于圆底烧瓶中。向该烧瓶中加入5.0mL CH2Cl2/TFA(4.90/0.10ml)的混合物,并将所得混合物搅拌2小时。将混合物用饱和NaHCO3水溶液(20mL)淬灭,用盐水洗涤,干燥(Na2SO4),过滤并浓缩。将浓缩物在己烷/CH2Cl2(20mL)中重结晶,得到化合物C-11,其为深色粉末(34mg,75%)。
如图6路线6中所示,然后将化合物C-1l用于通过中间体化合物C-1m和C-1n制备化合物C1。
Suzuki偶联前体(C-1m).将化合物C-1l(63.2mg,100μmol)、偶联配偶体CP-1(102mg,220μmol)、Pd(PPh3)4(69.4mg,60.0μmol)和Cs2CO3(196mg,60.0μmol)的混合物置于25mL RBF中。将烧瓶置于高真空下1小时,然后通过三个抽空-再填充循环进一步脱气。通过注射器加入甲苯/DMF(2∶1,总共10mL),并将溶液在90℃加热18小时。
冷却至室温后,将反应混合物用乙酸乙酯稀释,用NaHCO3水溶液洗涤,并用Na2SO4干燥。将所得混合物浓缩并色谱纯化[二氧化硅40g,己烷/乙酸乙酯(0-75%)],得到化合物C-1m(94.9mg,83%),其为绿色固体。
具有叔丁基保护的β-丙氨酸连接基的Suzuki偶联前体(C-1n).将THF(13.3mL)和MeOH(6.7mL)中的化合物C-1m(38.1mg,33.3μmol)用1.0M NaOH水溶液(6.7mL)处理。将反应混合物在室温在黑暗中在氩气下搅拌。3.5小时后,将反应混合物用EtOAc稀释,用1.0%HCl水溶液洗涤,经Na2SO4干燥并浓缩。
向粗品产物残留物中加入O-(N-琥珀酰亚胺基)-N,N,N′,N′-四甲基脲四氟硼酸盐(TSTU,40.1mg,133μmol)、CH2Cl2(8.3mL)和TEA(18.5μL,133μmol)。将反应混合物在室温在黑暗中在氩气下搅拌。1小时后,将反应混合物用EtOAc稀释,用盐水洗涤,用Na2SO4干燥并浓缩。
向所得残余物中加入β-丙氨酸叔丁酯盐酸盐(45.3mg,333μm0l)和Cs2CO3(109mg,333μmol)。将系统抽真空,用氩气冲洗,并加入CH2Cl2(8.3mL)。将反应混合物在室温在黑暗中在氩气下搅拌。3小时后,将反应混合物用EtOAc稀释,用盐水洗涤,用Na2SO4干燥并浓缩。色谱纯化[二氧化硅12g,己烷/乙酸乙酯(0-100%)]得到化合物C-1n(40.2mg,97%),其为绿色固体。
MS:实测值1257.04,计算值1256.68[(M+H)+,M=C72H89N9O11]。
C-1.将10mLRBF中的化合物C-1n(12.6mg,10.0μmol)用二氧杂环己烷中4.0M HCl(2.5mL)处理。将反应混合物在室温下在黑暗中在氩气下搅拌。1.5小时后,将反应混合物置于高真空下16小时。
向所得残余物中加入CH3(OC2H4)12CONHS(mPEG12-NHS,54.9mg,80.0μmol)和Cs2CO3(52.2mg,160μmol),并将烧瓶抽真空,并吹扫惰性气体。添加DMF(2.5mL),并将反应混合物在室温下搅拌。1小时后,对反应混合物进行色谱分离[C18金,15.5g,H2O/CH3CN(0-40%)],得到C-1,其为绿色固体(4.0mg,13%)。随后将C-1的合成按比例放大,使得由化合物C-1n(155.3mg,124μmol)开始,获得252mg的化合物C-1(66%收率)。
MS:实测值1541.94,计算值1541.86[M+2H]2+;实测值1553.24,计算值1552.85[(M+H+Na]2+;实测值1563.89,计算值1563.84[(M+2Na]2+;λabs417,651nm(PBS);λem656nm(PBS)。量子产率:26%(PBS);FWHM:20nm(PBS)。
二氢卟酚的溶解度可以通过测量一系列稀释的二氢卟酚储备溶液的吸收值来评估。参见Jiang等人(2014)Organic&Biomolecular Chemistry 12:86-103。确定C-1的溶解度为>10mg/mL(PBS)。
