DE69331616T2

DE69331616T2 - Zentrale Venenkatheter mit aufgebrachtem Lipodalbaheptid-Antibiotikum zur Vermeidung von katheterbezogenen Infektionen

Info

Publication number: DE69331616T2
Application number: DE69331616T
Authority: DE
Inventors: Marisa Berti; Beth P. Goldstein; Bernd Jansen; Gabriella Romano
Original assignee: Aventis Bulk SpA
Current assignee: Sanofi Aventis SpA
Priority date: 1992-09-26
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 2002-08-01
Anticipated expiration: 2013-09-04
Also published as: CA2106901A1; JPH06197950A; KR940006608A; DK0590348T3; JP3469617B2; DE69331616D1; PT590348E; ATE213651T1; AU4622893A; CA2106901C; EP0590348A1; ES2169034T3; AU666759B2; EP0590348B1; KR100273732B1

Description

Diese Erfindung betrifft zentrale Venenkatheter aus Polyurethan, welche eine dünne hydrophile Schicht auf ihrer Oberfläche besitzen, welche mit einem Lipodalbaheptid- Antibiotikum beladen ist, und ein Verfahren für ihre Herstellung.
Die erfindungsgemäßen Katheter sind zweckmäßig, um bakterielle Anheftung und Kolonisation zu verhindern, und deshalb für die Verminderung eines Risikos für vaskuläre Infektionen in katheterisierten Patienten nützlich.
Infektionen der zentralen Venen stellen in der modernen Medizin ein herausforderndes Problem dar (1-4). Man geht davon aus, dass die Kontamination des Katheters durch die Hautflora während seiner Insertion einen der Hauptwege für die Entwicklung von Katheter-Infektionen darstellt. Gram-positive Bakterien wie Staphylococcus aureus und Koagulase-negative Staphylokokken (CNS) sind die vorherrschenden verursachenden Organismen.
Katheter-Infektionen können für einen Patienten zu schwerwiegenden Komplikationen führen und, sogar wenn sie nicht lebensbedrohend sind, können sie zu einer Verlängerung des Krankenhausaufenthaltes und zu einem Anstieg der Behandlungskosten beitragen. Den meisten der Katheter- Infektionen kann man dadurch Herr werden, dass man den Katheter entfernt, sobald klinische Anzeichen einer Infektion auftreten; bei Patienten, welche kurze periphere Venenkatheter haben, ist das ein normales klinisches Routineverfahren.
In Fällen mit schwieriger venöser Zugänglichkeit und insbesondere in Patienten mit einem langfristigen zentralen Venenkatheter, ist es wünschenswert, den Katheter trotz der Infektion vor Ort zu erhalten. In vielen Fällen ist jedoch eine Antibiotika-Therapie nicht in der Lage, die Bakterien von dem Katheter zu eliminieren.
Das Fehlschlagen der Antibiotika-Therapie beruht hauptsächlich auf der Anwesenheit einer Schleim-Barriere (Biofilm), welche das Antibiotikum daran hindert, die angehefteten Bakterienzellen zu erreichen und einzudringen.
Von vielen Forschern wurde herausgefunden, dass die MIC- oder MBC-Werte von Antibiotika für Bakterien, welche in einen Biofilm eingebettet sind, viel höher sind als diejenigen für Bakterien in einer Suspension (5, 6, 7).
Ein alternatives Verfahren, um Katheter-Infektionen zu behandeln und insbesondere zu verhindern, ist das Beschichten oder Beladen medizinischer Geräte mit antimikrobiellen Substanzen (8-10). Die Freisetzung der antimikrobiellen Substanz (z. B. ein Antibiotikum) von der Katheteroberfläche oder von dem Inneren führt zu einer hohen lokalen Arzneimittel-Konzentration, welche ausreichend hoch genug sein sollte, um die MIC und MBC von Bakterien in Biofilmen zu erreichen. Darüber hinaus würde die lokale antimikrobielle Wirkung kurz nach der Katheter-Insertion wahrscheinlich die Ausbildung eines Biofilms durch die Bakterien verhindern. Es gibt bereits einige Untersuchungen über das Beschichten oder Beladen von Katheter-Materialien mit antimikrobiellen Substanzen, in der Hauptsache mit Antibiotika (11-15, 16). Solche Systeme zeigen zum Teil in vitro gute Leistungen; in einigen Fällen gab es Versuche mit antimikrobiell-beladenen Kathetern (11, 17).
