DE68901924T2

DE68901924T2 - Paramagnetische verbindungen.

Info

Publication number: DE68901924T2
Application number: DE8989901948T
Authority: DE
Inventors: Jo Klaveness; Pal Rongved; Per Strande
Original assignee: Nycomed AS
Current assignee: GE Healthcare AS
Priority date: 1988-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2009-01-27
Also published as: NO903307L; DE68901924D1; AU3216289A; AU623901B2; NO903307D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft makromolekulare, paramagnetische Verbindungen, Kontrastmittel, welche diese Verbindungen enthalten und deren Verwendung bei der Kernspinresonanztomographie (MRI) bei Mensch und Tier, chelatbildende Mittel zur Verwendung bei der Herstellung derartiger Verbindungen, sowie die Verwendung dieser chelatbildenden Mittel und Chelate und den Salzen davon zu Therapie und Diagnose.
Bei der MRI-Methode kann der Kontrast in den erzeugten Abbildungen dadurch verstärkt werden, daß man in die abzubildende Zone ein Agens einführt, welches die Spin -Reäquilibrierungseigenschaften der Kerne (der "Imaging-Kerne", wobei es sich im allgemeinen um Protonen und insbesondere um Wasserprotonen handelt), die für die Resonanzsignale verantwortlich sind, aus denen die Abbildungen erzeugt werden, beeinflußt. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß eine Kontrastverbesserung aus der Verwendung von Kontrastmitteln resultiert, welche paramegnetische, superparamagnetische oder ferromagnetische Spezies enthalten. Bei paramagnetischen Kontrastmitteln ist der verbesserte Bildkontrast in erster Linie eine Folge der Verringerung des Spin -Reäquilibrierungskoeffizienten, ebenfalls bekannt als T&sub1; oder als Spin -Gitterrelaxationszeit. Diese Verringerung ergibt sich aus dem Einfluß der durch die magnetischen Zentren erzeugten Felder auf die abbildenden Kerne.
Die Verwendung von paramagnetischen Verbindungen als Kontrastmittel beim MRI-Verfahren wird von vielen Seiten befürwortet und es wurde diesbezüglich ein breites Spektrum paramagnetischer Verbindungen vorgeschlagen. So haben z.B. Lauterbur et al. die Verwendung von Mangansalzen und anderen paramagnetischen, anorganischen Salzen und Komplexen vorgeschlagen (vgl. Lauterbur et al. in "Frontiers of Biological Energetics", Band 1, Seiten 752-759, Academic Press (1978), Lauterbur in Phil. Trans. R. Soc. Lond. B 289: 483-487 (1980) und Doyle et al. in "J. Comput. Assist. Tomogr." 5(2): 295-296 (1981)). Von Runge et al. wurde die Verwendung von partikelförmigem Gadoliniumoxalat vorgeschlagen (vgl. US-A-4615879 und Radiology 147(3): 789-791 (1983)). Von der Schering AG wurde die Verwendung von paramagnetischen Metallchelaten vorgeschlagen, wie z.B. von Aminopolycarbonsäuren, wie Nitrilotriessigsäure (NTA), N,N,N',N'-Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), N-Hydroxyethyl-N,N',N'-ethylendiamintriessigsäure (HEDTA), N,N,N',N",N"-Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) und 1,4,7,10-Tetraazacyclododecantetraessigsäure (DOTA) (siehe z.B. EP-A-71564, EP-A-l30934 und DE-A-3401052) und von Nycomed AS wurde die Verwendung paramagnetischer Metallchelate von Iminodiessigsäure vorgeschlagen (vgl. EP-A-165728). Viele andere paramagnetische Kontrastmittel werden in der Literatur vorgeschlagen, wie z.B. in EP-A-230893, EP-A-232751, EP-A-292689, EP-A-255471, EP-A-292689, EP-A-287465, US-A-4687659 und WO86/02005. Neben den Chelaten von DOTA und DTPA sind insbesondere zu nennen die Chelate von N,N"-(Bis-methylcarbamoylmethyl)-N,N',N"- diethylentriamin-triessigsäure (DTPA-BMA), 1-Oxa-4,7,10- triazacyclododecan-N,N',N"-triessigsäure (OTTA) und N-[2,3-Dihydroxy-N-methyl-propylcarbamoylmethyl]-1,4,7,10- tetraazacyclododecan-N', N", N"'-triessigsäure (DO3A) etc.
Paramagnetische Verbindungen, in denen das paramagnetische Zentrum in einem Chelatkomplex gebunden ist, werden als besonders wünschenswert betrachtet, da ansonsten toxische Schwermetalle, wie z.B. Gadolinium, hierbei in einer biologisch verträglichen Form vorliegen. Der Verwendung von chelatbildenden Mitteln, wie z.B. EDTA, DTPA usw., deren Wirksamkeit als Entgiftungsmittel für Schwermetalle bekannt ist, wurde somit besondere Aufmerksamkeit zuteil (siehe z.B. Weinmann et al. in "AJR" 142: 619-624 (1984)).
Während die Toxizität der paramagnetischen Chelate im allgemeinen geringer ist als diejenige von anorganischen Salzen der gleichen paramagnetischen Metallspezies, wird die Effizienz derartiger Chelatkomplexe bei der Kontrasterhöhung im Vergleich zu den Salzen nicht wesentlich verbessert.
Es wurde jedoch herausgefunden, daß man durch Bindung der paramagnetischen Spezies an einen relativ schweren
Träger, wie z.B. ein Makromolekül, den Kontrasteffekt verstärken kann. Dies wird womöglich zumindest teilweise bedingt durch den Einfluß des schweren Trägers auf die Verlangsamung der Taumelbewegungen der paramagnetischen Spezies. Dies wird veranschaulicht durch die Technicare Corporation in EP-A-136812. Die Anbindung von Makromolekülen an paramagnetische Verbindungen wurde ebenfalls als Weg vorgeschlagen, um gewebespezifische,paramagnetische Kontrastmittel herstellen zu können. So wurde beispielsweise von der Schering AG in der EP-A-71564 vorgeschlagen, paramagnetische Chelate an Biomoleküle, wie z.B. Hormone, Proteine u.dgl. zu binden, um das Kontrastmittel nach der Verabreichung in einem bestimmten Bereich des Körpers ansammeln zu lassen. Die Technicare Corporation schlägt in der EP-A-136812 in ähnlicher Weise vor, paramagnetische Ionen an gewebespezifische Makromoleküle, wie z.B. Antikörper, zu binden.
Die Bindung paramagnetischer Chelate an Albumin zur Herstellung eines Blutkontrastmittels wurde ebenfalls vorgeschlagen und eine solche Verbindung, nämlich Gd DTPA-Albumin, wird von Schmiedl et al. in "Radiology" 162: 205 (1987) diskutiert. Proteine, wie Albumin, sind Substanzen mit sehr komplizierter Struktur und besitzen im allgemeinen eine begrenzte Stabilität. Insbesondere sind an Proteine gebundene Substanzen schwierig in Lösung zu formulieren und sollten keiner Hitzebehandlung unterzogen werden. Somit können Kontrastmittel, welche derartige Substanzen enthalten, nicht durch Anwendung von Hitze sterilisiert werden. Darüber hinaus wäre es zur Verringerung des Risikos einer allergischen Reaktion angemessen, ein Protein menschlichen Ursprungs, wie z.B. Humanalbumin, zu verwenden, wobei aber das mögliche Risiko einer viralen Kontamtination der menschlichen Quelle besteht. Daher wurde von Nycomed AS in der EP-A-184899 und der EP-A- 186947 vorgeschlagen, MRI-Kontrastmittel zu verwenden, welche paramagnetische Chelate umfassen, die mit thermostabilen, charakterisierten, biologisch relativ passiven Makromolekülen, wie Polysacchariden, wie z.B. Dextranen, assoziiert sind. Die EP-A-186947 beschreibt lösliche, makromolekulare, paramagnetische Verbindungen, die, sofern sie ein Molekulargewicht oberhalb der Nierenschranke besitzen, als blutpoolbildende MRI- Kontrastmittel verwendet werden können.
Amersham International PLC schlägt in der WO85/05554 die Verwendung von makromolekularen Trägern für paramagnetische Chelate bei der Verwendung als MRI-Kontrastmitteln vor. Unter Hinweis auf die Wichtigkeit der Stabilität des Chelatkomplexes in vivo (insbesondere wenn das paramagnetische Metall selbst toxisch ist) wurde von Amersham jedoch vorgeschlagen, daß eine mögliche, durch das Makromolekül sterisch behinderte Chelatbindung der paramagnetischen Metallspezies durch den chelatbildenden Rest vermieden werden kann, indem man den chelatbildenden Rest an das Makormolekül über ein Linkermolekül bindet. Zum Beispiel kann man eine Verbindung X-OCONH-(CH&sub2;)n-NHCO-Y herstellen, worin X das Makromolekül und Y den chelatbildenden Rest bedeutet. Eine derartige Chelat-Linker-Makromolekül-Verbindung, nämlich GdDOTA-Glycin-Dextran, wird in der EP-A-186947 ebenfalls beschrieben.
Andere paramagnetische MRI-Kontrastmittel werden ebenfalls in der Literatur beschrieben (siehe z.B. WO87/02893, US-A-4639365 und WO87/01594 und die in diesen Dokumenten genannten Literaturstellen). Es gibt auch mehrere Übersichtsartikel betreffend paramagnetische MRI-Kontrastmittel (vgl. z.B. AJR 141: 1209-1215 (1983), Sem. Nucl. Med. 13: 364 (1983), Radiology 147: 781 (1983) und J.Nucl.Med. 25: 506 (1984)).
