DE4309333A1 - Superparamagnetische Teilchen, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben - Google Patents

Superparamagnetische Teilchen, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben

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Description

Die Erfindung betrifft superparamagnetische Teilchen, die auf ihrer Oberfläche organische Substanzen chemisch gebunden haben, die gegebenenfalls weitere Bindungsstellen zur Kopplung von gewebespezifischen Bindungssubstanzen, diagnostischen oder phar­ makologisch wirksamen Substanzen besitzen sowie neue damit in Zusammenhang stehende Verbindungen und die Verwendung dieser Teilchen und Verbindungen in der Medizin zur Tumorschädigung, Immunsteigerung und Diagnostik.
Magnetische Teilchen sind in einer Vielzahl von Veröffentlichun­ gen und Patenten beschrieben worden, vor allen Dingen für die magnetische Separationstechnik und für den Einsatz als Kontrast­ mittel in der NMR-Diagnostik.
In den 1960′er Jahren versuchte man ferromagnetischen Teilchen als Kontrastmittel für die Röntgendiagnostik und für ein magne­ tisch kontrolliertes drug targeting einzusetzen. So z. B. MEY- ERS,P.H. et al. J. Am. J. Roentgenol. Radium Ther. Nucl. Med., 90,1068,1963; Frei, F.H. et al. J. Appl. Phys., 39,999,1968; Naka­ mura et al. J. Appl. Phys., 42,1320,1971; Hier erwies sich die irreversible Aggregation der Magnetteilchen unter der Wirkung eines Magnetfeldes als Problem bei der in vivo Anwendung. Ähn­ liches gilt für die DE-A-35 90 398, US-A-4,675,173, US-A- 4,615,879, WO 84/02643, GB-A-8408127 und WO 84/04330. Hier wer­ den ferromagnetische Teilchen mit Weiß′schen Bezirken in der Größenordnung von einigen Hundert bis einigen Tausend Angström­ einheiten vorgeschlagen, die mit einer Polymerbeschichtung ver­ sehen wurden, um Substanzen mit Bindeaffinität für Gewebe kop­ peln zu können.
Ferromagnetische Teilchen in der vorgeschlagenen Größe haben so große magnetische Momente, daß die Teilchen sich zu größeren Aggregaten zusammenlagern, auch wenn sie mit einer Polymerbe­ schichtung versehen werden. Schon während der Beschichtung lie­ gen die Teilchen aggregiert vor. Solche ferromagnetischen Teil­ chen würden bei parenteraler Anwendung im Körper sedimentieren, die toxischen Nebenwirkungen groß sein.
Ähnliche Nachteile treffen auch für die in der DE-A-34 43 251 und DE-A-34 43 252 verwendeten Dispersionen von ferromagnetischen Teilchen zu, wo die magnetischen Wechselwirkungen zwischen den Teilchen zu Aggregation und Sedimentation führen. Die irrever­ sible Sedimentation der Magnetteilchen erfolgt besonders bei der Einwirkung von Magnetfeldern sehr schnell. Treten Inhomogenitä­ ten des Magnetfeldes auf, konzentrieren sich die Magnetteilchen immer an den Stellen hoher Feldstärken. Diese Nachteile treten besonders bei NMR-Diagnoseverfahren und beim magnetischen drug targeting auf, wobei es zur Ausbildung sehr großer irreversibler Teilchenaggregate kommen kann, die eine große Emboliegefahr bedeuten.
Noch größere ferromagnetische Teilchen sind in US-A-3,933,997, US-A-3,652,761, Nature 270,259,1977, J. Allergy Clin. Immunol. 61,23,1978, US-A-4,177,253, Clin. Chem., 26,730,1980, Clin. Chem., 26,1281,1980, US-A-3,970,518, US-A-4,230,685, US-A- 4,267,234, US-A-4,152,210, US-A-4,343,901 beschrieben. Diese Magnetteilchen mit Durchmesser zwischen 10 und 160 µm lassen sich schon mit schwachen Magnetfeldern abscheiden, haben aber den Nachteil, daß sie sehr schnell sedimentieren, eine kleine spezifische Oberfläche für die Bindung von pharmakologisch akti­ ven Substanzen besitzen, im Magnetfeld irreversibel agglomerie­ ren und für drug targeting wegen der Emboliegefahr zu groß sind.
Die irreversible Agglomeration der Magnetteilchen im Magnetfeld läßt sich verhindern, in dem superparamagnetische Teilchen ange­ wendet werden. Superparamagnetische Teilchen besitzen keine Remanenz, d. h. sie lassen sich in einem magnetischen Gradienten­ feld reversibel bewegen und konzentrieren. Solche superparama­ gnetischen Teilchen sind z. B. Eisenoxide mit einem Teilchen­ durchmesser kleiner als 0,02 µm.
Damit diese superparamagnetischen Teilchen in wäßrigen Disper­ sionen nicht sedimentieren, werden Stabilisatorsubstanzen zu­ gegeben, die sich adsorptiv auf den Teilchenoberflächen anla­ gern. Solche Teilchen sind in US-A-3,215,572, US-A-3,531,413, US-A-3,917,538, WO 85/02772, US-A-4,101,435 und US-A-4,452,773, SE-A-8307060-7 beschrieben.
Die adsorptionsstabilisierten Magnetteilchen sind unter physio­ logischen Bedingungen nicht stabil, da durch Ablösung der Stabi­ lisatorsubstanzen die Magnetteilchen leicht aggregieren.
Werden an adsorptionsstabilisierte Magnetteilchen Substanzen mit Bindeaffinität für bestimmte Gewebe oder pharmakologischer Wir­ kung gekoppelt, so besteht die Gefahr, daß die Stabilisatorsub­ stanzen und somit die Substanzen mit Bindeaffinität und pharma­ kologischer Wirkung von den Magnetteilchen abgelöst werden und die Magnetteilchen den Bindungsort nicht erreichen oder bei magnetischem drug targeting die pharmakologisch wirksame Sub­ stanz am Wirkungsort nicht angereichert wird.
In der EP-A-0284549 enthalten die Stabilisatorsubstanzen Phosphat- oder Phosphonatgruppen, über die sie mit der Oberflä­ che der superparamagnetischen Teilchen chemisch verbunden sind. Enthalten die Stabilisatorsubstanzen noch chemisch reaktive Gruppen, können pharmakologisch wirksame Substanzen gekoppelt werden. Diese chemisch stabilisierten superparamagnetischen Teilchen sedimentieren nicht in wäßrigen Dispersionen, sie haben nur einen Durchmesser von 0,003 bis 0,01 µm. Bei parenteraler Anwendung erfolgt keine Ablösung der Stabilisatorsubstanzen, d. h. es erfolgt keine Aggregation und Sedimentation im Blut und damit eine gute Verteilung im Organismus.
Für ein magnetisches drug targeting sind diese Magnetteilchen zu klein, da sehr große Magnetfeldgradienten eingesetzt werden müßten, um eine Anreicherung der Magnetteilchen in bestimmte Körperregionen zu erreichen.
Größere superparamagnetische Teilchen lassen sich durch Einbet­ ten von kleinen, 0,01 µm großen superparamagnetischen Teilchen in poröse Polymerteilchen (SE-A-7706431, Polyglutaraldehyd-Polymere (US-A-4,267,234), Silan-Polymere (US-A-4,554,088), Albumin-Kon­ densations-Polymere (US-A-4,675,173) oder Celluloseester (Ito,R.,et al., Int.J. Pharm., 61,109,1990), herstellen. Die Teilchendurchmesser liegen im Bereich von 0,05 bis 100 µm. Bis auf die Albumin-Kondensations-Polymere und die Celluloseester sind alle verwendeten Polymerisationschemikalien physiologisch bedenklich und die Auflösegeschwindigkeit der Magnetteilchen im Körper sehr klein. Alle genannten größeren superparamagnetischen Teilchen sedimentieren im Schwerefeld der Erde, sie müssen des­ halb vor der Benutzung wieder dispergiert werden.
Die Eisenoxidgehalte der Polymerteilchen liegen im Bereich von 10 bis maximal 50 Gew.%, der Volumenanteil bei maximal 10 Vol.%.
Je kleiner die Magnetteilchen sind, desto höhere Magnetfeldgra­ dienten benötigt man beim magnetischen drug targeting, um die Magnetteilchen in bestimmte Körperregionen zu konzentrieren. Je größer die Magnetteilchen sind, desto schneller werden sie vom retikuloendothelialem System gebunden, d. h. die Bioverfügbarkeit verkürzt sich und um so kleiner ist der Anteil an gebundener pharmakologische wirksamer Substanz. Optimale Magnetteilchen für ein magnetisches drug targeting sollten demzufolge möglichst klein sein, eine möglichst große Beladung mit pharmakologisch wirksamen Substanzen, einen möglichst hohen Anteil an Magnetma­ terial, eine möglichst große magnetische Permeabilität des Ma­ gnetmaterials, eine möglichst große Auflösungsgeschwindigkeit im Körper, und eine ausreichende Bioverträglichkeit im Körper be­ sitzen.
