DE2924893A1

DE2924893A1 - Anionische ionenaustauschharze zur senkung des cholesterinspiegels

Info

Publication number: DE2924893A1
Application number: DE19792924893
Authority: DE
Inventors: Zemp Hans Niklaus
Original assignee: Ettexcontor; Texcontor
Current assignee: Bristol Myers Co
Priority date: 1978-07-24
Filing date: 1979-06-20
Publication date: 1980-02-14
Also published as: NZ190878A; BE877101A; AU529979B2; ES482755A1; GB2026501B; JPS5521480A; IT7826014A0; FR2432032A1; GB2026501A; CA1141892A; NL7905353A; FR2432032B1; DE2924893C2; NL182568C; YU179079A; JPS6218218B2; NL182568B; IT1097396B; AU4834179A

Description

PATENTANWÄLTE

J. REITSTÖTTER I W. KINZEBACH

PROF. DR. DR. DIPL. ING. ' ' DR. PHIL. DIPL. CHEM.

W. BUNTE (ΐθΒ8-ΐ97β) K. P. HOLLER

DR. ING. DR. RER. NAT. DIPL. CHEM.

TELEFON ι (Ο8Θ) 37 60 83 TELEXt B2IB208 ISAR D

BAUERSTRASSB 28, BOOO MÖNCHEN 40

München, 20. Juni 1979 M/20 131

Anionische Ionenaustauschharze zur Senkung des Cholesterinspiegels

POSTANSCHRIFT ι POSTFACH ΤΘΟ, D-SOOO MÜNCHEN 43

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Die Erfindung betrifft anionische Ionenaustauschharze, die bei der menschlichen Therapie zur Senkung des Cholesterinspiegels verwendet werden können.

Ionenaustauschharze haben bei der Behandlung von verschiedenen pathologischen Zuständen, wie z.B. Hyperazidität, Verhütung der Na⁺-Verarmung im Magen-Darm-Trakt, Induzierung der K⁺-Verarmung, Behandlung von nephrotischen, pankreatischen und cardialen Ödemen, Behandlung von Geschwüren, Neutralisation von gastrischer Azidität usw. eine breite Anwendung gefunden.

Offensichtlich wird für jeden pathologischen Zustand ein Harz

mit besonderen chemischen Eigenschaften benötigt, ausgewählt aus der Gruppe von schwach sauren Harzen, stark sauren Harzen,! schwach basischen Harzen und stark basischen Harzen mit der j Maßgabe, daß diese Harze gegenüber dem menschlichen Organismus j nicht-toxisch sind.

Die Verwendung von Ionenaustauschharzen ist in den letzten Jahren in bemerkenswertem Umfang auf die Behandlung von Hyper-i lipämie ausgedehnt worden. Es ist bekannt, daß zu hohe Spiegel an Lipiden, die im wesentlichen aus Cholesterin und Triglyceriden bestehen, eine frühe Arteriosklerose im Organismus verursachen können mit der Folge eines Herzinfarktes und cerebraler Thrombose. Die Hyperlipämie ist daher ein großes Problem und ein wirksames Arzneimittel ist bislang noch nicht gefunden worden.

Um das Cholesterin auf normale Spiegel herabzusenken, ist es notwendig, sowohl sämtliche Nahrungsmittel, die einen hohen Gehalt an Cholesterin und gesättigten Fettsäuren aufweisen, auszuschließen als auch seine Eliminierung zu verstärken bzw. zu erhöhen.

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Es wurde festgestellt, daß Ionenaustauschharze basischer Natur auf letztere Weise wirksam sind, indem sie die Gallensäuren im intestinalen Bereich fixieren und dabei den enterohepatischen Kreislauf unterbrechen mit der Folge eines Verlustes bzw. einer Abnahme an Cholesterin.

Um dieses Cholesterin-senkende Verfahren in einem praktischen , Umfang durchführen zu können, sind bislang gewisse basische, anionische Austauschharze hergestellt worden, die Amino-und/od^r Ammoniumgruppen enthalten, die in der Lage sind, die Gallensäuren chemisch zu fixieren.

Die bislang hergestellten und verwendeten Harze sind im wesentlichen Cholestyramin und Cholestypol. Das erste dieser Harze ist im wesentlichen ein Styrolharz, das quaternäre Ammoniumgruppen enthält und mit Divinylbenzol vernetzt ist, während das zweite ein Polymer aus N-(2-Aminoäthyl)-1,2-diaminoäthan mit Chlormethyloxiran ist. Obwohl die chemische Wirkungsweise dieser Harze in theoretischer Hinsicht klar erscheint und in quantitativer Hinsicht klar bestimmbar ist, sind die in der Praxis erhaltenen Ergebnisse wesentlich schlechter als man angenommen hatte und insbesondere haben diese Harze,gleich welcher chemischen Natur, oftmals im Gegensatz zu den in vitro erhaltenen Ergebnissen eine zu geringe Fähigkeit, Cholationen in vivo zu fixieren, weshalb entweder die Reduzierung des Cholesteringehaltes zu unbedeutend ist oder weshalb sie in sehr höhen Dosen verwendet werden müssen, was zu ernsten Nebenwirkungen im Magen-Darm-Bereich führt. :

Man könnte annehmen, daß eine offensichtliche Lösung all dieser Probleme darin liegen würde, Harze herzustellen, die eine höhere Konzentration an funktionellen Gruppen aufweisen. Jedoch wurde festgestellt, daß die Erhöhung der Konzentration der basischen funktionellen Gruppen des Harzes, ob sie stark

