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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine pharmazeutische Zusammensetzung, und insbesondere eine pharmazeutische Zusammensetzung für die Behandlung und/oder Prävention von Darmkrebs.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation ist im Jahr 2012 Darmkrebs der zweithäufigste Krebs bei Frauen und der dritthäufigste Krebs bei Männern weltweit. Darmkrebs ist im Jahr 2012 auch die vierthäufigste Todesursache bei Krebspatienten weltweit nach Lungenkrebs, Magenkrebs und Leberkrebs. Behandlungen von Darmkrebs umfassen chirurgische Eingriffe, Strahlentherapie, Chemotherapie oder eine gezielte Therapie. Die hohe Sterblichkeit an Darmkrebs zeigt jedoch, dass die Behandlungen nicht so wirksam sind wie erwartet.
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Daher besteht die Notwendigkeit, eine neuartige pharmazeutische Zusammensetzung zur Behandlung von Darmkrebs zu entwickeln.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung bereitzustellen, die zur Behandlung und/oder Prävention von Darmkrebs geeignet ist, wobei die Zusammensetzung ein kohlenstoffhaltiges Material und ein aktives Teilchen, das sich auf dem kohlenstoffhaltigen Material befindet, umfasst. Das aktive Teilchen ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Gold, Zink, Kupfer, Magnesium, Selen, Platin, Arsen, Kobalt, Calcium, Gallium und einer beliebigen Kombination davon.
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Figurenliste
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- 1 ist ein durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) erzeugtes Bild (100.000 X), das eine in Beispiel 1 erhaltene Zusammensetzung zeigt;
- 2 ist ein optisches Mikroskopiebild, das menschliche Darmkrebszellen HCT-116 zeigt, die 24 Stunden lang mit einer in Beispiel 1 erhaltenen Zusammensetzung in einer Konzentration von 0,1 mg/ml behandelt wurden;
- 3 ist ein optisches Mikroskopiebild, das menschliche Darmkrebszellen Caco-2 zeigt, die 24 Stunden lang mit einer in Beispiel 1 erhaltenen Zusammensetzung in einer Konzentration von 0,1 mg/ml behandelt wurden;
- 4 ein optisches Mikroskopiebild, das menschliche Darmkrebszellen HCT-116 zeigt, die 24 Stunden lang mit einer in Beispiel 1 erhaltenen Zusammensetzung in einer Konzentration von 0,5 mg/ml behandelt wurden; und
- 5 ist ein optisches Mikroskopiebild, das menschliche Darmkrebszellen Caco-2 zeigt, die 24 Stunden lang mit einer in Beispiel 1 erhaltenen Zusammensetzung in einer Konzentration von 0,5 mg/ml behandelt wurden.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die detaillierte Beschreibung und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden beschrieben und sind für Fachleute zum Verständnis der Merkmale der Erfindung vorgesehen.
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Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung offenbart eine pharmazeutische Zusammensetzung, die zur Behandlung und/oder Prävention von Darmkrebs geeignet ist. Die Zusammensetzung umfasst ein kohlenstoffhaltiges Material und ein aktives Teilchen, wobei sich das aktive Teilchen auf dem kohlenstoffhaltigen Material befindet. Das aktive Teilchen ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Silber, Gold, Zink, Kupfer, Magnesium, Selen, Platin, Arsen, Kobalt, Calcium, Gallium und einer beliebigen Kombination davon. Nachdem die Zusammensetzung dem Individuum verabreicht wurde, kann das kohlenstoffhaltige Material die Darmkrebszellen absorbieren oder sich an die Darmkrebsgewebe anlagern. Da die Darmkrebszellen an ihren Oberflächen stark negativ geladen sind, können sich Kationen, die aus dem aktiven Teilchen freigesetzt werden, an den Zelloberflächen anlagern, um Zellmembranen zu zerstören. Auf diese Weise kann das Wachstum von Darmkrebszellen verhindert werden.