Der in Anspruch 1 angegebene Erfindung liegt die Aufgabe zugrun­ de, neue Verbindungen und superparamagnetische Teilchen herzu­ stellen, um die eingangs genannten Nachteile zu vermeiden und neue Anwendungsgebiete insbesondere bei der Tumorbekämpfung und der Immunsteigerung zu erschließen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß sehr kleine su­ perparamagnetische Eindomänenteilchen zur Aggregation gebracht werden und durch eine chemische Bindung von reaktiven Stabilisa­ torsubstanzen auf der Oberfläche der superparamagnetischen Teil­ chen vor einer weiteren Aggregation geschützt werden. Dabei können sowohl die neuen superparamagnetischen Aggregate als auch die reaktiven Stabilisatorsubstanzen im erfindungsgemäßen Sinne wirksame Substanzen sein.
Es ist vorteilhaft die superparamagnetischen Eindomänenteilchen so klein als möglich herzustellen, um die biologische Abbaubar­ keit hoch und die Toxizität möglichst gering zu halten. Die superparamagnetischen Eindomänenteilchen liegen dabei im Durch­ messerbereich von 0.001 bis 0,02 µm, vorzugsweise im Bereich von 0,003 bis 0,01µm.
Als physiologisch verträgliche Materialien für den in vivo Ein­ satz kommen z. B. γ-Fe2O3, Fe3O4 und Fe zur Anwendung. Für in vitro Anwendungen sind auch toxischere Magnetmaterialien ein­ setzbar, wie Eisenmischoxide der allgemeinen Formel MO·Fe2O33, worin M die zweiwertigen Metallionen Fe, Mg, Be, Mn, Zn, Co, Ba, Sr, Cu oder Gemische davon bedeuten oder wie Eisenmischoxide der allgemeinen Formel mFe2O3×nMe2O3, worin Me die dreiwertigen Metallionen Al, Cr, seltene Erdmetalle oder Gemische davon bedeuten.
Erfindungsgemäß werden die superparamagnetischen Eindomänenteil­ chen durch eine thermische Behandlung in wäßriger Dispersion, gegebenenfalls unter Änderung des pH-Wertes und/oder des Druk­ kes, zur Aggregation gebracht. Überraschend wurde gefunden, daß sich die superparamagnetischen Eindomänenteilchen, bei einer Erwärmung auf Temperaturen zwischen 70 und 120°C, zu größeren superparamagnetische Teilchen zusammenlagern, insbesondere dann, wenn der pH-Wert der Dispersion durch Zugabe von Säuren zwi­ schen 3 und 7 eingestellt wird. Überraschend findet kein Kri­ stallwachstum statt, was zu ferromagnetischen Teilchen führen würde, sondern nur eine Aggregation der Eindomänenteilchen zu größeren Teilchenverbänden, so daß der superparamagnetische Charakter der Aggregate erhalten bleibt. Je nach pH-Wert, Tempe­ ratur, Temperaturgradient, Aggregationszeit, Elektrolytart und Elektrolytkonzentration der wäßrigen Dispersion lassen sich unterschiedliche Teilchendurchmesser in engen Durchmesserberei­ chen herstellen. Je niedriger der pH-Wert der Dispersion einge­ stellt wird, desto größer werden die Aggregate. In die gleiche Richtung wirken eine Temperaturerhöhung und eine Verlängerung der Aggregationszeit. Bei zu langen Aggregationszeiten bilden sich vermehrt größere ferromagnetische Teilchen, die für die erfindungsgemäße Anwendung nicht geeignet sind. Auch die Elek­ trolytart und die Elektrolytkonzentration wirken über die Dicke der elektrochemischen Doppelschicht der superparamagnetischen Eindomänenteilchen auf die Teilchenaggregation ein.
Die herstellbaren Teilchendurchmesser liegen im Bereich von 0,01 bis 10 µm, vorzugsweise jedoch im Bereich von 0,02 bis 1µm, insbesondere im Bereich von 0,02 bis 0,5 µm. Die kleinen Teil­ chen sind wegen ihrer großen Oberfläche und der damit verbunde­ nen größeren Wirkstoffbindung bevorzugt.
Erfindungsgemäß erfolgt die Stabilisierung der Magnetteilchen durch eine chemische Bindung von phosphat-, thiophosphat- oder phosphonatgruppenhaltigen Stabilisatorsubstanzen auf der Ober­ fläche der superparamagnetischen Teilchen. Die Stabilisatorsub­ stanz muß so beschaffen sein, daß sie mit Wasser mischbar ist und den Magnetteilchenabstand so groß hält, daß die kinetische Energie der Magnetteilchen größer als die magnetische Wechsel­ wirkungsenergie ist. Die Stabilisatorsubstanzen können ausge­ wählt werden unter den folgenden organischen Substanzen,
  • (i) den Verbindungen der allgemeinen Formel X - (Polyalkylenglykol)n - A - Bworin X eine funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt aus Alkoxy-, Alkylamino- und Alkylthiogruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy- und der Alkylgruppe zwischen 1 und 4 beträgt;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Wasser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypro­ pylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copolymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG-PPG- Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acyla­ min-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Monophosphat, Diphosphat, Polyphosphat, Phosphonat, Thiophosphat, Thiophospho­ nat;
wobei beispielhafte Stabilisatorsubstanzen für diese Polyalky­ lenglykole Mono- und Di-[ω-Ethylamino-polyethylenglykol]-diphos­ phat [Molekulargewicht (MG) des PEG ca. 1500], Mono- und Di-[ω-Ethoxy-polyethylenglykol]-thiophosphat (MG des PEG ca. 1000) oder Mono- und Di-[ω-Methoxy-polyethylenglykol-poly­ propylenglykol]-phosphat, hergestellt aus Polyglykol M41/40 (Handelsbezeichnung der Fa. Hoechst, Deutschland) sind;
  • (ii) aus den phosphatgruppenhaltigen Nucleotiden Mono-, Di-, Tri-phosphorsäureestern oder Mono-, Di-, Tri-phosphorsäure­ esterchloriden von Adenosin, Guanosin, Cytidin, Uridin, Thymi­ din, Desoxyadenosin, Desoxyguanosin, Desoxycytidin, Desoxythymi­ din, Inosin, Pyrimidin, Cytosin, Uracil, Thymin, Purin, Adenin, Guanin, Methylcytosin, 5-Hydroxymethyl-cytosin, 2-Methyladenin, 1-Methylguanin, Thiamin, Flavin, Riboflavin sowie Pyridoxalphos­ phat, Pyridoxaminphosphat, Ribonucleinsäure, Ribonucleinsäurese­ quenzen, Desoxyribonucleinsäuren, Desoxyribonucleinsäuresequen­ zen;
  • (iii)aus den phosphat-, diphosphat-, polyphosphat- und thio­ phosphatgruppenhaltigen Kohlehydraten, wobei die Kohlehydratre­ ste aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desox­ yribose, Inosit, aus den Oligosacchariden Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Stachyose, Verbascose, aus den Polysac­ chariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inuli­ ne, Fruktosane, Lävane, Mannane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyuridenyl­ säure, Polyglucuronsäure, Polygalacturonsäure, Polymannuronsäure und/oder Alginsäure bestehen; oder aus mehreren dieser Reste.
Erfindungsgemäß können an die Stabilisatorsubstanzen, die an die superparamagnetischen Teilchenoberfläche gebunden sind, gewebe­ spezifische Bindungssubstanzen oder pharmakologisch wirksame Substanzen gekoppelt werden, wenn die Stabilisatorsubstanzen wenigstens zwei chemisch reaktive funktionelle Gruppen tragen, wobei die Phosphat-, Diphosphat-, Polyphosphat-, Thiophosphat-, Phosphonat- oder Thiophosphonatgruppe für die chemische Bindung zu den superparamagnetischen Teilchen dienen und die restlichen reaktiven funktionellen Gruppen, die z. B. aus Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortriazin-, Hydro­ xamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat-, Toluolsulfonatgruppen bestehen, für die Bindung von gewebespezifischen Bindungssubstanzen und pharmakologisch wirksamen Substanzen dienen.
Solche Stabilisatorsubstanzen sind z. B. Oligo- oder Polysaccha­ ridphosphate, die vor oder nach der chemischen Bindung auf der superparamagnetischen Teilchenoberfläche mit den entsprechenden funktionellen Gruppen versehen werden. Die Einführung der funk­ tionellen Gruppen in die Stabilisatormoleküle ist bekannter Stand der Technik.
Außer diesen reaktiven Stabilisatorsubstanzen auf Kohlehydratba­ sis können reaktive phosphatgruppenhaltige Biomoleküle, wie z. B. Pyridoxalphosphat, Pyridoxaminphosphat oder Cocarboxylase in bekannter Weise chemisch gebunden werden, oder reaktive phosphorhaltige Polyalkylenglykole der allgemeinen Formel
X - (Polyalkylenglykol)n - A - B
worin X eine reaktive funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt unter Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethylacetal-, Diethylace­ tal-, Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortriazin-, Hydroxam­ säure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Imino­ carbonat- und/oder Toluolsulfonatgruppe;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Wasser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypro­ pylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copolymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG-PPG- Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acyla­ min-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Monophosphat, Diphosphat, Polyphosphat, Phosphonat, Thiophosphat, Thiophospho­ nat;
wobei die phosphorhaltigen Reste B für die chemische Bindung zu den superparamagnetischen Teilchen und die reaktiven funktionel­ len Gruppen X für die Bindung von gewebespezifischen Bindungs­ substanzen und pharmakologisch wirksamen Substanzen dienen.