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oder schwach sind, über einen gewissen Wert hinaus dazu führt, daß ihre Aktivität eher vermindert als erhöht wird. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Aktivität des Harzes nur zu einem begrenzten Ausmaß von der chemischen Natur und der Anzahl der anwesenden basischen funktionellen Gruppen abhängt, während der bestimmende Faktor die "Akzessibilitat"(Zugänglichkeit) der Gallensäuremoleküle zu den funktionellen Gruppen ist, wobei bemerkenswerterweise sämtliche dieser Gallensäureverbindungen eine steroide Struktur aufweisen und daher extrem groß und von geringer Beweglichkeit sind. Die unmittelbare Lösung dieses Problems könnte darin liegen, lineare lösliche Harze zu verwenden, deren funktionelle Gruppen eine maximale Akzessibilität aufweisen sollten.

Es wurde jedoch festgestellt, daß anionische Harze dieses Typs völlig unerwartet eine sehr geringe Aktivität haben, da die linearen Ketten, die nicht aneinander gebunden sind, in einem wäßrigen Medium agglomerieren, was im wesentlichen j auf Koordinationsbindungen zurückzuführen ist und sie bilden j dabei ein vollständig ungeordnetes zufälliges Pseudogitter, in welches die großen Gallensäuremoleküle praktisch nicht ι eindringen können und es werden daher die meisten der aktiven j Gruppen von der Ionenaustauschreaktion ausgeschlossen.

ι Auf die gleiche Weise haben hochvernetzte Harze eine sehr geringe und ungenügende Aktivität, was auf die Bildung eines '■ zu engen, für die Gallensäuremoleküle unzugänglichen Gitters zurückzuführen ist.

Erfindungsgemäß wurde nun festgestellt, daß anionische, den Cholesterinspiegel senkende Austauschharze mit sehr hoher Aktivität erhalten werden können, indem man Harze herstellt, die einen innerhalb sehr bestimmter kritischer Grenzen liegen-

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fatnittifio ORIGINAL INSPECTED

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den Grad an regelmäßiger Vernetzung aufweisen, der für jeden Typ Harz verschieden ist.

Der Zweck für die erfindungsgemäße regelmäßige Vernetzung besteht in der Ausbildung von "Maschen" in dem Polymer, welche eine offene Weite aufweisen,die im wesentlichen der Größe der Gallensäuremoleküle entspricht ,welche somit im Magen-Darm-Kanal mit der größtmöglichen Anzahl an aktiven funktionellen Gruppen in Berührung kommen können.

Da funktionelle Gruppen verschiedener chemischer Natur auch eine verschiedene Größe haben und daher einen verschiedenen Grad an Reibung und sterischer Behinderung innerhalb der Maschen verursachen, ist es offensichtlich, daß der kritische , effektive Vernetzungsgrad entsprechend der chemischen Natur des Harzes verschieden sein wird. Er hängt jedoch keinesfalls '

davon ab, ob das Harz eine gelförmige, mikroporöse oder makroporöse Struktur aufweist.

Mit anderen Worten bedeutet dies, daß ein gegebenes lineares Polymer einer bestimmten chemischen Natur und mit einer bestimmten Anzahl von basischen aktiven Gruppen, d.h. einem Polymer mit einer bestimmten Austauschstärke, mit einer bestimmten, den Cholesterinspiegel senkenden Aktivität versehen werden kann, indem man es mit einem genauen Grad an gleichmäßiger Vernetzung herstellt.

Um diesen Vernetzungsgrad und damit die notwendige lichte Weite der in dem Polymer ausgebildeten Maschen zu erhalten, muß das vernetzende Monomere in der zu polymerisierenden Monomerenmischung in genau bestimmten prozentualen Mengen verwendet werden.

Um eine Gleichmäßigkeit in der Vernetzung und damit eine glejicJiniäßigejGröße^ der^iji dem Polymer ausgebildeten Maschen

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ORIGINAL INSPECTED

zu erhalten, muß eine sehr geringe Polymerisationsgeschwindigkeit eingehalten werden, indem man einen geeigneten Katalysator, Reaktionstemperatur, Monomerenkonzentration im Reaktions lösungsmittel und eine geeignete Katalysatorkonzentration ausgewählt.

Es wurde festgestellt, daß die geeignetsten Katalysatoren I für die Einhaltung der notwendigerweise milden Polymerisationsbedingungen organische Peroxide sind, insbesondere Lauroyl- i

und Benzoylperoxid. Vorzugsweise wird Benzoylperoxid verwendet wegen seiner höheren Halbwertszeit, seiner größeren Reinheit und Initiierungseffektivität.

Die kritischen Bedingungen, unter denen die genannten Katalysatoren zur Herstellung der· erfindungsgemäßen Harze verwendet werden können, sind wie folgt:

Lauroylperoxid Acrylharz: Temperatur 55 bis 65°C; Konzentration 1 bis 2 % Styrolharz: Temperatur 60 bis 70⁰C; Konzentration 1 bis 3 % Epoxyharz: Temperatur 55 bis 65°C; Konzentration 0,5 bis 1,5% Benzoylperoxid Acrylharz: Temperatur 60 bis 70⁰C; Konzentration 0,2 bis 1,5% Styrolharz: Temperatur 65 bis 75°C; Konzentration 0,3 bis 1,5% Epoxyharz: Temperatur 60 bis 70⁰C; Konzentration 0,2 bis 1,0%

Es wurde weiterhin festgestellt, daß gewisse nicht leicht kontrollierbare Nebenreaktionen während den Stufen der verschiedenen Verfahren eine weitere Vernetzung des Polymergitters verursachen können. Wenn darauf nicht genügend Rücksicht genommen wird, kann dies den sorgfältigen Aufbau des Harzes beeinträchtigen.

