DE60310695T2

DE60310695T2 - Amphiphile diblock-, triblock- und sternblockcopolymere und und diese enthaltende arzneimittel

Info

Publication number: DE60310695T2
Application number: DE60310695T
Authority: DE
Inventors: Bhalchandra Shripad Lele; Jean-Christophe Montreal LEROUX; Meriam Montreal Quebec Kabbaj
Original assignee: Labopharm Barbados Ltd; Labopharm Inc; Paladin Labs Europe Ltd
Current assignee: Labopharm (barbados) Ltd Belleville St Mic Bb; Labopharm Inc; Paladin Labs Europe Ltd
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: AU2003212158A1; WO2003078489A1; ES2278145T3; US20030181613A1; US7018655B2; DE60310695D1; EP1487892A1; EP1487892B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft neue amphiphile Diblock-, Triblock- und sternförmige Block-Copolymere, die ein biologisch abbaubares Polymer umfassen, das an den Polymerenden über ein bivalentes Schwefelatom kovalent an ein hydrophiles Vinylpolymer gebunden ist; ein Verfahren zur Herstellung der Blockpolymere; ein Polymerisationsverfahren, welches das Unterziehen der Monomere, die zur Radikalpolymerisation in der Lage sind, einer Radikalpolymerisation in Anwesenheit eines makromolekularen biologisch abbaubaren Kettentransfermittels umfasst; und pharmazeutische Zusammensetzungen, welche die Block-Copolymere, beladen mit therapeutischen Mitteln, umfassen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Block-Copolymere, die kovalent aneinander gebundene hydrophile und hydrophobe Polymere umfassen, sind per definitionem amphiphile Polymere. Oberhalb einer bestimmten Konzentration, genannt kritische Mizellkonzentration (KMK) oder Critical Aggregation Concentration (CAC), können die Block-Copolymere sich selbst organisieren, um in wässerigem Medium Aggregate (Mizellen oder Nanopartikel) zu bilden. Die Mizellen bestehen aus zwei getrennten Bereichen – einem inneren Bereich mit hydrophoben Polymerketten (dem Kernbereich), der die Fähigkeit hat, hydrophobe Moleküle löslich zu machen, und einem äußeren Bereich gut solvatisierter hydrophiler Polymerketten (dem Schalenbereich), der kolloidale Stabilität verleiht. Block-Copolymere können so konstruiert sein, dass sie eine niedrige CAC (wenige Milligramm pro Liter) und hohe thermodynamische Stabilität im Vergleich zu niedermolekulargewichtigen grenzflächenaktiven Stoffen aufweisen. Im Allgemeinen liegt die Größe von Block-Copolymer-Mizellen in der Größenordnung von 10-40 Nanometern (Reiss, G.; Hurtrez, G.; Bahadur, P.; Block Copolymers, 1985, in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering; Korschwitz, J.I. Hrsg.; Wiley-Interscience: New York). Aufgrund dieser Eigenschaften haben Block-Copolymer-Mizellen, die hydrophil-biokompatible und. hydrophobe biologisch abbaubare Segmente umfassen, erhebliche Aufmerksamkeit im Hinblick auf ihre Verwendung als Träger schwach wasserlöslicher Arzneimittel in Nanogröße erlangt. Diese Mizellen können die Solubilisation schwach wasserlöslicher Arzneimittel erleichtern, ihre Umlaufzeit in vivo erhöhen und sie schließlich passiv oder aktiv mit Hilfe von Zielliganden (targeting ligands) zu bestimmten Geweben (z.B. Tumorgeweben) leiten (Kataoka, K.; Harada, A.; Nagasaki, Y. 2001, Adv. Drug Deliv. Rev. 47, 113-131; Torchilin, V.P. 2001, J. Controlled Rel. 73, 137-172; Jones, M.-C.; Leroux, J.-C. 1999, Eur. J. Pharm. Biopharm. 48, 101-111.).
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Block-Copolymere mit einer Vielzahl von Strukturen, z. B. A-B, A-B-A und sternförmige Block-Copolymere, sind im Fachgebiet bekannt. Unter den Diblock-Copolymeren des A-B-Typs sind Monomethoxypoly(ethylenglykol)-block-poly(D,L-lactid) (MPEG-b-PDLLA) (Yasugi, K.; Nagasaki, Y.; Kato, M.; Kataoka, K. 1999, J. Controlled Rel. 62, 89-100); Monomethoxypoly(ethylenglykol)-block-poly(ε-caprolacton) (MPEG-b-PCL) (Shin, I.G.; Kim, S.Y.; Lee, Y.M., Cho, C.S.; Sung, Y.K. 1998, J. Controlled Rel. 51, 1-11) und Monomethoxypoly(ethylenglykol)-block-poly(β-benzyl-L-aspartat) (MPEG-b-PBLA) (Yokoyama, M.; Miyauchi, M.; Yamada, N.; Okano, T.; Sakurai, Y.; Kataoka, K.; Lnoue, S. 1990, J. Controlled Rel. 11, 269-278) extensiv im Hinblick auf Mizellen-Arzneimittelfreisetzung untersucht worden. MPEG-b-PDLLA wurde synthetisiert durch Ring öffnende Polymerisation von D,L-Lactid, initiiert entweder mit Kaliummonomethoxypoly(ethylenglyko)lat bei 25°C in Tetrahydrofuran (THF) (Jeong, B.; Bae, Y.H.; Lee, D.S.; Kim, S.W. 1997, Nature 388, 860-862) oder mit MPEG bei 110 bis 150°C-in der Masse (Kim, S.Y.; Shin, I.G.; Lee, Y.M. 1998, J. Controlled Rel. 56, 197-208). In ähnlicher Weise wurde auch MPEG-b-PCL synthetisiert durch Ring öffnende Polymerisation von ε-Caprolacton, initiiert mit Kalium-MPEG-alkoholat in THF bei 25°C (Deng, X.M.; Zhu, Z.X.; Xiong, C.D.; Zhang, L.L. 1997, J. Polym. Sci. Polym. Chem. Ed. 35, 703-708) oder mit MPEG bei 140 bis 180°C in der Masse (Cerrai, P.; Tricoli, M.; Andruzzi, F.; Poci, M.; Pasi, M. 1989, Polymer 30, 338-343). MPEG-b-PBLA wurde synthetisiert durch Polymerisation von N-Carboxyanhydrid von Asparaginsäure, initiiert mit MPEG-Amin, in einem Lösungsmittel bei 25°C (Yokoyama, M.; Lnoue, S.; Kataoka, K.; Yui, N.; Sakurai, Y. 1987, Makromol. Chem. Rapid Commun. 8, 431-435).
Unter den verschiedenen Arzneimittel-Molekülen, mit denen Diblock-Copolymer-Mizellen beladen wurden, sind Paclitaxel (Zhang, X.; Jackson, J.K.; Burt, H.M. 1996; Int. J. Pharm. 132, 195-206); Testosteron (Allen, C.; Eisenberg, A.; Mrsic, J.; Maysinger, D. 2000, Drug Deliv. 7, 139-145); Indomethacin (Kim, S.Y.; Shin, I.G.; Lee, Y.M.; Cho, C.S.; Sung, Y.K. 1998, J. Controlled Rel. 51, 13-22); FK 506, L-685, 818 (Allen, C.; Yu, Y.; Maysinger, D.; Eisenberg, A. 1998, Bioconjug. Chem. 9, 564-572); Dihydrotestosteron (Allen, C.; Han, J.; Yu, Y.; Maysinger, D.; Eisenberg, A. 2000, J. Controlled Rel. 63, 275-286); Amphotericin B (Kwon, G.S.; Naito, M.; Yokoyama, M.; Okano, T.; Sakurai, Y.; Kataoka, Y. 1998, J. Controlled Rel. 51, 169-178); Doxorubicin (Yu, B.G.; Okano, T.; Kataoka, K.; Kwon, G. 1998, J. Controlled Rel. 53, 131-136) und KRN (Yokoyama, M.; Satoh, A.; Sakurai, Y.; Okano, T.; Matsumara, Y.; Kakizoe, T.; Kataoka, K. 1998, J. Controlled Rel. 55, 219-229). In manchen Fällen hat der Einschluss von Arzneimitteln in polymere Mizellen zu erhöhter Wirksamkeit oder geringeren Nebenwirkungen geführt.
Unter den Triblock-Copolymer-Zusammensetzungen des A-B-A-Typs wurden mit Arzneimittel beladene Mizellen auf Poly (ethylenoxid)-block-poly(propylenoxid)-block-poly(ethylenoxid)-Basis ausführlich untersucht (Kabanov, A.V., u. a., 1989, FEBS Lett. 258, 343-345; Batrakova, E. V., u. a. 1996, Br. J. Cancer 74, 1545-1552; Batrakova, E.V.; Han, H.Y.; Alakhov, V.Y.; Miller, D.W.; Kabanov, A.V. 1998, Pharm. Res. 15 850-855; Rapoport, N.Y.; Marin, A.; Luo, Y.; Prestwich, G.D.; Muniruzzaman, M.J. 2002, Pharm. Sci. 91, 151-170; Rapport, N.Y., Herron, J.N.; Pitt, W.G.; Pitina, L. 1999, J. Controlled Rel. 58, 153-162; Cheng, H.Y.; Holl, W. W. 1990, J. Pharm. Sci. 79, 907-912). Diese Polymere stellen jedoch keine biologisch abbaubare Ausführungsform dar. In dem Versuch, eine solche Ausführungsform zu entwickeln, haben Forscher verschiedene biologisch abbaubare, amphiphile A-B-A-Triblock-Copolymere entwickelt.