实施例3
化合物4的合成
Sonogashira偶联的NIRvana 680前体(2).如图7中所示路线7所阐述合成化合物4(本文中也称作NIRvana 680)。
化合物C237如下制备:将5-乙炔基-1,3-苯二羧酸(500mg,2.63mmol)、N-(2-氨基乙基)氨基甲酸叔丁酯(2.08mL,13.2mmol)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDCI,2.00g,10.4mmol)和4-二甲基氨基吡啶(DMAP,1.48g,13.2mmol)的混合物溶解在DMF(3.3mL)中。将烧瓶在室温下搅拌16小时。将反应混合物直接装载到硅胶上并进行色谱分离[二氧化硅,CH2Cl2/MeOH(0-10%)]以提供白色固体。通过1H NMR发现所得固体含有DMAP,因此将其重新溶解在乙酸乙酯中并用1.0%HCl水溶液洗涤,用Na2SO4干燥并浓缩,以得到白色固体形式的C237(938mg,75%)。将化合物1(60.0mg,0.095mmol)、偶联配偶体C237(225mg,0.474mmol,5.0equiv.)和PdCl2(PPh3)2(17mg,0.024mmol,0.25equiv.)的混合物放入烘箱干燥的100mL Schlenk烧瓶。将烧瓶置于高真空下0.5小时,然后通过三个抽空-再填充循环进一步脱气。通过注射器加入甲苯/Et3N(2∶1,总共9mL),并将溶液在85-90℃加热24小时。冷却至室温后,将反应混合物用乙酸乙酯稀释,用NaHCO3水溶液、盐水洗涤,经Na2SO4干燥并浓缩。将残余物溶解在最少量的CH2Cl2中,并制备成二氧化硅饼。将饼在40g二氧化硅柱上用CH2Cl2/MeOH(0-1%)洗脱,得到化合物2(132mg,98%),其为深色固体。MS:[M+H]+计算值1419.68;实测值1419.86。
具有叔丁基保护的β-丙氨酸连接基的Sonogashira偶联的NIRvana 680前体.用1.0M NaOH水溶液(3.0mL)处理THF(6.0mL)和MeOH(3.0mL)中的化合物2(45.8mg,32.3μmol)。将反应混合物在室温下在黑暗中搅拌。4.5小时后,将反应混合物用1.0M HCl水溶液(4.5mL)淬灭,用EtOAc(25mL)稀释,用盐水(25mL)洗涤,经Na2SO4(4.0g)干燥,过滤,浓缩并在高真空下干燥。向粗产物残余物中加入TSTU(19.4mg,64.4μmol,2.0equiv.)、CH2Cl2(10.0mL,3.2mM)和三乙胺(9.0μL,194μmol,6.0equiv.)。将反应混合物在室温下在黑暗中在氩气下搅拌约1小时。向所得残余物中加入β-丙氨酸叔丁酯盐酸盐(17.6mg,96.8μmol,3.0当量)、三乙胺(27.0μL,64.4μmol,2.0当量),并将反应在室温下搅拌过夜。添加额外的TEA(54μL,12equiv.)和β-丙氨酸叔丁酯盐酸盐(52.8mg,9.0equiv.),并将反应搅拌过夜。然后将反应加热至回流10分钟。将反应混合物用CH2Cl2(15mL)稀释,用盐水洗涤,分离有机层并用无水Na2SO4干燥,过滤并浓缩。色谱纯化[二氧化硅12g,湿加载并用CH2C12/MeOH(0-1%)洗脱]得到化合物3(38.2mg,77%),其为深色固体。MS:[M+H]+计算值1532.76;实测值1533.11。
