DE69329878T2

DE69329878T2 - Mri-zusammensetzungen, basiert auf poly(alkylenoxid)

Info

Publication number: DE69329878T2
Application number: DE69329878T
Authority: DE
Inventors: Robert Hollister; L. Ladd; A. Snow; L. Toner
Original assignee: Nycomed Imaging AS
Current assignee: GE Healthcare AS
Priority date: 1992-10-14
Filing date: 1993-10-13
Publication date: 2001-05-31
Anticipated expiration: 2013-10-14
Also published as: US5756688A; EP0664714A1; EP0664714B1; DE69329878D1; JP3315122B2; KR950703364A; WO1994008629A1; JPH08502530A; CA2146992A1; AU5329194A

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft chelatbildende Polymere, die als Magnetresonanz-(MR)-Kontrastmittel zur Verwendung in Zusammensetzungen und Verfahren zur MR-Bildgebung geeignet sind.

Hintergrund der Erfindung

Die Magnetresonanz (MR) wird weitverbreitet zur Gewinnung räumlicher Abbildungen von Patienten zur klinischen Diagnose verwendet. Eine Übersicht dieser Technologie und klinischer Anwendungen findet sich bei D. P. Swanson et al., in Pharmaceuticals in Medical Imaging, 1990, McMillan Publishing Company, S. 645-681.
MR-Bilder entstehen durch das Zusammenwirken einer Vielzahl von Parametern, die durch einen Computer analysiert und kombiniert werden. Die Auswahl der geeigneten Instrumentenparameter, wie der Radiofrequenz (Rf), der Pulsrate und des Timing kann zur Verstärkung oder Abschwächung der Signale jedes der bildgebenden Parameter verwendet werden, wodurch die Bildqualität verbessert wird und man bessere anatomische und funktionale Informationen erhält. In vielen Fällen hat sich die MR-Bildgebung als wertvolles diagnostisches Werkzeug bewährt, da normale und krankhafte. Gewebe, dadurch dass sie unterschiedliche Parameterwerte aufweisen, im Bild unterschieden werden können.
Bei der MR-Bildgebung erhält man das in-vivo-Bild eines Organs oder Gewebes, indem man den Körper eines Patienten einem starken äußeren Magnetfeld aussetzt, mit Radiofrequenz-Energie pulst und den Effekt der Impulse auf die magnetischen Eigenschaften der Protonen, die in dem und um das Organ oder Gewebe herum vorhanden sind, beobachtet. Man kann eine Vielzahl von Parametern messen. In erster Linie sind die Protonenrelaxationszeiten T&sub1; und T&sub2; von Bedeutung. T&sub1;, auch als Spin-Gitter- oder longitudinale Relaxationszeit bezeichnet, und T&sub2;, auch als Spin-Spin- oder transversale Relaxationszeit bezeichnet, hängen von der chemischen und physikalischen Umgebung des Organ- oder Gewebewassers ab und werden unter Verwendung von Rf-Pulstechniken gemessen. Diese Information wird als Funktion räumlicher Lokalisation vom Computer analysiert, der die Information zur Erstellung eines Bildes verwendet.
Oftmals fehlt dem erstellten Bild ein angemessener Kontrast, z. B. zwischen normalem und krankhaftem Gewebe, was den diagnostischen Nutzen mindert. Zur Überwindung dieses Nachteils werden Kontrastmittel verwendet. Kontrastmittel sind Substanzen, die einen Einfluß auf die MR-Parameter unterschiedlicher sie umgebender chemischer Spezies ausüben. Theoretisch kann ein Kontrastmittel, falls es bevorzugt von einem bestimmten Teil eines Organs oder einem bestimmten Gewebetyp, z. B. krankhaftem Gewebe, aufgenommen wird, eine Kontrastverstärkung der erhaltenen Abbildungen liefern.
Da MR-Bilder stark durch Veränderungen der T&sub1;- und T&sub2;-Parameter beeinflußt werden, ist es wünschenswert über ein Kontrastmittel zu verfügen, das einen oder beide Parameter beeinflußt. Die Forschung hat sich hauptsächlich auf zwei Klassen magnetisch wirksamer Materialien konzentriert, d. h. auf paramagnetische Materialien, die in erster Linie der Verringerung von T&sub1; dienen, und superparamagnetische Materialien, die in erster Linie der Verringerung von T&sub2; dienen.
Paramagnetismus tritt in Materialien auf, die ungepaarte Elektronen enthalten. Paramagnetische Materialien sind durch eine schwache magnetische Suszeptibilität (Antwort auf ein angelegtes magnetisches Feld) charakterisiert. Paramagnetische Materialien werden in Anwesenheit eines magnetischen Feldes schwach magnetisch und verlieren rasch diese Aktivität, d. h. sie entmagnetisieren, sobald das äußere Feld entfernt worden ist. Es ist seit langem bekannt, dass die Zugabe paramagnetischer löslicher Substanzen zu Wasser eine Verminderung des T&sub1;-Parameters verursacht.
Paramagnetische Materialien, z. B. Gd-enthaltende Materialien, werden hauptsächlich aufgrund ihrer Wirkung auf T&sub1; als MR-Kontrastmittel verwendet. Gd besitzt die höchste Zahl ungepaarter Elektronen (7) in seinen 4f-Orbitalen und zeigt die höchste longitudinale Relaxivität aller Elemente.
Ein Hauptproblem bei der Verwendung von Kontrastmitteln zur MR- Bildgebung ist, dass viele paramagnetische Materialien toxische Wirkungen auf biologische Systeme ausüben, wodurch sie sich nicht für die in-vivo-Verwendung eignen. Z. B. ist die freie Form von Gd ziemlich toxisch. Um es für die in-vivo-Verwendung geeignet zu machen, haben Forscher es mit Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) chelatisiert. Eine Formulierung dieses Materials, die umfangreichen klinischen Tests unterzogen wurde, besteht aus Gd- DTPA, das mit zwei Äquivalenten N-Methyl-D-glucamin (Meglumin) neutralisiert wurde. Dieses Mittel wurde erfolgreich zur Verstärkung humaner Hirn- und Nierentumore eingesetzt.
Trotz ihrer zufriedenstellenden Relaxivität und Sicherheit weist diese Formulierung mehrere Nachteile auf. So wird z. B. Gd-DTPA- dimeglumin aufgrund seines niedrigen Molekulargewichts sehr schnell aus dem Blutstrom und den Gewebeläsionen (Tumoren) beseitigt. Das begrenzt das Bildfenster, die Anzahl der optimalen Bilder, die nach jeder Injektion aufgenommen werden können, und erhöht die nötige Dosierung und die relative Toxizität der Mittel. Außerdem ist die Bioverteilung von Gd-DTPA aufgrund seiner geringen molekularen Größe für die Bildgebung von Körpertumoren und Infektionen nicht optimal.
In mehreren Ansätzen wurde versucht, diese Nachteile zu überwinden. So wurden z. B. Gd und Gd-Chelate chemisch mit makromolekularen Proteinen, wie Albumin, Polylysinen und Immunglobulinen konjugiert. Zu den Nachteilen der Konjugation von DTPA an Proteinträger zur Verwendung bei der MR-Bild-Verstärkung zählen unter anderem eine ungeeignete Bioverteilung und Toxizität. Außerdem bieten Proteine eine definierte Plattform, die keine weitreichende synthetische Änderung erlaubt. Zusätzlich ist die thermische Sterilisierung von Proteinkonjugaten bisweilen problematisch, insbesondere im Fall von Albuminkonjugaten.
Duewell et al., in Investigative Radiology, Januar 1991, 26(1), 50-57 offenbart eine Verbindung in Form eines PEG-komplexierten Ferrioxamin-B und ihre Verwendung als paramagnetisches Kontrastmittel. Martindale "The Extra Pharmacopoeia", 29. Aufl., 1989, The Pharmaceutical Press, London (GB), 1128-1130 bezieht sich auf PEG und verschiedene PEG-Derivate.
Folglich ist es ohne weiteres ersichtlich, dass die Bereitstellung leicht herstellbarer MR-Kontrastmittel höchst wünschenswert wäre, die eine relativ große Menge Metall pro Molekül enthalten, d. h. hohe Substitutionsverhältnisse aufweisen, aber dennoch ein Molekulargewicht haben, das sie befähigt, über längere Zeitspannen im Blutraum zu zirkulieren, und/oder die eine verbesserte Bioverteilung bei der Bildgebung von Blutgefäßen, Körpertumoren oder anderen Geweben aufweisen.
Wir haben entdeckt, dass reaktive Poly(alkylenoxide) mit reaktive Gruppen enthaltenden Chelatbildnern bzw. deren Vorläufern in Kontakt gebracht werden können, um metallisierbare Polymere zu bilden, die bei Assoziierung mit paramagnetischen Metallionen polymere Chelate von außerordentlichem Nutzen als Kontrastmittel zur MR-Bildgebung liefern.
Insbesondere wird erfindungsgemäß ein zur Verwendung als Kontrastmittel geeignetes Polymer bereitgestellt, das Wiederholungseinheiten enthält, die den mit einer Poly(alkylenoxid)-Einheit verbundenen Rest eines Chelatbildners umfassen, wobei der Chelatbildner ein damit assoziiertes paramagnetisches Metallion aufweist. Das Polymer umfasst vorzugsweise Wiederholungseinheiten der folgenden Struktur
wobei
Z für den Rest eines Chelatbildners steht,
Q für eine Poly(alkylenoxid)-Einheit steht,
L und L&sub1; unabhängig voneinander für eine chemische Bindung oder ein Bindeglied stehen,
M(+a) für ein oder mehrere paramagnetische Metallionen mit einer Gesamtladung von +a steht,
E(b) für ein oder mehrere Gegenionen mit einer Gesamtladung von b steht,
m 0 oder 1 ist,
r 0 oder 1 ist,
d für die Gesamtladung des gebundenen Restes der chelatbildenden Gruppe steht, und
a = d + b ist.
Diese Polymere können in einem MR-Diagnostikverfahren in einem Körper verwendet werden, bei dem man eine kontrastverstärkende Menge des oben beschriebenen Polymers an den Körper verabreicht und den Körper dann einem MR-Meßschritt zur Abbildung mindestens eines Teils des Körpers exponiert.
Ein besonders vorteilhaftes Merkmal besteht darin, dass die erfindungsgemäßen paramagnetischen polymeren Chelate eine wirksame MR-Kontrastverstärkung des Blutraums innerhalb des Gefäßsystems über bemerkenswert lange Zeitspannen liefern.
Ein vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass polymere Verbindungen bereitgestellt werden, die eine Spezifität zur Akkumulation in verschiedenen Geweben, z. B. in Tumoren und der Leber aufweisen.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass zur MR-Bildgebung geeignete polymere Chelate bereitgestellt werden, die relativ große Mengen Metall enthalten und die in-vivo potentiell stabiler und weniger immunreaktiv sind als Protein-Chelat-Metallkomplexe.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das Molekulargewicht der oben beschriebenen Polymere synthetisch maßgeschneidert werden kann, um ein Mittel mit gewünschter Zusammensetzung, Molekulargewicht und Größe herzustellen.
Es werden mit Hinweis auf die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen noch weitere vorteilhafte Merkmale der vorliegenden Erfindung leicht ersichtlich.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

