CN117042782A - 使用了化学交联海藻酸的多层结构体 - Google Patents

使用了化学交联海藻酸的多层结构体 Download PDF

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Abstract

要求一种可实用的新的多层结构体,其改善了由结构的稳定性的提高导致的器件的大型化、加工的容易性等。结构体,其包含:包含包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的核心层、包覆前述核心层的阳离子性聚合物层、和包覆前述阳离子性聚合物层的阴离子性聚合物层。

Description

使用了化学交联海藻酸的多层结构体
技术领域
本发明涉及使用了化学交联海藻酸的多层结构体。更具体地,涉及结构体、及其制造方法等,所述结构体包含:包含包埋有细胞等药理成分的化学交联海藻酸的核心层、包覆前述核心层的阳离子性聚合物层、和包覆前述阳离子性聚合物层的海藻酸、化学交联海藻酸等的阴离子性聚合物层。
背景技术
近年来,研究了将在聚合物珠或聚合物胶囊中封入的细胞等移植到体内的技术。例如,作为用于移植的细胞递送器件,已知有使用了海藻酸的微胶囊。海藻酸在钙离子、钡离子这样的二价离子的存在下瞬时凝胶化,因此可用于将细胞封入到凝胶内。另外,报道了将海藻酸用作为阳离子性聚合物的聚-L-赖氨酸(PLL)、聚-L-鸟氨酸(PLO)包覆、将其进一步用海藻酸包覆的、海藻酸/PLL或PLO/海藻酸的三层的海藻酸胶囊(例如,非专利文献1、专利文献1)。
在非专利文献2中,记载了在三层的海藻酸胶囊中,最外层的海藻酸在生物体内分解,PLL露出,由此可引起免疫反应。另外,在非专利文献2中,公开了将代替PLL而用PLO包覆的海藻酸胶囊的物理的特性与使用了PLL的情况进行比较的实验结果。根据该文献,认为用PLO包覆的海藻酸胶囊与用PLL包覆的胶囊相比,物理强度较高,透过选择性更为优异。在非专利文献3中,记载了用PLO包覆的海藻酸胶囊与用PLL包覆的胶囊相比,纤维化的程度较低。
在这样的状况下,开发了各种具有3层结构的海藻酸胶囊,所述3层结构使用了进一步实施了化学性结构修饰的材料(例如专利文献2~6)。
作为实施了化学性交联的海藻酸,例如报道了使用了Huisgen反应的海藻酸(专利文献7和作为本申请优先权的基础的申请后公开的专利文献9)、使用了光交联反应的海藻酸(专利文献8)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2001/052871号小册子
专利文献2:国际公开第2014/171842号小册子
专利文献3:国际公开第2018/151186号小册子
专利文献4:国际公开第98/049202号小册子
专利文献5:中国公开公报第105078923号
专利文献6:国际公开第2010/139061号小册子
专利文献7:国际公开第2019/240219号小册子
专利文献8:国际公开第2019/168058号小册子
专利文献9:国际公开第2021/125255号小册子
非专利文献
非专利文献1:药学杂志,125卷,8号,p.601-615,2005
非专利文献2:Biomaterials,Vol.26,No.34,6846-52,2005
非专利文献3:American Diabetes Association 60th Scientific Sessions,2000,Abstract,No.448-P
发明内容
发明要解决的课题
对于在核心层中使用了海藻酸的以往的多层结构体而言,从其结构稳定性的方面考虑,其用途限于用于微胶囊等的应用。人们需求可实用的新的多层结构体,其改善了由结构的稳定性的提高带来的器件的大型化、加工的容易性等。
用于解决课题的方案
本发明人等进行了努力研究,结果发现以下(1)~(7),基于这些发现,完成了本发明。
(1)将使用化学交联海藻酸制作的核心层用阳离子性聚合物层包覆、进而利用海藻酸、化学交联海藻酸等的阴离子性聚合物层包覆的结构体(以下简称为本发明的结构体)与使用海藻酸作为核心层的同样的结构体(以下简称为以往的结构体)相比,即使在没有由2价金属离子导致的海藻酸的分子间交联的条件下也显示高的物理强度。
(2)本发明的结构体例如作为珠的形状制作时,与以往的结构体相比,可制作更大尺寸的结构体。
(3)本发明的结构体由于具备高的稳定性,因此也可以进行例如平板、纤维这样的、大型且自由的形状的结构体的制作,另外,这些结构体能够长时间维持结构稳定性。
(4)能够实际制作核心层中封入有细胞的本发明的结构体,在本发明的结构体中,细胞可长时间地存活。
(5)因此,本发明的结构体可用于在其稳定的核心层中加入细胞等并进行保存或培养等、广泛的用途。
(6)将源自胰β细胞的细胞封入到核心层中时,在维持结构体的状态下长时间地分泌胰岛素,因此也可用于胰岛、细胞移植用器件细胞的移植等。
(7)本发明的结构体由于使用化学修饰海藻酸或海藻酸作为包覆阳离子性聚合物的层,从而适合于在生物体内的使用,另外,由于具备前述(1)~(6)所述的结构特性,因此不仅可应用于细胞移植,也可应用于在各种生物体内的利用。
应予说明,通过使用后述的式(HB-I)或式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物、在两种海藻酸衍生物之间形成交联而得的化学交联海藻酸以往是未知的。
本发明的例示的方式如以下[1]~[13-9]所示。
[1]结构体,其包含:包含包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的核心层、包覆前述核心层的阳离子性聚合物层、和包覆前述阳离子性聚合物层的阴离子性聚合物。
[2]根据[1]所述的结构体,其中,前述化学交联海藻酸通过使用式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物和式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物、在前述两种海藻酸衍生物之间形成交联而得到,
[式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸:
【化1】
[式(H-I)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-是与环状炔基(Akn)键合的2价连接基团];
[式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸:
【化2】
[式(H-II)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L2-为与叠氮基键合的2价连接基团]。
[2-1]根据[1]或[2]所述的结构体,其中,前述化学交联海藻酸通过使用式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物和式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物、在前述两种海藻酸衍生物之间形成交联而得到,
[式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化3】
[式(H-I)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-表示选自下述表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的连接基团,
【表1-1】
【表1-2】
【表1-3】
Akn表示选自下述表中记载的部分结构式[各式中,不包括虚线右侧]中的环状炔基],
【表2】
[式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化4】
(式(H-II)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L2-表示选自下述表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的连接基团),
【表3-1】
【表3-2】
【表3-3】
[2-2]根据前述[2-1]所述的结构体,其使用化学交联海藻酸而制造,所述化学交联海藻酸通过使用作为前述式(H-I)中的Akn-L1-的组合选自下表的式子:
【表4】
中的连接基团的化学修饰海藻酸衍生物(其中,上述表中的Akn与前述[2-1]中的定义相同,-L1-中所示的各符号表示下述的部分结构式:
【化5】
[各式中,不包括两端的虚线外侧])、和作为前述式(H-II)中的-L2-选自下述式:
【化6】
中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]的物质的化学修饰海藻酸衍生物,在两种海藻酸衍生物之间形成交联而得到。
[2-2b]根据前述[2-2]所述的结构体,其使用式(H-I)中的Akn为(AK-1)、-L1-为(LN-4-X)、(LN-9-X)、(L1-1-X)、(L1-2-X)、(L1-3-X1)、(L1-3-X2)、(L1-4-X1)、(L1-4-X2)、(L1-5-X)、(L1-6-X)、(L1-8-X1)或(L1-8-X2)的化学修饰海藻酸衍生物而制造。
[2-2c]根据前述[2-2]所述的结构体,其使用式(H-I)中的Akn为(AK-3)、-L1-为(LN-3-X1)、(LN-3-X2)或(L1-7-X)的化学修饰海藻酸衍生物而制造。
[2-2d]根据前述[2-2]所述的结构体,其使用式(H-I)中的Akn为(AK-9)、-L1-为(LN-4-X)、(LN-9-X)、(L1-1-X)、(L1-2-X)、(L1-3-X1)、(L1-3-X2)、(L1-4-X1)、(L1-4-X2)、(L1-5-X)、(L1-6-X)、(L1-8-X1)或(L1-8-X2)的化学修饰海藻酸衍生物而制造。
[2-3]根据前述[2-2]所述的结构体,其使用前述式(H-I)中的Akn为(AK-1)或(AK-3)的化学修饰海藻酸衍生物而制造。
[2-4]根据前述[2-1]所述的结构体,其使用前述式(H-I)中的Akn为(AK-1)、-L1-为(LN-3)或(LN-9)、或者Akn为(AK-3)、-L1-为(LN-3)的化学修饰海藻酸衍生物、和前述式(H-II)中的-L2-为(LK-2)、(LK-4)、(LK-5)或(LK-7)的化学修饰海藻酸衍生物而制造。特别优选-L2-为(LK-2)的上述结构体。
[2-4b]根据前述[2-4]所述的结构体,其使用式(H-I)中的Akn为(AK-1)、-L1-为(LN-9)、或者Akn为(AK-3)、-L1-为(LN-3)的化学修饰海藻酸衍生物、和前述式(H-II)中的-L2-为(LK-2)、(LK-4)、(LK-5)或(LK-7)的化学修饰海藻酸衍生物而制造。特别优选-L2-为(LK-2)的上述结构体。
[2-5]根据前述[2-2]所述的结构体,其使用前述式(H-I)中的Akn为(AK-1)、-L1-为[2-2]的表中的(LN-3-X1)或(LN-9-X)、或者Akn为(AK-3)、-L1-为(LN-3-X1)的化学修饰海藻酸衍生物、和前述式(H-II)中的-L2-为(LK-2-X)、(LK-4-X)、(LK-5-X1)或(LK-7-X1)的化学修饰海藻酸衍生物而制造。特别优选-L2-为(LK-2-X)的上述结构体。
[2-6]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(A01),
【化7】
式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N01),
【化8】
[2-7]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为[2-6]中的式(A01),式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N02),
【化9】
[2-8]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为[2-6]中的式(A01),式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N03),
【化10】
[2-9]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为[2-6]中的式(A01),式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N04),
【化11】
[2-10]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(A02),
【化12】
式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N01),
【化13】
[2-11]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为[2-10]中的式(A02),式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N02),
【化14】
[2-12]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为[2-10]中的式(A02),式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N03),
【化15】
[2-13]根据[2-1]所述的结构体,其中,式(H-I)的化学修饰海藻酸衍生物为[2-10]中的式(A02),式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N04),
【化16】
[2-14]根据前述[2]所述的结构体,其中,在式(H-I)中,-L1-为-(CH2)n1-(其中,n1=1~50,该基团中的-CH2-可被选自-CO-、-CONH-、-NHCO-、-O-CONH-、-NHCO-O-、-O-和-NH-中的1~10个基团、或苯环替代,该-CH2-的氢原子可被用C1-3烷基或苯基取代了的C1-3烷基取代),
Akn为8元环的环状炔基(其中,该环状炔基可进一步稠合1~2个苯环、环丙烷环、或者1,2,3-三唑环,对于稠合的环,可与-L1-键合,另外,可以是该8元环的环状炔基中的-CH2-被选自-C(=O)-、-CONH-、-NH-中的1~2基团替代了的8元环基,该炔基中的-CH2-的氢原子可被选自C1-3烷基、氟原子、羟基、或C1-3烷基氧基中的1~2个基团取代),
在式(H-II)中,-L2-为-(CH2)n2-(其中,n2=1~50,该基团中的-CH2-可被选自-CONH-、-NHCO-、-O-和-NH-中的1~10个基团、或苯环或吡啶环替代,该-CH2-的氢原子可被C1-3烷基取代)。
[2-15]根据前述[2]所述的结构体,其中,在式(H-I)中,-L1-为-(CH2)n1-(其中,n1=1~15(例如2~15),该基团中的-CH2-可被选自-CO-、-CONH-、-NHCO-、-O-CONH-、-NHCO-O-、-O-和-NH-中的1~5个基团、或苯环替代,该-CH2-的氢原子可被用C1-3烷基或苯基取代了的C1-3烷基取代),
Akn为8元环的环状炔基(其中,该环状炔基可进一步稠合1~2个苯环,另外,可以是该8元环的环状炔基中的-CH2-被-NH-替代了的8元环基),
在式(H-II)中,-L2-为-(CH2)n2-(其中,n2=1~15(例如2~15),该基团中的-CH2-可被选自-CONH-、-NHCO-、-O-和-NH-中的1~5个基团、或苯环替代)。
[3-1]根据[1]、[2]或[2-1]所述的结构体,其中,前述化学交联海藻酸通过使用式(HB-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物和式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物,在前述两种海藻酸衍生物之间形成交联而得到,
[式(HB-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(HB-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化17】
[式(HB-I)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-表示在[2-1]记载的-L1-的部分结构式中,选自(LN-3)、(LN-9)、和(L1-3)至(L1-10)所记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的连接基团;
Akn表示选自[2-1]记载的Akn的部分结构式中所记载的部分结构式[各式中,不包括虚线右侧]中的环状炔基);
[式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化18】
[式(HB-II)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L2-表示在[2-1]记载的-L2-的部分结构式中,选自(LK-2)、和(L2-1)至(L2-9b)记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的连接基团]。
(其中,通过使用在式(HB-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物中-L1-为选自(LN-3)或(LN-9)中的任一者的连接基团的衍生物、和在式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物中-L2-为(LK-2)的连接基团的衍生物来实施交联反应而得到的化学交联海藻酸除外)。
[3-2]根据前述[3-1]所述的结构体,其中,前述式(HB-I)中的-L1-选自下表的式子:
【表5-1】
【表5-2】
中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧];
Akn选自前述[2-1]中的Akn的表中记载的部分结构式[各式中,不包括虚线右侧];
前述式(HB-II)中的-L2-选自下述表:
【表6-1】
【表6-2】
中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[3-3]根据前述[3-2]所述的结构体,其中,前述式(HB-II)中的-L2-选自下述表:
【表7-1】
【表7-2】
中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[3-4]根据前述[3-3]所述的结构体,其中,前述式(HB-II)中的-L2-选自下述表:
【表8】
中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[3-5]根据[3-3]所述的结构体,其中,前述式(HB-II)中的-L2-选自下述表:
【表9】
中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[3-6]根据[3-3]~[3-5]所述的结构体,其中前述式(HB-I)中的-L1-选自下述表:
【表10】
中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[4]根据[1]或[2]所述的结构体,其中,前述化学交联海藻酸通过使用式(HA-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物和式(HA-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物、在前述两种海藻酸衍生物之间形成交联而得到,
[式(HA-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(HA-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化19】
[式(HA-I)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-表示选自下述部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的2价连接基团:
【化20】
;Akn表示选自下述部分结构式[各式中,不包括虚线右侧]中的环状炔基,
【化21】
,星号表示手性中心];
[式(HA-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物]
下述式(HA-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化22】
[式(HA-II)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L2-表示选自下述部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的2价连接基团,
【化23】
[5]根据前述[1]所述的结构体,其中,化学交联海藻酸为第1海藻酸的任意羧基与第2海藻酸的任意羧基介由下述式(H-III-L)所表示的基团进行交联而得的物质,
【化24】
[式(H-III-L)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;
-L1-为与环状炔基(Akn)键合的2价连接基团;
-L2-为与叠氮基键合的2价连接基团;
X为具有与L2键合的叠氮基、和与L1键合的环状炔基(Akn)能够进行3+2环加成反应的环状基的二价基团]。
[5-1]根据前述[1]所述的结构体,其中,化学交联海藻酸为第1海藻酸的任意羧基与第2海藻酸的任意羧基介由下述式(H-III-L)所表示的基团进行交联而得的物质,
【化25】
[式(H-III-L)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;
-L1-与[2-1]中的定义相同;
-L2-与[2-1]中的定义相同;
X为选自下述表中记载的部分结构式中的环状基(各式中,不包括两端的虚线外侧):
【表11-1】
【表11-2】
[5-2]根据前述[5-1]所述的结构体,其中,化学交联海藻酸是在前述式(H-III-L)中,-X-L1-的组合选自下表的式子(其中,表中的-L1-与前述[2-2]中的定义同义,-X-中所示的各符号与[5-1]中的表中所示的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]同义)、-L2-选自前述[2-2]中的结构式的物质,
【表12】
[5-3]根据前述[5-2]所述的结构体,其中,前述式(H-III-L)中的-X-为(TZ-2)或(TZ-6)。
[5-4]根据前述[5-1]所述的结构体,其中,前述式(H-III-L)中的-X-为(TZ-6)、-L1-为(LN-3)或(LN-9),或者-X-为(TZ-2)、-L1-为(LN-3),且-L2-为[2-2]的表中的(LK-2)、(LK-4)、(LK-5)或(LK-7)。
[5-5]根据前述[5-2]所述的结构体,其中,前述式(H-III-L)中的-X-为(TZ-6)、-L1-为[2-2]的表中的(LN-3-X1)或(LN-9X),或者-X-为(TZ-2)、-L1-为(LN-3-X1),且-L2-为[2-2]的表中的(LK-2-X)、(LK-4-X)、(LK-5-X1)或(LK-7-X1)。
[5-6]根据前述[5]所述的结构体,其中,前述式(H-III-L)中的-L1-选自[2-14]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧],-L2-选自[2-14]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧],-X-选自[5-1]中的表中所示的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[5-7]根据前述[5]所述的结构体,其中,前述式(H-III-L)中的-L1-选自[2-15]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧],-L2-选自[2-15]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧],-X-选自[5-1]中的表中所示的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[6-1]根据前述[5-1]所述的结构体,其中,前述化学交联海藻酸为第1海藻酸的任意羧基与第2海藻酸的任意羧基介由下述式(HB-III-L)所表示的基团进行交联而得的物质,
【化26】
[式(HB-III-L)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;
-L1-表示在[2-1]中的表中记载的-L1-的部分结构式中,选自(LN-3)、(LN-9)、和(L1-3)至(L1-10)记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的连接基团;
-L2-表示在[2-1]中的表中记载的-L2-的部分结构式中,选自(LK-2)、和(L2-1)至(L2-9b)记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]中的连接基团;
-X-与[5-1]中的表中所示的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]同义,
其中,-L1-为(LN-3)或(LN-9)、-L2-为(LK-2)的情况除外]。
[6-2]根据前述[6-1]所述的结构体,其中,前述式(HB-III-L)中的-L1-选自[3-2]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧],-L2-选自[3-2]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧],-X-选自[5-1]中的表中所示的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[6-3]根据前述[6-2]所述的结构体,其中,前述式(HB-III-L)中的-L2-选自[3-3]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[6-4]根据前述[6-3]所述的结构体,其中,前述式(HB-III-L)中的-L2-选自[3-4]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[6-5]根据前述[6-3]所述的结构体,其中,前述式(HB-III-L)中的-L2-选自[3-5]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[6-6]根据前述[6-3]~[6-5]所述的结构体,其中,前述式(HB-III-L)中的-L1-选自[3-6]中的表中记载的部分结构式[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[7]根据前述[1]所述的结构体,其中,化学交联海藻酸是第1海藻酸的任意羧基、与第2海藻酸的任意羧基介由下述式(HA-III-L)所表示的基团交联而成的物质,
【化27】
[式(HA-III-L)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;
-L1-与前述[4]中的定义相同;
-L2-与前述[4]中的定义相同;
X与前述[5-1]中的定义相同]。
[8-1]根据[1]所述的结构体,其中,化学交联海藻酸是通过对于导入有式(C-I)所表示的光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物进行光照射而得到的化学交联海藻酸,
[导入有式(C-I)所表示的光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物]
在海藻酸的任意1个以上的羧基上导入有下述式(C-I)[式中,不包括虚线右外侧]所表示的光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物,
【化28】
[式(C-I)中,
Ar表示C6~10芳基(对于前述C6~10芳基而言,从羟基、氰基、硝基、卤素原子、C1~6烷基、卤代C1~6烷基、C1~6烷氧基、和-NRARB基(-NRARB基中的RA和RB各自独立地为选自氢原子、C1~6烷基、C2~7烷酰基、或C1~6烷基磺酰基中的基团(其中,-NH2、-NH(C1~6烷基)、和-N(C1~6烷基)2除外))中任意选择的1~3个基团可与环上的氢原子替换,在前述C6~10芳基上,C1~6烷基和C1~6烷氧基、或2个C1~6烷氧基相邻而取代时,可以在从该C1~6烷基和C1~6烷氧基的各基团的烷基上除去1个任意氢原子的碳原子之间通过键合而形成环状醚、或者可以在从该2个C1~6烷氧基的各烷基上除去1个任意氢原子的碳原子之间通过键合而形成环状醚,或者在前述C6~10芳基上,C1~6烷氧基和-NHRG基(-NHRG基中的RG为C2~7烷酰基或C1~6烷基磺酰基)相邻而取代时,可以通过使该C1~6烷氧基的从烷基上除去了1个任意氢原子的碳原子与该-NHRG基的除去了1个氢原子的氮原子键合而形成3-N-(C2~7烷酰基)噁唑烷环、3-N-(C1~6烷基磺酰基)噁唑烷环、4-N-(C2~7烷酰基)吗啉环、4-N-(C1~6烷基磺酰基)吗啉环、4-N-(C2~7烷酰基)-1,4-氧杂氮杂环庚烷环、或4-N-(C1~6烷基磺酰基)-1,4-氧杂氮杂环庚烷环);
p表示1或2的整数;
-X-表示-O-;
-A-为式(AL-1)~(AL-4)[各式中,不包括两端的虚线外侧]:
【化29】
(在式(AL-1)~(AL-4)中,n表示1~18的整数;m表示1~9的整数;j表示0~9的整数;
式(AL-1)~(AL-4)中的亚甲基(-CH2-)的氢原子可被多个(例如1~10个、或1~5个)选自卤素原子、羟基、C1~6烷基、羟基C1~6烷基、巯基C1~6烷基、C1~6烷硫基C1~6烷基、羧基C1~6烷基、-NRaRb基、(RaRbN)-C1~6烷基、(RaRbN)C(=O)-C1~6烷基(前述-NRaRb基、(RaRbN)-C1~6烷基、或(RaRbN)C(=O)-C1~6烷基中的Ra和Rb各自独立地为选自氢原子、C1~6烷基、C2~7烷酰基、或C1~6烷基磺酰基中的基团)、胍基C1~6烷基、C7~16芳烷基、羟基C6~10芳基C1~6烷基、或杂芳基C1~6烷基中的基团取代;式(AL-1)~(AL-4)中的亚甲基(-CH2-)的2个氢原子被取代为C1~6烷基时,可在从该各C1~6烷基的各烷基除去1个任意氢原子的碳原子之间通过键合而形成C3~8环烷基环;式(AL-3)或式(AL-4)中的-NH-基可与在相邻的碳原子上取代的前述取代基一起形成非芳族杂环)](其中,在式(C-I)中,Ar=苯基、p=1、-A-=式(AL-1)、且n=3时,在该Ar的苯基上,从可与前述Ar环上的氢原子替换的取代基组中任意选择的1~3个基团与前述苯基上的氢原子替换)。
[8-2]根据[8-1]所述的结构体,其中,包含通过对于“导入有光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物”进行光照射而得到的化学交联海藻酸,在所述“导入有光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物”中,
前述式(C-I)中,
Ar为苯基(对于前述苯基而言,任意选自氰基、氟原子、三氟甲基、和甲氧基中的1~3个基团可与环上的氢原子替换,在苯基上,2个甲氧基相邻而取代时,可以在从2个甲氧基的各基团的甲基上除去1个任意氢原子的碳原子之间通过键合而形成1,4-二噁烷环)(其中,在式(C-I)中,Ar=苯基、p=1、-A-=式(AL-1)、且n=3时,在该Ar的苯基上,从可与前述苯基上的氢原子替换的取代基组中任意选择的1~3个基团与前述苯基上的氢原子替换);
p为1或2的整数;
-X-为-O-:
-A-为前述方式[8-1]中的式(AL-1)或(AL-2)[各式中,不包括两端的虚线外侧]。
[8-3]根据[8-2]所述的结构体,其中,包含化学交联海藻酸,该化学交联海藻酸通过对于导入有前述式(C-I)中Ar为苯基、4-氟苯基、4-(三氟甲基)苯基、4-甲氧基苯基、4-氰基苯基、或2,3-二氢苯并[b][1,4]二噁英基的“光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物”进行光照射而得到。
[8-4]根据[8-2]所述的结构体,其中,包含化学交联海藻酸,该化学交联海藻酸通过对于导入有前述式(C-I)中选自以下所示的部分结构式[各式中,不包括虚线右侧]中的光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物进行光照射而得到。
【化30】
[8-5]根据[8-1]~[8-4]中任一项所述的结构体,其中,照射的光是选自紫外线或LED光中的光。
[9-1]根据前述[1]所述的结构体,其中,化学交联海藻酸是第1海藻酸的任意羧基和、第2海藻酸的任意羧基介由下述式(C-II-L-1)或式(C-II-L-2)所表示的基团交联而得的物质,
【化31】
[式(C-II-L-1)或式(C-II-L-2)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-A-、-X-、和Ar与前述[8-1]~[8-3]中任一项中记载的定义相同]。