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Insbesondere kann diese ungewünschte Reaktion bei den Acryl-, harzen während der Ammonifizierungsstufe, in der Polyamine verwendet werden, stattfinden.

Bei den Styrolharzen besteht die kritische Stufe in der Chlormethylierung und bei den Epoxyharzen stellt die Aminierung, bei der Polyamine verwendet werden, die empfindliche Stufe dar.;

Es wurde festgestellt, daß die Nebenreaktionen wie folgt ver- , hindert werden können: ι

Acrylharze: Bei der Ammonifizierungsstufe muß ein großer Oberschuß an Polyaminen verwendet werden, bis zur 6- bis 7-fachen Menge der stöchiometrischen Menge

Styrolharze: In der Chlormethylierungsstufe wird ein milder ' Katalysator wie z.B. ZnCIp unter sehr milden Reak-j tionsbedingungen verwendet, d.h. in einem verdünnten System bei niedrigen Temperaturen (35 bis 40⁰C).

Epoxyharze: Bei der Aminierungsstufe wird ein Oberschuß an

Polyamin bei niedrigen Temperaturen (35 bis 40⁰C) verwendet.

Als Vernetzungsmittel können theoretisch alle Moleküle verwendet werden, die zwei Vinylfunktionen aufweisen, wobei diese Funktionen in einem großen Abstand zueinander angeordnet sind. In der Praxis können folgende Verbindungen verwendet werden: Divinylbenzol, Divinyltoluol, Divinylxylol, Divinyläthylbenzol und ähnliche Verbindungen. Wegen seiner Reaktivität und seiner leichten Zugänglichkeit wird Divinylbenzol vorgezogen.

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Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, daß die Faktoren, die die Cholesterin-senkende Wirkung eines Anionenaustauschharzes und im wesentlichen die Größe der Vernetzungsmaschen bestimmen, eine Funktion der Schüttdichte in Wasser und der Wasserabsorptionsfähigkeit des Harzes sind, weshalb die maximale Aktivität eines jeden Harzes einer im wesentlichen konstanten Schüttdichte und einer im wesentlichen konstanten | Wasserabsorptionsfähigkeit entspricht.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher vernetzte anionische ι Austauschharze mit einer den Cholesterinspiegel senkenden ι Eigenschaft, die eine Schüttdichte von 0,18 bis 0,20 g trocke-· nes Material/ml und eine Wasserabsorptionsfähigkeit von 69 bis 73 Gew.-% aufweisen.

Dieser einzige und konstante Wert entspricht für jedes Harz bestimmten Kombinationen von Austauschstärke und Vernetzungsgrad (ausgewählt innerhalb eines kritischen und genau bestimmten Bereiches), und kann so für jedes Harz eindeutig festgelegt werden. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wurde die Schüttdichte in Wasser durch das folgende Verfahren ermittelt und ist im folgenden auch in diesem Sinne zu verstehen :

20 g des trockenen Harzes (bei 40°Cin einem Vakuumofen solange getrocknet, bis das Gewicht konstant war) werden 24 Stunden in 150 bis 200 ml Wasser unter gelegentlichem Rühren aufbewahrt. Das Harz wird dann in eine Glassäule überführt, die genau graduiert und mit einer porösen Trennplatte versehen ist

Das Harzbett wird dann im Gegenstrom expandiert und nachdem es sich abgesetzt hat, läßt man das Wasser in einer Geschwindigkeit von 10 Volumenteilen pro Volumenteil Harz ablaufen, bis ein Oberstand von 1 bis 2 cm über dem Harz zurückbleibt.

030007/0679-_0RlG1NAL inspected

Nach 20-minütigem Stehen wird das Volumen der Harzschicht bestimmt. Diese Messung wird zwei- oder dreimal mit der gleichen Probe wiederholt, so daß der Fehler kleiner als 1 % ist. Die Schüttdichte wird anpeoeben durch das

Verhältnis des Trockengewichtes des Harzes zu seinem Volumen in Wasser.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wurde die Wasserabsorptionsfähigkeit des Harzes auf die folgende Weise bestimmt und ist in diesem Sinne zu verstehen: I

3 g des Harzes, welches unter reduziertem Druck bei einer Temperatur von 40⁰C auf ein konstantes Gewicht getrocknet wur- , de, werden bei 25°C auf einer Glasscheibe einer mit Feuchtigkeit gesättigten Atmosphäre solange ausgesetzt, bis keine weitere Gewichtszunahme festgestellt werden kann.

Das absorbierte Wasser wird als prozentualer Anteil des Gesamtgewichtes angegeben.

Die den Cholesterinspiegel senkende Aktivität der Harze wurde !

in vitro durch das folgende Verfahren bestimmt:

20 ml einer Natriumcholatlösung mit einer Konzentration von , 2 mg/ml wurden in einer 0,02-molaren Lösung eines Phosphat- ! puffers (pH 6) in einen konischen Kolben gegeben.

Dann werden 1 ml H₂O und 30 mg des Harzes hinzugefügt.

Nach 5-minütigem Rühren bei 25°C wird filtriert und die nicht fixierte Cholsäure wird nach der Reaktion mit Schwefelsäure j durch ein spektrophotometrisches Verfahren bestimmt (Kier et al, J.Chim.Invest 40, 755, 1952).