In Fig. 1 ist für verschiedene erfindungsgemäße Zusammensetzungen und einer Kontrolle des Standes der Technik in einem Kaninchen V-2 Tumormodell die Signalverstärkung gegen die Zeit aufgetragen.
Die Fig. 2 und 3 sind MR-Abbildungen des abdominalen Bereichs eines Kaninchens vor und nach Verabreichung einer kontrastverstärkenden erfindungsgemäßen Zusammensetzung.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Obgleich das erfindungsgemäße Polymer hier hauptsächlich in Verbindung mit seinen bevorzugten Verwendungen beschrieben wird, d. h. als Kontrastmittel zur Verwendung in Zusammensetzungen und Verfahren zur MR-Bildgebung, findet es auch in anderen Anwendungen und Gebieten Verwendung, z. B. als therapeutisches Mittel und als Zusatz für Farben, Überzüge und Klebstoffe und als antistatisches Mittel zur Verwendung in photographischen und magnetischen Aufzeichnungselementen.
Das zur Ausübung der Erfindung geeignete Polymer enthält im Gerüst der Polymerkette Wiederholungseinheiten, die den mit einer Poly(alkylenoxid)-Einheit verbundenen Rest eines Chelatbildners umfassen. Das Polymer umfasst 2 bis 1000 oder mehr, bevorzugt 3 bis 1000 der oben beschriebenen Wiederholungseinheiten. In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei den oben beschriebenen Wiederholungseinheiten um identische Wiederholungseinheiten.
In obiger Formel I steht Q für eine lineare oder verzweigte Poly(alkylenoxid)-Einheit. Beispielhafte Poly(alkylenoxid)-Einheiten umfassen Poly(ethylenoxide), Poly(propylenoxide) und Poly(butylenoxide). Bevorzugte Poly(alkylenoxide) umfassen Poly(ethylenoxide) (PEO), Poly(propylenoxide) (PPO) sowie statistische Copolymere und Blockcopolymere von PEO und PPO. PEO-enthaltende Polymere sind dann besonders bevorzugt, wenn das Endpolymer Löslichkeit in Wasser aufweisen soll. Es ist auch möglich, dass die Poly(alkylenoxid)-Einkeit Glycerol-poly(alkylenoxid)-triether und lineare Copolymere und Blockcopolymere von Alkylenoxiden mit kompatiblen Comonomeren, wie Poly(ethylenimin-co- ethylenoxid), und gepfropfte Blockcopolymere, wie Poly(methylvinylether-co-ethylenoxid), umfassen kann. Für Anwendungen in der MR-Bildgebung weisen bevorzugte Poly(alkylenoxid)-Einheiten ein mittleres Molekulargewicht im Bereich von etwa 100 bis 20.000, vorzugsweise 250 bis 10.000 Dalton auf. Diese Einheiten können sich von Poly(alkylenoxid)-Einheiten ableiten, die in der entsprechenden Diolform handelsüblich sind und/oder durch Techniken hergestellt werden können, die dem Fachmann geläufig sind. Eine besonders bevorzugte Klasse von PEO-Einheiten, die sich von PEG's ableitet, kann durch die Struktur -(CH&sub2;CH&sub2;O)mCH&sub2;CH&sub2;- dargestellt werden, wobei m 1 bis 5000, vorzugsweise 1 bis 2500, und besonders bevorzugt 1 bis 500 ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Polymer PEO-Einheiten, die durch die Struktur -(-CH&sub2;CH&sub2;O-)-mCH&sub2;CH&sub2;- dargestellt sind, wobei m etwa 1 bis 6 ist. Diese Polymerklasse zeigt einen besonders hohen Gadoliniumgehalt und läßt sich gut dosieren. Außerdem können die PEO-Einheiten, in denen m = 2 oder 3 ist, aus handelsüblichen PEG's gewonnen werden. In besonders bevorzugten Ausführungsformen stellt Q
-(-CH&sub2;CH&sub2;O-)-&sub3;CH&sub2;CH&sub2;-;
-(-CH&sub2;CH&sub2;O-)-&sub2;CH&sub2;CH&sub2;-; oder
-CH&sub2;-(-CH&sub2;CH&sub2;O-)-&sub3;CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;- dar.
Das erfindungsgemäße Polymer kann den Rest eines oder mehrerer vielfältiger Chelatbildner umfassen. Bekanntlich ist ein Chelatbildner eine Verbindung, die Donoratome enthält und durch koordinative Bindung an ein Metallatom eine cyclische Struktur ausbilden kann, die Chelatkomplex oder Chelat genannt wird. Diese Klasse von Verbindungen wird in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol. 5, 339-368, beschrieben.
Die Reste geeigneter Chelatbildner können ausgewählt sein unter Polyphosphaten, wie Natriumtripolyphosphat und Hexametaphosphorsäure;
Aminocarbonsäuren, wie Ethylendiamintetraessigsäure, N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamintriessigsäure, Nitrilotriessigsäure, N,N-Di(2-hydroxyethyl)glycin, Ethylenbis(hydroxyphenylglycin) und Diethylentriaminpentaessigsäure;
1,3-Diketonen, wie Acetylaceton, Trifluoracetylaceton und Thenoyltrifluoraceton;
Hydroxycarbonsäuren, wie Weinsäure, Zitronensäure, Gluconsäure und 5-Sulfosalicylsäure;
Polyaminen, wie Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin und Triaminotriethylamin;
Aminoalkoholen, wie Triethanolamin und N-(2-hydroxyethyl)ethylendiamin;
aromatischen heterocyclischen Basen, wie 2,2'-Dipyridyl, 2,2'-Dümidazol, Dipicolinamin und 1,10-Phenanthrolin;
Phenolen, wie Salicylaldehyd, Disulfopyrocatechol und Chromotropsäure;
Aminophenolen, wie 8-Hydroxychinolin und Oxinsulfonsäure;
Oximen, wie Dimethylglyoxim und Salicylaldoxim;
Peptiden mit einer benachbarten chelatierenden Funktionalität, wie Polycystein, Polyhistidin, Polyasparaginsäure, Polyglutaminsäure oder Kombinationen solcher Aminosäuren;
Schiff'schen Basen, wie Disalicylaldehyd-1,2-propylendiimin;
Tetrapyrrolen, wie Tetraphenylporphin und Phthalocyanin;
Schwefelverbindungen, wie Toluoldithiol, meso-2,3-Dimercaptobernsteinsäure, Dimercaptopropanol, Thioglycolsäure, Kaliumethylxanthat, Natriumdiethyldithiocarbamat, Dithizon, Diethyldithiophosphorsäure und Thioharnstoff;
synthetischen macrocyclischen Verbindungen, wie Dibenzo[18]Krone-6, (CH&sub3;)&sub6;[14]4, 11-DienN4 und (2.2.2-Kryptat);
und
Phosphonsäuren, wie Nitrilotrimethylenphosphonsäure, Ethylendiamintetra(methylenphosphonsäure) und Hydroxyethylidendiphosphonsäure oder Kombinationen von zwei oder mehr der oben genannten Verbindungen.
Bevorzugte Chelatbildner-Reste enthalten Polycarbonsäuregruppen und umfassen: Ethylendiamin-N,N,N',N'-tetraessigsäure (EDTA);
N,N,N',N",N"-Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA); 1,4,7,10-Tetraazacyclododekan-N,N',N",N'''-tetraessigsäure (DOTA);
1,4,7,10-Tetraazacyclododecan-N,N',N"-triessigsäure (D03A);
1-Oxa-4,7,10-triazacyclododecan-N,N',N"-triessigsäure (OTTA);
trans(1,2)-Cyclohexanodiethylentriaminpentaessigsäure (CDTPA);
und
Andere geeignete chelatbildende Gruppen sind in der PCT/- US91/08253 beschrieben. In obiger Formel I steht Z für den Rest eines oder mehrerer Chelatbildner. Falls Z für den Rest mehrfach chelatbildender Einheiten steht, können solche Einheiten durch ein unten beschriebenes Bindeglied verbunden sein.
Der Rest des Chelatbildners ist mit der Poly(alkylenoxid)-Einheit über eine chemische Bindung oder ein Bindeglied, d. h. L und L&sub1; in obiger Formel I, verbunden. Bevorzugte Bindeglieder umfassen Stickstoffatome in Gruppen wie Amino-, Imido-, Nitrilo- oder Iminogruppen; Alkylen, vorzugsweise mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen, wie Methylen, Ethylen, Propylen, Butylen und Hexylen; wobei dieses Alkylen wahlweise durch ein oder mehrere Heteroatome, wie z. B. Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel oder Heteroatom-enthaltende Gruppen unterbrochen sein kann;
Carbonyl;
Sulfonyl;
Sulfinyl;
Ether;
Thioether;
Ester, d. h. Carbonyloxy und Oxycarbonyl;
Thioester, d. h. Carbonylthio und Thiocarbonyl;
Amid, d. h. Iminocarbonyl und Carbonylimino;
Thioamid, d. h. Iminothiocarbonyl und Thiocarbonylimino;
Thio;
Dithio;
Phosphat;
Phosphonat;
Ureylen;
Thioureylen;
Urethan, d. h. Iminocarbonyloxy;
Thiourethan, d. h. Iminothiocarbonylthio;
eine Aminosäure-Verknüpfung, z. B. eine Gruppe
oder
wobei n = 1 ist und X für H, Alkyl, das 1 bis 18, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, wie Methyl, Ethyl und Propyl, wobei dieses Alkyl wahlweise durch 1 oder mehrere Heteroatome, wie Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel, unterbrochen sein kann, substituiertes oder nicht substituiertes Aryl, das 6 bis 18, vorzugsweise 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, wie Phenyl, Hydroxyiodphenyl, Hydroxyphenyl, Fluorphenyl und Naphthyl, Aralkyl, das vorzugsweise 7 bis 12 Kohlenstoffatome enthält, wie Benzyl, Heterocyclyl, das vorzugsweise 5 bis 7 Kohlenstoffatome im Kern und ein oder mehrere Heteroatome, wie S, N, P oder O enthält, wobei Beispiele von bevorzugten Heterocyclylgruppen Pyridyl, Chinolyl, Imidazolyl und Thienyl sind; Heterocyclylalkyl, dessen Heterocyclyl und Alkylteile vorzugsweise oben beschrieben sind, steht;
oder eine Peptidbindung, d. h. eine Gruppe
oder
wobei n > 1 und jedes X unabhängig durch eine Gruppe, wie sie oben für X beschrieben ist, steht. Es können zwei oder mehr Bindeglieder, wie z. B. Alkylenimino und Iminoalkylen verwendet werden. Es ist möglich, dass andere Bindeglieder für die Verwendung in diesem Zusammenhang geeignet sein können, wie Bindeglieder, die gewöhnlich bei der heterobifunktionalen und homobifunktionalen Proteinkonjugation und in der Vernetzungschemie verwendet werden. Besonders bevorzugte Bindeglieder sind gegebenenfalls substituierte Iminogruppen, die bei der Bindung an das Carbonyl im Rest eines Chelatbildners ein Amid bilden.
Die Bindeglieder können verschiedene Substituenten enthalten, die die Polymerisationsreaktion nicht stören. Die Bindeglieder können auch Substituenten enthalten, die die Polymerisationsreaktion stören können, die aber während der Polymerisationsreaktion durch geeignete Schutzgruppen, die allgemein bekannt sind und deren Substituenten nach der Polymerisation durch geeignete Beseitigung der Schutzgruppen regeneriert werden, daran gehindert werden. Die Bindeglieder können auch Substituenten enthalten, die nach der Polymerisation eingeführt werden. Das Bindeglied kann z. B. mit Substituenten wie Halogen, wie F, Cl, Br oder I; einer Estergruppe; einer Amidgruppe; Alkyl, das vorzugsweise 1 bis etwa 18, besonders bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, wie Methyl, Ethyl, Propyl, i-Propyl, Butyl und dergleichen; substituiertem oder nicht substituiertem Aryl, das vorzugsweise 6 bis etwa 20, besonders bevorzugt 6 bis 10 Kohlenstoffatome enthält, wie Phenyl, Naphthyl, Hydroxyphenyl, Iodphenyl, Hydroxyiodphenyl, Fluorphenyl und Methoxyphenyl; substituiertem oder nicht substituiertem Aralkyl, das vorzugsweise 7 bis etwa 12 Kohlenstoffatome enthält, wie Benzyl und Phenylethyl; Alkoxy, dessen Alkylteil vorzugsweise 1 bis 18 Kohlenstoffatome enthält wie oben für Alkyl beschrieben; Alkoxyaralkyl, wie Ethoxybenzyl; substituiertem oder nicht substituiertem Heterocyclyl, das vorzugsweise 5 bis 7 Kernkohlenstoff- und Heteroatome, wie S, N, P oder O, enthält, wobei Beispiele für bevorzugte Heterocyclylgruppen Pyridyl, Chinolyl, Imidazolyl und Thienyl sind; einer Carboxylgruppe; einer Carboxyalkylgruppe, deren Alkylteil vorzugsweise 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält; dem Rest einer chelatbildenden Gruppe, vorzugsweise wie oben für z beschrieben; oder einer Poly(alkylenoxid)-Einheit, vorzugsweise wie oben für Q beschrieben, substituiert sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform stehen L und L&sub1; für
