DE2709059A1 - Verfahren zum immobilisieren von antimikrobiellen wirkstoffen - Google Patents

Description

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23Ϊ09059

PHARIUAGO, ING.

Gharapaign, Illinois (V. St. A.)

Verfahren zum Immobilisieren von antimikrobiellen Wirkstoffen

Die Erfindung betrifft antimikrobielle Verbindungen, insbesondere antimikrobielle Verbindungen, die kovalent an relativ großen, polymeren Trägermolekülen angelagert sind.

Zahlreiche an sich brauchbare antimikrobielle Verbindungen können für die Therapie bei Menschen oder Tieren nicht verwendet werden, weil diese Verbin dungen nach einer Resorption durch die Haut, Schleim häute oder den Magen-Darm-Kanal toxisch sind. Beispielsweise ist Hexachlorophen bis vor kurzem routinemäßig in Seifen und Waschmitteln als Desinfektionsmittel und antimikrobiell er Wirkstoff verwendet worden. Die routinemäßige Verwendung von Hexachlorophen ist jedoch untersagt worden, weil es durch die Haut resorbiert und dann als Nervengift wirksam werden kann. Umfangreiche pharmazeutische Forschungsprogramme haben zur Isolierung und Bestimmung einer großen Zahl von Naturprodukten geführt, die antimikrobiell wirksam sind, aber infolge ihrer toxischen Wirkung ebenfalls nicht verwendet werden können.

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Um die Resorption weitestgehend herabzusetzen und außerdem den antimikrobiellen Wirkstoff örtlich festzulegen, werden Antibiotika häufig in zu ihrer topischen Festlegung dienenden Salben verwendet. Beispielsweise enthält Neosporin die Wirkstoffe Bacitracin, Polymyxin und Neomacin in einer Salbengrundlage. Diese drei Antibiotika werden nur selten intern verwendet, weil ihre Verwendung zu toxischen Nebenwirkungen führt. Bei Neomacin dient die Salbe in erster Linie zum Festlegen des Behandlungsbereichs. Es gibt jedoch zahlreiche antimikrobielle Wirkstoffe, die selbst in einer Salbengrundlage nicht in begrenzten Bereichen verwendet werden können, weil sie resorbiert werden und toxisch wirken würden. Chloramphenicol und Novobicin sind äußerst giftige antimikrobielle Wirkstoffe, die aus dem Magen-Darm-Kanal schnell resorbiert werden. Ihre Verwendung wird nur für Infektionen empfohlen, die nicht mit weniger giftigen Mitteln behandelt werden können.

Man hat schon versucht, kleine Moleküle dauerhaft an viel größere polymere Trägermoleküle anzulagern, die infolge ihrer Größe einen Durchtritt der kleinen Moleküle durch die Haut- oder Schleimhaut verhindern.

Diese Festlegung mit Hilfe von größeren Molekülen wird bei Nahrungsmittelzusätzen angewendet, wie beispielsweise in Food Engineering, Januar und Juni 1974, ferner in The Manufacturing Confectioner, Band 54, Nr. 2, Februar 1974, und in einem Artikel im Wall Street Journal vom 18. Juni 1973 beschrieben ist. Offenbar können zu Nahrungsmitteln zugesetzte Farbstoffe, Antioxidantien und andere Stoffe, die an polymeren Molekülen chemisch angelagert sind, durch den Darmkanal treten, ohne resorbiert zu werden,

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Während nun ein Farbstoff oder ein Antioxidans, der bzw. das chemisch an ein polymeres Trägermolekül angelagert und mit diesem einem Nahrungsmittel zugesetzt worden ist, seine Farbe bzw. seine oxidationshemmende Wirkung vor der Nahrungsaufnahme beibehält, kann auf keinen Fall erwartet werden, daß ein pharmazeutischer, beispielsweise antimikrobieller Wirkstoff bei einer ähnlichen Immobilisierung seine Wirksamkeit beibehält. Ferner dienen die Farbstoffe und Antioxidantien zur Verbesserung des Aussehens bzw. zur Konservierung des Geschmackes des Nahrungsmittels vor der Nahrungsaufnahme und ist es nicht notwendig, daß diese Chemikalien die erwünschten Eigenschaften auch noch nach der Nahrungsaufnahme beibehalten. Dagegen muß ein antimikrobieller Wirkstoff seine antimikrobielle biologische Wirksamkeit unter allen in Frage kommenden Umgebungsbedingungen beibehalten. Ferner besteht Grund zu der Annahme, daß die biologische Wirksamkeit dieser pharmazeutischen Wirkstoffe verlorengeht, wenn sie über beständige chemische
Verbindungen dauerhaft an polymere Trägermoleküle angelagert werden.

Beispielsweise sind Cellulosefaserderivate erzeugt worden, die antibakterielle Kationen oder quecksilberorganische oder zinnorganische Verbindungen enthalten. Es ist berichtet worden, daß derart behandelte Fasern nur so lange antibiotisch wirksam sind, wie die aktiven Moleküle infolge des Abbaus ihrer chemischen Bindung zu der
tragenden Faser abgespalten werden. Bei Verwendung von
vollkommen beständigen Bindungen hat die behandelte Faser keine antibiotische Wirksamkeit (Z. A. Rogovin und
A. D. Virnik in "High Polymers·* (herausgegeben von N.
H. Bikales und L. Segal), Band V, Teil V, verlegt bei
Wiley-Interscience, 1971, S. 1333 - 1336).

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Ak

Die zeitweilige Immobilisierung /on pharmazeutischen Wirkstoffen ist in einer Anzahl von Patentschriften beschrieben. So betreffen die US-PS 2 491 537, ausgegeben am 20. Dezember 1949, H. Welch; US-PS 2 518 510, ausgegeben am 15. August 1950, H. Welch; US-PS 2 481 805, ausgegeben am 13· September 1949» B. S. Whittingham; und die US-PS 2 481 804, ausgegeben am 13. September 1949, B. S. Whittingham, die Adsorption oder Dispersion der Wirkstoffe in Ölen oder Pektin; ferner die US-PS 3 832 340, ausgegeben am 27. August 1974, P. C. Wirth; und die US-PS

2 656 298, ausgegeben am 20. Oktober 1953, I<* Loewe, die Anlagerung der pharmazeutischen Wirkstoffe über ionische Bindungen an polymeren Säuren und die US-PS

3 320 236, ausgegeben am 16. Mai 1967, G. F. Collins und L. J. Graher, die Immobilisierung durch instabile chemische Bindungen. Durch diese Behandlungen wird die Dauer der medizinischen Wirksamkeit des Wirkstoffs verlängert, indem seine Abspaltung verlangsamt wird, jedoch ist nur der von der Komplexverbindung abgespaltene, freie Wirkstoff medizinisch wirksam, nicht aber auch der immobilisierte Wirkstoff.

Bisher ist noch kein Verfahren vorgeschlagen worden, mit dem ein antimikrobieller Wirkstoff geschaffen wird, der einerseits durch eine beständige Bindung an ein polymeres Trägermolekül dauerhaft immobilisiert und andererseits in dem beabsichtigten Sinne wirksam ist.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in erster Linie in der Immobilisierung von antimikrobiellen Wirkstoffen unter Erhaltung ihrer biologischen Wirksamkeit. Um dies in der Praxis zu ermöglichen, müssen jedoch wei tere Probleme gelöst werden, welche die Auswahl von polymeren Trägern betreffen, die angesichts der Größe und

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Al

Form ihrer Moleküle und ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften den Wirkstoff so immobilisieren, daß sein Durchtritt durch die Haut oder Schleimhautschichten und sein Eintritt in Hautwunden sowie eine Phagocytose verhindert und eine Festlegung an der Auftragesteile gewährleistet ist, ferner die Auswahl der Größe und Art der chemischen Bindungen zwischen dem antimikrobiellen Wirkstoff und dem Trägermolekül und die Bestimmung jener Stelle des Moleküls des antimikrobiellen Wirkstoffes, an der die immobilisierende chemische Bindung angesetzt werden kann. Nur bei einer Lösung der beiden zuletztgenannten Probleme kann gewährleistet werden, daß der antimikrobielle Wirkstoff seine biologische Wirksamkeit auch im immobilisierten Zustand beibehält.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung von immobilisierten, antimikrobiell wirksamen, pharmazeutischen Wirkstoffen, die entweder intern durch den Magen-Darm-Kanal eingeführt oder topisch aufgetragen werden können, ohne daß eine Gefahr einer Resorption und der darauffolgenden Verteilung durch den großen Blutkreislauf besteht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von immobilisierten, antimikrobiell wirksamen, pharmazeutischen Wirkstoffen, die entweder intern durch den Magen-Darm-Kanal eingeführt oder topisch aufgetragen werden können, ohne daß die antimikrobielle Verbindung infolge eines Durchtritts durch die Haut oder Hautwunden oder Schleimhäute von der Auftragstelle verlorengeht oder an dieser verdünnt wird.

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung von immobilisierten, antimikrobiell wirksamen, pharmazeutischen Wirkstoffen, die bei ihrer internen Einführung oder ihrem topischen Auftrag zu kei-

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nen toxischen Nebenwirkungen führen und die gegen eine Pha^ozytose beständig sind und nicht zu einer inimonologischen Sensibilisierung führen.

Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, durch das bei der Verwendung von antimikrobiellen Verbindungen sowohl toxische Nebenwirkungen als auch eine Phagozytose und eine immunologische Sensibilisierung verhindert werden, indem nur immobilisierte pharmazeutische Wirkstoffe intern eingeführt oder topisch aufgetragen werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen pharmazeutischen Wirkstoff zu seiner Immobilisierung über eine kovalente Bindung an ein relativ großes polymeres Trägermolekül so anzulagern, daß eine beträchtliche pharmazeutische Wirksamkeit des Wirkstoffs erhalten bleibt.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen hervor.

Zur Lösung der genannten Aufgaben schafft die Erfindung antimikrobielle Wirkstoffe, die zu ihrer Immobilisierung über eine kovalente Bindung an polymere Träger natürlichen oder synthetischen Ursprungs, z. B. auf der Basis von Polysacchariden, angelagert sind. Durch diese Immobilisierung werden die Auflösung, die Resorption und der Transport des antimikrobiellen Wirkstoffs in oder durch die Haut, Hautwunden oder Schleimhäute verhindert, bo daß die Wirksamkeit der Wirkstoffe auf bestimmte Stellen begrenzt ist und toxische Nebenwirkungen verhindert werden. Die gemäß der Erfindung über kovalente Bindun-

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Ah

gen an polymere Träger angelagerten, antimikrobiellen Verbindungen sind trotz ihrer Bindung antimikrobiell
wirksam, und die kovalente Bindung ist unter allen in Frage kommenden Umgebungsbedingungen beständig, z. B. auch im Magen bei einem niedrigen pH-Wert.