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Der in der Beschreibung verwendete Begriff „Behandlung“ bezeichnet den Zweck, das Wachstum, die Metastasierung oder die Ausbreitung von Darmkrebszellen zu verringern, zu verzögern oder zu stoppen; der in der Beschreibung verwendete Begriff „Prävention“ bezeichnet den Zweck, das Wachstum, die Metastasierung oder die Ausbreitung von Darmkrebszellen zu verhindern; der in der Beschreibung verwendete Begriff „Darmkrebs“ bezeichnet das Kolonkarzinom, das Rektumkarzinom oder das kolorektale Karzinom. Weiterhin ist ein Beispiel für das kohlenstoffhaltige Material Aktivkohlefaser, Aktivkohlepulver, Holzkohlematerial, Bambuskohlegranulat, Ruß, Graphitpulver, expandiertes Graphitpulver, Graphen, Nano-Kohlenstoffpulver oder Kohlenstoffpulver aus Phenol-Formaldehyd-Harzen oder Kunstharzen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung kann das kohlenstoffhaltige Material in einer Menge von 80 Gew.-% bis 99,9999 Gew.-% vorliegen, und das aktive Teilchen kann in einer Menge von 0,0001 Gew.-% bis 20 Gew.-% vorliegen. In einer Ausführungsform kann der BET-Oberflächenbereich des kohlenstoffhaltigen Materials 0,1 bis 2.500 m2/g, und bevorzugt 600 bis 1.800 m2/g betragen. In einer Ausführungsform kann die Größe des aktiven Teilchens 1 nm bis 200 µm, und bevorzugt 5 nm bis 100 µm betragen.
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Gemäß den nachfolgenden Beispielen kann die Zusammensetzung dem Individuum in einer Dosierung von 0,001 bis 30 g/kg Körpergewicht des Individuums pro Tag, vorzugsweise in einer Dosierung von 0,001 bis 24 g/kg Körpergewicht des Individuums pro Tag, mehr bevorzugt in einer Dosierung von 0,001 bis 1 g/kg Körpergewicht des Individuums pro Tag, und noch mehr bevorzugt in einer Dosierung von 0,005 bis 1 g/kg Körpergewicht des Individuums pro Tag verabreicht werden. Zudem kann die Zusammensetzung dem Individuum oder tumornahen Geweben oral oder intratumoral verabreicht und in verschiedenen Darreichungsformen, z. B. einer Kapsel, einer Tablette, einem Pulver, einer Suspension oder einer Emulsion formuliert werden. Der Verabreichungsweg umfasst die orale Verabreichung, die Injektion, die epikutane Verabreichung oder die Kombination davon. Die verabreichte Menge durch Injektion oder epikutane Verabreichung beträgt 0,1 mg bis 10 g pro Zeiteinheit. Für die Formulierung in verschiedenen Darreichungsformen kann die Zusammensetzung ferner ein Additiv, wie einen Nährstoff (Vitamin), einen Aromastoff (Zitronensäure, Äpfelsäure, Essigsäure oder Milchsäure), einen Süßstoff (Glucose, Oligosaccharid, Fructose, Maltose, Aspartam, Saccharin, Sucralose, Acesulfam-Kalium, Glycyrol, Steviosid, Glycyrrhizin, Sorbitol, Maltitol oder Xylitol), ein Klebemittel (Weizenstärke, Eiweiß, Curdlan, Carboxymethylcellulose, Natriumalginat, Natriumcarboxymethylcellulose, angesäuerte Stärke, gelatinierte Stärke, gebleichte Stärke, oxidierte Stärke, Stärkeacetat oder Stärkephosphat), ein Lösungsmittel (Propandiol oder Glycerin), einen Emulgator (Fettsäureglycerid) oder ein feuchtigkeitsregulierendes Mittel (Sorbit, Milchsäure, Glycerin oder Propandiol) enthalten.