und
wobei L&sub2; und L&sub3; unabhängig für eine chemische Bindung oder ein oben beschriebenes Bindeglied stehen und R und R¹ unabhängig für H oder einen Substituenten, der wie oben beschrieben an das Bindeglied gebunden ist, stehen.
E kann für ein oder mehrere Gegenionen stehen. Z. B. kann E für ein oder mehrere Anionen, wie ein Halogenid, z. B. Chlorid und Iodid; Sulfat; Phosphat; Nitrat und Acetat stehen. E kann für ein oder mehrere Kationen, wie Na&spplus;, K&spplus;, Meglumin und dergleichen stehen. Für in-vivo Anwendungen sind natürlich nicht-toxische, physiologisch verträgliche Anionen wünschenswert.
Für Anwendungen in der MR-Bildgebung steht M(+a) vorzugsweise für ein paramagnetisches Metallion, wie ein Ion eines Metalls der Ordnungszahl 21 bis 29, 42, 44 und 57 bis 71, besonders 57 bis 71. Bevorzugt sind Ionen der folgenden Metalle: Cr, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm und Yb. Besonders bevorzugt sind Cr&spplus;³, Cr&spplus;², V&spplus;², Mn&spplus;³, Mn&spplus;³, Fe&spplus;³, Fe&spplus;², Co&spplus;², Gd&spplus;³ und Dy&spplus;³. Wie erwähnt, besteht ein besonders vorteilhaftes Merkmal darin, daß Polymere mit einem hohen Substitutionsverhältnis, d. h. solche, die eine verhältnismäßig hohe Zahl an paramagnetischen Metallionen pro Molekül enthalten, bereitgestellt werden.
In der obigen Struktur steht m für 0 oder 1, r für 0 oder 1, a für eine ganze Zahl, vorzugsweise von 1 bis 4, b für eine ganze Zahl, vorzugsweise von 0 bis 3 und d für eine ganze Zahl, vorzugsweise von 0 bis 4. Falls E vorhanden ist, d. h. falls m für 1 steht, steht b besonders bevorzugt für 1. d kann einen Wert bis zu 100 einnehmen, falls Z für den Rest mehrfach chelatbildender Gruppen steht. Die positive Gesamtladung der Kationen entspricht der Summe der Gesamtladung des Restes der chelatbildender Gruppen zuzüglich der Gesamtladung aller anwesenden Gegenionen E, d. h. a = d + b.
Der Metallgehalt in dem Polymer kann von etwa 0,1 bis etwa 30% schwanken, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers. Zur MR-Bildgebung enthält das Polymer vorzugsweise das paramagnetische Metall in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 20 Gew.-%.
Für die MR-Bildgebung umfasst das Polymer vorzugsweise 2 bis etwa 100, besonders bevorzugt 2 bis 10 Wiederholungseinheiten. Falls das Polymer ein hydrolysierbares Peptid enthält, dann kann das Polymer 1 bis mehrere 100 paramagnetische Metallionen pro Molekül enthalten.
Das Polymer in Struktur I kann an den Enden durch unabhängig unter Z, Q, L oder L&sub1; ausgewählte Gruppen verkappt sein, an die ein Wasserstoffatom oder einer der oben beschriebenen Bindegliedsubstituenten gebunden ist. In bevorzugten Ausführungsformen, worin das Polymer ein Polyamid ist, kann das Polymer mit Gruppen wie Wasserstoff oder Hydroxylgruppen oder mit Gruppen, die sich von Polyamidketten-terminierenden Mitteln wie Monoaminen und Monoacylderivaten, wie Monoanhydriden, z. B. Acetanhydrid herleiten, oder mit Gruppen, die sich von einem Rest einer der oben beschriebenen chelatbildenden Gruppen herleiten, verkappt sein. Es ist außerdem möglich, dass cyclische Polymere, d. h. nicht verkappte Polymere, hergestellt werden können.
Das erfindungsgemäße Polymer kann abhängig von der beabsichtigten Anwendung in wasserlöslicher, wasserdispergierbarer oder wasserunlöslicher Form hergestellt werden. Das Polymer kann vernetzt oder nicht vernetzt sein. Das Molekulargewicht des Polymers kann sehr schwanken, d. h. von etwa 1000 bis 10&sup8; oder höher, gemessen durch Gelpermeationschromatographie (GPC). Das wasserlösliche Polymer hat vorzugsweise ein Molekulargewicht von 1000 bis etwa 250.000. Das wasserunlösliche vernetzte Polymer kann ein Molekulargewicht von etwa 10&sup5; bis 10&sup7; oder höher aufweisen. Zur MR-Bildgebung weist das Polymer vorzugsweise ein Molekulargewicht von 5000 bis 10&sup6;, besonders bevorzugt 10.000 bis 100.000 auf.
Das erfindungsgemäße Polymer kann hergestellt werden, indem man eine reaktive Poly(alkylenoxid)-Spezies mit einem reaktive Funktionalität enthaltenden Chelatbildner oder dessen Vorläufer unter Bildung des Polymers in einem nicht-reaktiven Lösungsmittel in Kontakt bringt. Das Poly(alkylenoxid) kann substituiert oder nicht-substituiert sein.
Die bevorzugten Reaktionsbedingungen, z. B. Temperatur, Druck, Lösungsmittel, etc. hängen hauptsächlich von den ausgewählten speziellen Reaktionspartnern ab und können leicht von einem Fachmann bestimmt werden.
Geeignete reaktive Poly(alkylenoxid)-Spezies umfassen terminal funktionalisierte Poly(alkylenoxid)diamine, Poly(alkylenoxid)dihydrazine, Poly(alkylenoxid)diisocyanate, Poly(alkylenoxid)diole, Poly(alkylenoxid)dialdehyde, Poly(alkylenoxid)dicarbonsäuren, Poly(alkylenoxid)bis(vinylsulfon)ether, Poly(alkylenoxid)diphosphate, Poly(alkylenoxid)N,N-didialkylaminophosphoramidate, Poly(alkylenoxid)diepoxide, Poly(alkylenoxid)dialkoxide, Poly(alkylenoxid)disulfonate und dergleichen. Die oben beschriebenen Poly(alkylenoxid)-Spezies sind lineare difunktionelle Spezies. Tri- und höher-multifunktionale verzweigte Spezies, die mit den obigen verwandt sind, sind ebenfalls verwendbar.
Geeignete Chelatbildner und deren Vorläufer, die reaktive Funktionalität enthalten, umfassen Polycarbonsäuren in Form von Dianhydriden, Di(sulfonylchloriden), Di(alkylsulfaten), Di(vinylsulfonen) und dergleichen. Wie ein Fachmann erkennen wird, kann man einen geeignet blockierten Abkömmling des Chelatbildners oder dessen Vorläufers, der reaktive Funktionalität enthält, mit der reaktiven Polyalkylenoxid-Einheit unter Bildung des Polymers in Kontakt bringen und dann die blockierende Gruppe anschließend durch bekannte Techniken beseitigen. Es ist möglich, dass zusätzliche chelatbildende funktionelle Gruppen durch geeignete chemische Modifikation an den nicht blockierten Stellen eingeführt werden können. Falls Hydroxylsubstituenten selektiv in dem letzen Polymer vorhanden sein sollen, müssen sie vorübergehend während der Polymerisation blockiert werden, z. B. durch übliche Blockierungstechniken zur Minimierung der Bildung unerwünschter Nebenprodukte, z. B. der davon abgeleiteten Polyesteramide. Jedoch erscheinen für bestimmte Zwecke Polyester-Polyamide, die eine oder mehrere Esterbindungsgruppen im Gerüst des Polymers enthalten, nützlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Polymer durch Umsetzung eines linearen Poly(alkylenoxid)diamins mit einem Vorläufer eines Chelatbildners in einer inneren Dianhydridform hergestellt werden.
Das Poly(alkylenoxid)diamin kann durch Umsetzung einer aktivierten Form des Poly(alkylenoxids) mit Ammoniak, einem primären Amin, einem Polyamin oder Amid, und anschließende Reduktion hergestellt werden. Die Aminogruppe kann durch andere bekannte Methoden eingeführt werden. Geeignete beispielhafte Amine umfassen N-Methylamin, Aminosäuren, Aminomethylpyridin, Aminomethylthiophen, Methoxyethoxyethylamin, Methoxyethylamin und Aminobenzoesäure. Beispielhafte verwendbare Polyamine umfassen Diaminohexan, Tris(aminoethyl)amin und Diethylentriamin.
Das lineare Poly(alkylenoxid) in seiner Diolform ist weithin im Handel erhältlich oder kann durch dem Fachmann bekannte Techniken hergestellt werden. Das Poly(alkylenoxid) wird zur nukleophilen Substitution aktiviert, indem man es mit einem Aktivator, wie p-Toluolsulfonylchlorid, Thionylchlorid, Thionylbromid, einem Alkylsulfonylchlorid, z. B. CH&sub3;SO&sub2;Cl, einem Sulfonsäureanhydrid oder einem beliebigen anderen geeigneten bekannten Aktivator umsetzt. Die aktivierte Form des Poly(alkylenoxids) kann daher ein Ditosylat, ein Dichlorid, ein Dibromid, etc. sein.
Die aktivierte Form des Poly(alkylenoxids) wird vorzugsweise mit einem stöchiometrischen Überschuß des Amins in einem inerten Lösungsmittel vorzugsweise bei einer Temperatur von z. B. 100 bis 160 ºC und einem Druck von z. B. 1 bis 10 Atmosphären umgesetzt, die ausreichen, die Reaktion vollständig ablaufen zu lassen. Geeignete Lösungsmittel umfassen Dioxan, Ethanol und andere Alkohole. Danach wird das Poly(alkylenoxid)diamin vorzugsweise z. B. durch Eindampfen oder Präzipitation isoliert und z. B. durch Auflösung in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methylenchlorid, Chloroform oder Trichlorethan, und anschließendes Waschen der Lösung mit einem Überschuß wässriger NaOH oder durch eine beliebige andere geeignete Isolierungs- und Reinigungstechnik gereinigt.
Die oben beschriebene innere Anhydridform des Chelatbildners ist im Handel erhältlich und/oder kann durch bekannte Techniken hergestellt werden. Z. B. sind die inneren Anhydridformen von EDTA und DTPA im Handel erhältlich. Die inneren Anhydridformen von DOTA, DO3A, OTTA, B4A, P4A und TMT können durch bekannte Techniken hergestellt werden. Z. B. können die Anhydride durch Erhitzen der entsprechenden Säuren in Acetanhydrid in Gegenwart von Pyridin als Katalysator hergestellt werden. Verfahren zur Herstellung von B4A, P4A und TMT sind im US-Patent 4,859,777 beschrieben. Gemischte Anhydride sind ebenfalls geeignet.
Das reaktive Poly(alkylenoxid)diamin kann zur Bildung des nicht- metallisierten Polymers mit dem inneren Dianhydrid in einem nicht reaktiven Lösungsmittel umgesetzt werden. Die Umsetzung kann geeigneterweise bei etwa Raumtemperatur und Normaldruck erfolgen. Jedoch sind höhere und niedrigere Temperaturen und Drucke möglich. Geeignete Lösungsmittel umfassen Dimethylsulfoxid, Dimethylformamid, Acetonitril, Chloroform, Dichlormethan und 1,2-Dichlorethan. Das nicht metallisierte Polymer wird vorzugsweise isoliert und dann z. B. durch Diafiltration gereinigt.
Das metallisierte Polymer kann gebildet werden, indem man das nicht metallisierte Polymer mit einer Metallionenquelle in Kontakt bringt. Das kann geeigneterweise durch Zugabe einer Lösung oder eines festen Salzes oder eines Oxids des Metalls zu einer Lösung, vorzugsweise einer wässrigen Lösung des Polymers, erreicht werden. Danach wird das chelatisierte Polymer vorzugsweise in Wasser zur Beseitigung überschüssigen nicht chelatisierten Metalls diafiltriert.