[9-2]根据前述[1]所述的结构体,其中,化学交联海藻酸是第1海藻酸的任意羧基与第2海藻酸的任意羧基介由下述式(C-II-L-3)所表示的基团交联而得的物质,
【化32】
[式(C-II-L-3)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-A-、-X-、和Ar与前述[8-1]~[8-3]中任一项中记载的定义相同]。
[10-1]结构体的制造方法,所述结构体是前述[2]中所示的、包含包埋在核心层的化学交联海藻酸中的药理成分的结构体,在所述制造方法中,包括以下的工序(a)~(c);
工序(a):使包含药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液[式(H-I)所示的衍生物与式(H-II)所示的衍生物的混合物]与包含2价金属离子的溶液接触,进行凝胶化的工序、
工序(b):使工序(a)中得到的凝胶与包含阳离子性聚合物的溶液接触,将该凝胶用阳离子性聚合物涂敷的工序、
工序(c):使工序(b)中得到的制造物与包含阴离子性聚合物的溶液接触,进一步用阴离子性聚合物涂敷的工序。
[10-2]根据前述[10-1]所述的结构体的制造方法,其中,进一步包含以下的工序(d),
工序(d):使用螯合剂将工序(c)中得到的结构体进行螯合处理的工序。
[10-3]根据[10-1]或[10-2]所述的制造方法,其中,结构体为前述[2-1]~[7]中任一项所述的结构体。
[11-1]包含包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的结构体的制造方法,其中,包括以下的工序(a)~(c)和在工序(a)以后的任意阶段进行光照射,
工序(a):使包含药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液与包含2价金属离子的溶液接触,进行凝胶化的工序、
工序(b):使在工序(a)中得到的凝胶与包含阳离子性聚合物的溶液接触,将该凝胶用阳离子性聚合物涂敷的工序、
工序(c):使在工序(b)中得到的制造物与包含阴离子性聚合物的溶液接触,进一步用阴离子性聚合物涂敷的工序。
[11-2]前述[11-1]所述的结构体的制造方法,其中,进一步包含以下的工序(d),
工序(d):使用螯合剂将工序(c)中得到的结构体进行螯合处理的工序。
[11-3]根据[11-1]或[11-2]所述的制造方法,其中,结构体是前述[8-1]~[9-2]中任一项所述的结构体。
[12-1]根据前述[1]~[9-2]中任一项所述的结构体,其中,阴离子性聚合物为海藻酸或化学交联海藻酸。
[12-2]根据前述[1]~[9-2]中任一项所述的结构体,其中,阴离子性聚合物为海藻酸。
[12-3]根据前述[1]~[9-2]中任一项所述的结构体,其中,阴离子性聚合物为与核心层中使用的相同的化学交联海藻酸。
[12-4]根据前述[1]~[9-2]中任一项所述的结构体,其中,阴离子性聚合物选自具有前述[1]~[9-2]中任一项中记载的结构式的化学交联海藻酸。
[12-5]根据前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-4]中任一项所述的结构体,其中,包埋在核心层的化学交联海藻酸中的药理成分为细胞。作为某种方式,上述结构体中,细胞为胰岛素分泌细胞。作为其他方式,是前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-4]中任一项所述的结构体,其中,药理成分为产生生物活性物质的细胞,作为其他方式,是前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-4]中任一项所述的结构体,其中,药理成分为产生生理活性物质的细胞,作为其他方式,是前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-4]中任一项所述的结构体,其中,药理成分为产生生理活性天然物的细胞。
[12-6]根据前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-5]中任一项所述的结构体,其中,阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸或聚-L-赖氨酸。
[12-7]根据前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-6]中任一项所述的结构体,其中,阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸。
[12-8]根据前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-7]中任一项所述的结构体,其中,结构体的形状为珠、片或纤维。优选是形状为珠的前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-7]中任一项所述的结构体。作为其他方式,是形状为片的前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-7]中任一项所述的结构体。进而作为其他方式,是形状为纤维的前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-7]中任一项所述的结构体。
[12-9]根据前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-8]中任一项所述的结构体,其中,海藻酸或化学修饰海藻酸衍生物使用利用其凝胶过滤层析法测定的重均分子量为10万Da~300万Da的物质而制造。
[12-10]根据前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-9]中任一项所述的结构体,其在生物体内使用。
[12-11]医疗用材料,其中,以封入到前述[1]~[9-2]或[12-1]~[12-9]中任一项所述的结构体中的药理成分作为有效成分。
[12-12]根据[12-11]所述的医疗用材料,其是创伤包覆材料、术后防粘连材料、药物缓释用基材、细胞移植用基材、假体材料、制剂包衣材料、或用于生物打印机的生物墨水。作为假体材料,优选为植入物、人工器官。
[13-1]根据前述[10-1]~[11-3]中任一项所述的制造方法,其用于制造阴离子性聚合物为海藻酸或化学交联海藻酸的结构体。
[13-2]根据前述[10-1]~[11-3]中任一项所述的制造方法,其用于制造阴离子性聚合物为海藻酸的结构体。
[13-3]根据前述[10-1]~[11-3]中任一项所述的制造方法,其用于制造阴离子性聚合物为与在核心层中使用的相同的化学交联海藻酸的结构体。
[13-4]根据前述[10-1]~[11-3]任一项所述的制造方法,其用于制造前述[1]~[9-2]中任一项所述的结构体,其中阴离子性聚合物选自前述[1]~[9-2]中任一项所述的化学交联海藻酸。
[13-5]根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-4]中任一项所述的制造方法,其用于制造包埋在核心层的化学交联海藻酸中的药理成分为细胞的结构体。作为某种方式,是细胞为胰岛素分泌细胞的结构体的上述制造方法。
[13-6]根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-5]中任一项所述的制造方法,其用于制造阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸或聚-L-赖氨酸的结构体。
[13-7]根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-6]中任一项所述的制造方法,其用于制造阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸的结构体。
[13-8]根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-7]任一项所述的制造方法,其用于制造结构体的形状为珠、片或纤维的结构体。优选根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-7]任一项所述的制造方法,其用于制造结构体的形状为珠的结构体。作为其他方式,是根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-7]任一项所述的制造方法,其用于制造结构体的形状为片的结构体。作为进一步其他的方式,是根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-7]任一项所述的制造方法,其用于制造结构体的形状为纤维的结构体。
[13-9]根据前述[10-1]~[11-3]或[13-1]~[13-8]任一项所述的制造方法,其用于制造结构体,所述结构体使用海藻酸或化学修饰海藻酸衍生物的利用其凝胶过滤层析法测定的重均分子量为10万Da~300万Da的物质制造。
作为本发明的优选方式的结构体,可举出以下的例子。
[14-1]根据前述[1]~[7]所述的结构体,其中,药理成分为产生生物活性物质的细胞,阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸或聚-L-赖氨酸,阴离子性聚合物为海藻酸或与在核心层中使用的物质相同的化学交联海藻酸,结构体的形状为珠或片。
[14-2]医疗用材料,其中,以封入到前述[1]~[7]所述的结构体中的、前述药理成分作为有效成分,在所述结构体中,药理成分为产生生物活性物质的细胞、阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸或聚-L-赖氨酸、阴离子性聚合物为海藻酸或与在核心层中使用的物质相同的化学交联海藻酸。
[14-3]根据前述[1]~[7]所述的结构体,其中,用于在体内留置而发挥药理成分的功能的、阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸或聚-L-赖氨酸,阴离子性聚合物为海藻酸或与在核心层中使用的物质相同的化学交联海藻酸。
[14-4]人或动物的疾病的治疗方法,该方法基于将前述[1]~[7]所述的结构体留置于体内,在所述结构体中,药理成分为产生生物活性物质的细胞、阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸或聚-L-赖氨酸、阴离子性聚合物为海藻酸或与在核心层中使用的物质相同的化学交联海藻酸。特别地,治疗方法基于将该结构体用作创伤包覆、手术后的防粘连、药剂的缓释、细胞移植、植入物或人工器官等的假体剂。
发明的效果
根据本发明,可提供新的结构体。优选结构体显示至少下述效果的一种以上。
(1)与使用海藻酸作为核心层的同样的结构体(以下简称为以往的结构体)相比,即使在没有由2价金属离子产生的海藻酸的分子间交联的条件下也显示高的物理强度。
(2)与以往的结构体相比,可制作更大尺寸的结构体。
(3)还可制作平板、纤维这样的、大型且自由形状的结构体,另外,这些结构体能够长时间维持结构稳定性。
(4)在封入到核心层中时,可使细胞长时间存活。
(5)可用于在核心层中加入细胞等并进行保存或培养等的目的。
(6)还可用于胰岛、细胞移植用器件细胞的移植等。
(7)可应用于为了具有生物体适应性而在各种生物体内的利用。
附图的简单说明
图1是表示化学交联海藻酸的稳定性的评价的图。
图2是表示化学交联海藻酸的EDTA下的稳定性的评价的图。
图3是表示化学交联海藻酸的稳定性的评价的图。
图4是表示化学交联海藻酸的EDTA下的稳定性的评价的图。
图5是表示化学交联海藻酸的稳定性的评价的图。
图6是表示化学交联海藻酸的EDTA下的稳定性的评价的图。
图7是表示化学交联海藻酸的透过率的评价的图。
图8是表示化学交联海藻酸的透过率的评价的图。
图9是表示化学交联海藻酸的生物体适应性评价的图。
图10是表示实施例A-6涉及的结构体的螯合处理后(a)和1天振荡后(b)的稳定性的评价的图。
图11是表示实施例A-3涉及的结构体的螯合处理后(a)和1天振荡后(b)的稳定性的评价的图。
图12是表示实施例A-2涉及的结构体的螯合处理后(a)和1天振荡后(b)的稳定性的评价的图。
图13是表示实施例D-1涉及的结构体的1天振荡后的稳定性的评价的图。
图14是表示实施例D-2涉及的结构体的1天振荡后的稳定性的评价的图。
图15是表示实施例D-3涉及的结构体的1天振荡后的稳定性的评价的图。
图16是表示实施例D-4涉及的结构体的1天振荡后的稳定性的评价的图。
图17是表示实施例D(2)-1和实施例D(2)-2涉及的结构体的1天振荡后的稳定性的评价的图。
具体实施方式
以下,对于本发明的各方式更详细地进行说明。
1.使用了化学交联海藻酸的多层结构体
在本说明书中,“结构体”是使用了可在内部封入药理成分的化学交联海藻酸的多层结构体。其中提供的结构体优选是包含含有药理成分的核心层、阳离子性聚合物层、和阴离子性聚合物层的3层的结构体,只要没有特别限定,“结构体”是指包含含有包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的核心层、包覆前述核心层的阳离子性聚合物层、和包覆前述阳离子性聚合物层的阴离子性聚合物层的结构体。
本说明书中,“实施化学交联反应”或“进行化学交联反应”是指通过使用前述式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物和前述式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物进行Huisgen反应,而在这些化学修饰海藻酸衍生物之间形成化学交联(化学键),或者通过对于导入了前述式(C-I)所表示的光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物光照射而进行光环化反应,在前述式(C-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物之间形成化学交联(化学键)。
对于构成本发明的结构体的化学交联海藻酸,后面进行详述,其是通过使用在海藻酸的任意羧基上缩合有反应性基团的“化学修饰海藻酸衍生物”,并在这些衍生物之间实施交联反应,从而形成了化学交联的物质。
另一方面,已知海藻酸等的糖聚合物通过与2价金属离子接触,在2个羧基之间形成离子交联,形成水凝胶。构成本发明的结构体的化学交联海藻酸也具有同样的性质。因此,对于构成本发明的结构体的化学交联海藻酸而言,可存在(i)不形成基于2价金属离子的交联(离子交联)的状态(例如通过使EDTA等的螯合剂存在,除去与2价金属离子的结合的状态)、和(ii)形成化学交联和离子交联这两者的状态、的2种状态、以及它们的并存状态。本发明的结构体也能够通过并用离子交联,而制作牢固的凝胶来使用,或者即使在没有离子交联的状态下也能够保持稳定的结构。本说明书中,在表述为“化学交联海藻酸”的情况下,只要没有特别明示,包含任意状态的海藻酸。
1-1.包含包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的核心层
作为能够在核心层中封入的药理成分,除了具有药理活性、生物活性的物质、即生物活性物质以外,而且可举出细胞和微生物。
封入到核心层中的药理成分只要为至少1种药理成分即可,也可以同时封入多种药理成分,在为多种药理成分时,可以为具有各自独立的活性的药理成分,也可以为相互作用而具有活性的药理成分,还可以为主成分与其活性的辅助成分的组合。另外,可以是多种生物活性物质的组合、多种细胞的组合、多种微生物的组合、或1种或多种生物活性物质、细胞或微生物的组合。
作为能够封入到核心层中的生物活性物质,没有特别限制,优选是可作为药品使用的物质,可举出例如低分子药品、肽或寡核苷酸等的中分子药品和蛋白质等的生物药品、生理活性物质等。在本说明书中,对于生理活性物质,除了生物体本来具有的生理活性物质(生理活性天然物)以外,而且可举出将生理活性物质进行了修饰、改变的物质、活化或抑制生理活性的物质等,还包含与天然存在的物质一起、利用基因工程生产或化学性合成的物质,还包含它们的前药。具体地,可举出维生素、辅酶、激素、抗生物质、神经递质、细胞因子、酶、生长因子、抗体、其他生物体内因子等,作为生物体内因子,更具体地,可举出胰岛素、多巴胺、第VIII因子、第IX因子等。
作为能够封入到核心层中的细胞,没有特别限制,优选是能够释放生物活性物质的细胞(产生生物活性物质的细胞),除了天然的细胞以外,而且还包含实施了人工改造操作的细胞,也包含由多个细胞形成的细胞团。作为能够封入到核心层中的细胞,可举出例如移植用的细胞。作为移植用的细胞,可举出例如能够释放胰岛素等激素的细胞,具体地,可举出胰岛素分泌细胞、胰岛和胰岛细胞等。另外,作为能够释放其他生物活性物质的细胞,可举出多巴胺分泌细胞、脑下垂体细胞、生长激素分泌细胞、副甲状腺细胞、神经生长因子分泌细胞、血液凝固因子分泌细胞、肝细胞、上皮小体细胞、红细胞生成素分泌细胞、去甲肾上腺素分泌细胞等。优选是产生生理活性物质的细胞(产生生理活性物质的细胞)。作为其他方式,有产生生理活性天然物的细胞。
“胰岛素分泌细胞”是指具有分泌胰岛素的功能的细胞,例如在构成胰岛的细胞中,是指分泌胰岛素的β细胞。另外,“胰岛素分泌细胞”可以是通过分化、成熟或改变等而具有胰岛素分泌功能这样的细胞,也可包含例如使iPS细胞、ES细胞、或成体干细胞(例如,间充质干细胞)等的干细胞分化而得到的具有胰岛素分泌功能的细胞、使幼稚细胞、前体细胞成熟而得到的具有胰岛素分泌功能的细胞、和通过转基因而赋予胰岛素分泌功能的细胞。其中,对于使该细胞分化、成熟而言,包括培养该细胞,即,进行分化或成熟而得到的细胞可包含进行培养而得到的细胞。
“胰岛”的别名也称为郎格罕氏岛,是由平均约2000个胰岛细胞构成的细胞团。胰岛由分泌胰高血糖素的α细胞、分泌胰岛素的β细胞、分泌生长抑素的δ细胞、分泌生长素释放肽的ε细胞、以及分泌胰多肽的PP(pancreatic polypeptide;胰多肽)细胞这5种细胞构成。
在本说明书中,“胰岛细胞”只要是包含上述构成胰岛的5种细胞中的至少1种细胞的细胞即可,优选至少包含β细胞。在一些方式中,作为胰岛细胞,可以是包含所有的α细胞、β细胞、δ细胞、ε细胞和PP细胞的混合物,也可以是包含在胰岛中的状态的细胞。
另外,“胰岛细胞”可以是通过分化、成熟或改变等而成为胰岛细胞的细胞。这种情况下,“胰岛细胞”中例如还可包括使iPS细胞、ES细胞和成体干细胞(例如,间充质干细胞)等干细胞分化而得的胰岛细胞、和使幼稚细胞或前体细胞成熟而得的胰岛细胞。
作为“胰岛素分泌细胞”或“胰岛(包括胰岛细胞)”,在用作移植用途的情况下,优选在移植到患者体内时具有可使患者的疾病状态康复的程度的存活性和功能。作为胰岛素分泌细胞、胰岛或胰岛细胞的功能,可列举例如:分泌胰岛素,优选即使在移植后也维持葡萄糖响应性。
“胰岛素分泌细胞”、“胰岛”或“胰岛细胞”的供体为动物,优选为脊椎动物,更优选为哺乳类,具体地,可举出人、猪、猴、大鼠或小鼠等,进一步优选为人或猪。在一些方式中,从消除供体不足的观点考虑,“胰岛素分泌细胞”、“胰岛”或“胰岛细胞”的供体为猪。作为“胰岛素分泌细胞”、“胰岛”或“胰岛细胞”,可以为从作为供体的动物获得的胰岛或胰岛细胞、或者从源自供体的细胞获得的胰岛素分泌细胞或胰岛细胞的任一者,例如可以是从源自人的ES细胞或iPS细胞分化的胰岛素分泌细胞或胰岛细胞。
在“胰岛素分泌细胞”、“胰岛”或“胰岛细胞”来自猪的情况下,可列举:成体的猪胰岛、或者胚胎期、新生儿期或围产期的猪胰岛、或由该胰岛得到的胰岛素分泌细胞或胰岛细胞。该胰岛可在适当培养后使用,也可以使用使胚胎期、新生儿期或围产期的猪胰岛成熟后的胰岛。
作为血液凝固因子分泌细胞,可举出例如因子VIII分泌细胞和因子IX分泌细胞。
作为其他移植用的细胞,优选列举动物细胞,更优选列举来自脊椎动物的细胞,进一步优选列举来自哺乳类的细胞,特别优选列举来自人的细胞或来自猪的细胞。来自脊椎动物的细胞(特别是来自人的细胞)的种类可以是干细胞(例如,多能性干细胞(万能细胞)或成体干细胞)、前体细胞或成熟细胞的任一种。作为多能性干细胞,例如可使用:胚胎干(ES)细胞、生殖干(GS)细胞、或人工多能性干(iPS)细胞。作为成体干细胞,例如可使用:间充质干细胞(MSC)、造血干细胞、羊膜细胞、脐带血细胞、来自骨髓的细胞、心肌干细胞、来自脂肪的干细胞、或神经干细胞。也可以使用将这些干细胞分化诱导而成的细胞。
作为前体细胞和成熟细胞,例如可使用:来自皮肤、真皮、表皮、肌肉、心肌、神经、骨、软骨、内皮、脑、上皮、心脏、肾脏、肝脏、脾脏、口腔内、角膜、骨髓、脐带血、羊膜或毛的细胞。作为来自人的细胞,例如可使用:ES细胞、iPS细胞、MSC、软骨细胞、成骨细胞、成骨前体细胞、间充质细胞、成肌细胞、心肌细胞、成心肌细胞、神经细胞、肝细胞、成纤维细胞、角膜内皮细胞、血管内皮细胞、角膜上皮细胞、羊膜细胞、脐带血细胞、来自骨髓的细胞、或造血干细胞。另外,细胞的来源可以是自体细胞或异体细胞的任一种。
作为能够封入到核心层中的药理成分的优选方式,有在生物体内具有药理活性、生物活性的物质自身、或者产生它们的细胞或微生物。作为某种方式,是产生生物活性物质的细胞,作为其他方式,是产生生理活性物质的细胞,作为其他方式,是生理活性天然物的产活细胞。
作为能够封入到核心层中的微生物,没有特别限制,优选是能够释放出生物活性物质的微生物,可举出例如好氧菌、厌氧菌等。
核心层中使用的“化学交联海藻酸”在“5.化学交联海藻酸(核心层和阴离子性聚合物层)”中详述。
另外,在本发明的一方式的结构体的核心层中,也可以附加药理成分以外的添加物。例如,药理成分为生物活性物质等的情况下,有时使用进行用于控制缓释的制剂化的物质、在载体中担载的物质是有效的。在为细胞的情况下,有时使用用于维持细胞的存活性、功能的物质是有效的,另外,也可举出加入在核心层中使药理成分均匀分散这样的物质。本发明的结构体包括包含有这些物质的方式和不包含这些物质的方式两者。作为药理成分以外的添加物,可举出例如海藻酸以外的高分子物质,作为具体成分,可举出作为具有生物体亲和性的高分子物质的、聚乳酸(PLA)、聚乳酸-co-乙醇酸(PLGA)、明胶、胶原蛋白、透明质酸等。另外,例如使用细胞、微生物作为药理成分的情况下,也有包括作为培养基、培养液成分或药品通常使用的制剂成分的情况。
1-2.包覆核心层的阳离子性聚合物层
阳离子性聚合物层是通过与核心层的化学交联海藻酸的静电相互作用而包覆核心层的表面的层。作为形成阳离子性聚合物层的阳离子性聚合物,只要是可通过与化学交联海藻酸的静电相互作用而形成膜的聚合物即可,没有特别限制,可举出例如具有氨基或亚氨基等的碱性官能团的聚合物。具体而言,可举出例如壳聚糖、乙二醇壳聚糖等的多糖类、聚赖氨酸(优选聚-L-赖氨酸(PLL))、聚鸟氨酸(优选聚-L-鸟氨酸(PLO))、聚精氨酸(优选聚-L-精氨酸)和聚组氨酸(优选聚-L-组氨酸)等的聚氨基酸、精蛋白、胶原蛋白和明胶等的蛋白质、聚乙烯亚胺、聚乙烯基胺、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基咪唑和聚烯丙基胺等的合成聚合物等。阳离子性聚合物优选为壳聚糖、PLL或PLO,更优选为PLL或PLO,进一步优选为PLO。PLO可以使用市售品,可使用聚-L-鸟氨酸盐酸盐、聚-L-鸟氨酸氢溴酸盐(SIGMA-ALDRICH)。
使用PLO作为阳离子性聚合物时,PLO的重均分子量优选为500~30万,更优选为1000~20万,进一步优选为5000~10万,作为某种方式,是1万~5万。PLO的重均分子量可以通过凝胶渗透色谱(GPC)来测定。
1-3.包覆阳离子性聚合物层的阴离子性聚合物层
阴离子性聚合物层是通过与阳离子性聚合物的静电相互作用而包覆阳离子性聚合物层的外侧的层。作为形成阴离子性聚合物层的阴离子性聚合物,只要是可通过与阳离子性聚合物的静电相互作用而形成膜的聚合物即可,没有特别限制,可举出例如具有羧基或硫酸基等酸性官能团的聚合物。具体而言,可举出例如海藻酸、聚半乳糖醛酸、果胶、果胶酸、羧基甲基纤维素、角叉菜胶、透明质酸和硫酸软骨素等的多糖类、聚丙烯酸和聚苯乙烯磺酸等的合成聚合物等、以及它们的化学修饰体,也包含它们的化学交联体。另外,该阴离子性聚合物只要具有可通过与阳离子性聚合物的静电相互作用而形成膜的特性即可,也可以是作为整体显示中性的聚合物。阴离子性聚合物层优选为由具有生物体适应性的阴离子性聚合物形成的层。另外,优选根据使用用途、使用部位的环境,选择具有合适特性的阴离子性聚合物或其化学修饰体,例如,担心粘连时,可以选择细胞粘接性或细胞增殖性低的阴离子性聚合物。
在一些方式中,阴离子性聚合物层为海藻酸或化学交联海藻酸。此处所谓的“海藻酸”是在后述的“2.海藻酸(对于在合成化学修饰海藻酸衍生物时使用的原料的海藻酸、和在阴离子性聚合物层中使用的海藻酸)”中所述的海藻酸(例如海藻酸钠)。另外,“化学交联海藻酸”是在后述的“5.化学交联海藻酸(核心层和阴离子性聚合物层)”中所述的化学交联海藻酸。阴离子性聚合物层优选为海藻酸。
1-4.结构体的形状等
此处提供的结构体可举出各种形状的结构体。结构体的形状例如可以为珠、片、纤维等,也可以为将这些形状组合而得的形状、进行了立体变形的形状。另外,也可以是用3D打印机等使自由的形状造形而得的形状。
结构体的大小只要是能够维持形状的大小,就没有特别限制,可根据其使用用途、使用部位等而选择合适的大小。结构体的核心层的直径优选为小于结构体的外径且为50%以上。
另外,结构体中的阳离子性聚合物层的厚度只要是能够形成层并维持的厚度即可,没有特别限制,可根据阳离子性聚合物的种类或结构体的使用用途、使用部位等而选择合适的厚度。作为某种方式,为0.01~1000μm,作为其他方式,为0.1~200μm,作为进一步其他的方式,为1~100μm。例如,使用PLO作为阳离子性聚合物时,作为某种方式,阳离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
另外,结构体中的阴离子性聚合物层的厚度只要是能够形成层并维持的厚度即可,没有特别限制,可根据阴离子性聚合物的种类或结构体的使用用途、使用部位等而选择合适的厚度。作为某种方式,为0.01~1000μm,作为其他方式,为0.1~200μm,作为进一步其他的方式,为1~100μm。例如,使用海藻酸或化学修饰海藻酸作为阴离子性聚合物时,作为某种方式,阴离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
使结构体为珠的形状时,结构体的形状只要为球状就没有特别限定,也有称为胶囊的情况。形状为珠,这不限于对称结构的球体,也可以是非对称结构或变形的形状,还包含例如椭圆体、长球(长椭圆体)、豆状或弹子状的形状。
使结构体为珠的形状时,其直径(以下为非球体的情况下是指长径或最大直径)优选为0.01~20mm,更优选为0.1~10mm。作为某种方式,为1~8mm,为1~6mm。作为其他方式,为2~6mm,为3~6mm,为4~6mm。
另外,使结构体为珠的形状时,核心层的直径优选为0.01~20mm,更优选为0.1~10mm。作为某种方式,为1~8mm,为1~6mm。另外,核心层的直径优选小于结构体的直径且为50%以上。
另外,使结构体为珠的形状时,作为某种方式,阳离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
另外,使结构体为珠的形状时,作为某种方式,阴离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
使结构体为片的形状时,结构体的形状只要为平板状,则没有特别限定。平板是指平坦的板,表示厚度大致一定、具有大面积的板状的板,作为结构体的片的形状、即平板状也可以是厚度不均匀,例如也可以是一方厚、另一方薄的倾斜结构。另外,片的形状可以是使平板状的结构体变形而得的形状,也包含例如网状、蜂巢状、具有开孔的形状、卷成筒状的形状。作为该片的形状,可举出例如三角形、四角形、五角形这样的多角形、圆形等的平板状。应予说明,在本说明书中,将结构体形成为片的形状时的3层结构不是将核心层、阳离子性聚合物层、阴离子性聚合物层以次序简单地层叠的结构,而是将核心层的上面、下面和侧面用阳离子性聚合物层包覆,进而将阳离子性聚合物层的上面、下面和侧面用阴离子性聚合物层包覆的结构,将通过这样包覆而得到的片形状的结构体切割而造形的结构也包括在结构体中。
使结构体为片的形状时,其厚度优选为0.1~10mm,更优选为0.2~5mm。
另外,使结构体为片的形状时,核心层的厚度优选为0.1~10mm,更优选为0.2~5mm。另外,核心层的厚度优选为小于结构体的厚度且为50%以上。
另外,使结构体为片的形状时,作为某种方式,阳离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
另外,使结构体为片的形状时,作为某种方式,阴离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
应予说明,此处所谓的阳离子性聚合物层和阴离子性聚合物层的厚度是指片形状的结构体的上面或下面的任一者的厚度。
另外,片形状的结构体优选在板状整体为大致一定的厚度。在板状的结构体中,厚度的偏差优选为±20%以内。
在一些方式中,片状的结构体例如以纵向×横向×厚度表示平板上的形状时,纵向为1~200mm,横向为1~200mm,厚度为0.2~5mm。在另外的一些方式中,片状的结构体例如以纵向×横向表示的面积为1~40000mm2、厚度为0.2~5mm。在这些方式中,结构体也可以采用圆形、四角形、六角形、八角形等的形状。
使结构体形成为纤维的形状时,结构体的形状只要是纤维状的细长形状就没有特别限定。形状为纤维,这并非限定于相对于中心轴的垂直方向的剖面形状为圆形,也可以为非对称结构、变形的形状,也包含例如剖面为三角形、四角形、五角形这样的多角形的形状、椭圆形。优选为圆形的剖面形状。另外,也包含将纤维的两端连接而造形为环状的形状、将该环多个连接而形成为链状的形状,还包含将纤维成束的形状、连接成片状的形状。
使结构体为纤维的形状时,其剖面的直径(以下,非圆形的情况下为长径或最大直径)优选为0.01~20mm,更优选为0.1~10mm,进一步优选为0.2~5mm,特别优选为0.2~2mm。
另外,使结构体为纤维的形状时,核心层的剖面的直径优选为0.01~20mm,更优选为0.1~10mm,进一步优选为0.2~5mm,特别优选为0.2~2mm。另外,核心层的剖面的直径优选为小于结构体的剖面的直径且为50%以上。
另外,使结构体为纤维的形状时,作为某种方式,阳离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
另外,使结构体为纤维的形状时,作为某种方式,阴离子性聚合物层的厚度为0.1~200μm,作为其他方式,为1~100μm。
另外,使结构体为纤维的形状时,长度没有限定,例如,作为某种方式,为10mm~50m,作为其他方式,为10mm~小于30cm,进一步作为其他方式,为30cm~50m。
应予说明,本说明书中,使用“~”表示的数值范围表示分别包含“~”前后记载的数值作为最小值和最大值的范围。
2.海藻酸(关于在合成化学修饰海藻酸衍生物时使用的原料的海藻酸、和在阴离子性聚合物层中使用的海藻酸)
本说明书中,记载为海藻酸时,是指选自海藻酸、海藻酸酯和它们的盐(例如海藻酸钠)中的至少1种海藻酸(有时称为“海藻酸类”)。所使用的海藻酸可以源自天然,也可以为合成物,优选源自天然。优选使用的海藻酸类为由巨藻、巨褐藻、海带、泡叶藻、丛梗藻、褐藻苷苔、黑海带、昆布等褐藻类提取的生物体内吸收性的多糖类,是D-甘露糖醛酸(M)和L-古罗糖醛酸(G)这2种糖醛酸聚合为直链状得到的聚合物。更具体而言,是D-甘露糖醛酸的均聚物级分(MM级分)、L-古罗糖醛酸的均聚物级分(GG级分)、和D-甘露糖醛酸与L-古罗糖醛酸无规排列而得到的级分(M/G级分)任意键合而得到的嵌段共聚物。
海藻酸是由褐藻类的海藻提取、纯化而制造的天然多糖类的一种,是D-甘露糖醛酸(M)与L-古罗糖醛酸(G)聚合得到的聚合物。海藻酸的D-甘露糖醛酸与L-古罗糖醛酸的构成比(M/G比)、即凝胶强度主要因海藻等的来源生物的种类而不同,另外,受该生物的生长场所、季节的影响,M/G比处于约0.2的高G型至M/G比为约5的高M型的大范围中。海藻酸的物理化学性质因海藻酸的M/G比、M与G的排列方式等而不同,另外优选的用途有时不同。海藻酸类的凝胶化能力和所生成的凝胶的性质受M/G比的影响,已知一般G比率高的情况下凝胶强度高。M/G比另外对凝胶的硬度、脆度、吸水性、柔软性等也有影响。因此,本发明中使用的海藻酸可以根据其最终使用用途而使用适当的M/G比、适当的粘度的海藻酸。
海藻酸的工业制造方法有酸法和钙法等,本发明中可使用通过任意的制造方法制造的海藻酸。优选通过纯化,由HPLC法得到的定量值为80~120质量%的范围的海藻酸,更优选在90~110质量%的范围的海藻酸,进一步优选在95~105质量%的范围的海藻酸。本发明中,将由HPLC法得到的定量值在前述的范围的海藻酸称为高纯度海藻酸。本发明中使用的海藻酸或其盐优选为高纯度海藻酸。作为市售品,例如可购入(株)KIMICA销售的KIMICA海藻酸系列,优选购入高纯度食品·医药品用级别的海藻酸使用。也可将市售品进一步适当纯化使用。例如,优选进行低内毒素处理。纯化法、低内毒素处理方法例如可采用日本特开2007-75425号公报中记载的方法。
本说明书中,使用的“海藻酸酯”、“海藻酸盐”没有特别限定,为了与用于进行离子交联、化学交联的反应试剂反应,需要不具有阻碍这些反应的官能团。作为海藻酸酯,优选列举海藻酸丙二醇酯等。
本说明书中,作为海藻酸盐,可举出例如海藻酸的1价盐、海藻酸的2价盐。作为海藻酸的1价盐,有通过将海藻酸的D-甘露糖醛酸或L-古罗糖醛酸的羧酸的氢离子与Na+、K+等1价金属离子进行离子交换而制作的盐。优选举出海藻酸钠、海藻酸钾、海藻酸铵等,更优选为海藻酸钠或海藻酸钾,特别优选为海藻酸钠。作为海藻酸的2价盐,优选举出海藻酸钙、海藻酸镁、海藻酸钡、海藻酸锶等。
使用海藻酸盐作为本发明的结构体的构成成分时,作为某种方式,为海藻酸钙,作为其他方式,为海藻酸钠。