Ma u. a. (2001) berichteten über die Synthese von PDLLA-b-PEG-b-PDLLA durch Ring öffnende Polymerisation von D,L-Lactid, initiiert mit PEG bei 180°C in der Masse unter Verwendung von Zinn-2-ethylhexanoat als Katalysator (Ma, J.; Feng, P.; Ye, C.; Wang, Y.; Fan, Y. 2001, Colloid Polym. Sci. 279, 387-392). Zhu u. a. (1999) synthetisierten PDLLA-b-PEG-b-PDLLA durch anionische Ring öffnende Polymerisation von D,L-Lactid, initiiert mit Kalium-poly(ethylenglyko)lat (Zhu, Z.; Xiong, C.; Zhang, L.; Yuan, M.; Deng, X. 1999, Eur. Polym. J. 35, 1821-1828). Über Multiblock-Poly(ethylenglykol)-block-poly(D,L-lactid-co-glykolid) (PEG-b-PLGA) wurde von Ferruti u. a. berichtet (1995), worin PEG mit Phosgen zur Reaktion gebracht wurde, gefolgt von Polykondensation des resultierenden α,ω-Bis (chlorameisensäureesters) mit PLGA-Oligomeren in Chloroform bei Raumtemperatur (Ferruti, P.; Penco, M.; Dàddato, P.; Ranucci, E.; Deghenghi, R. 1995; Biomaterials 16, 1423-1428). Li und Kissel (1993) berichteten über eine Synthese von Triblock-PLGA-b-PEG-b-PLGA, indem zunächst ein Komplex zwischen PEG und Aluminiumtriisopropoxid gebildet und dann die Ring öffnende Polymerisation von Lactid/Glykolid mit einem PEG-Aluminiumisopropoxid-Komplex bei 110°C initiiert wurde (Li, Y.X.; Kissel, T. 1993, J. Controlled Rel. 27, 247-257). PCL-b-PEG-b-PCL und PLA-b-PEG-b-PLA wurden ebenfalls synthetisiert durch Ring öffnende Polymerisation von ε-Caprolacton und L-Lactid, initiiert mit PEG in Abwesenheit eines Katalysators bei 185°C bzw. 140°C. (Guerra, G.D.; Cerrai, P.; Tricoli, M.; Maltinti, S.; J. Biomater. Sci. Mater. Medicine 12, 313-317). Eine weitere Klasse von Block-Copolymeren, von denen angenommen wird, dass sie als Arzneimittel-Träger nützlich sind, ist kürzlich entstanden, und sie werden als sternförmige amphiphile Block-Copolymere bezeichnet. Diese Polymere haben eine klar definierte Struktur, gekennzeichnet durch eine große Anzahl von Armen, die vom zentralen Kern ausgehen, und umfassen hydrophobe und hydrophile Makromoleküle, die an einem Punkt kovalent gebunden sind. Sternförmige Block-Copolymere haben eine sehr niedrige Mizellen-Grenzkonzentration und wirken als intrinsisch stabile polymere Mizellen, die in der Lage sind, schlecht wasserlösliche Arzneimittel löslich zu machen, siehe z.B. U.S.-Patent Nr. 6,284,267. Li und Kissel (1998) berichteten über die Synthese vier- und achtarmiger sternförmiger PEO-b-PLA, PEO-b-PLGA und PEO-b-PCL durch PEO-initiierte Ring öffnende Polymerisation von L-Lactid, Lactid/Glykolid bzw. ε-Caprolacton in Toluol unter Verwendung von Triethylaluminium als Katalysator (Li, Y.; Kissel, T. Polymer 39, 4421-4427). Choi u. a. (1998) synthetisierten sternförmiges PEO-b-PLA und PEO-b-PCL durch vierarmige PEO-initiierte Ring öffnende Polymerisation von Lactid bzw. ε-Caprolacton bei 110°C in der Masse unter Verwendung von Zinn-2-ethylhexanoat als Katalysator. (Choi, Y.K.; Bae, Y.H.; Kim, S.W. 1998, Macromolecules 31, 8766-8774). Hedrick u. a. (1998) berichteten über eine Kombination von Ringöffnung und Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP). Diese Autoren synthetisierten Dendrimer-ähnliches Multiarm-Poly (ε-caprolacton)-2-bromisobutyrat, das in ATRP von 2-Hydroxyethylmethacrylat bzw. PEG-Methacrylat als Makroinitiator verwendet wurde. (Hedrick, J.L.; Trollsas, M.; Hawker, C.J.; Atthoff, B.; Claesson, H.; Heise, A.; Miller, R.D.; Mecerreyes, D.; Jerome, R.; Dubois, Ph. 1998, Macromolecules 31, 8691-8705).
Das U.S.-Patent 6,322,805 betrifft biologisch abbaubare polymere Mizellen, die in der Lage sind, ein hydrophobes Arzneimittel in einer hydrophilen Umgebung löslich zu machen, umfassend ein amphiphiles Block-Copolymer mit einer hydrophilen Poly(alkylenoxid)-Komponente, und ein biologisch abbaubares hydrophobes Polymer, das gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Poly(milchsäure), Poly(glykolsäure), Poly(milch-co-glykolsäure.), Poly(ε-caprolacton) und Derivaten und Mischungen davon. Das Patent lehrt breit Triblock-Copolymere des A-B-A-Typs, die Poly(ε-caprolacton) als einen ihrer Bestandteile enthalten können, offenbart jedoch weder die in der vorliegenden Erfindung offenbarten hydrophile Vinylpolymere umfassenden Block-Copolymere noch ein Verfahren, mit dem solche Polymere erfolgreich synthetisiert werden könnten.
Das U.S.-Patent 6,201,065 betrifft Gel bildende Makromere, die mindestens vier Polymerblöcke einschließen, welche mindestens zwei hydrophile Gruppen, eine hydrophobe Gruppe und eine vernetzbare Gruppe einschließen. Die Referenz offenbart die mögliche Nutzung einer Vielzahl von Polymerisationstechniken, unter ihnen die Bindung eines Thiols an einen Reaktionsteilnehmer und die anschließende kovalente Bindung an ein Makromer. Die Referenz lehrt weiter die Bildung biologisch abbaubarer Verbindungen, die die quervernetzenden Reaktivgruppen trennen. Die Referenz lehrt weder die spezielle Art von Block-Copolymeren, die in der vorliegenden Erfindung ausgeführt sind, noch ein Verfahren, durch das solche Polymere erfolgreich synthetisiert werden könnten, und legt sie auch nicht nahe.
Die meisten der oben erwähnten Berichte zeigen, dass PEG die bevorzugte Wahl eines hydrophilen Segments gewesen ist, das Block-Copolymer-Mizellen kolloidale Stabilität verleiht. Unter bestimmten Bedingungen kann PEG jedoch die Aggregation von Nanopartikeln nach Gefriertrocknung fördern (De Jaghere, F.; Alleman, E.; Leroux, J.-C.; Stevels, W.; Feijen, J.; Doelker, E.; Gurny, R. 1999, Pharm. Res. 16, 859-866). Weiterhin fehlen PEG-Ketten Seitenstellen, die genutzt werden könnten, um verschiedene Funktionsgruppen zum Ansteuern von Zielen zu konjugieren oder den Mizellen pH- und/oder Temperaturempfindlichkeit zu verleihen. Hydrophile Polymere, die durch die Polymerisation oder Copolymerisation verschiedener Vinylmonomere synthetisiert werden, können den Block-Copolymeren solche Eigenschaften verleihen. Beispiele für solche Block-Copolymere schließen Poly(N-isopropylacrylamid)-block-poly(L-milchsäure) (Kim, I-S.; Jeong, Y-I.; Cho, C-S.; Kim, S-H. 2000, Int. J. Pharm. 211, 1-8); Poly(N-isopropylacrylamid)-block-poly (butylmethacrylat) (Chung, J.E.; Yooyama, M.; Yamato, M.; Aoyagi, T.; Sakurai, Y., Okano, T. 1999, J. Controlled Rel. 62, 115-127); Poly(N-isopropylacrylamid-co-methacrylsäure-co-octadecylacrylat) (Taillefer, J.; Jones, M-C.; Brasseur, N.; Van Lier, J.E.; Leroux, J-C. 2000, J. Pharm. Sci. 89, 52-62) ein. Weiterhin ist die strukturelle Variation äußerer hydrophiler Schalen, um Mizellen zu erzeugen, die mit vielen verschiedenen biologischen Umgebungen interagieren können, in hohem Maße wünschenswert.
Vor Kurzem berichteten Benhamed u. a. (2001) über neue Poly (N-vinylpyrrolidon)-block-poly(D,L-lactid)(PVP-b-PDLLA)-Mizellen (Benhamed, A.; Ranger, M.; Leroux, J.-C. 2001, Pharm. Res. 18, 323-328). Diese Mizellen haben den potentiellen Vorteil einer PVP-Schale, die sowohl vor Auflösung als auch vor Kälte schützt (Townsend, M.; Deluca, P.P. 1988, J. Parent. Sci. Technol. 37, 190-199; Doebbler, G.F. 1966, Cryobiology 3, 2-11). Auch ist PVP aufgrund seiner amphiphilen Eigenschaften in der Lage, mit einer Vielzahl von Verbindungen zu interagieren (Garret, Q.; Milthorpe, B.K. 1996, Invest. Ophthalmol. 37, 2594-2602; Alencar de Queiro, A.A.; Gallordo, A.; Romman, J.S. 2000, Biomaterials 21, 1631-1643). Andererseits berichtete die Gruppe um Jeong u. a. (1999), (2000) über die Verwendung von Poly(2-ethyl-2-oxazolin) (PEtOz) als Schale bildendem Polymer in Poly(2-ethyl-2-oxazolin)-block-poly(D,L-lactid) (PEtOz-b-PDLLA), Poly(2-ethyl-2-oxazolin)-block-poly(ε-caprolacton) (PEtOz-b-PCL) und Poly(2-ethyl-2-oxazolin)-block-poly(1,3-trimethylencarbonat) (PEtOz-b-PTMC). Die hydrophilen Schalen in den oben beschriebenen Mizellen bilden Wasserstoff bindende Komplexe mit Poly(acrylsäure), die oberhalb eines pH-Werts von 3,9 dissoziieren können (Lee, S.C.; Chang, Y.; Yoon, J.-S.; Kim, C.; Kwon, I.C.; Kim, Y-H; Jeong, S.Y. 1999, Macromolecules 32, 1847-1852; Kim, C.; Lee, S.C.; Shin, J.H.; Kwon, I.C.; Jeong, S.Y. 2000, Macromolecules 33, 7448-7452).
Poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamid) (PHPMA) ist ein weiteres hydrophiles, nicht immunogenes und biokompatibles Polymer. Es ist gezeigt worden, dass Antikrebsmittel, die an PHPMA konjugiert sind, stärkere Antitumorwirkung aufweisen können als die freien Arzneimittel. Tatsächlich sind PK1 und PK2 an Doxorubicin konjugierte PHPMA-Prodrugs, die zurzeit klinisch getestet werden (Kopecek, J.; Kopecova, P.; Minko, T.; Lu, Z-R. 2000, Eur. J. Pharm. Biopharm. 50, 61-81). Freies PHPMA ist auch als eine der Komponenten einer flüssigen Zusammensetzung für Chemotherapie auf Poloxamer-Mizellen-Grundlage verwendet worden (Kabanov, A.V.; Alakhov, V.Y. 2000, U.S.-Pat. Nr. 6,060,518). Weiterhin sind Block- und Pfropf-Copolymere von PHPMA mit Poly (L-lysin) und Poly(trimethylaminoethylmethacrylat) für Genverabreichungs-Anwendungen beschrieben worden (Toncheva, V.; Wolfert, M.A.; Dash, P.R.; Oupicky, D.; Ulbrich, K.; Seymour, L.W.; Schacht, E.H. 1998, Biochim. Biophys. Acta. 1380, 354-368; Konack, C.; Mrkvickova, L.; Nazarova, O.; Ulbrich, K.; Seymour, L.W. 1998, Supramol. Sci. 5, 67-74).