Ein allgemeines Reaktionsschema dieses Verfahrens zur Herstellung der erfindungsgemäßen Polymere und veranschaulichende Beispiele sind unten dargestellt.
Alternativ kann das Polymer in einer Kondensationspolymerisationsreaktion zwischen einem geeigneten Diamin und einer die metallisierte chelatbildende Gruppe enthaltenden Disäure in einer geeignet aktivierten Form, z. B. in Form eines aktivierten Diesters, hergestellt werden.
Das Molekulargewicht des Polymerprodukts hängt von vielen Faktoren ab, einschließlich z. B. des Molekulargewichts der Ausgangs- Poly(alkylenoxid)-Einheit, der Gegenwart oder Abwesenheit von reaktiven Polymerisationsketten-terminierenden Mitteln, wie Monoanhydriden oder Monoaminen im Fall von Polyamiden, die das Molekulargewicht durch Endverkappung des Polymers während des Polymerisationsprozesses verringern, der Gegenwart oder Abwesenheit reaktiver Vernetzer, die das Molekulargewicht des Polymers während der Polymerisation erhöhen, und der relativen Konzentration des Poly(alkylenoxids) und Chelatbildners, die während der Polymerisationsreaktion vorhanden sind, was wiederum die Zahl der Wiederholungseinheiten des Polymerprodukts beeinflußt. Zur Bildung des erfindungsgemäßen Polymers in einer wasserunlöslichen Form kann das oben beschriebene Verfahren unter Einschluß eines vernetzbaren Tri- oder höheren Polyamins und/oder durch Zugabe eines reaktiven Vernetzungsmittels, bei dem es sich um die reaktive chelatbildende Einheit oder z. B. um ein Di- oder ein höherfunktionelles Säurechlorid handeln kann, zur Polymerisationsreaktion, modifiziert werden. Die Herstellung von unlöslichen oder wasserlöslichen Polymeren eines Molekulargewichts von 1000 bis 108 kann von einem Fachmann der Polymersynthesetechniken in Routineexperimenten erreicht werden.
In einer anderen Ausführungsform kann das erfindungsgemäße Polymer als Substituenten an den Bindegliedern Fluorkohlenwasserstoffe, z. B. Perfluoralkyle oder Trimethylsilylalkylgruppen, umfassen. Z. B. kann ein Fluoralkylamin als Substituent in der Polyalkylenoxidylgruppe enthalten sein. In einer weiteren Ausführungsform können im Gerüst des Polymers Alkylenperfluoride entweder unter partiellem oder vollständigem Ersatz der Einheiten des PEO enthalten sein. Diese Gruppen verringern die Viskosität der Polymere, was vor allen Dingen in Bezug auf die Formulierung der Dosierungen der Polymere zur Bildgebung vorteilhaft ist. Z. B. kann PEG-Ditosylat zur Bildung von -(-PEO-O-(-CF&sub2;-)-pO-)-y-Einheiten mit einem Perfluoralkylendiol behandelt werden, wobei p ≥ 2 bis etwa 20 oder mehr, y 1 bis 100 oder mehr ist und PEO wie oben definiert ist. Alternativ können PEO-Diamine aus PEG-Ditosylat über eine Umsetzung mit fluorierten Alkylaminen hergestellt werden, z. B. CF&sub3;-(-CH&sub2;-)-wNH&sub2;, wobei w für 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 20 steht. Das resultierende Bis(fluoralkylamino)-PEG kann danach in das gewünschte chelatbildende Polymer umgewandelt werden, indem man die oben beschriebenen Techniken anwendet. In einer weiteren Ausführungsform können die PEG-Diamine mit perfluoralkylierenden Mitteln, z. B. F-(-CF&sub2;-)-qBr alkyliert werden, wobei q eine ganze Zahl von 1 bis 20 ist. Die Verwendung von Perfluor-enthaltenden chelatbildenden Mitteln wird ebenso in Erwägung gezogen, wie die nachträgliche Perfluorierung anderer PEO-Chelat-Copolymersysteme nach der Polymerisation.
Das Polymer wird vorzugsweise in einer wasserlöslichen Form, d. h. in einer injizierbaren Form, hergestellt, falls es als MR-Kontrastmittel zur Abbildung des Blutraums oder als zur intravenösen Verabreichung bestimmte Zusammensetzung verwendet wird. Andererseits kann das Polymer vorzugsweise als wasserunlösliches Polymer hergestellt werden, falls man beabsichtigt, es als MR-Kontrastmittel für gastrointestinale Bildgebung oral zu verabreichen.
Die Dosierung der Kontrastmittel, die gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden, variiert je nach genauer Art des verwendeten Kontrastmittels. Vorzugsweise jedoch sollte die Dosierung so niedrig gehalten werden, wie es mit der Erzielung einer kontrastverstärkten Bildgebung und zur IV-Tropf- oder Bolusinjektion minimierten Volumina vereinbar ist. Auf diese Weise wird das Toxizitätspotential minimiert. Für die meisten MR-Kontrastmittel wird sich die geeignete Dosierung allgemein zwischen 0,02 bis 3 mmol paramagnetisches Metall/kg Körpergewicht, speziell 0,05 bis 1,5 mmol/kg, besonders 0,08 bis 0,5, spezieller 0,1 bis 0,4 mmol/kg bewegen. Der Fachmann auf diesem Gebiet ist in der Lage, die optimale Dosierung für jedes spezielle MR-Kontrastmittel sowohl für in-vivo- als auch in-vitro-Anwendungen durch verhältnismäßig einfache Routineexperimente zu bestimmen.
Die Kontrastmittel können mit gewöhnlichen pharmazeutischen oder veterinärmedizinischen Hilfsstoffen, z. B. Stabilisatoren, Antioxidantien, osmolalitätsregulierenden Mitteln, Puffern, pH-regulierenden Mitteln, etc. formuliert werden und können in einer Form vorliegen, die direkt oder nach Dispersion oder Lösung in einem physiologisch verträglichen Trägermedium, z. B. Wasser zur Injektion, zur Injektion oder Infusion geeignet ist. Folglich können die Kontrastmittel als gewöhnliche Verabreichungsformen, wie Pulver, Lösungen, Suspensionen, Dispersionen, etc., formuliert sein, wobei jedoch Lösungen, Suspensionen und Dispersionen in physiologisch verträglichen Trägermedien im Allgemeinen bevorzugt sind.
Die Kontrastmittel können zur Verabreichung unter Verwendung physiologisch verträglicher Träger oder Exzipienten in einer bekannten Weise formuliert sein. Z. B. können die Verbindungen wahlweise unter Zugabe pharmazeutisch verträglicher Exzipienten in einem wässrigen Medium suspendiert oder gelöst werden, wobei die resultierende Lösung oder Suspension dann sterilisiert wird.
Parenteral verabreichbare Formen, z. B. intravenöse Lösungen, sollten natürlich steril und frei von physiologisch unverträglichen Mitteln sein und sollten eine niedrige Osmolalität aufweisen, um Irritationen oder andere Nebenwirkungen nach Verabreichung zu minimieren; daher sollte das Kontrastmedium vorzugsweise isoton oder leicht hyperton sein. Geeignete Medien umfassen wässrige Medien, die herkömmlicherweise zur Verabreichung parenteraler Lösungen verwendet werden, wie Natriumchlorid-Injektion, Ringers-Injektion, Dextrose-Injektion, Dextrose- und Natriumchlorid-Injektion, lactierte Ringer-Injektion und andere Lösungen, wie in Remington's Pharmaceutical Sciences, 15. Aufl., Easton: Mack Publishing Co., S. 1405-1412 und 1461-1487 (1975) und The National Formulary XIV, 14. Aufl., Washington: American Pharmaceutical Association (1975) beschrieben. Die Lösungen können Konservierungsstoffe, antimikrobielle Mittel, Puffer und Antioxidantien, die gewöhnlich für parenterale Lösungen verwendet werden, Exzipienten und andere Zusatzstoffe enthalten, die mit den Kontrastmitteln kompatibel sind und die die Herstellung, Lagerung und Verwendung der Produkte nicht beeinträchtigen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung näher.
Die Beispiele 1 bis 12 veranschaulichen die Herstellung von nicht-vernetzten erfindungsgemäßen Polymeren.
Ein erfindungsgemäßes Polymer (Ia) wurde gemäß dem nachstehend beschriebenem Reaktionsschema A hergestellt. Beispiel 1
Eine Lösung von 100,0 g (0,0690 mol) PEO eines mittleren Molekulargewichts (MW) von 1450 in Toluol (1500 ml) wurde 2 h unter azeotroper Entfernung von Wasser unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Die Lösung wurde auf 25~C abgekühlt, dann mit Triethylamin (46,1 ml, 0,331 mol), 4-Dimethylaminopyridin (1,69 g, 0,0138 mol) und p-Toluolsulfonylchlorid (57,9 g, 0,303 mol) behandelt und dann 4 Tage auf 600C in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch filtriert und das Filtrat wurde zweimal mit Wasser extrahiert. Die vereinigten wässrigen Extrakte wurden mit Ether gewaschen und dann zweimal mit CHCl&sub3; extrahiert. Die vereinigten CHCl&sub3;-Extrakte wurden über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und dann unter Erhalt von 121,1 g des Produkts (1) eingeengt.
Man kühlte eine Lösung von 42,2 g (0,0240 mol) des Ditosylats 1 in 420 ml Dioxan in einem Eisbad und leitete über eine Dauer von min einen Methylaminstrom ein. Das Reaktionsgemisch wurde dann in einem Edelstahlreaktor 16 h auf 160ºC erhitzt, auf Raumtemperatur abgekühlt und dann filtriert. Das Filtrat wurde dann zur Entfernung des Lösungsmittels eingeengt, dann mit Wasser (844 ml) und 1,0 N NaOH (95,2 ml) behandelt und zweimal mit CHCl&sub3; extrahiert. Die vereinigten CHCl&sub3;-Extrakte wurden über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und unter Erhalt von 31,0 g des Produkts (2) (R²=CH&sub3;) eingeengt. Eine Lösung von 9,00 g (6,10 mmol) Bis-(N- methylamin)-2 in 45 ml Dimethylsulfoxid (DMSO) wurde mit Triethylamin (1,70 ml, 12,2 mmol) und einer Lösung von 2,18 g (6,10 mmol) innerem Dianhydrid von Diethylentriaminpentaessigsäure in DMSO (45 ml) behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde 16 h bei Raumtemperatur gerührt, dann mit 360 ml Wasser behandelt. Man filtrierte die resultierende Lösung über ein 0,45 um-Nylonfilter und diafiltrierte das Filtrat gegen Wasser in einer Diafiltrationszelle, die mit einer Membran einer Ausschlußgrenze von 3000 MW ausgerüstet war, wobei 170 ml einer Lösung (3) (R²=CH&sub3;) zurückblieben.
Ein 160 ml umfassender Teil der wässrigen Lösung wurde mit einem zweifachen molaren Überschuß Gadolinium(III)chloridhexahydrat behandelt und dann wie oben beschrieben gegen Wasser diafiltriert. Die Lyophilisation des Retentats ergab 8,66 g des Produkts (Ia) (R²=CH&sub3;) eines mittleren Molekulargewichts von 16.300 Dalton (wie durch SEC-HPLC unter Verwendung von PEO-Molekulargewichtsstandards bestimmt). Elementaranalyse für C&sub8;&sub2;H&sub1;&sub5;&sub6;GdN&sub5;O&sub4;&sub0; · 4H&sub2;O:
Die Relaxivität (T&sub1;)&supmin;¹ dieses Materials bei 20 MHz und 40ºC betrug 6,2 mM&supmin;¹s&supmin;¹.
Die intravenöse Verabreichung von 100, 200 und 400 mg/kg an Mäuse führte zu keinen Todesfällen, keinen Auswirkungen auf das Körpergewicht und zu keinen Abnormalitäten bei der Obduktion nach 14 Tagen.
Das gleiche Produkt, aber unter Verwendung von radioaktivem ¹&sup5;³Gd hergestellt, wurde bei Biodistributionsuntersuchungen in Ratten eingesetzt und es wurde eine Blutraumhalbwertszeit (Eliminierungsphase) von 75 min ermittelt.