使用海藻酸盐作为本发明的化学修饰海藻酸衍生物的制造原料、或者在制造本发明的结构体的过程中使用时,有时适合使用“海藻酸的1价金属盐”。作为海藻酸的1价金属盐,具体而言,可以举出海藻酸钠、海藻酸钾等,特别优选海藻酸钠。
本说明书中,有时将海藻酸记做(ALG),将海藻酸的任意1个羧基记做-COOH,将海藻酸表述为(ALG)-COOH。
本发明中使用的海藻酸可以根据其最终的使用用途而使用适当的重均分子量的海藻酸。例如,优选使用重均分子量为1万~1,000万的海藻酸,更优选为10万以上且500万以下,进一步优选为15万以上且300万以下。
一些方式中,海藻酸为海藻酸钠。海藻酸钠可使用市售品的海藻酸钠。例如,可以使用下表记载的A-1、A-2、A-3、B-1、B-2和B-3的海藻酸钠(经销商持田制药株式会社)。各海藻酸钠的1w/w%的水溶液的粘度、重均分子量和M/G比如下表所示。
【表13】
前述海藻酸钠A-1、A-2、A-3、B-1、B-2和B-3的各物性值通过下述的各种方法测定。测定方法不限于该方法,根据测定方法的不同,各物性值有时与上述不同。作为本发明的结构体的制造中使用的海藻酸钠的没有限定的一个优选方式,有“A-2、A-3、B-2和B-3”,作为其他方式,有“A-2和B-2”。作为将结构体进行螯合处理时的某种方式,有“A-2和A-3”,作为进一步其他的方式,有“A-2”。
[海藻酸钠的粘度测定]
根据日本药典(第16版)的粘度测定法,使用旋转粘度计法(锥板型旋转粘度计)测定。具体的测定条件如以下所示。试样溶液的制备使用MilliQ水进行。测定仪器使用锥板型旋转粘度计(粘度粘弹性测定装置レオストレスRS600(Thermo Haake GmbH)传感器:35/1)。转速在1w/w%海藻酸钠溶液测定时为1rpm。读取时间设为测定2分钟、从开始1分钟至2分钟的平均值。将3次测定的平均值作为测定值。测定温度设为20℃。
[海藻酸钠的重均分子量测定]
(1)通过凝胶渗透色谱(GPC)和(2)GPC-MALS的2种测定方法测定。测定条件如下。
[前处理方法]
在试样中加入洗脱液溶解后,用0.45μm膜过滤器过滤后作为测定溶液。
(1)凝胶渗透色谱(GPC)测定
[测定条件(相对分子量分布测定)]
柱:TSKgel GMPW-XL×2+G2500PW-XL(7.8mm I.D.×300mm×3根)
洗脱液:200mM硝酸钠水溶液
流量:1.0mL/min
浓度:0.05%
检测器:RI检测器
柱温:40℃
注入量:200μL
分子量标准:标准普鲁兰多糖、葡萄糖。
(2)GPC-MALS测定
[折射率增量(dn/dc)测定(测定条件)]
差示折射率计:Optilab T-rEX
测定波长:658nm
测定温度:40℃
溶剂:200mM硝酸钠水溶液
试样浓度:0.5~2.5mg/mL(5浓度)
[测定条件(绝对分子量分布测定)]
柱:TSKgel GMPW-XL×2+G2500PW-XL(7.8mm I.D.×300mm×3根)
洗脱液:200mM硝酸钠水溶液
流量:1.0mL/min
浓度:0.05%
检测器:RI检测器、光散射检测器(MALS)
柱温:40℃
注入量:200μL。
本说明书中,对于海藻酸、化学修饰海藻酸衍生物、和化学交联海藻酸的分子量,单位有时记为Da(道尔顿)。
海藻酸类的D-甘露糖醛酸与L-古罗糖醛酸的构成比(M/G比)主要根据海藻等的来源生物的种类而不同,此外,受到该生物的生长场所、季节的影响,处于M/G比为约0.2的高G型至M/G比为约5的高M型的大范围。海藻酸类的凝胶化能力和所生成的凝胶的性质受M/G比的影响,一般已知G比率高时凝胶强度变高。M/G比另外对凝胶的硬度、脆度、吸水性、柔软性等也有影响。所使用的海藻酸类和/或其盐的M/G比通常为0.1~4.0,某方式中,为0.1~3.0,某方式中为0.1~2.0,某方式中为0.5~1.8,某方式中为0.8~1.2。另外,别的方式中为0.1~0.5。
海藻酸为高分子多糖类,难以正确地确定分子量,一般重均分子量为1000~1000万、优选为1万~800万、更优选为2万~300万的范围。源自天然物的高分子物质的分子量测定中,已知根据测定方法不同会产生值的差异。
本说明书中,确定化学修饰海藻酸衍生物或海藻酸或其盐的分子量的情况下,只要没有特别说明,则为通过尺寸排阻色谱(SEC)算出的重均分子量。作为本发明中使用的海藻酸或其盐,优选根据其最终使用用途而使用适当的分量分布的物质。
例如,后述实施例中记载的凝胶渗透色谱(GPC)或凝胶过滤色谱(这些也总称为尺寸排阻色谱(SEC))的测定条件下,优选为10万~500万,更优选为15万~300万。另外,某方式中,为50万~300万的范围,更优选为100万~250万,进一步优选为100万~200万的范围。
另外,例如可通过GPC-MALS(SEC-MALS)法测定绝对重均分子量。通过GPC-MALS法测定的重均分子量(绝对分子量)优选为1万以上、更优选为5万以上、进一步优选为6万以上,另外优选为100万以下、更优选为80万以下、进一步优选为70万以下、特别优选为50万以下。其优选范围为1万~100万,更优选为5万~80万,进一步优选为6万~50万。
通常,通过使用上述的SEC、SEC-MALS的方法算出高分子多糖类的分子量时,产生约10%~约30%的测定误差。例如,如果为50万则值在35万~65万的范围变动,如果为100万则值在70万~130万左右的范围变动。本说明书中,分子量测定的记载中,记载“约”时,包括该数值的±10%的值、某方式中包括该数值的±20%的值。
在此,一般源自天然物的高分子物质为不具有单一的分子量、具有各种分子量的分子的集合体,因此作为具有一定宽度的分子量分布而被测定。代表性测定方法为凝胶过滤色谱法。作为通过凝胶过滤色谱法得到的分子量分布的代表性信息,可列举重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、分散比(Mw/Mn)。
重视分子量大的高分子对平均分子量的贡献的是重均分子量,如下述式表示。
Mw=Σ(WiMi)/W=Σ(HiMi)/Σ(Hi)
数均分子量通过将高分子的总重量除以高分子的总数算出。
Mn=W/ΣNi=Σ(MiNi)/ΣNi=Σ(Hi)/Σ(Hi/Mi)
其中,W为高分子的总重量,Wi为第i个高分子的重量,Mi为第i个的洗脱时间下的分子量,Ni为分子量Mi的个数,Hi为第i个的洗脱时间下的高度。
已知在源自天然物的高分子物质的分子量测定中,因测定方法的不同而可产生值的不同(透明质酸的例子:Chikako YOMOTA et.al.Bull.Natl.Health Sci.,Vol.117,pp135-139(1999)、Chikako YOMOTAet.al.Bull.Natl.Inst.Health Sci.,Vol.121,pp30-33(2003))。对于海藻酸的分子量测定,有记载了由特性粘度(Intrinsic viscosity)算出的方法、通过SEC-MALLS(Size Exclusion Chromatography with Multiple Angle LaserLight Scattering Detection)算出的方法的文献(ASTM F2064-00(2006),ASTMInternational发行)。本发明中,重均分子量可以设为下述这样的值:按照上述文献所示的常规方法,利用例如尺寸排阻色谱(SEC)测定分子量,通过使用了普鲁兰多糖作为标准物质的校准曲线而算出的值。
另外,本发明中,重均分子量可以设为按照上述文献所示的常规方法、通过例如尺寸排阻色谱(SEC)―MALS测定的绝对分子量。
海藻酸类的分子量测定可按照常规方法测定。
本说明书中,确定海藻酸或其盐的分子量时,只要没有特别说明,为通过凝胶过滤色谱法算出的重均分子量。分子量测定中使用凝胶过滤色谱法时的代表性条件可采用例如后述的本实施例的条件。柱例如可使用Superose6 Increase10/300GL柱(GE healthcarescience公司),作为展开溶剂,例如可使用包含0.15mol/L NaCl的10mmol/L磷酸缓冲液(pH7.4),作为分子量标准,可以使用蓝色葡聚糖、甲状腺球蛋白、铁蛋白、醛缩酶、伴白蛋白、卵白蛋白、核糖核酸酶A和抑肽酶。
本说明书中使用的海藻酸的粘度没有特别限定,以1w/w%的海藻酸类的水溶液的方式测定粘度时,优选为10mPa·s~1000mPa·s,更优选为50mPa·s~800mPa·s。
海藻酸的水溶液的粘度的测定可以根据常规方法测定。例如,可以使用旋转粘度计法的同轴双重圆筒型旋转粘度计、单一圆筒型旋转粘度计(Brookfield型粘度计)、圆锥-平板型旋转粘度计(锥板型粘度计)等测定。优选期望根据日本药典(第16版)的粘度测定法。更优选使用锥板型粘度计。
海藻酸类由褐藻类提取而得,最初分子量大、粘度高,但在利用热的干燥、纯化等过程中,分子量变小,粘度变低。通过制造工序的温度等条件管理、作为原料的褐藻类的选择、制造工序中的分子量的分级等方法可制造分子量不同的海藻酸类。进一步地,通过与具有不同分子量或者粘度的其他批次的海藻酸类混合,也能形成具有目标分子量的海藻酸类。
本说明书中使用的海藻酸在一些方式中为未经低内毒素处理的海藻酸,或在另一些方式中,为经低内毒素处理的海藻酸。低内毒素是指内毒素水平低至实质上不引发炎症或发热的程度。更优选期望为经低内毒素处理的海藻酸类。
低内毒素处理可以通过公知的方法或基于其的方法进行。例如,可以通过纯化透明质酸钠的菅等的方法(例如参照日本特开平9-324001号公报等)、纯化β1,3-葡聚糖的吉田等的方法(例如参照日本特开平8-269102号公报等)、纯化海藻酸盐、结冷胶等生物体高分子盐的威廉等的方法(例如参照特表2002-530440号公报等)、纯化多糖的詹姆斯等的方法(例如参照国际公开第93/13136号小册子等)、路易斯等的方法(例如参照美国专利第5589591号说明书等)、纯化海藻酸盐的赫尔曼弗兰克等的方法(例如参照Appl MicrobiolBiotechnol(1994)40:638-643等)等或基于它们的方法而实施。低内毒素处理不限于它们,可以通过洗涤、利用过滤器(除去内毒素的过滤器、带电过滤器等)的过滤、超滤、使用柱(内毒素吸附亲和柱、凝胶过滤柱、利用离子交换树脂的柱等)的纯化、在疏水性物质、树脂或活性炭等上的吸附、有机溶剂处理(利用有机溶剂的提取、添加有机溶剂导致的析出·沉降等)、表面活性剂处理(例如参照日本特开2005-036036号公报等)等公知的方法、或者适当组合这些方法而实施。在这些处理的工序中可以适当组合离心分离等公知的方法。期望根据海藻酸的种类而适当选择。
内毒素水平可利用公知的方法确认,例如,可以通过利用鲎试剂(LAL)的方法、使用エンドスペシー(注册商标)ES-24S Set(生化学工业株式会社)的方法等测定。
所使用的内毒素的处理方法没有特别限定,作为其结果,进行利用鲎试剂(LAL)的内毒素测定时,海藻酸类的内毒素含量优选为500内毒素单位(EU)/g以下,进一步优选为100EU/g以下,尤其优选为50EU/g以下,特别优选为30EU/g以下。本发明中,“实质上不含内毒素”是指通过日本药典内毒素试验测定的内毒素值在前述的数值范围。经低内毒素处理的海藻酸钠可通过例如Sea Matrix(注册商标)(持田制药株式会社)、PRONOVATM UP LVG(FMCBioPolymer)等市售品而获得。
3.化学修饰海藻酸衍生物
3-1.化学修饰海藻酸衍生物(Huisgen型)
在一些方式中,本说明书中的化学修饰海藻酸衍生物是在海藻酸的任意1个以上羧基上介由酰胺键和2价连接基团导入有Huisgen反应中的反应性基团或该反应性基团的互补的反应性基团而得的物质。
更具体地,是下述式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化33】
[式(H-I)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-是与环状炔基(Akn)键合的2价连接基团]、
和下述式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物:
【化34】
[式(H-II)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L2-是与叠氮基键合的2价连接基团]。
前述的2价连接基团(-L1-或-L2-)只要不阻碍反应性基团和与该反应性基团互补的反应性基团的反应,则可使用任意的直链状基团。具体而言,可举出例如直链的亚烷基(-(CH2)n-、n=1~30)(该基团中的-CH2-可以被多个(例如1~10个、或1~5个)-C(=O)-、-CONH-、-O-、-NH-、-S-、苯环、杂环(吡啶环、哌啶环、哌嗪环等5~6元芳族杂环或5~6元非芳族杂环)等基团替代,该-CH2-的氢原子可以被选自氧代基(=O)、C1-6烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基等基团)、卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、羟基(-OH)等基团中的多个(例如1~10个、或1~5个)基团取代),但不限于这些。
作为环状炔基(Akn),是在7~10元的饱和烃环基中,构成该环的1个键合变成三键而得的基团,优选是8元环的环状炔基。环状炔基可以进一步稠合选自苯环、3~8元的烃环、或者吡啶环等芳族杂环中的1~2个环基,另外,该基团中的-CH2-可以被选自-C(=O)-、-CONH-、-O-、-NH-、-S-中的1~2个基团替代。另外,该-CH2-的氢原子可以被选自氧代基(=O)、C1-6烷基(例如甲基、乙基、正丙基、异丙基等的基团)、卤素原子(例如氟原子、氯原子)、羟基(-OH)等基团中的1~2个基团取代。但是,不限于这些。
作为在制造前述方式[2]的结构体时使用的化学修饰海藻酸衍生物的某种方式,是在前述式(H-I)中,
-L1-为-(CH2)n1-(其中,n1=1~50,该基团中的-CH2-可以被选自-CO-、-CONH-、-NHCO-、-O-CONH-、-NHCO-O-、-O-和-NH-中的1~10个基团、或苯环替代,该-CH2-的氢原子可利用C1-3烷基或被苯基取代的C1-3烷基进行取代),
Akn为8元环的环状炔基(其中,该环状炔基可以进一步稠合1~2个苯环、环丙烷环、或者1,2,3-三唑环,对于稠合的环,可与-L1-键合,另外,该基团中的-CH2-可被选自-C(=O)-、-CONH-、-NH-中的1~2个基团替代,该-CH2-的氢原子可被选自C1-3烷基、氟原子、羟基、C1-3烷基氧基等基团中的1~2个基团取代)的化合物、
在前述式(H-II)中,-L2-为-(CH2)n2-(其中,n2=1~50,该基团中的-CH2-可被选自-CONH-、-NHCO-、-O-和-NH-中的1~10个基团、或苯环或吡啶环替代,该-CH2-的氢原子可被C1-3烷基取代)的化合物。
其中,在上述化合物中,作为n1的优选方式,为1~20,作为更优选的方式,为1~15(例如2~15)。另外,作为-L1-的优选方式,是在-(CH2)n1-中,-CH2-可被选自-CO-、-CONH-、-NHCO-、-O-CONH-、-NHCO-O-、-O-和-NH-中的1~5个、更优选1~3个基团替代的基团。作为Akn,优选是可稠合1~2个苯环、另外该8元环的环状炔基中的-CH2-可被-NH-替代的8元环的环状炔基。作为n2的优选的方式,为1~20,作为更优选的方式,为1~15(例如2~15)。另外,作为-L2-的优选方式,是在-(CH2)n2-中,-CH2-可被选自-CONH-、-NHCO-、-O-和-NH-中的1~5个、更优选1~3个基团替代的基团。
作为在制造前述方式[2]的结构体时使用的化学修饰海藻酸衍生物的、优选的方式,是在式(H-I)中,-L1-为-(CH2)n1-(其中,n1=1~15(例如2~15),该基团中的-CH2-可被选自-CO-、-CONH-、-NHCO-、-O-CONH-、-NHCO-O-、-O-和-NH-中的1~5个基团、或苯环替代,该-CH2-的氢原子可被用C1-3烷基或苯基取代了的C1-3烷基取代)、
Akn为8元环的环状炔基(其中,该环状炔基可进一步稠合1~2个苯环,另外,可以是该8元环的环状炔基中的-CH2-被-NH-替代的8元环基)的化合物,
前述式(H-II)中,-L2-为-(CH2)n2-(其中,n2=1~15(例如2~15),该基团中的-CH2-可被选自-CONH-、-NHCO-、-O-和-NH-中的1~5个基团、或苯环替代)的化合物。
作为化学修饰海藻酸衍生物的某种方式,是前述式(H-I)中,-L1-、Akn的各定义与前述的方式[2-1]~[2-5]中的任一者的定义相同的化合物。
另外,作为化学修饰海藻酸衍生物的某种方式,是前述式(H-II)中,-L2-的定义与前述的方式[2-1]~[2-5]中的任一者的定义相同的化合物。
另外,在一些方式中,是下述式(HA-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物
【化35】
[式(HA-I)中,(ALG)、-L1-、Akn的定义与前述的方式[4]中的定义相同]、
和下述式(HA-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物,
【化36】
[式(HA-II)中,(ALG)、-L2-的定义与前述的方式[4]中的定义相同]。
另外,在一些方式中,是下述式(HB-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物,
【化37】
[式(HB-I)中,(ALG)、-L1-、Akn的定义与前述的方式[3-1]~[3-6]中的任一者的定义相同]、
和下述式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物
【化38】
[式(HB-II)中,(ALG)、-L2-的定义与前述的方式[3-1]~[3-6]中的任一者的定义相同]。
可将前述式(H-I)~式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的-NH-CO-基中的、亚氨基(-NH-)的氢原子取代为甲基而形成为-N(Me)-CO-基。
前述式(H-I)~式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物中的、连接基团(-L1-、-L2-)与化学修饰海藻酸的键合方式为-NH-CO-键、或-N(Me)-CO-;优选为-NH-CO-键。
本说明书中的作为化学修饰海藻酸衍生物的式(H-I)~式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物例如可通过下述式的方法来制造(详细而言,参照4.化学修饰海藻酸衍生物的合成方法)。
【化39】
本说明书的式(H-I)~式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的重均分子量为10万Da~300万Da,优选为30万Da~250万Da,更优选为50万Da~200万Da。该两种海藻酸衍生物的分子量可通过后述的方法求得。
本说明书中,式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的Akn-L1-NH-基不需要与海藻酸构成单元的全部羧基键合,另外式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的N3-L2-NH-基不需要与海藻酸构成单元的全部羧基键合。
本说明书中,将式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的Akn-L1-NH-基称为反应性基团时,式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的N3-L2-NH-基成为互补的反应性基团。另外,相反将式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的N3-L2-NH-基称为反应性基团时,式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的Akn-L1-NH-基成为互补的反应性基团。
本说明书中,反应性基团或互补的反应性基团的导入率分别为0.1%~30%或1%~30%,优选为2%~20%,更优选为3%~10%。
前述反应性基团或互补的反应性基团的导入率是将作为海藻酸类的重复单元的糖醛酸单糖单元中的导入了各反应性基团的糖醛酸单糖单元的数量以百分数表示的值。本说明书中,只要没有特别限定,化学修饰海藻酸衍生物(式(H-I)~式(HB-II))中的反应性基团或互补的反应性基团的导入率所用的%是指mol%。各反应性基团或互补的反应性基团的导入率可利用后述实施例中记载的方法求出。
本说明书中,式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)中的环状炔基(Akn)和式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)中的叠氮基可通过Huisgen反应形成三唑环,由此形成交联。
3-1-1.Huisgen反应
Huisgen反应(1,3-偶极加成环化反应)如下述式所示的那样为具有末端叠氮基和末端炔基的化合物间的缩合反应。作为反应的结果,具有可收率良好地得到二取代1,2,3-三唑环,且不生成多余的副产物的特征。认为该反应可生成1,4-或1,5-二取代三唑环,可通过使用铜催化剂而位置选择性地得到三唑环。
【化40】
此外,Wittig和Krebs报告了不使用铜催化剂的Huisgen反应。即,仅混合环辛炔和苯基叠氮化物而得到环化加成物的反应(下式中,R3=苯基)。本反应由于环辛炔的三键张力较大而形变,因此通过与苯基叠氮化物的反应导致的形变消除成为驱动力,反应自发地进行,由此不需要催化剂。
【化41】
如以上那样,Huisgen反应可使用具有取代的伯叠氮基、仲叠氮基、叔叠氮基、芳族叠氮基等的叠氮化合物、和具有作为叠氮基的互补的反应性基团的末端或环状炔基的化合物。另外,Huisgen反应中,由于几乎仅叠氮基和炔基反应,反应基质中可使各种官能团(例如酯基、羧基、烯基、羟基、氨基等)取代。
在一些方式中,为了不生成不期望的副产物、且避免由铜催化剂产生的细胞毒性,而不使用铜催化剂,为了在短时间、容易且高效地在海藻酸分子间形成基于1,2,3-三唑环的交联,作为Huisgen反应的炔基,例如使用环状炔基(环辛基等)。
优选方式的化学修饰海藻酸衍生物的交联方法中,该反应(Huisgen反应)中几乎不形成不期望的副产物。因此,在本发明的结构体的核心层中,可摄入细胞、生物活性物质等各种的药理成分。
3-2.化学修饰海藻酸衍生物(肉桂酸型)
导入有光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物是海藻酸的羧基的一部分被下述式(C-I)[式中,不包括虚线右侧]:
【化42】
[Ar、p、-X-、-A-的定义如后所述,例如与方式[8-1]中的定义相同,优选[8-2]或[8-3]中记载的光反应性基团取代的物质、即在海藻酸的羧基的一部分具有光反应性基团的物质。作为特别优选的方式,是[8-3]中记载的化学修饰海藻酸衍生物。光反应性基团(有时称为“光交联基”)包含在光反应中进行环化的部分(光反应性部分)。光反应性部分只要是通过光照射产生二聚化反应(环化反应)或聚合反应的部分即可,作为具体例,可举出肉桂酸部分、取代肉桂酸部分、苯基戊-2,4-二烯酸部分、取代苯基戊-2,4-二烯酸部分、或杂环取代丙烯酸部分等。应予说明,式(C-I)中的烯烃部位作为一个方式记载为反式体,但只要是通过光照射进行二聚化反应(环化反应)或聚合反应的键合方式即可,p=1时,反式体和顺式体均可,p=2时,也可以为组合反式体和顺式体的键合方式,满足前述条件的物质包括在式(C-I)中。
这些光反应性部分中,优选具有可通过二聚化反应形成环丁烷环的亚乙烯基的部分,例如,优选为肉桂酸部分、取代肉桂酸部分、苯基戊-2,4-二烯酸部分、取代苯基戊-2,4-二烯酸部分、和杂环取代丙烯酸部分。
另外,光反应性基团可以键合有用于与光反应性部分和海藻酸二者键合而使二者保持一定距离的间隔基团。在肉桂酸部分、取代肉桂酸部分、苯基戊-2,4-二烯酸部分、取代苯基戊-2,4-二烯酸部分、杂环取代丙烯酸部分等的光反应性部分上键合有间隔基团的衍生物作为光反应性基团(光交联基)最优选。
其中,“导入有光反应性基团”是指海藻酸的任意1个以上的羧基通过与光反应性基团中的连接基团的末端氨基形成酰胺键,海藻酸的任意1个以上的羧基与光反应性基团介由连接基团键合。
3-2-1.光反应性部分和连接基团
其中,在作为光反应性基团的前述式(C-I)中,有时将部分结构式(C-I-S)[式中,不包括虚线右侧]:
【化43】
称为“光反应性部分”,另外,有时将下述式-A-[式中,不包含虚线外侧]:
【化44】
称为“连接基团”。
在光反应性部分中,Ar为C6~10芳基(对于前述C6~10芳基而言,从羟基、氰基、硝基、卤素原子、C1~6烷基、卤代C1~6烷基、C1~6烷氧基、和-NRARB基(-NRARB基中的RA和RB各自独立地为选自氢原子、C1~6烷基、C2~7烷酰基、或C1~6烷基磺酰基中的基团(其中,-NH2、-NH(C1~6烷基)、和-N(C1~6烷基)2、和-N(C1~6烷基)2除外))中任意选择的1~3个基团可与环上的氢原子替换,在前述C6~10芳基上,C1~6烷基和C1~6烷氧基、或2个C1~6烷氧基相邻而取代时,通过在从该C1~6烷基和C1~6烷氧基的各基团的烷基上除去了1个任意氢原子的碳原子之间进行键合,或通过在从该2个C1~6烷氧基的各烷基上除去了1个任意氢原子的碳原子之间进行键合,可形成环状醚,或者在前述C6~10芳基上,C1~6烷氧基和-NHRG基(-NHRG基中的RG为C2~7烷酰基或C1~6烷基磺酰基)相邻而取代时,通过从该C1~6烷氧基的烷基上除去了1个任意氢原子的碳原子与该-NHRG基的除去了1个氢原子的氮原子键合,可形成3-N-(C2~7烷酰基)噁唑烷环、3-N-(C1~6烷基磺酰基)噁唑烷环、4-N-(C2~7烷酰基)吗啉环、4-N-(C1~6烷基磺酰基)吗啉环、4-N-(C2~7烷酰基)-1,4-氧杂氮杂环庚烷环、或4-N-(C1~6烷基磺酰基)-1,4-氧杂氮杂环庚烷环))。
前述的连接基团(-A-)只要不阻碍光反应性部分的光反应,可使用任意的直链状基团。具体地,为下述式(AL-1)~(AL-4)[各式中,不包括两端的虚线外侧]:
【化45】
(式(AL-1)~(AL-4)中,n表示1~18的整数;m表示1~9的整数;j表示0~9的整数;
式(AL-1)~(AL-4)中的亚甲基(-CH2-)的氢原子可被多个(例如1~10个、或1~5个)选自卤素原子、羟基、C1~6烷基、羟基C1~6烷基、巯基C1~6烷基、C1~6烷硫基C1~6烷基、羧基C1~6烷基、-NRaRb基、(RaRbN)-C1~6烷基、(RaRbN)C(=O)-C1~6烷基(前述-NRaRb基、(RaRbN)-C1~6烷基、或(RaRbN)C(=O)-C1~6烷基中的Ra和Rb各自独立地为选自氢原子、C1~6烷基、C2~7烷酰基、或C1~6烷基磺酰基中的基团)、胍基C1~6烷基、C7~16芳烷基、羟基C6~10芳基C1~6烷基、或杂芳基C1~6烷基等基团中的基团取代;式(AL-1)~(AL-4)中的亚甲基(-CH2-)的2个氢原子被取代为C1~6烷基时,可以在从该各C1~6烷基上除去1个任意的氢原子的碳原子之间通过键合而形成C3~8环烷基环;式(AL-3)或式(AL-4)中的-NH-基可与在相邻的碳原子上取代的前述取代基一起形成非芳族杂环)。其中,在式(C-I)中,Ar=苯基、p=1、-A-=式(AL-1)、且n=3时,在该Ar的苯基上,从可与前述苯基上的氢原子替换的取代基组中任意选择的1~3个基团与前述苯基上的氢原子替换。
前述的-X-表示-O-、-NH-、或-N(C1-6烷基)-,优选为-O-。
前述的p表示1或2的整数。
本说明书中,除非另有说明,作为“卤素原子”,可举出例如氟原子、氯原子、溴原子、或碘原子等。
本说明书中,除非另有说明,“卤化C1~6烷基”等中的“卤化”是指作为取代基具有几个、优选为1~5个前述“卤素原子”。
本说明书中,除非另有说明,作为“C1~6烷基”,可举出例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基或己基等基团。
本说明书中,除非另有说明,“卤化C1~6烷基”是指前述“C1~6烷基”被几个、优选为1~5个卤素原子任意取代而得的基团,可举出例如氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、1,1,2,2-四氟乙基或五氟乙基等基团。
本说明书中,除非另有说明,“C1~6烷氧基”表示前述“C1~6烷基”与氧原子键合而得的烷氧基,可举出例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊基氧基或己基氧基等基团。
本说明书中,除非另有说明,作为“C6~10芳基”,可举出例如苯基、1-萘基、2-萘基、吲哚基、茚基、或1,2,3,4-四氢萘基等的基团。
本说明书中,除非另有说明,“C3~8环烷基环”是指碳原子数为3~8的环状的饱和烃环(包含单环式或多环式),可举出例如环丙烷、环丁烷、环戊烷、环己烷、环庚烷、或环辛烷等环。
本说明书中,除非另有说明,“非芳族杂环”是指“3~14元的饱和或不饱和的非芳族杂环”。
本说明书中,除非另有说明,“3~14元的饱和或不饱和的非芳族杂环”是指含有1~4个选自氧原子、硫原子和氮原子中的杂原子的3~14元的饱和或不饱和的杂环。
本说明书中,除非另有说明,作为“非芳族杂环”,可举出例如氮丙啶、氮杂环丁烷、吡咯烷、吡唑烷、噁唑烷、噻唑烷异噁唑烷、异噻唑烷、咪唑烷、哌啶、哌嗪、吗啉、硫代吗啉、氧杂氮杂环庚烷、二氮杂环庚烷、硫氮杂环庚烷、噁唑烷、重氮烷、硫唑烷、或噁嗪等的环。
本说明书中,除非另有说明,作为“5~6元非芳族杂环”,是在上述的“非芳族杂环”中为5元或6元的物质,作为某种方式,为哌啶或哌嗪。
本说明书中,除非另有说明,“杂芳基”和“芳族杂环”基是指含有1~5个、优选1~3个选自氮原子、硫原子、和氧原子中的杂原子的、单环式、多环式或稠环式(其中,在为多环式或稠环式的情况下,可部分地被氢化)的5~14元、优选5~8元、更优选5~7元、进一步优选5~6元的杂芳基。
本说明书中,除非另有说明,“5~6元杂芳基”和“5~6元芳族杂环”基是指含有1~4个选自氮原子、硫原子和氧原子中的杂原子的5~6元杂芳基,“5~6元杂芳基”除非另有说明,是指从该杂芳环上能够除去任意的氢原子的1价基团。可举出例如吡咯基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、1,2,3-三唑基、1,2,4-三唑基、1,2,3-噁二唑基、1,2,4-噁二唑基、1,3,4-噁二唑基、呋咱基、1,2,3-噻二唑基、1,2,4-噻二唑基、1,3,4-噻二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、1,2,3-三嗪基、1,2,4-三嗪基、1,3,5-三嗪基、2H-1,2,3-噻二嗪基、4H-1,2,4-噻二嗪基、6H-1,3,4-噻二嗪基、哒嗪-3(2H)-酮、嘧啶-2(1H)-酮、吡嗪-2(1H)-酮、或吡啶-2(1H)-酮等的基团。
本说明书中,除非另有说明,“杂芳基C1~6烷基”是指前述“杂芳基”的任意氢原子用前述“C1~6烷基”取代了的基团,可举出例如2-吡啶基甲基、4-咪唑基甲基、或3-吲哚基甲基等的基团。
在一些方式中,光反应性基团(光交联基部分)吸收光(例如,波长为180~650nm附近),具有进行二聚化(例如二聚化为吐昔酸衍生物)的光二聚化性。
另外,通过导入连接基团,即使光反应性基团(光交联基)的导入率低的情况下,也进行光交联反应。通过光交联反应,化学修饰海藻酸衍生物介由光交联基而形成三维的网状结构。优选的化学修饰海藻酸衍生物改善了光交联后的稳定性。
本说明书中的、导入有式(C-I)所表示的光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物通过将光反应性基团与海藻酸类的羧基的一部分替换而导入到海藻酸类中,例如可利用下述式的方法制造。应予说明,本说明书中,“(ALG)”和“(海藻酸)”均表示海藻酸,在结构式中,介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键(-NHCO-)的表述在为“(ALG)”和“(海藻酸)”的情况下有时各自不同,但在任何情况下,在连接基团与海藻酸之间共同存在前述酰胺键。即,-NHCO-(ALG)和-NH-(海藻酸)表示相同的结构。
【化46】
本说明书的、导入有式(C-I)所表示的光反应性基团的新型的化学修饰海藻酸衍生物的重均分子量为10万Da~300万Da,优选为30万Da~250万Da,更优选为50万Da~200万Da。该海藻酸衍生物的分子量可以利用与前述的海藻酸类相同的方法求得。
本说明书中,式(C-I)所表示的光反应性基团不需要与海藻酸构成单元的全部羧基键合。
本说明书中,化学修饰海藻酸衍生物中的式(C-I)所表示的光反应性基团的导入率优选为0.5%~30%,更优选为0.5%~20%,进一步优选为1.0%~15%。
式(C-I)所表示的光反应性基团的导入率是将在作为海藻酸类的重复单元的糖醛酸单糖单元中,导入有式(C-I)所表示的光反应性基团的糖醛酸单糖单元的数目以百分率表示的值。在本说明书中,只要没有特别说明,化学修饰海藻酸衍生物中的式(C-I)所表示的光反应性基团的导入率所使用的%是指mol%。式(C-I)所表示的光反应性基团的导入率可以通过后述的实施例中记载的方法求得。
4.化学修饰海藻酸衍生物的合成方法
式(HA-I)或式(HA-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物(Huisgen型)可以通过参考PCT/JP2019/023478(2019年6月13日申请)来制造。另外,式(C-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物(肉桂酸型)可以通过参考PCT/JP2019/007655(2019年2月27日申请)来制造。
