DE3610912A1 - Polymere emulsionsstabilisatoren und ihre verwendung zur herstellung vernetzter mikroteilchen - Google Patents

Polymere emulsionsstabilisatoren und ihre verwendung zur herstellung vernetzter mikroteilchen

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DE3610912A1 DE19863610912 DE3610912A DE3610912A1 DE 3610912 A1 DE3610912 A1 DE 3610912A1 DE 19863610912 DE19863610912 DE 19863610912 DE 3610912 A DE3610912 A DE 3610912A DE 3610912 A1 DE3610912 A1 DE 3610912A1
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Description

Die Erfindung betrifft polymere Emulsionsstabilisatoren für eine dispergierte wäßrige Phase in einer kontinuierlichen Phase einer mit Wasser nicht mischbaren Flüssigkeit, insbesondere zur Herstellung von Mikroteilchen durch Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisation sowie dadurch erhältliche vernetzte Mikroteilchen.
Suspensionen kleiner sphärischer Teilchen stellen eine sehr günstige Applikationsform für Arzneimittel in der Pharmakologie dar und werden auch vorteilhaft in der Diagnostik angewandt. Derartige sphärische Mikroteilchen vereinigen in sich die Vorteile fester Implantatformen zur kontrollierten Abgabe von Arzneistoffen mit den Vorteilen flüssiger Darreichungsformen, nämlich insbesondere einfache Dosierungsweise, die Möglichkeit der Verabreichung durch Injektion, die Möglichkeit
233-(S10724)-SF-Bk
der Beeinflussung ihrer Verteilung im Organismus, die kontrollierte Ausbreitung durch den Blutkreislauf und ähnliches.
Sphärische Mikroteilchen auf der Basis von hydrophilen oder wasserlöslichen Polymerisaten werden gewöhnlich in Dispersionssystemen unter solchen Bedingungen hergestellt, daß die wäßrige Lösung des betreffenden Polymerisats bzw. der betreffenden Monomeren in der kontinuierlichen Phase in Emulsionsform vom Wasserin-Öl-Typ dispergiert ist, wobei im Verlauf der Herstellung in geeigneter Weise, z.B. durch Einwirkung eines bifunktionellen Vernetzungsmittels, eine Verfestigung der dispergierten wäßrigen Phase in Form sphärischer Teilchen erzielt wird.
Große Schwierigkeiten bei diesen Verfahren bietet die Stabilisierung der Dispersionen, insbesondere im Stadium vor der Gelbildung, wenn die Viskosität der Teilchen rasch zunimmt, und die Teilchen klebrig werden und Aggregationstendenz aufweisen. Die Aggregation von Teilchen kann zum einen durch intensives Rühren der Dispersion, wodurch es zur Trennung der Teilchen durch Einwirkung von Scherkräften kommt, und zum anderen durch Zugabe eines geeigneten Stabilisators verhindert werden, d.h. eines grenzflächenaktiven Stoffs, der die Grenzfläche zwischen der wäßrigen und der organischen Phase stabilisiert. Die stabilisierende Wirkung grenzflächenaktiver Stoffe wächst mit ihrem Molekulargewicht; die wirksamsten Stabilisatoren sind Polymerisate, die einen hydrophilen und einen hydrophoben Teil im Molekül enthalten. Ein Beispiel
BAD ORlGiHAL
hierfür ist etwa Polyvinylacetat.
Für medizinische bzw. pharmakologische Zwecke hergestellte Teilchen, insbesondere zur parenteralen Anwendung in der Humanmedizin vorgesehene Teilchen, müssen im Hinblick auf die Sicherheit und die biologische Verträglichkeit der verwendeten Stoffe und Materialien toxikologischen Anforderungen gerecht werden. Im Hinblick auf diese Anforderungen muß ein zugesetzter Stabilisator entweder aus dem resultierenden Produkt vollständig entfernbar sein, was umso schwieriger ist, je wirksamer der Stabilisator ist, oder es muß sich um einen nichttoxischen, inerten und ggf. metabolisierbaren und aus dem Organismus eliminierbaren Stoff handeln. Im Fall polymerer Stabilisatoren ist diese Forderung für biologisch nicht abbaubare Polymerisate praktisch nicht erfüllbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neuartige
"""« polymere Emulsionsstabilisatoren für Wasser-in-Öl-
und
Emulsionen'insbesondere für Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisationssysteme zur Verwendung bei der Herstellung entsprechender Mikroteilchen sowie nach diesem Verfahren erhältliche Mikroteilchen anzugeben.