Beispielhafte Stabilisatorsubstanzen für diese Polyalkylenglyko­ le sind Mono- und Di-[ω-Hydroxy-polyethylenglykol]-phosphat (MG PEG ca. 1500), Mono- und Di-[ω-Oxoethoxy-polyethylenglykol]­ phosphonat oder deren Acetale (MG PEG ca. 2000), Mono- und Di-[ω-Oxoethylamino-polyethylenglykol]-phosphat oder deren Ace­ tale (MG PEG ca. 750), Mono- und Di-[ω-Aminoalkoxy-polyethy­ lenglykol]-thiophosphat (MG PEG ca. 1000), Mono- und Di-[ω-Hy­ droxy-polyethylenglykolpolypropylenglykol]-phosphat , hergestellt aus Synperonic F68 (Handelsbezeichnung von ICI, Großbritannien). Diese reaktiven, polyalkylenglykolhaltigen Stabilisatorsubstan­ zen können mit ihren Hydroxyl-, Carbonyl- oder Aminogruppen auch zur Einführung anderer reaktiver funktionaler Gruppen, wie z. B. der Thiol-, Epoxy-, Carboxy-, 4,4,6-Dichlortriazin Hydroxamsäu­ re-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocar­ bonat-, Toluolsulfonatgruppen, verwendet werden, um andere Bin­ dungsorte an den gewebespezifischen und pharmakologisch wirk­ samen Substanzen zu realisieren.
Erfindungsgemäß können an die über die Phosphatgruppe mit der superparamagnetischen Teilchenoberfläche chemisch gebundenen Stabilisatormoleküle gewebespezifischen Bindungssubstanzen, wie z. B. Antigene, Antikörper, Haptene, Protein A, Protein G, Endo­ toxin-bindende Proteine, Lectine, Selectine, gekoppelt werden.
Auch pharmakologisch wirksame Substanzen, wie z. B. Antitumor­ proteine, Enzyme, Antitumorenzyme, Antibiotika, Pflanzenalkaloi­ de, Alkylierungsreagenzien, Antimetaboliten, Hormone und Hormon­ antagonisten, Interleukine, Interferone, Wachstumsfaktoren, Tumornekrosefaktoren, Endotoxine, Lymphotoxine, Urokinase, Streptokinase, Plasminogen-Streptokinase-Aktivator-Komplex, Ge­ webe-Plasminogen-Aktivatoren, Desmodus-Plasminogen-Aktivatoren, Makrophagen-Aktivierungskörper, Antisera, Proteaseninhibitoren, radioakiven Phosphor 32P enthaltene Stabilisatorsubstanzen oder pharmakologisch wirksame Zellen, wie z. B. Organellen, Viren, Mikroben, Algen, Pilze, insbesondere Erythrozyten, Thrombozy­ ten, Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten, Langerhans′sche Inseln oder pharmakologisch wirksame Komplexbildner aus der Gruppe der Poly­ carbonsäuren, Aminocarboxylsäuren, Porphyrinen, Katecholamine, können an die reaktiven Stabilisatorsubstanzen einzeln oder nebeneinander gekoppelt werden.
Erfindungsgemäß können neben den phosphat- oder phosphonatgrup­ penhaltigen Stabilisatormolekülen auch noch phosphat- oder phos­ phonatgruppenhaltige Arzneimittel chemisch auf der Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen gebunden werden, wie z. B. Estramustin oder Diethylstilbestrol-diphosphat.
Die Toxizität solcher pharmakologisch wirksamen Substanzen kann dabei relativ hoch sein, da die Magnetteilchen sich aufgrund ihrer gewebespezifischen Wechselwirkung bevorzugt an den ent­ sprechenden Bindungsorten anreichert oder durch magnetisches drug targeting zum Wirkungsort transportiert und angereichert werden. Die Dosis der pharmakologisch wirksamen Substanzen kann gering gehalten werden, da sich die Substanz am Wirkungsort konzentriert und der übrige Körper nur gering belastet wird.
Die Kopplung pharmakologisch wirksamer Substanzen an die super­ paramagnetischen Teilchen hat weiterhin den Vorteil, daß über die Relaxationszeitverkürzung der Therapiefortschritt mit der Kernspin-Diagnostik beobachtet werden kann.
Die Herstellung der superparamagnetischen Teilchen erfolgt durch eine gezielte Agglomeration von superparamagnetischen Eindomä­ nenteilchen. Dabei werden die superparamagnetischen Eindomänen­ teilchen in Wasser verrührt und bei einem pH-Wert von 3 bis 7 durch Erhitzen auf 80 bis 120°C, bei Temperaturen über 100°C im Autoklaven, zur Aggregation gebracht. Nach dem Abkühlen der Dispersion werden die Teilchen so lange gewaschen, bis die elek­ trische Leitfähigkeit des Filtrates < 10 µS/cm beträgt. Die so hergestellten superparamagnetischen Teilchen bilden sofort einen schnell sedimentierenden Niederschlag, der sich auch durch star­ kes Rühren oder durch Ultraschallbehandlung nicht in eine sta­ bile Dispersion überführen läßt. Erst die chemische Bindung von phosphat-, diphosphat-, polyphosphat-, thiophosphat- oder phosp­ honatgruppenhaltigen Stabilisatorsubstanzen auf der Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen sorgt für eine schnelle Dis­ pergierung, bei einigen Stabilisatorsubstanzen sogar schon bei leichtem Rühren mit dem Glasstab.
Je nach Anwendungsgebiet können die magnetischen Dispersionen dialysiert werden, um den Überschüssigen Anteil an Stabilisator­ substanz zu entfernen. Vor allen Dingen bei chemisch reaktiven superparamagnetischen Teilchen, die zur Kopplung von gewebespe­ zifischen Bindungssubstanzen und pharmakologisch wirksamen Sub­ stanzen verwendet werden sollen ist eine Dialyse notwendig.
Die stabilisierten superparamagnetischen Teilchendispersionen enthalten die noch nicht oder nur schwach aggregierten superpa­ ramagnetischen Eindomänenteilchen. Diese bilden eine stabile magnetische Flüssigkeit, die sich leicht von den größeren super­ paramagnetischen Teilchen durch eine Sedimentation in einem Magnetfeld entsprechender Stärke und Inhomogenität abtrennen lassen.
In einer einfachen Ausführung der magnetischen Separation stellt man ein Becherglas mit der magnetischen Dispersion auf einen Permanentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 mT und gießt nach einer Sedimentationszeit von ca. 30 min die über­ stehende magnetische Flüssigkeit ab. Zurück bleiben die superpa­ ramagnetischen Teilchen, die, je nach Teilchengröße, sich wieder spontan in der Dispersion verteilen oder als Bodensatz im Be­ cherglas zurückbleiben. Bis zu Teilchengrößen von ungefähr 500 nm verteilen sich die superparamagnetischen Teilchen wieder spontan oder unter leichtem Rühren im wäßrigen Dispersionsmit­ tel. Größere superparamagnetische Teilchen als ca. 500 nm können leicht durch stärkeres Rühren oder Ultraschallbehandlung disper­ giert werden.
Die Sedimentationsstabilität der erfindungsgemäßen superparama­ gnetischen Teilchen ist wesentlich höher als bei den bisher bekannten Magnetteilchen mit vergleichbaren magnetischen Eigen­ schaften, was wahrscheinlich auf die starke Strukturierung der die superparamagnetischen Teilchen umgebenden Wassermoleküle und den damit vergrößerten Stokes′schen Teilchendurchmesser zurück­ zuführen ist.
Die magnetischen Eigenschaften der superparamagnetischen Teil­ chen sind aufgrund des geringen Anteils an Stabilisatorsubstanz stärker als bei den bisher bekannten. Da der Anteil an superpa­ ramagnetischen Eindomänenteilchen wesentlich höher als bei den bisher bekannten Magnetteilchen ist, ist auch die Abscheidungs­ geschwindigkeit der superparamagnetischen Teilchen in einem inhomogenen Magnetfeld größer. In einer 10 Gew.-%igen wäßrigen Dispersion von superparamagnetischen Teilchen mit einem Durch­ messer von ca. 100 nm und einem Magnetitanteil von 95% beträgt die Abscheidungszeit der Magnetteilchen auf einen Permanentma­ gneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 mT weniger als 1 min.