式(HB-I)或式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物(Huisgen型(B))分别可以通过将H2N-L1-Akn(式中,L1和Akn与前述方式[3-1]中的定义相同)所表示的胺衍生物(AM-1)、或H2N-L2-N3(式中,L2与前述方式[3-1]中的定义相同)所表示的胺衍生物(AM-2)、与海藻酸类的任意羧基进行使用了缩合剂的缩合反应来制造。
【化47】
[式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]
使用0.5重量%~1重量%的海藻酸水溶液和式(AM-1)所表示的胺,根据文献公知的方法,例如“实验化学讲座第5版16、有机化合物的合成IV、羧酸和衍生物、酯类、p35-70、酰胺和酰亚胺、p118-154、氨基酸·肽、p258-283、2007年、丸善”等记载的方法,在选自1,3-二环己基碳二亚胺(DCC)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(WSC·HCl)、苯并三唑-1-基氧基三(二甲基氨基)鏻六氟磷酸盐(BOP试剂)、双(2-氧代-3-噁唑烷基)次磷酰氯(BOP-Cl)、2-氯-1,3-二甲基咪唑啉鎓六氟磷酸盐(CIP)、或4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)等中的缩合剂存在下,在海藻酸不析出程度的选自四氢呋喃、1,4-二噁烷等醚系溶剂、甲醇、乙醇、2-丙醇等醇系溶剂、N,N-二甲基甲酰胺等极性溶剂等中的溶剂和水的混合溶剂中,在碳酸氢钠、碳酸钠等无机碱、或三乙基胺、吡啶等有机碱的存在下或非存在下,在0℃至50℃间的温度下进行缩合反应,由此可制造式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物。
[式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]
使用0.5重量%~1重量%的海藻酸水溶液和式(AM-2)所表示的胺,按照前述[式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]进行反应,由此可制造式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物。
前述式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物的制法中,式(AM-1)或式(AM-2)的胺的导入率可通过考虑该胺的性质等,适当选择并组合下述(i)~(v)等的反应条件,从而进行调节。(i)缩合剂的当量的增减、(ii)反应温度的上升·下降、(iii)反应时间的延长·缩短、(iv)反应基质的海藻酸的浓度的调整、(v)为了提高式(AM-1)或式(AM-2)的胺的溶解度而添加混合在水中的有机溶剂等。
以下示出式(AM-1)或式(AM-2)所表示的胺中更具体的胺的制造方法。
应予说明,以下的各制造方法中,m1、n1、m2a、n2a、p2a、m2b、n2b、p2b、m3、n3、p3、m4a、n4a、m4b、n4b、m5a、n5a、p5a、q5a、m5b、n5b、p5b、q5b、m6a、n6a、p6a、m6b、n6b、p6b、m7、n7、m8a、n8a、m8b、n8b、m9a、n9a、p9a、m9b、n9b、p9b、m10、n10、p10、x1、x2、x2a、y2a、x2b、y2b、x3、y3、x4、y4、z4、x5a、y5a、x5b、y5b、x6a、y6a、z6a、v6a、x6b、y6b、z6b、v6b、x7a、y7a、z7a、x7b、y7b、z7b、x8a、y8a、z8a、x8b、y8b、z8b、x9a、y9a、z9a、x9b、y9b和z9b的定义为与前述方式[3-1]中的记载相同的定义;P1为选自-C(O)O-tertBu基、-C(O)O-Bn基、-C(O)CH3基、-C(O)CF3基、-SO2Ph、-SO2PhMe基、-SO2Ph(NO2)基等中的氨基的保护基团;E=卤素原子(氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等)、-OTs基、-OMs基等离去基团。
另外,以下的各制造方法中,保护基团P1的保护·脱保护可按照文献公知的方法,例如《Protective Groups in Organic Synthesis 4thEdition,第4版、2007年、JohnWiley&Sons,Greene等人》的书中记载的脱保护的方法进行保护·脱保护。
[制造方法AM-A]式(AM-1-B1)所表示的胺的制造方法:
【化48】
使用式(SM-B1)的化合物和式(RG-B1)的化合物[式(SM-B1)的化合物和式(RG-B1)的化合物为市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],进行与前述[式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]同样的缩合反应,接着将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-1-B1)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-B]式(AM-1-B2a)和式(AM-1-B2b)所表示的胺的制造方法:
【化49】
使用式(SM-B2a)的化合物和式(RG-B2a)的化合物[式(SM-B2a)的化合物和式(RG-B2b)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],与[制造方法AM-A]同样地反应,由此可制造式(AM-1-B2a)所表示的胺或其盐。同样地,使用式(SM-B2b)的化合物和式(RG-B2b)的化合物[式(SM-B2b)的化合物和式(RG-B2b)的化合物为市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物]同样地进行反应,由此可制造式(AM-1-B2b)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-C]式(AM-1-B3)所表示的胺的制造方法:
【化50】
使用式(SM-B3)的化合物[式(SM-B3)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],按照上述合成路线进行反应(各工序的反应按照[制造方法AM-A]中记载的反应),由此可制造式(AM-1-B3)所表示的胺或其盐。上述路线中,式(RG-B3)、式(RG-B3-1)和式(RG-B3-2)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物。
[制造方法AM-D]式(AM-1-B5a)和式(AM-1-B5b)所表示的胺的制造方法:
【化51】
通过按照上述合成路线进行反应(各工序的反应按照[制造方法AM-A]中记载的反应),可制造式(AM-1-B5a)和式(AM-1-B5b)所表示的胺或其盐。上述路线中,式(SM-B5a)、式(RG-B5a)、式(RG-B5a-1)、式(RG-B5a-2)、式(SM-B5b)、式(RG-B5b)、式(RG-B5b-1)和式(RG-B5b-2)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物。
[制造方法AM-E]式(AM-1-B6a)和式(AM-1-B6b)所表示的胺的制造方法:
【化52】
通过按照上述合成路线进行反应(各工序的反应按照[制造方法AM-A]中记载的反应),可制造式(AM-1-B6a)和式(AM-1-B6b)所表示的胺或其盐。上述路线中,式(SM-B6a)、式(RG-B6a)、式(SM-B6b)和式(RG-B6b)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物。
[制造方法AM-F]式(AM-1-B10)所表示的胺的制造方法:
【化53】
通过按照上述合成路线进行反应(各工序的反应按照[制造方法AM-A]中记载的反应),可制造式(AM-1-B10)所表示的胺或其盐。上述路线中,式(SM-B10)、式(RG-B10)、式(RG-B10-1)和式(RG-B10-2)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物。
[制造方法AM-G]式(AM-1-B4a)和式(AM-1-B4b)所表示的胺的制造方法:
【化54】
使用式(SM-B4)的化合物和式(RG-B4a)的化合物[式(SM-B4)的化合物和式(RG-B4a)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],按照文献公知的方法,例如《Journal of the American Chemical Society,126(46),p15046-15047、2004年》等中记载的方法,<工序1a>在三氟甲磺酸银、AgClO4等试剂存在下,在甲苯、二氯甲烷等不参与反应的溶剂中反应,由此得到式(IM-B4a-1)的化合物,<工序2a>接着使用氢化钠、NaOMe等的碱进行脱溴化反应,由此得到式(IM-B4a-2)的化合物,<工序3a>进一步将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-1-B4a)所表示的胺或其盐。
同样地,使用式(RG-B4b)代替式(RG-B4a),按照上述路线进行反应,由此可制造式(AM-1-B4b)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-H]式(AM-1-B8a)和式(AM-1-B8b)所表示的胺的制造方法:
【化55】
通过按照上述合成路线进行反应(各工序的反应按照[制造方法AM-A]中记载的反应),可制造式(AM-1-B8a)和式(AM-1-B8b)所表示的胺或其盐。上述路线中,式(SM-B8a)或式(SM-B8b)是市售化合物或可按照[制造方法AM-G]中记载的反应制造的化合物,式(RG-B8a)或式(RG-B8b)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物。
[制造方法AM-J]式(AM-1-B7)所表示的胺的制造方法:
【化56】
使用式(SM-B7)的化合物和式(RG-B7)的化合物[式(SM-B7)的化合物和式(RG-B7)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],进行与前述[式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]同样的缩合反应,接着将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-1-B7)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-J-2]式(AM-1-B7)所表示的胺的制造方法:
【化57】
使用式(SM-B7)的化合物和式(RG-B7-2)的化合物[式(SM-B7)的化合物和式(RG-B7-2)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],进行与前述[式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]同样的缩合反应(<工序1>和<工序2>),接着将保护基团P1脱保护,接着使用式(RG-B7-3)的化合物(是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物),进行与前述<工序1>同样的缩合反应,接着将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-1-B7)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-K]式(AM-1-B9a)和式(AM-1-B9b)所表示的胺的制造方法:
【化58】
通过按照上述合成路线进行反应(各工序的反应按照[制造方法AM-J]中记载的反应),可制造式(AM-1-B9a)和式(AM-1-B9b)所表示的胺或其盐。上述路线中,式(SM-B7)、式(RG-B9a)或式(RG-B9b)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物。
[制造方法AM-L]式(AM-2-Z1)所表示的胺的制造方法:
【化59】
使用式(SM-Z1)的化合物[式(SM-Z1)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],按照文献公知的方法,例如《Organometallics,29(23),p6619-6622;2010年》等中记载的方法,在二甲基亚砜等不参与反应的溶剂中与NaN3反应,导入叠氮基后,将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-2-Z1)表示的胺或其盐。
应予说明,式(AM-2-Z1)所表示的胺或其盐可作为市售化合物得到。
[制造方法AM-M]式(AM-2-Z2a)和式(AM-2-Z2b)所表示的胺的制造方法:
【化60】
使用式(SM-Z2a)的化合物或式(SM-Z2b)的化合物[式(SM-Z2a)的化合物和式(SM-Z2b)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],与[制造方法AM-L]同样地与NaN3反应,导入叠氮基后,将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-2-Z2a)或式(AM-2-Z2b)所表示的胺或其盐。应予说明,式(AM-2-Z2a)或式(AM-2-Z2b)所表示的胺或其盐可作为市售化合物得到。
[制造方法AM-N]式(AM-2-Z3)所表示的胺的制造方法:
【化61】
使用式(SM-Z3)的化合物和式(RG-Z3)的化合物[式(SM-Z3)的化合物和式(RG-Z3)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物]的化合物,进行与前述[式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]同样的缩合反应,接着将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-2-Z3)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-O]式(AM-2-Z4)所表示的胺的制造方法:
【化62】
使用式(SM-Z4)的化合物和式(RG-Z4)的化合物[式(SM-Z4)的化合物和式(RG-Z4)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],进行与前述[式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的制法]同样的缩合反应,接着将保护基团P1脱保护,由此可制造式(AM-2-Z4)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-P]式(AM-2-Z5a)和式(AM-2-Z5b)所表示的胺的制造方法:
【化63】
使用式(SM-Z5a)的化合物和式(RG-Z5a)的化合物[式(SM-Z5a)的化合物和式(RG-Z5a)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],在氢化钠、碳酸钾等碱存在下,在四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜等不参与反应的溶剂中进行反应,由此得到导入了侧链的化合物。接着,将保护基团P1进行脱保护,由此可制造式(AM-2-Z5a)表示的胺或其盐。
同样地,使用式(SM-Z5b)的化合物和式(RG-Z5b)的化合物[式(SM-Z5b)的化合物和式(RG-Z5b)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物]同样地进行反应,由此可制造式(AM-2-Z5b)所表示的胺或其盐。
式(AM-2-Z6a)、式(AM-2-Z6b)、式(AM-2-Z7a)、式(AM-2-Z7b)、式(AM-2-Z8a)、式(AM-2-Z8b)、式(AM-2-Z9a)、和式(AM-2-Z9b)所表示的胺或它们的盐可按照前述[制造方法AM-A]~[制造方法AM-P]通过下述路线所示的制造方法制造。
【化64】
【化65】
【化66】
【化67】
[制造方法AM-T]
式(AM-1-T1)和式(AM-1-T2)所表示的胺的制造方法:【化68】
<工序1>使用式(SM-T)的化合物和式(RG-T-1)的化合物[式(SM-T)的化合物和式(RG-T-1)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],按照文献公知的方法、例如WO2004/035017等中记载的方法,进行格利雅反应,接着进行氧化反应,由此得到式(IM-T-1)的化合物。
<工序2>将式(IM-T-1)的化合物的羰基保护后(例如缩醛基等),在环辛烯环上加成溴后,使用tert-BuOK等碱进行脱溴化反应,接着将羰基的保护基团和保护基团P1脱保护,由此制造式(AM-1-T1)所表示的胺或其盐。
<工序3>使用式(AM-1-T1)的胺或其盐和式(RG-T-2)的化合物[式(RG-T-2)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物]进行缩合反应,将保护基团P1脱保护,由此制造式(AM-1-T2)所表示的胺或其盐。
[制造方法AM-U]
式(AM-1-U1)和式(AM-1-U2)所表示的胺的制造方法:
【化69】
在前述[制造方法AM-T]中,将式(SM-T)的化合物替换为式(SM-U)的化合物[式(SM-U)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],按照[制造方法AM-T]中记载的方法进行反应,由此可制造式(AM-1-U1)和式(AM-1-U2)所表示的胺或其盐。
将前述[制造方法AM-T]和[制造方法AM-U]的<工序1>中使用的醛替换为下式(RG-T-3)或式(RG-T-4)的醛[式(RG-T-3)的化合物和式(RG-T-4)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],由此制造具有对应的连接基团的胺或其盐。
【化70】
[制造方法AM-V]
式(AM-1-V1)和式(AM-1-V2)所表示的胺的制造方法:
【化71】
<工序1>使用式(SM-V)的化合物[式(SM-V)的化合物是市售化合物或可按照文献公知的方法例如、Bioorganic&Medicinal Chemistry,23(22),p7150-7157,2015年等中记载的方法制造],按照常规方法转化为酰氯后,使用式(RG-V-1)的化合物[式(RG-V-1)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物]进行格利雅反应,接着将保护基团P1脱保护,由此制造式(AM-1-V1)所表示的胺或其盐。
<工序2>使用式(AM-1-V1)的胺或其盐和式(RG-T-1)的化合物进行缩合反应,将保护基团P1脱保护,由此制造式(AM-1-V2)所表示的胺或其盐。
将前述[制造方法AM-V]的<工序1>中使用的化合物替换为下式的化合物[各化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造]进行反应,由此制造具有对应的连接基团的胺或其盐。
【化72】
[制造方法AM-W]
式(AM-1-W1)和式(AM-1-W2)所表示的胺的制造方法:
【化73】
前述[制造方法AM-V]中,将式(SM-V)的化合物替换为式(SM-W)的化合物[式(SM-W)的化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造的化合物],按照[制造方法AM-V]中记载的方法进行反应,由此可制造式(AM-1-W1)和式(AM-1-W2)所表示的胺或其盐。
将前述[制造方法AM-W]的<工序1>中使用的化合物替换为下式的化合物[各化合物是市售化合物或可由市售化合物通过文献公知的制造方法制造]进行反应,由此制造具有对应的连接基团的胺或其盐。
【化74】
对于为了制造式(HB-I)或式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物而使用的导入了炔基的胺(Akn-L1-NH2)或导入了叠氮基的胺(N3-L2-NH2),将前述[制造方法AM-A]~[制造方法AM-P]等中记载的各反应、文献公知的方法、例如《实验化学讲座第5版、各本、2007年、丸善》、《Comprehensive Organic Transformations,A Guide to Functional GroupPreparations,3rd Edition(Edited by Richard C.Larock),2018年》、《StrategicApplications ofNamed Reactions in Organic Synthesis,(Edited by Laszlo Kurti,Barbara Czako),Academic Press,2005年》等中记载的方法适当组合,可制造所需的胺。
本说明书中,式(AM-1)或式(AM-2)所表示的胺(包括各自的式的下位式)有时形成制药学上允许的盐(例如酸加成盐)。作为所述盐,只要是制药学上可允许的盐则没有特别限定,可列举例如与无机酸的盐、与有机酸的盐、与酸性氨基酸的盐等。作为与无机酸的盐的合适例子,可列举例如与盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硝酸、磷酸、磷酸等的盐。作为与有机酸的盐的合适的例子,可列举例如与甲酸、乙酸、三氟乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、庚酸、癸酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、乳酸、山梨酸、扁桃酸等脂肪族单羧酸等的盐,与草酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、苹果酸、酒石酸等脂肪族二羧酸的盐;与柠檬酸等脂肪族三羧酸的盐;与苯甲酸、水杨酸等芳族单羧酸的盐;与邻苯二甲酸等芳族二羧酸的盐;与肉桂酸、乙醇酸、丙酮酸、肉铁质酸、水杨酸、N-乙酰基半胱氨酸等有机羧酸的盐、与甲磺酸、苯磺酸、对甲苯磺酸等有机磺酸的盐;与天冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸类的酸加成盐。作为与酸性氨基酸的盐的合适例子,可列举例如与天冬氨酸、谷氨酸等的盐。其中,优选药学上可允许的盐。
前述盐可以按照常规方法例如将本发明的化合物和含有适量的酸或碱的溶液混合形成目标盐后分离过滤,或者蒸馏除去该混合溶剂,由此而得到。作为盐的综述,出版了Handbook of Pharmaceutical Salts:Properties,Selection,and Use、Stahl&Wermuth(Wiley-VCH、2002),该书中有详细记载。
本说明书中,式(AM-1)或式(AM-2)所表示的胺化合物(也包括各自的式的下位式)或其盐可与水、乙醇、甘油等溶剂形成溶剂化物。
本说明书中,没有特别说明的情况下,在环状基团上取代可变取代基时,表示该可变取代基不键合在环状基团的特定的碳原子上。例如,下式A中的可变取代基Rs表示可在该式A中的碳原子i、ii、iii、iv或v的任意1个上取代。
【化75】
本说明书中,式(HB-I)或式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物中的连接基团(-L1-或-L2-)中,存在手性碳时,是指也包括其各光学异构体。
例如,式(HB-I)中的-L1-为式(L1-8a)、m8a=2、n8a=1、R1=Me时的下式(L1-8a-M)(式中,虚线两外侧不包括在内)的情况下,是指包括R1基取代的碳的立体构型为S体的下式(L1-8a-M-S)和苄基取代的碳的立体构型为R体的下式(L1-8a-M-R)(任意式中,虚线两外侧不包括在内)表示的连接基团,
【化76】
【化77】
式(HB-I)或式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物中的连接基团(-L1-或-L2-)中,存在手性碳时(为光学活性体时),在合成对应于式(HB-I)或式(HB-II)的胺衍生物(AM-1)的工序中,由其外消旋体通过通常的光学拆分方法(分离方法),可分离为各光学活性体,或者在合成对应于式(HB-I)的胺衍生物即式(AM-1)或式(AM-2)的工序中,通过使用手性合成可选择性合成光学异构体的一种,可合成各光学活性体。
5.化学交联海藻酸(核心层和阴离子性聚合物层)
在构成本发明的结构体的化学交联海藻酸中,作为用于核心层的化学交联海藻酸和用于阴离子性聚合物层的化学交联海藻酸,可举出使用“3.化学修饰海藻酸衍生物”项中记载的化学修饰海藻酸衍生物、实施化学交联反应而制造的物质。具体地,是在前述方式[1]~[9-2]中所示的结构体的制造中使用的化学交联海藻酸。在阴离子性聚合物层中使用化学交联海藻酸时,可以为与在核心层中使用的化学交联海藻酸相同的结构,也可以不同。例如,也可以作为用于核心层的化学交联海藻酸,使用在前述方式[2]~[7]所示的结构体的制造中使用的通过Huisgen型反应交联的化学交联海藻酸,作为用于阴离子性聚合物层的化学交联海藻酸,使用在前述方式[8-1]~[9-2]所示的结构体的制造中使用的通过光交联海藻酸(桂皮酸型)交联的化学交联海藻酸。作为其他的方式,作为用于核心层的化学交联海藻酸和用于阴离子性聚合物层的化学交联海藻酸,都使用在前述方式[2]~[7]所述的结构体的制造中使用的通过Huisgen型反应交联而得的物质时,也可以在核心层和阴离子性聚合物层使用不同结构的化学交联海藻酸,例如可以在各层中选择交联反应速度不同的物质。
作为构成本发明的结构体的化学交联海藻酸,如“1.使用了化学交联海藻酸的多层结构体”中所述的那样,也可使用(i)没有形成基于2价金属离子的交联(离子交联)的状态(例如通过存在EDTA等的螯合剂而除去与2价金属离子的结合的状态)、和(ii)形成化学交联和离子交联这两者的状态中的任意状态。例如,形成化学交联和离子交联这两者的状态由于结构稳定性高,因此有时在埋设于生物体中时是有利的。此时,作为2价金属离子,没有特别限定,可举出例如钙离子、镁离子、钡离子、锶离子、锌离子等,优选为钙离子或钡离子,更优选为钙离子。作为其他优选的方式,为钡离子。
作为包含2价金属离子的溶液,没有特别限定,可举出例如包含钙离子的溶液(例如氯化钙水溶液、碳酸钙水溶液、葡糖酸钙水溶液等的水溶液)、包含钡离子的溶液(例如氯化钡水溶液等的水溶液),优选是氯化钙水溶液。包含2价金属离子的溶液的2价金属离子浓度(例如钙离子或钡离子浓度)没有特别限定,例如是1mM~1M的范围、或5mM~500mM的范围,更优选为20mM~100mM。在本说明书中,有时将2价金属离子水溶液简称为2价金属离子溶液,没有特别记载的情况下,2价金属离子溶液为水溶液。
在制备化学修饰海藻酸衍生物的溶液时使用的溶剂、或在制备包含2价金属离子的溶液等时使用的溶剂没有特别限定,可各自独立地举出例如自来水、纯水(例如,蒸馏水、离子交换水、RO水、RO-EDI水等)、超纯水(MilliQ水)、培养基(即,细胞培养用培养基(或培养液))、磷酸缓冲生理食盐水(PBS)、和生理食盐水等,优选为超纯水。
化学交联海藻酸为伴有离子交联的物质的情况下,离子交联反应是瞬时且可逆的,相对于此,化学交联的反应可在比较温和的条件下缓慢进行反应,是非可逆的。利用该性质,通过适当组合化学交联和离子交联,可有效率地制作本发明的结构体。例如,利用离子交联反应,由化学修饰海藻酸衍生物的混合溶液瞬时地制作珠或片状的结构体变得容易。另一方面,在本发明中,为了该结构体的结构强化(例如长期稳定性的获得等),利用化学交联(Huisugen反应),因此介由化学交联和离子交联这两者制作本发明的结构体后,化学交联海藻酸的、利用离子交联摄入的2价金属离子缓慢、可逆地释放,即使在仅残留由化学键产生的交联的情况下,也可稳定地持续利用。
5-1.化学交联海藻酸(Huisgen型)
某种方式的化学交联海藻酸可以通过将前述式(H-I)和前述式(H-II)的化学修饰海藻酸衍生物混合并进行Huisgen反应而得到。其他一些方式的化学交联海藻酸可以通过将前述式(HA-I)和前述式(HA-II)的化学修饰海藻酸衍生物混合并进行Huisgen反应而得到。其他一些方式的化学交联海藻酸可以通过将前述式(HB-I)和前述式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物混合并进行Huisgen反应而得到。
某种方式的化学交联海藻酸介由化学交联(由炔基和叠氮基形成的三唑环所产生的交联)而形成三维的网状结构。优选的化学修饰海藻酸衍生物改善交联后的化学交联海藻酸的稳定性。应予说明,化学交联海藻酸的物性例如可通过用作原料的化学修饰海藻酸中的反应性基团的导入率而调整。
一些方式的化学交联海藻酸是介由下述式(H-III-L)所表示的基团交联而得的化学交联海藻酸,
【化78】
[式(H-III-L)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-、-L2-、和X分别与前述方式[5]~[5-7]中的任意组合相同]。
一些方式的化学交联海藻酸是介由下述式(HA-III-L)所表示的基团交联而得的化学交联海藻酸,
【化79】
[式(HA-III-L)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-、-L2-、和X与前述方式[7]的定义相同]。
另外,一些方式的化学交联海藻酸是介由下述式(HB-III-L)所表示的基团交联而得的化学交联海藻酸,
【化80】
[式(HB-III-L)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-、-L2-、和X分别与前述方式[6-1]~[6-6]中的任意组合相同]。
在某种方式中,式(H-III-L)、式(HA-III-L)和式(HB-III-L)的化学交联海藻酸分别可以通过将式(H-I)与式(H-II)、式(HA-I)与式(HA-II)、式(HB-I)与式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物混合来制造。
在一些方式中,制备化学交联海藻酸时的、式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物、与式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物的混合比以式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的衍生物与式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的衍生物的重量比计,例如为1:1.0~4.0、或1:1.0~3.0、或1:1.0~2.0、或1:1.0~1.5、或1:1;优选为1:1.0~3.0。
在一些方式中,制备化学交联海藻酸时的、式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物、与式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的混合比以式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的衍生物与式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的衍生物的重量比计,例如为1:1.0~4.0、或1:1.0~3.0、或1:1.0~2.0、或1:1.0~1.5、或1:1。
在一些方式中,制备化学交联海藻酸时的、式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物、与式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物的混合比更优选以式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物与式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物的反应性基团的导入率(mol%)比计,例如为1:1.0~4.0、或1:1.0~3.0、或1:1.0~2.0、或1:1.0~1.5、或1:1;优选为1:1.0~3.0。
在一些方式中,制备化学交联海藻酸时的、式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物、与式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的混合比更优选以式(H-II)、式(HA-II)或式(HB-II)的化学修饰海藻酸衍生物与式(H-I)、式(HA-I)或式(HB-I)的化学修饰海藻酸衍生物的反应性基团的导入率(mol%)比计,例如为1:1.0~4.0、或1:1.0~3.0、或1:1.0~2.0、或1:1.0~1.5、或1:1。