Wird eine paramagnetische Verbindung dem Kreislauf-System eines abzubildenden Subjekts verabreicht, so hängt das Schicksal der Verbindung von einer Vielzahl von Faktoren ab. Enthält sie unlösliche, partikelförmige Bestandteile, so werden diese aus dem Blutstrom über das retikuloendotheliale System (RES), insbesondere über die Kupffer-Zellen der Leber entfernt. Sind relativ große Partikel, wie z.B. Liposome enthalten, so können diese in der Lunge deponiert werden. Ist die Verbindung löslich und besitzt sie ein relativ niedriges Molekulargewicht, so kann diese aus dem Blut über die Niere relativ schnell ausgeschieden werden (wie dies der Fall ist bei GdDTPA-Dimeglumin, einem von der Schering AG entwickelten und getesteten Mittel). So besitzt GdDTPADimeglumin eine Halbwertszeit im Blut von etwa 20 min (vgl. Weinmann et al. in AJR 142: 619-624 (1984)).
Für ein paramagnetisches MRI-Kontrastmittel, welches als blutpoolbildendes Mittel geeignet ist, d.h. welches aus dem Kreislauf-System langsam entfernt wird, ist es jedoch erforderlich, daß die paramagnetische Verbindung löslich ist, daß sie ein genügend hohes Molekulargewicht besitzt, um eine schnelle Ausscheidung über die Nieren zu verhindern und außerdem sollte sie eine in vivo-Stabilität besitzen, welche einen Ausgleich darstellt zwischen der Stabilität, die erforderlich ist, um eine geeignete Halbwertszeit im Blut sicherzustellen, und der erforderlichen Instabilität der Verbindung, oder insbesondere der darin enthaltenen paramagnetischen Spezies, damit diese ausgeschieden werden kann.
Es wurde nunmehr festgestellt, daß bei Verwendung einer Linkergruppe, die an das Makromolekül über eine Estergruppe und an den chelatbildenden Rest über eine Amidgruppe gebunden ist, und die eine Kohlenstoffkette mit einer Länge von wenigstens zwei Atomen zwischen der Estergruppe und der Amidgruppe aufweist, ein makromolekulares, paramagnetisches MRI-Kontrastmittel bereitgestellt werden kann, welches verbesserte Eigenschaften, insbesondere bei der Abbildung des Kreislauf-Systems aufweist. Insbesondere wurde geden, daß durch die Verwendung solcher Linkergruppen eine besonders bevorzugte Ausgewogenheit zwischen in vivo-Stabilität und in vivo-Instabilität erreicht wird.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft somit eine paramagnetische Verbindung, welche eine paramagnetische Metallspezies umfaßt, die chelatförmig gebunden ist über einen chelatbildenden Rest, der über eine Amidgruppe an eine Linkergruppe gebunden ist, die ihrerseits über eine Estergruppe an ein Makromolekül gebunden ist, wobei die Linkergruppe eine Kohlenstoffkette mit 2 bis 11 Atomen zwischen der Amidgruppe und der Estergruppe aufweist.
Die Linkergruppe der erfindungsgemäßen paramagnetischen Verbindungen stellt vorzugsweise eine Aminosäure der Formel I
HOOC-CH&sub2;-(CHR)n-NH&sub2; (I)
dar (worin n einen ganzzahligen Wert von 1 bis 10 bedeutet, und jeder der Reste R, die gleich oder verschieden sein können, für ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxyl-, Hydroxyalkyl- oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylgruppe steht, mit der Maßgabe, daß R an dem an die Amidgruppe gebundenen Kohlenstoff nicht für eine Hydoxylgruppe steht).
In obiger Formel I steht n vorzugsweise für einen ganzzahligen Wert von 1 bis 6 und insbesondere vorzugsweise für 1 bis 3 und R steht vorzugsweise für ein Wasserstoffatom, für eine Methyl-, Ethyl-, Hydroxyl- oder Mono- oder Polyhydroxy(C&sub1;&submin;&sub6;-alkyl)-Gruppe, insbesondere für eine Mono- oder Polyhydroxy(C&sub1;&submin;&sub4;-alkyl)-Gruppe, wie z.B. für Hydroxymethyl oder 2,3-Dihydroxypropyl. Wenn R für eine Polyhydroxyalkylgruppe steht, so beträgt das Verhältnis von Hydroxylgruppen zu Kohlenstoffatomen vorzugsweise bis zu 1:1. Reste der Verbindungen gemäß Formel I, worin n für 1 bis 10 steht und R ein Wasserstoffatom bedeutet, sind ebenfalls bevorzugte Linkergruppen für die erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen. Besonders bevorzugte Linkergruppen umfassen Reste von β- und γ-Aminosäuren, wie z.B. β-Alanin und 4-Aminobutansäure.
Der chelatbildende Rest in den erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen kann vorteilhafterweise der Rest eines üblichen, metallchelatbildenden Mittels sein. Hierzu geeignete Mittel sind aus der oben diskutierten, MRI-Kontrastmittel betreffenden Literatur (vgl. z.B. EP-A-71654, EP-A-130934, EP-A-186947, US-A-4639365, EP-A-230893, EP-A-232751, EP-A-292689, EP-A-255471, US-A-4687659, WO-86/02005 und DE-A-3401052) sowie aus der chelatbildende Mittel zur Schwermetallentgiftung betreffenden Literatur zu entnehmen.
Die ausgewählte chelatbildende Gruppe sollte in vivo stabil sein und einen Chelatkomplex mit der ausgewählten paramagnetischen Spezies ausbilden können. Vorzugsweise handelt es sich jedoch bei der chelatbildenden Gruppe um eine Gruppe gemäß EP-A-186947 oder um den Rest einer Aminopolycarbonsäure oder eines Aminopolycarbonsäurederivats (im folgenden APCA genannt) oder um ein Salz davon, wie z.B. um eine der von der Schering AG in EP-A-71564, EP-A-130934 und DE-A-3401052 und eine von Nycomed AS in der internationalen Patentanmeldung PCT/GB88/00572 diskutierten Gruppen. Die zuletzt genannte Anmeldung beschreibt APCAs, welche hydrophile Gruppen tragen, wie z.B. an den Aminstickstoffatomen oder an den Alkylenketten, welche die Aminstickstoffatome miteinander verknüpfen, wie z.B. Verbindungen der Formel II
X-CHR&sub1;-NZ-(CHR&sub1;)&sub2;- -(CHR&sub1;)&sub2;-NZ-CHR&sub1;-X (II)
(worin jede der Gruppen Z für eine -CHR&sub1;X-Gruppe steht oder die Gruppen Z zusammen für eine -(CHR&sub1;)&sub2;-A'-(CHR&sub1;)&sub2; stehen, worin A' für O, S, N-CHR&sub1;X oder N-(CHR1)p-N(CHR&sub1;X)&sub2; steht, worin p für 2, 3 oder 4 steht;
Y für eine Gruppe -(CHR&sub1;)&sub2;-N(CHR&sub1;X)&sub2; oder für eine Gruppe -CHR&sub1;X steht;
und jeder der Reste X, die gleich oder verschieden sein können, für eine Carboxylgruppe oder für ein Derivat davon oder für eine Gruppe R&sub1; steht;
jeder der Reste R&sub1;, die gleich oder verschieden sein können, für ein Wasserstoffatom, eine Hydroxyalkylgruppe oder eine gegebenenfalls hydroxylierte Alkoxygruppe steht;
mit der Maßgabe, daß wenigstens zwei Stickstoffatome eine -CHR&sub1;X-Gruppe tragen, worin X für eine Carboxylgruppe oder für ein Derivat davon steht, und vorzugsweise mit den Maßgaben, daß jede der -CHR&sub1;X-Gruppen von einer Methylgruppe verschieden ist und daß, wenn Y und Z für -CHR&sub1;X-Gruppen stehen, wenigstens einer der Reste R&sub1; kein Wasserstoffatom bedeutet und daß vorzugsweise jedes Stickstoffatom, welches eine -CHR&sub1;X-Gruppe trägt, worin X für eine Carboxylgruppe oder für ein Derivat davon steht, wenigstens eine solche Gruppe trägt, die von einer -CH&sub2;X-Gruppe verschieden ist) und die Salze davon.
Besonders bevorzugt als chelatbildende Reste für die erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen sind Reste der folgenden Verbindungen: EDTA; DTPA; OTTA; D03A; DTPA-BMA; DOTA; Desferrioxamin; und die physiologisch verträglichen Salze davon, insbesondere DTPA, DOTA und die Salze davon.
Trägt die chelatbildende Gruppe der erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen ein labiles Gegenion, so sollte das Gegenion ein physiologisch verträgliches Ion sein, wie z.B. das Ion eines Alkalimetalls, ein nicht-toxisches Amin (wie z.B. Tris-(hydroxymethyl)-aminomethan, Ethanolamin, Diethanolamin und N-Methylglucamin), ein Halogen oder eine nicht-toxische, organische oder anorganische Säure.
Als makromolekulare Komponente der erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindung kann jedes der bereits früher für makromolekulare, paramagnetische MRI-Kontrastmittel vorgeschlagenen Makromoleküle verwendet werden. Vorzugsweise ist das ausgewählte Makromolekül physiologisch verträglich und enthält Hydroxylgruppen oder kann zur Einführung von Hydroxylgruppen oder zur Entschützung von geschützten Hydroxylgruppen chemisch modifiziert werden.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Makromolekül um ein Hydroxylgruppen enthaltendes Material, welches ausgewählt ist unter polymeren und polymerisierten Kohlehydraten und polymerisierten Zuckeralkoholen und den Derivaten davon. Der Ausdruck "polymere Kohlehydrate" bezeichnet natürliche Polymere, welche aus Kohlehydratmonomeren aufgebaut sind und der Ausdruck "polymerisierte Kohlehydrate" bezeichnet synthetische Polymere, welche durch Polymerisierung von Kohlehydratmolekülen, wie z.B. mit Hilfe von Kupplungsoder Vernetzungsmitteln, erhältlich sind. In ähnlicher Weise wird der Ausdruck "polymerisierte Zuckeralkohole" verwendet zur Bezeichnung eines synthetischen Polymers, erhältlich durch Polymerisierung von Zuckeralkoholmolekülen, wie z.B. mit Hilfe von Kupplungs- oder Vernetzungsmitteln.