Die erfindungsgemäßen superparamagnetischen Teilchen haben Ei­ senoxidgehalte von 90 bis 98 Gew.-%. Gegenüber dem Stand der Technik, daß Magnetteilchen bis zu 50 Gew.-% Eisenoxid enthalten können, bedeutet das eine wesentliche Verbesserung der magneti­ schen Eigenschaften. Damit können die neuen superparamagneti­ schen Teilchen, bei gleichen magnetischer Wechselwirkung, ent­ sprechend kleiner als die bisher bekannten Magnetteilchen sein. Die spezifische Oberfläche vergrößert sich, es können mehr phar­ makologisch wirksame Substanzen oder gewebespezifische Bindungs­ substanzen auf der Oberfläche gekoppelt werden. Mit Verkleine­ rung der Teilchengröße wird auch die biologische Verträglichkeit besser, die Abbaugeschwindigkeit im Körper erhöht. Auch die freie verfügbare Zeit der Magnetteilchen beim magnetischen drug targeting, d. h. die Zeit bis die Teilchen vom retikuloendothe­ lialen System gebunden sind, erhöht sich mit Verringerung der Teilchengröße.
Die Bioverfügbarkeit der superparamagnetischen Teilchen im Kör­ per beträgt nur wenige Minuten, d. h. das retikuloendotheliale System bindet die superparamagnetischen Teilchen sehr schnell. Makrophagen und neutrophilen Granulozyten erhalten magnetisier­ bare Eigenschaften, wenn sie sich an die superparamagnetischen Teilchen anheften. Voraussetzung für dieses Anheften ist, daß die Stabilisatorsubstanzen der superparamagnetischen Teilchen an die Rezeptoren der Makrophagen und den neutrophilen Granulozyten gebunden werden. Erfolgt solch eine Bindung, können die magneti­ sierten Makrophagen und neutrophilen Granulozyten mit Hilfe von Magnetfeldern bewegt werden. Die Makrophagen und die neutrophi­ len Granulozyten können die endotheliale Barriere in den Hoch­ endothel-Venolen durchdringen und in das Gewebe eindringen. Dieser Prozeß kann bei magnetisierten Makrophagen und neutrophi­ len Granulozyten durch die Einwirkung eines Magnetfeldes unter­ stützt werden. Bei einem magnetischen drug targeting von Tumoren mit den erfindungsgemäßen superparamagnetischen Teilchen kann somit eine beschleunigte Anreicherung der magnetisierten Makro­ phagen und neutrophilen Granulozyten im Tumorgewebe erfolgen und eine immunologische Schädigung des Tumorgewebes einsetzen.
An der Phasengrenze zwischen den superparamagnetischen Teilchen und diamagnetischen Zellen treten mechanische Kräfte auf, die proportional der Permeabilitätsdifferenz der sich berührenden Materialien und dem Quadrat der wirkenden Magnetfeldstärke sind.
Da die erfindungsgemäßen Teilchen einen sehr hohen Anteil an superparamagnetischen Teilchen besitzen und die Stabilisatorsub­ stanz nur eine monomolekulare Schicht von wenigen Nanometern Dicke besitzt, treten an den Phasengrenzen zu diamagnetischen Zellen Kräfte auf, die zur Schädigung der Zellen führen können. Diese Kräfte können z. B. bei der Anreicherung der superparama­ gnetischen Teilchen in Tumoren, zu einer Tumorschädigung führen. Dieser magnetomechanische Effekt könnte auch dazu führen, daß bei einer starken Wechselwirkung zwischen der Stabilisatorsub­ stanz der superparamagnetischen Teilchen und dem Tumorgewebe, Oberflächenmoleküle des Tumorgewebes von den superparamagneti­ schen Teilchen gebunden und herausgezogen werden. Wenn diese superparamagnetischen Teilchen von den Makrophagen und den neu­ trophilen Granulozyten phagozytiert werden, können die Oberflä­ chenmoleküle des Tumors als Antigen erkannt werden, auch wenn sie sonst nicht vom Immunsystem als Antigen identifiziert worden wären. Es kann eine mehr oder weniger starke Immunantwort des Körpers auf die Oberflächenmoleküle des Tumors und damit eine Schädigung des Tumors auftreten.
Eine Stimulierung des Immunsystems durch magnetomechanische Effekte kann auch dadurch erreicht werden, daß Viren, Bakterien oder Pilze in vitro mit reaktiven superparamagnetischen Teilchen gemischt werden. So können superparamagnetische Teilchen, die z. B. mit Mono-[ω-Oxoethoxy-polyethylen-glykol]-phosphat stabili­ siert wurden, mit den Aminogruppen der Oberflächenproteine der Viren oder Bakterien kovalente chemische Bindungen eingehen. Durch Einwirkung starker inhomogener Magnetfelder oder mit Hilfe bekannter Zellaufschlußmethoden lassen sich so Oberflächenmole­ küle der Viren-, Bakterien- oder Pilzoberflächen mit den super­ paramagnetischen Teilchen herstellen. Diese superparamagneti­ schen Proteinbruchstücke werden beim Spritzen in den Körper vom retikulendothelialen System aufgenommen, die Proteinbruchstücke als Antigen erkannt und der Körper reagiert mit einer entspre­ chenden Immunantwort, unter anderem mit einer Produktion von entsprechenden Antikörpern. So läßt sich auch eine Immunantwort des Körpers von Proteinen stimulieren, die für sich alleine vom Körper nicht als Antigen erkannt werden. Das hat besondere Be­ deutung bei der Erzeugung einer Immunabwehr des Körpers gegen Tumorzellen, Viren, Bakterien, Hefen oder Pilze, für die es noch keine geeignete Chemotherapie gibt oder bei denen sich eine Resistenz gegen bekannte angewendete Arzneimittel herausgebildet hat.
Durch die Kopplung von reaktiven superparamagnetischen Teilchen an die Oberflächenmoleküle von z. B. Tumorzellen, Viren, Bakte­ rien, Hefen, Pilzen und Heraustrennen dieser Oberflächenmoleküle durch starke inhomogene Magnetfelder oder bekannte Zellauf­ schlußverfahren lassen sich immunstimulierende superparamagneti­ sche Molekülkomplexe gewinnen, die bei in vivo Anwendung zur Immunstimulierung und Schädigung dieser biologischen aktiven Zellen führen können.
Überraschend wurde weiterhin gefunden, daß die neuen diphosphat- oder polyphosphathaltigen Stabilisatorsubstanzen auf der Basis von Polyalkylenglykolen selbst eine tumorschädigende Wirkung besitzen. Solche Polyethylenglykolderivate haben die allgemei­ nen Formel
X - (Polyalkylenglykol)n - A - B
worin X eine funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt aus Diphosphat-, Polyphosphat-, Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethy­ lacetal-, Diethylacetal-, Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlor­ triazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat-, Toluolsulfonat-, Alkoxy-, Alky­ lamino- und Alkylthiogruppe, wobei die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy- und der Alkylgruppe zwischen 1 und 4 beträgt;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Wasser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypro­ pylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copolymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG-PPG- Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, wobei die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist ein phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Diphosphat und Polyphosphat.
Beispielhafte polyalkylenglykolhaltige Stabilisatorsubstanzen mit tumorschädigenden Eigenschaften sind Mono- und Di-[ω-Methoxy-polyethylenglykol]-diphosphat (MG PEG ca. 1000), das Dimethylacetal von Mono-[ω-Oxoethoxy-polyethylenglykol]­ diphosphat (MG PEG ca. 2000), Mono-[ω-Ethoxy-polyethylengly­ kol]-polyphosphat (MG PEG ca. 2000) oder Mono-[ω-Methoxy-poly­ ethylen-glykolpolypropylenglykol]-diphosphat, hergestellt aus Polyglykol M 41/40 (Hoechst, DE).
Überraschend wurde weiterhin gefunden, daß auch die neuen di­ phosphat-und polyphosphatgruppenhaltigen Kohlehydrate, die hier als Stabilisatorsubstanzen der superparamagnetischen Teilchen eingesetzt werden, per se eine tumorschädigende Wirkung aufwei­ sen. Diese neuen diphosphat- und polyphosphatgruppenhaltigen Kohlehydrate sind vorzugsweise solche die ausgewählt sind aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den Oligosacchariden Saccharose, Raffinose, Gentia­ nose, Malecitose, Stachyose, Verbascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inuline, Fruk­ tosane, Lävane, Mannane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyuridenylsäure, Poly­ glucuronsäure, Polygalacturonsäure, Polymannuronsäure, Alginsäu­ re, die gegebenenfalls reaktive funktionelle Gruppen haben kön­ nen, die ausgewählt sind aus der Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethylacetal-, Diethylacetal Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Di­ chlortriazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat- und Toluolsulfonatgruppe.
So werden bei der in vivo Anwendung dieser Stabilisatorsubstan­ zen Tumore von Mäusen geschädigt. Durch eine Kopplung dieser Stabilisatorsubstanzen an die superparamagnetischen Teilchen läßt sich die tumorschädigende Wirkung verstärken, indem durch ein magnetisches drug targeting die Konzentration der Stabilisa­ torsubstanz im Tumor wesentlich erhöht. Neben einer Verstärkung der tumorschädigenden Wirkung durch das magnetische drug targe­ ting ist auch eine erhebliche Verkürzung der Wirkungszeit, bis zur beginnenden sichtbaren Tumorschädigung zu beobachten.