Die Aufgabe wird gemäß den Ansprüchen 1, 7 bzw. gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß sich
polymere Emulsionsstabilisatoren bei der Herstellung von Mikroteilchen in Emulsion bzw. Suspension in Systemen vom Wasser-in-Öl-Typ als wirksame Stabilisatoren erweisen, die Derivate von PoIyOx-aminosäuren) darstellen und Monomereinheiten der allgemeinen Formel
- NH - CH - CO -
CO-X-R
aufweisen, worin bedeuten:
X -0- oder NH -,
R H, Alkyl, Hydroxyalkyl, Dihydroxyalkyl, Polyhydroxyalkyl, Carboxyalkyl, Carboxyhydroxyalkyl oder Aralkyl, wobei die Alkylgruppen jeweils geradkettig, verzweigt oder cyclisch sind und 1 bis 18 C-Atome aufweisen,
und
η 1,2,3 oder 4.
Bei den erfindungsgemäßen Poly(o<-aminosäure)-Derivaten kann es sich sowohl um Homopolymerisate als auch um Copolymerisate handeln, wobei im Fall der Copolymerisate beliebige Comonomereinheiten vorliegen können. Besonders bevorzugte Comonomereinheiten sind von Aminosäuren und/oder Aminosäurederivaten abgeleitet. Die Copolymeren können dabei binäre, ternäre oder quaternäre Polymerisate darstellen.
BAD ORIGINAL
Die mittlere relative Molekülmasse der erfindungsgemäßen Emulsionsstabilisatoren liegt im Bereich von 10 bis 10 , wobei die stabilisierende Wirkung bei Polymerisaten mit höherer Molekülmasse größer ist.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Emulsionsstabilisatoren liegt darin, daß ihr hydrophober Teil durch den überwiegenden Teil des Polymermoleküls gebildet wird, wobei die Hydrophobie und damit auch die Affinität gegenüber der kontinuierlichen Phase von der Hydrophobie der Alkylgruppen, z.B. der Anzahl der Kohlenstoffatome aliphatischer Alkylgruppen, abhängig und durch geeignete Wahl einstellbar ist. Als hydrophile Teile der Moleküle der erfindungsgemäßen Emulsionsstabilisatoren können entweder endständige Carboxylgruppen der Polymerkette oder weitere, vorher im Polymerisat gebildete hydrophile Gruppen dienen, die vorteilhaft weitere durch Hydrolyse von Alkylesterbindungen entstandene Carboxylgruppen oder durch Aminolyse von Aminoalkoholen, wie z. B. Aminoethanol, eingeführte Alkoholgruppen darstellen können.
Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Emulsionsstabilisatoren liegt darin begründet, daß die stabilisierende Wirkung im Reaktionsverlauf durch Erhöhung der Polarität des hydrophilen Teils der Molekülkette, der sich im Kontakt mit der wäßrigen Phase befindet, infolge einer Hydrolyse weiterer Alkylesterbindungen und der damit verbundenen Entstehung neuer polarer Gruppen anwachsen kann, wodurch die erhöhte Aggregationstendenz der Teilchen der wäßrigen Phase, z. B. aufgrund des Einflusses ansteigender Viskosität, in wirksamer Weise verhindert werden kann.
Ein besonderer Vorteil der hohen stabilisierenden Wirkung liegt erfindungsgemäß in der Möglichkeit, daß es nach anfänglichem Verrühren der Dispersion möglich ist, die Rührintensität zu erniedrigen oder das Rühren vollkommen abzustellen und die zur Verfestigung der Partikel führende Polyreaktion zu beenden, ohne daß es hierbei zu einer Aggregation der Teilchen kommt. Der besonders bedeutende Vorteil der Emulsionsstabilisatoren vom Typ der PolyCT-alkyl-L-glutaminate) und Poly(ß-alkyl-L-aspartate) liegt in dem Umstand, daß diese Polymerisate im Organismus zu nichttoxischen Produkten abbaubar sind, die entweder metabolisiert oder aus dem Organismus ausgeschieden werden können.
Zum Abbau der Emulsionsstabilisatoren durch Einwirkung von Peptidbindungen spaltenden Enzymen kommt es entweder nach der Hydrophilisierung der Polymerisate, z.B. durch Hydrolyse der Alkylesterbindungen nach der Verfestigung der Teilchen, oder direkt im Organismus nach Abspaltung der Alkylgruppen durch Einwirkung von Esterasen oder durch direkte Hydrolyse.