化学交联海藻酸不需要海藻酸的构成单元的全部羧基具有上述式(HA-III-L)或式(HB-III-L)的交联。化学交联海藻酸中的、上述式(HA-III-L)或式(HB-III-L)所表示的交联的导入率(也称为交联率)例如为约0.1~约80%、约0.3~约60%、约0.5~约30%、或约1.0~约10%的范围。
用于得到化学交联海藻酸的Huisgen反应中的前述式(H-I)~式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的浓度通常为约1~500mg/mL,优选为约5~100mg/mL的范围。作为某种方式,为5~50mg/mL的范围,作为其他方式,为5~20mg/mL的范围。
Huisgen反应的反应温度(制作化学交联海藻酸时的温度)通常外温为约4~约60℃,优选外温为约15~约37℃的范围。
5-2.光交联海藻酸(肉桂酸型)
构成本发明的结构体的化学交联海藻酸的一些方式为导入有光反应性基团(光交联基)的化学修饰海藻酸衍生物,例如是通过对于导入有前述式(C-I)所表示的基团的化学修饰海藻酸衍生物进行光照射而得的化学交联海藻酸(也称为光交联海藻酸)。光交联海藻酸是化学修饰海藻酸衍生物介由光交联基(通过光反应形成的基于环丁烷环的交联)形成三维的网状结构。优选的化学修饰海藻酸衍生物是改善交联后的化学交联海藻酸的稳定性的物质。
所照射的光只要作用于光反应性基团(光交联基)而引起例如聚合、二聚化等反应(优选为光二聚化反应(光环化反应)),则没有特别限定。所照射的光可使用例如紫外线、LED光(LED=Light Emitting Diode:发光二极管)、可见光、红外线、电子束等。这些照射光中,优选为可见光、LED光、或紫外线,更优选为紫外线。所使用的光源的光波长优选为180~650nm的范围,更优选为300~410nm的范围。
在一些方式中,用于引起光交联反应的具体的光量和波长如以下所述。即,HLR100T-2(セン特殊光源株式会社制)的照度为170mW/cm2(从光源起50mm的距离)、主波长为365nm,照射时间为10分钟。在从光源起100mm的距离的照射下,曝光量为25J/cm2
在一些方式中,对于光交联海藻酸而言,式(C-I)所表示的光反应性基团的光反应部分(烯烃部部分)通过光环化反应进行二聚化,具有形成例如下述式(C-II-L-1)~(C-II-L-3)所表示的环丁烷环(古柯间二酸衍生物)的化学交联:
【化81】
[式(C-II-L-1)~(C-II-L-3)中,两端的-CONH-和-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-A-、-X-、和Ar与前述方式[9-1]和[9-2]中的定义相同]。
光交联海藻酸不需要海藻酸的构成单元的全部羧基具有上述交联。化学交联海藻酸中的上述式所表示的交联的导入率(也称为交联率)例如为0.1~80%、0.3~60%、0.5~30%、或1.0~10%的范围。
用于得到光交联海藻酸的化学修饰海藻酸衍生物的浓度例如为1~500mg/mL、或5~100mg/mL的范围。
进行光交联反应的温度通常为室温(约0℃~约35℃)。
光交联反应中使用的反应溶剂或反应溶液没有特别限定,可举出例如自来水、纯水(例如,蒸馏水、离子交换水、RO水、RO-EDI水等)、超纯水(MilliQ水)、培养基(即,细胞培养用培养基(或培养液))、磷酸缓冲生理食盐水(PBS)、和生理食盐水等,优选为超纯水。
6.结构体(核心层使用了化学交联海藻酸的多层结构体)的制造方法
本发明还涉及结构体的制造方法。在本说明书中,提供了核心层中包含包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的结构体的制造方法,其包含以下的工序(a)~(c)。
工序(a):使包含药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液与包含2价金属离子的溶液接触,进行凝胶化的工序、
工序(b):使工序(a)中得到的凝胶与包含阳离子性聚合物的溶液接触,将该凝胶用阳离子性聚合物涂敷的工序、
工序(c):使工序(b)中得到的制造物与包含阴离子性聚合物的溶液接触,进一步用阴离子性聚合物涂敷的工序。
在结构体的制造方法中,对于“工序(a):使包含药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液与包含2价金属离子的溶液接触,进行凝胶化的工序”而言,通过使悬浮有药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液与2价金属离子溶液接触,使其凝胶化。通过使前述化学修饰海藻酸衍生物的溶液与包含2价金属离子的溶液接触,在进行离子交联的同时还进行化学交联,可以制作凝胶。在工序(a)中,具体地,首先,使在上述“1-1.包含包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的核心层”中说明的各种药理成分悬浮或溶解于包含化学修饰海藻酸衍生物的溶液中。此时,还可附加药理成分以外的添加物,例如对于生物活性物质等的情况,使用进行用于控制缓释的制剂化的物质、担载于载体上的物质有时是有效的。对于细胞的情况,使用用于维持细胞的存活性、功能的物质有时是有效的,另外,也可举出添加在核心层中使药理成分均匀分散这样的物质。作为药理成分以外的添加物,可举出例如海藻酸以外的高分子物质,具体地,作为具有生物体亲和性的高分子物质,可举出聚乳酸(PLA)、聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)、明胶、胶原蛋白、透明质酸等。例如,使用细胞、微生物作为药理成分时,也有包含通常作为培养基、培养液成分或者药品使用的制剂成分的情况。
作为化学修饰海藻酸衍生物,可举出例如前述式(H-I)和式(H-II)所表示的化合物、前述式(HA-I)和式(HA-II)所表示的化合物、前述式(HB-I)和式(HB-II)所表示的化合物、或前述式(C-I)所表示的化合物。在工序(a)中,例如制作前述化学修饰海藻酸衍生物的0.1~5重量%的水溶液或生理食盐水溶液,在该溶液中适当悬浮需要量的前述各种药理成分。
应予说明,在工序(a)中,可以将前述式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的溶液和式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物式的溶液组合使用。在一些方式中,可以将前述式(HA-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的溶液和式(HA-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的溶液组合使用。在其他的一些方式中,可以将前述式(HB-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的溶液和式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的溶液组合使用。这些溶液、和在它们中混和有药理成分的溶液可不混合而各自制作。使用前述的各组合的溶液时,药理成分可仅在一方的溶液中混和,或者也可以在两方的溶液中混和。
其中,“接触”可举出将某溶液(例如化学修饰海藻酸衍生物的溶液)浸渍或添加到其他溶液(例如包含2价金属离子的溶液)中;向某溶液(例如化学修饰海藻酸衍生物的溶液)喷雾其他溶液(例如包含2价金属离子的溶液)的吹拂等。
作为结构体中使用的包含“2价金属离子”的溶液,可举出例如包含钙离子、钡离子、锌离子、锶离子等的溶液。优选是包含钙离子或钡离子的溶液,更优选是包含钙离子的溶液。优选是氯化钙水溶液。作为其他优选的方式,是氯化钡水溶液。
包含2价金属离子的溶液例如可以通过使2价金属离子的盐溶解于溶剂中而得到。作为2价金属离子的盐,可举出氯化钙、氯化钡、氯化锶等。作为溶剂,可举出例如水和生理食盐水。
包含2价金属离子的溶液的使用量优选根据化学修饰海藻酸衍生物的使用量、分子量等而适当调节。
本发明的结构体的特征之一在于,成形时的自由度与使用了以往的海藻酸的结构体相比较高,例如,通过以下这样的方法,可制造各种形状的结构体。应予说明,占体积多数的核心层的形状对于结构体整体的形状最有影响。
例如,为了制作球状的结构体,可使用将混和有药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液滴加到氯化钙水溶液等的2价金属离子溶液的方法。此时,通过改变滴加的导管的直径、滴加速度,可制造各种大小的球状体。
作为制作纤维状的结构体的方法之一,将混和有药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液通过装配在注射器等的前端的导入管而缓慢地释放到2价金属离子溶液中。此时,释放的溶液依次进行凝胶化,由此可以制作丝状的结构物。通过改变导入管的尺寸、或使用注射泵等控制释放速度,可制造各种尺寸的结构体。
另外,通过使用铸模和半透膜,还可制造任意形状的结构体。例如,欲制造平板状的结构体时,使用硅橡胶等的、对于反应没有影响的容易加工的原材料,制作铸模,向其中流入混和有药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液。通过在该铸模的一部分使用半透膜,使2价金属离子溶液通过该半透膜向铸模的内部浸润,内容物形成为凝胶状。在该方法中,通过将铸模设计为希望的形状,可进行各种形状的结构体的制造。
另外,通过使用3D打印机,也可使自由的形状造型,例如,可使用下述方法:使用混和有药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液作为生物墨水,使其与2价金属离子溶液接触。
本发明的结构体中的成形的自由度的高度通过使用维持结构体的高强度、同时可简便地制造的化学交联海藻酸而实现。
接着,在“工序(b):使工序(a)中得到的凝胶与包含阳离子性聚合物的溶液接触,将该凝胶用阳离子性聚合物涂敷的工序”中,使工序(a)中得到的凝胶与例如包含PLL、PLO等的阳离子性聚合物的溶液接触。优选使工序(a)中得到的凝胶与包含PLO的溶液接触。由此,通过化学交联海藻酸与阳离子性聚合物的相互作用,将工序(a)中得到的成形物的表面用阳离子性聚合物涂敷。作为阳离子性聚合物,可适合使用前述“1-2.包覆核心层的阳离子性聚合物层”中所述的物质。
使用PLO作为阳离子性聚合物的情况下,与核心层的化学交联海藻酸反应时的阳离子性聚合物的浓度例如为0.02~0.2w/w%或0.05~0.1w/w%。
另外,使核心层的化学交联海藻酸凝胶与阳离子性聚合物反应时的温度例如为室温。反应时间例如为1分钟~45分钟或1分钟~30分钟。
接着,在“工序(c):使工序(b)中得到的制造物与包含阴离子性聚合物的溶液接触,进一步用阴离子性聚合物涂敷的工序”中,使工序(b)中得到的制造物与前述包含阴离子性聚合物的溶液接触。优选使工序(b)中得到的制造物与“1-3.包覆阳离子性聚合物层的阴离子性聚合物层”中所述的包含阴离子性聚合物的溶液接触,更优选使工序(b)中得到的制造物与化学修饰海藻酸衍生物或海藻酸接触,进一步优选与海藻酸接触。这里所谓的“化学修饰海藻酸衍生物”是上述“2.化学修饰海藻酸衍生物”中所述的化学修饰海藻酸。另外,“海藻酸”是在上述“2.海藻酸(关于在合成化学修饰海藻酸衍生物时使用的原料的海藻酸、和在阴离子性聚合物层中使用的海藻酸)”中所述的海藻酸(例如海藻酸钠)。由此,将用阳离子性聚合物涂敷了的制造物的表面进一步用化学修饰海藻酸衍生物或海藻酸涂敷。
其中,使用化学修饰海藻酸衍生物作为阴离子性聚合物时,可以使用与在核心层中使用的化学修饰海藻酸衍生物相同的物质,也可以使用与在核心层中使用的化学修饰海藻酸衍生物不同的物质。另外,工序(c)的处理条件可使用与在前述工序(b)中使用的条件大致同样的条件。
在使用海藻酸或化学修饰海藻酸衍生物作为阴离子性聚合物时,与阳离子性聚合物层反应时的阴离子性聚合物的浓度例如为0.01~4w/w%。
在一些方式中,接下来也可以包含工序(d)。在“工序(d):使用螯合剂将工序(c)中得到的结构体进行螯合处理的工序”中,通过在利用直至工序(c)为止的操作制造的结构体中加入螯合剂,使离子交联的2价金属离子向螯合剂一方移动。作为螯合剂,可举出例如柠檬酸钠、乙二胺四乙酸(EDTA)等。螯合剂的使用量优选根据化学修饰海藻酸衍生物的使用量等而适当调节。
在本发明的结构体中,化学交联海藻酸为光交联海藻酸(桂皮酸型)的结构体是在前述“包含工序(a)~(c)的、包含包埋于化学交联海藻酸中的药理成分的结构体的制造方法”中,包括在工序(a)中,作为化学修饰海藻酸衍生物的溶液,使用式(C-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物的溶液,同时在工序(a)以后的任一阶段对于化学修饰海藻酸衍生物进行光照射而实施化学交联反应。
更具体地,例如通过将导入有前述式(C-I)所表示的光反应性基团的化学修饰海藻酸衍生物的溶液滴加到包含2价金属离子的溶液中,得到形成了离子交联(通过2价金属离子部分形成的交联)的特定的结构体。紧接着,对于该结构体进行光照射,实施光交联(化学交联:环丁烷环(吐昔酸衍生物)),由此可以得到作为特定的结构体的光交联海藻酸。光照射可以在工序(a)以后的任意阶段进行,也可以在前述工序(c)之后进行。
照射的光只要作用于光反应性基团(光交联基)、引起例如聚合、二聚化等的反应(优选光二聚化反应(光环化反应)),就没有特别限定。照射的光可使用例如紫外线、LED光(LED=Light Emitting Diode:发光二极管)、可见光、红外线、电子束等。在这些照射光中,优选为可见光、LED光、或紫外线,更优选为紫外线。使用的光源的光波长优选为180~650nm的范围,更优选为300~410nm的范围。
在一些方式中,用于引起光交联反应的具体的光量和波长如以下所述。即,HLR100T-2(セン特殊光源株式会社制)的照度为170mW/cm2(从光源起50mm的距离)、主要的波长为365nm,照射时间为10分钟。在从光源起100mm的距离的照射下,曝光量为25J/cm2
7.本发明的结构体(多层结构体)和化学交联海藻酸的物性
[结构体的稳定性的确认法]
本发明的结构体的稳定性例如可以通过以下的试验法确认。更具体而言,可以利用后述实施例中记载的方法确认。
(1)螯合处理:通过对于本发明的结构体实施“6.结构体(在核心层使用了化学交联海藻酸的多层结构体)的制造方法”中所述的工序(d)、即“使用螯合剂将工序(c)中得到的结构体进行螯合处理的工序”,消除化学交联海藻酸或海藻酸内的离子交联。具体而言,将本发明的结构体用柠檬酸钠、乙二胺胺四乙酸(EDTA)的水溶液进行了处理的情况下,可以将能够保持结构体的形状的物质作为“稳定的结构体”确认。本发明的结构体即使在不存在离子交联的条件下,通过核心层的化学交联海藻酸的化学交联、以及核心层-阳离子性聚合物层-阴离子性聚合物层的各层间的静电相互作用,也可以保持其形状。通过本试验,可以确认例如留置在生物体内时的长期稳定性。
(2)振荡试验:使进行了上述螯合处理的结构体悬浮于磷酸缓冲生理食盐水中(PBS),将其进行一定时间的振荡后,确认能够维持结构的物质和不能维持结构的物质,由此可以测定其物理强度。作为具体的试验方法,可举出例如后述实施例中记载的方法。
本发明的结构体的一些有利方面源于构成其的化学交联海藻酸具有对于本发明的结构体的功能而言最佳的性质。例如,本发明中使用的化学交联海藻酸具有高的物理稳定性(简称为凝胶稳定性),另一方面,为了将药理成分从核心层释放,即使对于凝胶状也具有合适的透过性。该凝胶透过性可以如以下这样测定凝胶透过率等来进行确认。
[凝胶稳定性的测定法]
在装入容器的化学交联海藻酸中添加磷酸缓冲生理食盐水,测定PBS中泄漏的海藻酸的浓度(μg/mL)。将所测定的海藻酸浓度除以通过分解化学交联海藻酸所得的总海藻酸浓度而得到的值以百分率表示的值作为崩解率。凝胶稳定性具体而言可利用后述实施例中记载的方法求出。
本说明书中,化学交联海藻酸的凝胶崩解率优选为0%~90%,更优选为0%~70%,进一步优选为0%~50%。化学交联海藻酸的稳定性是指水溶液中泄漏的海藻酸的浓度越低、即凝胶崩解率越低,则稳定性越高。
[凝胶透过率的测定法]
制作内包异硫氰酸荧光素-葡聚糖的化学交联海藻酸,将其装入容器中,添加生理食盐水,测定在生理食盐水中泄漏的葡聚糖浓度。将所测定的葡聚糖的浓度除以通过分解内包异硫氰酸荧光素-葡聚糖的化学交联海藻酸所得的总葡聚糖浓度而得到的值以百分率表示,所表示的值为凝胶透过率。凝胶透过率具体而言可利用后述实施例中记载的方法求出。
对于化学交联海藻酸的生理食盐水添加24小时后的凝胶透过率而言,例如内包有分子量200万的葡聚糖时,优选为0%~90%,更优选为0%~70%,进一步优选为0%~50%。此外,内包有分子量15万的葡聚糖时,例如,若该化学交联海藻酸的使用目的为蛋白质、抗体的释放·产生,则优选为1%~100%,更优选为10%~100%,进一步优选为30%~100%。此外,若使用目的为免疫屏障,则优选为0%~90%,更优选为0%~70%,进一步优选为0%~50%。
对于化学交联海藻酸的透过性而言,透过率越低,表示内容物、凝胶外物质的透过性越低,透过率越高,表示内容物、凝胶外物质的透过性越高。
凝胶的透过率可以根据所使用的海藻酸的分子量、浓度、导入海藻酸的交联基的种类、导入率、凝胶化中使用的2价金属离子的种类、浓度、或它们的组合而调整。
8.结构体的生物体适应性
在本说明书中,生物体适应性是指不引起结构体与生物体之间的相互作用、与结构体相邻的组织的局部的反应、或全身的反应等反应的性质,将具有这样的性质称为具有生物体适应性(biocompatibility)。构成本发明的结构体的化学修饰海藻酸衍生物、化学交联海藻酸确认与海藻酸同样,具有良好的生物体适应性(例如对于化学交联海藻酸,参考前述PCT/JP2019/023478和PCT/JP2019/007655)。
另外,在化学交联海藻酸中,对于使用式(HB-I)和式(HB-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物制造的化学交联海藻酸,可以利用后述的涉及生物体适应性的实施例确认。
9.结构体的用途
作为结构体的优选用途,可举出创伤包覆材料、术后防粘连材料、药物缓释用基材、细胞移植用基材、假体材料(植入物、人工器官等)、制剂包衣材料等的医疗用材料。另外,可举出将作为在生物打印机中使用的生物墨水使用、造形过的结构体用于前述用途。作为结构体,优选在生物体内使用。
10.结构体的使用方法
作为将结构体移植到生物体内的方法,可使用切开和留置、注射、内窥镜、腹腔镜这样的方法。
移植部位没有特别限定,可举出皮下、腹腔内、肝内、肌肉内、大网膜内、肾被膜下等,优选移植到皮下、腹腔内。
应予说明,在本说明书中引用的所有文献、和公开公报、专利公报、其他的专利文献作为参照引入到本说明书中。
另外,本发明的目的、特征、优点及其构思通过本说明书的记载,对于本领域技术人员来说是明确的,根据本说明书的记载,只要是本领域技术人员,就能够容易地实施本发明。用于实施发明的最佳方式以及具体的实施例等表示本发明的优选实施方式,是为了例示或者说明而示出的,本发明不限于它们。对于本领域技术人员来说明确的是,在本说明书公开的本发明的意图和范围内,基于本说明书的记载可以进行各种修改。
实施例
接着,为了进而详细地说明本发明,列举实施例、试验例,这些例子仅仅是实施例、试验例,并不限定本发明,另外可以在不超出本发明范围的范围变化。
核磁共振谱(NMR)的测定使用JEOL JNM-ECX400 FT-NMR(日本电子)。液相色谱-质谱(LC-Mass)通过以下的方法测定。使用[UPLC]Waters AQUITY UPLC系统和BEH C18柱(2.1mm×50mm、1.7μm)(Waters),采用乙腈:0.05%三氟乙酸水溶液=5:95(0分钟)~95:5(1.0分钟)~95:5(1.6分钟)~5:95(2.0分钟)的流动相和梯度条件。
1H-NMR数据中,NMR信号的图案中,s表示单峰,d表示双峰,t表示三重峰,q表示四重峰,m表示多重峰,br表示宽峰,J表示耦合常数,Hz表示赫兹,CDCl3表示氘代氯仿,DMSO-d6表示氘代二甲基亚砜,D2O表示重水。1H-NMR数据中,对于羟基(OH)、氨基(NH2)、羧基(COOH)的质子等的由于为宽带而无法确认的信号,在数据中没有记载。
LC-Mass数据中,M表示分子量,RT表示保留时间,[M+H]+,[M+Na]+表示分子离子峰。
实施例中的“室温”通常表示约0℃至约35℃的温度。
实施例中的反应性取代基导入率(摩尔%)表示导入的反应性取代基的摩尔数相对于由1H-NMR(D2O)算出的构成海藻酸的单糖(古罗糖醛酸和甘露糖醛酸)单元的摩尔数的比例。
实施例中,导入反应性基团或互补的反应性基团前的海藻酸钠使用具有前述表13中记载的物性值的海藻酸钠。
表15中示出(实施例1)~(实施例20)中得到的导入了反应性基团的海藻酸衍生物的物性值(具体而言为反应性基团导入率(mol%)、分子量和重均分子量(万Da))。
表16-1~表16-5中示出(实施例1)~(实施例20)中的中间体的1H-NMR,表17中示出(实施例1)~(实施例20)中的中间体的LCM-Mass。
(实施例1)
导入3-叠氮基丙基氨基的海藻酸(EX1-A2)的合成:
【化82】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(20mL)中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(56mg)、市售的3-叠氮基丙胺[CAS REGISTRYNO.:88192-19-2](1-1、5.1mg)的乙醇(2mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(50μL)。在30℃搅拌3小时后,依次加入氯化钠(0.2g)、乙醇(40mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX1-A2(187mg)。
(实施例2)
导入2-(2-(2-叠氮基乙氧基)乙氧基)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX2-A2)的合成:
【化83】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(10.9mL)中,在冰冷却搅拌下加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(55.83mg)和1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(252.17μL)。接着加入市售的2-(2-(2-叠氮基乙氧基)乙氧基)乙烷-1-胺[CAS REGISTRY NO.:166388-57-4](2-1、26.36mg)的乙醇(1mL)和水(1mL)溶液,在室温下搅拌15小时后,依次加入氯化钠(100mg)、乙醇(21.8mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,减压干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX2-A2(99mg)。
(实施例3)
导入2-氨基-N-(3-叠氮基丙基)乙酰胺基的海藻酸(EX3-A2)的合成:
【化84】
<工序1>
(2-((3-叠氮基丙基)氨基)-2-氧代乙基)氨基甲酸叔丁酯(3-2)的合成:
【化85】
在市售的3-叠氮基丙胺[CAS REGISTRY NO.:88192-19-2](1-1、41μL)、N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸[CAS REGISTRY NO.:4530-20-5](3-1、100mg)的乙醇(2mL)溶液中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(197mg),在室温搅拌18小时。向反应液中加水,用乙酸乙酯萃取后,将有机层用水、饱和食盐水依次洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。将得到的油状物溶解在甲基-叔丁基醚(10mL)中,依次用饱和碳酸氢钠水溶液、水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,得到无色油状物形式的标题化合物3-2(95mg)。
<工序2>
2-氨基-N-(3-叠氮基丙基)乙酰胺盐酸盐(3-3)的合成:
【化86】
在(实施例3)<工序1>中得到的化合物(3-2、95mg)中,在冰水冷却下加入4N-盐酸/1,4-二噁烷(665μL)后,在室温搅拌1小时。向反应液中加入二异丙基醚(2.0mL),进行减压浓缩。将得到的油状物用甲基-叔丁基醚倾析洗涤后,进行减压浓缩,得到无色胶状物形式的标题化合物3-3(62mg)。
<工序3>
导入2-氨基-N-(3-叠氮基丙基)乙酰胺基的海藻酸(EX3-A2)的合成:
【化87】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(20mL)中,加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(56mg)、(实施例3)<工序2>中得到的化合物(3-3、10.6mg)的乙醇(2mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(76μL)。在30℃搅拌3小时后,依次加入氯化钠(0.2g)、乙醇(40mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX3-A2(207mg)。
(实施例4)
导入3-氨基-N-(3-叠氮基丙基)丙酰胺基的海藻酸(EX4-A2)的合成:
【化88】
<工序1>(3-((3-叠氮基丙基)氨基)-3-氧代丙基)氨基甲酸叔丁酯(4-2)的合成:
【化89】
在市售的3-叠氮基丙胺[CAS REGISTRY NO.:88192-19-2](1-1、38μL)、N-(叔丁氧基羰基)-β-丙氨酸[CAS REGISTRYNO.:3303-84-2](4-1、100mg)的乙醇(2mL)溶液中,加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(146mg),在室温下搅拌18小时。向反应液中加水,用乙酸乙酯萃取后,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,得到白色蜡状物形式的标题化合物4-2(124mg)。
<工序2>
3-氨基-N-(3-叠氮基丙基)丙酰胺盐酸盐(4-3)的合成:
【化90】
在(实施例4)<工序1>中得到的化合物(4-2、124mg)中,在冰水冷却下加入4N-盐酸/1,4-二噁烷(868μL)后,在室温下搅拌1小时。向反应液中加入二异丙基醚(2.6mL),进行减压浓缩。将得到的油状物用甲基-叔丁基醚倾析洗涤后,进行减压浓缩,得到无色胶状物形式的标题化合物4-3(93mg)。
<工序3>
导入3-氨基-N-(3-叠氮基丙基)丙酰胺基的海藻酸(EX4-A2)的合成:
【化91】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(20mL)中,加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(56mg)、(实施例4)<工序2>中得到的化合物(4-3、12.6mg)的乙醇(2mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(76μL)。在30℃搅拌3小时后,依次加入氯化钠(0.2g)、乙醇(40mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX4-A2(211mg)。
(实施例5)
导入N-(4-(氨基甲基)苄基)-2-叠氮基乙酰胺基的海藻酸(EX5-A2)的合成:
【化92】
<工序1>
(4-((2-叠氮基乙酰胺)甲基)苄基)氨基甲酸叔丁酯(5-2)的合成:
【化93】
将由市售的2-叠氮基乙酸[CAS REGISTRY NO.:18523-48-3](41μL)、与OrganicLetters(2017),19(23),6400-6403中记载的方法同样地制备的叠氮基乙酰氯的二氯甲烷(1.0mL)溶液在冰水冷却下加入到市售的1-(N-叔丁氧基羰基-氨基甲基)-4-(氨基甲基)苯[CAS REGISTRYNO.:108468-00-4](5-1、100mg)、三乙胺(118μL)的二氯甲烷(1.0mL)溶液中,在室温下搅拌2.5小时。向反应液中加入乙酸乙酯(20mL)、水(5mL),分液后,将有机层用水、饱和碳酸氢钠水溶液、水、饱和食盐水依次洗涤。滤去不溶物,将滤液用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。将残渣用甲基-叔丁基醚/正庚烷精制。滤取得到的固体,得到浅米黄色固体形式的标题化合物5-2(91mg)。
<工序2>
N-(4-(氨基甲基)苄基)-2-叠氮基乙酰胺盐酸盐(5-3)的合成:
【化94】
在(实施例5)<工序1>中得到的化合物(5-2、91mg)中,在冰水冷却下加入4N-盐酸/1,4-二噁烷(637μL)后,追加1,4-二噁烷(627μL)后,在室温下搅拌3.5小时。向反应液中加入二异丙基醚(3.8mL),搅拌10分钟。过滤得到的固体,得到米黄色固体形式的标题化合物5-3(62mg)。
<工序3>
导入N-(4-(氨基甲基)苄基)-2-叠氮基乙酰胺基的海藻酸(EX5-A2)的合成:
【化95】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(25mL)中,加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(70mg)、(实施例5)<工序2>中得到的化合物(5-3、16.1mg)、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(95μL)。在30℃搅拌3小时后,依次加入氯化钠(0.25g)、乙醇(50mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX5-A2(239mg)。
(实施例6)
导入2-(4-叠氮基苯氧基)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX6-A2)的合成:
【化96】
<工序1>
(2-(4-叠氮基苯氧基)乙基)氨基甲酸叔丁酯(6-3)的合成:
【化97】
在市售的4-叠氮基苯酚[CAS REGISTRY NO.:24541-43-3](6-1、0.3g)、市售的(2-溴乙基)氨基甲酸叔丁酯[CAS REGISTRYNO.:39684-80-5](6-2、0.6g)和N-甲基吡咯烷酮(3mL)的混合物中,在室温下加入碳酸钾(0.61g)。将反应混合物在80℃搅拌6小时30分钟,冷却至室温后,加入水(10mL)和甲基叔丁基醚(20mL)。将生成的悬浮液进行硅藻土过滤,将残留物用甲基叔丁基醚(5mL)洗涤2次。分离滤液,将有机层在减压下浓缩,得到粗产物。将该粗产物溶解在甲基叔丁基醚(20mL)中,依次用1N-氢氧化钠水溶液(5mL)洗涤2次,用水(5mL)洗涤2次,用饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥。过滤有机层后,在减压下浓缩,由此得到紫色的油状物形式的标题化合物6-3(0.411g)。
<工序2>
2-(4-叠氮基苯氧基)乙烷-1-胺盐酸盐(6-4)的合成:
【化98】
在(实施例6)<工序1>得到的化合物(6-3、0.41g)和1,4-二噁烷(2.87mL)的混合物中,在水冷却搅拌下加入4N-盐酸/1,4-二噁烷(2.87mL)后,在室温下搅拌18小时。向反应液中加入二异丙基醚(40mL),将悬浮液在室温下搅拌30分钟。过滤析出物,将回收的固体减压干燥,得到淡紫色固体形式的标题化合物6-4(0.2834g)。
<工序3>
导入2-(4-叠氮基苯氧基)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX6-A2)的合成:
【化99】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(29.66mL)中,在室温下加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(91.52mg)和1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(68.63μL)。接着,在室温下加入(实施例6)<工序2>中得到的化合物(6-4、14.73mg)的水(1mL)和乙醇(1mL)溶液,在同温度下搅拌42小时后,依次加入氯化钠(300mg)、乙醇(59.3mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到粉色固体形式的标题化合物EX6-A2(269mg)。
(实施例7)
导入N-(2-氨基乙基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX7-B2)的合成:
【化100】
<工序1>
(2-(2,2,2-三氟乙酰胺)乙基)氨基甲酸叔丁酯(7-2)的合成:
【化101】
在市售的(2-氨基乙基)氨基甲酸叔丁酯(7-1、3.00g、[CAS REGISTRY NO.:57260-73-8])的四氢呋喃(12.0mL)溶液中,滴加三氟乙酸乙酯(2.24mL)。将反应混合物在室温搅拌14.5小时。将反应液在减压下浓缩,向残渣中加入叔丁基甲基醚(5mL)和庚烷(25mL),进行精制。滤取固体后,用庚烷洗涤,得到白色固体形式的标题化合物7-2(4.36g)。