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Um die Wirksamkeit der Absorption von Darmkrebszellen zu verbessern, kann das kohlenstoffhaltige Material ferner zumindest eine Pore aufweisen. In der Regel kann das kohlenstoffhaltige Material nicht nur die Darmkrebszellen, sondern auch normale Zellen (Nicht-Krebszellen) oder nützliche Substanzen, wie etwa Vitamine, Enzyme oder Probiotika absorbieren. Zur Vermeidung der Absorption von normalen Zellen oder Wirkstoffen kann der Porenradius mehr als 0 nm, jedoch weniger als 2,5 nm (0 nm < Porenradius < 2,5 nm), und vorzugsweise von 0,5 nm bis 2,3 nm betragen. Zur leichteren Verabreichung an das Individuum kann unter der Voraussetzung, dass das kohlenstoffhaltige Material in Form eines Granulats vorliegt, seine Granulatgröße mehr als 1 nm, jedoch weniger als 5 nm (1 nm < Granulatgröße <5 nm) betragen; unter der Voraussetzung, dass das kohlenstoffhaltige Material in Form eines Stäbchens vorliegt, kann seine Länge mehr als 1 nm, jedoch weniger als 3 nm (1 nm < Länge < 3 nm) betragen, und sein Querschnittsdurchmesser kann mehr als 1 nm, jedoch weniger als 3 nm (1 nm < Querschnittsdurchmesser < 3 nm) betragen; unter der Voraussetzung, dass das kohlenstoffhaltige Material in der Form einer unregelmäßigen Struktur vorliegt, kann die maximale Länge mehr als 1 nm, jedoch weniger als 3 nm (1 nm < maximale Länge < 3 nm) betragen. Zur Bereitstellung der Zusammensetzung mit verschiedenen Hydrophilierungseigenschaften kann das kohlenstoffhaltige Material ferner verschiedene saure Gruppen oder verschiedene basische Gruppen aufweisen, und der Gesamtgehalt an sauren Gruppen bzw. der Gesamtgehalt an basischen Gruppen kann über 0,3 mEq/g liegen.
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Das Herstellungsverfahren der in der Ausführungsform verwendeten Zusammensetzung wird im Folgenden beschrieben:
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Zunächst wird eine aktive Lösung bereitgestellt, die ein aktives Salz enthält. Das aktive Salz wird als Quelle für das später erhaltene aktive Teilchen verwendet, und dessen Konzentration kann 0,00001 M bis 20 M betragen. Ein Beispiel für das aktive Salz ist ein Silbersalz, ein Goldsalz, ein Zinksalz, ein Kupfersalz, ein Magnesiumsalz, ein Selensalz, ein Platinsalz, ein Arsensalz, ein Kobaltsalz, ein Calciumsalz oder ein Galliumsalz, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise ist das aktive Salz ein Metallhalogenid (z. B. Silberfluorid, Silberchlorid, Silberbromid oder Silberjodid), ein Metallacetat (z. B. Silberacetat), ein Metallnitrat (z. B. Silbernitrat, Kupfernitrat, Galliumnitrat oder Zinknitrat), ein Metallphosphat (z. B. Silberphosphat) oder ein Metallsulfonat (z. B. Silbersulfonat). Zur gleichmäßigen Verteilung des später erhaltenen aktiven Teilchens auf dem kohlenstoffhaltigen Material kann die aktive Lösung ferner ein Reduktionsmittel enthalten, und ein Beispiel hierfür ist Eisessig, Ammoniakwasser, Ascorbinsäure oder Glucose, ist aber nicht darauf beschränkt.
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Als Nächstes wird das kohlenstoffhaltige Material in die aktive Lösung getaucht oder die aktive Lösung wird auf das kohlenstoffhaltige Material gesprüht. Während des Eintauchens kann das kohlenstoffhaltige Material in der aktiven Lösung unter Rühren für 0,5 bis 24 Stunden, und bevorzugt für 1 bis 12 Stunden getränkt werden. Basierend auf dem Summengewicht des kohlenstoffhaltigen Materials und der aktiven Lösung kann das aktive Salz in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-% vorhanden sein, und das kohlenstoffhaltige Material kann in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-% vorhanden sein. Unter der Voraussetzung, dass die Lösung das Reduktionsmittel enthält, kann bezogen auf das Summengewicht des kohlenstoffhaltigen Materials und der aktiven Lösung das aktive Salz in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 1 Gew.-% vorhanden sein, das kohlenstoffhaltige Material kann in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 20 Gew.-% vorhanden sein und das Reduktionsmittel kann in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-% vorhanden sein.