Der Hauptgegenstand dieser Erfindung ist, einen zentralen Venenkatheter aus Polyurethan bereitzustellen, welcher eine dünne hydrophile Schicht auf seiner Oberfläche besitzt, welche mit einem Lipodalbaheptid-Antibiotikum beladen ist, und der in der Lage ist, dieses angeheftete Lipodalbaheptid-Antibiotikum von den Oberflächenbereichen, welche nach der Insertion in den Patienten in Kontakt mit den Körperflüssigkeiten sind, in einer Konzentration, die ausreichend ist, um die bakterielle Kolonisation des Katheters zu verhindern, freizusetzen. Die erfindungsgemässen Katheter können für den gewünschten Zeitraum vor Ort erhalten werden, ohne dass dabei schwere Komplikationen für den katheterisierten Patienten auftreten.
Gemäß der Erfindung wurde gefunden, dass die Lipodalbaheptid-Antibiotika biologische und physiko-chemische Eigenschaften haben, die sowohl die Adsorption an die dünne hydrophile Schicht, mit welcher die Katheter-Oberflächen beschichtet sind, als auch die Freisetzung von antibakteriell aktiven Konzentrationen der Substanz erlauben.
Die Begriffe "Lipodalbaheptide" und "Lipodalbaheptid- Antibiotika" werden in der technischen Literatur in Bezug auf Dalbaheptid (Glykopeptid)-Antibiotika verwendet, um Dalbaheptid-Antibiotika zu bezeichnen, welche Fettsäurereste an den Zucker-Einheiten tragen. Siehe beispielsweise B. Cavalleri et al (18) und F. Parenti et al. (31).
Lipodalbaheptid-Antibiotika, welche für die Herstellung der vorstehend erwähnten zentralen Venenkatheter besonders geeignet sind, sind ausgewählt aus Teicoplanin, seinen funktionellen Derivaten an der C-63-Carboxygruppe, dem Antibiotikum A 40926 und dessen Derivaten an der C-63- Carboxygruppe. Im Besonderen bevorzugt sind Teicoplanin, seine C-63-Amid-Derivate, seine C-63-Peptid-Derivate, A 40926, dessen C-63-Amide, einschließlich derjenigen A 40926-Amid- Derivate, welche eine weitere Modifikation an der Carboxygruppe an der Position 6B, wie die Veresterung mit einem (C&sub1;&submin;&sub4;)-Alkanol und die Reduktion zu der entsprechenden Hydroxymethylgruppe darstellen.
Die Entdeckungen der Erfindung sind ziemlich überraschend, da experimentelle Tests zeigten, dass andere Peptid- Antibiotika, von denen bekannt ist, dass sie gegen die vorherrschenden verursachenden Mittel von Katheter-Infektionen wirksam sind, wie das Dalbaheptid-Antibiotikum Vancomycin und das Lipopeptid-Antibiotikum Daptomycin, für die Herstellung der Katheter gemäß der vorliegenden Erfindung nicht verwendet werden können. Wenn ein Versuch durchgeführt wird, die hydrophilen Katheter mit ihnen zu beladen, stellen sie in der Tat nicht die Freisetzung von ausreichenden Konzentrationen der Substanz bereit, die gegen die Mittel wirksam sind, welche für die Katheter-Infektion verantwortlich sind.
Teicoplanin und. A 40926 werden gegenwärtig als Lipodalbaheptid-Antibiotika des Ristocetin-Typs beschrieben. Diese Gruppe beinhaltet unter anderem Ristocetin, Avoparcin, Kibdelin und Parvodicin (18).
Teicoplanin ist ein Antibiotikum, welches von Actinoplanes teichomyceticus, ATCC 31121, hergestellt wird und besteht aus sechs Hauptkomponenten, von welchen fünf einen Komplex aus strukturell verwandten Komponenten ausbilden, welcher als T- A2-Komplex identifiziert wird. Die einzelnen Komponenten dieses Komplexes werden strukturell durch die C&sub1;&sub0;-C&sub1;&sub1; Acyl- Einheiten unterschieden, welche an die Aminogruppe des Glucosamin-Anteils angeheftet sind, welcher an das Heptapeptid-Grundgerüst gekoppelt ist, und werden gegenwärtig als die Akronyme T-A2-1, T-A2-2, T-A2-3, T-A2-4 und T-A2-5 (19, 20) identifiziert. Andere geringere Komponenten, welche C&sub9; und C&sub1;&sub2; Acyl-Einheiten tragen (21), sind in dem Fermentationsprodukt nachgewiesen worden.
Teicoplanin wird gegenwärtig für die Therapie von Infektionen, die durch Gram-positive Bakterien wie Staphylococcus aureus und Koagulase-negative Staphylokokken (CNS) verursacht werden, eingesetzt.
Funktionelle Derivate der terminalen C-63-Carboxygruppe von Teicoplanin, die bemerkenswerte antimikrobielle Wirkung zeigen, sind die C-63-Amide von Teicoplanin, die C-63-Peptid- Derivate von Teicoplanin und die C-63-Amide von 34- Desacetylglucosaminyl-34-desoxy-Teicoplanin, welche in der nachfolgenden Patentliteratur beschrieben sind (22, 23, 24, 25, 26), welche hierin durch Bezugnahme enthalten sind.