Im Hinblick auf diese Ergebnisse wären amphiphile Block-Copolymer-Mizellen auf der Grundlage von PHPMA und biologisch abbaubaren Polymeren wünschenswert. Es ist über Diblock-Copolymere von PHPMA mit Poly(N-isopropylacrylamid) und Poly (butylmethacrylat) berichtet worden (Konack, C.; Oupicky, D.; Chytry, V.; Ulbrich, K. 2000, Macromolecules 33, 5318-5320; Teodorescu M.; Matyjaszewski, K. 1999, Macromolecules 32, 4826-4831). Durch Konjugationsreaktion zwischen Carboxyl- und Aminfunktionalisierten Polymeren sind PHPMA umfassende Block-Copolymere (außer PHPMA-Block-Poly(butylmethacrylat)) synthetisiert worden. Im Allgemeinen führt dieses Verfahren häufig zu schlechten Konjugations-Ausbeuten, und die Beseitigung nicht umgesetzter Polymere ist nicht zu vernachlässigen (Chung, J.E.; Yokoyama, M.; Yamato, M.; Aoyagi, T.; Sakurai, Y.; Okano, T. 1999, J. Controlled Rel. 62, 115-127). PHPMA-Block-Poly (butylmethacrylat) wurde synthetisiert durch ATRP von HPMA-Monomer, initiiert mit Poly(butylmethacrylat)-Makroinitiator. Dieses Verfahren führte jedoch zu schwachen Ausbeuten und unkontrollierter Polymerisation (hoher Polydispersität) aufgrund der Konkurrenz des PHPMA-Amid-Stickstoffatoms mit den hinzugefügten Liganden, bei der Verwendung eines Cu(I)-Katalysators in ATRP (Teodorescu M.; Matyjaszewski, K. 1999, Macromolecules 32, 4826-4831). Weiterhin ist PHPMA unlöslich in THF, dem Lösungsmittel, das geeignet ist zur Polymer-initiierten anionischen Ring öffnenden Polymerisation von Lactid, Glykolid und ε-Caprolacton. Zusätzlich ist bei hohen Temperaturen die Reaktivität sekundärer Hydroxylgruppen in der PHPMA-Seitenkette nicht zu vernachlässigen. Tatsächlich haben Breitenbach und Kissel (1998) über die Aufpolymerisation von PDLLA und und Poly (D,L-lactid-co-glykolid)-Ketten auf Poly(vinylalkohol) (PVA) unter Schmelzpolymerisations-Bedingungen über PVA-initiierte Ring öffnende Polymerisation von D,L-Lactid und Glykolid berichtet (Breitenbach, A.; Kissel, T. 1998, Polymer 39, 3261-3271).
Über die Synthese von Block-Copolymeren, die aus hydrophoben biologisch abbaubaren Polymeren und hydrophilen Vinylpolymeren bestehen, ist zuvor von Hedrick u. a. berichtet worden (Hedrick, J.L.; Trollsas, M.; Hawker, C.J.; Atthoff, B.; Claesson, H.; Heise, A.; Miller, R.D.; Mecerreyes, D.; Jerome, R.; Dubois, Ph. 1998, Macromolecules 31, 8691-8705). In dieser Studie nutzten die Autoren jedoch Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP), um die Copolymere herzustellen. Leider ist ATRP für die Polymerisation vieler Vinylmonomere nicht optimal geeignet (z. B. HPMA, VP). Die Erfinder der vorliegenden Erfindung entschieden sich daher, hydrophiles Vinylmonomer in Anwesenheit eines makromolekularen biologisch abbaubaren Kettentransfermittels zu radikalpolymerisieren und die Block-Copolymere davon zu gewinnen. Im Stand der Technik synthetisierten Sato u. a. (1987) eine Vielzahl an Block-Copolymeren des AB- und des A-B-A-Typs durch Radikalkettenpolymerisation von Vinylmonomeren, wie z. B. Vinylacetat, Methylmethacrylat, N,N-Dimethylacrylamid und Acrylsäure in Anwesenheit von Mono- oder Dithiol-terminiertem PEG Poly(propylenglykol), Poly(methylmethacrylat), Poly-(vinylalkohol) und Poly(styrol) als Kettentransfermittel (Sato, T.; Yamauchi, J.; Okaya, T. 1987, U.S.-Patent Nr. 4,699,950). Inoue u. a. (1998) synthetisierten Block-Copolymer-Mizellen des A-B-Typs durch Radikalpolymerisation von Acrylsäure in Anwesenheit von Thiol-terminiertem Oligo(methylmethacrylat) als Kettentransfermittel (Inoue, T.; Chen, G.; Nakame, K.; Hoffman, A.S. 1998, J. Controlled Rel. 51, 221-229). Fachleute lehrten ehemals jedoch nicht die Verwendung eines makromolekularen biologisch abbaubaren Kettentransfermittels und schlugen diese auch nicht vor.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung amphiphiler Diblock-, Triblock- und sternförmiger Block-Copolymere eines hydrophoben biologisch abbaubaren Polyesters (z. B. Poly(ε-caprolacton) (PCL), Poly(D,L-milchsäure) (PDLLA)) mit einem hydrophilen Vinylpolymer (z. B. Poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamid) (PHPMA) und Poly(N-vinylpyrrolidon)) bereit, das die Radikalpolymerisation entsprechender Vinylmonomere in der Anwesenheit eines Kettentransfermittels umfasst, das vom Polyester abgeleitet ist. Die vorliegende Erfindung stellt weiter polymere Mizellen-Zusammensetzungen der Block-Copolymere bereit, die physikalisch mit Therapeutika beladen sind.
Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Herstellung amphiphiler Diblock-, Triblock- und sternförmiger Block-Copolymere zu beschreiben, die hydrophile Vinylsegmente und biologisch abbaubare Segmente umfassen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Polymerisationsverfahren zu lehren, das makromolekulare biologisch abbaubare Kettentransfermittel zur Herstellung solcher Polymere verwendet.
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, pharmazeutische Zusammensetzungen der Block-Copolymere bereitzustellen, die physikalisch mit Therapeutika beladen sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Herstellung amphiphiler Diblock-, Triblock- und sternförmiger Block-Copolymere bereit, die ein biologisch abbaubares Polymer, an den Polymerenden über ein bivalentes Schwefelatom kovalent an hydrophile Vinylpolymere gebunden, umfassen, umfassend die Radikalpolymerisation von Vinylmonomeren in Anwesenheit eines makromolekularen biologisch abbaubaren Kettentransfermittels; und betrifft weiter pharmazeutische Zusammensetzungen der Block-Copolymere, die physikalisch mit Therapeutika beladen sind. Die folgenden Ausführungsformen zeigen verschiedene Gruppierungen, die veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten.
Das biologisch abbaubare Polymer kann mindestens ein Glied einschließen, das gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Poly(ester), einem Poly(amid), einem Poly(esteramid), einem Poly(anhydrid) und Kombinationen davon.
Das biologisch abbaubare Poly(ester) ist mindestens ein Glied, das gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Hydroxyl/Carboxyl-endfunktionalisiertem linearem und sternförmigem PCL, Poly(lactid), Poly(glykolid), Poly(lactid-co-glykolid), Poly(3-hydroxybutyrat), Poly(3-hydroxyvalerat) und Derivaten davon.
α,ω-Hydroxyl-endfunktionalisiertes lineares PCL wird kommerziell gewonnen oder hergestellt durch Ring öffnende Polymerisation von ε-Caprolacton, initiiert mit einem Glykol in der Masse (in the bulk) bei 150°C unter Verwendung eines Katalysators.
Hydroxyl-endfunktionalisiertes sternförmiges PCL wird hergestellt durch Ring öffnende Polymerisation von ε-Caprolacton, initiiert mit Polyol in der Masse (in the bulk) bei 150°C unter Verwendung eines Katalysators.
Das Glykol ist mindestens ein Glied, das gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Diethylenglykol, Triethylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol oder Mischungen davon. Das Polyol kann gewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus 3,3,3-Tri (hydroxymethyl)propan und Tetra(hydroxymethyl)methan.
Der Katalysator kann mindestens ein Glied sein, das gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Zinn-2-ethylhexanoat, Dibutylzinndilauryat, Aluminiumtriisopropoxid.
Das makromolekulare biologisch abbaubare Kettentransfermittel kann hergestellt werden durch Konjugieren einer Disulfid enthaltenden aliphatischen Verbindung an ein Hydroxyl/Carboxyl-endfunktionalisiertes biologisch abbaubares Polymer und Aussetzen des Konjugats gegenüber Disulfidbindungs-Reduktion in Anwesenheit eines Reduktionsmittels.
Die Disulfid enthaltende aliphatische Verbindung kann mindestens ein Glied sein, das gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus 3,3'-Dithiobis(propionsäure), 4,4'-Dithiobis (buttersäure), 2-Hydroxyethyldisulfid und 3-Hydroxypropyldisulfid, während das Reduktionsmittel mindestens ein Glied sein kann, das gewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus 2-Mercaptoethanol, Ethandithiol, Dithiothreitol und Dithioerythritol.
Ein lineares Kettentransfermittel α,ω-PCL-Dithiol für die Herstellung von A-B-A-Triblock-Copolymeren wird hergestellt durch Konjugation von 3,3'-Dithiobis(propionsäure) an α,ω-PCL-Diol und Reduktion der Disulfidverbindung im Konjugat.
Ein sternförmiges PCL-Thiol-Kettentransfermittel für die Herstellung sternförmiger Block-Copolymere wird hergestellt durch Konjugation von 3,3'-Dithiobis(propionsäure) an Hydroxylendfunktionalisiertes sternförmiges Poly(ε-caprolacton) und Reduktion der Disulfidverbindung im Konjugat.
Makromolekulares, biologisch abbaubares Kettentransfermittel auf der Grundlage von Poly(D,L-lactid) wird synthetisiert durch das Initiieren der Polymerisation von D,L-Lactid durch ein aliphatisches Disulfid enthaltendes Diol und Reduzieren der Disulfidverbindungen in den resultierenden Polymeren.