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Danach wird die aktive Lösung thermisch getrocknet, so dass das aktive Salz an das kohlenstoffhaltige Material angelagert wird. Während der thermischen Trocknung wird die aktive Lösung auf einer Temperatur zwischen 80 und 500°C für 0,5 bis 6 Stunden, und bevorzugt für 1 bis 4 Stunden gehalten.
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Anschließend wird das aktive Salz pyrolysiert, um es in das aktive Teilchen umzuwandeln, so dass die Zusammensetzung erhalten wird. Während der Pyrolyse wird das aktive Salz auf einer Temperatur zwischen 200 und 1000°C für 0,5 bis 10 Stunden gehalten. Zusätzlich kann der Pyrolyseschritt in Gegenwart eines Stickstoffgases, in Gegenwart eines Inertgases oder unter Vakuum durchgeführt werden.
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Anschließend wird die Zusammensetzung mit Wasser gewaschen, um alle abgeschiedenen Partikel zu entfernen. Während des Waschens kann die Zusammensetzung in dem Wasser getränkt oder 0,5 bis 6 Stunden lang mit dem Wasser gespült werden.
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Schließlich wird die Zusammensetzung thermisch getrocknet, um jegliche restliche Flüssigkeit zu entfernen. Während der thermischen Trocknung kann die Zusammensetzung für 0,5 bis 6 Stunden auf einer Temperatur zwischen 80 und 120°C gehalten werden.
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Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter veranschaulichen:
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Beispiel 1
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Es wurde eine Aktivkohlefaser auf Basis von Polyacrylnitril (PAN) bereitgestellt, die einen BET-spezifischen Oberflächenbereich von 1.100 m2/g und einen Kohlenstoffgehalt von 80,7 Gew.-% aufwies. Nach dem Tränken in einer 0,0025 M wässrigen Silbernitratlösung für 2 Stunden wurde die Faser bei 100°C 2 Stunden lang thermisch getrocknet, so dass das Silbernitrat an die Faser angelagert wurde. Anschließend wurde das Silbernitrat dann bei 600°C und in Gegenwart eines Stickstoffgases 1,5 Stunden lang pyrolysiert, um es in ein an die Faser angelagertes Silberteilchen umzuwandeln. Danach wurde die Faser 2 Stunden lang mit Wasser gewaschen, um jegliches abgeschiedene Silberteilchen zu entfernen. Danach wurden die Faser und das daran angelagerte Silberteilchen thermisch getrocknet, um jegliche Flüssigkeit zu entfernen. Schließlich wurde die Faser gemahlen, um eine Zusammensetzung zu bilden (1), und die Zusammensetzung wies das Silberteilchen und ein Aktivkohlefaserpulver, das Silberpartikel trägt, auf. Die Zusammensetzung wies folgende Eigenschaften auf: einen Kohlenstoffgehalt von 78,1 Gew.-%, einen Silbergehalt von 0,3 Gew.-%, eine Länge von weniger als 0,1 mm, eine BET-spezifische Oberfläche von 980 m2/g, einen Porenradius des Aktivkohlefaserpulvers von 2,41 nm, eine Partikelgröße von weniger als 100 nm, und die Zusammensetzung wies saure und basische funktionelle Gruppen auf.