Die Stabilisatorsubstanzen sind nach dem Stand der Technik leicht herzustellen.
Die Herstellung der Polyethylenglykole erfolgt durch Oxethylie­ rung einer reaktiven organischen Ausgangsverbindung, wie z. B. 2-Methoxyethanol, Aminoacetaldehyd-dimethylacetal, 2-Methoxy­ ethylamin, 2-Aminoethanol mit Ethylenoxid. Siehe Houben-Weyl, Bd. XIV/2, S. 425 ff. (1963).
Die Einführung der Phosphat-, Diphospat-, Polyposphat- oder Thiophosphatgruppe in die Polyethylenglykole erfolgt leicht durch Reaktion mit verschiedenartigen Phosphorylierungsreagen­ zien bei Raum- oder erhöhten Temperaturen. Siehe Houben-Weyl, Bd.XII/2, S. 131 ff. (1964), Bd. E2, XII/2, S. 300 ff. (1982).
Analog erfolgt die Herstellung von phosphatgruppenhaltigen Koh­ lehydraten, auch von phosphatgruppenhaltigen Polysaccharid-car­ bonsäuren (siehe US-A-2970141).
Bei der Herstellung von ω-Oxoalkoxy-polyethylenglykol-phosphaten geht man zweckmäßig von den Dimethylacetalen entsprechender Alkohole aus, um die Oxogruppe bei der Ethoxylierung und bei der Einführung der Phosphat- oder Phosphonatgruppe zu schützen. Die Acetale können durch saure Hydrolyse mit Säuren oder durch scho­ nende Spaltung mit Ionenaustauschern freigesetzt werden. Siehe Houben-Weyl, Bd. VI/3, S. 203-293 (1964).
Die Herstellung der phosphonatgruppenhaltigen Polyethylenglykole kann nach vielfältigen Methoden erreicht werden. Siehe G.M. Kosolapoff, L. Maier, Organic Phospho­ rous Compounds. Wiley Inters., New York, 1972-1976, Vol. 7, S. 1-486 (1976), Houben-Weyl, Bd. XII/1, S. 338-619 (1963), Houben-Weyl, Bd. E2, S. 300-486 (1982), und insbesondere DE-A-34 07 565, DE-A-24 24 453 und DE-A-32 03 309.
Schließlich wurde gefunden, daß auch die neuen superparamagneti­ sche Eindomänenteilchen aus Eisenoxid-, Eisenmischoxid- oder Eisen mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 3 und 20 Nano­ meter, die an ihrer Oberfläche organische Substanzen tragen der Gruppe
  • (i) diphosphat- oder polyphosphatgruppenhaltige Polyalkylengly­ kole der Formel X - (Polyalkylenglykol)n - A - Bworin X eine funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt aus Diphosphat-, Polyphosphat-, Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dime­ thylacetal-, Diethylacetal-, Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Di­ chlortriazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat-, Toluolsulfonat-, Alkoxy-, Alky­ lamino- und Alkylthiogruppe, wobei die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy- und der Alkylgruppe zwischen 1 und 4 beträgt;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Wasser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypro­ pylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copolymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG-PPG- Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acyla­ min-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist ein Diphosphat- oder Polyphosphatrest; und/oder (ii) diphosphat- oder polyphosphatgruppenhaltige Kohlehydrate, wobei die Kohlehydratreste aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den Oligosacchariden Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Stachyose, Ver­ bascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inuline, Fruktosane, Lävane, Mannane, Gal­ aktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glyco­ proteide, aus Polyuridenylsäure, Polyglucuronsäure, Polygalac­ turonsäure, Polymannuronsäure und/oder Alginsäure bestehen; tumorschädigende Wirkung und immunsteigernde Wirkung haben. Diese Teilchen unterscheiden sich von den in der EP-B-284549 beschriebenen Teilchen durch die diphosphat- bzw. polyphosphat­ gruppenhaltigen Reste. Sie können bei systemischer Verabreichung die o.g. Wirkungen erzielen, wenn auch ihre Konzentrierung unter Magneteinfluß gegenüber den erfindungsgemäßen Aggregaten gerin­ ger ist infolge der weiter oben dargestellten Zusammenhänge.
Die tumorschädigende Wirkung der neuen diphosphat- und poly­ phosphatgruppenhaltigen organischen Substanzen wird durch Bin­ dung an superparamagnetische Eindomänenteilchen verstärkt und noch weiter verbessert durch die Anwendung der superparamagneti­ schen Aggregate. Dabei wird die tumorschädigende Wirkung durch Anwendung von Magnetfeldern unterstützt.
An Beispielen sollen die Herstellung der erfindungsgemäßen superparamagnetischen Teilchen erläutert werden.
Beispiel 1
Eisen(III)-chlorid (270 g) und Eisen(II)-chlorid (119 g) werden in 1 l dest. Wasser gelöst. Durch Zugabe von Ammoniakwasser wird unter Rühren der pH-Wert der Lösung auf 9,6 eingestellt. Nach erfolgter Fällung wird die Dispersion mit Salzsäure auf den pH 6,0 eingestellt und die Dispersion auf 100°C erwärmt. Nach dem Abkühlen wird der Niederschlag mit dest. Wasser gewaschen, bis die elektrische Leitfähigkeit <10 µS/cm beträgt.
Die gebildeten superparamagnetischen Teilchen bestehen aus Fe3O4. Sie können stabilisiert werden.
Beispiel 2
Eisen(III)-chlorid (270 g) und Eisen(II)-sulfat (153 g) werden in 1 l dest. Wasser gelöst. Durch Zugabe von Ammoniakwasser wird unter Rühren der pH-Wert der Lösung auf 9,0 eingestellt. Nach erfolgter Fällung wird die Dispersion unter Rühren mit Salzsäure auf pH 5,0 eingestellt und mit 30%-iger Wasserstoffperoxidlösung (22 ml) versetzt und 30 min auf 80°C erwärmt. Nach dem Abkühlen der Dispersion wird der Niederschlag gewaschen bis die elektri­ sche Leitfähigkeit < 10 µS/cm beträgt. Die entstandenen superpa­ ramagnetischen Teilchen aus γ-Fe2O3 und können stabilisiert werden.
Beispiel 3
Eisen (III)-chlorid (270 g) und Zinkchlorid (82 g) werden in 1 l dest. Wasser gelöst. Durch Zugabe von Natronlauge wird unter Rühren ein pH-Wert von 8,5 eingestellt. Nach erfolgter Fällung wird die Dispersion unter Rühren mit Salzsäure auf den pH-Wert von 4,0 eingestellt und auf 110°C im Autoklaven erwärmt. Nach dem Abkühlen der Dispersion wird der Niederschlag gewaschen, bis das Filtrat eine elektrische Leitfähigkeit von < 10 = µS/cm besitzt. Das entstehende Zink-Ferrit kann stabilisiert werden.
Die Stabilisierung der superparamagnetischen Teilchen erfolgt durch Mischen einer wäßrigen oder niedrigsiedende polare Lösungsmittel enthaltenden Stabilisatorlösung mit den Magnet­ teilchen bei Raumtemperatur. Die Stabilisatorlösung kann dabei, je nach den gewünschten Eigenschaften, aus reinen Stabilisator­ substanzen oder aus Mischungen von Stabilisatorsubstanzen be­ stehen. Zur Beschleunigung der Dispergierung und Stabilisierung kann die Dispersion gerührt oder mit Ultraschall behandelt wer­ den. Kommen niedrigsiedende organische Lösungsmittel zur Anwen­ dung, werden diese zur Entfernung nach der Stabilisierung durch Vakuumverdampfung oder Dialyse entfernt.
An einigen Beispielen soll die Stabilisierung der superparama­ gnetischen Teilchen nachfolgend erläutert werden.
Beispiel 4
Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung von 50 g Mono[ω-Methoxy-polyethylenglykol]­ phosphat (Molekulargewicht ca. 1000) in 500 ml dest. Wasser gege­ ben und 5 min gerührt. Die entstehende Dispersion wird 30 min auf einen Permanentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 T sedimentiert und der Überstand von magnetischer Flüs­ sigkeit abgesaugt. Das Sediment auf dem Magnetfeld enthält die superparamagnetischen Teilchen. Durch mehrmaliges Waschen mit dest. Wasser und erneuter Sedimentation im Magnetfeld können die superparamagnetischen Teilchen rein und in enger Teilchengrößen­ verteilung erhalten werden. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 nm.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind sehr gut für die ma­ gnetische Anreicherung in Tumoren geeignet. Hier können sie durch magnetomechanische Immunstimulierung, oder zusätzlich durch Hyperthermie, d. h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung und Erwärmung des Tumors, den Tumor zerstören. Die superparamagnetischen Teilchen sind auch als orales oder i.v. Kontrastmittel für die MRI anwendbar.