Aliphatisches Disulfid enthaltendes Diol zum Initiieren der Polymerisation von D,L-Lactid wird gewählt aus einer Gruppe bestehend aus 2-Hydroxyethyldisulfid, 3-Hydroxypropyldisulfid, 6-Hydroxyeexyldisulfid usw.
PHPMA-b-PCL-b-PHPMA und sternförmiges PCL-b-PHPMA werden hergestellt durch Radikalkettenpolymerisation von N-(2-Hydroxypropyl)methacrylamid in Anwesenheit von α,ω-PCL-Dithiol bzw. sternförmigem PCL-Thiol.
PVP-b-PCL-b-PVP wird hergestellt durch Radikalkettenpolymerisation von N-Vinyl-2-pyrrolidinon in Anwesenheit von α,ω-PCL-Dithiol.
Diblock-Poly(D,L-lactid)-block-poly(N-vinylpyrrolidon) (PDLLA-b-PVP) wird hergestellt durch Radikalkettenpolymerisation von N-Vinyl-2-pyrrolidinon in Anwesenheit von Thiolendfunktionalisiertem Poly(D,L-lactid).
Vinylsegmente in Diblock-, Triblock- und Sternblock-Copolymeren können hergestellt werden durch Radikalkettencopolymerisation von Vinylmonomer und Hydroxyl, Amin -funktionellem Vinylmonomer.
Targeting-Anteile, z. B. Folsäure, Zucker und Antikörper, können an die funktionellen Seitengruppen in Diblock-, Triblock- und Sternblock-Copolymeren konjugiert werden, die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Zum Beispiel kann mindestens ein Targeting-Anteil an eine funktionelle Seitengruppe in einem Vinylpolymer-Segment konjugiert werden, wobei der Targeting-Anteil mindestens ein Glied ist, das gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Vitaminen, Zuckern, Antikörpern, Lektinen, Peptiden und Kombinationen davon.
Andere Vinylmonomere, wie z. B. N-Isopropylacrylamid, Monomethoxy-PEG-methacrylat, Methacrylsäure, Acrylsäure, 2-(Aminoethyl)methacrylat, 3-(Aminopropyl) methacylamidhydrochlorid, N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat, können, einzeln oder in Kombination miteinander, in Anwesenheit eines makromolekularen biologisch abbaubaren Kettentransfermittels polymerisiert werden, um Diblock-, Triblock- oder sternförmige Block-Copolymere zu gewinnen.
Pharmazeutische Zusammensetzungen werden hergestellt durch den Einschluss von Arzneimitteln (alternativ als Therapeutika bezeichnet) in die Diblock-, Triblock- oder sternförmigen Block-Copolymere. Vorzugsweise sind die Therapeutika, die gemäß der Erfindung verwendet werden, hydrophob (schlecht wasserlöslich) oder weisen spezifische Interaktionen mit dem hydrophoben Block auf. Geeignete Arzneimittel schließen Folgendes ein: hydrophobe Antitumor-Verbindungen (z. B. Phthalocyanine, Doxorubicin, Vinblastin, Paclitaxel, Docetaxel, Melphalan, Teniposid, Etiposid), antivirale Arzneimittel (z. B. HIV-1-Proteaseinhibitoren), Immunmodulatoren (z. B. Cyclosporin, Tacrolimus), Antimykotika (z. B. Amphotericin B, Ketoconazol), Mittel für das zentrale Nervensystem (z. B. Anästhetika), steroidale (z. B. Dexamethason) und nicht Steroidale Arzneimittel (z. B. Indomethacin). Die pharmazeutischen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bilden in wässerigen Medien Nanodispersionen oder wasserlösliche Assoziate (d. h. Mizellen). Die Arzneimittel-Nanodispersionen oder Mizellen können hergestellt werden durch chemische Konjugation, durch physikalischen Einschluss durch Dialyse, Emulgierungstechniken, einfache Äquilibrierung des Arzneimittels und der Mizellen in einem wässerigen Medium oder Solubilisation einer festen Arzneimittel/Polymer-Dispersion in Wasser. Zusätzlich können Nanodispersionen gemäß einem Verfahren hergestellt werden, wie es in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Seriennr. 10/101,572, eingereicht am 18. März 2002, ausgeführt ist. Die gleichzeitig anhängige Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer sterilen, stabilisierten Nanodispersion oder einer beladenen Mizelle, die ein Polymer und eine biologisch aktive Zusammensetzung umfasst; im Speziellen Nanodispersionen, die durch Rehydratation eines gefriergetrockneten Kuchens erzeugt werden, hergestellt durch die direkte Gefriertrocknung einer stabilisierten Lösung, die ein Polymer, z. B. ein amphiphiles Block-Copolymer, oder einen niedermolekulargewichtigen grenzflächenaktiven Stoff, ein biologisch aktives Mittel, einen fakultativen Zusatzstoff und ein geeignetes Lösungsmittel umfasst.
Die vorliegende Erfindung ist anhand der folgenden Beispiele noch besser zu verstehen.
BEISPIELE
MATERIALIEN
3,3'-Dithiobis(propionsäure) (DTPA), Poly(ε-caprolacton) diol (HO-PCL-OH) (M_n ca. 2.000), Dicyclohexylcarbodiimid (DCC), N,N-Dimethylaminopyridin (DMAP), Dithiothreitol (DTT), Pentaerythritol, Zinn-2-ethylhexanoat, N-Vinyl-2-pyrrolidinon (VP), 2,2'-Azobisisobutyronitril (AIBN), D,L-Lactid, 2- Hydroxyethyldisulfid, Pyren, THF, N,N-Dimethylformamid (DMF), N,N-Dimethylacetamid (DMAC) und Dichlormethan (DCM) wurden von der Aldrich Chemical Company Inc. (Oakville, ON, Kanada) erworben. N-(2-Hydroxypropyl)methacrylamid (HPMA) wurde von Polysciences Inc. (Warrington, PA) erworben. Amphotericin B, Indomethacin und Doxorubicin wurden von Sigma (Oakville, ON, Kanada) erworben. Spectra/Por^TM-Dialysemembranen mit einem Molekulargewicht-Grenzwert (Cut-off) von 6.000-8.000 stammten von Spectrum Laboratories (Rancho Dominguez, CA). VP wurde durch eine Kieselgelsäule gegeben, um den Inhibitor Natriumhydroxid zu entfernen. AIBN wurde aus Ethanol umkristallisiert. THF wurde vor dem Gebrauch über Natrium und Benzophenon frisch destilliert. Alle anderen Chemikalien wurden im Anlieferungszustand verwendet.
CHARAKTERISIERUNGSVERFAHREN
¹H NMR-Spektroskopie: ¹H NMR-Spektren aller Verbindungen, die in dieser Arbeit synthetisiert wurden, wurden auf einem Bruker-Spektrometer (Milton, ON, Kanada) gewonnen, das mit 300 MHz arbeitete.
Messungen des Molekulargewichts: Gewichts-(M_w) und Zahlenmittel des Molekulargewichts der Polymere wurden bestimmt durch Gel-Permeations-Chromatographie (GPC) auf einem Waters Alliance GPCV 2000-Chromatographen (Waters, Milford, MA), ausgestattet mit einem Differential-Durchflussdetektor und dem Millennium-Softwareprogramm, unter folgenden Bedingungen. Drei Säulen, HT1, HT2 und HT3, mit einem Trennbereich von „sehr hohes Molekulargewicht" bis „niedriges Molekulargewicht", wurden seriell verwendet. Polymerproben wurden in DMF aufgelöst (4mg/ml) und in das System injiziert. Die mobile Phase war DMF, das 50 mM LiBr enthielt. Die Fließgeschwindigkeit und Temperatur wurden auf 0,8 ml/min bzw. 40°C festgelegt. Molekulargewichte wurden durch relative Analyse anhand eines Vergleichs der Retentionszeiten synthetisierter Triblock-Copolymere mit denjenigen von PEG-Standards ermittelt.
Größenmessungen: Die Aggregatgröße in wässerigen Lösungen wurde gemessen durch dynamische Lichtstreuung bei einem 90°- Winkel zum einfallenden Strahl und 20°C auf einem Coulter N4 Plus-Teilchengrößenanalysator (Coulter, Miami, FL), ausgestattet mit Software zur Differential-Größenverteilungs-Intensitätsmessung. Die wässerige Lösung des Polymers (0,03 bis 1 mg/ml) wurde vor der Größenmessung durch einen 0,22 μm-Filter gegeben.
Fluoreszenzspektroskopie: Die scheinbare Kritische Aggregationskoncentration (CAC) der Polymere wurde durch ein Steady-State-Pyren-Fluoreszenzverfahren ermittelt, das auf der Verschiebung der (0,0) Bande von Pyren in den Anregungsspektren von 333 nm auf 336 nm aufgrund seines Einschlusses in den hydrophoben Kern der Mizellen beruht (Lee, S.C.; Chang, Y.; Yoon, J.-S.; Kim, C.; Kwon, I.C.; Kim, Y-H; Jeong, S.Y. 1999, Macromolecules 32, 1847-1852). Zwei ml wässerige Lösung von Pyren (2·10^–7 M) wurden in eine 2 ml-Polymerlösung mit zunehmenden Konzentrationen (0,015-5.000 mg/l) gegeben. Diese Lösungen wurden bei 4°C im Dunkeln gehalten und 16 Stunden lang schwach gerührt. Ihre Anregungsspektren wurden auf einem AMINCO Bowman-Lumineszenzspektrometer der Serie 2 (Thermo Spectronic, Rochester, NY) erfasst, bei λ_ex = 336 nm (Bandpass 1 nm) und λ_em = 393 nm (Bandpass 4 nm). Die CAC wurde ermittelt aus dem Schnittpunkt zweier gerader Linien (der horizontalen Linie mit einem nahezu konstanten Wert des Verhältnisses I_336nm/I_333nm und der vertikalen Linie mit einer steten Zunahme des Verhältniswerts) auf dem Graphen des Fluoreszenzintensitäts-Verhältnisses _336nm/I_333nm im Verhältnis zur log-Polymerkonzentration.
BEISPIEL 1
Synthese von α,ω-Poly(ε-caprolacton)-dithiol: Kettentransfermittel für die Herstellung von A-B-A-Triblock-Copolymeren.