NIRvana 680(化合物4)。将具有密封螺旋盖的闪烁瓶中的化合物3(38.2mg,24.9μmol)抽真空并用氩气冲洗。在氩气下加入HCl溶液(4.0M在二氧杂环己烷中,2.5mL)。将反应混合物在室温在黑暗中在氩气下搅拌。1.5小时后,将反应混合物置于带有出口针的高氩气流下,以除去溶剂。完成后,将小瓶在真空下干燥过夜。向所得残余物中加入CH3O(OC2H4)12CH2CH2COONHS酯(109.1mg,149.5μmol,6.0equiv.)和Cs2CO3(81.2mg,249.2μmol,10equiv.),将烧瓶抽真空并吹扫惰性气体。添加DMF(3.0mL),并将反应混合物避光并在室温下在氩气下搅拌。1.5小时后,加入CH3O(OC2H4)12CH2CH2COONHS酯(109.1mg,149.5μmol,6.0equiv.)和Cs2CO3(81.2mg,249.2μmol,10equiv.),并将小瓶抽真空并用氩气冲洗10分钟,然后在氩气气氛下继续搅拌。3.5小时后浓缩反应物。将样品溶解在含30%ACN的水(2.0mL)中,然后使用含30-80%ACN的水梯度进行反相制备型LC,持续45分钟。合并主要产物峰,浓缩,转移到ACN的储存瓶中,浓缩,并在高真空下干燥,得到17.5mg(20%)化合物4,其为绿色残余物。MS:[M+2H]2+计算值1767.45;实测值1767.54。
实施例4
流式细胞术
仪器:在配备有7个激光器(355、405、488、532、561、594和633nm)的19参数LSR-IISORP流式细胞仪(美国加利福尼亚州圣何塞的BD Biosciences)或配备有5个激光器(355、405、488、561和640nm)的LSRFortessa(美国加利福尼亚州圣何塞的BD Biosciences)上并使用FACSDiva 8.0采集软件来分析样品。C-1数据在100mW 405nm激光器(具有630nm长通(LP)滤光器和660/20nm带通(BP)滤光器)的通道A中收集。二氢卟酚H2C12-PEG6-NHS的数据使用635nm LP和655/40nm BP滤光器。
抗体生物缀合:C-1的NHS酯是如上文对于C-1n的合成中制备中间体NHS酯所述,使用在CH2Ci2中的TSTU和TEA制备,并在HPLC-MS中显示单峰(MS:实测值1591[M+2H]2+,1602[M+H+Na]2+。在微量离心管中由106μL的9.4mg/mL(1.0mg)抗人CD8小鼠单克隆抗体(克隆UCHT-4,美国密苏里州圣路易斯的Leinco Technologies,Inc.)、15μL 1M碳酸氢盐(pH 8.4)和44μL聚乙二醇化染料NHS酯的PBS(5至20摩尔当量)溶液来制备溶液。将试管避光并在室温下轻轻旋转1-2小时。通过在室温下加入15μL的200μM Tris来淬灭反应另外1小时。使用用PBS洗脱的Sephadex G50M、G75M或G100M尺寸排阻色谱柱来纯化生物缀合物。由具有较长PEG链(12个单位或更多)的染料制备的抗体生物缀合物通常使用G75M或G100M媒介物进行纯化。柱流分的特征在于280nm(蛋白质)处的吸收和红色或NIR染料吸收最大值。由在280nm处进行染料吸收校正的这两个最大值来确定合并流分的荧光团与蛋白质(F/P)标记比率。
细胞染色:从ZenBio.Inc.(美国北卡罗来纳州的Research Triangle Park;产品SER-PBMC-F)获得冷冻保存的人外周血单核细胞(PBMC),根据供应商的指导解冻并准备染色。将细胞分到六个1.5mL微量离心管中,并以400xg(2000rpm)离心5分钟。将细胞用洗涤缓冲液(含0.5%BSA的PBS)洗涤三次,并重悬于0.5mL洗涤缓冲液中。将等分试样用台盼蓝按1∶2稀释,并通过在血细胞计数器上对4nL正方形进行计数来确定细胞数量和生存力。生存力通常>96%。使用洗涤缓冲液将细胞稀释至1x106/mL,并将50μL(500,000个细胞)等分到微量离心管中。通常,最大标记抗体浓度为4.74μg/5x105细胞(指定为3.16X),并准备半对数稀释。对于除对照抗体之外的所有抗体,进行这些稀释使得将15μL添加到细胞等分试样中。在室温下将细胞和抗体混合孵育30分钟。每个管用1mL洗涤缓冲液洗涤两次,然后将细胞重新悬浮在0.5mL含有1%甲醛的洗涤缓冲液中。在通过流式细胞术表征之前,将样品通过尼龙滤布过滤到流式细胞管中。