Beispiel 5
Die gesamte Menge des Zink-Ferrit-Niederschlages von Beispiel 3 wird in eine Lösung von 50 g Di[ω-Methoxy-polyethylenglykol]­ phosphat (Molekulargewicht ca. 1500) in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit Ultraschall von 100 W Leistung disper­ giert. Die entstehenden superparamagnetischen Teilchen haben einen Durchmesser von 310 nm. Die Dispersion wird gegen dest. Wasser dialysiert und durch ein 0,45 µm-Filter filtriert. Das entstehende Produkt ist als orales Kontrastmittel für das MRI anwendbar.
Beispiel 6
Die gesamte Menge an γ-Fe2O3 Teilchen von Beispiel 2 wird in eine Lösung von 20 g Mono-[ω-Oxoethoxy-polyethylenglykol)­ phosphat (Molekulargewicht ca. 1800), 15 g Mono- und 15 g Di-[ω-Methoxy-polyethylenglykol]-phosphat (Molekulargewicht ca. 1000) in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit einem Ultra­ schalldispergator (100 W Leistung) dispergiert. Die entstehende Dispersion wird mit einem 50 kD-Filter gegen dest. Wasser dialy­ siert, um überschüssige Stabilisatorsubstanzen zu entfernen. Die Abtrennung der nicht oder nur schwach agglomerierten super­ paramagnetischen Eindomänenteilchen, die eine stabile magneti­ sche Flüssigkeit bilden, erfolgt durch eine magnetische Sedimen­ tation wie im Beispiel 4 beschrieben. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 180 nm. Die nach Beispiel 6 hergestellten superparamagnetischen Teilchen sind für viele Kopplungsreaktionen verwendbar, bei denen die Reaktivität der Aldehydgruppe Anwendung finden kann. So z. B. für die Kopplung von aminogruppenhaltigen pharmakologisch wirksamen Substanzen, wie Streptokinase oder Plasminogen-Streptokinase- Aktivator-Komplex.
Beispiel 7
10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 30 mg Anistreplase gemischt und 20 min bei Raumtemperatur stehengelassen. Das ent­ stehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting zur Auflösung von Blutgerinnseln einsetzbar.
Die nach Beispiel 6 hergestellten reaktiven superparamagneti­ schen Teilchen sind auch für die Herstellung von Substanzen für das magnetische drug targeting in der Tumortherapie geeignet, wie an Beispiel 8 erläutert werden soll.
Beispiel 8
10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 10 ml einer 10 Gew.-% igen MITOMYCIN C Lösung gemischt und 30 min bei Raumtemperatur geschüttelt. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting gegen Leukämie anwendbar.
Beispiel 9
10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 10 mg EPIRUBICIN-Hydro­ chlorid gemischt und 20 min bei Raumtemperatur geschüttelt. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting in der Tumortherapie anwendbar.
Erfindungsgemäß können auf der Oberfläche der superparamagneti­ schen Teilchen auch direkt phosphat- oder phosphonatgruppenhal­ tige Arzneimittel chemisch gebunden werden, indem die 0,2 bis 0,3fache Menge der zuzusetzenden Stabilisatormenge in Form des Arzneimittels zum unstabilisierten Niederschlag zugegeben wird und nach 5 min Rühren die entsprechende restliche Menge des Stabilisators, unter weiterem Rühren, zugesetzt wird.
Beispiel 10
Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel 1 wird mit einer Lösung von 10 g ESTRAMUSTIN in 250 ml dest. Was­ ser gemischt und 5 min gerührt. Anschließend wird 40 g Di-[ω­ -Methoxy-polyethylenglykol]-phosphat (Molekulargewicht ca. 750) in 250 ml dest. Wasser gelöst, zur Mischung gegeben und 5 min gerührt. Die entstandene Dispersion wird 30 min auf einem Perma­ nentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 mT sedi­ mentiert und der Überstand von magnetischer Flüssigkeit abge­ saugt. Das Sediment auf dem Magneten enthält die superparamagne­ tischen Teilchen und wird durch ein 0,45 µm-Filter filtriert. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting des Prostatakarzinoms anwendbar.
Beispiel 11
Die gesamte Menge des Magnetitniederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung eines Gemisches von 40 g Mono-[ω-Methoxy­ polyethylenglykol]-phosphat, -diphosphat und -polyphosphat, mit dem Mischungsverhältnis von ungefähr 8 : 1 : 1 und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 750, in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min gerührt. Die entstehende Dispersion wird 30 min auf einen Permanentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 T sedimentiert und der Überstand von magnetischer Flüssigkeit abgesaugt. Das Sediment auf dem Magnetfeld enthält die superpa­ ramagnetischen Teilchen. Durch mehrmaliges Waschen mit dest. Wasser und erneutem Sedimentation im Magnetfeld können die su­ perparamagnetischen Teilchen rein und in enger Teilchengrößen­ verteilung erhalten werden. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 nm.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind sehr gut für die ma­ gnetische Anreicherung Tumoren geeignet. Hier können sie durch magnetomechanische Immunstimulierung, oder zusätzlich durch Hyperthermie, d. h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung und Erwärmung des Tumors, den Tumor zerstören. Die superparamagnetischen Teilchen sind auch als orales oder i.v. Kontrastmittel für die MRI anwendbar.
Durch Anwendung von Stabilisatorgemischen können die superpara­ magnetischen Teilchen bei bestimmten, ausgewählten pH-Werten zur Aggregation gebracht werden. So kann die Ausfällung der superpa­ ramagnetischen Teilchen in alkalischen Tumoren, zusätzlich zur Anreicherung durch magnetisches drug targeting, zu einer magne­ tomechanischen Schädigung der Tumoren führen, wenn zum Beispiel ein Gemisch aus Cocarboxylase, Mono- und Di-[ω-Methoxy­ polyethylenglykol]-phosphat als Stabilisatoren eingesetzt wird.
Beispiel 12
Die gesamte Menge des Magnetitniederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung von 15 g Mono-, 15 g Di-[Methoxy-polyethylengly­ kol]-phosphat (Molekulargewicht ca. 2000) und 12 g Cocarboxylase in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit Ultraschall disper­ giert.Die entstehende Dispersion wird 30 min auf einen Perma­ nentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 T sedi­ mentiert und der Überstand von magnetischer Flüssigkeit abge­ saugt. Das Sediment auf dem Magnetfeld enthält die superparama­ gnetischen Teilchen. Durch mehrmaliges Waschen mit dest. Wasser und erneuter Sedimentation im Magnetfeld können die superparama­ gnetischen Teilchen rein und in enger Teilchengrößenverteilung erhalten werden. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 nm.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind sehr gut für die ma­ gnetische Anreicherung in Tumoren geeignet. Hier können sie durch magnetomechanische Immunstimulierung, oder zusätzlich durch Hyperthermie, d. h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung und Erwärmung des Tumors, den Tumor zerstören. Magnet­ felder können die Wirksamkeit der Immunstimulierung erhöhen.
Die erfindungsgemäßen neuen diphosphat- und polyphosphathaltigen Stabilisatorsubstanzen können allein, d. h. auch ohne Kopplung an die superparamagnetischen Aggregate, bei systemischer Anwendung im Körper zur Tumorschädigung eingesetzt werden. Dazu verwendet man eine Mischung aus einer oder mehreren der oben beschriebenen Stabilisatorsubstanzen und einem pharmakologisch annehmbaren Träger, wie z. B. physiologische Kochsalzlösung.
Beispiel 13
4 g Mono-[ω-Methoxy-polyethylenglykol]-diphosphat (Molekularge­ wicht ca. 1000) werden in 100 ml physiologische Kochsalzlösung gelöst und durch ein 0,2 µm -Filter steril filtriert. Die ent­ stehende Flüssigkeit ist für den Einsatz zur Tumorschädigung geeignet.
Um eine magnetomechanische Immunstimulierung im Körper einzulei­ ten, werden magnetisierbare Leukozyten parenteral in den Körper gegeben und mit Hilfe von Magnetfeldern am Wirkungsort angerei­ chert. Durch die magnetomechanischen Kräfte werden die magneti­ sierten Leukozyten, und hier vor allen Dingen die neutrophilen Granulozyten und Makrophagen, in den Hochendothel-Venolen ange­ reichert, beschleunigt das Endothel durchdringen und in das Gewebe eindringen. Die Anreicherung der magnetisierbaren Leuko­ zyten, z. B. im Tumorgewebe, kann zu dessen immunologischen Schä­ digung führen. Vor allen Dingen dann, wenn eine magneto-mechani­ sche Schädigung der Tumormembran durch die superparamagnetischen Teilchen eintritt und die Tumormembranbruchstücke von den be­ nachbarten neutrophilen Granulozyten und Makrophagen phagozy­ tiert werden. Die Ausbildung von Tumor-Antikörpern kann dann auch zur Schädigung von nicht behandelten Tumoren führen. Magnetfelder können die Wirksamkeit der Immunstimulierung erhö­ hen.
Zur Herstellung eines magnetisierbaren Leukozytenkonzentrates wird ein Leukozytenkonzentrat mit reaktiven superparamagneti­ schen Teilchen gemischt und bei Raumtemperatur oder bei 37°C zur Reaktion gebracht.