Das erfindungsgemäße Verfahren führt daher zu einer pharmazeutisch wirksamen Stoffzusammensetzung, die bei topischem Auftrag nicht durch die Haut oder Hautwunden tritt und die bei externer oder interner Anwendung durch Schleimhäute tritt. Zu diesem Zweck wird ein anti mikrobiell wirksamer, pharmazeutischer Wirkstoff über eine kovalente Bindung an Trägermoleküle angelagert, die vorteilhafterweise aus natürlichen Folysacchariden, modifizierten Folysacchariden, Kollagenen oder anderen natürlichen oder synthetischen Polypeptiden, Glas, Glas mit angelagerten aktiven funktioneilen Gruppen und synthetischen Polymerisaten bestehen und die so große Abmessungen haben müssen, daß sie durch die Haut, Hautwunden oder Schleimhäute nicht hindurchtreten können. Es kann ein antimikrobiell wirksamer, pharmazeutischer Wirkstoff verwendet werden, der innerhalb des großen Blutkreislaufes zu toxischen Nebenwirkungen führen würde. Vorzugsweise verwendet man einen Wirkstoff, der seine pharmazeutische Wirkung auf oder in den Zellwänden oder Zellmembranen des zu beeinflussenden Organismus oder Agens ausübt, z. B. ein PoIymaxin, Bacitracin oder ein Polyen-Antibiotikum. Man kann verschiedenartige kovalente Bindungen verwenden, die unter allen in Frage kommenden Umgebungsbedingungen beständig sind; zu diesen Bindungen gehören die Amid-, Amin- und die Ätherbindung.

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Für immobilisierte antimikrobielle Verbindungen gibt es zahlreiche Verwendungen. Beispielsweise können Antibiotika, die an sich bei topischer Anwendung zu schnell resorbiert werden, bei kovalenter Anlagerung an polymere Träger topisch angewendet werden. Ferner können Antibiotika, die bei interner Einführung durch die Magen- und Darm-Schleimhaut treten wurden, für die Behandlung von Infektionen des Darms und Magens oral verabreicht werden, wenn sie durch kovalente Anlagerung an polymere Trär;er immobilisiert sind. Die Größe und Form der Moleküle des polymeren Trägers können so gewählt werden, wie dies für die jeweilige Verwendung des antimikrobiellen Wirkstoffs erforderlich ist. Bei Verwendung im Bereich von offenen Wunden oder Schnitten muß ein polymerer Träger gewählt werden, der eine Aufnahme der antimikrobiellen Verbindung durch die offene Wunde oder den Schnitt in das Gefäßsystem verhindert. Ein für solche Fälle geeigneter polymerer Träger für den antimikrobiellen Wirkstoff sind beispielsweise Cellulosefasern in Form eines Verbandes. Bei antiraikrobiellen Wirkstoffen, die in Seifen oder Waschraitteln verwendet werden, kann der polymere Träger vorteilhafterweise aus einer wasserlöslichen Verbindung bestehen.

Der große Verwendungsbereich von immobilisierten Antibiotika wird beispielsweise durch den Hinweis auf die Antibiotika Vancomycin und Bacitracin angedeutet. Diese Antibiotika führen zu sehr unerwünschten Wirkungen, wenn sie in den großen Blutkreislauf eintreten, beispielsweise nachdem sie topisch auf offene Wunden aufgetragen worden sind. Zu den unerwünschten Wirkungen des Vancomycins gehören Hypersensibilisierungsreaktionen (Hautausschläge und Anaphylaxe), Erkältungen und Fieber,

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Giftwirkungen auf die Ohren und Nieren, Taubheit und Nierenschädigung. Aus diesem Grunde wird das Vancomycin derzeit nicht in großem Umfang für therapeutische Zwecke verwendet. Zu den unerwünschten Wirkungen der Bacitracinpeptide gehören Hypersensibilisierungsreaktionen, Übelkeit, Erbrechen, Durchfall, Zylindrurie,
Hämaturie und schwere Nierenschädigungen (Oligorie und Anurie).

Es ist hier natürlich nicht möglich, alle Verwendung smöglichkeiten für immobilisierte antimikrobielle Verbindungen anzuführen. Daher sei hier allgemein festgestellt, daß sie offenbar für alle Behandlungen von Llenschen und Tieren, mit Ausnahme von Behandlungen mit parenteraler Verabreichung, d. h. der Verabreichung in das Herz— und Gefäßsystem, geeignet sind, bei denen die antimikrobielle Verbindung ohne Anlagerung an einen Träger durch die Haut oder Schleimhaut resorbiert werden und zu unerwünschten toxischen Nebenwirkungen führen würde. Die immobilisierten antimikro- biellen Verbindungen haben ferner die Vorteile, daß sie an der Auftragstelle besser festgelegt und gegen eine chemische oder enzymatische Veränderung beständiger sind.

Im Rahmen der Erfindung können alle chemischen Reaktionen angewendet werden, die zu einer beständigen kovalenten Bindung zwischen antimikrobiellen Verbindungen in biologisch und pharmazeutisch wirksamen Zuständen und relativ großen Molekülen, z. B. festen Trägern, wie Glas, oder polymeren Trägern, wie Cellulose, führen, so daß eine Resorption der antimikrobiellen Verbindungen durch die Haut oder Schleimhaut und damit die Verdünnung oder der Verlust der antimikrobiellen Verbindungen und damit auch deren Phagozytose verhindert wird.

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Dieses Ziel kann man allgemein durch AnIagerungsrealctionen mit aktivierten Polysacchariden oder Arainotriazinen erreichen, ferner durch Reaktionen, die zur Bildung von Amid-, Sulfonamid-, Carbonat-, Carbanat-, Isoharnstoff- und anderen Iminocarbamat-Bindungen führen, durch Reaktionen, die zur Bildung von Ester-, Amin-, Sulfid- oder Äther-Bindungen führen, durch Reaktionen, die zur Bildung und Reduktion von Schiffschen Basen führen, sowie durch Reaktionen, die zur Bildung von Aldol-, dehydratisierten Aldol-, Alkyl- und Acylbindungen führen. Dabei v/erden als antiaiikrobielle Wirkstoffe alle Arten von antibiotisch, antibakteriell, antiviral, antiparasität, antifungal und in ähnlicher "/eise wirksamen Substanzen bezeichnet.

Pur die Bekämpfung von verschiedenartigen Infektionen im Körper von Tieren und Menschen gibt es zahlreiche antimikrobielle Verbindungen, und die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Gruppe dieser Verbindungen oder eine bestimmte antimikrobielle Verbindung oder einen bestimmten Iiolekulargewichtsbereich eingeschränkt. Da die Erfindung mit besonderem Vorteil auf jene antimikrobieilen Wirkstoffe anwendbar ist, die nach ihrem Auftragen auf oder ihre Verabreichung an den tierischen oder menschlichen Körper zu toxischen Nebenwirkungen führen können, betrifft die Erfindung insbesondere diese antimikrobiellen Wirkstoffe. Aber auch eine antimikrobielle Verbindung, von der keine toxische Nebenwirkung bekannt oder zu vermuten ist, kann mit großem Vorteil an ein Trägermolekül angelagert werden, um eine Desaktivierung des Wirkstoffes oder einen Verlust oder eine Verdünnung desselben an der Auftragstelle zu verhindern. Diese Immobilisierung gewährleistet ferner, daß eine immunologische Sensibilisierung gegenüber dem antimikrobiellen Wirkstoff verhindert wird, so daß dieser wiederholt verwendet werden kann. Nachstehend sind Beispiele derartiger Verbindungen angeführt, ohne daß die Erfindung auf diese

Beispiele eingeschränkt ist.

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NACHQEREIOHT

At

Antibiotisch wirksame, antimikrobieile Verbindungen

a) Aliphatisch^ Diamine mit der allgemeinen Strukturformel:

NH-CH₂-(CH₂J_n-GH₂-NH₂

in der η = 2 bis 18 ist.

b) Die Polymyxine B₁, B₂, D₁ und D₂ mit der nachstehenden Strukturformel:

NH, /DAB-Y-Zv

R-[y\B-L-Thr-X-CAB CAB-NH₁

¹ NH,

^XL-

NH _t

in der R, X, Y und Z die durch folgende Abkürzungen angegebenen Bedeutungen haben:

Polymyxin-Typ RXYZ

Dabei bedeutet MeOct 6-Methylcapryleäur·, DiB L- ^ , Diaminobuttereäure, Thr Threonin, Phe Phenylalanin, Ser Serin und Leu Leucin.

MeOct	DAB	D-Phe	L-Leu
MeHep	DAB	D-Phe	L-Leu
MeOct	D-Ser	D-Leu	L-Thr
HeHep	D-Ser	D-Leu	L-Thr

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I naohgerpcmt)

c) Bacitracin A mit der nachstehenden Strukturformel:

CH-CH-C I V

/ J.A.,/^CH-^C '^L-^Laj

L-His - D-Asp—^L-Asn D-GIu

⁰T^ J I

\-Ileu D-Om L- Lys -²^-L

d) Penicilline, Penicillinderivate und Cephalosporine. beispielsweise mit folgenden Strukturformeln:

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CH

CH₂-C-NH_n /

Benzylpenicillin

O'

N-

CH:

C-CH₃

-C-H COOH

6-Aminopenicillansäure

«. CH3

CÖOH

Cephalosporin-C-Derivat

e) Aminophenole und substituierte Aminophenole mit der nachstehenden allgemeinen Strukturformel:

in der A, B, C und D verschiedene Funktionen bezeichnen, z.B. H, F, Cl, Br, NO₂, NH₂, COOH und OH.

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-X-

f) Polyen-Antibiotika,beispielsweise mit den nachstehenden Strukturformeln:

H OH

Amphotericin B

CH₃

OH OH OH OH OH

Filipin

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g) Organische quecksilberhaltige Mittel, beispielsweise die drei nachstehenden Beispiele:

CH,

O Hg

NO_Ä

Nitromersol

Hg-NO₃

Phenyl-QuecksilberdD-nitrat

CO₁Na

S-Hg-CH^CHj

Thimerosal

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h) Die Antibiotika der Vancomycin-Gruppe, beispielsweise die nachstehend angegebene Teilstruktur des Ristomycins A:

-B-D-GIc*-^-L-Man

.— D — Man B—D—Ära ■B—D—Man

Ristosamin

R₁ bis R. stellen unbekannte Bindungen dar Teilstruktur für das Ristomycin A

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i) Bephenium mit der nachstehenden Struktur:

CHj

ο -αν-α-u— N-CH₃

j) Dichlorophen mit der nachstehenden Struktur:

Cl

OH HO

Cl

k) Hexylresorcln mit der nachstehenden Struktur:

OH

HO

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I NACHQEREICHTI

Zu den an die polymeren Träger angelagerten antimikrobieilen Verbindungen gehören vorzugsweise die Antibiotika, insbesondere jene Verbindungen, die eine pharmazeutische oder antimikrobielle Wirkung auf die oder in den Zellwänden oder -:aembranen ausüben, speziell die Polymyxine, das Bacitricin und die Polyen-Antibiotika.