<工序2>
N-(2-氨基乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺盐酸盐(7-3)的合成:
【化102】
将(实施例7)<工序1>中得到的化合物7-2(0.50g)悬浮于1,4-二噁烷(3.0mL)中。在冰水冷却下加入4N-盐酸/1,4-二噁烷(7.0mL),在室温下搅拌3小时。向反应液中加入二异丙基醚(30.0mL),在室温下搅拌50分钟。滤取固体,用二异丙基醚洗涤后,减压干燥,得到白色固体形式的标题化合物7-3(0.70g)。
<工序3>
N-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(7-5)的合成:
【化103】
在按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的羧酸(7-4、300mg)的乙醇(2mL)溶液中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(1.09g)、(实施例7)<工序2>得到的化合物7-3(380mg)、三乙胺(321μL),在30℃搅拌3小时后,追加三乙胺(229μL),在同温度下搅拌1小时。进一步在室温下搅拌15.5小时后,加入水(10mL)和乙酸乙酯(50mL),分液,将水层用乙酸乙酯(10mL)萃取。将有机层依次用0.5N-柠檬酸、水、饱和食盐水洗涤,用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。向残渣中加入叔丁基甲基醚,滤去不溶物,将滤液浓缩后,用硅胶柱层析(10%-乙酸乙酯/正庚烷~40%乙酸乙酯/正庚烷)纯化,得到白色固体形式的标题化合物7-5(322mg)。
<工序4>
N-(2-氨基乙基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺(7-6)的合成:
【化104】
在(实施例7)<工序3>得到的化合物7-5(322mg)的甲醇(4.8mL)溶液中,加入碳酸钾(278mg)的水(1.6mL)溶液,在室温下搅拌7.5小时。将反应液减压浓缩,加入水(3mL)后,用氯化钠饱和。将水层用乙酸乙酯(30mL,10mL×3)萃取,用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,得到无色油状物形式的标题化合物7-6(238mg)。
<工序5>
导入N-(2-氨基乙基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX7-B2)的合成:
【化105】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:B-2)水溶液(120mL)中,在室温搅拌下依次加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(335mg)、(实施例7)<工序4>中得到的化合物7-6(68mg)的乙醇(12mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(303μL),在30度搅拌3小时。在反应液中加入氯化钠(1.2g)后,加入乙醇(240mL),搅拌1.5小时。滤取得到的沉淀,用乙醇(20mL×5)洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX7-B2(1.16g)。
(实施例8)
导入N-(2-(2-氨基乙氧基)乙基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸的合成(EX8-A2):
【化106】
<工序1>
(2-(2-(2,2,2-三氟乙酰胺)乙氧基)乙基)氨基甲酸叔丁酯(8-2)的合成:
【化107】
在(2-(2-氨基乙氧基)乙基)氨基甲酸叔丁酯(8-1、1.0g、[CAS REGISTRY NO.:127828-22-2])的四氢呋喃(4.0mL)溶液中滴加三氟乙酸乙酯(0.6mL)。将反应混合物在室温搅拌3.5小时,进行减压浓缩,得到无色油状物形式的标题粗化合物8-2(1.5g)。
<工序2>
N-(2-(2-氨基乙氧基)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺盐酸盐(8-3)的合成:
【化108】
在(实施例8)<工序1>得到的化合物8-2(1.5g)中,在冰水冷却下加入4N-氯化氢/1,4-二噁烷溶液(10.3mL),在室温下搅拌1小时。向反应液中加入二异丙基醚(30mL),在室温搅拌30分钟。在减压下蒸馏除去溶剂,用二异丙基醚共沸后,减压干燥,得到无色油状物形式的标题化合物8-3(1.3g)。
<工序3>
N-(2-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙氧基)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(8-4)的合成:
【化109】
将按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的羧酸(7-4、300mg)、(实施例8)<工序2>中得到的化合物8-3(443mg)溶解在乙腈(6.0mL)中。加入O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸盐(0.75g)、N,N-二异丙基乙基胺(920μL),在室温搅拌2.5小时。在反应液中加入乙酸乙酯(20mL)、水(10mL),分液。将有机层依次用水(10mL)、饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。将残渣用硅胶柱层析(50%乙酸乙酯/正庚烷~70%乙酸乙酯/正庚烷)纯化,得到无色胶状物形式的标题化合物8-4(469mg)。
<工序4>
N-(2-(2-氨基乙氧基)乙基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺(8-5)的合成:
【化110】
在(实施例8)<工序3>中得到的化合物8-4(220mg)的甲醇(3.0mL)溶液中加入碳酸钾(103mg)的水(0.99mL)溶液,在室温下搅拌4.5小时。在减压下蒸馏除去甲醇,加入水(2mL)后,用食盐使其饱和。进行乙酸乙酯(15mL、10mL×4)萃取,用无水硫酸钠干燥后,在减压下蒸馏除去溶剂。将残渣溶解在乙酸乙酯(10mL)中,滤除不溶物后,进行减压浓缩,得到淡黄色胶状物形式的标题粗化合物8-5(140mg)。
<工序5>
导入N-(2-(2-氨基乙氧基)乙基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX8-A2)的合成:
【化111】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(40mL)中,在室温搅拌下依次加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(112mg)、(实施例8)<工序4>中得到的化合物8-5(30mg)的乙醇(4,0mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(101μL),在30℃搅拌3小时。向反应液中加入氯化钠(0.4g)后,加入乙醇(80mL),搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX8-A2(410mg)。
(实施例9a、9b)
导入N-(2-氨基乙基)-2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙酰胺基的海藻酸(EX9a-A2、EX9b-B2)的合成:
【化112】
<工序1>
(2-氧代-2-((2-(2,2,2-三氟乙酰胺)乙基)氨基)乙基)氨基甲酸叔丁酯(9-1)的合成:
【化113】
将N-(叔丁氧基羰基)甘氨酸(91mg、[CAS REGISTRYNO.:4530-20-5])、(实施例7)<工序2>中得到的化合物(7-3、100mg)溶解在乙腈(3.0mL)中。加入O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸盐(217mg)、N,N-二异丙基乙胺(281μL),在室温下搅拌3.5小时。向反应液中加入乙酸乙酯(15mL)、水(5mL),分液后,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。将残渣用柱层析(洗脱溶剂:40%乙酸乙酯/正庚烷→乙酸乙酯)纯化,得到浅米黄色无定形的标题化合物9-1(180mg)。
<工序2>
N-(2-(2-氨基乙酰胺)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺盐酸盐(9-2)的合成:
【化114】
在(实施例9)<工序1>中得到的化合物(9-1、180mg)中,在冰水冷却下加入4N-氯化氢/1,4-二噁烷(1.2mL)后,在室温下搅拌0.8小时。向反应液中加入二异丙基醚(3.6mL),搅拌30分钟。过滤得到的固体,得到白色固体形式的标题化合物9-2(114mg)。
<工序3>
N-(2-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙酰胺)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(9-3)的合成:
【化115】
在按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的羧酸(7-4、80mg)、(实施例9)<工序2>中得到的化合物(9-2、110mg)中加入乙醇(1.6mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(219mg)、三乙胺(67μL),在室温下搅拌3小时。向反应液中加入水(3.2mL),在室温下搅拌30分钟后,过滤固体,用水洗涤。向得到的固体中加入乙酸乙酯/乙醇(1/1、10mL),滤去不溶物。将滤液进行减压浓缩,得到白色固体形式的标题化合物9-3(101mg)。
<工序4>
N-(2-氨基乙基)-2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙酰胺(9-4)的合成:
【化116】
在(实施例9)<工序3>中得到的化合物(9-3、60mg)的甲醇(1.8mL)溶液中加入碳酸钾(59mg)的水(0.3mL)溶液,在室温下搅拌4小时。将反应液减压浓缩后,加入水(2mL),用氯化钠使其饱和。用乙酸乙酯(15mL,10mL×4)萃取,将萃取层进行减压浓缩。向残渣中加入乙酸乙酯(10mL)、乙醇(1mL),滤去不溶物。将得到的滤液进行减压浓缩,得到无色胶状物形式的标题化合物9-4(49mg)。
<工序5-1>
导入N-(2-氨基乙基)-2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙酰胺基的海藻酸(EX9a-A2)的合成:
【化117】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(38mL)中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(106mg)、(实施例9)<工序4>中得到的化合物(9-4、30.3mg)的乙醇(3.8mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(96μL)。在30℃搅拌3.2小时后,依次加入氯化钠(0.38g)、乙醇(76mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX9a-A2(381mg)。
<工序5-2>
导入N-(2-氨基乙基)-2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙酰胺基的海藻酸(EX9b-B2)的合成:
【化118】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:B-2)水溶液(38mL)中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(64mg)、(实施例9)<工序4>中得到的化合物(9-4、18.2mg)、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(58μL)。在30℃搅拌3.2小时后,依次加入氯化钠(0.38g)、乙醇(76mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX9b-B2(366mg)。
(实施例10)
导入N-(2-氨基乙基)-3-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)丙酰胺基的海藻酸(EX10-A2)的合成:
【化119】
<工序1>
(3-氧代-3-((2-(2,2,2-三氟乙酰胺)乙基)氨基)丙基)氨基甲酸叔丁酯(10-1)的合成:
【化120】
将市售的N-(叔丁氧基羰基)-β-丙氨酸(113mg、[CAS REGISTRYNO.:3303-84-2])、(实施例7)<工序2>中得到的化合物(7-3、110mg)溶解在乙腈(3.3mL)中。加入O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸盐(261mg)、N,N-二异丙基乙基胺(319μL),在室温搅拌3小时。向反应液中加入乙酸乙酯(15mL)、水(5mL),分液后,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,用叔丁基甲基醚(20mL)精制。滤取固体,溶解在乙酸乙酯(20mL)中。将有机层依次用1N-柠檬酸、水、饱和食盐水洗涤后,用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。将残渣用叔丁基甲基醚(10mL)精制后,滤取固体,得到白色固体形式的标题化合物10-1(80mg)。
<工序2>
3-氨基-N-(2-(2,2,2-三氟乙酰胺)乙基)丙酰胺盐酸盐(10-2)的合成:
【化121】
在(实施例10)<工序1>中得到的化合物(10-1、80mg)中,在冰水冷却下加入4N-氯化氢/1,4-二噁烷(1.1mL)后,在室温下搅拌2小时。向反应液中加入二异丙基醚(3.4mL),搅拌1.5小时。过滤得到的固体,得到白色固体形式的标题化合物10-2(61mg)。
<工序3>
3-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)-N-(2-(2,2,2-三氟乙酰胺)乙基)丙酰胺(10-3)的合成:
【化122】
在按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的羧酸(7-4、44mg)、(实施例10)<工序2>中得到的化合物(10-2、61mg)中加入乙醇(1.2mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(115mg)、三乙胺(39μL),在室温下搅拌2小时。向反应液中加入水(3.7mL),用乙酸乙酯(15mL,5mL)萃取。将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤,用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。向得到的固体中加入叔丁基甲基醚(10mL),精制,过滤。将得到的固体用柱层析(80%乙酸乙酯/正庚烷→乙酸乙酯→20%甲醇/乙酸乙酯)纯化,得到淡黄色固体形式的标题化合物10-3(60mg)。
<工序4>
N-(2-氨基乙基)-3-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)丙酰胺(10-4)的合成:
【化123】
在(实施例10)<工序3>中得到的化合物(10-3、60mg)的甲醇(3.0mL)溶液中加入碳酸钾(42mg)的水(0.3mL)溶液,在室温搅拌3小时后,进一步加入碳酸钾(42mg)的水(0.3mL)溶液,在室温下搅拌16.5小时。将反应液减压浓缩后,加入饱和食盐水(2mL),进一步用氯化钠使其饱和。用乙酸乙酯(15mL,10mL×4)萃取,将萃取层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。向残渣中加入乙酸乙酯(5mL)和数滴的甲醇,滤去不溶物。将得到的滤液进行减压浓缩,得到无色油状物形式的标题化合物10-4(31mg)。
<工序5>
导入N-(2-氨基乙基)-3-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)丙酰胺基的海藻酸(EX10-A2)的合成:
【化124】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(41mL)中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(114mg)、(实施例10)<工序4>中得到的化合物(10-4、30.5mg)的乙醇(4.1mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(103μL)。在30℃搅拌3小时后,依次加入氯化钠(0.41g)、乙醇(82mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX10-A2(406mg)。
(实施例11a、11b)
导入2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX11a-A2、EX11b-B2)的合成:
【化125】
<工序1>
(E)-N-(2-((2-溴环辛-2-烯-1-基)氧基)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(11-3)的合成:
【化126】
在按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的二溴体(11-1、1g)和按照文献公知的方法(国际公开第2015/140807号小册子)合成的醇体(11-2、5.28g)的混合物中,在室温下加入二氯甲烷(2mL)。将内温保持在室温的同时,将反应容器用铝箔包裹,防止受到光的损害。接着,在室温下一次加入三氟甲磺酸银(1.92g),在同温度下搅拌1小时。搅拌后,在冰冷却下加入饱和食盐水(5mL),将析出的银盐通过硅藻土过滤除去,将残留物用甲基叔丁基醚(10mL)洗涤。分离滤液,将有机层用水(5mL)洗涤2次。然后,用无水硫酸钠干燥,过滤后,在减压下浓缩,由此得到粗产物。将该粗产物用硅胶柱层析(正庚烷/乙酸乙酯)纯化,得到含有化合物11-3(0.46g)的级分。
<工序2>
2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙烷-1-胺(11-4)的合成:
【化127】
在含有(实施例11)<工序1>中得到的化合物(11-3、0.46g)的级分和二甲基亚砜(1.38mL)的混合物中,在水冷却搅拌下加入28%甲醇钠甲醇溶液(1.82mL),在室温下搅拌16小时。加入水(10mL)使反应终止,在减压下浓缩甲醇。将生成的溶液用甲基叔丁基醚(10mL)萃取3次。将有机层用无水硫酸钠干燥,过滤后,在减压下浓缩,由此得到褐色油状物形式的标题化合物11-4(0.196g)的粗产物。
<工序3-1>
导入2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX11a-A2)的合成:
【化128】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(69.2mL)中,在室温下加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(213.55mg)。接着,在室温下加入(实施例11)<工序2>中得到的化合物(11-4、26.78mg)的水(1mL)和乙醇(1mL)溶液,在同温度下搅拌24小时后,依次加入氯化钠(700mg)、乙醇(138.4mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX11a-A2(661mg)。
<工序3-2>
导入2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX11b-B2)的合成:
【化129】
使用制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:B-2)水溶液(70.1mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(216.4mg)和(实施例11)<工序2>中得到的化合物(11-4、27.14mg),进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到白色固体形式的标题化合物EX11b-B2(648mg)。
(实施例12)
导入2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙氧基)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX12-A2)的合成:
【化130】
<工序1>
2,2,2-三氟-N-(2-(2-羟基乙氧基)乙基)乙酰胺(12-2)的合成:
【化131】
在市售的2-(2-氨基乙氧基)乙醇[CAS REGISTRYNO.:929-06-6](12-1、2.0mL)的四氢呋喃(8.0mL)溶液中,用5分钟滴加2,2,2-三氟乙酸乙酯(2.5mL)后,在室温下搅拌20小时。将反应液减压浓缩后,加入乙酸乙酯(30mL)、水(10mL),分液。将水层用乙酸乙酯(10mL)萃取,将合并的有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,得到无色油状物形式的标题化合物12-2(3.7g)。
<工序2>
(E)-N-(2-(2-((2-溴环辛-2-烯-1-基)氧基)乙氧基)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(12-3)的合成:
【化132】
将按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的二溴体(11-1、0.30g)溶解在二氯甲烷(0.54mL)中,在铝箔遮光下加入(实施例12)<工序1>中得到的化合物(12-2、1.86g)、三氟甲磺酸银(0.52g)。在遮光下在室温下搅拌1.5小时后,向反应液中在冰水冷却下依次加入饱和碳酸氢钠水溶液(2.0mL)、饱和食盐水(3.0mL)。将固体用硅藻土滤去,用叔丁基甲基醚(10mL×3)洗涤。将滤液分液,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,得到淡茶色油状物形式的标题化合物12-3(424mg)。
<工序3>
N-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙氧基)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(12-4)的合成:
【化133】
将(实施例12)<工序2>中得到的化合物(12-3、100mg)溶解在四氢呋喃(0.7mL)、N,N-二甲基甲酰胺(0.7mL)中。在冰水下加入60%氢化钠(21mg),在同温度下搅拌3小时。加入60%氢化钠(10mg),在室温下搅拌1小时,进一步加入60%氢化钠(10mg),在室温下搅拌20小时。加入水(3mL),用乙酸乙酯(15mL、10mL)萃取,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。将残渣通过柱层析(正庚烷→50%乙酸乙酯/正庚烷)纯化,得到无色油状物形式的标题化合物12-4(37mg)。
<工序4>
2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙氧基)乙烷-1-胺(12-5)的合成:
【化134】
(实施例12)<工序3>中得到的化合物(12-4、37mg)的甲醇(555μL)溶液中,加入碳酸钾(50mg)的水(185μL)溶液,在室温下搅拌17小时。将反应液减压浓缩后,加入水(1mL),用氯化钠使其饱和。用乙酸乙酯(10mL×4)萃取,将萃取层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。向残渣中加入乙酸乙酯(10mL)和几滴甲醇,滤去不溶物。将得到的滤液进行减压浓缩,得到无色油状物形式的标题化合物12-5(30mg)。
<工序5>
导入2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙氧基)乙烷-1-氨基的海藻酸(EX12-A2)的合成:
【化135】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(52mL)中,加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(145mg)、(实施例12)<工序4>中得到的化合物(12-5、29mg)的乙醇(5.2mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(131μL)。在30℃搅拌3.2小时后,依次加入氯化钠(0.52g)、乙醇(104mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX12-A2(522mg)。
(实施例13)
导入3-氨基-N-(2-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙氧基)乙基)丙酰胺基的海藻酸(EX13-A2)的合成:
【化136】
<工序1>
3-(2,2,2-三氟乙酰胺)丙酸(13-2)的合成:
【化137】
将市售的β-丙氨酸[CAS REGISTRY NO.:107-95-9](13-1、2.0g)溶解在甲醇(40.0mL)中,加入三乙胺(3.3mL)。在水冷却下用5分钟滴加2,2,2-三氟乙酸乙酯(3.4mL)后,在室温下搅拌20.5小时。将反应液减压浓缩,加入水(20mL),用1N-盐酸调节至pH4。用乙酸乙酯(100mL×2、50mL)萃取,将有机层用饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,得到白色固体形式的标题化合物13-2(2.9g)。
<工序2>(2-(2-(3-(2,2,2-三氟乙酰胺)丙酰胺)乙氧基)乙基)氨基甲酸叔丁酯(13-3)的合成:
【化138】
在(实施例13)<工序1>中得到的化合物(13-2、400mg)、(2-(2-氨基乙氧基)乙基)氨基甲酸叔丁酯(8-1、441mg、[CAS REGISTRYNO.:127828-22-2])的乙醇(4.0mL)溶液中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(897mg),搅拌3.5小时。向反应液中加入水(5mL),用乙酸乙酯(20mL、10mL)萃取后,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩,将残渣用柱层析(30%乙酸乙酯/正庚烷→乙酸乙酯)纯化,得到无色油状物形式的标题化合物13-3(451mg)。
<工序3>
N-(2-(2-氨基乙氧基)乙基)-3-(2,2,2-三氟乙酰胺)丙酰胺盐酸盐(13-4)的合成:
【化139】
在(实施例13)<工序2>中得到的化合物(13-3、451mg)中,在冰水冷却下加入4N-氯化氢/1,4-二噁烷(3.16mL),在室温下搅拌3小时。向反应液中加入二异丙基醚(6.4mL),进行减压浓缩,得到无色胶状物形式的标题化合物13-4(433mg)。
<工序4>
N-(2-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙氧基)乙基-3-(2,2,2-三氟乙酰胺)丙酰胺(13-5)的合成:
【化140】
在按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的羧酸(7-4、111mg)、(实施例13)<工序3>中得到的化合物(13-4、215mg)中加入乙醇(1.7mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(253mg)、三乙胺(102μL),在室温下搅拌21小时。向反应液中加入水(5mL),用乙酸乙酯(15mL)萃取。将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤,用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。将得到的残渣通过柱层析(30%乙酸乙酯/正庚烷→乙酸乙酯→15%甲醇/乙酸乙酯)纯化,得到无色油状物形式的标题化合物13-5(35mg)。
<工序5>
3-氨基-N-(2-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙氧基)乙基)丙酰胺(13-6)的合成:
【化141】
在(实施例13)<工序4>中得到的化合物(13-5、35mg)的甲醇(700μL)溶液中加入碳酸钾(33mg)的水(175μL)溶液,在室温下搅拌16.5小时。将反应液减压浓缩后,加入水(2mL),用氯化钠使其饱和。用乙酸乙酯(10mL×5)萃取,将萃取层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。在残渣中加入乙酸乙酯(10mL)和几滴甲醇,滤去不溶物。将得到的滤液进行减压浓缩,得到无色胶状物形式的标题化合物13-6(24mg)。
<工序6>
导入3-氨基-N-(2-(2-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)乙氧基)乙基)丙酰胺基的海藻酸(EX13-A2)的合成:
【化142】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(28mL)中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(78mg)、(实施例13)<工序5>中得到的化合物(13-6、24mg)的乙醇(2.8mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(71μL)。在30℃下搅拌3.5小时后,依次加入氯化钠(0.28g)、乙醇(56mL),在室温下搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX13-A2(272mg)。
(实施例14)
导入N-(4-(2-氨基乙氧基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX14a-A2、EX14b-B2)的合成:
【化143】
<工序1>
N-(2-溴乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(14-2)的合成:
【化144】
在市售的2-溴乙基胺氢溴酸盐[CAS REGISTRYNO.:2576-47-8](14-1、3g)的甲醇(30mL)溶液中在冰冷却搅拌下加入三乙胺(4.29mL)。向该混合物中在同温度下缓慢加入三氟乙酸乙酯(1.92mL),在室温下搅拌42小时。反应结束后,将反应液在减压下浓缩,加入水(10mL)。用乙酸乙酯(10mL)萃取3次,将有机层依次用水(5mL)、饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥,过滤后,在减压下浓缩,由此得到淡褐色固体形式的标题化合物14-2(2.457g)。
<工序2>
(4-(2-(2,2,2-三氟乙酰胺)乙氧基)苄基)氨基甲酸叔丁酯(14-4)的合成:
【化145】
在市售的(4-羟基苄基)氨基甲酸叔丁酯[CAS REGISTRYNO.:149505-94-2](14-3、0.36g)、(实施例14)<工序1>中得到的化合物(14-2、0.46g)、碘化钾(0.35g)和N-甲基吡咯烷酮(3.6mL)的混合物中在室温下加入碳酸钾(0.45g),在140℃搅拌5小时。反应结束后,冷却至室温,用水(10mL)稀释。用甲基叔丁基醚(10mL)萃取3次,依次将有机层用1N-氢氧化钠水溶液(5mL)洗涤2次,用水(5mL)、饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥。过滤有机层后,在减压下浓缩,得到粗产物。将得到的粗产物用硅胶柱层析(正庚烷/乙酸乙酯)纯化,得到白色无定形的标题化合物14-4(0.202g)。
<工序3>
N-(2-(4-(氨基甲基)苯氧基)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺盐酸盐(14-5)的合成:
【化146】
使用(实施例14)<工序2>中得到的化合物(14-4、0.2g),实施与(实施例6)<工序2>同样的操作,由此得到白色固定形式的标题化合物14-5(0.147g)。
<工序4>