Das Makromolekül kann somit in herkömmlicher Weise ein cyclisches oder acyclisches Polysaccharid, wie ein Glucan, wie z.B. Stärke, Amylose, Amylopectin (einschließlich den makromolekularen Dextrinen davon), Glycogen, Dextran und Pullalan, oder ein Fructan, wie z.B. Inulin und Levan, ein Cyclodextrin oder eines der anderen physiologisch verträglichen Polysaccharide pflanzlichen, mikrobiellen oder tierischen Ursprungs sein.
Beispiele für polymerisierte Kohlehydrate oder Zuckeralkohole, welche als Makromoleküle verwendet werden können, sind sogen. Polyglucose, die man durch Polymerisation von Glucose erhält, und makromolekulare Produkte, welche durch Quervernetzung von Kohlehydraten oder Zuckeralkoholen (wie z.B. Mannitol oder Sorbitol) mit wenigstens einem bifunktionellen Vernetzungsmittel, wie z.B. Epichlorhydrin, einem Diepoxid oder einem entsprechenden Halogenhydrin oder mit einem bifunktionellen Acylierungsmittel, erhältlich sind. Ein Beispiel für ein solches Produkt, welches käuflich erhältlich ist, ist "Ficoll" (Ficoll ist ein Warenzeichen der Pharmacia Fine Chemicals AB, Uppsala, Schweden), welches man durch Quervernetzung von Sucrose mit Epichlorhydrin erhält.
Weitere Beispiele für Substanzen, welche die Basis für das Makromolekül bilden können, sind physiologisch verträgliche Derivate der oben genannten Polysaccharide, wie z.B. die Hydroxyl-, Carboxyalkyl-, Acyl- oder Alkylderivate. Beispiele hierfür sind die Hydroxyethyl-, Dihydroxypropyl-, Carboxymethyl-, Acetyl- und Methylderivate der genannten Polysaccharide.
Wasserlösliche Derivate von unlöslichen Polysacchariden (wie z.B. von Cellulose) können ebenso wie die oben erwähnten wasserlöslichen Makromoleküle Berücksichtigung finden. Viele dieser Makromoleküle sind käuflich erhältlich und/oder in der Literatur ausführlich beschrieben.
Obwohl die erfindungsgemäßen paramagnetischen Verbindungen besonders geeignet sind zur Verwendung als blutpoolbildende Mittel, wenn die Verbindungen löslich sind und ein Molekulargewicht oberhalb der Nierenschwelle besitzen, können erfindungsgemäße paramagnetische Verbindungen mit niedrigerem Molekulargewicht in anderen MRI-Kontrastmitteln, wie z.B. in Mitteln zur Untersuchung der Nieren, der Blase oder des Gastrointestinaltrakts, verwendet werden.
Das Makromolekül wird im allgemeinen in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung des makromolekularen, paramagnetischen Chelats ausgewählt. Wenn das Chelat beispielsweise zur Untersuchung von Körperhöhlen mit nach außen gerichteten Ausgängen, wie z.B. dem Gastrointestinaltrakt, der Blase und dem Uterus, verwendet werden soll, so braucht das Makromolekül nicht biologisch abbaubar zu sein. Ist das Chelat für eine parenterale Verabreichung gedacht, so braucht das Makromolekül ebenfalls nicht biologisch abbaubar zu sein, solange sein Molekulargewicht ausreichend klein ist, so daß eine Ausscheidung in den Urin ermöglicht wird. Wird das Chelat als blutpoolbildendes Mittel verwendet, so ist es wünschenswert, entweder biologisch abbaubare Makromoleküle zu verwenden, deren Molekulargewicht die Nierenschranke überschreitet oder man verwendet makromolekulare Verbindungen, wobei jedes Molekül mehr als ein Makromolekül enthält, wie z.B. Verbindungen mit einer Makromolekül-Linker-Chelat- Linker-Makromolekül-Struktur. Soll ein biologisch abbaubares Makromolekül verwendet werden, so können dies beispielsweise Makromoleküle sein, die durch Hydrolyse enzymatisch abbaubar sind, wie z.B. durch Endohydrolasen, welche glycosidische Bindungen in dem Makromolekül hydrolysieren. So können beispielsweise durch α-Amylase abbaubare Makromoleküle, wie z.B. Makromoleküle auf Stärkebasis, ausgewählt werden.
Die für die erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen verwendeten Makromoleküle können neutral sein oder eine negative oder positive Gesamtladung in Lösung besitzen. Für eine parenterale Verwendung sind Makromoleküle ohne Gesamtladung oder mit einer negativen Gesamtladung in Lösung bevorzugt. Eine negative Gesamtladung kann man beispielsweise durch Einführung von Carboxylgruppen oder anderen negativ geladenen Gruppen in das Makromolekül erhalten, für den Fall, daß solche Gruppen darin nicht bereits enthalten sind.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Makromolekül in den erfindungsgemäßen Verbindungen ein Polysaccharid und insbesondere bevorzugt ein Dextran oder ein Derivat davon ist, insbesondere mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 40 000 bis 500 000, insbesondere 70 000.
Das Molekulargewicht der erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen kann passend für den jeweiligen endgültigen Verwendungszweck der Verbindung in einfacher Weise ausgewählt werden. Wie oben erwähnt, kann dies entweder durch Auswählen von Makromolekülen geeigneter Größe oder durch Verbinden von zwei oder mehr Makromolekülen zu der endgültigen Verbindung erfolgen. Für allgemeine diagnostische Zwecke liegt das gewichtsgemittelte Molekulargewicht der paramagnetischen Verbindung vorzugsweise im Bereich von 1 000 bis etwa 2 000 000, vorzugsweise 3 000 bis etwa 2 000 000. Für die Herstellung solcher paramagnetischer Verbindungen können die Makromoleküle mit dem gewünschten Molekulargewicht mit Hilfe herkömmlicher Methoden hergestellt werden.
Wird eine Ausscheidung der paramagnetischen Verbindung in den Harn ohne vorherige Zersetzung gewünscht, so beträgt das Molekulargewicht vorzugsweise weniger als 40 000, wie z.B. weniger als 30 000 oder bevorzugterweise weniger als 20 000. Werden die erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen jedoch als blutpoolbildende Mittel verwendet, eine Verwendung für die sie besonders gut geeignet sind, so sollte das Molekulargewicht der paramagnetischen Verbindung vorzugsweise im Bereich von 40 000 bis 2 000 000, besonders bevorzugt von 40 000 bis 150 000 und insbesondere bevorzugt von 60 000 bis 100 000 liegen. Umfaßt die paramagnetische Verbindung einen einzelnen makromolekularen Rest, so können die oben aufgeführten Molekulargewichtsgrenzen auch als die geeigneten Grenzwerte für das Molekulargewicht des Makromoleküls betrachtet werden.
In den erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen ist die paramagnetische Metallspezies, d.h. ein paramagnetisches Metallatom oder Ion, vorzugsweise nicht radioaktiv und ist besonders bevorzugt ausgewählt unter der Gruppe von Elementen mit den Ordnungszahlen 21-29, 42, 44 und 57-71, wobei die Elemente mit den Ordnungszahlen 24-29 oder 62-69 besonders bevorzugt sind. Beispiele für geeignete Lanthanide sind Gadolinium, Europium, Dysprosium, Holmium und Erbium und Beispiele für andere geeignete Elemente sind Mangan, Eisen, Nickel, Chrom und Kupfer. Die besonders bevorzugten, paramagnetischen Metallspezies sind Cr(III), Mn(II), Fe(III), Dy(III) und Gd(III), und insbesondere Gd, Dy und Cr.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen, makromolekularen, paramagnetischen Verbindungen, wobei man bei diesem Verfahren in einem Lösungsmittel eine zumindest geringfügig lösliche paramagnetische Metallverbindung, wie z.B. ein Chlorid, Oxid oder Carbonat, zusammen mit einem makromolekularen, chelatbildenden Mittel vermischt, welches eine chelatbildende Gruppe umfaßt, die über eine Amidgruppe an eine ia Linkergruppe gebunden ist, die ihrerseits über eine Estergruppe an ein Makromolekül gebunden ist, wobei die Linkergruppe eine Kohlenstoffkette von wenigstens zwei Atomen zwischen der Amidgruppe und der Estergruppe aufweist.
Das makromolekulare, chelatbildende Mittel, welches in den vorausgegangenen Abschnitten erwähnt wurde, betrifft seinerseits einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit eine makromolekulare, chelatbildende Verbindung, welche eine chelatbildende Gruppe umfaßt, die über eine Amidgruppe an eine Linkergruppe gebunden ist, die ihrerseits über eine Estergruppe an ein Makromolekül gebunden ist, wobei die Linkergruppe eine Kohlenstoffkette von wenigstens zwei Atomen zwischen der Amidgruppe und der Estergruppe aufweist oder ein Salz oder Metallchelat davon.