Ebenso wie für die antiinikrobieilen Verbindungen gilt auch für die polymeren Träger, daß es infolge ihrer großen Anzahl nicht möglich ist, alle jene anzuführen, die für die Verwendung in Präge kommen. Nachstehend sind jedoch geeignete Träger angegeben, die unter den natürlichen und modifizierten Polysacchariden, Gläsern und synthetischen Polymerisaten ausgewählt sind. Aus dieser Aufzählung erkennt man, daß die Träger aus einem sehr weiten Bereich von Substanzen ausgewählt werden können. Als Träger bevorzugt werden die Polysaccharide, insbesondere Dextran und Cellulose.

Feste und/oder polymere Träger Natürliche Träger
1. Cellulose

Lineares Polymerisat aus D—Glucopyranose-Einhei ten, die über ß(1,4)-Bindungen miteinander verbunden sind Die Struktur ist nachstehend dargestellt:

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- Vf-

I nachqereicht)

HO

2. Dextrane

Verzweigte Polymerisate aus D-Glucopyranose-Einheiten, die in der Hauptkette über '^ (1_t6)-Bindungen und in den Seitenketten über <X.(i_f2)-_{f ν}·ί-(ΐ»3)- und v*. (1 »4)-Bindungen miteinander verbunden sind. Die Struktur der Stammkette ist nachstehend angegeben.

Man kann Dextranketten mit Epichlorphydrin (Epichlorhydrin) vernetzen; dabei erhalten 2-Hydroxypropylketten eine 1,3-Bindung mit den freien Hydroxyl-

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gruppen der Dextranketten. Dextrane mit verschiedenen Vernetzungsgraden sind im Handel in Perlform unter der Bezeichnung Bephadex von der Firma Pharmacia Corp. erhältlich.

3. Agarose

Lineares Polysaccharid, in dera Reste der D-G al act opyr ano se und der 3>6-Anhydro-L-Galactopyranoce miteinander abwechseln. Die Struktur ist nachstehend dargestellt. Vernetzte Agarose ist im Handel in PerlforM unter den Bezeichnungen Sepharose 2B₁ 4B, 6B und CL2B, CL4B und CL6B von der Firaia Pharmacia Corp. erhältlich.

OH OH

4. Stärke

Beispielsweise ist die <*. —Amylose ein unverzweig— tes Polymerisat der D—GIycopyranose mit *-(1,4)—Bindungen und ist Amylopektin ein verzweigtes Polymerisat, das in der Hauptkette und den Seitenketten aus o*- -Amylose mit <*.(1,6)-Bindungen besteht.

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5. Inulin

Komplexes Copolyaerisat aus D-Glucopyranose- und D-Pructofuran-Einheiten.

6. Xylaiie

Lineare Polymerisate aus D-Xylopyranose-Einheiten mit 2(1,4)-Bindungen.

7. laannane

Polymerisate der D-i-iannopyranose mit ß(i,4)-Bindungen.

3. Glue οmannane

Copolyiaerisate der D-Glucose und D-LIannose ait ß(1»4)-Bindungen.

9. G al act an e und Arabino^alactane

Stark verzweigte Polymerisate aus Galactose- bzw. Galactose- und Arabinose-Einheiten mit 1,6-Bindungen bzw. 1,3-Bindungen.

10. Gummi arabicum und andere pflanzliche Gummiharze

11. Kollagen und andere natürlich vorkommende oder synthetische Polypeptide und ihre Derivate

Träger aus modifizierten Polysacchariden

1. Eine schonende Behandlung von Polysacchariden mit Perjodsäure führt durch Spaltung einiger der 1 t 2-Diol-Bindungen zur Bildung von Dialdehydgruppen. Es

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findet keine verbreitete Spaltung der Polymerisatkette statt. Die Aldehydfunktionen können als weitere Modifikationsstellen verwendet werden.

2. Die natürlichen funktionellen Gruppen der als Träger verwendeten Polysaccharide sind primäre und sekundäre Hydroxylgruppen und in bestimmten Fällen Garbonsäuren, z. B. Gummiarabicum und Xylane. Andere geeignete funktioneile Gruppen sind nachstehend angegeben:

Carboxymethrl -₂₂
wird durch Reaktion mit Natriumhydroxid und Natriumchlor acetat gebildet. Im Handel beispielsweise als Carboxymethylcellulose erhältlich.

Aminoäthyl -
wird durch Reaktion mit Natriumhydroxid und Aminoäthylsulfat gebildet. Im Handel beispielsweise als Aminoäthylcellulose erhältlich.

SuIfonat -0-SO₂H (R = Alkyl oder Aryl)

wird durch Reaktion mit dem entsprechenden SuIfonylchlorid

in Gegenwart eines tertiären Amins gebildet.

Halogen

wird durch Behandlung mit Bromwasserstoff- oder Jodwasserstoff säure gebildet.

2.3-Oxidoprop.vl ^⁰.

-0-CH₂-CH-CH₂

wird durch Reaktion ait Epichlorohydrin in Gegenwart einer Base gebildet. Präparate aus in ähnlicher Weise funktionalisierten Stoffen sind im Handel von der Pharmacia Corp. als epoxidaktivierte Sepharose erhältlich.

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-yg 30

Glas

Glas hat folgende Struktur:

Si

I 0

-0- Si— OH

-Si-O

I Si

OH

NACHGEREICHT

Die natürliche funktioneile Gruppe von Glas ist eine Si-OH-Gruppe. Beispiele von anderen funktionellen Gruppen, die angelagert werden können, sind:

CH₄Br

S-(CH₂I_n-Cj-CH₄X

n= 1-3

X= Hai

-Si-CH=CH, -Si — CH-CHr — Si — CH^ CH^" CH₃

—CH —sw

_k vl I« Ol I

.-CK-NH₁

- Si — CH_x- CH₂-CH₂- 0 — CO— C

-Si—CK—CH,

Si — CH_Z-CH^— CH^- O—

CH — CH.

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Si — C^—CH-CH — NH—CH-CH- Si — Cl·^— C^—CH₂- Cl

Synthetische Polymerisate 1. Polyacrylamide

Die Struktur des Polyacrylamide ist nachstehend dargestellt. Sie ist manchmal mit Methylenbisacrylaraid- oder Methylendiacrylateinheiten vernetzt. Die Stoffe sind im Handel in Perlform von der Firma Bio-Rad Laboratories unter der Bezeichnung Bio-Gel in verschiedenen Vernetzungsgraden erhältlich.

CONH₂ CONH^ CON^

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naohccrboht)

Die natürlichen funktioneilen Gruppen der Acrylamide sind Carboxyamidgruppen. Diese können in andere Gruppen umgewandelt werden, an denen medizinische Wirkstoffe angelagert werden können, wie nachstehend dargestellt ist.

-CH^- NH. LiAIH/

NaOH

ROH

-CONH.

K₁NH

H₁NNH₄

- CONR₁ —CO-NH- NH-COR

HONO

-CO-N

Mehrere dieser Derivate sind im Handel von der Firma Bio—Rad Laboratories erhältlich, z. B. das Hydrazid (Hydrazide Bio-Gel P-2 und P-150), das Aminoäthyl (Affi-Gel 701 und Aminoäthyl Bio-Gel P-2 und P-150) und das Carboxyl (Affi-Gel 702 und Bio-Gel CM-2).

2. Polyacrylate

Die Polyacrylate haben folgende Struktur:

CO^R CO₄R CÖ<R

R = H, Me, Et R*=H.Me

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naohqerbcht]

Die natürliche funktioneile Gruppe dieser Trägerstoffe ist die Carbonsäure- oder Estergruppe. Für die Anlagerung von medizinischen Wirkstoffen wichtige Reaktionen zur Modifikation von funktionellen Grup pen sind nachstehend angegeben.

CO₂R

LiAIH,

-Ch

R'OH

R_ZNH

.OH

--CO₁R' -CO₁NR^

3. Polystyrole

Das Polystyrol hat die nachstehend angegebene Struktur. Verschiedene Polystyrole sind im Handel erhältlich, einige davon in Perlform mit niedrigen Prozentsätzen von 1,4-Diviny!benzol als Vernetzungsmittel.

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naohqerbckt|

Bestimmte Reaktionen, durch die in Polystyrol funlrfcionelle Gruppen zur Anlagerung von medizinischen Wirkstoffen eingeführt werden, sind in dem nachstehenden Schema dargestellt.

HNO

MeOCH₃Cl

SnCl^

CH₁Cl

.Cl SOjH

NaI oder NaBr

Br

N=C=S

Perlen aus vernetztem chlormethyliertem Polystyrol sind im Handel von der Firma Bio-Rad Laboratories unter den Bezeichnungen Bio-Beads S-X1 und S-X2 erhältlich.

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NAOHQERBOHT

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3?

4· Polyvinylalkohol

Dieser Träger wird durch die Hydrolyse von Polyvinylacetat erzeugt und hat folgende Struktur:

OH

OH

OH

OH

Die natürliche funktioneile Gruppe dieser Substanz ist die Hydroxylgruppe. Daher können mit Ausnahme der durch Perjodat bewirkten Spaltung alle Punktion älisierungsreaktionen angewendet werden, die vorstehend für die Polysaccharide als Träger beschrieben worden sind.

5· Polyäthylen-Maleinsüureanhydrid-Copolymerisat

An diese Substanz, die reaktionsfähige Bernsteinsäureanhydrideinheiten enthält, können medizinische Wirkstoffe direkt angelagert werden.

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3t

6. Als Träger können ferner Polykondensationsprodukte, wie Polyester und Polyamide (Nylon) und das Polyvinylpyrrolidon, verwendet werden.

Der Träger muß so groß sein, daß er eine Phagozytose oder einen Durchtritt durch biologische Membranen verhindert. Typische phagozytische Zellen haben die nachstehend angegebenen Durchmesser: Monocyten 14 bis 20 pm, Makrophagen 20 bis 40 um, neutrophile Zellen 12 um, Langhanssche Zellen 40 bis 50 pn. Daher müssen die erfindungsgemäß verwendeten Trägermoleküle wahrscheinlich einen Durchmesser von mehr als etwa 50 um haben.

Die antimikrobiellen Verbindungen und die festen Träger können auf verschiedenartige Weise so miteinander verbunden werden, daß die antimikrobiellen Verbindungen pharmazeutisch wirksam bleiben. Dies wird nachstehend ausführlich beschrieben. Bei einer Bindungsform wird zwischen der Trägersubstanz und der antimikrobiellen Verbindung ein molekulares Zwischenglied eingelagert, das es einerseits dem medizinischen Wirkstoff ermöglicht, genügend tief in die zu beeinflussende Zelle einzudringen, während andererseits das Trägermolekül die Bewegung des medizinischen Wirkstoffes begrenzt* Zum Nachweis, daß medizinische Wirkstoffe so angelagert werden können, daß sie pharmazeutisch wirksam bleiben, sei beispielsweise erwähnt» daß an aktivierte Agaroseperlen über ein Kohlenwasserstoff-Zwischenglied von 10 £ !covalent angelagertes Polymyxin seine antimikrobieile Wirksamkeit behielt.