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Die Aktivität wird angegeben durch das in dieser Zeit fixierte Natriumcholat. Es wurden einige Dutzend Styrol-, Acryl- und Epoxyharze mit verschiedener Austauschstärke und verschiedenen Vernetzungsgraden hergestellt.

Nach den obigen Verfahren wurde für jedes einzelne Harz die Schüttdichte, die Wasserabsorption und die Aktivtät bestimmt. Die maximale Aktivität wurde konstant mit solchen Harzen erhalten, die eine Schüttdichte von 0,18 bis 0,20 trockenes Material/ml und eine Wasserabsorptionsfähigkeit von 69 bis 73 Gew.-! aufwiesen.

Auf diese Weise wurde der kritische Bereich der Austauschstär-' ke und der Vernetzung bestimmt, innerhalb welchem es möglich j ist, eine sehr hohe den Cholesterinspiegel senkende Aktivität | für jeden Typ Harz zu erzielen. Unter Verwendung des gleichen j Verfahrens wurde festgestellt, daß sämtliche bislang bekannten Harze, die eine absolut unzureichende Aktivität aufweisen um als effektive Mittel zur Senkung des Cholesterinspiegels herangezogen werden zu können, eine Schüttdichte in Wasser aufwei- \ sen, welche außerhalb des Bereichs von 0,18 bis 0,20 g trockenes Material/ml liegt und die insbesondere eine Dichte und eine Wasserabsorption aufweisen, die eine geringe nicht einheitliche Vernetzung (Cholestyramintyp) oder eine überschüssige und nicht einheitliche Vernetzung (Lewatit MP 500 und Cholestypolharztypen) anzeigen.

Die starke Äustauschstärke und die gesamte Austauschstärke wurden ebenfalls für jedes Harz bestimmt.

Die starke Austauschstärke wurde wie folgt bestimmt:

10 g des trockenen Harzes wurden in die OH~-Form überführt durch ausreichend lange Perkolation einer 5 %-igen wäßrigen

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INSPECTED

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NaOH-Lösung bis keine Cl~-Ionen mehr im Eluat festgestellt . werden konnten. Das Harz wird dann reichlich bis zum Neutralpunkt mit Wasser gewaschen. Die OH~-Form wird dann wieder in die Cl"-Form überführt durch Perkolation von 400 ml einer 10 %-igen wäßrigen NaCl-Lösung und anschließendem Waschen mit 1000 ml H₂O. Die im Eluat enthaltene Base wird dann mit 0,1 N HCl titriert, wobei 1 ml verbrauchter HCl 0,01 Milliäquivalenten j (mÄq) pro Gramm entsprechen.

Die gesamte Austauschstärke wurde wie folgt bestimmt:

10 g eines nach dem obigen Verfahren in die 0H~- und freie Amin form überführten Harzes wurden mit 100 ml 1 N HCl behandelt und dann mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen.

Der HCl-Gehalt des Eluats wurde dann mit 0,1 N NaOH unter Verwendung von Methylrot als Indikator titriert.

Die gesamte Austauschstärke des Harzes wird angegeben durch die Anzahl von Milliäquivalenten an Säure, die im Eluat nicht aufgefunden wurden geteilt durch 10. Die für die üblichsten > Anionenaustauschharze ermittelten erfindungsgemäßen kritischen Werte, die notwendig sind, um eine hohe, den Cholesterinspiegel senkende Aktivität aufzuweisen, sind Wie folgt:

Styrolharze mit Amino- und Ammoniumgruppen:

starke Austauschstärke mÄq/g 2,8 bis 4,0

gesamte Austauschstärke mÄq/g 2,8 bis 4,0

Vernetzung in % .1,5 bis 2,5 Acrylharze mit Amino- und Ammoniumgruppen:

starke Austauschstärke mÄq/g 2,0 bis 3,0

gesamte Austauschstärke mÄq/g 5,5 bis 8,0

Vernetzungsgrad in % 10 bis 12

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ORIGINAL INSPECTED Epoxyharze mit Amino- und Ammoniumgruppen:

starke Austauschstärke mÄq/g 2 bis 5

gesamte Austauschstärke mKq/g 10 bis 12,5

Vernetzung in % 3 bis 4

Bei den Epoxyharzen gibt der Ausdruck Vernetzung lediglich die von dem Vernetzungsmittel herrührende Vernetzung an, während die auf das Amin zurückzuführende Vernetzung vernachläßigt wird.

Nachfolgend werden einige erfindungsgemäße Harze, mit den Cholesterinspiegel senkenden Eigenschaften beispielhaft beschrieben.

Beispiel Herstellung eines mikroporösen Acrylharzes (AP2)

Eine Mischung aus 33 Teilen Acrylnitril, 16 Teilen Methyla'crylat, 10 Teilen von technischem Divinylbenzol (Stärke 60 %), j 1 Teil Benzoylperoxid und 40 Teilen Toluol wird unter Rühren in einer wäßrigen Lösung, die 20 Gew.-% Gelatine enthält, suspendiert.

Zu dieser Suspension wird 1 Teil Bentonit hinzugefügt. Die Suspension wird 40 Stunden lang auf 65°C erhitzt.

Das auf diese Weise in Form von opaken Perlen erhaltene Polymer wird vorsichtig von den Rückständen der Dispersionslösung abgewaschen. Das Porositätsmittel wird dann durch Wasserdampfdestillation entfernt und das Polymer wird getrocknet.