Das makromolekulare, chelatbildende Mittel kann durch Kondensieren eines Hydroxylgruppen enthaltenden Makromoleküls mit einer Aminosäure oder mit einem Salz davon und durch Umsetzung des auf diese Weise erhaltenen Produktes mit einem Carboxylgruppen oder reaktive Carboxylderivate enthaltenden, chelatbildenden Mittel hergestellt werden. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen, makromolekularen, chelatbildenden Mittels, wobei man bei diesem Verfahren ein Hydroxylgruppen enthaltendes Makromolekül mit einer Aminosäure oder einem Salz davon umsetzt, wobei die Aminosäure eine Kohlenstoffkette von wenigstens zwei Atomen zwischen ihrer Carboxylgruppe und ihrer Amingruppe aufweist, und welche üblicherweise eine Aminosäure der oben angegebenen Formel I ist. Das auf diese Weise erhaltene Produkt wird anschließend mit einem Carboxylgruppen oder reaktive Carboxylderivate enthaltenen, chelatbildenden Mittel umgesetzt und das auf diese Weise erhaltene Produkt wird gegebenenfalls in ein Salz oder ein Metallchelat davon überführt.
Sollen die erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen dem menschlichen oder tierischen Körper als MRI- Kontrastmittel verabreicht werden, so werden diese in vorteilhafter Weise zusammen mit einem oder mehreren pharmazeutischen Trägern oder Excipienten formuliert. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein diagnostisches Kontrastmedium, welches eine makromolekulare, paramagnetische Verbindung gemäß vorliegender Erfindung zusammen mit wenigstens einem pharmazeutischen Träger oder Excipienten umfaßt.
Die chelatbildenden Mittel und die Salze und Chelate gemäß vorliegender Erfindung sind auch in anderen Bereichen anwendbar, in denen chelatbildende Mittel und Chelate bisher verwendet wurden, wie z.B. als Stabilisatoren für pharmazeutische Präparate, als Gegenmittel für giftige Schwermetallspezies und als diagnostische Mittel zur Verabreichung von Metallspezies (z.B. Atome oder Ionen), zur Radiotherapie oder bei diagnostischen Verfahren, wie Röntgen- und Ultraschallabbildung oder bei der Szintigraphie. Zusätzlich können die paramagnetischen Verbindungen auch bei Verfahren, wie der Lymphangiographie, eingesetzt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft somit außerdem ein diagnostisches oder therapeutisches Mittel, welches wenigstens einen pharmazeutischen Träger oder Excipienten zusammen mit einem Metallchelat umfaßt, wobei die chelatbildende Gruppe der Rest einer chelatbildenden Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Entgiftungsmittel, welches eine chelatbildende Verbindung gemäß vorliegender Erfindung, gegebenenfalls in Form eines Salzes oder Chelates mit einem physiologisch verträglichen Gegenion, zusammen mit wenigstens einem pharmazeutischen Träger oder Excipienten umfaßt.
Die Zusammensetzungen, z.B. die erfindungsgemäßen Kontrastmedien können konventionelle Formulierungshilfsmittel umfassen, wie z.B. Stabilisatoren, Antioxidantien, osmolalitätsregulierende Mittel, Puffer, pH-einstellende Mittel und können in einer Form vorliegen, die geeignet ist zur parenteralen oder enteralen Verabreichung, wie z.B. zur Injektion oder Infusion oder zur direkten Verabreichung in eine Körperhöhle mit nach außen gerichtetem Ausgang, wie z.B. Gastrointestinaltrakt, der Blase oder dem Uterus. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können somit in einer herkömmlichen Form zur pharmazeutischen Verabreichung, wie z.B. als Tablette, Kapsel, Pulver, Lösung, Suspension, Dispersion, Sirup oder Suppositorium vorliegen. Lösungen, Suspensionen und Dispersionen in physiologisch verträglichen Trägermedien, wie z.B. Wasser zur Injektion, sind jedoch im allgemeinen bevorzugt.
Enthalten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen ein Chelat einer toxischen Metallspezies, wie z.B eines Schwermetalls oder eines radioaktiven Metallions, so kann es wünschenswert sein, der Zusammensetzung einen geringen Überschuß, wie z.B. 0,5 - 20 Mol-%, vorzugsweise 1 - 10 Mol-%, der chelatbildenden Verbindung oder eines schwächeren Chelats davon mit einem physiologisch verträglichen Gegenion, wie dies beispielsweise von der Schering AG in der DE-A-3640708 (und AU-A-81889/87) diskutiert wird, zuzusetzen.
Wird die Zusammensetzung für eine parenterale Verabreichung formuliert, z.B. wenn ein Kontrastmedium als blutpoolbildendes Mittel verwendet werden soll, so ist eine Lösung in einem sterilen, physiologisch verträglichen Medium, wie z.B. einer isotonischen oder geringfügig hypertonischen, wäßrigen Lösung bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Kontrastmedium enthält bei einer MRI-Untersuchung, für den Fall, daß es in Lösung, Suspension oder dispergierter Form vorliegt, die paramagnetische Metallspezies in einer Konzentration im Bereich von 1 Mikromol bis 1,5 Mol/l, vorzugsweise 0,1 bis 700 mM. Das Kontrastmedium kann jedoch in einer konzentrierteren Form für eine Verdünnung unmittelbar vor der Verabreichung vorgesehen sein. Das erfindungsgemäße Kontrastmedium kann vorteilhafterweise in Mengen von 10&supmin;&sup4; bis 3 mMol, wie z.B. 10&supmin;³ bis 1 mMol der paramagnetischen Metallspezies pro kg Körpergewicht, z.B. mit etwa 1 mMol Dy/kg Körpergewicht, verabreicht werden.
Für eine Röntgenuntersuchung sollte die Dosis des Kontrastmittels im allgemeinen höher sein und für eine szintigraphische Untersuchung sollte die Dosis im allgemeinen geringer sein als für eine MR-Untersuchung. Bei der Radiotherapie und der Entgiftung können herkömmliche Dosen verwendet werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren am menschlich oder tierischen Körper, wobei das Verfahren die Verabreichung eines makromolekularen Metallchelats, vorzugsweise einer erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindung und die Erzeugung einer Röntgen-, magnetischen Resonanz-, Ultraschall- oder szintigraphischen Abbildung von wenigstens einem Teil des Körpers umfaßt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Radiotherapie am menschlich oder tierischen Körper, wobei das Verfahren die Verabreichung eines Chelats einer radioaktiven Metallspezies mit einer erfindungsgemäßen, chelatbildenden Verbindung an den Körper umfaßt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemäßen makromolekularen Verbindung oder eines Salzes oder Chelats davon zur Herstellung eines diagnostischen Mittels zur Verwendung in einem Verfahren zur Bilderzeugung, Entgiftung oder Therapie am menschlichen oder tierischen Körper.
Wie bereits oben erwähnt, besitzen die erfindungsgemäßen, paramagnetischen Verbindungen als Folge der Verwendung der besonderen Linkergruppen Eigenschaften, die im Vergleich zu Verbindungen aus dem Stand der Technik wesentlich verbessert sind.
So ist die Verbindung, die daraus resultiert, daß man das paramagnetische Chelat GdDTPA direkt an Dextran bindet, sowohl in vivo als auch in vitro instabil. Bei Verabreichung der Verbindung GdDTPA-Dextran(Molekulargewicht 70 000) an Kaninchen erhält man keinen blutpoolbildenden Effekt und die schnelle Ausscheidung von Gadolinium in den Urin, die man beobachtet, ist derjenigen sehr ähnlich, die man bei GdDTPA oder dessen Salzen beobachtet. Demgegenüber ist GdDTPA, gebunden über β-Alanin an Dextran mit einem Molekulargewicht von 70 000, einer Verbindung gemäß vorliegender Erfindung, in vitro stabil und besitzt annähernd ideale Blutpool-Eigenschaften, insofern als es eine Halbwertszeit im Blut von etwa 6 Stunden aufweist und ein Distributionsvolumen von 0,05 1/kg besitzt. Dieses Distributionsvolumen weist darauf hin, daß die Verteilung der Verbindung wenigstens bis zum Abbau im wesentlichen innerhalb der Blutpools erfolgt.
Der verbesserte blutpoolbildende Effekt der bei Verwendung von Aminosäureresten als Linker erzielt wird, wird nicht erzielt auf Kosten einer schlechten Ausscheidbarkeit der paramagnetischen Spezies aufgrund der Anordnung der paramagnetischen Verbindung zwischen dem Makromolekül und dem Linker einer Esterbindung, die, anders als die im wesentlichen biologisch nicht abbaubaren Amidbindungen der Makromolekül-Linker-Chelatverbindungen gemäß WO-85/05554, biologisch abbaubar sind.
Auf die Offenbarung aller hierin erwähnten Dokumente wird hiermit Bezug genommen.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.
Die Produkte der Beispiele 1 und 14 sind jedoch besonders bevorzugt. Die folgenden Abkürzungen werden hierin verwendet:
Dextran X: Dextran mit Molekulargewicht von X 10³ Dalton (solche Dextrane sind erhältlich bei Sigma Chemicals)
DMSO-A: Dimethylsulfoxid
DTPA-A: Diethylentriaminpentaessigsäurebisanhydrid
ECDI: N-Ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimid
FMOC-BA: Fluorenylmethyloxycarbonyl-β-alanin
PP: 4-Pyrrolidinopyridin
Wasser: Durch Umkehrosmose entionisiertes Wasser.