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- 30*-

naohqerhoht|

Beispiel I

Zur kovalenten Anlagerung von Polymyxin B, einem bekannten, natürlich vorkommenden, antimikrobielien Wirkstoff, an Agaroseperlen wurde freies Polymyxin B mit aktivierten Agaroseperlen umgesetzt. Diese sind im Handel von der Firma Bio—Rad Laboratories unter der Bezeichaung Affi-Gel 10 erhältlich und haben folgende Struktur:

Agarose-0-CH-CHxCH^N-C-CHj-CHj C-O-N

Das aktivierte Zwischenglied ist über eine beständige Ätherbindung kovalent an die Agaröse angelagert. Das Polymyxin B wurde an das Affi-Gel 10 in der nachstehenden Weise angelagert:

Q HO 0

f ι η

Agarose-CHCH, 1,-N-C-(CHJ- C-O-N

+H^N-polymyxin B

HO 0

j Il Ii

Agarose-CMCH^VN-C-(CHJ^-C-NH-Polymyxin B

Die Anlagerung erfolgte unter folgenden Bedingungen:

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1· 2,5 g (1,3 Millimol) Polymyxin B-sulfat wurden in 25 ml einer 0,1-molaren Phosphat-Pufferlösung, pH-Wert 7,0, gelöst.

2. Durch Zusatz dieser Lösung zu 1 g dehydratisiertem Affi-Gel 10 wurden 15 ml gequollenes Affi-Gel erhalten, das etwa 0,18 Millimol aktivierte Zwischenglieder enthielt. Dieses Gemisch wurde dann 8 Stunden lang unter Schütteln bei 4 C reagieren gelassen. Das schließlich erhaltene Derivat wurde mit 1-molarem NaCl gewaschen, bis das Eluat bei 260 nm das Absorptionsvermögen Null hatte.

Man erkennt, daß Derivate dieser Art mit den freien Aminogruppen des Polymyxins unter Bildung von Amidbindungen zwischen der Agaroseperle und dem Polymyxin reagieren. Das Kohlenwasserstoff-Zwischenglied war etwa 10 A lang, und die hydratierten Agaroseper— len hatten einen Durchmesser von etwa 74 bis 149 um. Diese Perlengröße genügt, um eine Phagozytose oder einen Durchtritt durch biologische Membranen zu verhindern.

Das gequollene Affi-Gel 10 enthält die die aktivierten Zwischenglieder bildenden Gruppen in einer Menge von etwa 8 bis 12 Mikromol/ml. Somit wurde das Polymyxin in Bezug auf die die aktiven Zwischenglieder bildenden Gruppen in einem zehnfachen molaren Überschuß verwendet, um eine Bildung von Mehrf ach-Amidbindungen mit dem Polymyxin B zu verhindern, welches vier freie Aminogruppen besitzt. Durch die chemische Modifikation einer beliebigen einzi gen Aminogruppe wird die antibiotische Wirksamkeit nicht aufgehoben, wie dies bei einer Modifikation von zwei oder mehreren dieser Gruppen der Fall ist. Infolgedessen wurden die Anlagerungsbedingungen so gewählt, daß die Polymyxinmoleküle im Durchschnitt nur durch eine einzige Amidbindung an die Agaroseperlen angelagert wurden.

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"δ"

Nach der !covalenten Anlagerung des Polymyxins B an die Agaroseperlen wurde 1 ml des erhaltenen Derivats zum vollständigen Entfernen von freiem Polymyxin gründlich mit Äthanol und Wasser gewaschen, und zwar nacheinander mit 200 ml 10 ?* Äthanol enthaltendem Wasser, 200 ml 5 i» Äthanol enthaltendem Wasser und 200 ml Wasser. Durch diese aufeinanderfolgenden Waschungen wurde das ungebundene Polymyxin B vollkommen beseitigt, was durch Bestimmung des Gehalts an antimikrobieller Substanz und durch UV-Absorption festgestellt wurde. Die Art des Waschvorganges ist nicht kritisch, sofern er alle Spuren des nicht angelagerten Polymyxins beseitigt. Es ist wichtig, daß die letzte Waschflüssigkeit kein organisches Lösungsmittel enthält, weil durch Äthanolreste die Bedeutung der erzielten Ergebnisse verändert werden könnte.

Die antimikrobielle Wirksamkeit des an Agaroseperlen angelagerten Polymyxins B wurde wie folgt nachgewiesen: In einen Srlenmeyerkolben wurde ein steriles Nährmedium gegeben, und zwar in einer Menge von 50 ml in ein in dem Kolben aufgehängtes Membransäckchen und in einer Menge von 100 ml in den das Säckchen umgebenden Raum. Nach dem Einbringen von polymyxinmodifizierten Agaroseperlen in das Membransäckchen wurde das Nährmedium sowohl im Innern des Säckchens als auch auf der Außenseite desselben mit lebensfähigen Escherichia coli (ATCC Nr. 25922) in unterschiedlieher Anzahl, und zwar von 1 .10 bis 1 . 10 Zellen, geimpft. Wenn sich im Innern des Membransäckchens 0,1 mg der polymyxinmodifizierten Agarose befand, wurde nach einer Impfung mit 1 · 10 oder weniger Zellen kein Bakterienwachetum beobachtet (siehe Tabelle I). Wenn die polymy- xinmodifisierte Agarose auf der Außenseite des Säckohene eingebracht wurde, wurde dort kein Bakterienwachstum be obachtet (Tabelle I). Dagegen fand stete ein Bakterien-

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wachstum in dem äußeren Nährraedium statt, wenn sich die polymyxinmodifizierte Agarose im Innern des Säckchens befand, und in dem inneren Nährraedium, wenn sich die polyrayxinmodifizierte Agarose außerhalb des Säckchens befand. In Kontrollversuchen wurde freies (ungebundenes) Polymyxin B in das Membransäckchen eingebracht. Jetzt wurde weder im Innern noch auf der Außenseite des Päckchens ein Bakterienwachstum beobachtet. In anderen Kontrollversuchen wurde nachgewiesen, dai3 Agaroseperlen ohne kovalent angelagertes Polymyxin B ein BaIcterienwachstum nicht verhinderten.

Durch diesen Versuch wurde folgendes nachgewiesen:

1. Bei Anlagerung an Agaroseperlen behält das Polymyxin seine antimikrobielle Wirksamkeit.

2. Das Polymyxin ist an der Agaroseperle kovalent angelagert, weil das mit der Agaroseperle chemisch umgesetzte Polymyxin zum Unterschied von freiem Polymyxin nicht durch das Membransäckchen trat.

3. Durch keine Reaktion mit E. coli wurde aktives Polymyxin abgespalten, das durch das Membransäckchen treten kann.

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TABELLE I

Wirkung von polymyxinmodifizierten Agaroseperlen auf das Wachstum von Escherichia coli

Beschreibung der Probe

Anzahl der zur Impfung verwendeten Zellen von E. coli

Anzahl der lebensfähigen Zellen von E. coli nach 18 h bei 37 ⁰C
im Membran- außerhalb säckchen des Membransäckchens

O,1 mg Polymyxin-

Agarose im ,

Hembransäckchen 5 . 10

0,1 mg freies

Polymyxin im Mem- ,

bransäckchen 5 . 10

0,1 mg Polymyxin-Agarose im Membransäckchen 1.10'

0,1 mg Agaroseperlen im Membransäckchen 1 . 10'

0,1 mg Polymyxin-Agaröse außerhalb des Hembransäck-

chens 1 . 10'

2,0 . ΙΟ

,9 . 10-

450

2,1 . 10·

2,1 . 10⁹ 2,0 . 10⁹

In anderen Versuchen wurde nachgewiesen, daß Polymyxin-Agarose auch gegen mehrere"andere Mikroorganismen wirksam ist, u. a. gegen Salmonella typhimurium, Pseudomonas aeruginose und die Hefe Candida albicans.

Beispiel II

Durch den nachstehend beschriebenen Versuch wird die Wirksamkeit eines aliphatischen primären Amins, einer aliphatischen Carbonsäure und eines Aminophenols nachgewiesen. Die nachstehend dargestellten Verbindungen wurden in der im Beispiel I für Polymyxin beschrie-

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benen Weise an Agarose in Form von Affi-Gel 10 !covalent angelagert:

1. NH₄-(CHJ^NH₁

2. NH₄-(CH₁)-COOH

3. NH₄-(CHJ₄-CH₃

Die durch Anlagerung dieser Verbindungen mittels ihrer Amingruppen an der Agaroseperle erhaltenen Agarosederivate wurden in dem nachstehend beschriebenen Versuch auf ihre antimikrobielle Wirksamkeit gegen E. coli, S. typhimurium, B. subtilis und S. aureus geprüft. In jedem Fall wurde der aus 0,5 ml im stationären Zustand befindlichen Zellen bestehende Impfstoff zu 9»5 ml eines sterilen Nährmediums zugesetzt. Kontrollgläser enthielten entweder 0,5 mg der nichtderivatisierten Agarose oder keine Agarose. Nach gründlichem Durchmischen der Proben wurde der Inhalt des geimpften Glases wiederholt 1 : 10 bis zu einer Konzentration von 1 . 10 der ursprünglichen Probe verdünnt. Dann wurden die Proben 12 Stunden lang auf 37 ⁰C gehalten und danach auf ein Bakterienwachstum untersucht. In der nachstehenden Tabelle II ist jeweils die niedrigste Konzentration angegeben, bei der ein Bakterienwachstum beobachtet wurde.

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TABELLE II

Wirkung von Agarosederivaten auf grampositive und gramnegative Bakterien

Bakterien

Niedrigste Konzentration, die ein Wachstum ermöglicht

Proben-Nr.	E. coli	S. typhimurium	S· aureus	B. subtilis
1	10-5	10-3	ΙΟ"7	ΙΟ"8
Kontroll- \ probe ' 2	ΙΟ"6 ΙΟ"5	ΙΟ"7 10-7	ΙΟ"9 10-9	ΙΟ"8 ΙΟ"8
Kontroll- \ probe ' 3	ΙΟ"6 ΙΟ"6	ΙΟ"7 10-7	ΙΟ"9 10-9	ΙΟ"8 ΙΟ"8
Kontroll- \ probe a' 4	ΙΟ"6 ΙΟ"6	10-7 io-6	ΙΟ"9 ΙΟ'9	ΙΟ"8 10-7
Kontroll- > probe '	ΙΟ"6	ΙΟ"6	ΙΟ"9	ΙΟ"3
Nichtderiva- tieierte^\ Agarose '	ΙΟ"6	10-7	ΙΟ"9	ΙΟ"8
Kontroll- \ probe *	ΙΟ"6	10-7	ΙΟ"9	ΙΟ"8

Bl) ¹ Die Kontrollproben enthielten kein Agarosederivat und

wurden ebenso behandelt wie die Versuchsproben.

' Nichtderivatisierte Agaroseperlen wurden durch Behandlung von Affi-Gel mit wäßrigen Pufferlösungen ohne Aminzusatζ erhalten.