Beispiel 14
100 ml Leukozytenkonzentrat werden mit 10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, gemischt und 20 min bei 37°C stehengelassen. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting zur Tumorschädi­ gung einsetzbar.
Eine magneto-mechanische Immunstimulierung kann z. B. auch mit magnetisierbaren Viren, Bakterien, Pilzen, Tumorzellen oder deren magnetisierbaren Oberflächenmolekülen erfolgen. Die magne­ tisierbaren Viren, Zellen oder deren Oberflächenmoleküle können parenteral in den Körper gegeben werden, da sie dort vom retiku­ loendothelialem System erkannt und von den Makrophagen und den neutrophilen Granulozyten gebunden und phagozytiert werden. Als Folge der Phagozytose werden Teile der Oberflächenmoleküle als Komplex mit ebenfalls wiederverwendeten Glycoproteinen aus dem Haupt-Histokompatibilitätskomplex an die Oberfläche der Makro­ phagen zurücktransportiert, wo sie von den T-Lymphozyten des Immunsystem überprüft, als Antigen erkannt und die entsprechende Immunantwort gegen die Oberflächenmoleküle aktiviert wird. Somit erfolgt eine Immunaktivierung des Körpers gegen die entsprechen­ den Viren und Zellen.
Magnetfelder können die Wirksamkeit der Immunstimulierung erhö­ hen.
So kann eine Immunisierung und Behandlung von schwer therapier­ baren Viren-, Bakterien- oder Pilzerkrankungen ermöglicht wer­ den.
Die Herstellung magnetisierbarer Viren oder Zellen erfolgt durch einfaches Mischen derselben mit reaktiven superparamagnetischen Teilchen, z. B. nach Beispiel 6. Durch Zugabe eines pharmakolo­ gisch annehmbaren Trägers zur magnetisierbaren Mischung erhält man eine pharmakologisch wirksame Zubereitung zur Immunsteige­ rung gegen Viren und Zellen.
Die Herstellung magnetisierbarer Oberflächenmoleküle von Viren, Bakterien oder Tumorzellen erfolgt durch einfaches Mischen die­ ser biologischen Teilchen mit den reaktiven superparamagneti­ schen Teilchen und nachfolgender Blockierung der restlichen reaktiven Gruppen durch geeignete, physiologisch verträgliche Substanzen. So erfolgt z. B. das Blockieren der überschüssigen Aldehydgruppen der Stabilisatorsubstanz nach Beispiel 6, durch Zugabe einer 0,5 molare Äthanolamin-hydrochloridlösung (pH 8,5) zur Teilchendispersion. Nach der Zerstörung der magnetisierten biologischen Teilchen mit Hilfe bekannter Aufschlußverfahren, wie Druckaufschluß, mechanisches Zermahlen, osmotische Schockbe­ handlung, werden die magnetisierten Oberflächenmoleküle mit Hilfe eines Magnetfeldes aus der Aufschlußdispersion entfernt. Die Reinigung der magnetisierbaren Oberflächenmoleküle erfolgt durch mehrmaliges Waschen und Abtrennen im Magnetfeld. Durch Zugabe eines pharmakologisch annehmbaren Trägers zu den gerei­ nigten magnetisierbaren Oberflächenmolekülen erhält man eine pharmakologisch wirksame Zubereitung zur Immunsteigerung gegen Viren und Zellen.
Da die Magnetisierung der Viren, Bakterien, Pilze, Tumorzellen und deren Oberflächenmoleküle in vitro erfolgt, kann auch eine patientenspezifische Immunbehandlung erfolgen. Voraussetzung dafür ist, daß eine Isolierung oder Anreicherung der entspre­ chenden Viren und Zellen aus dem Körper des Patienten erfolgt.
Das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen superparamagne­ tischen Teilchen liegt auf dem Gebiet des magnetischen drug targeting. Aufgrund der sehr hohen Anteiles an Magnetmaterial (90 bis 98 Gew.-%) lassen sich schon kleine Magnetteilchen sehr gut und sehr schnell in bestimmte Regionen des Körpers mit Hilfe von elektromagnetischen oder Permanentmagnet-Feldern konzentrie­ ren. Bei Kopplung von pharmakologisch wirksamen Substanzen an die superparamagnetischen Teilchen, kann deren Konzentration am Wirkungsort drastisch erhöht werden. Dieser Umstand hat für die Krebstherapie besondere Bedeutung, da die zur Chemotherapie von Tumoren eingesetzten Substanzen sehr starke Nebenwirkungen auf den gesamten Organismus ausüben und bei einer Anreicherung am Wirkungsort der übrige Körper weniger stark mit Zytostatika belastet wird.
Die superparamagnetischen Teilchen können durch Kopplung an Viren, Zellen und deren Oberflächenmolekülen zur Immunaktivie­ rung im Körper eingesetzt werden, wobei die Einwirkung von Ma­ gnetfeldern die Immunaktivierung unterstützt.
Die reaktiven superparamagnetischen Teilchen können auch zur in vitro Diagnostik eingesetzt werden, wenn auf der Oberfläche der Teilchen die entsprechenden diagnostischen Substanzen chemisch gebunden werden. Aufgrund der starken magnetischen Wechselwir­ kung mit Magnetfeldern, lassen sich auch sehr kleine superpara­ magnetische Teilchen nach erfolgter diagnostischer Reaktion leicht aus dem Reaktionsgemisch wieder abtrennen.
Die superparamagnetischen Teilchen können auch als Kontrastmit­ tel für Kernspin-Diagnostik eingesetzt werden.

Claims (17)

1. Superparamagnetische Teilchen, gekennzeichnet durch,
  • (a) stabile, abbaubare Aggregate mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 10 und 1000 Nanometer mit definiertem Verhal­ ten im Magnetfeld, wobei die Aggregate
  • (b) aus mehreren kleinen superparamagnetischen Eindomänenteil­ chen aus Eisenoxid-, Eisenmischoxid- oder Eisen mit einer Teil­ chengröße im Bereich zwischen 3 und 20 Nanometer bestehen, die
  • (c) auf ihrer Oberfläche organische Substanzen der Gruppe der phosphat-, diphosphat-, polyphosphat-, thiophosphat-, phospho­ nat- oder thiophosphonatgruppenhaltige Polyalkylenglykole, phosphatgruppenhaltige Nucleotide, deren Oligomere oder deren Polymere sowie phosphatgruppenhaltige Kohlehydrate chemisch gebunden tragen, die weitere Bindungsstellen haben können.
2. Superparamagnetische Teilchen nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Teilchengröße der superparamagnetischen Eindomänenteilchen (b) im Bereich von 3 bis 20 nm liegt und die Teilchengröße der superparamagnetischen Aggregate (a) im Bereich von 10 bis 1000 nm.
3. Superparamagnetische Teilchen nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die superparamagnetischen Eindomänen­ teilchen (b) aus γ-Fe2O3, Fe3O4, aus den Eisenmischoxiden der allgemeinen Formel MO-Fe2O3, worin M die zweiwertigen Metallio­ nen Fe, Mg, Be, Mn, Zn, Co, Ba, Sr, Cu oder Gemische davon be­ deuten, aus den Mischoxiden der allgemeinen Formel mFe2O3 nMe2O3, worin Me die dreiwertigen Metallionen Al, Cr, seltene Erdmetalle oder Gemische davon bedeuten, oder Eisen bestehen.
4. Superparamagnetische Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Substanzen (c) ausgewählt sind unter
  • (i) den Verbindungen der allgemeinen Formel X - (Polyalkylenglykol)n - A - Bworin X eine funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt aus der Alkoxy-, Alkylamino- und Alkylthiogruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome im Alkylteil dieser Gruppen im Bereich von 1 und 4 liegt;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Was­ ser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypropylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copo­ lymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG- PPG-Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei de­ nen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acyla­ min-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist ein phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Monophosphat, Diphosphat, Polyphosphat, Phosphonat, Thiophosphat, Thio­ phosphonat;
  • (ii) den phosphatgruppenhaltigen Nucleotiden Mono-, Di-, Tri-­ phosphorsäureester oder Mono-, Di-, Tri-phosphorsäureester­ chloriden von Adenosin, Guanosin, Cytidin, Uridin, Thymidin, Desoxyadenosin, Desoxyguanosin, Desoxycytidin, Desoxythymidin, Inosin, Pyrimidin, Cytosin, Uracil, Thymin, Purin, Adenin, Gua­ nin, Methylcytosin, 5-Hydroxymethyl-cytosin, 2-Methyladenin, 1-Methylguanin, Thiamin, Flavin, Riboflavin sowie Pyridoxal­ phosphat, Pyridoxaminphosphat, Ribonucleinsäure, Ribonuclein­ säuresequenzen, Desoxyribonucleinsäuren, Desoxyribonucleinsäu­ resequenzen; und/oder
  • (iii) den phosphat-, diphosphat- polyphosphat- und thio­ phosphatgruppenhaltigen Kohlehydraten, wobei die Kohlehydratre­ ste aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxy­ ribose, Inosit, aus den Oligosacchariden Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Stachyose, Verbascose, aus den Polysac­ chariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inu­ line, Fruktosane, Lävane, Mannane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyuridenyl­ säure, Polyglucuronsäure, Polygalacturonsäure, Polymannuronsäu­ re und/oder Alginsäure bestehen.