Beispiel 1

GdDTPA-β-Alanin-Dextran (Molekulargewicht 70 000)

Zu einer Lösung von 15,9 g Dextran 70 in 650 ml trockenem DMSO gibt man 20,3 g FMOC-BA, 13,7 g ECDI und 968 mg PP, gelöst in 350 ml trockenem DMSO. Das Reaktionsgemisch rührt man 18 h bei Umgebungstemperatur und gibt 43,1 g Piperidin hinzu. Nach 70 min gibt man 7,3 ml konz. Salzsäure tropfenweise hinzu und erhält bei Kühlen in einem Eis/Wasserbad und tropfenweiser Zugabe von 1,7 ml eines Ether/Chloroform-Gemisches (7:3 w/w) ein gelbes Öl. Nach dem Dekantieren löst man das Öl in destilliertem Wasser und stellt den pH auf 4 ein. Man gibt Natriumchlorid hinzu, bis die galzkonzentration 0,9% in 1400 ml Lösung erreicht und dialysiert das Produkt gegen 0,9% Natriumchlorid in Wasser bei pH 4 in einer Hohlfiberkartusche (Amicon HP 10-20) 24 h. Die Lösung konzentriert man anschließend unter Verwendung der gleichen Ausrüstung gegen destilliertes Wasser auf ein Volumen von 1150 ml, stellt den pH auf 9 mit N-Methylmorpholin ein und gibt 29,18 g DTPA-A hinzu, während der pH mit der gleichen Base auf 8 gehalten wird. Wenn die Lösung klar wird, rührt man das Reaktionsgemisch 2 h, gibt 43,78 g Zitronensäure, gelöst in 47,4 ml 10 N NaOH hinzu und stellt den pH mit konzentrierter Salzsäure auf 6,0 ein. 30,37 g Gadoliniumchloridhexahydrat, gelöst in 200 ml destilliertem Wasser, gibt man schnell hinzu und stellt den pH auf 5,5 mit Hilfe von 10 N NaOH ein. Die Lösung dialysiert man gegen destilliertes Wasser, bis die Relaxationszeit T&sub1; (bestimmt mit einem NMR- Proton Spin Analyzer, RADX Corporation, Houson, Texas, USA, bei 10 MHz und 37ºC) über 2000 ms liegt. Nach Lyophilisieren der Lösung erhält man 15,3 g eines hellgelb gefärbten Pulvers.

ANALYSE

Elementaranalyse:
Gd 4,6%; N 2,15%; Na 0,16%; Cl weniger als 0,01%.
Freies Gd (Xylolorangetitration), DTPA, GdDTPA, Zitronensäure oder DMSO (HPLC): weniger als 0,01%.
(Die prozentangaben der Analysenergebnisse sind gewichtsbezogen).
Die spezifische Relaxationsgeschwindigkeit (T&sub1;)-Erhöhung (SRRE) (bestimmt mit einem NMR-Proton Spin Analyzer RADX Corp., Houston, Texas, USA bei 10 MHz und 37ºC) in destilliertem Wasser beträgt 9,6 s&supmin;¹ mM&supmin;¹ Gd.