Die Abbaumöglichkeit der erfindungsgemäßen Emulsionsstabilisatoren hat zur Folge, daß es nicht nachteilig ist, wenn ein Teil der Emulsionsstabilisatoren so in den Mikroteilchen eingebaut wird, daß sie im Verlauf der Herstellung nicht beseitigt werden, da diese Restmengen im Organismus abgebaut werden und ohne toxikologische Bedeutung sind. Diese Gegebenheit macht die erfindungsgemäßen Emulsionsstabilisatoren zur Herstellung vollständig biologisch abbaubarer Teilchen zur parenteralen Verwendung in der Humanmedizin besonders geeignet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Beispiel 1
4 mg PoIyCy-benzyl-L-glutaminat) (PBG; Mw =110000) wurden in einem mit Rührer versehenen und auf 50 0C temperierten zylindrischen Reaktionskolben in 8 ml 1,2-Dichlorethan aufgelöst. Dann wurden 2 ml einer wäßrigen Lösung aus 0,8 g Dextran T-40 (Pharmacia, Uppsala), und 0,2 g Natriumhydroxid (NaOH) zugegeben. Die Drehzahl des Rührers wurde auf 750 min eingestellt, wodurch die wäßrige Phase zu Teilchen von etwa 60 μΐη Durchmesser dispergiert wurde. Anschließend wurden 0,39 ml (5 mmol) frisch destilliertes Epichlorhydrin zugefügt. Die Reaktion wurde unter konstantem Rühren 8 h durchgeführt. Die mittlere Teilchengröße am Reaktionsende betrug 52-18 μΐη. Die Teilchen wurden abfiltriert, dreimal mit je 50 ml Dioxan gewaschen und in 50 ml 0,5 M Natriumhydroxidlösung suspendiert. Nach 6 h Stehen unter zeitweiligem Umschütteln wurde die Suspension abfiltriert und mit Wasser gewaschen. Die gewonnenen Gelpartikel waren hydrophil und kugelförmig, lagen getrennt vor und zeigten keine Aggregationstendenz. Die Ausbeute betrug 0,65 g Teilchen (Trockenmasse).
Beispiel 2
8 mg Poly( T'-benzyl-L-glutaminat) (PBG; M = 110000) wurden in 8 ml 1,2-Dichlorethan gelöst. Dann wurden 2,6 ml einer wäßrigen Lösung mit 1, 2 g löslicher Stärke (Lachema) und 0,2 g Natriumhydroxid zugegeben. Die Rührerdrehzahl wurde so eingestellt,
daß die Teilchen einen Durchmesser von etwa 60 μιη aufwiesen; das Gemisch wurde 20 min bei 40 0C gerührt. Anschließend wurden 0,31 ml (4 mmol) Epichlorhydrin zugesetzt, wonach weitere 5 min gerührt wurde.
Anschließend wurde das Rühren eingestellt und das eine Dispersion darstellende Reaktionsgemisch 18 h bei 40 °C ruhig stehengelassen. Die mittlere Teilchengröße der dispersen Phase betrug am Reaktionsbeginn 62 - 22 μιη und am Reaktionsende 56 - 2S pm. Die resultierenden sphärischen Gelpartikel wurden mit 50 ml 1,2-Dichlorethan und dreimal mit je 50 ml 1,4-Dioxan gewaschen und dann wie in Beispiel 1 weiter verarbeitet. Es wurden 0,8 g Teilchen (Trockenmasse) gewonnen.
Beispiel 3
4 mg PoIyC T'-methyl-L-glutaminat) (Mw = 3 000 000) und 0,2 ml Dichloressigsäure wurden 20 h bei 60 0C stehengelassen. Dann wurden 7,65 ml 1,2-Dichlorethan und 0,35 ml Triethylamin zugegeben, worauf bei 60 0C eine Lösung erhalten wurde. Die Temperatur wurde dann auf 40 0C erniedrigt, wonach 2,6 ml einer wäßrigen Lösung mit 1,2 g löslicher Stärke (Lachema) und 0,2 g Natriumhydroxid zugesetzt wurden. Die Rührerdrehzahl wurde auf 750 min eingestellt; es wurde eine Dispersion mit einer Teilchengröße von 16 - 8 μιη erhalten. Danach wurden 0,4 ml (5 mmol) Epichlorhydrin zugegeben, worauf das Reaktionsgemisch ohne Rühren 18 h bei 40 0C stehengelassen wurde.
Es wurden sphärische Gelpartikel mit einer mittleren Teilchengröße von 18 - 12 μιη gewonnen. Die Gelpartikel
wurden durch Zentrifugieren abgetrennt, dreimal mit je 50 ml Dioxan gewaschen und in 50 ml 0,3 M Phosphatpuffer (pH 8,0) suspendiert. Nach 20 h Stehen bei Raumtemperatur wurden die Gelpartikel mit Wasser gewaschen. Die gewonnenen Teilchen waren kugelförmig und hydrophil und zeigten im wäßrigen Milieu keine Aggregationstendenz.