Beispiel 2

Ein polymeres Gadoliniumchelat (Ia, R²=CH&sub3;) eines mittleren MW 8010 wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 aus PEO eines MW von 1000 hergestellt. Die ermittelte Blutraumhalbwertszeit (Eliminierungsphase) betrug 48 min.

Beispiel 3

Ein polymeres Gadoliniumchelat (Ia, R²=CH&sub3;) eines mittleren MW von 16.800 wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 aus PEO eines mittleren MW von 2000 hergestellt.

Beispiel 4

Ein polymeres Gadoliniumchelat (Ia, R²=CH&sub3;) eines mittleren MW von 22.400 wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 aus PEO eines mittleren MW von 3350 hergestellt. Elementaranalyse für C&sub1;&sub6;&sub8;H&sub3;&sub2;&sub8;GdN&sub5;O&sub8;&sub3; · 5H&sub2;O:
Die ermittelte Blutraumhalbwertszeit (Eliminierungsphase) dieses Materials in Ratten betrug 141 min.

Beispiel 5

Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines Polymers (Ia), wobei R²=H.
Eine Lösung von 15,30 g (11,70 mmol) Ditosylat 1, hergestellt aus PEO eines mittleren MW von 1000 in 153 ml absolutem Ethanol, wurde in einem Eisbad gekühlt und ein Ammoniakstrom wurde über eine Dauer von 30 min eingeleitet. Das Reaktionsgemisch wurde in einem Edelstahlreaktor 16 h auf 100ºC erhitzt, auf Raumtemperatur abgekühlt und dann filtriert. Das Filtrat wurde zur Entfernung des Lösungsmittels eingeengt, mit Wasser (153 ml) und 1,0 N NaOH (46,8 ml) behandelt und zweimal mit CHCl&sub3; extrahiert. Die CHCl&sub3;-Extrakte wurden über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und dann eingeengt, wobei man 12,20 g des Produkts (2) (R²=H) erhielt.
Eine Lösung von 11,22 g (11,24 mmol) des Diamins (2) in 56 ml DMSO wurde mit Triethylamin (3,13 ml, 22,5 mmol) und einer Lösung von 4,017 g (11,24 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid in DMSO (56 ml) behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde 16 h bei Raumtemperatur gerührt und dann mit 448 ml Wasser behandelt. Man filtrierte die resultierende Lösung wurde über ein 0,45 um- Filter und diafiltrierte das Filtrat gegen Wasser in einer Diafiltrationszelle, die mit einer Membran einer Ausschlußgrenze von 3000-MW ausgerüstet war, wobei man 225 ml Lösung erhielt.
Ein 208 ml umfassender Teil der wässrigen Lösung wurde mit einem zweifachen Überschuß an Gadolinium(III)chlorid-hexahydrat behandelt und dann gegen Wasser diafiltriert. Die Lyophilisation des Retentats ergab 11,58 g des Produkts (Ia, R²=H) eines mittleren MW von 12.500. Elementaranalyse für C&sub6;&sub0;H&sub1;&sub1;&sub2;GdN&sub5;O&sub3;&sub0; · 2H&sub2;O:

Beispiel 6

Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch wies das Ausgangs-PEO ein mittleres MW von 1450 auf. Das lyophilisierte Produkt wies ein mittleres MW von 21.900 auf.