Beispiel 2

Injektionslösung

78,6 mg Gadolinium (III) DTPA-β-alanin-Dextran (Molekulargewicht 70 000) stellt man gemäß Beispiel 1 her und löst in 10 ml destilliertem Wasser auf. Die Lösung wird steril filtriert und in ein 10 ml-Gefäß abgefüllt. Die Lösung enthält 0,05 mMol Gd/ml.

Beispiel 3

Pharmakokinetik in Kaninchen

Die Lösung gemäß Beispiel 2 injiziert man intravenös in drei Kaninchen in einer Dosis von 0,05 mMol Gd/kg Körpergewicht. Drei weitere Kaninchen erhielten Gadolinium (III)DTPA-dimegluminsalz intravenös in einer Dosis von 0,05 mMol Gd/kg Körpergewicht.
Man entnimmt Blutproben von einer Ohrvene vor der Injektion und 1, 5, 10, 15, 30, 120, 180 und 300 min und 24 und 48 h nach der Injektion. Aus den Blutproben stellt man Serum her und bestimmt die Relaxationszeiten T&sub1; und T&sub2; in einem RADX-NMR-Spektrometer (37ºC, 10 MHz). Die Gadoliniumkonzentration in den Serumproben bestimmt man durch ICP (induktiv gekoppeltes Plasma). Das offensichtliche Verteilungsvolumen (VD) und die biologische Halbwertszeit (t½) bestimmt man unter Anwendung des "two-compartment"- Modells. Die Ergebnisse sind in folgender Tabelle zusammengefaßt: TABELLE Probe t½ (Stunden) Gd(III)DTPA-β-Alanin-Dextran 70 Gd(III)DTPA-Dimeglumin
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen, daß die Verbindung gemäß Beispiel 1 eine beträchtlich längere Halbwertszeit als GdDTPA besitzt und dennoch biologisch abbaubar ist, da keinerlei Relaxationseffekte und kein Serumgadolinium im Serum 48 h nach der Injektion beobachtet werden. Das bestimmte, offensichtliche Verteilungsvolumen von 0,05 bestätigt dessen blutpoolbildende Eigenschaft.

Beispiel 4

Dextran 70-β-Alanin-DTPA

10,0 g Dextran 70 setzt man mit 12,8 g FMOC-BA, 8,7 g ECDI, 0,61 g PP und 31,5 ml Piperidin in 600 ml trockenem DMSO um und anschließend mit 22 g DTPA-A, wie in Beispiel 1 beschrieben, bis zu dem Punkt, an dem Zitronensäurepuffer hinzugegeben wird. Den pH stellt man auf 5,1 mit 6M HCl ein und dialysiert die Lösung gegen 4 l Wasser. Die Lösung lyophilisiert man, wobei man 5,5 g eines schwach gelben Feststoffs erhält.
Elementaranalyse:
N 2,82%, C 42,52%, H 6,74%.

Beispiel 5

Dextran 70-β-Alanin-DTPA-Fe (III)

0,5 g des Produkts gemäß Beispiel 4 löst man in 70 ml Wasser und gibt 1,38 g Zitronensäure, 1,49 ml 10 N NaOH und 417 mg FeCl&sub3;, gelöst in 10 ml Wasser, hinzu. Den pH stellt man mit 10 N NaOH auf 5 ein und dialysiert die Lösung nach Durchführung der Reaktion über Nacht gegen Wasser bis T&sub1; in dem Filtrat oberhalb 2000 ms liegt. Nach Lyophilisieren erhält man 0,47 g eines hellbraunen Feststoffs, 5,5% Fe, Relaxationsgeschwindigkeit 0,8 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 6

Dextran 70-β-Alanin-DTPA-Dy

0,5 g des Produkts gemäß Beispiel 4 komplexiert man mit 1,1 g DyCl&sub3; und isoliert gemäß Beispiel 5. Die Ausbeute beträgt 0,57 g eines weißen Feststoffes, 9,8% Dy, Relaxationsgeschwindigkeit 0,2 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 7

Dextran 70-β-Alanin-DTPA-Yb

0,5 g des Produkts gemäß Beispiel 4 komplexiert man mit 1,15 g Yb(NO&sub3;)&sub3; und isoliert gemäß Beispiel 5. Die Ausbeute beträgt 0,5 g eines gelblichen Feststoffs, 3,5% Yb, Relaxationsgeschwindigkeit 0,03 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 8

Dextran 70-β-Alanin-DTPA-Cu

0,5 g des Produkts gemäß Beispiel 4 komplexiert man mit 642 mg CuSO&sub4; und isoliert gemäß Beispiel 5. Die Ausbeute beträgt 0,55 g eines hellblauen Feststoffs, 1,5% Cu, Relaxationsgeschwindigkeit 0,3 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 9

Dextran 40-β-Alanin-DTPA-Gd

2,0 g Dextran 40 setzt man um mit 2,6 g FMOC-BA, 1,73 g ECDI, 122 mg PP und 6,3 ml Piperidin in trockenem DMSO, wie in Beispiel 1 beschrieben. Das Produkt setzt man weiter um mit 3,77 g DTPA-A, wie hierin beschrieben. Nach Komplexieren in Citratpuffer mit 3,82 g GdCl&sub3; 6 H&sub2;0 dialysiert und lyophilisiert man das Produkt, wobei man 1,05 g eines weißen Feststoffs erhält, 5,1% Gd, Relaxationsgeschwindigkeit 5,1 s&supmin;¹ mM.1.

Beispiel l0

Hydroxyethylstärke-β-Alanin-DTPA-Gd

2,0 g Hydroxyethylstärke (hergestellt durch Hydroxyethylierung von wachsartiger Stärke mit Ethylenoxid gemäß dem Verfahren beschrieben in US-A-2516634) mit einem Molekulargewicht von 131 000 und einem Substitutionsgrad von 0,52, löst man in 120 ml trockenem DMSO. Dies setzt man, wie in Beispiel 9 beschrieben, mit den gleichen Mengen und Reagenzien um und isoliert. Die Ausbeute beträgt 2,3 g eines weißen Feststoffs, 5,1% Gd, Relaxationsgeschwindigkeit 6,0 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 11

Dextran 40-β-Alanin-EDTA-Cr

2,0 g Dextran 40 setzt man um, wie in Beispiel 9 beschrieben, bis zu dem Punkt, an dem die Dextran-40-β-Alanin- Wasserlösung bei pH 4,2 dialysiert wird. Man setzt 2,65 g EDTA-bis-anhydrid (hergestellt gemäß dem Verfahren von Eckelman et al., J.Pharm.Sci. 64 (1975) 704) mit dem Dextranderivat um, komplexiert mit 2,74 g CrCl&sub3; 6H&sub2;0 und isoliert das Produkt gemäß Beispiel 9. Die Ausbeute beträgt 2,9 g eines purpurfarbenen Feststoffs, 3,1% Cr, Relaxationsgeschwindigkeit 1,1 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 12

Dextran 500-β-Alanin-DTPA-Bi

2,0 g Dextran 500 setzt man gemäß Beispiel 9 um, wobei man 4,4 g DTPA-A verwendet. Das Reaktionsgemisch rührt man 3 h während man den pH mit N-Methylmorpholin bei 8 hält. Den pH stellt man anschließend mit 6 N HCl auf 5 ein und gibt eine Pufferlösung hinzu, die 5,5 g Zitronensäure und 5,96 ml 10 N NaOH enthält. Eine Lösung von Bi(III) stellt man her, indem man 3,89 g BiCl&sub3; in 100 ml 1 M HCl löst und den pH mit gesättigtem Ammoniak in Wasser auf 7 einstellt. Die Suspension zentrifugiert man und dekantiert den Überstand ab. Den Niederschlag resuspendiert man und zentrifugiert zweimal und überführt den weißen geleeartigen Niederschlag in die Dextran- Pufferlösung. Der pH beträgt 5,0 und nach Durchführung der Reaktion über Nacht dialysiert man die klare Lösung gegen 12 l Wasser und erhält nach Lyophilisieren 0,8 g eines weißen Feststoffs, 9,4% Bi.