Beispiel 4
30 mg PoIyCT-benzyl-L-glutaminat) (PBG) wurden in 30 ml 1,2-Dichlorethan gelöst. Dann wurde eine Lösung aus 1 g Humanserumalbumin und 5 ml 0,1 M Phosphatpuffer (pH = 7,6) zugegeben, worauf durch Rühren eine Dispersion mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 40 μΐη erzeugt wurde. Das Reaktionsgefäß wurde auf 4 °C temperiert; dann wurde das Gemisch mit 0,2 ml Glutaraldehyd versetzt. Nach 2 h Reaktion bei 4 0C wurden 0,2 ml 2-Aminoethanol zugegeben, wonach noch 1 h bei 4 0C stehengelassen wurde. Die Suspension wurde dann dreimal mit je 150 ml Dichlorethan und einmal kurz mit gekühltem Dichlorethan-Aceton-Gemisch (1:1) gewaschen und in Wasser übergeführt, mit Wasser mit 0,1 % c*.-(4-0ctylphenyl)-polyoxiran (Triton X-100) gewaschen und schließlich in 0,1 M Phosphatpuffer (pH 8,0) suspendiert. Nach 20 h Stehen bei 4 0C wurden kugelförmige Albumin-Mikroteilchen gewonnen, die keine Aggregationstendenz zeigten.
Beispiel 5
4 mg Poly(ß-benzyl-L-aspartat)(M = 60000) wurden wie in Beispiel 1 für PBG angegeben verarbeitet. Es
wurden hydrophile, kugelförmige Gelpartikel ohne Aggregationstendenz gewonnen. Die Ausbeute betrug 0,65 g Teilchen (Trockenmasse).

Claims (9)

BEETZ & PARTNER Steinsdorfstr. 10 · D-8000 München 22 Telefon (0 89; 22 72 01 - 22 72 44 - 29 5910 Telex 5 22 048 - Telegramm Allpat München 233-38.616P Patentanwälte European Patent Attorneys Dipl.-Ing. R. BEETZ sen. Dr.-ing. R. BEETZ jun. Dr.-Ing. W. TIMPE Dipl.-Ing. J. SIEGFRIED Priv.-Doz. Dipl.-Chem. Dr. rer. nat W. SCHMITT-FUMIA r Dipl.-Ing. K. LAMPRECHT 11981 24. März 1986 Ansprüche
1. Polymere Emulsionsstabilisatoren für Wasser-in-Öl-Emuls ionen,
dadurch gekennzeichnet, daß
sie Derivate von PoIy(C*- -aminosäuren) darstellen und Monomereinheiten der allgemeinen Formel
- NH - CH - CO -
I
(CH0),
CO-X-R
aufweisen, worin bedeuten:
X -0- oder NH -,
R H, Alkyl, Hydroxyalkyl, Dihydroxyalkyl, Polyhydroxyalkyl, Carboxyalkyl, Carboxy hydroxyalkyl oder Aralkyl, wobei die Alkylgruppen jeweils geradkettig, verzweigt oder cyclisch sind und 1 bis IS C-Atome aufweisen,
und
η 1,2,3 oder 4.
2. Emulsionsstabilisatoren nach Anspruch 1,
253- (S10724)-SF-Bk
dadurch gekennzeichnet, daß
sie Homopolymere mit Monomereinheiten der Formel gemäß Anspruch 1 darstellen.
3. Emulsionsstabilisatoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
sie Copolymere mit Monomereinheiten der Formel gemäß Anspruch 1 sowie anderen Comonomereinheiten aufweisen.
4. Emulsionsstabilisatoren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß sie Comonomereinheiten auf der Basis von Aminosäuren und/oder Aminosäurederivaten aufweisen.
5. Emulsionsstabilisatoren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß
sie terniäre oder quaternäre Copolymere darstellen.
6. Emulsionsstabilisatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine mittlere relative Molekülmasse von 103 bis 10 6.
7. Verwendung der Emulsionsstabilisatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von Mikroteilchen durch Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisation.
8. Verwendung der Emulsionsstabilisatoren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung von metabolisierbaren Mikroteilchen auf der Basis von vernetztem Dextran, vernetzter Stärke oder vernetztem Serumalbumin durch Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisation.
9. Vernetzte Mikroteilchen auf der Basis von Detran, Stärke oder Proteinen, wie Serumalbumin, erhältlich
durch Vernetzung von Dextranen, Stärke oder Proteinen in einem Wasser-in-Öl-Emulsicnssystem in Gegenwart eines polymeren Emulsionsstabilisators nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
DE19863610912 1985-03-22 1986-03-24 Polymere emulsionsstabilisatoren und ihre verwendung zur herstellung vernetzter mikroteilchen Withdrawn DE3610912A1 (de)

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