Beispiel 7

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde B4A-Dianhydrid anstelle von DTPA-Dianhydrid verwendet. Das Produkt (Ib) wies ein mittleres MW von 17.600 auf.
Elementaranalyse für C&sub8;&sub8;H&sub1;&sub5;&sub6;ClGdN&sub6;O&sub3;&sub8; · 4H&sub2;O:

Beispiel 8

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde P4A-Diahydrid anstelle von DTPA-Dianhydrid verwendet. Das Produkt (Ic) wies ein mittleres MW von 20.000 auf.
Elementaranalyse für C&sub8;&sub3;H&sub1;&sub5;&sub3;ClGdN&sub5;O&sub3;&sub8; · 4H&sub2;O:

Beispiel 9

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch wurde DyCl&sub3; anstelle von GdCl&sub3; verwendet. Das lyophilisierte Produkt wies ein mittleres MW von 14.800 auf. Die Relaxivität (T&sub2;)&supmin;¹ dieses Materials bei 20 MHz und 40ºC betrug 0,109 mM&supmin;¹s&supmin;¹. Elementaranalyse für C&sub8;&sub2;H&sub1;&sub5;&sub6;DyN&sub5;O&sub4;&sub0; :

Beispiel 10

Beispiel 9 wurde wiederholt, jedoch wies das Ausgangs-PEO ein mittleres MW von 2000 auf. Das lyophilisierte Produkt wies ein mittleres Molekulargewicht von 15.300 auf. Elementaranalyse für C&sub1;&sub0;&sub6;H&sub2;&sub0;&sub4;DyN&sub5;O&sub5;&sub2; · 4H&sub2;O :

Beispiel 11

Beispiel 9 wurde wiederholt, jedoch wies das Ausgangs-PEO ein mittleres MW von 3350 auf. Das lyophilisierte Produkt wies ein mittleres Molekulargewicht von 20.100 auf. Elementaranalyse für C&sub1;&sub6;&sub8;H&sub3;&sub2;&sub8;DyYN&sub5;O&sub8;&sub3; · H&sub2;O:

Beispiel 12

Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch wurde DyCl&sub3; anstelle von GdCl&sub3; verwendet. Das lyophilisierte Produkt wies ein mittleres MW von 45.500 auf. Die Relaxivität (T&sub2;)&supmin;¹ dieses Materials bei 20 MHz und 40ºC betrug 0,122 mM&supmin;¹s&supmin;¹. Elementaranalyse für C&sub8;&sub0;H&sub1;&sub5;&sub2;DyN&sub5;O&sub4;&sub0; · 4H&sub2;O:
Die Beispiele 13-16 veranschaulichen die Herstellung von erfindungsgemäßen vernetzten Polymeren.

Beispiel 13

Eine Lösung von 15,45 g (8,788 mmol) Ditosylat (1) (hergestellt aus PEO eines mittleren MW von 1450) in 155 ml Dioxan wurde mit 20,4 g (0,176 mol) 1,6-Hexandiamin behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde in einem Edelstahlreaktor 16 h auf 160ºC erhitzt. Das abgekühlte Reaktionsgemisch wurde zur Entfernung des Lösungsmittels eingeengt und dann mit Wasser (309 ml) und 1,0 N NaOH (35,2 ml) behandelt. Die wässrige Lösung wurde zweimal mit Ether gewaschen und dann zweimal mit CHCl&sub3; extrahiert. Die vereinigten CHCl&sub3;-Extrakte wurden über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und zur Entfernung des Lösungsmittels und überschussigen 1,6-Hexandiamins bei 80ºC und 0,5 mm Hg eingeengt und man erhielt 12,63 g des Produkts (2) (R²=H&sub2;N(CH&sub2;)&sub6;).
Eine Lösung von 4,00 g (2,43 mmol) (2) (R²=H&sub2;N(CH&sub2;)&sub6;) in 44 ml DMSO wurde mit Triethylamin (1,35 ml, 9,72 mmol) und einer Lösung von 0,867 g (2,43 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid in DMSO (48 ml) behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde 16 h bei Raumtemperatur gerührt und dann mit 384 ml Wasser behandelt. Man filtrierte die resultierende Lösung über ein 0,45 um-Nylonfilter und diafiltrierte das Filtrat gegen Wasser in einer Diafiltrationszelle, die mit einer Membran einer Ausschlußgrenze von 10.000 MW ausgerüstet war.
Die als Retentat erhaltene wässrige Polymerlösung wurde mit einem zweifachen Überschuß von Gadolinium(III)chlorid-Hexahydrat behandelt und dann wie oben beschrieben gegen Wasser diafiltriert. Die Lyophilisation ergab 2,10 g eines vernetzten Produkts, das ein mittleres MW von 49.800 aufwies und 8,03 Gew.-% Gd enthielt.

Beispiel 14

Ein vernetztes polymeres Gadoliniumchelat eines mittleren MW von 36.200, das 9,30 Gew.-% Gd enthielt wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 13 aus einer Lösung von 3,31 g (2,01 mmol) (2) (R²=(CH&sub2;)&sub6;NH&sub2;) in 76 ml DMSO, Triethylamin (1,12 ml, 8,04 mmol) und einer Lösung von 1,078 g (3,016 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid in DMSO (79 ml) hergestellt.

Beispiel 15

Ein vernetztes polymeres Gadoliniumchelat eines mittleren MW von 95.300, das 11,30 Gew.-% Gd enthielt, wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 13 aus einer Lösung von 3,00 g (1,82 mmol) (2) (R²=(CH&sub2;)&sub6;NH&sub2;) in 69 ml DMSO, Triethylamin (1,02 ml, 7,29 mmol) und einer Lösung von 1,303 g (3,645 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid in DMSO (72 ml) hergestellt. Die Relaxivität (T&sub1;)&supmin;¹ dieses Materials bei 20 MHz und 40ºC betrug 8,55 mM&supmin;¹s&supmin;¹.

Beispiel 16

Ditosylat (1) (hergestellt aus PEO eines mittleren MW von 1450) wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 13 mit Tris(2-aminoethyl)amin umgesetzt, um (2) (R²=-H&sub2;CH&sub2;N(CH&sub2;CH&sub2;NH&sub2;)&sub2;) zu ergeben.
Ein vernetztes polymeres Gadoliniumchelat eines mittleren MW von 41.400 wurde aus einer Lösung von 0,80 g (0,47 mmol) (2) (R²=CH&sub2;CH&sub2;N(CH&sub2;CH&sub2;NH&sub2;)&sub2;) in 8 ml DMSO, Triethylamin (0,39 ml, 2,8 mmol) und einer Lösung von 0,34 g (0,94 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid in DMSO (8 ml) hergestellt. Die Relaxivität (T&sub1;)&supmin;¹ dieses Materials bei 20 MHz und 400C betrug 10,2 mM&supmin;¹s&supmin;¹.

MR-Bildgebungsuntersuchungen

Die Zusammensetzungen der Beispiele 1, 2, 4, 5 und 6 wurden in einem Kaninchen V-2 (Karzinom) Tumormodell wie folgt abgebildet. Die Konzentration jeder Zusammensetzung wurde auf 0,1 mmol/kg Gd eingestellt, d. h. die Konzentrationen wurden auf 102 mM, 124 mM, 49 mM, 131 mM beziehungsweise 53,5 mM Lösungen eingestellt. Für jedes Beispiel wurden 3 Kaninchen verwendet. Die Kaninchen wurden anästhesiert, injiziert und auf einer Standard-Magnetresonanz- Bildgebungsvorrichtung abgebildet. Axiale Prä-Kontrast- und Post- Kontrast-Scans wurden in Zeitintervallen von t = 0 (sofort nach der Injektion), 15 min. 30 min. 60 min und 24 h in 3 mm Schnitten (5 mm Abstand) von Gebieten der Leber bis zu den Beinen angefertigt. Plots der relativen Verstärkung gegen die Zeit wurden aus drei interessierenden Regionen (ROI) eines verstärkten Tumors im rechten Bein, drei ROIs eines verstärkten Tumors im linken Bein und einer ROI des Muskels gewonnen.
Wie durch die Plots in Fig. 1 und die Bilder der Fig. 2 und 3 verdeutlicht, zeigten die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen eine hervorragende Bildverstärkung und verbesserten, im Vergleich zu der Magnevist-Kontrolle drastisch die Aufnahme in das Tumormodell.