1 Teil des Polymers wird mit 5 Teilen Rthylendiamin 10- Stunden lang bei 130⁰C behandelt. Nach dem Abkühlen wird das über-

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INSPECTED

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schüssige Amin durch wiederholtes Waschen mit Wasser entfernt. Das erhaltene Produkt wird in 50 Teile Wasser und 50 Teile Na₂CO₃ getaucht, auf O⁰C abgekühlt und mit 400 Teilen CH₃Br 5 Stunden lang unter Rühren behandelt.

Es wird schließlich filtriert und mit Wasser gewaschen und dann in einer Perkolationssä'ule durch langsame Perkolation von 1000 Teilen einer 5 %-igen wäßrigen NaCl-Lösung in die Chloridform überführt.

Es wird ein Harz mit den folgenden Eigenschaften erhalten: Vernetzung 10 %

starke Austauschstärke 2,1- mÄq/g

gesamte Austauschstärke 6,2 mftq/g i

H₂0-Absorptionsfähigkeit 71" % j

Schüttdichte 0,186 g/ml j Aktivität 18 +_ 0,4 mg/fixiertem Cholat Amin tertiärer und quaternärer Typ. Beispiel Herstellung eines Standard-Acrylharzes (AP1)

Eine Mischung aus 55 Teilen Acrylnitril, 26,5 Teilen Methylacrylat, 18,3 Teilen technischem Divinylbenzol (60 %) und 0,2 Teilen Benzoylperoxid wird unter Rühren in einer wäßrigen Lösung, die 20 Gew.-% Gelatine enthält, suspendiert. Zu dieser Suspension werden 2 Teile Bentonit hinzugefügt. Die Suspension wird 40 Stunden lang auf 7O⁰C erhitzt.

Das auf diese Weise erhaltene Polymere wird gewaschen, ammonifiziert, in die quaternäre Form und dann in die Chloridform, wie in dem vorangegangenen Beispiel, überführt.

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Das erhaltene Harz weist die folgenden Eigenschaften auf: Vernetzung 11 %

starke Austauschstärke 2,1 mÄq/g

gesamte Austauschstärke 6,1 mÄq/g

Wasserabsorptionsfähigkeit 70,4 % Schüttdichte 0,192 g/ml Aktivität 18 _+ 0,4 mg/fixiertem Cholat Amin tertiärer und quaternärer Typ Beispiel Herstellung eines Standard-Styrolharzes (S,.)

Eine Mischung aus 96,5 Teilen Styrol, 2,5 Teilen technischem Divinylbenzol (60 %) und einem Teil Benzoylperoxid wird unter Rühren in einer wäßrigen Lösung, die 15 Gew.-% Gelatine enthält, suspendiert. Zu dieser Suspension werden 0,7 Teile Bentonit hinzugefügt. Die Suspension wird 40 Stunden lang auf 70⁰C erhitzt.

Das so erhaltene Polymer wird vorsichtig von den Rückständen der Dispersionslösung abgewaschen und getrocknet.

Das gesamte Produkt wird dann nach der Expandierung in Dichloräthan (300 Teile) mit Monochloräther (200 Teile) und Zinkchlorid (65 Teile) unter 7-stündiger Erhitzung der Mischung auf 35°C chlormethyliert.

Schließlich wird das erhaltene Zwischenprodukt mit Trimethylamin (180 Teile einer 40 %-igen wäßrigen Lösung) 6 Stunden lang bei 45°C aminiert.

Das erhaltene Harz hat die folgenden Eigenschaften:

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INSPECTED

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Vernetzung

starke Austauschstärke gesamte Austauschstärke

H₂0-Absorptionsfähigkeit Schüttdichte

Aktivität Ami η

1,5 %

3,3 mÄq/g 3,3 mÄq/g 71,7 % 0,180 g/ml 15 +_ 0,4 mg/fixiertem Cholat quaternärer Typ

Beispiel 4 Herstellung eines Standard-Styrolharzes (S,)

Eine Mischung von 95 Teilen Styrol, 3,5 Teilen technischem Divinylbenzol (Stärke 60 %) und 0,7 Teilen Benzoylperoxid wird unter Rühren in einer wäßrigen Lösung, die 15 Gew.-% Gelatine enthält, suspendiert. Zu dieser Suspension werden 0,7 Teile Bentonit hinzugefügt. Die Suspension wird 40 Stunden lang auf 70⁰C erhitzt.

Das erhaltene Polymer wird gewaschen, getrocknet, chlormethyliert und wie in Beispiel 3 aminiert.

Das erhaltene Harz hat die folgenden Eigenschaften: Vernetzung

starke Austauschstärke gesamte Austauschstärke

HgO-Absorptionsfähigkeit Schuttdichte

Aktivität Amin

2,1 %

3,3 mÄq/g 3,3 mÄq/g 71,5 %

0,195 g/ml 15 ± 0,4 mg/fixiertem Cholat quaternärer Typ

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ORiG/N_AL

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Beispiel 5 Herstellung eines Standard-Epoxyharzes (E^)

Eine Mischung aus 93,3 Teilen Epichlorhydrin, 6,5 Teilen technischem Divinylfaenzol (Stärke 60 %) und 0,2 Teilen Benzoylperoxid wird unter Rühren in einer wäßrigen Lösung, die 20 Gew.-% Gelatine enthält, suspendiert. Die Suspension wird 40 Stunden lang auf 65°C erhitzt. Das so erhaltene Polymere wird vorsichtig von den Rückständen des Dispersionssystems abgewaschen und getrocknet.