N-(2-(4-((2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)甲基)苯氧基)乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(14-6)的合成:
【化147】
在按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的羧酸(7-4、50mg)、(实施例14)<工序3>中合成的化合物(14-5、81.96mg)和乙醇的混合物中,在冰冷却搅拌下加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(137.22mg)和三乙胺(38.25μL),在室温下搅拌1小时30分钟。反应结束后,加入水(2mL),搅拌悬浮液,加入甲基叔丁基醚(0.5mL)。将分离的水层用甲基叔丁基醚(5mL)萃取2次,依次用水(5mL)、饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥。过滤干燥的有机层,在减压下浓缩。将粗产物用硅胶柱层析(正庚烷/乙酸乙酯)纯化,得到白色无定形的标题化合物14-6(99mg)。
<工序5>
N-(4-(2-氨基乙氧基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺(14-7)的合成:
【化148】
在(实施例14)<工序4>中得到的化合物(14-6、99mg)和甲醇(1485μL)的混合物中,在水冷却搅拌下加入碳酸钾(64.17mg)和水(495μL),在室温下搅拌15小时。反应结束后,将甲醇在减压下浓缩,将生成的水层用乙酸乙酯(5mL)萃取3次。将有机层依次用水(5mL)和饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥。过滤干燥的有机层后,在减压下浓缩,由此得到黄色油状物形式的标题化合物14-7(68mg)的粗产物。
<工序6-1>
导入N-(4-(2-氨基乙氧基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX14a-A2)的合成:
【化149】
使用制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(49.44mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(152.54mg)和(实施例14)<工序5>中得到的化合物(14-7、37.79mg),进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到白色固体形式的标题化合物EX14a-A2(479mg)。
<工序6-2>
导入N-(4-(2-氨基乙氧基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX14b-B2)的合成:
【化150】
使用制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:B-2)水溶液(40.08mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(123.66mg)和(实施例14)<工序5>中得到的化合物(14-7、30.64mg),进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到白色固体形式的标题化合物EX14b-B2(356mg)。
(实施例15)
导入2-氨基-N-[3-(11,12-二脱氢二苯并[b,f]吖辛因-5(6H)-基)-3-氧代丙基]乙酰胺基的海藻酸(EX15-A2)的合成:
【化151】
<工序1>
N-[3-(11,12-二脱氢二苯并[b,f]吖辛因-5(6H)-基)-3-氧代丙基]乙酰胺-2-氨基甲酸(9H-芴-9-基)甲基酯基(15-2)的合成:
【化152】
将市售的3-氨基-1-(11,12-二脱氢二苯并[b,f]吖辛因-5(6H)-基)-1-丙酮[CASREGISTRY NO.:1255942-06-3](15-1、50mg)、N-[(9H-芴-9-基甲氧基)羰基]甘氨酸[CASREGISTRY NO.:29022-11-5](54mg)溶解在乙腈(1.5mL)中。加入O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸盐(76mg)、N,N-二异丙基乙基胺(70μL),在室温下搅拌4.5小时。向反应液中加入乙酸乙酯(15mL)、水(5mL),分液后,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,减压浓缩,通过柱层析纯化,得到浅米黄色无定形的标题化合物15-2(63mg)。
<工序2>
2-氨基-N-[3-(11,12-二脱氢二苯并[b,f]吖辛因-5(6H)-基)-3-氧代丙基]乙酰胺(15-3)的合成:
【化153】
在(实施例15)<工序1>中得到的化合物(15-2、63mg)中加入哌啶(56μL)的N,N-二甲基甲酰胺(315μL)溶液,在室温下搅拌30分钟。向反应液中加入乙酸乙酯(15mL)、水(5mL),分液后,将有机层依次用水、饱和食盐水洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,进行减压浓缩。在得到的固体中加入叔丁基甲基醚(5mL),精制后,滤取,得到浅米黄色固体形式的标题化合物15-3(10mg)。由滤液回收,进一步得到淡黄色胶状物形式的标题化合物15-3(11mg)。
<工序3>
导入2-氨基-N-[3-(11,12-二脱氢二苯并[b,f]吖辛因-5(6H)-基)-3-氧代丙基]乙酰胺基的海藻酸(EX15-A2)的合成:
【化154】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(19mL)中加入4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(106mg)、(实施例15)<工序2>中得到的化合物(15-3、21mg)的乙醇(1.9mL)溶液、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(48μL)。在30℃搅拌3小时后,依次加入氯化钠(0.19g)、乙醇(38mL),在室温搅拌30分钟。滤取得到的沉淀,用乙醇洗涤后,进行减压干燥。将得到的固体溶解在水中后,进行冷冻干燥,得到白色固体形式的标题化合物EX15-A2(188mg)。
(实施例16)
导入2-氨基-N-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)乙酰胺基的海藻酸(EX16-A2)的合成:
【化155】
<工序1>
(2,2,2-三氟乙酰基)甘氨酸(16-2)的合成:
【化156】
将甘氨酸(16-1、2g)悬浮在甲醇(10mL)中,冷却至4℃。在同温度下加入三氟乙酸乙酯(3.5mL)和三乙胺(3.71mL),在室温下搅拌23小时。反应结束后,缓慢加入1N-盐酸(20mL)直到形成为pH2,用乙酸乙酯(10mL)萃取3次,依次用水(5mL)和饱和食盐水(5mL)洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥,过滤后,在减压下浓缩,得到淡黄色油状物。将得到的油状物溶解在乙酸乙酯(20mL)中,加入正庚烷(10mL)。将该溶液在减压下浓缩,由此得到白色无定形的标题化合物16-2(3.22g)。
<工序2>
N-(2-((2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)氨基)-2-氧代乙基)-2,2,2-三氟乙酰胺(16-3)的合成:
【化157】
在化合物11-4(80mg)和(实施例16)<工序1>中得到的化合物(16-2、81.83mg)的混合物中,在冰冷却搅拌下加入乙醇(1600μL)和4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(239.21mg),在室温下搅拌3小时。加入水(2mL),使反应终止,用甲基叔丁基醚(5mL)萃取3次。将有机层依次用水(5mL)、饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥。将有机层过滤后,在减压下浓缩,由此得到粗产物。将该粗产物用正庚烷(10mL)精制,通过过滤和在减压下干燥,得到白色固体形式的标题化合物16-3(95.1mg)。
<工序3>
2-氨基-N-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)乙酰胺(16-4)的合成:
【化158】
使用(实施例16)<工序2>中得到的化合物(16-3、60mg)、甲醇(900μL)、碳酸钾(51.78mg)和水(300μL),实施与(实施例14)<工序5>同样的操作,由此得到淡黄色油状物形式的标题化合物16-4(15mg)。
<工序4>
导入2-氨基-N-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)乙酰胺基的海藻酸(EX16-A2)的合成:
【化159】
使用制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(29.66mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(91.52mg)和(实施例16)<工序3>中得到的化合物(16-4、15mg),进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到白色固体形式的标题化合物EX16-A2(279mg)。
(实施例17)
导入(2S)-2-氨基-N-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)-3-苯基丙酰胺基的海藻酸(EX17-A2)的合成:
【化160】
<工序1>
(2,2,2-三氟乙酰基)-L-苯基丙氨酸(17-2)的合成:
【化161】
将L-苯基丙氨酸[CAS REGISTRY NO.:63-91-2](17-1、2g)溶解在甲醇(10mL)中,冷却至4℃。接着在同温度下加入三氟乙酸乙酯(1.59mL)和三乙胺(1.69mL),在室温下搅拌16小时。反应结束后,缓慢加入1N-盐酸(10mL)直至形成为pH1,将悬浮液搅拌30分钟。过滤悬浮液,将回收的固体在减压下干燥,由此得到白色固体形式的标题化合物17-2(2.53g)。
<工序2>
(2S)-N-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)-3-苯基-2-(2,2,2-三氟乙酰胺)丙酰胺(17-3)的合成:
【化162】
在化合物11-4(60mg)和(实施例17)<工序1>中得到的化合物(17-2、93.7mg)的混合物中,在冰冷却下加入乙醇(1200μL)和4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(179.41mg),在室温下搅拌3小时。加入水(2mL),使反应终止,用甲基叔丁基醚(5mL)萃取3次。将有机层依次用水(5mL)、饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥。将有机层过滤后,在减压下浓缩,得到粗产物。将粗产物用硅胶柱层析(正庚烷/乙酸乙酯)纯化,由此得到白色无定形的标题化合物17-3(57mg)。
<工序3>
(2S)-2-氨基-N-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)-3-苯基丙酰胺(17-4)的合成:
【化163】
使用(实施例17)<工序2>中得到的化合物(17-3、57mg)、甲醇(855μL)、碳酸钾(38.39mg)和水(285μL),实施与(实施例14)<工序5>同样的操作,由此得到淡黄色油状物形式的标题化合物17-4(35mg)。
<工序4>
导入(2S)-2-氨基-N-(2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙基)-3-苯基丙酰胺基的海藻酸(EX17-A2)的合成:
【化164】
使用制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(47.46mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(146.44mg)和(实施例17)<工序3>中得到的化合物(17-4、34.53mg),进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到白色固体形式的标题化合物EX17-A2(383mg)。
(实施例18)
导入4-(2-氨基乙氧基)-N-(3-叠氮基丙基)苯甲酰胺基的海藻酸(EX18-A2)的合成:
【化165】
<工序1>
4-(2-((叔丁氧基羰基)氨基)乙氧基)苯甲酸甲酯(18-2)的合成:
【化166】
在三苯基膦(0.96g)的四氢呋喃(2.59mL)溶液中,在冰冷却搅拌下加入偶氮二羧酸二乙酯(40%甲苯溶液,1.92mL)溶液,在室温下搅拌20分钟。在该溶液中在冰冷却搅拌下加入市售的4-羟基苯甲酸(化合物18-1、0.37g)和2-(叔丁氧基羰基)乙醇胺(0.39g)的四氢呋喃(1.1mL)溶液,在室温下搅拌17小时。将反应液在减压下浓缩,将残留物用硅胶柱层析(5%乙酸乙酯/正庚烷~40%乙酸乙酯/正庚烷),由此进行纯化,得到化合物18-1和化合物18-2的混合物。将该混合物溶解在甲基叔丁基醚(20mL)中,依次用1N-氢氧化钠水溶液(5mL)洗涤2次,用饱和食盐水(5mL)洗涤。将有机层用无水硫酸钠干燥后,在减压下蒸馏除去溶剂,得到粉色油状物形式的标题化合物18-2(0.45g)。
<工序2>
4-(2-氨基乙氧基)-N-(3-叠氮基丙基)苯甲酰胺盐酸盐(化合物18-4)的合成:
【化167】
在(实施例18)<工序1>中得到的化合物18-2(0.44g)的甲醇(4.4mL)溶液中加入氢氧化锂一水合物(0.25g),在60℃搅拌3小时30分钟。向反应液中加入1N-盐酸(5mL),用乙酸乙酯(10mL)萃取3次。将有机层依次用水(5mL)、饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥,在减压下蒸馏除去溶剂。将残留物溶解在乙腈(4.4mL)中,加入3-叠氮基丙烷-1-胺(0.15g)和O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸盐(0.57g)。接着,在冰冷却搅拌下加入N,N-二异丙基乙基胺(0.52mL),在室温下搅拌5小时。在反应液中加入水(10mL),用乙酸乙酯(15mL)萃取3次,将有机层用无水硫酸钠干燥,在减压下蒸馏除去溶剂。将残留物通过硅胶柱层析(16%乙酸乙酯/正庚烷~100%乙酸乙酯)纯化,得到含有化合物18-3(0.71g)的级分。
在含有化合物18-3的级分(0.71g)中加入4N-氯化氢/1,4-二噁烷(4.9mL),在室温下搅拌20分钟。向反应液中加入二异丙基醚后,过滤析出物,由此得到白色固体形式的标题化合物18-4(0.49g)。
<工序3>
导入4-(2-氨基乙氧基)-N-(3-叠氮基丙基)苯甲酰胺基的海藻酸(化合物EX18-A2)的合成:
【化168】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(19.6mL)中,在冰冷却搅拌下使用4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(50.19mg)、(实施例18)<工序2>中得到的化合物18-4(54.37mg)、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(181.4μL),进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到白色固体形式的标题化合物EX18-A2(198mg)。
(实施例19)
导入3-氨基-1-(11,12-二脱氢二苯并[b,f]吖辛因-5(6H)-基)-1-丙酮基的海藻酸(EX19-A2)的合成:
【化169】
在制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(43.6mL)中,使用4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(111.7mg)、1摩尔浓度-碳酸氢钠水溶液(403.5μL)、市售的3-氨基-1-(11,12-二脱氢二苯并[b,f]吖辛因-5(6H)-基)-1-丙酮[CAS REGISTRY NO.:1255942-06-3](19-1、83.6mg),进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到淡黄色固体形式的标题化合物EX19-A2(376mg)。
(实施例20)
导入N-(4-(氨基甲基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX20-B2、EX20-A2)的合成:
【化170】
<工序1>
(4-((2,2,2-三氟乙酰胺)甲基)苄基)氨基甲酸叔丁酯(化合物20-2)的合成:
【化171】
在参考文献公知的方法(Bioorganic&Medicinal Chemistry(2003)11:4189-4206)合成的(4-(氨基甲基)苄基)氨基甲酸叔丁酯(20-1、0.67g)、三乙胺(0.39mL)和甲醇(6.67mL)的混合物中,在冰冷却搅拌下滴加三氟乙酸乙酯(0.44mL)。将反应混合物升温至室温,在同温度下搅拌5小时。用水(10mL)终止反应,用乙酸乙酯(10mL)萃取3次。将回收的有机层用饱和食盐水(5mL)洗涤,用无水硫酸钠干燥。将干燥的有机层过滤后,浓缩,得到淡黄色无定形的标题粗化合物20-2(0.67g)。
<工序2>
N-(4-(氨基甲基)苄基)-2,2,2-三氟乙酰胺盐酸盐(化合物20-3)的合成:
【化172】
在(实施例20)<工序1>中得到的化合物20-2(0.5g)的1,4-二噁烷溶液(3.5mL)中,在水冷却搅拌下加入4N-氯化氢/1,4-二噁烷(3.5mL),在室温下搅拌3小时。向反应液中加入二异丙基醚(40mL)后,过滤析出物,由此得到白色固体形式的标题化合物20-3(0.4g)。
<工序3>
N-(4-((2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺)甲基)苄基)-2,2,2-三氟乙酰胺(化合物20-4)的合成:
【化173】
在按照文献公知的方法(Org.Process Res.Dev.(2018)22:108-110)合成的羧酸(7-4、0.17g)和O-(7-氮杂苯并三唑-1-基)-N,N,N’,N’-四甲基脲六氟磷酸盐(0.26g)的乙腈(1.7mL)溶液中,在冰冷却搅拌下滴加(实施例20)<工序2>中得到的化合物20-3(0.26g)和N,N-二异丙基乙基胺(0.51mL),在室温下搅拌1小时30分钟。加入水(5mL),使反应终止后,用乙酸乙酯(5mL)萃取3次。将有机层用饱和食盐水(3mL)洗涤后,用无水硫酸钠干燥。过滤干燥的有机层后,在减压下蒸馏除去溶剂。将残留物通过硅胶柱层析(12%乙酸乙酯/正庚烷~100%乙酸乙酯)纯化,得到白色无定形的标题化合物20-4(0.19g)。
<工序4>
N-(4-(氨基甲基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺(化合物20-5)的合成:
【化174】
在(实施例20)<工序3>中得到的化合物20-4(0.18g)和甲醇(1.8mL)的混合物中,在冰冷却搅拌下滴加碳酸钾(0.13g)水溶液(0.9mL),在室温下搅拌17小时30分钟。将甲醇在减压下蒸馏除去,用乙酸乙酯(5mL)萃取3次。将有机层用饱和食盐水(5mL)洗涤后,用无水硫酸钠干燥。将有机层过滤后,在减压下蒸馏除去溶剂,得到淡黄色油状物形式的标题粗化合物20-5(0.13g)。
<工序5>
导入N-(4-(氨基甲基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX20-B2)的合成:
【化175】
使用制备为1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:B-2)水溶液(50.9mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(0.12g)、(实施例20)<工序4>中得到的化合物20-5(35mg)的乙醇(3mL)溶液,进行与(实施例11)<工序3-1>同样的操作,得到白色固体形式的标题化合物EX20-B2(521mg)。
<工序5-2>
导入N-(4-(氨基甲基)苄基)-2-(环辛-2-炔-1-基氧)乙酰胺基的海藻酸(EX20-A2)的合成:
【化176】
使用制备成2重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:A-2)水溶液(250mL)、4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉鎓氯化物(DMT-MM)(279mg)、1摩尔浓度-小苏打水(252μL)、(实施例20)<工序4>中得到的化合物20-5(84mg)的乙醇(25mL)溶液,进行与(实施例11)<工序3-1>相同的操作,得到作为白色固体的标题化合物EX20-A2(4.57g)。
(实施例P1~P7)
根据前述实施例中所示的方法,使用对应的氨基化合物(也可以是制药学上可接受的其盐、或它们的溶剂化物)和海藻酸制造下述表中所示的(实施例P1)~(实施例P7)的海藻酸衍生物。
【表14】
化学修饰海藻酸衍生物的物性数据
【表15】
中间体化合物的NMR数据
【表16-1】
【表16-2】
【表16-3】
【表16-4】
【表16-5】
中间体化合物的LC-Mass数据
【表17】
*:[M十Na]
[反应性基团或互补的反应性基团的导入率测定]
反应性基团或互补的反应性基团导入率是指将作为海藻酸的重复单元的每糖醛酸单糖单元中所导入的反应性基团或互补的反应性基团的数量以百分数表示的值。
本实施例中,反应性基团或互补的反应性基团导入率(mol%)通过1H-NMR的积分比计算。而且,算出导入率所必需的海藻酸的量通过利用校正曲线的咔唑硫酸法进行测定,反应性基团或互补的反应性基团的量也可通过利用校正曲线的吸光度测定法进行测定。
[分子量的测定]
将实施例中得到的导入了反应性基团或互补的反应性基团的海藻酸固体溶于包含0.15mol/L的NaCl的10mmol/L磷酸缓冲液(pH7.4)而制备0.1%或0.2%溶液,通过孔径0.22μm的聚醚砜制过滤过滤器(Minisart High Flow Filter、Sartorius公司)除去不溶物后,作为凝胶过滤用样品。通过分光光度计DU-800(Beckman-Coulter公司)测定各样品的光谱,确定各化合物的凝胶过滤中的测定波长。关于不具有特异的吸收波长的化合物,使用差示折射计。
将凝胶过滤用样品的200μL供于Superose6 Increase10/300GL柱(GE医疗保健科学公司)。凝胶过滤使用AKTA Explorer 10S作为色谱装置,使用包含0.15mol/L NaCl的10mmol/L磷酸缓冲液(pH7.4)作为展开溶剂,在室温下流速为0.8mL/mim的条件下实施。监测用各化合物确定的波长的吸收而制作样品的洗脱曲线。所得色谱图使用Unicorn5.31软件(GE医疗保健科学公司)进行解析,确定峰范围。
导入了反应性基团或互补的反应性基团的海藻酸的分子量使用蓝色葡聚糖(分子量200万Da、SIGMA公司)、甲状腺球蛋白(分子量66.9万Da、GE医疗保健科学公司)铁蛋白(分子量44万Da、GE医疗保健科学公司)醛缩酶(分子量15.8万Da、GE医疗保健科学公司)、伴白蛋白(分子量7.5万Da、GE医疗保健科学公司)、卵白蛋白(分子量4.4万Da、GE医疗保健科学公司)、核糖核酸酶A(分子量1.37万Da、GE医疗保健科学公司)和抑肽酶(分子量6500Da、GE医疗保健科学公司)作为标准品,在与导入了反应性基团或互补的反应性基团的海藻酸相同的条件下进行凝胶过滤,利用Unicorn软件确定各成分的洗脱液量。分别地,将该各成分的洗脱液量在横轴描点,将分子量的对数值在纵轴描点,进行线性回归,制作校正曲线。从蓝色葡聚糖至铁蛋白、从铁蛋白至抑肽酶制作2种校正曲线。
使用该校正曲线,先计算所得的色谱图的洗脱时间i中的分子量(Mi)。接着,读取洗脱时间i的吸光度并设为Hi。根据这些数据由下式求出重均分子量(Mw)。
【数1】
[凝胶稳定性的测定]
(凝胶稳定性的测定(1)):PBS中稳定性
将实施例1、4、5和19中得到的(Ex1-A2)、(Ex4-A2)、(Ex5-A2)和(Ex19-A2)的各海藻酸衍生物以浓度达到1.0%的方式溶于水而分别得到海藻酸水溶液(1-1)、(4-1)、(5-1)、(19-1)。将这些水溶液分别以(1-1)和(19-1)、(4-1)和(19-1)、(5-1)和(19-1)的组合等量混合,加入装有18G注射针的注射筒,将该注射筒设置于流速设定为1mL/分钟的注射泵,滴加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液30秒,搅拌5分钟,得到海藻酸凝胶。将该凝胶用10mL的PBS洗涤1次,在PBS中在37℃静置10分钟,进行化学交联,得到凝胶状的化学交联海藻酸。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的化学交联海藻酸(珠)也与这些同样制备。向得到的化学交联海藻酸中添加19.5mL的PBS,在37℃振荡,随时间经过回收水溶液,补充与回收的量等量的PBS。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(Nippon Gene,319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过咔唑硫酸法测定所回收的水溶液中的海藻酸浓度,将各时间点的洗脱海藻酸量除以由所有时间点的海藻酸浓度和试验结束后的海藻酸浓度算出的总海藻酸量得到的值用百分率表示,将该表示的值设为崩解率,作为凝胶稳定性的指标。
得到图1的结果。前述化学交联海藻酸(珠)经过96小时也没有崩解,可确定凝胶的稳定性。即,显示通过形成利用Huisgen反应的化学交联,所制作的化学交联海藻酸可长期维持其结构。
(凝胶稳定性的测定(2)):EDTA下稳定性
将(凝胶稳定性的测定(1))中得到的海藻酸水溶液分别以(1-1)和(19-1)、(4-1)和(19-1)、(5-1)和(19-1)的组合等量混合,加入装有18G的注射针的注射筒,将该注射筒设置于流速设定为1mL/分钟的注射泵,滴加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液30秒,搅拌5分钟,得到海藻酸凝胶。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的化学交联海藻酸(珠)也与这些同样地制备。将该凝胶用10mL的生理食盐水洗涤1次,在生理食盐水中,在37℃静置10分钟而进行化学交联,得到化学交联海藻酸。向所得的化学交联海藻酸中添加19.5mL的5mM乙二胺四乙酸二钾盐二水合物(EDTA·2K)/生理食盐水,在37℃振荡,随时间回收水溶液,补充与回收的量等量的5mM EDTA·2K/生理食盐水。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(Nippon Gene,319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过咔唑硫酸法测定所回收的水溶液中的海藻酸浓度,将各时间点的洗脱海藻酸量除以由所有时间点的海藻酸浓度和试验结束后的海藻酸浓度算出的总海藻酸量得到的值用百分率表示,将该表示的值设为崩解率,作为凝胶稳定性的指标。
结果示于图2。前述化学交联海藻酸(珠)经过24小时后的崩解率为2%以下。即,显示通过利用Huisgen反应进行的交联形成,所制作的化学交联海藻酸在没有钙离子的溶液(生物体的生理浓度以下)的条件下也可维持结构。
(凝胶稳定性的测定(3)):PBS中稳定性
将实施例3、5、6、9、10、12和18中得到的(Ex3-A2)、(Ex5-A2)、(Ex6-A2)、(Ex9a-A2)、(Ex10-A2)、(Ex12-A2)和(Ex18-A2)的各海藻酸衍生物溶解在水中,使浓度为1.0%,从而分别得到海藻酸水溶液(3-1)、(5-1)、(6-1)、(9-1)、(10-1)、(12-1)、(18-1)。将这些溶液分别以(6-1)和(9-1)、(3-1)和(10-1)、(5-1)和(10-1)、(18-1)和(12-1)的组合等量混合,加入装有18G注射针的注射筒,将该注射筒设置于流速设定为1mL/分钟的注射泵,滴加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液30秒,搅拌5分钟,得到海藻酸凝胶。将该凝胶用10mL的PBS洗涤1次,在PBS中在37℃静置10分钟,进行化学交联,得到化学交联海藻酸。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的化学交联海藻酸凝胶(珠)也与这些同样制备。向得到的化学交联海藻酸中添加19.5mL的PBS,在37℃振荡,随时间经过回收水溶液,补充与回收的量等量的PBS。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(Nippon Gene,319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过咔唑硫酸法测定所回收的水溶液中的海藻酸浓度,将各时间点的洗脱海藻酸量除以由所有时间点的海藻酸浓度和试验结束后的海藻酸浓度算出的总海藻酸量得到的值用百分率表示,将该表示的值设为崩解率,作为凝胶稳定性的指标。
得到图3的结果。前述化学交联海藻酸(珠)经过96小时也没有崩解,可确定凝胶的稳定性。即,显示通过形成利用Huisgen反应的化学交联,所制作的化学交联海藻酸可长期维持其结构。
(凝胶稳定性的测定(4)):EDTA下稳定性
将(凝胶稳定性的测定(3))中得到的海藻酸水溶液分别以(6-1)和(9-1)、(3-1)和(10-1)、(5-1)和(10-1)、(18-1)和(12-1)的组合等量混合,加入装有18G的注射针的注射筒,将该注射筒设置于流速设定为1mL/分钟的注射泵,滴加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液30秒,搅拌5分钟,得到海藻酸凝胶。将该凝胶用10mL的生理食盐水洗涤1次,在生理食盐水中在37℃静置10分钟而进行化学交联,得到化学交联海藻酸。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的化学交联海藻酸(珠)也与它们同样地制备。向所得的化学交联海藻酸中添加19.5mL的5mM乙二胺四乙酸二钾盐二水合物(EDTA·2K)/生理食盐水,在37℃振荡,随时间回收水溶液,补充与回收的量等量的5mM EDTA·2K/生理食盐水。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(Nippon Gene,319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过咔唑硫酸法测定所回收的水溶液中的海藻酸浓度,将各时间点的洗脱海藻酸量除以由所有时间点的海藻酸浓度和试验结束后的海藻酸浓度算出的总海藻酸量得到的值用百分率表示,将该表示的值设为崩解率,作为凝胶稳定性的指标。
结果示于图4。前述化学交联海藻酸(珠)经过24小时后的崩解率为4%以下。即,显示通过利用Huisgen反应进行的交联形成,所制作的化学交联海藻酸在没有钙离子的溶液(生物体的生理浓度以下)的条件下也可维持结构。
(凝胶稳定性的测定(5)):PBS中稳定性
将实施例4、9、16、18和20中得到的(Ex4-A2)、(EX9a-A2)、(Ex16-A2)、(Ex18-A2)和(Ex20-B2)的各海藻酸衍生物溶解在水中,使浓度成为1.0%,分别得到海藻酸水溶液(4-1)、(9-1)、(16-1)、(18-1)、(20-1)。将它们分别以(4-1)和(20-1)、(18-1)和(9-1)、(18-1)和(16-1)的组合等量混合,加入装有18G注射针的注射筒,将该注射筒设置于流速设定为1mL/分钟的注射泵,滴加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液30秒,搅拌5分钟而得到海藻酸凝胶。将该凝胶用10mL的PBS洗涤1次,在PBS中在37℃静置10分钟,进行化学交联,得到化学交联海藻酸。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的化学交联海藻酸(珠)也与它们同样地制备。向所得的化学交联海藻酸中添加19.5mL的PBS,在37℃振荡,随时间回收水溶液,补充与回收的量等量的PBS。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(Nippon Gene,319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过咔唑硫酸法测定所回收的水溶液中的海藻酸浓度,将各时间点的洗脱海藻酸量除以由所有时间点的海藻酸浓度和试验结束后的海藻酸浓度算出的总海藻酸量得到的值用百分率表示,将该表示的值设为崩解率,作为凝胶稳定性的指标。