Schritt 1: Synthese von α,ω-Poly(ε-caprolacton)-di (3,3'-dithiobis(propionat)) (DTPA-PCL-DTPA)
Zwei g von HO-PCL-OH (1 mmol) und 1 g von DTPA (5 mmol) wurden zu 10 ml THF gegeben. Die Reaktionsmischung wurde gerührt, um eine klare Lösung zu ergeben. Hierzu wurden 0,8 g DCC (4 mmol) und 20 mg DMAP, aufgelöst in 5 ml THF, in einer Portion hinzugefügt. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur 2 Tage lang gerührt. Sie wurde filtriert, um Dicyclohexylharnstoff (dicyclohexyl urea, DCU) zu entfernen. Die klare Lösung wurde in vacuo konzentriert. Dann wurden hundert ml DCM hinzugegeben und 1 h stehen gelassen, um die restlichen Spuren von DCU zu präzipitieren. Die DCM-Lösung wurde filtriert und mit 3×50 ml von 5% wässerigem NaCl extrahiert. Die organische Schicht wurde auf wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. DCM wurde unter vermindertem Druck verdampft, um DTPA-PCL-DTPA zu isolieren. Das Produkt wurde in vacuo 16 h lang getrocknet. Ausbeute (90%).
¹H NMR (CDCl₃): 4.17 δ, s, 4H (terminales -CH ₂-O-CO- von PCL); 4.00 δ, s, 27H (-CH ₂-O-CO- von der PCL Hauptkette; 3.64 δ, s, 3.6H (-CH ₂-COOH of DTPA); 2.87 δ, d, 7H (-CH ₂-S-S-CH ₂- von DTPA); 2.72 δ, m, 8H (-O-CH ₂-CH ₂-O- von PCL Diethylenglykol); 2.25 δ, s, 27H (-CH ₂-CO- von PCL Carbonyl + DTPA Carbonyl); 1.59 δ, s, 59H (-CH ₂- von PCL Methylengruppe); 1.32 δ, s, 29H (-CH ₂- von PCL Methylengruppe).
Schritt 2: Reduktion von DTPA-PCL-DTPA zu HS-PCL-SH.
Zwei g von DTPA-PCL-DTPA wurden in 10 ml DMF aufgelöst. DTT (0,616 g, 2,5-mal molarer Überschuss gegenüber Disulfidgruppen) wurde hinzugefügt, und die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur 24 h lang gerührt. Die DMF-Lösung wurde unter Rühren in kaltes Wasser (11) gegossen, um HS-PCL-SH zu präzipitieren. Das Produkt wurde durch Filtration isoliert, gründlich mit Wasser gewaschen und in vacuo getrocknet. Ausbeute (43%).
¹H NMR (CDCl₃): 4.19 δ, s, 4H (terminales -CH ₂-O-CO von PCL); 4.02 δ, t, 38H (-CH ₂-O-CO- von der PCL Hauptkettel; 3.6 δ, s, 4.25H (HS-CH₂-CH ₂-CO- von DTPA); 2.88 δ, m, 4.27H (HS-CH ₂-CH₂-CO- von DTPA); 2.7-2.72 δ, m, 8H (-O-CH ₂-CH ₂-O- von PCL Diethylenglykol); glycol); 2.27 δ, t, 40H (-CH ₂-CO- von PCL Carbonyl); 1.61 δ, s, 79H (-CH ₂- von PCL Methylengruppen); 1.34 δ, d, 43H (-CH ₂- von PCL Methylengruppen).
BEISPIEL 2
Synthese von Poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamid)-block-poly (ε-caprolacton)-block-poly(N-2-hydroxypropyl-methacrylamid) (PHPMA-b-PCL-b-PHPMA)
Ein typisches Verfahren für PHPMA-b-PCL-b-PHPMA (1:0,33) ist unten beschrieben (die Zahlen in Klammern stellen das Molare Zuführungsverhältnis (Molar Feed Ratio) HPMA:Caprolacton (CL) dar). In einem Dreihalsrundkolben, der mit einem magnetischen Rühranker und Rückflusskühler ausgestattet war, wurden HS-PCL-SH (0,80 g, 0,36mmol), HPMA (3 g, 20, 9 mmol) und AIBN (0, 034 g, 0,209 mmol) in DMF (10 ml) aufgelöst. Die Lösung wurde 30 min. lang bei Raumtemperatur mit Stickstoff gereinigt, und der Kolben wurde in ein Ölbad eingetaucht, das auf 80°C vorgewärmt war. Die Polymerisation wurde 16 h lang unter kontinuierlicher Stickstoffspülung fortgesetzt. Die DMF-Lösung wurde in Diethylether (800 ml) gegossen, um das Polymer zu präzipitieren, das in 100 ml Wasser aufgelöst und bei 4°C 2 Tage lang gegen 2 1 Wasser dialysiert wurde. Das Wasser wurde alle 12 h ersetzt. Die wässerige Polymerlösung wurde bei 4.000 g 5 min. lang zentrifugiert, um eventuell nicht umgesetztes HS-PCL-SH abzutrennen (sehr geringe Menge beobachtet). Dann wurde die Lösung dekantiert, durch 0,45-μm-Filter filtriert und gefriergetrocknet, um PHPMA-b-PCL-b-PHPMA zu ergeben. Ausbeute: 2,5 g (65%). Typische ¹H NMR (DMSO d₆)-Spektraldaten sind:
4.64 δ, s, (-CH-OH von pHPMA); 4.03 δ, s, (terminales -CH ₂-O-CO- of PCL); 3.90 δ, t, (-CH ₂-O-CO- von der PCL Hauptkette); chain); 3.59 δ, s, (-NH- von PHPMA); 2.81 δ, s, (HO(CH)-CH ₂- NH- von pHPMA); 2.19 δ, t, (-CH ₂-CO- of PCL); 1.44 δ, m, (CH ₂-Hauptkette von PHPMA + PCL Methylengruppen); 1.21 δ, d, (PCL Methylengruppen); 0.73-0.94 δ, d, (-CH ₃- von PHPMA Hauptkette + Seitengruppe -CH₃ von PHPMA).
Ein Ellman-Test zum Nachweis freier -SH-Gruppen wurde am Polymer durchgeführt. Der Test war negativ und zeigte somit den vollständigen Verbrauch von Thiolgruppen von HS-PCL-SH im Kettentransfer an PHPMA und die Bildung des Triblock-Copolymers an. Polymere mit einem anderen Molar Feed Ratio von HPMA: CL wurde gemäß dem Verfahren synthetisiert, das in Beispiel 2 beschrieben ist. Ausbeuten (60-70%). Polymercharakterisierungsdaten sind in Tabelle 1 (Einträge 1-4) aufgeführt.
BEISPIEL 3
Synthese von Poly(N-vinylpyrrolidon)-block-poly(δ-caprolacton)-block-poly(N-vinylpyrrolidon) (PVP-b-PCL-b-PVP)
Diese Polymere wurden mit zunehmendem Molar Feed Ratio von CL zu VP nach dem Verfahren synthetisiert, das für PHPMA-b-PCL-b-PHPMA beschrieben ist. Typische ¹H NMR (DMSO d₆)-Spektraldaten sind: 4,10 δ, s, (terminales -CH₂-O-CO- von PCL); 3,97 δ, s, (-CH₂-O-CO- der PCL-Hauptkette); 3,59-3,74 δ, d, (-CH- der PVP-Hauptkette); 3,14 δ, s, (-CH₂- der PVP-Hauptkette) 1,28-2,26 δ, m, (-CH₂ des Pyrrolidonrings + PCL-Methylengruppen). Die Polymerausbeuten nach der Reinigung lagen im Bereich von 50-60%. Auch bei diesen Polymeren fiel der Ellman-Test auf freie -SH-Gruppen negativ aus und zeigte so einen vollständigen Verbrauch von Thiolgruppen in HS-PCL-SH im Kettentransfer an PVP und die Bildung des Triblock-Copolymers an. Polymercharakterisierungsdaten sind in Tabelle 1 (Einträge 5-7) aufgeführt. Tabelle 1: Molekulargewichte, Zusammensetzung und Mizellcharakterisierungsdaten für A-B-A-Triblock-Copolymere
Bestimmt durch ¹H NMR aus dem Verhältnis der Anzahl von Protonen unter den Spitzenwerten (Peaks), die für HPMA oder VP bzw. PCL charakteristisch sind.

¹in Klammern stehen für Molare Zuführungsverhältnisse (Molar Feed Ratios) von Monomer:CL.
³Ermittelt GPC unter Anwendung von PEG-Standards.
⁴Berechnet aus der Anzahl der Protonen unter den Spitzenwerten (Peaks), die für HPMA oder VP charakteristisch sind. Es wurde davon ausgegangen, dass das durchschnittliche M_n von PCL 2.000 beträgt.
⁵Der ist der Durchschnitt von 2 Experimenten.
⁶Gemessen durch dynamische Lichtstreuung unter Verwendung wässeriger Polymerlösungen bei 1 mg/ml. Die angegebenen Werte sind der Durchschnitt von 3 Messungen. Die Zahlen in Klammern stehen für den prozentualen Anteil von Mizellen einer bestimmten Größe.

BEISPIEL 4
Arzneimittelbeladung in A-B-A-Triblock-Copolymer-Mizellen
Ein exemplarisches, aber nicht einschränkendes Verfahren zum Einschluss eines Arzneimittels, z. B. eines Antikrebsmittels, z. B. Doxorubicin, und eines Antimykotikums, z. B. Amphotericin B, ist unten beschrieben.
Fünf mg Doxorubicin oder 5 mg Amphotericin B und 50 mg PHPMA-b-PCL-b-PHPMA wurden in 5 ml DMAC aufgelöst. Der vierfache molare Überschuss von Triethylamin im Verhältnis zum Arzneimittel wurde hinzugefügt. Die klare Lösung aus Polymer und Arzneimittel wurde bei Raumtemperatur 30 min. lang stehen gelassen. Dann wurden 0,5 ml Wasser in Portionen von 0,1 ml hinzugegeben. Diese Lösung wurde in einen Dialysemembransack mit einem Molekulargewicht-Grenzwert (Cut-off) von 6.000-8.000 gegeben und 24 h lang bei Raumtemperatur gegen 2 l Wasser dialysiert. Das Wasser in der Außenkammer wurde alle 12 h ersetzt. Die Lösung im Dialysesack wurde durch 0,22-μm-Filter gegeben und gefriergetrocknet, um mit Arzneimittel beladene Mizellen zu erhalten. Die Arzneimittel-Beladung wurde durch Spektralphotometrie bewertet, nachdem die Mizellen in DMAC aufgelöst und die Absorbanz für Doxorubicin und Amphotericin B bei 486 bzw. 412 nm gemessen worden war. Ein ähnliches Verfahren wurde angewandt, um Doxorubicin und Amphotericin B in PVP-b-PCL-b-PVP-Mizellen einzuschließen. Die Daten der Arzneimittel-Beladung sind in Tabelle 2 aufgeführt. Tabelle 2: Arzneimittel-Beladungs-Daten für A-B-A-Triblock-Copolymer nach dem Dialyseverfahren

¹Arzeimittel-Beladung der Grundlage von w/w Arzneimittel/(Polymer + Arzneimittel).