根据需要,阳性对照生物缀合物选自CD8(UCHT-4)-异硫氰酸荧光素(FITC)(美国密苏里州圣路易斯的Leinco Technologies,Inc.;目录号C119)。CD4(RPA-T4)-BUV737抗体(美国加利福尼亚州圣何塞的BD Biosciences;商品目录号564306),和/或CD8(UCHT-4)DY650抗体(美国密苏里州圣路易斯的Leinco Technologies,Inc.;商品目录号C2064),并通过相同的一般程序用PBMC进行滴定。根据Maecker等人(Cytometry A.2004,62,169-173),按如下由平均荧光强度(MFI)值计算染色指数(SI):
SI=(均值:阳性-均值:背景)/(2×S.D.背景)
下面的表1显示了C-1的抗CD8生物缀合物,以及H2C12-PEG6-NHS的抗CD8生物缀合物(之前描述具有通过10-苯基连接的三个PEG6链的二氢卟酚,参见Liu等人,Molecules,2018,23,130)的滴定的染色指数数据。出于比较,还提供了由FITC(美国密苏里州圣路易斯的Leinco Technologies,Inc.;cat#C119)制备的抗CD8生物缀合物。
表1
抗CD8染料缀合物的滴定的染色指数数据
染料 | F/P比 | 最大染色指数 |
H<sub>2</sub>C12-PEG<sub>6</sub>-NHS聚乙二醇化二氢卟酚 | 2.1 | 0 |
C-1 | 3.8 | 11.5 |
FITC | 未测定 | 63 |
这些结果表明,C-1的聚乙二醇化设计的性能显著增强。
参考文献
本文中列出的所有参考文献,包括但不限于所有专利、专利申请及其出版物,以及科学期刊文章,均以其整体援引加入本文,程度为它们补充、解释、提供背景,或教导本文中采用的方法、技术和/或组合物。
会理解,在不脱离当前公开的主题的范围的情况下,可以改变当前公开的主题的各种细节。此外,前面的描述仅用于说明的目的,而不是为了限制的目的。
Claims (18)
1.式(I)的化合物:
其中:
M是金属或是两个氢(-H、-H);
R5、R10和R15独立地选自H、烷氧基和具有下式的连接基团:
-L1-(X1-L2)p-G;
其中p为0或1;L1是亚烃基;X1是-C(=O)NH-或-NHC(=O)-;L2是其中q为1至24的整数的-(CH2CH2O)q-亚烷基、亚烷基或取代的亚烷基,任选地,其中取代的亚烷基为被一个或多个包含聚氧乙烯链和/或酰胺基团的基团取代的亚烷基;并且G是可生物缀合基团;并且
R2、R3、R12和R13独立地选自H、氰基、卤素、全卤代烷基、磺酸酯、磺酰胺、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团和增溶基团,其中所述增溶基团选自-芳基-(Rs)w和-炔基-芳基-(Rs)w,其中w为0至5的整数,包括端值,并且Rs是具有下式的基团:
-X2-(L3)z-R17,
其中:z为0或1;X2是-CH2NHC(=O)-、-C(=O)NH-亚烷基-NH-或三唑基;L3是-C(=O)-亚烷基-C(=O)-NH-,并且R17选自-(C2H4O)m-R18、-C(=O)C2H4-(OC2H4)mOR18和-(C2H4O)n-C2H4-C(=O)NH-C(R19)3,其中m为4或更大的整数,任选地其中m为8或更大的整数;n为1至5的整数;R18是低级烷基,任选地是甲基;并且R19是-CH2O-C2H4-C(=O)NH-(C2H4O)mR18;
条件是:R2、R3、R12和R13中的至少一个是-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w。
2.权利要求1的化合物,其中R5、R10和R15选自H、甲氧基和具有下式的连接基团:-L1-(X1-L2)p-G。
3.权利要求1或权利要求2的化合物,其中R10为具有下式的连接基团:-L1-(X1-L2)p-G。
4.权利要求3的化合物,其中R10为具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团,其中L1为亚苯基,p为1;X1为-C(=O)NH-,L2为亚烷基,并且G选自羧酸或活性酯。