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Beispiel 2
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Es wurde eine Aktivkohlefaser auf Basis von Polyacrylnitril (PAN) bereitgestellt, die eine BET-spezifische Oberfläche von 1.100 m2/g und einen Kohlenstoffgehalt von 80,7 Gew.-% aufwies. Nach dem Tränken in einer wässrigen Lösung aus 0,0025 M Silbernitrat und 0,0025 M Kupfernitrat für 2 Stunden wurde die Faser bei 100°C für 2 Stunden thermisch getrocknet, so dass das Silbernitrat und das Kupfernitrat an die Faser angelagert wurden. Das Silbernitrat und das Kupfernitrat wurden bei 600°C und in Gegenwart eines Stickstoffgases 1,5 Stunden lang pyrolysiert, um sich in ein Silberpartikel und ein Kupferpartikel umzuwandeln, die beide an der Faser angelagert sind. Danach wurde das Fasergewebe 2 Stunden lang mit Wasser gewaschen, um alle abgeschiedenen Silber- und Kupferpartikel zu entfernen. Danach wurden die Faser und jedes daran befestigte Teilchen thermisch getrocknet, um jegliche Flüssigkeit zu entfernen. Schließlich wurde die Faser gemahlen, um eine Zusammensetzung zu bilden, und die Zusammensetzung wies das Silberteilchen, das Kupferteilchen und ein Aktivkohlefaserpulver, das die beiden Partikel trägt, auf. Die Zusammensetzung wies folgende Eigenschaften auf: einen Kohlenstoffgehalt von 78,0 Gew.-%, einen Silbergehalt von 0,32 Gew.-%, einen Kupfergehalt von 0,30 Gew.-%, eine Länge von weniger als 0,1 mm, einen BET-spezifischen Oberflächenbereich von 980 m2/g, einen Porenradius des Aktivkohlefaserpulvers von 2,41 nm, eine Silberpartikelgröße von weniger als 100 nm, eine Kupferpartikelgröße von weniger als 200 nm, und die Zusammensetzung wies saure und basische funktionelle Gruppen auf.
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Analyse 1
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Nach dem Standard der Internationalen Organisation für Normung (International Organization for Standardization) (ISO) 10993-5: 2009 (E) wurden L929-Maus-Fibroblasten mit jeder in den obigen Beispielen erhaltenen Zusammensetzung 24 Stunden lang inkubiert, um eine Zytotoxizitätsanalyse durchzuführen. Die Menge jeder hierin verwendeten Zusammensetzung betrug 24 mg/ml des Summenvolumens der Zellen und der Zellkulturmedien. Wie in Tabelle 1 gezeigt, weist keine Zusammensetzung eine hohe Toxizität gegenüber normalen Zellen auf.
Tabelle 1. Zytotoxizität jeder Zusammensetzung
| | Verhältnis von gerundeten oder aufgebrochenen Zellen (%) |
| Beispiel 1 | 29 |
| Beispiel 2 | 30 |
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Analyse 2
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Menschliche Darmkrebszellen HCT-116, menschliche Darmkrebszellen Caco-2, menschliche Darmkrebszellen SW-48 oder menschliche Darmkrebszellen HT-29 wurden mit der in Beispiel 1 erhaltenen Zusammensetzung 24 Stunden lang inkubiert, um einen MTT (3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid)-Assay durchzuführen. Die hierin verwendeten Mengen wurden in Tabelle 2 gezeigt und gaben jeweils das Gewicht der Zusammensetzung in 1 ml des Summenvolumens der Zellen und der Zellkulturmedien an. Wie in den
2 bis
5 und
2 gezeigt, weist die in Beispiel 1 erhaltene Zusammensetzung eine geringe Toxizität gegenüber menschlichen Darmkrebszellen auf. Es ist zu erwarten, dass die in Beispiel 1 erhaltene Zusammensetzung noch eine Toxizität gegenüber menschlichen Darmkrebszellen aufweist.
Tabelle 2. Zytotoxizität der Zusammensetzung in verschiedenen Mengen
| Menge (mg/ml) | Inhibitionsrate (%) |
| HCT-116 | Caco-2 | SW-480 | HT-29 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0,1 | 18±6 | 40±5 | 6±7 | 14±2 |
| 0,5 | 46±4 | 76±3 | 85±2 | 59±11 |
| 1,0 | 79±3 | 86±4 | 95±1 | 79±5 |
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Wie oben beschrieben, weist die Zusammensetzung des Ausführungsbeispiels tatsächlich ein hohes Potenzial auf, als pharmazeutische Zusammensetzung zur Behandlung und/oder Prävention von Darmkrebs eingesetzt zu werden.
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Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit den als besonders zweckmäßig angesehenen und bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist davon auszugehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegenteil verschiedene Anordnungen abdecken soll, die in den Umfang der breitesten Auslegung eingeschlossen sind, um sämtliche Modifikationen und gleichwertigen Anordnungen zu umfassen.