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NAOHQEREIOHT

Aus den Angaben der Tabelle II ergeben sich folgende Schlußfolgerungen:

1. Die nichtderivatisierten Perlen waren nicht antimikrobiell wirksam.

2. Das aliphatische primäre Amin (Probe Nr. 1) war gegen E. coli, S. typhimurium und S. aureus wirksam.

3. Die aliphatische Carbonsäure (Probe Nr. 2) war gegen E. coli wirksam.

4. Das CiQ-Normalalkan (Probe Nr. 3) war gegen keinen der Stämme wirksam.

5. Das Phenol (Probe Nr. 4) war gegen S. typhimurium und B. subtilis wirksam.

Aus diesen Daten geht somit hervor, da λ das primäre aliphatische Amin und das Phenol bei Anlagerung an Agarose eine signifikante Wirksamkeit gegen mindestens einen der geprüften grarapositiven und mindestens einen der geprüften gramnegativen Organismen besitzt.

Beispiel III

In dem nachstehend beschriebenen Verfahren wurde unter Verwendung von Carboxymethylcellulose und eines Carbodiimid-Reagens Aminophenol kovalent an Cellulose angelagert, wobei folgende Struktur erhalten wurde

Cellulose-CH^-C — NH-^J-OH

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Phenoleellulose I (aus Carboxymethylcellulose und p-Aminophenol)

1 g Carboxymethylcellulose (Sigma, mittel, 0,7 Milliäquivalent/g) wurde in 10 ml Wasser suspendiert. Dann wurden 5 ml 55&ige Salzsäure zugesetzt. Nach 5-minütigem Rühren wurde der suspendierte Peststoff auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit 200 ml Wasser, 50 ml Äthanol und 50 ml Äther gewaschen. Das durch Trocknung erhaltene Pulver wurde in einen 125 ml-Erlenmeyerkolben überführt, der einen magnetischen Rührer enthielt. Dann wurden nacheinander 5 ml Dimethylformamid (DMP), 0,445 g (2,15 Millimol) Dicyclohexylcarbodiimid (DCCj Aldrich) in 7 ml DMP und 0,545 g (5 tlillimol) p-Aminophenol (Eastman) in 5 ml DMP zugesetzt. Die Seitenwandung des Kolbens wurde mit weiteren 3 ml DMP abgewaschen. Die Trübe wurde bei Zimmertemperatur 36 Stunden lang schwach gerührt. Danach wurden 100 ml Wasser zugesetzt und der suspendierte Peststoff auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit je 200 ml Wasser, Äthanol und Äther gründlich gewaschen und schließlich luftgetrocknet, wodurch ein hellbraunes flockiges Pulver erhalten wurde.

Dann wurden das so erhaltene Derivat und nichtmodifizierte Cellulose auf antimikrobielle Wirksamkeit gegen B. coli geprüft, wobei die Phenoleellulose und der Impfstoff jeweils in verschiedenen Mengen verwendet wurden. Die Proben wurden 24 Stunden lang auf einer an sich für das Wachstum geeigneten Temperatur gehalten und dann auf ein Bakterienwachstum untersucht. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle III zusammengefaßt, in der das Zeichen + Wachstum und das Zeichen - kein Wachstum bedeutet.

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Tabelle III Wirkung der Phenolcelluloae I auf das Wachstum von E. coli

Menge der antimikro- biellen Substanz	Bakterien anzahl im Impfstoff
1	1 ,
2 3	1 , 1 .
4	1 .
VJl	1 ,
1	1 ,
VJl	1 ,
1	1 .
0	1 .
0	1 .
. 106
. 106 . 106
. 106
. 106
. 107
. 107
. 108
. 106
. 108

.- Bakterienwachstum in Anwesenheit von

Phenole ellulos e

nichtmodifizierter Cellulose

Man erkennt, daß zum Unterschied von der nichtderivatisierten Cellulose das an Cellulose angelagerte Aminophenol eine signifikante antibakterielle Wirksamkeit besitzt.

Das Aminophenol wurde auch in der im Beispiel I beschriebenen Weise an Agarose angelagert. Das so erhaltene Derivat war wirksam gegen S. typhimurium und B. subtilis, aber nicht gegen B. coli (Tabelle II).

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Aus diesen Ergebnissen erkennt man, daß die Auswahl des polymeren Trägers und des kovalent gebundenen Zwischengliedes für die antiaikrobielle Wirksamkeit der an einen immobilisierenden Träger angelagerten Verbindung von signifikanter Bedeutung sein können.

V/eitere Phenolcellulosen (II bis V) und deren Dichlor- und Dijod-Derivate wurden in der nachstehend beschriebenen Weise erzeugt:

Phenolcellulose II (aus Aminoäthylcellulose und 3-(τ>-Hydroxyphenyl) propionsäure

3 g Aminoäthylcellulose (Sigma, ca. 0,7 Llilliäquivalent/s) wurden in 20 ml Dimethylformamid (DItEP) suspendiert. Dann wurden 2,10 g (12,6 Millimol) in einem minimalen Volumen DIiEF gelöste 3-(p-Hydroxyphenyl)propionsäure (Aldrich) und danach 1,15 g (6,3 Millimol) Dicyclohexylcarbodiimid (DCC, Aldrich) in 3 ml DMF zugesetzt. Dieses Gemisch wurde 200 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt. Nach dem Zusatz von 20 ml Wasser wurde der suspendierte Peststoff auf einem Büchnertrichter filtriert und mit 200 ml Äthanol gründlich gewaschen. Der Filterkuchen wurde in einem Becherglas mit 100 ml Äthanol erneut aufgeschlämmt und der suspendierte Feststoff auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit je 100 ml Äthanol, Aceton und Äther gründlich gewaschen. Der luftgetrocknete Feststoff war fast weiß.

Dichlorderivat der Phenolcellulose II

0,7 C Phenolcellulose II wurde in 5 ml Wasser auf ge schlämmt. Dann wurden 3 ml (3 Iiilliiaol) einer 1-normalen Ilatriuiahypochloritlösung (Clorox) zugesetzt und wurde

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die Trübe 1 Stunde lang bei O ⁰G gerührt. Dabei nahm das zunächst blaßgelbgrüne Reaktionsgemisch eine weiße Färbung an. Das Reaktionsgeraisch wurde mit 20 ml Wasser verdünnt. Danach wurde durch Zusatz von 3 ml einer gesättigten wäßrigen Natriumthiosulfatlösung überschüssiges Oxidationsmittel zerstört (keine Verfärbung von iitärke jodidpapier). Der suspendierte Peststoff wurde auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit je 200 il Wasser, 95/jige.a Äthanol, Aceton und jitlier gründlich gewaschen und danach luftgetrocknet, wobei ein weißes Pulver erhalten wurde.

Di.iodderivat der Phenolcellulose II

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise wurde 0,7 g Phenolcellulose II mit 2,'j al einer Iodierungslösung (15 g Kaliumiodid und 25 g Jod in 200 ml Wasser, 0,5-molar) jodiert. Durch die Verarbeitung, Waschung und Trocknung in der vorstehend beschriebenen V/eise wurde ein blaßbraunes Pulver erhalten.

Phenolcellulose III (aus Aminoäthylcellulose und p-HydroxyphenylesBigsäure)

3 g Aminoäthylcellulose (Sigma, ca. 0,7 Milliäquivalent/g) wurden in 20 ml Dimethylformamid (DMF) suspendiert. Dann wurden 1,96 g (12,6 Milliraol) in einem minimalen Volumen DMF gelöste p-Hydroxyphenylessigsäure (Aldrich) und danach 1,15 g (6,3 Millimol) Dicyclohexylcarbodiiraid) (DCC; Aldrich) in 3 ml DMF zugesetzt. Dieses Gemisch wurde 48 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt. Nach dem Zusatz von 100 ml Aceton wurde der suspendierte Feststoff auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit je 200 ml Äthanol, V/asser, Aceton und Äther

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gewaschen und dann luftgetrocknet. Es wurde ein fast weißes, flockiges Pulver erhalten.

Bichlorderivat der Phenoleellulose III

0,7 g Phenolcellulose III wurde in 5 ml Wasser aufgeschlämmt. Dann wurden 3 ml (3 Millimol) einer 1-normalen Natriumhypochloritlösung (Clorox) zugesetzt und wurde die Trübe 1 Stunde lang bei 0 ⁰C gerührt. Dabei nahm das zunächst blaßgelbgrüne Reaktionsgemisch allmählich eine weiße Färbung an. Das Heaktionsgemisch wurde mit 20 ml Wasser verdünnt. Danach wurde durch Zusatz von 3 ml einer gesättigten wäßrigen Natriumthiosulfatlösung überschüssiges Oxidationsmittel zerstört (keine Verfärbung von Stärkejodidpapier). Der suspendierte Festetoff wurde auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit je 200 ml Wasser, Seigern Äthanol, Aceton und Äther gründlich gewaschen und danach luftgetrocknet, wobei ein weißes Pulver erhalten wurde.

Di.iodderivat der Phenolcellulose III

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise wurde 0,7 g Phenolcellulose III mit 2,5 ml einer Iodierungslösung (15 g Kaliumiodid und 25 g Jod in 200 al Wasser, 0,5-molar) jodiert. Durch die Verarbeitung, Waschung und Trocknung in der vorstehend beschriebenen Weise wurde ein blaßbraunes Pulver erhalten.

Phenoloellulose IV (aus Aminoäthylcellulose und p-Hydroxybenzoesäure

3 g Aminoäthylcellulose (Sigma, ca. 0,7 Milliäquivalent/g) wurden in 20 ml Dimethylformamid (DMF) suspendiert. Dann wurden 1,74 g (12,6 Millimol) in einem mi-

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nimalen Volumen DMP gelöste p-Hydroxybenzoesäure (Eastman) und danach 1,15 s (6,3 Hillimol) Dicyclohexylcarbodiimid (DGC; Aldrich) in 3 ml DMP zugesetzt. Dieses Gemisch wurde bei Zimmertemperatur 200 Stunden lang gerührt. Nach dem Zusatz von 100 ml Aceton wurde der suspendierte Peststoff auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit je 200 ml Äthanol, Wasser, Aceton und Äther gewaschen und dann luftgetrocknet. Ss wurde ein fast weißes, flockiges Pulver erhalten.

Di .j odderivat der Phenoleellulose IV

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise wurde 0,7 g Phenolcellulose IV mit 2,5 ml einer Iodierungslösung (15 g Kaliumiodid und 25 g Jod in 200 ml Wasser, 0,5-molar) jodiert. Durch die Verarbeitung, Waschung und Trocknung in der vorstehend beschriebenen Weise wurde ein blaßbraunes Pulver erhalten.

Phenolcellulose V (aus Carboxymethylcellulose und 2-(p-Hydroxyphenyl)äthylamin)

3 g Carboxymethylcellulose (Sigma, mittel, 0,7 Milliäquivalent/g) wurden in 40 ml Dimethylformamid (DHF) suspendiert. Dann wurden 1,72 g (12,6 HiI-limol) in einem minimalen Volumen DHF gelöstes 2-(p— Hydroxyphenyl)äthylamin und danach 1,15 g (6,3 Hillimol) Dicyclohexylcarbodiimid (DCC; Aldrich) in 3 ml DHF zugesetzt.

Dieses Gemisch wurde 43 Stunden lang bei Zimmertemperatur gerührt, wobei es eine braune Färbung annahm. Nach dem Zusatz von 100 ml Aceton wurde der sus-

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pendierte Feststoff auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander mit je 200 inl Äthanol, Wasser, Aceton und Äther gewaschen und dann luftgetrocknet. Es wurde ein fast weißes, flockiges Pulver erhalten.