Beispiel 17 - Synthese des Gd(III)-Komplexes des Polyamids von 1,11-Diamino-3,6,9-trioxaundecan und Diethylentriaminpentaessigsäure.

a. Polymerisation

Zu einer Lösung von 5,72 g (30,0 mmol) 1,11-Diamino-3,6,9-trioxaundecan und 7,56 g (90 mmol) Natriumhydrogencarbonat in 212 ml Dimethylsulfoxid und 13 ml Wasser gab man unter kräftigem Rühren 11,37 g (31,8 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid. Das resultierende Reaktionsgemisch wurde 5 h bei Raumtemperatur gerührt, wonach es mit Wasser auf etwa 1% Feststoffgehalt verdünnt und unter Verwendung einer spiralig gewickelten Polysulfondiafiltrationsmembran mit einer nominellen Molekulargewichtsausschlußgrenze von 10.000 über 6 turn-over diafiltriert wurde. Das resultierende wässrige Retentat wurde gefriergetrocknet, wobei ein schaumig weißer Feststoff erhalten wurde (7,86 g).

b. Komplexbildung

Eine Gesamtmenge von 7,0 g des obigen polymeren Feststoffs wurde in 140 ml entionisiertem Wasser gelöst und bei moderater Geschwindigkeit gerührt, während er langsam mit einer 5%-igen wässrigen Lösung von Gadolinium(III)chlorid-Hexahydrat behandelt wurde. Die Zugabe wurde fortgeführt, bis eine kleine Testprobe, die man in ein PAR-Testreagenz tropfte, eine Farbveränderung von blaßgelb nach tiefgelb verursachte. Das PAR-Testreagenz hatte man vorher durch 1-minütige Beschallung einer Mischung aus 40 ml entionisiertem Wasser, 20 ml Ammoniumhydroxid von Spurenmetallqualität und 0,005 g 4-(2-Pyridylazo)resorcinol hergestellt. Nach der Beschallung behandelte man es mit 4,7 ml Essigsäure von Spurenmetallqualität, ließ es auf Raumtemperatur abkühlen und verdünnte es mit weiterem entionisierten Wasser auf 100,0 ml.
Nach Beobachtung der Farbveränderung in dem PAR-Reagenz wurde der Polymerkomplex wie zuvor über weitere 4 turn-over diafiltriert, wonach der pH mit 1,0 molarem Natriumhydroxid auf 6,5 eingestellt wurde. Er wurde dann unter Bildung eines schaumig-weißen Feststoffs gefriergetrocknet. Dieser Ligandenkomplex wies ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 22.000 auf, ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 15.200 und eine Polymerdispersität von 1,45 auf. Es wurde gezeigt, dass er 21,1 Gew.-% gebundenes Gadolinium und 0,001 Gew.-% freies Gadolinium enthielt. Das Polymer weist Wiederholungseinheiten der Struktur
auf.

Beispiel 18 Synthese des Gd(III)-Komplexes des Polyamids von 1,8-Diamino-3,6-dioxaoctan und Diethylentriaminpentaessigsäure.

a. Polymerisation

Zu einer Lösung von 3,70 g (25,0 mmol) 1,8-Diamino-3,6-dioxaoctan und 6,3 g (75,0 mmol) Natriumhydrogencarbonat in 28 ml Dimethylsulfoxid und 5 ml Wasser gab man unter kräftigem Rühren 10,35 g (29,0 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid. Das resultierende Reaktionsgemisch wurde 30 min in einem Ölbad auf 90ºC erhitzt und die Lösung wurde kontinuierlich 3 h bei Raumtemperatur gerührt, wonach sie mit Wasser auf einen Feststoffgehalt von etwa 1% verdünnt und unter Verwendung einer spiralig gewickelten Polysulfon-Diafiltrationsmembran mit einer nominellen Molekulargewichtsausschlußgrenze von 10.000 über 6 turn-over diafiltriert wurde. Das 800 ml umfassende, resultierende wässrige Retentat wurde dann wie unten beschrieben direkt zur Herstellung des Gadolinium-Komplexes verwendet.

b. Komplexbildung

Die Polymerlösung (600 ml) wurde bei moderater Geschwindigkeit gerührt, während sie mit einer 5%-igen wässrigen Lösung von Gadolinium(III)chlorid-hexahydrat behandelt wurde. Die Zugabe wurde fortgeführt, bis eine kleine Testprobe, die man in ein PAR-Testreagenz tropfte, eine Farbveränderung von schwachgelb nach tiefgelb verursachte. Das PAR-Testreagenz wurde wie in Beispiel 17 beschrieben hergestellt.
Nach Beobachtung der Farbveränderung im PAR-Reagenz wurde der Polymerkomplex wie vorstehend über weitere 4 turn-over diafiltriert, wonach der pH mit 1,0 molarem Natriumhydroxid auf 7,5 eingestellt wurde. Er wurde dann unter Bildung eines schaumigweißen Feststoffs (4,40 g) gefriergetrocknet. Dieser Ligandenkomplex wies ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 14.400, ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 10.800 und eine Polymerdispersität von 1,33 auf. Es wurde gezeigt, dass er 20,2 Gew.-% gebundenes Gadolinium und 0,004 Gew.-% freies Gadolinium enthielt. Dieses Polymer hatte Wiederholungseinheiten der Struktur

Beispiel 19 Synthese des Gd(III)-Komplexes des Polyamids von 4,7,10-Trioxa-1,13-tridecandiamin und Diethylentriaminpentaessigsäure

a. Polymerisation

zu einer Lösung von 5,50 g (25,0 mmol) 4,7,10-Trioxa-1,13-tridecandiamin und 6,3 g (75,0 mmol Natriumhydrogencarbonat in 30 ml Dimethylsulfoxid und 5 ml Wasser gab man unter heftigem Rühren 10,35 g (29,0 mmol) Diethylentriaminpentaessigsäure-dianhydrid. Das resultierende Reaktionsgemisch wurde 30 min in einem Ölbad auf 75ºC erhitzt, wonach es auf einen Feststoffgehalt von etwa 1% verdünnt und unter Verwendung einer spiralig gewickelten Polysulfondiafiltrationsmembran mit einem nominellen Molekulargewichtsausschluß von 10.000 über 6 turn-over diafiltriert wurde. Das 800 ml umfassende, resultierende wässrige Retentat wurde dann wie unten beschrieben direkt zur Herstellung des Gadolinium-Komplexes verwendet.

b. Komplexbildung

Das obenstehende wässrige Retentat (600 ml) wurde bei moderater Geschwindigkeit gerührt, während es langsam mit einer 5%-igen wässrigen Lösung von Gadolinium(III)chlorid-hexahydrat behandelt wurde. Die Zugabe wurde fortgeführt, bis eine kleine Testprobe, die man in PAR-Testreagenz tropfte, das wie oben beschrieben hergestellt wurde, eine Farbveränderung von blaßgelb nach tiefgelb verursachte.
Nach Beobachtung der Farbveränderung im PAR-Reagenz wurde der Polymerkomplex wie zuvor über weitere 4 turn-over diafiltriert, wonach der pH mit 1,0 molarem Natriumhydroxid auf 7,5 eingestellt wurde. Er wurde dann unter Bildung eines schaumig-weißen Feststoffs (4,40 g) gefriergetrocknet. Dieser Ligandenkomplex wies ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 17.900, ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 13.600 und eine Polymerdispersität von 1,32 auf. Es wurde gezeigt, dass er 20,1 Gew.-% gebundenes Gadolinium und 0,003 Gew.-% freies Gadolinium enthielt. Dieses Polymer besitzt Wiederholungseinheiten der Struktur
Jedes der in den Beispielen 17 bis 19 hergestellten Polymere lieferte in MR-Bildgebungsuntersuchungen hervorragende Bildverstärkung.

Beispiel 20 Alternative Synthese eines etfindungsgemäßen Polymers

Schritt 1 Polyoxyethylenbis(chlorid)

Zu einer Lösung von Polyethylenglycol (mittl. Mol. Gew. 14.500) (1000 g; 0,69 mol) in 1,5 l Toluol (60-80ºC) wurden SOCl&sub2; (200 ml; 2,76 mol) und DMF (10 ml) über einen Tropftrichter über 10 min zugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde eine Stunde in einem Dampfbad erhitzt. Die Analyse durch TLC (CH&sub2;Cl&sub2; : MeOH; 6 : 1) zeigte, dass noch eine sehr kleine Menge des Ausgangsmaterials zurückblieb. Es wurden weitere 20 ml SOCl&sub2; zur Reaktionslösung gegeben und sie wurde weitere 20 min auf dem Dampfbad erhitzt um die Reaktion zu Ende zu führen. Nach Abkühlen der Reaktion auf 0ºC in einem Eisbad wurde 1 N NaOH (2,5 l) vorsichtig zur Neutralisation der Lösung eingeführt und die Phasen wurden getrennt. Die wässrige Phase wurde mit CH&sub2;Cl&sub2; (3 · 1 l) gewaschen und die vereinigte CH&sub2;Cl&sub2;-Phase wurde mit Wasser (2 · 1 l) gewaschen und mit MgSO&sub4; getrocknet. Sie wurde filtriert und unter reduziertem Druck eingeengt, wobei man ein hellgelbes Öl erhielt. Das Produkt wurde unter Kühlen und Rühren durch Zugabe von tert.-Butylmethylether (TBME) (2 l) zu dem Rückstand ausgefällt. Das filtrierte Produkt wurde unter Vakuum über Nacht im Ofen getrocknet, wobei 941 g (94%) der genannten Verbindung als weißer Feststoff erhalten wurde. Eine HPLC-Analyse zeigte, dass die Reinheit des Produkts ohne Oligomer 99,86% betrug. Elementaranalyse ber./gef. für C&sub6;&sub4;H&sub1;&sub2;&sub8;O&sub3;&sub1;Cl&sub2;: C, 52,49/51,94; H, 8,81/8,43; Cl, 4,84/5,00.

Schritt 2 Polyoxyethylenbis(azid)

Zu einer Suspension von Polyoxyethylenbis(chlorid) (500 g; 0,336 mol) und KI (139 g; 0,841 mol) in 1500 ml DMF wurde NaN&sub3; (109 g; 1,681 mol) zugefügt. Die Suspension wurde 12 h auf einem Dampfbad auf 7000 erhitzt, wodurch man eine gelbliche Lösung erhielt. Nach Abkühlen der Reaktion auf Raumtemperatur wurden 2,5 l Wasser zugefügt und die Lösung wurde mit CH&sub2;Cl&sub2; (3 · 1 l) extrahiert. Die vereinigte CH&sub2;Cl&sub2;-Phase wurde mit Wasser (3 · 1 l) gewaschen, dann getrocknet (MgSO&sub4;), filtriert und unter reduziertem Druck eingeengt, wodurch man ein hellgelbes Öl erhielt. Das Produkt wurde unter Kühlen und Rühren durch Zugabe von TBME (1 l) zu dem Rückstand ausgefällt. Das filtrierte Produkt wurde unter Vakuum über Nacht im Ofen getrocknet, wodurch man 452 g (90%) des PEG-diazids als weißen Feststoff erhielt. Eine HPLC-Analyse zeigte, dass die Reinheit des Produkts ohne Oligomer 99,2% betrug. Elementaranalyse ber./gef. für C&sub6;&sub4;H&sub1;&sub2;&sub8;O&sub3;&sub1;N&sub6; : C, 52,09/52,50; H, 8,73/8,58; N, 5,69/5,11.