5. Superparamagnetische Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Substanzen (c) wenigstens zwei chemisch reaktive funktionelle Gruppen tragen, wobei der phosphorhaltige Rest für die chemische Bindung zu den superparamagnetischen Teilchen dient und die restlichen reakti­ ven funktionellen Gruppen für die Bindung von gewebespezifi­ schen Bindungssubstanzen und pharmakologisch wirksamen Substan­ zen dienen und daß die reaktiven Stabilisatorsubstanzen ausge­ wählt sind aus der Gruppe der
  • (i) reaktiven phosphorhaltigen Polyalkylenglykole der allge­ meinen Formel X - (Polyalkylenglykol)n - A - Bworin X eine reaktive funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt unter der Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethylacetal-, Diethy­ lacetal Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortriazin-, Hydro­ xamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat- und Toluolsulfonatgruppe;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Was­ ser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypropylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copo­ lymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG-PPG-Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acyla­ min-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist ein phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Monophosphat, Diphosphat, Polyphosphat, Phosphonat, Thiophosphat, Thio­ phosphonat;
wobei die phosphorhaltigen Reste B für die chemische Bindung zu den superparamagnetischen Teilchen und die reaktiven funktio­ nellen Gruppen X für die Bindung von gewebespezifischen Bin­ dungssubstanzen und pharmakologisch wirksamen Substanzen die­ nen; und/oder
  • (ii) phosphat-, diphosphat- polyphosphat- und thiophosphat­ gruppenhaltigen Kohlehydrate, wobei die Kohlehydratreste ausge­ wählt sind aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den Oligosacchariden Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Stachyose, Verbascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inuline, Fruktosane, Lävane, Mannane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyuridenylsäure, Polyglucuronsäure, Polygalacturonsäure, Polymannuronsäure und/oder Alginsäure bestehen, und die reaktiven funktionellen Gruppen ausgewählt sind unter Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethylacetal-, Diethylacetal Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortriazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbo­ nat- und/oder der Toluolsulfonatgruppe;
6. Superparamagnetische Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an die superparamagnetischen Teilchen
  • (i) eine gewebespezifische Bindungssubstanz aus der Gruppe der Antigene, Antikörper, Ribonucleinsäuren, Desoxyribonucleinsäu­ ren, Ribonucleinsäuresequenzen, Desoxyribonucleinsäuresequen­ zen, Haptene, Protein A, Protein G, Endotoxin-bindende Protei­ ne, Lectine, Selectine;
  • (ii) eine pharmakologisch wirksame Substanz aus der Gruppe der Antitumorproteine, Enzyme, Antitumorenzyme, Antibiotika, Pflan­ zenalkaloide, Alkylierungsreagenzien, Antimetaboliten, Hormone und Hormonantagonisten, Interleukine, Interferone, Wachstums­ faktoren, Tumornekrosefaktoren, Endotoxine, Lymphotoxine, Uro­ kinase, Streptokinase, Plasminogen-Streptokinase-Aktivator-Kom­ plex, Gewebe-Plasminogen-Aktivatoren, Desmodus-Plasminogen- Aktivatoren, Makrophagen-Aktivierungskörper, Antisera, Protea­ seninhibitoren und/oder radioakiven Phosphor 32P enthaltene Stabilisatorsubstanzen;
  • (iii) pharmakologisch wirksame Zellen aus der Gruppe der Orga­ nellen, Viren, Mikroben, Algen, Pilze, insbesondere Erythro­ zyten, Thrombozyten, Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten und/- oder Langerhans′sche Inseln;
  • (iv) pharmakologisch wirksamer Komplexbildner aus der Gruppe der Polycarbonsäuren, Aminocarboxylsäuren, Porphyrinen, Kate­ cholamine; und/oder
  • (v) phosphat- oder phosphonatgruppenhaltige Arzneimittel che­ misch gebunden sind.
7. Verfahren zur Herstellung superparamagnetischer Teilchen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die superparama­ gnetischen Eindomänenteilchen (b) durch Fällung aus wäßrigen Eisensalzlösungen mit Alkalilauge oder Ammoniakwasser herge­ stellt, mit Salzsäure auf einen pH-Wert zwischen 3 und 7 einge­ stellt und unter erhöhter Temperatur und gegebenenfalls erhöh­ tem Druck zur Aggregation gebracht, in an sich bekannter Weise gereinigt und mit 20 bis 50 Gew.-% organischer Substanz (c) versetzt und in an sich bekannter Weise gereinigt und gegebe­ nenfalls noch mit pharmakologisch oder diagnostisch wirksamen Substanzen in an sich bekannter Weise gekoppelt werden.
8. Superparamagnetische Eindomänenteilchen aus Eisenoxid-, Eisenmischoxid- oder Eisen mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 3 und 20 Nanometer, die an ihrer Oberfläche organische Substanzen tragen der Gruppe
  • (i) diphosphat- oder polyphosphatgruppenhaltige Polyalkylen­ glykole der Formel X - (Polyalkylenglykol)n - A - Bworin X eine funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt aus Diphosphat-, Polyphosphat-, Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dime­ thylacetal-, Diethylacetal-, Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Di­ chlortriazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat-, Toluolsulfonat-, Alkoxy-, Alkylamino- und Alkylthiogruppe, wobei die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy- und der Alkylgruppe zwischen 1 und 4 beträgt;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Was­ ser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypropylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copo­ lymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG- PPG-Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acyla­ min-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist ein Diphosphat- oder Polyphosphatrest; und/oder (iii) diphosphat- oder polyphosphatgruppenhaltige Kohlehydra­ te, wobei die Kohlehydratreste aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den Oligosacchari­ den Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Stachyose, Verbascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glyko­ gen, Dextrine, Dextrane, Inuline, Fruktosane, Lävane, Mannane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Gly­ coproteide, aus Polyuridenylsäure, Polyglucuronsäure, Polyga­ lacturonsäure, Polymannuronsäure und/oder Alginsäure bestehen.
9. Diphosphat- und polyphosphatgruppenhaltige Polyethylengly­ kolderivate der allgemeinen Formel X - (Polyalkylenglykol)n - A - Bworin X eine funktionelle Gruppe darstellt, ausgewählt aus Diphosphat-, Polyphosphat-, Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dime­ thylacetal-, Diethylacetal-, Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Di­ chlortriazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat- Toluolsulfonat-, Alkoxy-, Alkylamino- und Alkylthiogruppe, wobei die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy- und der Alkylgruppe zwischen 1 und 4 beträgt;
Polyalkylenglykol ist ein Polyethylenglykolrest, ein mit Was­ ser mischbarer Polypropylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolymerisatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypropylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copo­ lymerisaten (PEG)a-(PEG)b, (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt;
n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG- PPG-Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140;
A ist eine Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, wobei die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt;
B ist ein phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Diphosphat und Polyphosphat.
10. Diphosphat- und polyphosphatgruppenhaltige Kohlehydrate, ausgewählt aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den Oligosacchariden Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Stachyose, Verbascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inuline, Fruktosane, Lävane, Mannane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyuridenylsäure, Polyglucuronsäure, Polygalacturonsäure, Polymannuronsäure, Alginsäure, die gegebenenfalls reaktive funktionelle Gruppen haben können, die ausgewählt sind aus der Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethylacetal-, Diethylacetal Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortriazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbo­ nat- und Toluolsulfonatgruppe.
11. Pharmakologisch wirksame Zubereitung, bestehend aus einem pharmakologisch annehmbaren Träger und superparamagnetischen Teilchen nach Anspruch 1 mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 10 und 1000 nm, gegebenenfalls in Verbindung mit einer gewebespezifischen Bindungssubstanz, einer pharmakologisch wirksamen Substanz, einer pharmakologisch wirksamen Zelle, einem pharmakologisch wirksamen Komplexbildner oder einem Arz­ neimittel der in Anspruch 6 genannten Gruppen.
12. Pharmakologisch wirksame Zubereitung, bestehend aus einem pharmakologisch annehmbaren Träger und superparamagnetischen Eindomänenteilchen nach Anspruch 8, gegebenenfalls in Verbin­ dung mit einer gewebespezifischen Bindungssubstanz, einer phar­ makologisch wirksamen Substanz, einer pharmakologisch wirksamen Zelle, einem pharmakologisch wirksamen Komplexbildner oder einem Arzneimittel der in Anspruch 6 genannten Gruppen.
13. Pharmakologisch wirksame Zubereitung, bestehend aus einem pharmakologisch annehmbaren Träger und einer phosphatgruppen­ haltigen organischen Substanz nach Anspruch 9 oder Anspruch 10.
14. Verwendung einer pharmakologisch wirksamen Zubereitung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 zur Tumorschädigung und Immun­ steigerung, wahlweise unter Einwirkung von Magnetfeldern.
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