²Nicht nachweisbar.

BEISPIEL 5
Synthese von Stern-poly(ε-caprolacton)-tetrakis-thiol thiol (Stern-PCL-(SH)₄): Kettentransfermittel für die Herstellung von sternförmigen Block-Copolymeren.
Schritt 1: Synthese von sternförmigem Poly(ε-caprolacton) (Stern-PCL)
Zwei g ε-Caprolacton (mmol), 0,03 g Pentaerythritol (mmol), 0,025 g Zinn-2-ethylhexanoat (mmol) wurden in ein Schlenk- Polymerisationsrohr, ausgestattet mit einem magnetischen Rühranker, platziert. Vakuum wurde 10 Minuten lang an das Rohr angelegt. Dann wurde das Rohr mit Stickstoff gefüllt. Dies wurde dreimal wiederholt. Schließlich wurde das Rohr unter Vakuum verschlossen und in ein Ölbad eingetaucht, das auf 150°C vorgewärmt war. Polymerisation wurde 16 h lang unter Rühren stattfinden gelassen. Das Polymerisationsrohr wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Polymer wurde in 20 ml Dichlormethan aufgelöst und in n-Hexan präzipitiert. Das Polymer wurde durch Filtration isoliert und im Vakuum 16 h lang getrocknet. Ausbeute (85%).
¹H NMR (CDCl₃) : 4.10 δ s, 8H (-CH ₂-o-CO- von Pentaerythritol), 4.05 δ, t, 192H (-CH ₂-O-CO- von PCL), 3.64 δ, t, 8H (terminales -CH ₂-OH von PCL-Zweigen), 2.30 δ, t, 192H (-CH ₂-CO- von PCL carbonyl); 1.61 δ, m, 424H (-CH ₂- von PCL Methylengruppen); 1.34 δ, d, 200H (-CH ₂- von PCL Methylengruppen).
Schritt 2: Synthese von Stern-poly(ε-caprolacton)-tetrakis (3,3'-dithiobis(propionat)) (Stern-PCL-(DTPA)₄)
1,5 g Stern-PCL (0,54 mmol -OH) und 0, 6 g DTPA (2,7 mmol, 5-facher Überschuss gegenüber -OH-Gruppen) wurden in 15ml THF aufgelöst. Hierzu wurden 0,5 g DCC (2,18 mmol, 4-facher Überschuss gegenüber -OH-Gruppen) und 100 mg DMAP in 10 ml THF in einer Portion hinzugefügt. Die Reaktionsmischung wurde bei Raumtemperatur 2 Tage lang gerührt. Sie wurde zum Entfernen von DCU-Salz filtriert. THF-Lösung wurde im Vakuum konzentriert. Die viskose Flüssigkeit, die gewonnen wurde, wurde in 100 ml DCM aufgelöst und 1,5 h lang stehen gelassen, um restliche Spuren von DCU zu präzipitieren. Die klare Lösung wurde konzentriert, um das Produkt zu isolieren, das im Vakuum 16 h lang getrocknet wurde. Ausbeute 1g (58%).
¹H NMR (CDCl₃): 4.09 δ s, 8H (-CH ₂-o-CO- von pentaerythritol), 4.05 δ, t, 129H (-CH ₂-O-CO- of PCL), 2.92 δ, m, 24H (8H von terminalen -CH ₂-OH of PCL-Zweigen + 16H von -CH ₂-CO- von DTPA), 2.72 δ, m, 17H (-CH ₂-S- of DTPA), 2.29 δ, t, 135H (-CH ₂-CO- von PCL Carbonyl); 1.64 δ, m, 316H (-CH ₂- von PCL Methylengruppen); 1.37 δ, d, 167H (-CH ₂- von PCL Methylengruppen).
Schritt 3: Reduktion von Stern-PCL-(DTPA)₄ zu Stern-PCL-(SH)₄
0,5 g Stern-PCL-(DTPA)₄ wurden in 5 ml DMF aufgelöst. Hundert mg Dithiothreitol (3,6-facher molarer Überschuss gegenüber Disulfidgruppen) wurden zu der Lösung gegeben und bei Raumtemperatur 24 h lang gerührt. Die Lösung wurde in 1 l kaltes Wasser gegossen, um Stern-PCL-(SH)₄ zu präzipitieren. Das Produkt wurde durch Filtration isoliert, gründlich mit Wasser gewaschen und im Vakuum 2h lang getrocknet. Es wurde bis zum weiteren Gebrauch bei –20°C gelagert. Ausbeute (80%).
¹H NMR (CDCl₃): 4.11 δ s, 8H (-CH ₂-O-CO- von Pentaerythritol), 4.06 δ, t, 150H (-CH ₂-O-CO- von PCL + terminales -CH ₂-O-DTPA), 2.94 δ, t, 9H (-CH ₂-CO- von DTPA), 2.77 δ, m, 10H (-CH ₂-S- von DTPA), 2.31 δ, t, 135H (-CH ₂-CO- von PCL Carbonyl); 1.64 δ, m, 333H (-CH ₂- von (PCL Methylengruppen); 1.37 δ, m, 189H (-CH ₂- of PCL von PCL Methylengruppen).
BEISPIEL 6
Synthese von sternförmigem Poly(ε-caprolacton)-block-poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamid)
In einem Dreihalsrundkolben, der mit einem magnetischen Rühranker und einem Rückflusskühler ausgestattet war, wurden 0,1g Stern-PCL-(SH)₄, 1g HPMA (6,9 mmol), 0,011g AIBN (0,069mmol) in 10 ml DMF aufgelöst. Die Lösung wurde bei Raumtemperatur 30 min. lang mit Stickstoff gereinigt, und der Kolben wurde in ein Ölbad eingetaucht, das auf 80°C vorgewärmt war. Die Polymerisation wurde 16 h lang unter kontinuierlicher Stickstoffspülung fortgesetzt. Die DMF-Lösung wurde in Diethylether (800 ml) gegossen, um das Polymer zu präzipitieren, das in 100 ml Wasser aufgelöst und bei 4°C 2 Tage lang gegen 2 1 Wasser dialysiert wurde. Das Wasser wurde alle 12 h ersetzt. Die wässerige Polymerlösung wurde bei 4.000 g 5 min. lang zentrifugiert, um eventuell nicht umgesetztes Stern-PCL-(SH)₄ abzutrennen (sehr geringe Menge beobachtet). Dann wurde die Lösung dekantiert, durch 0,45-μm-Filter filtriert und gefriergetrocknet, um sternförmiges PCL-b-PHPMA zu gewinnen. Ausbeute (72%). Typische ¹H NMR (DMSO d₆)-Spektraldaten sind:
4.69 δ, s, (-CH ₂-OH von PHPMA); 4.03 δ, s, (-CH ₂-O-CO- von pentaerythritol); 3.95 δ, t, (-CH ₂-O-CO- von PCL Hauptkette); 3.65 δ, s, (-NH- von PHPMA); 2.89 δ, s, (HO(CH)-CH ₂-NH- von PHPMA); 2.24 δ, t, (-CH ₂-CO- von PCL); 1.50 δ, m, (-CH ₂- Hauptkette von PHPMA + PCL Methylengruppen); 1.26 δ, d, (PCL Methylengruppen); 0.79-1.00 δ, d, (-CH ₃ of PHPMA Hauptketten + Seiten -CH ₃ von PHPMA).
Ein Ellman-Test zum Nachweis freier -SH-Gruppen wurde an dem Polymer durchgeführt. Der Test war negativ, was eine vollständige Ausnutzung der Thiolgruppen von Stern-PCL-(SH)₄ in Kettentransfer an PHPMA und die Bildung des Stern-Block-Copolymers anzeigte. Polymere mit einem anderen Molaren Zuführungsverhältnis (Molar Feed Ratio) von HPMA: CL wurden gemäß dem Verfahren synthetisiert, das in Beispiel 6 beschrieben ist. Die Ausbeuten betrugen 60-70%. Polymercharakterisierungsdaten sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3: Molekulargewichte, Zusammensetzung und Mizellcharakterisierungsdaten für sternförmige Block-Copolymere

¹Zahlen Klammern stehen für Molare Zuführungsverhältnisse (Molar Feed Ratios) von HPMA:CL.
²Ermittelt durch ¹H NMR aus dem Verhältnis der Anzahl von Protonen unter den Spitzenwerten (Peaks), die für HPMA bzw. PCL charakteristisch sind.
³Berechnet der Anzahl von Protonen unter den Spitzenwerten, die für HPMA & PCL charakteristisch sind.
⁴Der Wert ist der Durchschnitt zweier Experimente.
⁵Gemessen dynamische Lichtstreuung unter Verwendung wässeriger Polymerlösungen. Die angegebenen Werte sind der Durchschnitt aus 3 Messungen. Die Zahlen in Klammern stehen für den prozentualen Anteil an Mizellen einer bestimmten Größe. 0,2% w/w Polymerlösung wiesen unimodale Mizellen auf.

Beispiel 7
Arzneimittel-Beladung in Stern-Block-Copolymer-Mizellen
Zwanzig mg Indomethacin und 50 mg Stern-PCL-b-PHPMA wurden in 5 ml DMAC aufgelöst. Die klare Lösung aus Polymer und Arzneimittel wurde bei Raumtemperatur 30 min. lang stehen gelassen. Dann wurden 0,5 ml Wasser in Portionen von 0,1 ml hinzugefügt. Diese Lösung wurde in einen Dialysemembransack mit einem Molekulargewicht-Grenzwert (Cut-off) von 6.000-8.000 gegeben und 24 h lang bei Raumtemperatur gegen 2 1 Wasser dialysiert. Das Wasser in der Außenkammer wurde alle 12 h ersetzt. Die Lösung im Dialysesack wurde durch 0,22-μm-Filter filtriert und gefriergetrocknet, um mit Arzneimittel beladene Mizellen zu erhalten. Die Arzneimittel-Beladung wurde nach der Auflösung der Mizellen in DMF und Messung der Absorbanz bei 320 nm durch Spektralphotometrie bewertet. Die Daten der Arzneimittel-Beladung sind in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4: Daten der Arzneimittel-Beladung für Stern-Block-Copolymere

¹Arzneimittel-Beladung auf der Grundlage von w/w Arzneimittel/(Polymer + Arzneimittel).

BEISPIEL 8
Synthese von ω-Poly(D,L-Milchsäure)-thiol P(DLLA)-SH: Kettentransfermittel zur Herstellung von Diblock-Copolymeren.