6.权利要求1-5中任一项的化合物,其中R3和R13各自为-芳基-(Rs)w,任选地其中R3和R13各自为-苯基-(Rs)2。
7.权利要求6的化合物,其中每个Rs具有式-X2-(L3)z-R17,其中:z为0,X2为-CH2NHC(=O)-,并且R17为-(C2H4O)m-R18,其中m为12至24的整数。
10.组合物,其包含在以下之间形成的共价缀合物:
(a)如权利要求1中定义的式(I)的化合物,条件是:R2、R3、R5、R10、R12、R13和R15中的至少一个是连接基团;和
(b)由小分子、抗原、微粒、纳米颗粒、聚合物、肽、蛋白质、抗体或抗体片段、核酸、激素和生长因子组成的组中的一种或多种。
11.药物组合物,其包含权利要求1的化合物或权利要求10的缀合物,以及药学上可接受的载体。
12.检测靶点的方法,其中所述靶点是化合物、细胞或颗粒,其中所述方法包括用权利要求10的缀合物标记所述靶点。
13.权利要求12的方法,其中所述方法包括使用流式细胞术。
14.对细胞、组织或生物体进行成像的方法,其中所述方法包括使用权利要求1的化合物或权利要求10的缀合物。
15.治疗需要其治疗的个体的疾病的方法,所述方法包括:
向所述个体给药权利要求1的化合物或权利要求10的缀合物或权利要求11的药物组合物;以及
用光照射所述个体的至少一部分,
任选地其中所述疾病是过度增生性疾病,进一步任选地,其中所述疾病是癌症。
16.水溶性二氢卟酚染料,其在水溶液中具有高于约1mg/ml的溶解度,任选地在水溶液中具有约2.5mg/ml或更高的溶解度;进一步任选地在水溶液中具有约10mg/ml或更高的溶解度。
17.制备式(I)的化合物的合成中间体的方法:
其中:
M是金属或者是-H、-H;
R5、R10和R15独立地选自H、烷氧基和具有下式的连接基团:
-L1-(X1-L2)p-G;
其中p为0或1;L1是亚烃基;X1是-C(=O)NH-或-NHC(=O)-;L2是其中q为1至24的整数的-(CH2CH2O)q-亚烷基、亚烷基或取代的亚烷基,任选地其中取代的亚烷基是被一个或多个包含聚氧乙烯链和/或酰胺基团的基团取代的亚烷基;并且G是可生物缀合基团;并且
R2、R3、R12和R13独立地选自H、卤素、氰基、全卤代烷基、磺酸酯、磺酰胺、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、具有式-L1-(X1-L2)p-G的连接基团和增溶基团,其中所述增溶基团选自-芳基-(Rs)w和-炔基-芳基-(Rs)w,其中w为0至5的整数,包括端值,并且Rs是具有下式的基团:
-X2-(L3)z-R17,
其中:z为0或1;X2是-CH2NHC(=O)-、-C(=O)NH-亚烷基-NH-或三唑基;L3是-C(=O)-亚烷基-C(=O)-NH-,并且R17选自-(C2H4O)m-R18、-C(=O)C2H4-(OC2H4)mOR18和-(C2H4O)n-C2H4-C(=O)NH-C(R19)3,其中m为4或更大的整数,任选地其中m为8或更大的整数;n为1至5的整数;R18是低级烷基,任选地为甲基;并且R19是-CH2O-C2H4-C(=O)NH-(C2H4O)mR18;
条件是:R2、R3、R12和R13中的至少一个是-芳基-(Rs)w或-炔基-芳基-(Rs)w;其中所述方法包括:
(a)提供具有式(I’)的化合物:
其中:
M是金属或是-H、-H;
(b)使步骤(a)中提供的化合物与包含4摩尔(M)HCl的二氧杂环己烷溶液接触以提供式(I”)的化合物:
其中:
M是金属或是-H、-H;
R5”、R10”和R15”独立地选自H、烷氧基、
R2”、R3”、R12”和R13”独立地选自H、酯、羧酸、甲酰基、乙酰基、
条件是:R2”、R3”、R12”和R13”中的至少一个是
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