Das gesamte Polymer wird dann 10 Stunden unter Rühren bei 65°C mit 100 Teilen Äthylendiamin und 40 Teilen NaOH-Plättchen behandelt. Das erhaltene Produkt wird mit Wasser gewaschen, um den Überschuß an Amin zu entfernen und wird dann in 50 Teile Wasser und 50 Teile Na₂CO₃ getaucht und unter Rühren 5 Stunden lang bei 0⁰C mit 500 Teilen CH₃Br behandelt. Es wird schließlich filtriert, mit Wasser gewaschen und dann in einer Perkolationssäule in die Chloridform überführt durch langsame Perkolation von 1000 Teilen einer 5 %-igen wäßrigen NaCl-Losung.

Das erhaltene Harz hat die folgenden Eigenschaften: Vernetzung 4 %

starke Austauschstärke 2,1 mÄq/g

gesamte Austauschstärke 10,5 mÄq/g

H₂0-Absorptionsfähigkeit 69,5 % Schüttdichte 0,180 g/ml Aktivität 12 +_ 0,8 mg/fixiertem Cholat Amin tertiärer und quaternärer Typ.

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INSPECTED

Beispiel Herstellung eines Standard-Epoxyharzes (E ₃)

Eine Mischung aus 94,8 Teilen Epichlorhydrin, 5 Teilen technischem Divinylbenzol (Stärke 60 %) und 0,2 Teilen Benzoylperoxid wird unter Rühren in einer wäßrigen Lösung, die 20 Gew.-% Gelatine enthält, suspendiert. Die Suspension wird 40 Stunden ■ auf 65°C erhitzt. Das so erhaltene Polymer wird gewaschen, aminiert, in die qua- j

ternäre Form überführt, wie in dem vorangegangenen Beispiel.

Das erhaltene Harz hat die folgenden Eigenschaften: ; Vernetzung 3 %

starke Austauschstärke 2,3 mÄq/g

gesamte Austauschstärke 10,9 mÄq/g

H₂0-Absorptionsfähigkeit 70,5 % Schüttdichte 0,180 g/ml Aktivität 12 _+ 0,8 mg/fixiertem Cholat

ι Amin tertiärer und quaternärer Typ

^! Zur besseren Übersichtlichkeit sind die charakteristischen Daten der neuen Harze in der folgenden Tabelle zusammengefaßt und den entsprechenden Daten der bekanntesten Harze, die seit einigen Jahren erhältlich sind, gegenübergestellt.

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ORIGINAL INSPECTED

Harzname Cholestyramin Lewatit MP500 Lewatit MP62 IRA 458 tert.+ Cholestypol sek.+

Harztyp quat.Styrol harz quat.Styrol harz tert.Styrol- quat.Acryl harz tert.+quat.Epoxyharz

harz

Vernetzung % starke Austauschstärke mÄq/g gesamte Austauschstärke mAq/g HgO-Absorptionsfähigkeit % Schüttdichte g/ml Aktivität mg/fixiertem Cholat

2	5	5	5	5	Ro
2,9	3,6	-	3,6	4,5	t
2,9	3,6	4,2	4,3	12,3
65	36	28	61	65
0,047	0,275	0,280	0,34	0,070
8 + 0,8	6 + 0,8	5 + 0,8	8 + 0,8	6 + 0,8

O &>

O O -Jt

co

Harzname Harztyp AP₂ AP₁ S₁ S₂ E₄ E₃

tert.+quat. tert.+quat. quat. quat. tert.+quat. tert.+quat. Acrylharz Acryl harr Styrol harz Styrol harz Epoxyharz Epoxyharz

Vernetzung %

starke Austauschstärke mÄq/g

gesamte Austauschstärke mKq/g

H₂0-Absorptionsfähigkeit % Schüttdichte g/ml Aktivität mg/fixiertem Cholat

6,2
71

0,186
+ 0,4

11

2,1

6,1
70,4

0,192
18 + 0,4

1,5

3,3

3,3
71,7

0,180
15 + 0,4

2,1

3,2

3,2
71,5

0,195 15 + 0,4

2,1 10,5 69,5 " 0,180 12 + 0,8

0,180 12 + 0,8

CO ' CO

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Die Cholesterin-senkende Aktivität der neuen erfindungsgemäßen Harze wurde ebenfalls in vivo untersucht. Um die Cholesterin- ^; senkende Wirkung in vivo der verschiedenen Harze zu bestimmen, wurden folgende Testversuche unternommen:

1) Ihre Wirkung auf Hypercholesterinämie, in Ratten und Kaninchen, hervorgerufen durch eine an Cholesterin angereicherte! Nahrung.

2) Ihre Wirkung auf die fäkale Ausscheidung von Gallensäuren bei Hunden.

1) Um bei den Ratten Hypercholesterinämie zu induzieren, wurden die Tiere mit einer von Nath und Mitarbeitern entwickel-j

ten Diät (J. Nutrit 67, 289,	1959)	4	ernährt, die folgende
Bestandteile enthielt:
devitaminisiertes Kasein	20	1	%
DL-Methionin	0,		%
"Hegsted"-Salzmischung	4	5	%
Saccharose	49,	%
Cholesterin	1	%
Cholsäure	0,	% und Vitamine.

Um Hypercholesterinämie in Kaninchen zu induzieren, wurde 1 g/Tag/Tier an Cholesterin mittels einer gastrischen Probe verabreicht. Jede Tierspecies umfaßte 84 männliche Tiere, nämlich Sprague-Dawley-Ratten mit einem durchschnittlichen Gewicht von 200 g und New Zealand-Kaninchen mit einem Gewicht von 3 kg. Die Tiere wurden in 12 Gruppen mit je 7 Tie ren aufgeteilt. Alle Tiere wurden durch die Nahrung in einen Hypercholesterinämie-Zustand versetzt. Eine Gruppe blieb unbehandelt, während die anderen 11 Gruppen 30 Tage lang mit 0,5 g/kg eines der Harze behandelt wurden.