Schritt 1: Synthese von 2,2'-Dithiobis(hydroxyethyl)-poly(D,L-lactid) P (DLLA)-S-S-P (DLLA)
Drei Gramm D,L-Lactid (20,8 mmol), 0,09 g 2-Hydroxyethyldisulfid (0,58 mmol), 0,025 g Zinn-2-ethylhexanoat wurden in ein Schlenk-Polymerisationsrohr, ausgestattet mit einem magnetischen Rühranker, platziert. Vakuum wurde 10 Minuten lang an das Rohr angelegt. Dann wurde das Rohr mit Stickstoff gefüllt. Dies wurde dreimal wiederholt. Schließlich wurde das Rohr unter Vakuum verschlossen und in ein Ölbad eingetaucht, das auf 150°C vorgewärmt war. Polymerisation wurde 16 h lang unter Rühren stattfinden gelassen. Das Polymerisationsrohr wurde auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Polymer wurde in 20 ml Dichlormethan aufgelöst und in n-Hexan präzipitiert. Das Polymer wurde durch Filtration isoliert und im Vakuum 16 h lang getrocknet. Ausbeute (66 %). ¹H NMR (CDCl₃): 5,16 δ s, 64H (CH₃-CH-O-CO- von Milchsäure), 4,37-4,40 δ, m, 4H (-O-CH₂-CH₂-S-S- von 2-Hydroxyethyldisulfid), 2,90 δ, t, 4H, (-CH₂-S-S- von 2-Hydroxyethyldisulfid), 1,57 δ, s, 206 H (CH₃-CH-O-CO von Milchsäure). M_n (¹H NMR): 4600.
Schritt 2: Reduktion von P(DLLA)-S-S-P(DLLA) zu P(DLLA)-SH
Zwei g P(DLLA)-S-S-P(DLLA) wurden in 15 ml DMF aufgelöst. Fünfhundertundsechzig mg Dithiothreitol (ca. der 5-fache molare Überschuss gegenüber Disulfidgruppen) wurden zur Lösung gegeben und bei Raumtemperatur 24 h lang gerührt. Die Lösung wurde zur Präzipitation von P(DLLA)-SH in 1 l kaltes Wasser gegossen. Das Produkt wurde durch Filtration isoliert, gründlich mit Wasser gewaschen und im Vakuum 16 h lang getrocknet. Es wurde bis zum weiteren Gebrauch bei –20°C gelagert. Ausbeute (30%). ¹H NMR (CDCl₃): 5,16 δ s, 40H (CH₃-CH-O-CO- von Milchsäure), 4,37 δ, m, 2H(-O-CH₂-S-S- von 2-Hydroxyethyldisulfid), 3,66 δ, m, 2H (-O-CH₂-CH₂-SH am P (DLLA)-SH-Kettenende), 1,57 δ, s, 127 H (CH₃-CH-O-CO von Milchsäure). M_n (¹H NMR): 2880.
Beispiel 9
Herstellung von Poly(D,L-lactid)-block-poly(N-vinylpyrrolidon) P (DLLA)-b-PVP
In einem Dreihalsrundkolben, der mit einem magnetischen Rühranker und einem Rückflusskühler ausgestattet war, wurden 0,2g P(DLLA)-SH, 1g VP (9 mmol), 0,015g AIBN (0,09 mmol) in 10ml DMF aufgelöst. Die Lösung wurde bei Raumtemperatur 30 min. lang mit Stickstoff gereinigt, und der Kolben wurde in ein Ölbad eingetaucht, das auf 80°C vorgewärmt war. Die Polymerisation wurde 6 h lang unter kontinuierlicher Stickstoffspülung fortgesetzt. Die DMF-Lösung wurde zur Präzipitation des Polymers in Diethylether (800 ml) gegossen. Ausbeute (50%). ¹H NMR (CDCl₃): 5,16 δ s, 40H (CH₃-CH-O-CO- von Milchsäure), 3,72 δ, s, 277H (-CH-CH₂- der PVP-Hauptkette), 3,21 δ, s, 535H (-CH-CH₂- der PVP-Hauptkette), 2,35-1,47 δ, m, 1743H(-CH₂- des Pyrrolidonrings), 1,5 δ (CH₃ von Lactid). M_n (¹H NMR): 33.600. PDLLA-Einschluss: 8,5% w/w (50% der Zuführungsmenge). Der Ellman-Test war negativ für P(DLLA)-PVP.
Beispiel 10
Synthese von Poly(N-(2-hydroxypropyl)methacrylamid)-block-poly (D,L-lactid)-block-poly(N-2(hydroxypropyl)methacrylamid) (PHPMA-b-PDLLA-b-PHPMA)
Schritt 1: Synthese von Poly(D,L-lactid)-diolen (OH-PDLLA-OH)
PDLLA-Diole wurden hergestellt durch Ring-öffnende Polymerisation. Kurz beschrieben, wurden 6 g D,L-Lactid (DLLA) (0,04162 mol) in einen 10-ml-Kolben gegeben und anschließend in vacuo bei 80°C 4 h lang getrocknet. Nach dem Kühlen wurden 0,282 ml Diethylendiglykol (0,316 g, 0,002974 mol) und 0,5 % w/w Zinn-Oktanoat in den Kolben injiziert. Die Reaktionsmischung wurde 3-mal mit Stickstoff gespült. Dann wurde der Kolben versiegelt und in ein 150°C heißes Ölbad eingetaucht, um die Polymerisation einzuleiten. Die Polymerisation wurde nach 16 h durch Entfernen des Kolbens aus dem Bad angehalten. Dichlormethan wurde hinzugefügt, und die Lösung wurde filtriert. Das weiße Produkt wurde gewonnen durch Präzipitieren der konzentrierten Polymerlösung in Hexan und in vacuo bei Raumtemperatur 48 h lang getrocknet. Ausbeute: 6,0 g, (95 %).
¹H NMR (CDCl₃): 5.2 δ, überlappend g, 2H, (Methan von PDLLA); 4.3 δ, überlappend t, 4H, (CH ₂-O-CO- von PDLLA Hauptkette;; 3.7 δ, überlappend t, 4H, (-CH ₂-O-CH ₂- der Mitte von PDLLA Diolen); 1.5-1.6 δ, überlappend d, 6H, (methyl of PDLLA -CO(CH ₃)CH-O-). GPC: M_n 2,000, PDI: 1.41
Schritt 2: Synthese von 3,3'-Dithiodipropionylchlorid
Fünf g (3,3'-Dithiodipropionsäure) DTPA (0,02378 mol), 4,14 ml Thionylchlorid (6,75 g, 0,057 mol), 25 mol Toluol und 0,12 ml DMF wurden in einen 100-ml-Kolben gegeben. Die Lösung wurde 15 min. lang mit Stickstoff gespült, der Kolben wurde versiegelt, und die Reaktionsmischung wurde in ein Ölbad getaucht, das bei 60°C gehalten wurde. Die Lösung wurde 5 h lang gerührt. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck verdampft, um eine braune Flüssigkeit zu ergeben. Ausbeute 7,5 g (100%).
¹H NMR (CDCl₃): 3.33 δ, t, 4H, (-CH ₂-S-S-CH ₂-); 2.97 δ, t, 4H, (-CO-CH ₂-).
Schritt 3: Synthese von Poly(D,L-lactid)-dithiol (HS-PDLLA-SH)
Ein ml Pyridin, 10 mg DMAP und 2,8 g 3,3'-Dithiodipropionylchlorid (0,0114 mmol) wurden in 10 ml DMF in einem 100-ml-Dreihalskolben aufgelöst. Die Lösung wurde mit Stickstoff gespült. Sechs g HO-PDLLA-OH (0,0028 mol), aufgelöst in 20 ml DMF, wurden tropfenweise über einen Zeitraum von 30 min. in den Kolben gegeben. Die Reaktionsmischung wurde 8 h lang in einem Eisbad gerührt. Dann wurden 3,5 g DTT und 1,5 ml Triethylamin hinzugefügt und weitere 5 Tage bei Raumtemperatur gerührt. Dreißig ml Chloroform wurden zur Reaktionsmischung gegeben und anschließend in 200 ml einer wässerigen 0,2 M-Zitronensäurelösung gegossen. Die organische Phase wurde 3-mal mit 500 ml Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und anschließend in Hexan präzipitiert. HS-PDLLA-SH wurde 1 Tag lang in vacuo bei Raumtemperatur getrocknet. Ausbeute 4 g (64%).
¹H NMR (CDCl₃): 5.2 δ, überlappend q, (Methan von PDLLA); 4.3 δ, überlappend t, 4H, (CH ₂-O-CO- von PDLLA Hauptketten); 3.7 δ, überlappend t, 4H, (-CH ₂-O-CH ₂- Mitte von PDLLA Diolen); ls); 2.8 δ. überlappend m, 8H, (-FDLLA-O-CO-CH ₂-CH ₂-); 1.5-1.6 δ, überlappend d, (-CO(CH ₃)CH-O- von PDLLA). GPC, M_n 2,000, PDI 1.5.
Schritt 4: Synthese von PHPMA-b-PDLLA-b-PHPMA.
Ein typisches Verfahren für PHPMA-b-PDLLA-b-PHPMA (3:1) ist im Folgenden beschrieben (die Zahlen in Klammern stellen das Molare Zuführungsverhältnis (Molar Feed Ratio) HPMA:DLLA dar). HS-PDLLA-SH (0,32 g, 0,16 mmol), HPMA (1,68 g, 11,7 mmol) und 2,2,-Azobis(2-methylbutyronitril) (AMBN) (0,023 g, 0,117 mol) wurden in einem 25-ml-Rundkolben, ausgestattet mit einem magnetischen Rühranker und einer Scheidewand, in DMF (4,5 ml) aufgelöst. Die Lösung wurde 30 min. lang bei Raumtemperatur mit Stickstoff gespült, versiegelt und in ein Ölbad eingetaucht, das auf 80°C vorgewärmt war. Die Polymerisation wurde 16 h lang fortgesetzt. Die DMF-Lösung wurde zur Präzipitation des Polymers in Diethylether (200 ml) gegossen. Letzteres wurde in 25 ml DMF, gemischt mit 25 ml Wasser, aufgelöst und gegen 2 1 Wasser bei 4° C 2 Tage lang dialysiert. Das Wasser wurde alle 12 h erneuert. Die wässerige Polymerlösung wurde bei 10.000 g 10 min. lang zentrifugiert, um eventuell nicht umgesetztes HS-PDLLA-SH abzutrennen (sehr geringe Menge beobachtet). Dann wurde die Lösung dekantiert, durch 0,45 μm Filter filtriert und gefriergetrocknet, um PHPMA-b-PDLLA-b-PHPMA zu ergeben. Ausbeute: 1,3 g (65%). Typische ¹H NMR (DMSO d₆)-Spektraldaten sind:
7.23 δ, s, (-NH-CO- von PHPMA); 5.2 δ, (Methan von PDLLA); 4.64 δ, s, (-CH(OH)- von PHPMA); 3.59 δ, 5, (-OH von PHPMA); 2.81 δ, s, (HO(CH)-CH ₂-NH- von PHPMA); 1.44 δ, m, (-CH ₂-Hauptkette von PHPMA); 1.5-1.6 δ, überlappend d, (-CO(CH ₃)CH-O- von PDLLA); 0.73-0.94 δ, m, (-CH ₃ Hauptketten + Seiten -CH ₃ von PHPMA).