结果示于图5。用前述方法制作的化学交联海藻酸即使经过96小时后,崩解率也为12%以下。即,显示通过形成利用了Huisgen反应的化学交联,所制作的化学交联海藻酸可维持结构。
(凝胶稳定性的测定(6)):EDTA下稳定性
将(凝胶稳定性的测定(5))中得到的海藻酸水溶液分别以(4-1)和(20-1)、(18-1)和(9-1)、(18-1)和(16-1)的组合等量混合,加入到装有18G注射针的注射筒中,将该注射筒设置于流速设定为1mL/分钟的注射泵,滴加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液30秒,搅拌5分钟,得到海藻酸凝胶。将该凝胶用10mL的生理食盐水洗涤1次,在生理食盐水中在37℃静置10分钟进行化学交联,得到化学交联海藻酸。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的化学交联海藻酸(珠)也与它们同样的制备。向所得的化学交联海藻酸中添加19.5mL的5mM乙二胺四乙酸二钾盐二水合物(EDTA·2K)/生理食盐水,在37℃振荡,随时间回收水溶液,补充与回收的量同样量的5mM EDTA·2K/生理食盐水。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(Nippon Gene,319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过咔唑硫酸法测定所回收的水溶液中的海藻酸浓度,将各时间点的洗脱海藻酸量除以由所有时间点的海藻酸浓度和试验结束后的海藻酸浓度算出的总海藻酸量得到的值用百分率表示,将该值作为崩解率,作为凝胶稳定性的指标。
得到图6的结果。前述化学交联海藻酸(珠)经过24小时后的崩解率为18%以下。即,显示通过进行利用Huisgen反应的交联形成,所制作的化学交联海藻酸在没有钙离子的溶液(生物体的生理浓度以下)的条件下也可维持结构。
[凝胶透过性的测定]
(凝胶透过性的测定(1))
将实施例1、3、4、5和18中得到的(Ex1-A2)、(Ex3-A2)、(Ex4-A2)、(Ex5-A2)和(Ex18-A2)的各海藻酸衍生物溶解在水中,使浓度为2.0%,制备海藻酸水溶液,向该海藻酸水溶液中加入2/5容量的制备为1mg/mL的分子量15万的荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖(Sigma-Aldrich,FD150S)、和3/5容量的水,得到含有0.2mg/mL荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的1.0%海藻酸水溶液(1-2)、(3-2)、(4-2)、(5-2)、(18-2)。
进一步地,将实施例10、12和19中得到的(Ex10-A2)、(Ex12-A2)和(Ex19-A2)的各海藻酸衍生物溶解在水中,使浓度为1.0%,分别得到海藻酸水溶液(10-1)、(12-1)、(19-1)。
将它们分别以(1-2)和(19-1)、(4-2)和(19-1)、(5-2)和(19-1)、(3-2)和(10-1)、(18-2)和(12-1)的组合等量混合,添加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液40mL,搅拌5分钟,得到海藻酸凝胶。将该凝胶用10mL的生理食盐水洗涤1次,在生理食盐水中在37℃静置10分钟进行化学交联,得到内包荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的化学交联海藻酸。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的内包荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的化学交联海藻酸也与它们同样地制备。向所得的化学交联海藻酸中添加19.5mL的生理食盐水,在37℃振荡,随时间回收水溶液,补充与回收的量同样量的生理食盐水。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(NipponGene、319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过荧光定量法(激发光:485nm、荧光:535nm)测定回收的水溶液中的葡聚糖浓度,将各时间点的葡聚糖量除以试验结束后的总葡聚糖量得到的值用百分率表示,将该值作为透过率。
得到图7的结果。24小时后的透过率为25%~40%的范围。
(凝胶透过性的测定(2))
将实施例4、5、6和18中得到的(Ex4-A2)、(Ex5-A2)、(Ex6-A2)和(Ex18-A2)的各海藻酸衍生物溶解在水中,使浓度为2.0%,制备海藻酸水溶液,向该海藻酸水溶液中加入2/5容量的制备为1mg/mL的分子量15万的荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖(Sigma-Aldrich,FD150S)和3/5容量的水,得到含有0.2mg/mL荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的1.0%海藻酸水溶液(4-2)、(5-2)、(6-2)、(18-2)。
进一步地,将实施例9、10、16和20中得到的(EX9a-A2)、(Ex10-A2)、(Ex16-A2)和(Ex20-B2)的各海藻酸衍生物溶解在水中,使浓度为1.0%,分别得到海藻酸水溶液(9-1)、(10-1)、(16-1)、(20-1)。
将它们分别以(4-2)和(20-1)、(5-2)和(10-1)、(6-2)和(9-1)、(18-2)和(9-1)、(18-2)和(16-1)的组合等量混合,添加浓度为30mmol/L的氯化钙溶液40mL,搅拌5分钟,得到海藻酸凝胶。将该凝胶用10mL的生理食盐水洗涤1次,在生理食盐水中在37℃静置10分钟,进行化学交联,得到内包荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的化学交联海藻酸。(Ex18-A2)/(Ex19-A2)中制作的内包荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖的化学交联海藻酸也与它们同样地制备。向所得的化学交联海藻酸中添加19.5mL的生理食盐水,在37℃振荡,随时间回收水溶液,补充与回收的量同样量的生理食盐水。试验结束后,向试验溶液中添加海藻酸裂解酶(Nippon Gene、319-08261)10μL,在37℃振荡3小时以上,使凝胶全部崩解,回收水溶液。通过荧光定量法(激发光:485nm、荧光:535nm)测定回收的水溶液中的葡聚糖浓度,将各时间点的葡聚糖量除以试验结束后的总葡聚糖量得到的值用百分率表示,将该值作为透过率。
得到图8的结果。24小时后的透过率为25%~30%的范围。
[化学交联海藻酸的生物体适应性评价]
将实施例4、5、12、16、18、19和20中得到的(EX4-A2)、(EX5-A2)、(EX12-A2)、(EX16-A2)、(EX18-A2)、(EX19-A2)和(EX20-B2)的各化学修饰海藻酸衍生物溶解在水中,作为导入了反应性基团的海藻酸溶液(在本说明书中,有时将海藻酸水溶液简单地表达为海藻酸溶液,只要没有特别记载,海藻酸溶液表示相当的海藻酸、化学修饰海藻酸衍生物或它们的混合物的水溶液)。将其用Minisart High Flow(Sartorius,16532GUK)过滤灭菌后,制备1.0%导入反应性基团的海藻酸/生理食盐水溶液。向在96孔板中播种以使细胞浓度为5×103cells/well后培养1天的HeLa细胞中添加1.0%导入反应性基团的海藻酸/生理食盐水溶液,使(EX18-A2)和(EX19-A2)、(Ex5-A2)和(Ex19-A2)、(Ex4-A2)和(Ex20-B2)、(Ex18-A2)和(Ex12-A2)或者(Ex16-A2)的组合的最终浓度为0.1%,培养1天后,作为细胞毒性的指标,用CellTiter-Glo Luminescent Cell Viability Assay(Promega、G7571)评价ATP活性。
得到图9的结果。通过前述方法评价的所有化学交联海藻酸中确认了ATP活性,由此显示化学交联海藻酸没有细胞毒性,显示利用Huisgen反应形成化学交联的化学交联海藻酸具有生物体适应性。
[海藻酸三层结构体的制作]
使用前述的化学修饰海藻酸衍生物,用以下所示的方法将本发明的结构体成型为珠、盘和纤维的形状,将它们的强度与使用了天然型海藻酸的强度进行比较。另外,实际上封入细胞作为药理成分时,确认细胞在结构体中存活、能够发挥其功能。
(化学修饰海藻酸衍生物溶液的制备)
用以下的方法制备在后述的各实施例中使用的化学修饰海藻酸衍生物的水溶液。在利用Huisgen反应制造化学交联海藻酸的各实施例中,分别制备前述实施例18、实施例19和实施例20(EX20-A2)的化学修饰海藻酸衍生物的水溶液。另外,在利用光交联反应制造化学交联海藻酸的实施例中,按照PCT/JP2019/007655(2019年2月27日申请)中记载的方法,准备下述式所表示的化学修饰海藻酸衍生物(C-IA和C-IB),制备它们的水溶液。将这些溶液分别简称为实施例18的溶液、实施例19的溶液、实施例20的溶液、实施例C-IA的溶液和实施例C-IB的溶液。
【化177】
[上述式中,虚线左侧的氮原子与虚线右侧的海藻酸的羧基键合(持田制药株式会社制:以A-2作为原料制造)]
<实施例A~C中使用的水溶液>
对于用实施例18~20的方法制造的化学修饰海藻酸衍生物、以及上述的化合物C-IA和C-IB,分别制备1重量%的生理食盐水溶液。
<实施例D中使用的水溶液的制备>
对于用实施例18~20的方法制造的化学修饰海藻酸衍生物,分别使用MilliQ水制备3重量%的水溶液。
<实施例E中使用的水溶液的制备>
对于用实施例18和实施例20的方法制造的化学修饰海藻酸衍生物,分别制备2.6重量%的生理食盐水溶液,将其使用Minisart High Flow(Sartorius,0.2μm、Cat.16532GUK)进行灭菌过滤。调节过滤灭菌后的水溶液的盐浓度,制成2.4重量%的生理食盐水溶液。
在以下的实施例中,只要没有特别记载,使用生理食盐水制备各工序中使用的各溶液。
[实施例A]海藻酸三层结构体的制作(珠)
本试验验证了将本发明的结构体成型为珠状时,与使用了天然海藻酸的以往型的物质相比,可制成更大型的尺寸的结构体。
<工序1a>海藻酸珠的制作(1mm珠)
利用以下的方法制作直径约1mm的海藻酸珠。在该珠的制作中,使用了市售的胶囊化装置(日本ビュッヒ制,Encapsulator B-390)。
首先,在胶囊化装置的喷嘴之下放置磁力搅拌器,在其上放置直径95mm×高度55mm的结晶皿,放入100mmol/L的氯化钙溶液100mL和搅拌子,以300rpm进行搅拌。接着,在压力瓶中放入制备成1重量%的海藻酸钠(持田制药株式会社制:AL100[对应于表13的A-2]的水溶液(海藻酸钠溶液,适当称为AL100的溶液。以下相同)),将无油空气压缩机的压力调整为1.5~2bar后,在装置主体的压力调整系统中将空气压设定为700mbar左右。一边观察用闪光灯照射的水流,一边调整一定间隔的液滴连续的流量、振动频率,直至从喷嘴下3~5cm的地点连续水流分割成一定间隔的液滴而可在数cm确认。将静电分散单元从500V开始工作,将电压每次100V地改变,形成为通过电极在3~10cm、胶囊球的流体分散成圆锥形的状态。如果得到左右对称且稳定的圆形分散,则将珠滴加到氯化钙溶液中,搅拌30分钟。
<工序1b>海藻酸珠的制作(5mm珠)
用以下的方法制作直径约5mm的海藻酸珠。首先,将制备成1重量%的各种海藻酸溶液填充到与12G的注射针连接的注射筒中。设置100mmol/L的氯化钙溶液40mL,以使从前述针的前端至液面为止的距离成为8mm,使用磁力搅拌器以400rpm进行搅拌。向其中,使用注射泵以流速1mL/min滴加海藻酸溶液30秒,搅拌30分钟。
其中制作的海藻酸珠中使用的海藻酸溶液如以下所述。
·AL100的溶液
·将实施例18的溶液与实施例19的溶液以1:1(容量比)混合而得的溶液(以下也称为实施例18/19的溶液)
·将实施例18的溶液与实施例20的溶液以1:1(容量比)混合而得的溶液(以下也称为实施例18/20的溶液)
·实施例C-IA的溶液
<工序1c>PLO涂敷
在放入了工序1a或工序1b中得到的海藻酸珠的塑料器皿中加入制备成0.1重量%的聚-L-鸟氨酸(SIGMA-ALDRICH、P2533、MW:15,000~30,000)溶液(以下,除非另有说明,聚-L-鸟氨酸溶液使用含有100mmol/L氯化钙的生理食盐水溶液制备)5mL,在37℃静置10分钟。然后,暂时除去溶液后,加入制备成0.05重量%的聚-L-鸟氨酸溶液5mL,在37℃静置6分钟,使用生理食盐水10mL洗涤2次。
<工序1d>海藻酸涂敷
在放入了工序1c中得到的PLO涂敷珠的塑料器皿中加入制备成0.15重量%的海藻酸溶液5mL,在37℃静置10分钟,使用生理食盐水10mL洗涤2次。应予说明,使用的海藻酸溶液与工序1b相同。
<工序1e>光照射
对于在工序1b和工序1d中使用了利用光照射进行交联反应的海藻酸溶液(实施例C-I的溶液)的珠,在工序1d结束后,利用UV照射装置(Sen Lights corp.制、HB100A-1)进行10分钟的UV照射。
<工序1f>螯合处理和稳定性评价
在放入了经过前述各工序得到的珠的塑料器皿中,加入55mM的柠檬酸钠溶液20mL。确认工序1a或1b中制作的源自AL100溶液的海藻酸珠迅速溶解,将工序1d或1e中制作的海藻酸珠在放入了20mL磷酸缓冲液的管中于37℃振荡1天(水浴摇床(TAITEC制,personal II),180rpm),观察形状。观察结果示于下述表18。海藻酸珠的稳定性基于以下的指标利用目视进行评价。应予说明,作为各指标的参考,分别用照片将评价为“3”的实施例A-6示于图10、将评价为“2”的实施例A-3示于图11(b)、将评价为“1”的实施例A-2示于图12(b)。
稳定性评价的指标:
3:完全没有珠的崩解/溶解/变形等
2:珠的一部分有大的崩解/溶解/变形等
1:珠有明显的崩解/溶解/变形等,不能保持结构体的功能
【表18】
对于在核心层中使用AL100而制成的珠而言,直径约1mm的珠可制成稳定的三层结构体(实施例A-1),但对于直径约5mm的珠而言,在螯合处理时刻保持形状(图12(a)),而在振荡后,珠崩解(图12(b)、实施例A-2)。另一方面,对于由Huisgen型的化学修饰海藻酸衍生物制造的本发明的结构体(实施例A-5~A-8)而言,均在振荡后保持其形状(实施例A-6的振荡后的照片例示于图10(b))。应予说明,在阴离子性聚合物层使用化学修饰海藻酸衍生物时(实施例A-3和A-4),与A-2相比是稳定的,但在振荡后确认有变形(实施例A-3的振荡后的照片例示于图11(b)),不显示充分的强度。同样的倾向也可以在使用光交联型的物质作为化学修饰海藻酸衍生物时确认(实施例A-9~A-12)。这样,本发明的结构体即使在与以往相比大型的珠中也显示良好的稳定性。
[实施例B]海藻酸三层结构体的制作(直径20mm(2mm厚)盘(片))
本发明的结构体可使用铸模而成型为任意的形状。本试验可制作盘(平板)状的物质,其强度与使用了天然海藻酸的以往型的物质相比验证为良好。
<工序2a>海藻酸盘的制作
利用以下的方法制作海藻酸盘。首先,将形成为5cm见方的半透膜(Repligen制,目录编号132670)浸渍于100mmol/L的氯化钙溶液中,适应30分钟以上。然后,将剜成直径20mm的圆盘状的硅橡胶模框放置于用Kimwipe擦拭去表面的水分的半透膜上,流入海藻酸溶液1.3mL,将拭去表面的水分的半透膜从上部重叠,使用夹子将半透膜与硅橡胶模固定。将其彻夜浸渍于100mmol/L的氯化钙溶液中后,将海藻酸盘从模框取下。应予说明,使用的海藻酸溶液与工序1b相同。
<工序2b>PLO涂敷
在放入了工序2a中得到的海藻酸盘的60mm塑料器皿中,添加制备成0.1重量%的聚-L-鸟氨酸溶液10mL,在37℃静置10分钟。然后,暂时除去溶液后,加入制备成0.05重量%的聚-L-鸟氨酸溶液10mL,在37℃静置6分钟,使用生理食盐水20mL,洗涤2次。
<工序2c>海藻酸涂敷
在放入了工序2b中得到的PLO涂敷盘的塑料器皿中,加入制备成0.15重量%的海藻酸溶液10mL,在37℃静置10分钟,使用生理食盐水20mL,洗涤2次。应予说明,使用的海藻酸溶液除了在实施例B-9~实施例B-11中使用实施例C-IB的溶液以外,与工序1b相同。
<工序2d>光照射
对于在工序2a和工序2c中使用了通过光照射进行交联反应的海藻酸溶液(实施例C-IB的溶液)的盘,在工序2c的结束后利用UV照射装置(Sen Lights corp.制、HB100A-1)进行10分钟的UV照射。
<工序2e>螯合、稳定性评价
在放入了经过前述各工序得到的盘的塑料器皿中,添加55mM的柠檬酸钠溶液40mL。在能够确认在工序2a中制作的源于AL100溶液的海藻酸盘溶解的时刻,对于残留的盘,观察形状。观察结果示于下述表19。海藻酸盘的稳定性基于与海藻酸珠的稳定性相同的指标、通过目视进行评价。
【表19】
其结果是作为核心层,使用Huisgen型的化学修饰海藻酸衍生物时(实施例B-4~B-7)、和使用光交联型的化学修饰海藻酸衍生物时(实施例B-10和B-11)都可与珠的情况同样地制作稳定的三层结构体。相对于此,在核心层中使用AL100时、和仅在阴离子性聚合物层中使用化学交联海藻酸时(实施例B-1~B-3、实施例B8和B9)的任一者都在螯合处理时刻不能保持结构体的形状。如此,本发明的结构体即使成型为盘状时也显示显著的稳定性。
[实施例C]海藻酸三层结构体的制作(直径50mm(2mm厚)盘(片))
本试验验证了用与前述实施例B相同的方法制成盘状的结构体时,可制作更大直径的物质。
<工序3a>海藻酸盘的制作
利用以下的方法制作海藻酸盘。首先,将形成为5cm见方的半透膜(Repligen制、目录编号132670)浸渍于100mmol/L的氯化钙溶液中,适应30分钟以上。然后,将剜成直径50mm的圆盘状的硅橡胶模框放置于用Kimwipe擦拭去表面的水分的半透膜上,流入海藻酸溶液5.65mL,将拭去表面的水分的半透膜从上部重叠,使用夹子将半透膜与硅橡胶模固定。将其彻夜浸渍于100mmol/L的氯化钙溶液中后,将海藻酸盘从模框取下。应予说明,使用的海藻酸溶液与工序1b相同。
<工序3b>PLO涂敷
在放入了工序3a中得到的海藻酸盘的100mm塑料器皿中,添加制备成0.1重量%的聚-L-鸟氨酸溶液20mL,在37℃静置10分钟。然后,暂时除去溶液后,添加制备成0.05重量%的聚-L-鸟氨酸溶液20mL,在37℃静置6分钟,使用生理食盐水40mL,洗涤2次。
<工序3c>海藻酸涂敷
在放入了工序3b中得到的PLO涂敷盘的塑料器皿中,添加制备成0.15重量%的海藻酸溶液20mL,在37℃静置10分钟,使用生理食盐水40mL,洗涤2次。应予说明,使用的海藻酸溶液为AL100的溶液、实施例18/19的溶液和实施例18/20的溶液。
<工序3d>螯合、稳定性评价
在放入了经过前述各工序得到的盘的塑料器皿中,添加55mM的柠檬酸钠溶液200mL。在能够确认在工序3a中制作的源于AL100溶液的海藻酸盘溶解的时刻,对于残留的盘,观察形状。观察结果示于下述表20。海藻酸盘的稳定性基于与海藻酸珠的稳定性相同的指标、通过目视进行评价。
【表20】
其结果是在核心层中使用了Huisgen型的化学修饰海藻酸衍生物时(实施例C-2和C-3),可制成稳定的三层结构体,相对于此,在核心层中使用了AL100时(实施例C-1),在螯合处理时刻不能保持结构体的形状。如此,本发明的结构体即使在成型为直径50mm的尺寸的盘状的情况下也显示显著的稳定性。
[实施例D]海藻酸三层结构体的制作(纤维)
本试验验证了可将本发明的结构体成型为纤维状,其强度与使用了天然海藻酸的以往型的物质相比良好。
<工序4a>海藻酸纤维的制作
将制备成3.0重量%的海藻酸溶液和含有20mg/mL的蓝色葡聚糖(Cytiva制、BlueDextran 2000、代码编号17036001)的1.8重量%食盐水等量混合,填充到哈美顿注射器中。在注射器上依次连接金属针(武藏エンジニアリング制、SNA-19G-B)、硅管(アズワン制、)和玻璃毛细管(ナリシゲ制、G-1),设置于注射泵中。将玻璃毛细管的前端浸渍于100mmol/L的氯化钙溶液(利用MilliQ水制备)中,以250μL/min的流速输液1分钟。回收的海藻酸纤维在相同浓度的氯化钙溶液(10mL)中静置30分钟。应予说明,使用的海藻酸溶液为AL100的溶液和实施例18/20的溶液。
<工序4b>PLO涂敷
使用细胞筛网从工序4a中得到的包含海藻酸纤维的氯化钙溶液中分离海藻酸纤维。将分离的海藻酸纤维添加到制备成0.1重量%的聚-L-鸟氨酸溶液(使用利用MilliQ水制备的100mmol/L氯化钙溶液制备)(5mL)中,在37℃以125rpm振荡搅拌20分钟。然后,使用细胞筛网从聚-L-鸟氨酸溶液中分离海藻酸纤维,使用生理食盐水5mL洗涤2次。
<工序4c>海藻酸涂敷
将在工序4b中得到的PLO涂敷海藻酸纤维添加到制备成0.15重量%的海藻酸溶液(5mL)中,在37℃以125rpm振荡搅拌20分钟。然后,使用细胞筛网从海藻酸溶液中分离海藻酸纤维,使用生理食盐水5mL洗涤2次。应予说明,使用的海藻酸溶液为AL100的溶液和实施例18/20的溶液。
<工序4d>螯合处理
将在工序4c中得到的海藻酸纤维添加到20mM的EDTA·2K/生理食盐水(5mL)中,在37℃以125rpm振荡搅拌20分钟。然后,使用细胞筛网从EDTA·2K/生理食盐水中分离海藻酸纤维,使用生理食盐水5mL洗涤2次。回收的海藻酸纤维浸渍于5mL生理食盐水中,直至实施稳定性评价试验。
<工序4e>稳定性评价
将在工序4d中得到的海藻酸纤维移入添加有5mL的PBS溶液的15mL离心管中,在37℃振荡1天。然后,将该纤维移入到添加有10mL的PBS溶液的25mL离心管中,在37℃进一步振荡1小时。观察结果示于下述表21。海藻酸纤维的稳定性基于以下的指标、通过目视来评价。工序4e结束后的各实施例涉及的海藻酸纤维的照片示于图13~16。
稳定性评价(评分):
3:完全没有纤维的崩解/溶解/变形/蓝色葡聚糖的溶出等
2:纤维的一部分有崩解/溶解/变形/蓝色葡聚糖的溶出等
1:纤维有明显的崩解/溶解/变形/蓝色葡聚糖的溶出等,不能保持结构体的功能
【表21】
在核心层中使用了AL100的实施例D-1中,如图13所示的那样,在螯合处理后开始纤维的崩解,在振荡后,伴随结构体的明显崩解,染色剂的蓝色葡聚糖完全流出。在使用了相同核心层的实施例D-2中,在阴离子性聚合物层中使用了实施例18/20的化学交联海藻酸,但如图14所示,确认有结构体的崩解。相对于此,在实施例D-3和实施例D-4中,如图15和16所示的那样,作为核心层,使用了实施例18/20的化学交联海藻酸,结果不论阴离子性聚合物层的种类,都没有确认到结构体的崩解。如此,本发明的结构体即使在成型为纤维状时,也显示良好的稳定性。
[实施例D(2)]海藻酸三层结构体的制作(钡离子纤维)
对于本发明的结构体而言,作为在形成核心层时使用的2价金属离子,即使使用氯化钡代替氯化钙,也可同样地进行制造。
即,在前述实施例D的<工序4a>中,代替氯化钙溶液而使用氯化钡溶液(浓度:20mmol/L,利用生理食盐水制备),在<工序4b>中,聚-L-鸟氨酸溶液使用含有20mmol/L氯化钡的生理食盐水溶液制备,进行与<工序4a>~<工序4e>同样的试验。<工序4e>的稳定性评价实施41小时的振荡。
观察结果示于表22。海藻酸纤维的稳定性基于以下的指标、通过目视进行评价。工序4e结束后的各实施例涉及的海藻酸纤维的照片示于图17。
稳定性评价(评分):
3:完全没有纤维的崩解/溶解/变形/蓝色葡聚糖的溶出等
2:纤维的一部分有崩解/溶解/变形/蓝色葡聚糖的溶出等
1:纤维有明显的崩解/溶解/变形/蓝色葡聚糖的溶出等,不能保持结构体的功能
【表22】
如表22所示,在天然海藻酸的纤维(实施例D(2)-1)中,在螯合处理后没有确认结构体的破坏,通过使用钡离子代替钙离子,确认稳定性提高。然而,在PBS溶液中长期持续振荡时,在实施例D(2)-1中产生纤维的断裂。相对于此,在核心层中使用了化学交联海藻酸的实施例D(2)-2中,没有确认结构体的崩解。如此,即使在本试验中,也得到与实施例D同样的结果,作为形成核心层时的2价金属离子,即使使用钡离子代替钙离子的情况下,所得的本发明的结构体也可确认具有良好的稳定性。
根据以上的试验,本发明的结构体具有可加工成各种形状·尺寸的自由度,而且与在核心层中使用以往的天然海藻酸的结构体相比,可确认具有良好的稳定性。
[实施例E]在核心层中包含细胞的海藻酸三层结构体的制作(含Min6细胞的珠)
本试验是在本发明的结构体的核心层中封入了能够释放出生物活性物质的细胞时,验证在结构体中细胞存活、可维持其功能的试验。
<工序5a>海藻酸珠的制作
制作包含作为胰腺朗格汉斯岛β细胞的株化细胞的Min6细胞的海藻酸珠。首先,将以细胞数成为9.17×106cells/mL的方式使Min6细胞(AddexBio制)悬浮的实施例18/20的海藻酸溶液填充到与12G的注射针连接的注射筒中。以从前述针的前端至液面为止的距离成为10mm的方式设置100mmol/L的氯化钙溶液40mL,使用磁力搅拌器,以200rpm进行搅拌。使用注射泵以流速1mL/min向其中滴加15秒的海藻酸溶液,搅拌90秒。
<工序5b>PLO涂敷
在放入了工序5a中得到的海藻酸珠的迷你杯中,添加制备成0.1重量%的聚-L-鸟氨酸溶液5mL,在37℃静置10分钟。然后,暂时除去溶液后,添加制备成0.05重量%的聚-L-鸟氨酸溶液5mL,在37℃静置6分钟,使用生理食盐水20mL,洗涤1次。
<工序5c>海藻酸涂敷
在放入了工序5b中得到的PLO涂敷珠的迷你杯中,添加制备成0.15重量%的AL100的海藻酸溶液5mL,在37℃静置10分钟,使用生理食盐水20mL,洗涤1次。
<工序5d>螯合处理
在放入了工序5c中得到的珠的迷你杯中,添加55mM的柠檬酸钠溶液40mL,在室温下静置2分钟,使用生理食盐水30mL,洗涤2次。
<工序5e>培养
将工序5d中得到的含Min6细胞的珠在包含作为下述表23的组成的培养基5mL的6孔板中培养。另外,作为对照,未处理的Min6细胞(细胞数与含Min6细胞的珠相同)也在包含相同的培养基5mL的6孔板中培养。
【表23】
培养基组成:在优化的DMEM培养基中加入下表的各种添加物进行配制。
<工序5f>胰岛素分泌能力评价
对于在工序5e中培养9天的、海藻酸珠的核心层中包含的Min6细胞和未处理的Min6细胞的胰岛素分泌能力进行评价。将含Min6细胞的珠和未处理的Min6细胞在低葡萄糖溶液(2mM glucose/KRBH/0.1%BSA)10mL中培养2小时,向高葡萄糖溶液(20mM glucose/KRBH/0.1%BSA)10mL交换溶液后,进一步培养2小时。然后,再次向前述低葡萄糖溶液10mL交换溶液,培养2小时。在各工序结束时,使用超高感度小鼠胰岛素测定试剂盒(森永生科学研究所制)测定溶液中的胰岛素浓度。结果示于表24。
【表24】
<工序5g>ATP定量
将在工序5e中培养了10天的、海藻酸珠的核心层中所含的Min6细胞和未处理的Min6细胞的ATP进行定量评价。定量评价使用CellTiter-Glo(注册商标)3D CellViability Assay(Promega制)来实施。结果示于表25。如表25所示的那样,海藻酸珠的核心层中所含的Min6细胞的ATP量与未处理的Min6细胞为相同程度。
【表25】
珠中的Min6细胞 未处理的Min6细胞
发光信号量(RLU) 339967 297092
在将实施例18与实施例20组合而制作的结构体中封入Min6细胞,培养9天后,测定胰岛素分泌能力,结果如表24所示,确认该细胞为葡萄糖浓度依赖性地分泌胰岛素。另外,10天培养后,测定Min6的ATP产生量,结果如表25中所示,确认与没有封入到结构体中的未处理的Min6为相同程度。
根据以上的结果,确认本发明的结构体封入活细胞时,为适于存活的环境,可从结构体中释放生物活性物质。

Claims (15)

1.结构体,其包含:包含包埋在化学交联海藻酸中的药理成分的核心层、包覆前述核心层的阳离子性聚合物层、和包覆前述阳离子性聚合物层的阴离子性聚合物层。
2.根据权利要求1所述的结构体,其中,前述化学交联海藻酸通过使用式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物和式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物、在前述两种海藻酸衍生物之间形成交联而得到,
式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物,
下述式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸:
【化178】
式(H-I)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L1-是与环状炔基(Akn)键合的2价连接基团;
式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物,
下述式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸:
【化179】
式(H-II)中,(ALG)表示海藻酸;-NHCO-表示介由海藻酸的任意羧基而得的酰胺键;-L2-为与叠氮基键合的2价连接基团。
3.根据权利要求2所述的结构体,其中,在式(H-I)中,-L1-为-(CH2)n1-,其中,n1=1~50,该基团中的-CH2-可被选自-CO-、-CONH-、-NHCO-、-O-CONH-、-NHCO-O-、-O-和-NH-中的1~10个基团或苯环替代,该-CH2-的氢原子可被用C1-3烷基或苯基取代了的C1-3烷基取代,
Akn为8元环的环状炔基,其中,该环状炔基可进一步稠合1~2个苯环、环丙烷环、或者1,2,3-三唑环,对于稠合的环,可与-L1-键合,另外,可以是该8元环的环状炔基中的-CH2-被选自-C(=O)-、-CONH-、-NH-中的1~2基团替代了的8元环基,该炔基中的-CH2-的氢原子可被选自C1-3烷基、氟原子、羟基、或C1-3烷基氧基中的1~2个基团取代的化合物,
在式(H-II)中,-L2-为-(CH2)n2-,其中,n2=1~50,该基团中的-CH2-可被选自-CONH-、-NHCO-、-O-和-NH-中的1~10个基团、或苯环或吡啶环替代,该-CH2-的氢原子可被C1-3烷基取代。
4.根据权利要求3所述的结构体,其中,在式(H-I)中,-L1-为-(CH2)n1-,其中,n1=2~15,该基团中的-CH2-可被选自-CO-、-CONH-、-NHCO-、-O-CONH-、-NHCO-O-、-O-和-NH-中的1~5个基团、或苯环替代,该-CH2-的氢原子可被用C1-3烷基或苯基取代了的C1-3烷基取代,
Akn为8元环的环状炔基,其中,该环状炔基可进一步稠合1~2个苯环,另外,可以是该8元环的环状炔基中的-CH2-被-NH-替代了的8元环基的化合物,
在式(H-II)中,-L2-为-(CH2)n2-,其中,n2=2~15,该基团中的-CH2-可被选自-CONH-、-NHCO-、-O-和-NH-中的1~5个基团、或苯环替代。
5.根据权利要求4所述的结构体,其中,式(H-I)所表示的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(A01)或(A02),式(H-II)所表示的化学修饰海藻酸衍生物为下述式(N01)、(N02)、(N03)或(N04),
【化180】
6.根据权利要求1~5中任一项所述的结构体,其中,阴离子性聚合物为海藻酸或化学交联海藻酸。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的结构体,其中,包埋在核心层的化学交联海藻酸中的药理成分为细胞。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的结构体,其中,包埋在核心层的化学交联海藻酸中的药理成分为产生生物活性物质的细胞。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的结构体,其中,阳离子性聚合物为聚-L-鸟氨酸或聚-L-赖氨酸。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的结构体,其中,结构体的形状为珠、片或纤维。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的结构体,其在生物体内使用。
12.医疗用材料,其中,将封入到权利要求1~10中任一项所述的结构体中的药理成分作为有效成分。
13.根据权利要求12所述的医疗用材料,其用于创伤包覆材料、术后防粘连材料、药物缓释用基材、细胞移植用基材、假体材料、制剂包衣材料、或生物打印机。
14.根据权利要求1~11所述的结构体的制造方法,其中,包括以下的工序(a)~(c),
工序(a):使包含药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液与包含2价金属离子的溶液接触,进行凝胶化的工序,所述包含药理成分的化学修饰海藻酸衍生物的溶液是式(H-I)所示的衍生物与式(H-II)所示的衍生物的混合物,
工序(b):使工序(a)中得到的凝胶与包含阳离子性聚合物的溶液接触,将该凝胶用阳离子性聚合物涂布的工序、
工序(c):使工序(b)中得到的制造物与包含阴离子性聚合物的溶液接触,进一步用阴离子性聚合物涂布的工序。
15.根据权利要求14所述的结构体的制造方法,其中,进一步包括以下工序(d),
工序(d):使用螯合剂将工序(c)中得到的结构体进行螯合处理的工序。
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