Schritt 3 Polyoxyethylenbis(amin)

Zu einer Lösung von Polyoxyethylenbis(azid) (176 g; 0,117 mol) in 1 l 1 N HCl wurde Pd/C (17,6 g) zugefügt. Die Suspension wurde 15 h bei 45 PSI hydriert. Sobald die TLC-Analyse (CH&sub2;Cl&sub2; : MeOH; 4 : 1) einer aus der Reaktion genommenen Probe kein weiteres Ausgangsmaterial zeigte, wurde der Katalysator durch vorsichtiges Filtrieren über ein kurzes Celitkissen entfernt. Das Filtrat wurde mit 35% NaOH auf einen pH > 10 neutralisiert, dann mit CH&sub2;Cl&sub2; (2 · 600 ml) extrahiert. Die vereinigte CH&sub2;Cl&sub2;-Phase wurde mit Wasser (1 l) gewaschen und unter reduziertem Druck eingeengt, wodurch man ein hellgelbes Öl (165 g) erhielt. Der Rückstand wurde in 1 l Wasser wieder aufgelöst und dazu wurden 150 ml HOAc zugefügt. Die saure Lösung wurde mit CH&sub2;Cl&sub2; (3 · 500 ml) zur Entfernung der meisten Verunreinigungen extrahiert und mit 35% NaOH auf pH > 10 neutralisiert. Die neutralisierte wässrige Lösung wurde mit CH&sub2;Cl&sub2; (2 · 500 ml) extrahiert und die CH&sub2;Cl&sub2;-Phase wurde mit Wasser (500 ml) gewaschen. Dann wurde sie getrocknet (MgSO&sub4;), filtriert und unter reduziertem Druck eingeengt, wodurch man ein hellgelbes Öl erhielt. Das Produkt wurde ausgefällt, indem man unter Kühlen und Rühren TBME (1 l) zu dem Rückstand gab. Das filtrierte Produkt wurde unter Vakuum über Nacht im Ofen getrocknet, wodurch man 138 g (81%) der genannten Verbindung als weißen Feststoff erhielt. Eine HPLC-Analyse zeigte, dass die Reinheit des Produkts ohne Oligomer 96,9% betrug (gemessen durch Gelchromatographie). Elementaranalyse ber./gef. für C&sub6;&sub4;H&sub1;&sub3;&sub2;O&sub3;&sub1;N&sub2; : C, 53,92/53,24; H, 9,33/9,35; N, 1,96/1,66.

Schritt 4 PEG-DTPA-Polymer

Zu einer Lösung von Polyoxyethylenbis(amin) (103 g; 0,071 mol) in 1545 ml CH&sub3;CN wurden Triethylamin (23 ml; 0,142 mol) und DTPA- bis(anhydrid) (28 g; 0,078 mol) zugefügt. Die Suspension wurde 1/2 h bei Raumtemperatur gerührt und es entwickelte sich eine klare Lösung. Die Reaktion wurde für weitere 2 h und 15 min gerührt und 3,5 l Ether wurden zugefügt. Schnell wurde ein Präzipitat beobachtet. Das Gemisch wurde 10 min gerührt und das Lösungsmittel wurde dekantiert. Nach Trocknung des Präzipitats erhielt man 113 g des Produkts. Eine HPLC-Analyse zeigte, dass das Produkt ein mittleres Molekulargewicht von 16.800 und eine Polydispersität von 1,80 aufwies, das direkt zur Herstellung des chelatierten Polymers in einer der oben beschriebenen ähnlichen Weise verwendet wurde.
Über ihre gezeigte Spezifität in Bezug auf die Akkumulation in Tumoren und Infektionsgebieten hinaus erwartet man von den erfindungsgemäßen Polymeren eine Wirksamkeit bei der Abbildung von Nieren und Blut-Hirn-Schranken-Defekten und bei Abbildung von Perfusionsdefekten, wie sie in ischämischen Geweben gefunden werden.

Claims

1. Für die MR-Bildgebung geeignetes Polymer, enthaltend Wiederholungseinheiten, die den an eine Poly(alkylenoxid)-Einheit gebundenen Rest eines Chelatbildners umfassen, der ein damit assoziiertes paramagnetisches Metallion aufweist.

2. Polymer nach Anspruch 1, worin die Wiederholungseinheiten die Struktur

aufweisen, worin

Z der Rest eines Chelatbildners ist;

Q eine Poly(alkylenoxid)-Einheit ist;

M(a) für ein oder mehrere Kationen mit einer Gesamtladung 5 von +a steht;

L und L&sub1; unabhängig voneinander für eine chemische Bindung oder ein Bindeglied stehen;

E(b) für ein oder mehrere Gegenionen mit einer Gesamtladung von b steht;

m für 0 oder 1 steht;

r für 0 oder 1 steht;

d die Gesamtladung des gebundenen Restes der chelatbildenden Gruppe ist; und

a = d + b.

3. Polymer nach Anspruch 1, wobei das Polymer 2 bis 1000 der Wiederholungseinheiten umfasst.

4. Polymer nach Anspruch 2, wobei Z für den Rest eines unter EDTA, DTPA, DOTA, DO3A, OTTA, CDTPA, P4A, B4A, PheMT, DCDTPA und TMT ausgewählten Chelatbildners steht.

5. Polymer nach Anspruch 2, wobei Q unter einer Poly(ethylenoxid)-Einheit, einer Poly(propylenoxid)-Einheit und einer Poly(ethylenoxid)-co-poly(propylenoxid)-Einheit eines MW von 250 bis 10000 ausgewählt ist.

6. Polymer nach Anspruch 2, wobei M+a unter Gd&spplus;³, Fe&spplus;³, Mn&spplus;², Mn&spplus;³, Dy&spplus;³ und Cr&spplus;³ ausgewählt ist.

7. Polymer nach Anspruch 2, wobei L und L&sub1; unabhängig voneinander für Amino, Imido, Nitrilo, Imino, Alkylen, Carbonyl, Sulfonyl, Sulfinyl, Ether, Thioether, Ester, Thioester, Amid, Thioamid, Thio, Dithio, Phosphat, Phosphonat, Ureylen, Thioureylen, Urethan, Thiourethan, eine Aminosäurebindung oder eine Peptidbindung stehen.

8. Polymer nach Anspruch 2, wobei L und L&sub1; unabhängig voneinander für eine Imino- oder Amidbindung stehen.

9. Polymer nach Anspruch 2, wobei L und L&sub1; unabhängig voneinander für

und

stehen, L&sub2; und L&sub3; unabhängig voneinander für eine chemische Bindung oder ein Bindeglied stehen;

R und R¹ unabhängig voneinander für H, OH, Alkyl, Aryl, Aralkyl, Alkoxy, Heterocyclyl, eine Carboxylgruppe, eine Estergruppe, den Rest einer chelatbildenden Gruppe oder eine Poly(alkylenvxid)-Einheit stehen.

10. Polymer nach Anspruch 1, worin es sich bei den Wiederholungseinheiten um wiederkehrende Wiederholungseinheiten der Struktur

handelt, worin:

Z der Rest eines Chelatbildners ist;

Q eine Poly(alkylenoxid)-Einheit ist;

M(+a) für ein oder mehrere Kationen mit einer Gesamtladung von +a steht;

L&sub2; und L&sub3; unabhängig voneinander für eine chemische Bindung oder ein Bindeglied stehen;

R und R¹ unabhängig voneinander für H, OH, Alkyl, Aryl, halogeniertes Aryl, Aralkyl, halogeniertes Aralkyl, Alkoxy, Heterocyclyl, eine Carboxylgruppe, eine Carboxylatgruppe, eine Estergruppe, den Rest einer chelatbildenden Gruppe oder eine Poly(alkylenoxid)- 0 Einheit stehen;

E(b) für ein oder mehrere Gegenionen mit einer Gesamtladung von b steht;

m für 0 oder 1 steht;

r für 0 oder 1 steht;

d die Gesamtladung des Restes der chelatbildenden Gruppe ist; und

a = d + b.

11. Polymer nach Anspruch 10, wobei Z für den Rest von B4A steht, M+a für Gd&spplus;³ oder Dy&spplus;³ steht, Eb für Cl&supmin; steht, L&sub2; und L&sub3; für eine chemische Bindung stehen, Q für eine Poly(ethylenoxid)- Einheit eines MW von 250 bis 10000 steht und R und R¹ für CH&sub3; stehen.

12. Polymer nach Anspruch 10, wobei Z für den Rest von P4A steht, M+a für Gd&spplus;³ oder Dy&spplus;³ steht, Eb für Cl&supmin; steht, L&sub2; und L&sub3; für eine chemische Bindung stehen, Q für eine Poly(ethylenoxid)- Einheit eines MW 250 bis 10000 steht und R und R¹ für CH&sub3; stehen.

13. Polymer nach Anspruch 10, wobei Z für den Rest von DTPA steht, M+a für Gd&spplus;³ oder Dy&spplus;³ steht, L&sub2; und L&sub3; für eine chemische Bindung stehen, Q für eine Poly(ethylenoxid)-Einheit eines MW von 250 bis 10000 steht und R und R¹ für H oder CH&sub3; stehen.

14. Polymer nach Anspruch 2, wobei Q für -(CH&sub2;CH&sub2;O)mCH&sub2;CH&sub2;- und m für 1 bis 5000 steht.

15. Polymer nach Anspruch 2, wobei Q für -(CH&sub2;CH&sub2;O) mCH&sub2;CH&sub2;- und m für 1 bis 6 steht.

16. Polymer nach Anspruch 15, wobei m für 2 oder 3 steht.

17. Polymer nach Anspruch 2, wobei Q unter -(-CH&sub2;CH&sub2;O-)-&sub3;CH&sub2;CH&sub2;-; -(-CH&sub2;CH&sub2;O-)-&sub2;CH&sub2;CH&sub2;- oder -CH&sub2;-(-CH&sub2;CH&sub2;O-)&sub3;CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;- ausgewählt ist.