Dichlorderivat der Phenolcellulose V

0,7 β Phenoleellulose V wurde in 5 ml Wasser aufgeschlämmt. Dann wurden 3 ml (3 Llillimol) einer 1-normalen Ilatriuiiüiypochloritlösung (Olorox) zugesetzt und wurde die Trübe 1 Stunde lang bei 0 ⁰G gerührt. Dabei nahm das liealctionsgemisch eine hellbraune Färbung an. Das ReaktionsgelüXBch wurde mit 20 ml V/asser verdünnt. Danach wurde durch Zusatz von 3 ml einer gesättigten wäßrigen Hatriumthiosulfatlöcung überschüssiges Oxidationsmittel zerstört (keine Verfärbung von Stärkejodidpapier). Der suspendierte Feststoff wurde auf einem Büchnertrichter abfiltriert und nacheinander axt je 200 ml Wasser, 955°igem Äthanol, Aceton und Äther gründlich gewaschen und danach luftgetrocknet, wobei ein weißes Pulver erhalten wurde.

Dijodderivat der Phenolcellulose V

Unter Anwendung der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise wurde 0,7 g Phenolcellulose IV mit 2,5 ml einer Iodierungslösung (15 g Kaliumiodid und 25 g Jod in 200 ml Wasser, 0,5-molar) jodiert. Durch die Verarbeitung, Waschung und Trocknung in der vorstehend beschriebenen Weise wurde ein blaßbraunes Pulver erhalten.

Es gibt so viele geeignete antiraikrobielle Verbindungen, Träger und chemische Bindungen zwischen der antimikrobieilen Verbindung und dem Träger, daß es unmöglich

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si

ist, Beispiele für alle möglichen Kombinationen anzugeben. Daher ist die Erfindung nicht auf die nachstehend angegebenen Ausführungsbeispiel'e von Cellulosederivaten eingeschränkt, die typische antimikrobielle Verbindungen enthalten, die über Zwischenglieder an der Cellulose kovalent angelagert sind.

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ST3

Beispiel IV

Polymyxin B kann in der nachstehend dargestellten Weise an Cellulose angelagert werden:

- NH-(CH₁J₃-NH Hay_rNH-C-

MeOct — QAB-L-Thr-QAB-NH,

QAB

DAB-D-Phe-L-Leu

L-Thr

DAB-NH.

I NH

Beispiel V

Das an der Aminogruppo des Ornithine derivatisierte Mono*dinitrophenyl-Bacitracin A behält seine anti-

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biotische Wirksamkeit. Daher kann Bacitracin A oder jedes seiner Derivate über diese Aminogruppe an Cellulose wie folgt angelagert werden:

CH

CH₃-CH₄

L-His

D-Phe

L-1 Leu

T"

r»

D-Asp

D-Orn

CH, CH-

L-Asn

0 C-

■L-Leu

D-GIu

L-I Leu

Cellulose NH—(CH₄),—NH-(CK)-NH-C-(CH,) —C »0

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er

Beispiel VI

Die 6-AminopenicillansMure kann in der nachstehend dargestellten Weise an Cellulose angelagert werden:

0 O

Il // Cellulose-NH-iCH^),—NH-(CHJ-NH-C-(CHJ-C

NH

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- A» - Beispiel VII ζ{$

Die hier durch Filipin dargestellten Polyene können in der nachstehend erläuterten Weise über eine Esterbindung kovalent an Cellulose angelagert werden:

CH

3 H

CH

C=O

O O

Il Il

Cellulose —O—(CHJ N—C —(CH₂)—C —

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Beispiel VIII ST

Quecksilberhaltige organische Verbindungen, beispielsweise das Phenyl-Quecksilber(II)-nitrat, können in der nachstehend dargestellten Weise kovalent an Cellulose angelagert werden:

0 0

Ii II

CeBuIoSe-NH-(CH₄)-NH- (CH^)-NH-C-(CHJ₁C-NH Beispiel IX

Bepheniumderivate können in der nachstehend dargestellten Weise an Cellulose angelagert werden:

0 Il

Cellulose NH—(CH, h- NH-(CH₅)—NH-C-(CHJ-

0—CH^—CH* N-CH₃

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Beispiel X 5·

Dlchlorophenderlvate können In der nachstehend dargestellten Welse an Cellulose angelagert werden:

9 ο

Cellulose —NH-(CH₉) -NH-(CH J-NH-C-(CHJ-C Beispiel XI

Hexylresorclnderlvate können In der nachstehend dargestellten Welse über Amidbindungen an Cellulose angelagert werden:

0 0

CeUuIoSe-NH-(CH₂)J-NH-(CHJ-NH-C-(CHJ-C

OH C^-(CHJ-CH₃

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Es wurde schon gesagt, daß die Anlagerung der antimikrobiellen Verbindungen an die Trägersubstanzen durch die verschiedenartigsten chemischen Reaktionen erfolgen kann. In den nachstehenden Abschnitten A bis H sind Beispiele von Reaktionsmechanismen kurz beschrieben.

A. Derivate von mit Broincyan aktivierter Agarose

Zur Aktivierung mit Bromcyan wird die Agarose bei einem hohen alkalischen pH-Wert und Temperaturen von nicht über 20 ⁰C mit äußerst fein verteiltem Broracyan behandelt. Zur weiteren Derivatisierung wird die aktivierte Agarose mehrere Stunden lang in einer Pufferlösung oder einem geeigneten organischen Lösungsmittel bei oder unter Zimmertemperatur mit einem geeigneten pharmazeutischen Wirkstoff umgesetzt. Beispielsweise erhält man durch Reaktion mit Aminen zyklische Iminocarbamate, die am Stickstoffatom substituiert sind, und/oder Ure thane oder Carbamate, jedoch in erster Linie den N-sub- stituierten Isoharnstoff. In dieser Reaktion können auch andere nucleophile Reaktionspartner, beispielsweise Phenole, verwendet werden.

Da die Liganden der einwertigen N-substituierten Isoharnstoffderivate nicht vollkommen beständig sind, ist eine Herstellung von bestäiidigen mehrwertigen Agarosederivaten erwünscht. Beispielsweise wird mit Bromcyan aktivierte Ararose an Poly-D-lysin, Rinderserumalbuiain oder andere froQe j.iole]cüle angelagert, die Polyaminoßruppeti enthalten. Danach wird das mehrwertige Zwiochen^lied auf übliche v/ei- r,e weiter derivatisiert, so daß es über beiständige kovalente Bindungen (Peptid-, üther- usw. -Bindung) an den pharina-

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zeutischen Wirkstoff angelagert werden kann. Poly-D-lysin ist als Zwischenglied besonders geeignet, weil es nicht proteolysierbar ist.

B. Herstellung von Derivaten der mit Cyanursäure aktivierten Agarose

Verschiedene Tragersubstanzen, z. B. die Agarose, sind für die weitere Anlagerung durch eine Reaktion mit dem 2-Amino-4,6-dichloro-s-triazin aktiviert
worden. Durch die Reaktion des aktivierten Trägers mit
nucleophilen Reaktionspartnern, wie Aminen, Thiolen und Alkoholen, erhält man das asymmetrische Triazin. Schließlich wird durch eine mehrstündige Behandlung in schwach basischen Pufferlösungen bei Zimmertemperatur das Derivat gebildet.

C· Bildung von Amidbindungen

Carbonsäuren kann man durch Behandlung mit bestimmten Aktivierungsmitteln in hochaktive Acylierungsraittel umwandeln. Diese allgemein als aktive Ester bezeichneten Produkte können in zwei Klassen eingeteilt werden, und zwar in solche, die in situ für eine sofortige weitere Reaktion erzeugt werden, und solche, die für eine Isolierung und Bestimmung genügend beständig sind.

1. In situ erzeugte, aktive Ester

In situ werden Acylierungsraittel vor allem durch eine Behandlung der Carbonsäure mit einem Carbodiimid erzeugt, dessen Auswahl von dem Lösungsmittel abhängig ist, in dem die Reaktion durchgeführt wird.

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Gewöhnlich wird die Carbonsäure in einem geeigneten Lösungsmittel gelöst und der pH-Wert auf 4,5 bis 6,0 eingestellt. Bei der Behandlung der Lösung mit dem Carbodiimid bildet sich das aktive Acylierungsmittel, das dann mit den primären Aminen unter Bildung der Amide weiterreagiert. Bei Zimmertemperatur beträgt die Reaktionszeit gewöhnlich zwischen acht und sechzehn Stunden. Als Aktivierungsmittel kann man auch Athoxyacetylen verwenden.

2. Beständige oder isolierbare aktive Ester

Man kann Carbonsäuren oder aktive Derivate derselben auch zum Acylieren von p-Nitrophenol oder N-Hydroxysuccinimid zu den entsprechenden Estern verwenden, die sehr aktive Acylierungsmittel darstellen. Da gewöhnlich die Carbonsäure durch Reaktion mit einem Carbodiimid aktiviert werden muß, besteht der Hauptvorteil dieser aktiven Ester offenbar in ihrer hohen Beständigkeit, die es ermöglicht, die Ester zu isolieren und zu reinigen, ehe sie an einen Träger angelagert werden.

3. Verwendung von Mischanhydriden als Acylierungsmittel

Man kann Carbonsäuren zu Acylierungsmitteln aktivieren, indem man mit einem geeigneten Carbon- oder Kohlensäurederivat ein Mischanhydrid bildet. Als Aktivierungsmittel kann man beispielsweise das Isovaleryl oder die Trimethylacetyle verwenden, zu deren Bildung die Carbonsäure gewöhnlich in organischen Lösungsmitteln in Gegenwart der berechneten Menge einer Base in Form eines tertiären Amins

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mit dem entsprechenden Säurehaiogenid behandelt wird. Das Mischanhydrid bildet sich selbst bei niedrigen Temperaturen von beispielsweise -10 ° schnell. Die Derivate können in sehr kurzer Zeit mit einem geeigneten nucleophilen Reaktionspartner umgesetzt werden. Die Anhydride werden vor ihrer weiteren Reaktion gewöhnlich nicht isoliert.

Eine zweite Klasse von Mischanhydriden sind die Carbonsäure-Kohlensäure-Anhydride. Von diesen sind die Isobutylcarbonate am beliebtesten. Zur Erzeugung dieser Aktivierungsmittel werden Isobutylchlorformiat und die Carbonsäure in der vorstehend beschriebenen Weise umgesetzt. Gegenüber den Carbonsäure-Mischanhydriden haben die Kohlensäure-Carbonsäure-Mischanhydride den Vorteil, daß als Nebenprodukte sehr flüchtige Alkohole und Kohlendioxid anfallen.

D. Bildung von Carbonsäureestern

Zur Bildung von Carbonsäureestern kann man einen geeigneten Alkohol mit Hilfe einer der aktivierten Formen der vorstehenden Carbonsäuren acylieren.