Beispiel 13

Dextran 200-β-Alanin-HEtDTPA-Gd

(a) Das DTPA-Derivat 3,6,9-Tris-carboxymethyl-4-(2-hydroxyethyl)-3,6,9-triazaundecan-disäure (HEtDTPA) synthetisiert man gemäß dem Verfahren von PCT/GB88/00572. HEtDTPA-Trihydrochlorid stellt man her, indem man HEtDTPA auf einen starken Anionenaustauscher auflädt und mit 1 M HCl eluiert und anschließend eindampft. Als Produkt erhält man einen weißen Feststoff, Schmelzpunkt größer als 350ºC (Zersetzung).
Elementaranalyse:
Ber.: C 35,14% H 5,54% N 7,69% Cl 19,45%
Gef.: C 34,76% H 5,46% N 7,74% Cl 19,56%.
(b) 2,0 g Dextran 2000 setzt man gemäß Beispiel 9 um, bis zu dem Punkt vor der DTPA-A-Reaktion. Die Lösung lyophilisiert man und erhält 1,9 g eines weißen Feststoffs. Das Produkt löst man in 200 ml trockenem DMSO und gibt 2,24 g HEtDTPA-Trihydrochlorid, 0,86 g ECDI und 35 mg PP hinzu. Nach 24-stündigem Rühren gibt man die Lösung zu einem Gemisch aus 300 ml Ether und 125 ml CHCl&sub3; hinzu. Das Produkt isoliert man durch Dekantieren des Überstands. Das Produkt löst man in 120 ml Wasser und stellt den pH mit 10 N Na0H auf 5 ein. Zu der Lösung gibt man einen Puffer, der 5,5 g Zitronensäure und 5,96 ml 10 N NaOH enthält, und anschließend 1,53 g GdCl&sub3; 6H&sub2;0, gelöst in 10 ml Wasser. Den pH stellt man mit 10 N Na0H auf 5 ein und dialysiert das Produkt nach 3 h und isoliert gemäß Beispiel 9. Die Ausbeute beträgt 2,5 g eines hellbraunen Feststoffs, 5,7% Gd, Relaxationsgeschwindigkeit 1,4 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 14

Dextran 70-β-Alanin-DOTA-Gd

a) N',N",N"'-Tetracarboxymethyl-1,4,7,10-tetraazacyclododecan (DOTA)

5,26 g 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan (hergestellt gemäß Stetter et al., Tetrahedron, 37(1981) 767) löst man in 50 ml Wasser. Den pH stellt man mit konzentrierter HBr auf 10 ein, löst 20,16 g Bromessigsäure in 7 ml Wasser und gibt eine Lösung von LiOH vorsichtig unter Kühlen in einem Eis/Wasserbad hinzu. Die Bromessigsäurelithiumlösung gibt man zu der 1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-Lösung in einer Portion hinzu. Den pH hält man mit 4 N LiOH zwischen 8 und 9,5 während man die Temperatur innerhalb von 4 h allmählich auf 80ºC erhöht. Nach dem Abkühlen mischt man die Lösung mit 494 ml nassem Dowex 50WX 4 saurem Ionenaustauscherharz in 1,5 l Wasser und rührt 1 h. Nach sorgfältigem Waschen mit Wasser wäscht man das Gel mit 2 x 750 ml gesättigtem Ammoniak. Das Filtrat dampft man ein und erhält 10,9 g eines weißen Feststoffs, Schmelzpunkt größer als 350ºC, FAB-ms M+1 411 und 417 -Mono- und Di-lithiumsalz. Durch ¹³C und ¹H-NMR wird die Struktur bestätigt. 8,72 g des Feststoffs löst man in 16 ml Wasser und stellt den pH mit konzentrierter HCl auf 2,5 ein. Den weißen Feststoff filtriert man ab und wiederholt das Verfahren mit dem eingedampften Filtrat. Die isolierten Feststoffe trocknet man, wobei man 4,5 g eines weißen Feststoffs erhält, Schmelzpunkt größer als 350ºC (Zersetzung).

(b) Dextran 70-β-Alanin-DOTA-Gd

2,0 g Dextran 70 setzt man um, wie in Beispiel 9 beschrieben, bis zu dem Punkt vor der Umsetzung mit DTPA-A. Das Produkt lyophilisiert man und löst es in 100 ml trockenem DMSO. 1,66 g des ausgefällten DOTA, 0,86 g ECDI und 62 mg PP gibt man hinzu und rührt das Reaktionsgemisch über Nacht bei Zimmertemperatur. Zu dem Reaktionsgemisch gibt man ein Gemisch aus 150 ml Ether und 62 ml CHCl&sub3; hinzu, isoliert den weißen Niederschlag durch Dekantieren und wäscht mit Ether und löst anschließend in 80 ml Wasser. Den pH stellt man mit 10 N NaOH auf 5 ein und gibt ein Gemisch aus 5,5 g Zitronensäure und 5,96 ml 10 N NaOH und anschließend 0,766 g GdCl&sub3; 6H&sub2;O hinzu. Das Reaktionsgemisch rührt man 50 h und isoliert das Produkt durch Dialyse und Lyophilisieren. Die Ausbeute beträgt 2,4 g eines weißen Feststoffs, 7,4% Gd, Relaxationsgeschwindigkeit 11,7 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 15

Dextran 70-5-Aminopentansäure-DTPA-Gd

5,65 g 9-Fluorenylmethyloxycarbonyl-5-aminovaleriansäure (hergestellt aus 5-Aminovaleriansäure und 9-Fluorenylmethylchlorformiat, wie beschrieben von Carpino et al. J.Org.Chem., 37 (1972) 3404) setzt man mit 2,0 g Dextran 70, 3,5 g ECDI und 0,25 g PP, wie in Beispiel 9 beschrieben, um. Das Reaktionsgemisch behandelt man mit 12,75 ml Piperidin, isoliert das Produkt und löst es in Wasser und setzt es mit 7,44 g DTPA-A, wie hierin beschrieben, um. Das Produkt komplexiert man mit 7,74 g GdCl&sub3; 6H&sub2;O in Citratpuffer und isoliert durch Dialyse und Lyophilisieren, wie oben beschrieben. Die Ausbeute beträgt 6,6 g eines hellbraunen Feststoffs, 11,4% Gd, Relaxationsgeschwindigkeit 5,6 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 16

Glycogen-β-Alanin-DTPA-Gd

2,0 g Rinderleberglycogen (Sigma Chemicals) setzt man um und isoliert gemäß Beispiel 9. Die Ausbeute beträgt 2,7 g eines weißen Feststoffs, 7,5% Gd, Relaxationsgeschwindigkeit 6,8 s&supmin;¹ mM&supmin;¹.

Beispiel 17

Gefäß, enthaltend Dextran 70-β-Alanin-DTPA

Ein Gefäß füllt man mit 20 mg Dextran-70-β-Alanin- DTPA (Beispiel 4) und 0,2 mg Sn(II)Cl&sub2; als trockenem Feststoff.
Eine Lösung von 99mTc als Pertechnetat in 0,9% sterilem Natriumchlorid sollte vor der Verwendung hinzugegeben werden. Das Technetiumchelat mit Dextran 70-β-Alanin- DTPA eignet sich zur intravenösen oder subkutanen Verabreichung und dient als Kontrastmittel für das Kreislauf- System oder für die Lymphangiographie.

Beispiel 18

Dextran 70-β-Alanin-DTPA-Gd und das Calciumdinatriumsalz von Dextran 70-β-Alanin-DTPA

760 mg Dextran 70-β-Alanin-DTPA (Beispiel 4) löst man in 10 ml Wasser und gibt 28 mg Ca(OH)&sub2; hinzu. Den pH stellt man mit NaOH unter Umgebungsbedingungen ein. 1 ml der resultierenden Lösung gibt man zu einer Lösung von 1,0 g Dextran 70-β-Alanin-DTPA-Gd (Beispiel 1) in 9 ml Wasser hinzu und führt mit der resultierenden Lösung eine Sterilfiltration durch, füllt in ein 20 ml Gefäß ab und lysophilisiert.