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Die Harze wurden gelöst oder suspendiert in 10 %-iger Gummiarabicum-Schleimlösung. Der Kontroilgruppe wurde nur Gummiarabicum-Schleimlösung verabreicht. Am 13. Tag der Behandlung wurden alle Tiere getötet und das gesamte plasmatische Cholesterin des aus der Halsschlagader gewonnenen Blutes bestimmt (Pearson und Mitarbeiter J.Chim.Endocrin. Metabolism 12, 1245, 1952).

2) Um die fäkale Ausscheidung der. GaIlensäuren zu ermitteln wurden 48 männliche Beagles mit einem Gewicht von etwa 8 kg eingesetzt und in 12 Gruppen mit je 4 Tieren unterteilt. Alle Tiere wurden mit einer Standard-Ernährung gefüttert und unter Standardbedingungen .gehalten und mit Ausnahme der Kontrollgruppe der Hunde wurde allen Gruppen zusätzlich zu ihrer Nahrung 2 g/kg/Tag eines der Harze 25 Tage lang verabreicht Am 26. Tag nach Beginn des Versuches wurden die Gallensäuren in der fäkalen Ausscheidung der Hunde bestimmt, wobei die Hunde 12 Stunden lang in einem Stoffwechselkäfig festgehalten wurden (Grundy und Mitarbeiter, J.Lipid Res. 6, 397, 1965; Makita und Mitarbeiter, Ann. Biochem. 5, 523, 1963; Forman und Mitarbeiter, Clin.Chem. 14, 348, 1969).

In den Tabellen 1 und 2 sind die Ergebnisse zusammengefaßt, die bei den Ratten und Kaninchen erhalten wurden, die durch die Nahrung in einen Hypercholesterinämie-Zustand versetzt wurden und mit den verschiedenen untersuchten Harzen behandelt wurden.

ί Die Cholesterin-senkende Wirkung der Harze, die oral in gleich großen Dosen in vivo verabreicht wurden, stimmten im wesentlichen mit den Ergebnissen der in vitro-Untersuchungei überein.

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,NSP_ECTED

Diesbezüglich wurde festgestellt, daß auch in diesem Fall diejenigen Harze eine Cholesterin-senkende Wirkung sowohl bei den Ratten als auch bei den Kaninchen .haben, die eins Schüttdichte in Wasser von 0,18 bis 0,20 g trockenes Material/ml und eine Wasserabsorptionsfähigkeit von 69 bis 73 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, aufweisen. Die Cholesterin-senkende Wirkung ist überraschenderweise höher als irgendeine jemals erhaltene Wirkung eines anderen Harzes. Die Unterschiede zu den bekannten Harzen sind alle sehr bedeutend (P >0,01).

Die Tabelle 3 zeigt die Gallensäureausscheidungswerte bei Hunden, denen 2 g/kg/Tag der verschiedenen Harze verabreicht wurden.

Es ist leicht zu sehen, daß die Verabreichung von erfindungsgemäß hergestellten Harzen zu einer erheblichen Zunahme der fäkalen Gallensäureausscheidung führt im Vergleich zu derjenigen, die mit den besten, im Augenblick im Handel erhältlichen Harzen erzielt werden kann. Sehr bedeutende Unterschiede (P> 0,01) bestehen zwischen den fäkalen GaIlensäureausscheidungswerten nach der Verabreichung von AP₂, AP^, S^, S₂, E, und E₃ und den Werten, die mit anderen Harzen erhalten werden.

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ar
/j
ο

TABELLE 1

Gesamte serische Cholesterinwerte bei Ratten, denen 30 Tage lang eine Nath-Ernährung verabreicht und die mit verschiedenen Harzen behandelt wurden

O CO O O O -J

O CD -^ CO

Kontroll- Cholestyr- Lewatit Lewatit tiere amin MP 500 MP

IRA 458 Cholestypol

AP,

Anzahl der ₇

Ratten ' '

mg % 281

+ 16,8 + 6,2

176 197 131 + 12,4 + 13,9 + 7,3

94 91 84 80 112 114 + 5,8 + 4,3 + 4,3 +3,7 +3,9 +5,1 +5,3

TABELLE 2 Z

Gesamte serische Cholesterinwerte bei Kaninchen, denen 30 Tage lang eine an Cholesterin angereicherte Nahrung verabreicht und die mit verschiedenen Harzen behandelt wurden

Kontroll- Cholestyr- Lewatit Lewatit IRA 458 Cholesty- AP₉ AP₁ S₁ S₉ E₄ E. tiere amin MP 500 MP 62 pol '

Anzahl der
ο Kaninchen

mg % 689 204 488 541 356 210 151 139 128 131 196 198 + 21,4 +5,1 +15,6 +17,8 +16,5 +4,2 +3,7 +3,5 +3,6 +4,2 +6,1 +7,2

Q ζ

CO

CX)K

co O O O —a

CD CD -a co

TABELLE 3

Fäkale Ausscheidung von Gallensäuren bei Hunden, die Tage mit verschiedenen Harzen behandelt wurden

Kontroll- Cholestyr- Lewatit Lewatit IRA 458 Cholesty- AP₉ AP₁ S₁ S_? E₄ E-tiere amin MP 500 MP 62 pol ^c ' ' *