E. Acylierung an Kohlenstoffatomen

Die in dem beständige oder isolierbare Ester betreffenden Absatz C.2. beschriebenen aktiven Ester sind als elektrophile Reaktionspartner für die Reaktion mit nucleophilen zentralen Kohlenstoffatomen geeignet. Dies gilt beispielsweise für Enole und bestimmte elektronenreiche Arensysteme. Drei Fälle werden nachstehend beschrieben.

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1. Nucleophile Enolate

Aktive Wasserstoffatome enthaltende Substanzen können durch Behandlung mit geeigneten Mitteln umkehrbar oder unumkehrbar in ihre Enolatanione umgewandelt werden. Bei einer unumkehrbaren Bildung eines Enolats wird der aktive Wasserstoff des Systems beispielsweise zusammen mit Natriummetall oder Kaliumhydrid einem Rückfluß unterworfen, so daß metallhaltige Derivate erhalten werden. Für diese Reaktion wird als Lösungsmittel vorzugsweise Äther verwendet, beispielsweise Tetrahydrofuran oder Diglym. Man kann annehmen, daß die metallhaltigen Derivate unter diesen Bedingungen bei Zimmertemperatur rasch acyliert werden.

Man kann das Enolat auch umkehrbar durch eine Behandlung mit einem geeigneten Reagens, beispielsweise mit Natriumalkoxiden in einem geeigneten Alkohol bilden. In diesem Fall darf das Reagens jedoch nicht nucleophil sein, so daß nur stark gehinderte Lösungsmittel verwendet werden dürfen. Bei dieser Arbeitsweise werden das Alkoxid, die zu acylierende Substanz und das Acylierungsmittel gemeinsam einem Rückfluß unterworfen, bis das Verschwinden des Acylierungsmittel die vollständige Durchführung der Reaktion anzeigt.

2. Nucleophile Enole

Zum Acylieren von enolierbaren Verbindungen kann man ein Geraisch des Acylierungsraittels und der aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung mit einem geeigneten Katalysator, wie Bortrifluorid oder Bortrifluoridätherat, bei Temperaturen von etwa 0 ⁰C behan-

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dein. Dieses Verfahren eignet sich ara besten für die Erzeugung von 3-Diketonen.

3. Nucleophile Aromaten

i.lan kann aromatische Systeme durch Reaktionen acylieren, die in Abwesenheit von Wasser mit Levvissäuren katalysiert werden, beispielsweise mit Aluminiumtrichlorid, Bortrifluorid und Zink(IV)-chlorid oder Zinkchlorid. Zu den geeigneten Acylierungsmittein gehören einfache Anhydride und Gäurechloride.

F. Alkylierung von kohlenstoffhaltigen nucleophilen Reaktionspartnern

1. Die vorstehend iui Absatz E.1 besprochenen Enolate sind auch als nucleophile Verbindungen zur Substitution des Halogenid- oder Sulfonat-Anions von primären oder sekundären Alkylen geeignet. Die Reaktionen werden gewöhnlich in Äther oder Alkohol als Lösungsmittel durchgeführt, je nachdem, welche Base zur Erzeugung des Enolats verwendet wurde. Man kann als elektrophile Reaktionspartner auch Epoxide verwenden, wobei die Alkylierung zur Bildung von sekundären oder tertiären Alkoholen führt. Wenn man als elektrophilen Reaktionspartner ein Aldehyd oder Keton verwendet,

kann man als Reaktionsprodukt eine ß-Hydroxy- oder eine t*. ,ß-ungesättigte Garbonylverbindung (Aldolkondensation) erhalten.

2. Die Alkylierung von nucleophilen Aromaten (Priedel-Crafts-Alkylierung) erfolgt durch die Reaktion von Alkylhalogeniden und Sulfonaten mit Arenen in Gegenwart von Lewissäure-Katalysatoren, gewöhnlich von Aluminiumtrichlorid. Zur Linderung des häufig sehr heftigen

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Reaktionsablaufs empfiehlt sich die Verwendung von reaktionsfähigen aromatischen Systemen.

Eine ähnliche Reaktion ist die Hydroxyalkylierung von Aldehyden und Ketonen. Diese Reaktion mit Phenolen ist besonders zweckmäßig und führt bei der Reaktion von Aldehyden in alkalischen Medien zu dem biphenylierten Methylen.

G. Alkylierung von säuerstoffhaltigen nucleophilen Reakt i onspartnern

Durch die Reaktion von Alkyl- oder Arylalkoxiden mit geeigneten elektrophilen Reaktionspartnern erhält man Äther in guter Ausbeute. Zu den Substraten für die Reaktion gehören Alkylhalogenide, -sulfonate, -sulfate und -epoxide. Bei der Reaktion erhält man die besten Ausbeuten und weniger Nebenreaktionen, wenn die Alkylierung unter Substitution von Alkoxiden von primären oder sekundären Alkoholen an primären zentralen Kohlenstoffatomen erfolgt. Unter die Reaktion beschleunigenden Bedingungen reagieren die Alkohole mit Aryldiazoniumsalzen unter Bildung von Ar y la them.

H. Alkylierung von Aminen

Durch Reaktion von Aminen mit Alkylhalogeni- den, -sulfaten oder -sulfonaten kann man. die alkylier- ten Amine erhalten. Diese Reaktion kann jedoch nur schwer beeinflußt werden, und gewöhnlich wird an den Stickstoff mehr als eine Alkylgruppe angelagert. Daher eignet sich das Verfahren besonders für die Erzeugung von tertiären Aminen.

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Im allgemeinen bildet man durch die Reaktion von Aminen mit Epoxiden den Aminoalkohol. Die besten Erfolge erzielt man bei Epoxiden, in denen der Angriff an einem primären Zentralatora erfolgt. Unter die Reaktion beschleunigenden Bedingungen reagieren Amine mit Aryldiazoniumsalzen unter Bildung von Arylaminen.

2. Reduzierende Alkylierung. Bei der Reaktion von primären Aminen mit Aldehyden und Ketonen in alkoholischer Lösung bildet sich als Zwischenprodukt die Schiffsche Base (Imin), die durch eine Anzahl von Reagentien ohne Isolierung reduziert werden kann. Zu diesen gehören das Natriumborhydrid, die Ameisensäure, das Zink und die Salzsäure. Man kann auch eine katalytische Reduktion über Raney-Nickel vornehmen.

Es ist auch eine reduzierende Alkylierung von anderen stickstoffhaltigen funktioneilen Gruppen möglich, wenn diese gegenüber der Reduktion durch eins der vorgenannten Reagentien unbeständig sind, wie dies bei der Nitro-, Nitroso- und Azo-Gruppe der Pail ist.

3. Bildung von Hannichschen Basen. Aliphatische Amine reagieren mit aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen, wie Aldehyden, Ketonen, Carbonsäuren und deren Estern, Nitrilen, Aldehyden und bestimmten Phenolen und Benzylverbindungen in Gegenwart von Formaldehyd oder anderen Aldehyden von niedrigem Molekulargewicht unter Bildung von Mannichschen Basen, d. h. von aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindungen, die an dem aktiven Wasserstoffatom aminoraethyliert sind. Die Reaktion wird gewöhnlich in einer wäßrigen oder alkoholischen Säure durchgeführt, die einem Rückfluß unterworfen wird, und kann mit einer Säure oder Base katalysiert werden.

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I· AUcyXierumt von schwefelhaltigen nucleophilen Reaktions— Partnern

Mercaptane und Alkalimercaptide reagieren gut mit Alkylhalogeniden und -sulfonaten sowie mit Arvldiazoniumsalzen und -epoxiden unter Bildung des Sulfids (Thioäther). Die Reaktionsbedingungen ähneln denen für die Bildung von Äthern (siehe Abschnitt G) oder Aminen (siehe Abschnitt H.1) aus diesen elektrophilen Verbindungen.

Zur Bildung der kovalenten Bindung zwischen dem Träger und dem medizinischen Wirkstoff wird die funktionelle Gruppe des elektrophilen aktivierten Reaktionspartners 1 üxit der funktionellen Gruppe des nucleophilen Reaktionspartners 2 zur Reaktion gebracht. Dabei kann jeder R ealct ions partner der medizinische Wirkstoff oder der Träger sein. Die wesentlichen funktionellen Gruppen der beiden an der Bildung der Bindung beteiligten Reaktionspartner und die schließlich erhaltene Bindungsstruktur sind in der Tabelle IV angegeben. Hinsichtlich der Beständigkeit unter verschiedenen Anwendungsbedingungen werden im allgemeinen Amid-, Äther- und Arain-Bindungen bevorzugt.

In bestimmten, nachstehend angegebenen Fällen kann es zweckmäßig sein, zwischen dem Träger und dem medizinischen V/irkstoff ein molekulares Zwischenglied vorzusehen, und zwar an dem Reaktionspartner 1 oder 2. Dieses Zwischenglied ist nach der Reaktion zwischen dem Träger und dem biologischen Wirkstoff eingelagert. Die Zwischenglieder, für die nachstehend Beispiele angegeben werden, können auch durch die Reaktionen gebildet werden, die zur Anlagerung des medizinischen Wirkstoffs an den Träger dienen.

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NAOHGERttOMT

ο ο

α. -[-NH-C-(CH₂)- C—NH(CHJ₁₁₁-J-

b. -[-NH-(CHJ-]-OH

c.-[-CH-(CHJ-Ια. -(CH₂-CH₂-O)-

Γ " ι

ζ. -1-NH-CH-C-I-I -'m

wobei m, η und ο mindestens 1 sind.

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Tabelle IV BESTANDTEIL I

(Aktivierter, elektrophiler Reaktionspartner)

Struktur und Bezeichnung der Bindung

BESTANDTEIL (nucleophiler Reaktionspartner)

Mit Bromcyan aktivierte Polysaccharide

-0

und

= NH

R
—ή-Η

Urethan oder Carbamat N-Iminocarbamat

N-H R

II I
-C N-<

Isoharnstoff

HN-R

HNJ-R

HN-R

HO

HO·

BESTANDTEIL I

(Aktivierter, elektrophiler Reaktionspartner)

TABELLE IV (Forts.)

Struktur und Bezeichnung der Bindung

BESTANDTEIL (nucleophiler Reaktionspartner)

Mit Cyanursäure aktivierte Träger

.R

CO
Ca)

-NR

Cl R

Cl

Aktive Ester/Anhydride

—CO—O—N J

ar

Triazine

—CO Amid

-N

HO

HN-R

HS

HN R

O CD O

BESTANDTEIL I

(Aktivierter, elektrophiler Reaktionspartner)

TABELLE IV (Forts.)

Struktur und Bezeichnung der Bindung BESTANDTEIL 2 (nucleophiler Reaktionspartner)

CO OO GJ

T)-CO-N₃

-CO-O-CO₂ R

3) —co— ο —c

Epoxld

—co—ο

Ester

—CO-C-CO

Acylbindung (Keton)

— CO—[Ar]-©

Acylbindung (Keton)

|_ArJ Bezeichnet ein aktives Aren, z.B. Phenol, Anilin HO

H0>

HN
R

CD CD O cn CO

BESTANDTEIL I

(Aktivierter, elektrophller Reaktionspartner)

TABELLE IV (Forts.)

