DE3610912A1 - Polymere emulsionsstabilisatoren und ihre verwendung zur herstellung vernetzter mikroteilchen - Google Patents
Polymere emulsionsstabilisatoren und ihre verwendung zur herstellung vernetzter mikroteilchenInfo
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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.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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)
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),
(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.
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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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---|---|---|---|
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CS (1) | CS252559B1 (de) |
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