Alle Polymere wurden gemäß dem oben beschriebenen Verfahren mit einem zunehmenden Molverhältnis von LA zu HPMA in der Zuführung synthetisiert. Die Ausbeuten betrugen 60-70%.
Beispiel 11:
Synthese von Poly(N-vinylpyrrolidon)-b-poly(D,L-lactid)-b-poly (N-vinylpyrrolidon) (PVP-b-PDLLA-b-PVP).
Diese Polymere wurden nach dem Verfahren, das für PHPMA-b-PDLLA-b-PHPMA beschrieben ist, mit zunehmenden Molaren Zuführungsverhältnissen (Molar Feed Ratlos) von DLLA zu N-Vinylpyrrolidon (VP) synthetisiert. Typische ¹H NMR (DMSO d₆)-Spektraldaten sind:
5.2 δ, überlappend (Methan von PDLLA); 3.3-3.7 δ, (-CH ₂- VP Ring + -CH ₂- PVP Hauptkette); 3.14 δ, s, (-CH ₂-CO- in VP-Ring); g); 1.28-2.26 δ, m, (-CH ₂-PVP Hauptkette + -CH ₂- in VP-Ring g + methyl von pDLLA-CO(CH ₃)CH-O-).
Polymerausbeuten nach der Reinigung lagen im Bereich von 50-60%. Tabelle 5: Molekulargewicht, Zusammensetzung und Mizellcharakterisierungsdaten von A-B-A-Triblock-Copolymeren

¹Die Zahlen in Klammern stehen für Molare Zuführungsverhältnisse (Molar Feed Ratios) von Monomer:DLLA.
²Ermittelt durch ¹H NMR anhand des Verhältnisses der Anzahl von Protonen unter den Spitzenwerten (Peaks), die für HPMA bzw. VP und PDLLA charakteristisch sind.
³Ermittelt GPC unter Anwendung von PS-Standards.
⁴Berechnet aus der Anzahl von Protonen unter den Spitzenwerten, die für HPMA oder VP charakteristisch sind. Es wurde davon ausgegangen, dass die durchschnittliche Mn von PCL 2.000 war.
⁵Der ist der Durchschnitt aus zwei Experimenten.
⁶Gemessen durch dynamische Lichtstreuung unter Verwendung wässeriger Polymerlösungen mit 2 mg/ml. Die angegebenen Werte sind der Durchschnitt aus drei Messungen. Die Zahlen in Klammern stehen für den prozentualen Anteil von Mizellen mit einer bestimmten Größe.

Claims

Ein Verfahren für die Herstellung von amphiphilen Triblock- oder sternförmigen Block-Copolymeren, das die folgenden Schritte umfaßt: Herstellen einer Lösung, die mindestens ein Vinylmonomer, mindestens ein makromolekulares bioabbaubares Kettentransfermittel und mindestens einen Radikalinitiator einschließt, worin das makromolekulare bioabbaubare Kettentransfermittel hergestellt wird durch Bilden eines Konjugats aus einer Disulfid-enthaltenden aliphatischen Verbindung und einem Hydroxyl- oder Carboxylendfunktionalisierten bioabbaubaren Polymer, und Unterziehen des Konjugats einer Disulfidbindungs-Reduktion mit einem anwesenden Reduktionsmittel; Entgasen der Lösung durch Verwendung eines inerten Gases; und Radikalpolymerisieren des mindestens einen Vinylmonomers, um ein Block-Copolymer zu erzeugen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Hydroxyl- oder Carboxyl- endfunktionalisierte bioabbaubare Polymer ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl- oder Carboxyl-endfunktionalisiertem linearen und sternförmigen Poly(ester), Poly(amid), Poly(esteramid), Poly(anhydrid) und Copolymeren davon.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, worin das Hydroxyl- oder Carboxyl-endfunktionalisierte bioabbaubare Polymer ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl oder Carboxyl-endfunktionalisiertem linearen und sternförmigen Poly (ε-caprolacton), Poly(L-lactid), Poly(D-lactid), Poly(D,L-lactid), Poly(glykolsäure), Poly(lactid-co-glykolid), Poly(3- hydroxybutyrat) und Copolymeren davon.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Lösung mindestens ein polares oder nicht polares Lösungsmittel enthält, gewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,4-Dioxan, Tetrahydrofuran, Dimethylethylenglykol, N,N-Dimethylformamid, Hexan und Kombinationen davon.
Das Verfahren gemäß igendeinem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Disulfid enthaltende aliphatische Verbindung mindestens ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus 3,3'-Dithiobis(propionsäure), 4,4'-Dithiobis(buttersäure), 2-Hydroxyethyldisulfid, 3-Hydroxypropyldisulfid und Kombinationen davon.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, worin das Reduktionsmittel mindestens ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Mercaptoethanol, Ethandithiol, Dithiothreitol und Dithioerythritol und Kombinationen davon.
Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 und 4 bis 6, worin das makromolekulare bioabbaubare Kettentransfermittel ein α,ω-Polycaprolacton (PCL) Dithiol ist; wodurch ein A-B-A Triblock-Copolymer erhalten wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 7, worin das α,ω-Polycaprolacton (PCL) Dithiol hergestellt wird durch Bilden eines Konjugats aus 3,3'-Dithiobis(propionsäure) und α,ω-PCL Diol, was zu einer Disulfidbindung führt, und anschließend Reduzieren der Disulfidbindung in dem Konjugat.
Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 und 4 bis 6, worin das makromolekulare bioabbaubare Kettentransfermittel ein sternförmiges PCL Thiol ist; wodurch ein sternförmiges Block-Copolymer erhalten wird.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, worin das sternförmige PCL Thiol hergestellt wird durch Bilden eines Konjugats aus 3,3'-Dithiobis(propionsäure) und Hydroxyl-endfunktionalisiertem sternförmigen Poly(ε-caprolacton), und anschließend Reduzieren jeder Disulfidbindung in dem Konjugat.
Ein Verfahren für die Herstellung von amphiphilen Diblock-Copolymeren, das folgende Schritte umfaßt: Herstellen einer Lösung, die mindestens ein Vinylmonomer, mindestens ein makromolekulares bioabbaubares Kettentransfermittel und mindestens einen Radikalinitiator einschließt, worin das bioabbaubare Kettentransfermittel ein Thiol-endfunktionalisiertes bioabbaubares Polymer ist, und hergestellt wird durch Polymerisation von mindestens einem Glied, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Lactidmonomeren, Glycolidmonomeren, Caprolactonmonomeren und Kombinationen davon, initiiert mit einem aliphatischen Disulfid enthaltenden Diol; und Reduzieren der Disulfidbindungen in dem so erhaltenen bioabbaubaren Polymer mit einem Reduktionsmittel; Entgasen der Lösung durch Verwendung eines inerten Gases; und Radikalpolymerisieren des mindestens einen Vinylmonomers, um ein Block-Copolymer zu erzeugen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11, worin die Lösung mindestens ein polares oder nicht polares Lösungsmittel enthält, gewählt aus der Gruppe bestehend aus 1,4-Dioxan, Tetrahydrofuran, Dimethylethylenglykol, N,N-Dimethylformamid, Hexan und Kombinationen davon.
Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 und 12, worin das aliphatische Disulfid enthaltende Diol mindestens ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Hydroxyethyldisulfid, 3-Hydroxypropyldisulfid, 6-Hydroxyhexyldisulfid und Kombinationen davon.
Das Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, worin das Reduktionsmittel mindestens ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus 2-Mercaptoethanol, Ethandithiol, Dithiothreitol und Dithioerythritol und Kombinationen davon.
Ein Verfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 14, worin jedes der Vinylmonomere mindestens ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus N-(2-Hydroxypropyl) methacrylamid, N-Isopropylacrylamid, Monomethoxypolyethylenglykolmethacrylat, Methacrylsäure, Acrylsäure, 2-(Aminoethylmethacrylat), und N,N-(Dimethylaminoethylmethacrylat; und worin jedes der Monomere einzeln oder in Kombination miteinander polymerisiert werden kann, in der Anwesenheit des makromolekularen bioabbaubaren Kettentransfermittels; wodurch ein Diblock-, ein Triblock- oder ein sternförmiges Block-Copolymer erhalten wird.
Eine therapeutische Zusammensetzung, die folgendes umfaßt: ein amphiphiles Diblock-, Triblock- oder sternförmiges Block-Copolymer, das ein bioabbaubares Polymer, das kovalent an den Polymerenden an mindestens ein hydrophiles Vinylpolymer über ein divalentes Schwefelatom angeheftet ist, umfaßt; und eine wirksame Menge mindestens eines therapeutischen Mittels, worin das mindestens eine therapeutische Mittel und das amphiphile Block-Copolymer eine Nanodispersion oder Mizelle in wässerigen Medien bildet.
Eine therapeutische Zusammensetzung gemäß Anspruch 16, worin: das mindestens eine therapeutische Mittel gering wasserlöslich ist, und mindestens ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Antikrebsarzneistoffen, antifungalen Arzneistoffen, antiviralen Arzneistoffen, antibakteriellen Stoffen, Immunmodulatoren, Wirkstoffen für das Zentralnervensystem, antientzündlichen Arzneistoffen, und Kombinationen davon.
Eine therapeutische Zusammensetzung gemäß Anspruch 17, worin: der Antikrebsarzneistoff mindestens ein Glied ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumchloridphathlocyanin, Doxorubicin, Vinblastin, Paclitaxel, Docetaxel, Melphalan, Teniposid, Etiposid und Kombinationen davon.
Eine therapeutische Zusammensetzung gemäß irgendeinem der Ansprüche 16 bis 18, die weiter einen Zielliganden einschließt, in einer Menge, die wirksam ist, um eine stellenspezifische Zuführung des therapeutischen Mittels bereitzustellen.