Beispiel 19

Dextran 70-β-Alanin-DTPA-Gd und das Calciumtrinatriumsalz von DTPA

Zu einer Lösung von 1,0 g Dextran 70-β-Alanin- DTPA-Gd (Beispiel 1) in 10 ml Wasser gibt man 17 mg des Calciumtrinatriumsalzes von DTPA (Fluka) hinzu. Die Lösung wird steril filtriert, in ein 20 ml-Gefäß gefüllt und lyophilisiert.

Claims

1. Paramagnetische Verbindung, welche eine paramagnetische Metallspezies umfaßt, die chelatförmig gebunden ist über eine chelatbildende Gruppe, die über eine Amidgruppe an eine Linkergruppe gebunden ist, die ihrerseits über eine Estergruppe an ein Makromolekül gebunden ist, wobei die Linkergruppe eine Kohlenstoffkette mit 2 bis 11 Atomen zwischen der Amidgruppe und der Estergruppe aufweist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, worin die Linkergruppe ein Rest einer Aminosäure der Formel I

HOOC-CH&sub2;-(CHR)n-NH&sub2; (I)

ist, (worin n einen ganzzahligen Wert von 1 bis 10 bedeutet, und jeder der Reste R, die gleich oder verschieden sein können, für ein Wasserstoffatom oder für eine Hydroxyl-, C&sub1;&submin;&sub6;-Hydroxyalkyl- oder C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylgruppe steht, mit der Maßgabe, daß R an dem Kohlenstoff, der an die Amidgruppe gebunden ist, nicht für eine Hydroxylgruppe steht).

3. Verbindung nach Anspruch 2, worin in Formel I n für einen ganzzahligen Wert von 1 bis 10 steht und R ein Wasserstoffatom bedeutet.

4. Verbindung nach Anspruch 1, worin die Linkergruppe ein Rest einer β- oder γ-Aminosäure ist.

5. Verbindung nach Anspruch 1, worin die Linkergruppe ein β-Alaninrest ist.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die chelatbildende Gruppe der Rest einer Aminopoly carbonsäure oder eines Aminopolycarbonsäurederivates ist.

7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die chelatbildende Gruppe der Rest einer Verbindung der allgemeinen Formel II

X-CHR&sub1;-NZ-(CHR&sub1;)&sub2;- -(CHR&sub1;)&sub2;-NZ-CHR&sub1;-X (II)

ist (worin jede der Gruppen Z für eine Gruppe -CHR&sub1;X steht oder die Gruppen Z zusammen für eine Gruppe -(CHR&sub1;)&sub2;-A'-(CHR&sub1;)&sub2; stehen, worin A' für O, S, N-CHR&sub1;X oder N-(CHR1)p-N(CHR&sub1;X)&sub2; steht, worin p für 2, 3 oder 4 steht;

Y für eine Gruppe -(CHR&sub1;)&sub2;-N(CHR&sub1;X)&sub2; oder für eine Gruppe -CHR&sub1;X steht;

jeder der Reste X, die gleich oder verschieden sein können, für eine Carboxygruppe oder für ein Derivat davon oder für eine Gruppe R&sub1; steht;

jeder der Reste R&sub1;, die gleich oder verschieden sein können, für ein Wasserstoffatom, für eine Hydroxyalkylgruppe oder für eine gegebenenfalls hydroxylierte Alkoxygruppe steht;

mit der Maßgabe, daß wenigstens zwei Stickstoffatome einen -CHR&sub1;X-Rest tragen, worin X für eine Carboxylgruppe oder für ein Derivat davon steht) oder ein Salz davon.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die chelatbildende Gruppe ein Rest einer Verbindung, ausgewählt unter DTPA, DOTA und den Salzen davon, ist.

9. Verbindung nach einem der Ansprüche l bis 8, worin das Makromolekül ein Hydroxylgruppen enthaltendes Material ist, ausgewählt unter polymeren und polymerisierten Kohlehydraten und polymerisierten Zuckeralkoholen und Derivaten davon.

10. Verbindung nach Anspruch 9, worin das Makromolekül ein Polysaccharid ist.

11. Verbindung nach Anspruch 9, worin das Makromolekül ein Dextran oder ein Derivat davon ist.

12. Verbindung nach Anspruch 11, worin das Makromolekül ein mittleres Molekulargewicht von 40 000 bis 500 000 aufweist.

13. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das paramagnetische Metall die 0rdnungszahl 21-29, 42, 44 oder 57-71 aufweist.

14. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin das paramagnetische Metall Gd, Dy oder Cr ist.

15. Diagnostisches Kontrastmedium, welches eine makromolekulare, paramagnetische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zusammen mit wenigstens einem pharmazeutischen Träger oder Exzipienten umfaßt.

16. Verfahren zur Herstellung einer makromolekularen, paramagnetischen Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei man bei diesem Verfahren in einem Lösungsmittel wenigstens eine wenig lösliche, paramagnetische Metallverbindung zusammen mit einem makromolekularen, chelatbildenden Mittel löst, welches eine chelatbildende Gruppe umfaßt, die über eine Amidgruppe an eine Linkergruppe gebunden ist, die ihrerseits über eine Estergruppe an ein Makromolekül gebunden ist, wobei die Linkergruppe eine Kohlenstoffkette von 2 bis 11 Atomen zwischen der Amidgruppe und der Estergruppe aufweist.

17. Verfahren zur Herstellung eines diagnostischen Mediums nach Anspruch 15, wobei man bei diesem Verfahren eine makromolekulare, paramagnetische Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zusammen mit wenigstens einem pharmazeutischen Träger oder Exzipienten vermischt.

18. Makromolekulare, chelatbildende Verbindung, welche eine chelatbildende Gruppe umfaßt, die über eine Amidgruppe an eine Linkergruppe gebunden ist, die ihrerseits über eine Estergruppe an ein Makromolekül gebunden ist, wobei die Linkergruppe eine Kohlenstoffkette mit 2 bis 11 Atomen zwischen der Amidgruppe und der Estergruppe aufweist, oder ein Salz oder Metallchelat davon.

19. Chelatbildende Verbindung nach Anspruch 18, worin wenigstens einer der Reste, ausgewählt unter der chelatbildenden Gruppe, der Linkergruppe und dem Makromolekül, wie in einem der Ansprüche 2 bis 12 definiert ist.

20. Verfahren zur Herstellung einer chelatbildenden Verbindung nach einem der Ansprüche 18 und 19, wobei man bei diesem Verfahren ein Hydroxylgruppen enthaltendes Makromolekül mit einer Aminosäure oder einem Salz davon umsetzt, wobei die Aminosäure eine Kohlenstoffkette von wenigstens zwei Atomen zwischen ihrer Carboxyl- und ihrer Amingruppe aufweist; das auf diese Weise erhaltene Produkt mit einem Carboxylgruppen oder reaktive Carboxylderivate enthaltenden, chelatbildenden Mittel umsetzt; und gegebenenfalls das auf diese Weise erhaltene Produkt in ein Salz oder Metallchelat davon umsetzt.

21. Diagnostisches oder therapeutisches Mittel, welches wenigstens einen pharmazeutischen Träger oder Exzipienten zusammen mit einem Metallchelat umfaßt, wovon die chelatbildende Einheit der Rest einer chelatbildenden Verbindung nach einem der Ansprüche 18 und 19 ist.

22. Entgiftungsmittel, welches eine chelatbildende Verbindung nach einem der Ansprüche 18 und 19, gegebenenfalls in Form eines Salzes oder Chelates mit einem physiologisch verträglichen Gegenion, zusammen mit wenigstens einem pharmazeutisch verträglichen Träger oder Exzipienten, umfaßt.

23. Verwendung einer makromolekularen Verbindung oder eines Salzes oder Chelates davon nach einem der Ansprüche 1 bis 14, 18 und 19 zur Herstellung eines diagnostischen oder therapeutischen Mittels zur Verwendung in einem Verfahren zur Erzeugung einer Abbildung, zur Detoxifikation oder zur Therapie des menschlichen oder tierischen Körpers.

24. Verfahren zur Erzeugung einer Abbildung, wobei man bei diesem Verfahren dem menschlichen oder tierischen Körper ein makromolekulares Metallchelat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, 18 und 19 verabreicht und ein Röntgen-, magnetisches Resonanz-, Ultraschall- oder szintigraphisches Bild von wenigstens einem Teil des Körpers erzeugt.