Struktur und Bezeichnung der Bindung

BESTANDTEIL 2 (nucleophiler Reaktionspartner)

Alkylbindung

OH

[Ar]-

CK, OH

HO

HS

HO,

[Ar]

[Ar]-

BESTANDTEIL I

(Aktivierter, elektrophiler Reaktionspartner)

TABELLE IV (Forts.)

Struktur und Bezeichnung der Bindung

BESTANDTEIL 2
(nucleophiler
Reaktionspartner)

Aldehyd/Keton

oder

BH,

Aldol

—CR=C-CO-

dehydratisiertes Aldol
I

— CR- (C-CO-®)_a

OH Alkylbindung
1

-CR-

[Ar]-I

Alkylbindung

CR-([Ar]-©)_;

Alkylbindung

— CR NR

Amiη (reduzierende
Aminierung)

HO,

HO.

HO

[Ar]-[Ar]·

HN R

ro -«j

BESTANDTEIL I

(Aktivierter, elektrophiler Reaktionepartner)

TABELLE IV (Forts.)

Struktur und Bezeichnung der Bindung

BESTANDTEIL (nucleophiler Reaktionspartner)

R¹

-NH + CHO R

N R

= CHR

Halogenld/Sulfonat

wobei t

X ■ Cl, Rr, I, 0 - SO₂R

J)-NR-CH-C-CO-( R' '

Mannichsche Base

)- NR-(J)H-[Ar]-( R¹

Mannichsche Base

CRy-O

Äther

CRj-S

Sulfid

Amin

I CR₂-C-CO-

Alkylbindung

© CR₁-[Ar]

Alkylbindung

HO

[Ar]

HO

HS

HN R

HO

[Ar]

BESTANDTEIL I

(Aktivierter, elektrophller Reaktionspartner)

TABELLE IV (Forts.)

Struktur und Bezeichnung
der Bindung

BESTANDTEIL (nucleophller Reaktionspartner)

Sulfonylhalogenlde

0 Il S

wobei:

Cl, Br

Dlazonlumsalz

so,

■N
R

Sulfonamid

Sulfid

AmIn

HN

HS-

HO

HN-

Die vorstehend beschriebenen Ausführuii£sbeispiele der Erfindung können von Fachinann im Rahmen des Erfindun^s-Cedankeiis abgeändert werden.

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Claims (31)

1. Patentansprüche:

   Pharmazeutisch wirksame, medizinische Stoffzu sammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß ein antimikrobieller pharmazeutischer Wirkstoff !covalent an Trägermolelciile angelagert ist, die so sroß sind, daß sie einen Durchtritt des Trägers durch die Haut oder 3chlei.ihti.ute hindurch oder durch Hautwunden verhindern.
2. 2. otoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der antimikrobielle V/irkstoff eine antimkrobielle Verbindung ist, deren Lloleküle so klein sind, daß sie durch die Haut, Schleimhäute oder Hautwunden hindurchtreten können, und die bei einer Verteilung in dem großen Blutkreislauf zu toxischen Nebenwirkungen führen können.
3. 3. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der antimikrobielle Wirkstoff ein aliphatisches Diamin, ein Polymyxin, Bacitracin, ein Penicillin, Penicillinderivat, Cephalosporin, Aminophenol, substituiertes Phenol, Polyen-Antibiotikum, eine quecksilberhaltige organische Verbindung, ein Vancomycin-Antibiotikum, Bephenium, Dichlorophen oder Hexylresorcin ist.
4. 4. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der antimikrobielle Wirkstoff eine Verbindung ist, die auf die oder in den Zellwänden oder Membranen des zu beeinflussenden Organismus wirkt.

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   ORIGINAL INSPECTED
5. 5. Stoff zusammensetzung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der antimikrobielle Wirkstoff ein Polymyxin, Bacitracin oder ein Polyen-Antibiotikuin ist.
6. 6. Stoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein natürliches Polysaccharid, ein modifiziertes Polysaccharid, ein natürliches Polypeptid, ein synthetisches Polypeptid, ein Glas, ein Glas mit angelagerten funktioneilen Gruppen oder ein synthetisches Polymerisat ist.
7. 7. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Cellulose, einem Dextran, Agarose, Stärke, Inulin, einem Xylan, einem Mannan, einem Glucomannan, einem Galactan, einem Arabinogalactan, Gummiarabicum, einem pflanzlichen Gummiharz oder einem Derivat oder einer durch Oxidation mit Perjodat erhaltenen Modifikation einer dieser Substanzen besteht.
8. 8. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Polyacrylamid, Polyacrylat, Polystyrol mit angelagerten funktioneilen Grup pen, Polyvinylalkohol, dem Polyäthylen-Maleinsäureanhydrid- Oopolymerisat, Polyvinylpyrrolidon oder einem Polykondensat, z. B. einem Polyester oder Polyamid, besteht.
9. 9. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Dextran oder Cellulose besteht.
10. 10. Stoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kovalente Bindung zwischen dem antimikrobiellen Wirkstoff und dem Träger unter allen beabsichtigten Verwendungsbedingungen beständig

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11. 11. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung eine kovalente Bindung, und zwar eine Amid-, Carbonat-, Carbamat-, Iminocarbamat-, Isoharnstoff-, Triazin-, Acyl- oder Alkyl-, fjulfid-, iiulfonaraid-, Ester-, Amin- oder Ätherbindung oder von einer Hannichschen Base gebildet ist.
12. 12. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindung eine kovalente Amid-, Amin- oder iitherbindung ist.
13. 13. 5toffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem antimilcrobiellen Wirkstoff und dem Träger ein molekulares Zwischenglied eingelagert ist.
14. 14. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das molekulare Zwischenglied eine der nachstellend angegebenen Gruppen (a. bis e.) ist, wobei n,

    m und ο mindestens 1 ist:

    0 0 _r Il Il

    a. -[-NH-C-(CK)-C-T

    b. -F-NH-(CH-L-I-

    OH

    c. -[-CH-(CHJ_n-]-

    d. -(CH^-CH^-O)₁,-

    e. -Γ-NH-CH- C-I-

    ^L I ^J»n

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15. 15. Stoffzusammensetzung nach Anspruch 5% dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermoleküle mit de:a antimikrobiell en Wirkstoff über eine !covalent e Amid-, Amin- oder Ätherbindung verbundene Polysaccharide sind.
16. 16. Stoffzusammensetzung nach einen der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägermoleküle einen Durchmesser von. r.ichr als etwa 50 tun haben.
17. 17. Verfahren zum Erzeugen der pharmazeutisch wirksauen, medizinischen otoffzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein antiiaikrobieller pharmazeutischer V/irkstoff über eine kovalente Bindung, die unter allen beabsichtigten Verv/endungsbedin- gvixigen beständig ist, mit T rage molekül en umgesetzt wird, die so groß sind, daß sie einen Durchtritt des Trägers durch die Haut oder Schleimhäute hindurch oder durch Hautwunden verhindern.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Reaktion gebildete, kovalente Bindung eine Amid-, Garbonat-, Carbamat-, Iminocarbaaat-, Isoharnstoff-, Triazin-, Acyl- oder Alkyl-, Sulfid-, SuIfonamid-, Ester-, Amin- oder Atherbindung oder von einer Ilannichschen Base gebildet ist.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem antimikrobxellen V/irkstoff und dem Träger ein molekulares Zwischenglied eingelagert wird.

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    nAqhqereichtI
20. 20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als molekulares Zwischenglied eine der nachstehend angegebenen Gruppen a. bis e. verwendet wird, wobei n, ia und ο mindestens 1 ist:

    0 0

    α -[-NH-C- (CHj)^C- NH(CH₂)- ]-

    b. - [-NH-(CHJ_n-] ~

    OH

    d. -(CH₁-CH₁-Οί-

    e. --NH-CH-C-I-
21. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Moleküle eines Trägers verwendet werden, der aus einem natürlichen Polysaccharid, einem modifizierten Polysaccharid, einem natürlichen Polypeptid, einem synthetischen Polypeptid, einem Glas, einem Glas mit angelagerten funktioneilen Gruppen oder einem synthetischen Polymerisat besteht.
22. 22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Trägermoleküle mit einem Durchmesser über etwa 50 pm verwendet werden.
23. 23. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß Trägermoleküle aus einem Kollagen oder aus einem Polysaccharid verwendet werden, das aus Cellulose, einem Dextran, Agaröse, Stärke, Inulin, einem Xylan,

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    einem Mannan, einem Glucomannan., einem Galactan, einem Arabinogalactan, Gummiarabicum, einem pflanzlichen Gummiharz oder einem Derivat oder einer durch Oxidation mit Perjodat erhaltenen Modifikation einer dieser Substanzen besteht.
24. 24. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß Trägermoleküle verwendet werden, die aus einem Polyacrylamid, Polyacrylat, Polystyrol mit angelagerten funktioneilen Gruppen, Polyvinylalkohol, dem Polyäthylen-Maleinsäureanhydrid-Copolymerisat, Polyvinylpyrrolidon oder einem Polykondensat, z. B. einem Polyester oder Polyamid, bestehen.
25. 25· Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als der antimikrobielle Wirkstoff eine antimikrobielle Verbindung verwendet wird, deren Moleküle so klein sind, daß sie durch die Haut, Schleimhäute oder Hautwunden hindurchtreten können, und die bei einer Verteilung in dem großen Blutkreislauf zu toxischen Nebenwirkungen führen können.
26. 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß als der antimikrobielle Wirkstoff ein aliphatisches Diamin, ein Polymyxin, Bacitracin, ein Penicillin, Penicillinderivat, Cephalosphorin, Aminophenol, substituiertes Phenol, Polyen-Antibiotikum, eine quecksilberhaltige organische Verbindung, ein Vancomycin-Antibiotikum, Bephenium, Dichlorophen oder Hexylresorcin verwendet wird.

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27. 27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß als der antimikrobielle Wirkstoff eine Verbindung verwendet wird, die auf die oder in den Zellwänden oder Membranen des Organismus wirkt, gegen den seine Wirksamkeit gerichtet ist.
28. 23. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein Polymyxin, Bacitracin oder ein Polyen-Antibiotikura als der antimikrobielle Wirkstoff verwendet wird.
29. 29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß Trägermoleküle aus einem natürlichen PoIysaccharid, und zwar aus Dextran oder Cellulose, verwendet werden.
30. 30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß Polysaccharide als Trägermoleküle verwendet werden und der antimikrobielle Wirkstoff an den Träger über eine kovalente Bindung angelagert wird, die aus einer Amid-, Amin- oder Ätherbindung besteht.
31. 31. Verfahren zum Verhindern von toxischen Nebenwirkungen, die nach der Verabreichung von antimikrobxellen Verbindungen auftreten können, wenn diese durch die Haut, Hautwunden oder Schleimhäute in den großen Blutkreislauf gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß die antimikrobieilen Verbindungen in Form der pharmazeutisch wirksamen, medizinischen Stoffzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit der Haut, den Schleimhäuten oder

    den Hautwunden in Berührung gebracht werden.

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