Anzahl der Hunde

mcg/g

Ausscheidung

678

+ 39

2310

+ 101

984

2152

+ 81 +47 +53 +94

2705 2744 2751 2695 2587 2548
+114 +118 +117 +109 +102 +106

OO CO Ca)

Die vorstehenden Daten zeigen, daß die neuen Harze unabhängig , von der chemischen Natur der Matrix und ihrer physikalischen
Form (mikroporös, makroporös oder gelförmig) in der Lage sind,
die Gallensäuren selektiv zu binden und somit bei oraler Verabreichung zu einer den Cholesterinspiegel senkenden Wirkung
führen,die beträchtlich größer ist, als die Wirkung, die mit : irgendeinem anderen, derzeit bekannten Harz erzielt werden ; kann. '

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Claims

Patentansprüche

1. Anionische Ionenaustauschharze, insbesondere nicht-toxische Styrol-j Acryl- oder Epoxyharze mit starken, den Cholesterinspiegel senkenden Eigenschaften, die eine Schutt·¹· dichte in Wasser von 0,18 bis 0,20 g trockenes Material/ml und eine Wasserabsorptionsfähigkeit von 69 bis 73 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Polymeren, aufweist. j

2. Styrolharze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine femetzung von 1,5 bis 2,5 %, eine starke Austauschstärke von 2,8 bis 4,0 mÄq/g und eine gesamte Austauschstärke von 2,8 bis 4,0 mÄq/g.

3. Acrylharze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vernetzung von 10 bis 12 %, eine starke Austauschstärke von 2 bis 3,0 mÄq/g und eine gesamte Austauschstärke von 5,5 bis 8,0 mÄq/g.

4. Epoxyharze nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vernetzung von 3 bis 4 %, eine starke Austauschstärke von 2 bis 5 mÄq/g und eine gesamte Austauschstärke von 10 bis 12,5 mÄq/g.

5. Verfahren zur Herstellung von anionischen Ionenaustauschharzen mit starken, den Cholesterinspiegel senkenden Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung von Monomeren, die einen kritischen prozentualen Gehalt an einem Vernetzungsmonomeren enthält, bei niedriger Geschwindigkeit polymerisiert, so daß man ein Polymer mit einem kritischen, vorher bestimmten und gleichmäßig verteilten Vernetzungsgrad erhält, entsprechend einer Schüttdichte in Wasser von 0,18 bis 0,20 trockenes Mate-

rial/ml, mit einer Wasserabsorptionsfähigkeit von 69 bis

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■Ζ-

73 Gew.-%, bezogen auf das Polymergewicht, wobei als Polymerisationskatalysator ein organisches Peroxid in einer Konzentration von 0,2 bis 3 % und als Vernetzungsmittel eine Divinylverbindung in einem prozentualen Anteil von 1,5 bis 12 % verwendet wird und die Polymerisationstemperatur zwischen 50° und 80⁰C liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als organisches Peroxid Benzoylperoxid oder Lauroylperoxid verwendet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Divinylverbindung Divinylbenzol verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung von Polystyrolharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Styrol mit 1,5 | bis 2,5 % einer Divinylverbindung (100 %) in Gegenwart , von Lauroylperoxid als Katalysator in einer Konzentration von 1 bis 3 % bei Temperaturen zwischen 60 und 70⁰C polymerisiert.

9. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung von Polystyrolharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Styrol mit 1,5 bis 2,5 % einer Divinylverbindung (100 %) in Gegenwart von Benzoylperoxid als Katalysator in einer Konzentration von 0,3 bis 1,5 % bei Temperaturen zwischen 65 und 75⁰C polymerisiert.

10. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung von Acrylharzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylmonomeren mit 10 bis 12 % einer Divinylverbindung (100 %) in Gegenwart von Lauroylperoxid als Katalysator in einer Konzentration von 1 bis 2 % bei einer Temperatur zwischen 55 und 65°C polymerisiert.

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11. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung von Acrylharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Acrylmonomere mit 10 bis 12 % einer Di vinyl verbindung (100 %) in Gegenwart von Benzoylperoxid als Katalysator in einer Konzentration von 0,2 bis 1,5 % bei einer Temperatur zwischen 60 und 70⁰C polymerisiert.

12. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung von Epoxyharzen, dadurch gekennzeichnet, daß man Epichlorhydrin mit 3 bis 4 % einer Divinylverbindung (100 %) in Gegenwart von Lauroylperoxid als Katalysator in einer Konzentration von 0,5 bis 1,5 % bei einer Temperatur zwischen 55 und 65°C polymerisiert. ;

13. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung von Epoxyharzen,! dadurch gekennzeichnet, daß man Epichlorhydrin mit 3 bis ! 4 % einer Divinylverbindung (100 %) in Gegenwart von j Benzoylperoxid als Katalysator in einer Konzentration j von 0,2 bis 1 Gew.-% bei einer Temperatur von 60 bis 70⁰C polymerisiert.

14. Arzneimittel zur Senkung des Cholesterinspiegels, dadurch gekennzeichnet, daß sie anionische Ionenaustauschharze, insbesondere nicht-toxische Styrol-, Acryl- oder Epoxyharze enthalten, die eineSchüttdichte in Wasser von 0,18 bis 0,20 g trockenem Material/ml und eine Wasserabsorptionsfähigkeit von 69 bis 73 Gew.-%, bezogen auf das Polymergewicht, aufweisen.

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