Einer der vorstehend erwähnten Stoffe ist das C-63-Amid von Teicoplanin mit 3-(N,N-Dimethylamino)-propylamin, für welches die I.N.N. Mideplanin vorgeschlagen wurde (WHO Drug Information, Bd. 6, Nr. 2, 1992).
Mideplanin ist wegen seinen biologischen und physikochemischen Eigenschaften (z. B. Löslichkeit in wässrigen Lösungsmitteln) ein für die Herstellung der erfindungsgemäßen Katheter besonders geeignetes Derivat von Teicoplanin.
Das Antibiotikum A 40926 ist ein Glycopeptid-Antibiotikum- Komplex, welcher aus einer Kultur von Actinomadura. Actinomadura sp., ATCC 39727 genannt, in einem Kulturmedium, welches assimilierbare Quellen von Kohlenstoff, Stickstoff und anorganischen Salzen enthält, wie in EP-177882 beschrieben, isoliert wurde. Gemäß dem Verfahren, welches in dem vorstehend zitierten Patent beschrieben ist, beinhaltet die Gewinnung des Antibiotikum-Komplexes, dessen Hauptfaktoren Faktor A, Faktor B, Faktor B&sub0;, Faktor B&sub1;, Faktor PA und Faktor PB genannt wurden, dass man die Fermentationsbrühe nach Filtration oder nach einer vorläufigen Reinigung einer Affinitätschromatographie an immobilisiertem D-Alanyl-D-Alanin unterzieht.
Die bisher bekannten A 40926-Faktoren können durch die nachfolgende Formel (I) dargestellt werden, wobei R&sub1; ein Wasserstoffatom ist, X eine Hydroxygruppe ist, Y eine Carboxygruppe ist, R&sub2; einen (C&sub9;-C&sub1;&sub2;) Alkylrest darstellt und M eine α-D-Mannopyranosylgruppe oder eine 6-O-Acetyl-α-D- Mannopyranosylgruppe bedeutet. Die Zahlen zwischen den Klammern geben die Numerierung der relativen Positionen im Molekül an.
Insbesondere ist der Antibiotikum A 40926-Faktor A eine Verbindung der vorstehenden Formel (I), wobei R&sub1; ein Wasserstoffatom ist, X eine Hydroxygruppe ist, Y eine Carboxygruppe ist, R&sub2; eine n-Decylgruppe darstellt und M eine α-D-Mannopyranosylgruppe bedeutet. Gemäß kürzlichen Untersuchungen besteht der Stoff, welcher in der vorstehend erwähnten EP-177882 als Antibiotikum A 40926 B identifiziert wurde, aus zwei nah verwandten Bestandteilen. Der Antibiotikum A 40926-Faktor B&sub0; ist in der Tat die Hauptkomponente von Faktor B und entspricht der Verbindung der vorstehenden Formel (I), in der R&sub1; ein Wasserstoffatom ist, X eine Hydroxygruppe ist, Y eine Carboxygruppe ist, R&sub2; eine 9- Methyldecylgruppe darstellt und M eine α-D- Mannopyranosylgruppe bedeutet.
Der untergeordnete Bestandteil von Faktor B wird Faktor B&sub1; genannt und unterscheidet sich von dem Faktor B, nur darin, dass R&sub2; einen n-Undecyl-Rest darstellt (27).
Der Antibiotikum A40926-Faktor PA und Faktor PB unterscheiden sich von den entsprechenden Faktoren A und B darin, dass die Mannoseeinheit durch eine 6-O-Acetyl-α-D- Mannopyranose-Einheit ersetzt ist.
Die Antibiotikum A 40926-Faktoren PA und PB sind, unter bestimmten Fermentationsbedingungen, die hauptsächlichen Antibiotikum-Produkte der A 40926-produzierenden Mikroorganismen.
Die Antibiotikum A 40926-Faktoren A und B sind hauptsächlich Transformationsprodukte des Antibiotikum A40926- Faktors PA bzw. PB und sind häufig in der Fermentationsbrühe bereits enthalten.
Es wurde gefunden, dass unter basischen Bedingungen, welche dazu führen, dass die Acetylgruppe an der Mannose- Einheit entfernt wird ohne dass die Acylgruppe an der Aminoglucuronyleinheit ersetzt wird, der Antibiotikum A 40926- Faktor PA in den Antibiotikum A 40926-Faktor A umgewandelt werden kann und der Antibiotikum A 40926-Faktor PB in den Antibiotikum A 40926-Faktor B überführt werden kann.
Als eine Folge davon, wird ein Antibiotikum A 40926- Komplex erhalten, welcher angereichert ist mit Antibiotikum A 40926-Faktor A und Faktor B, wenn die Fermentationsbrühe oder ein Antibiotikum A 40926-enthaltender Extrakt oder ein Konzentrat davon, für eine bestimmte Zeit unter basischen Bedingungen stehen gelassen wird (z. B. eine wässrige Lösung einer nucleophilen Base über Nacht bei einem pH-Wert > 9). Deshalb sind in den meisten A 40926 Komplex- Präparationen der Faktor PA und der Faktor PB nur in geringen Mengen vorhanden.
Der Antibiotikum A 40926-Faktor B kann durch chromatographische Trennung unter Verwendung des Verfahrens, welches in EP-177882 beschrieben ist, aus dem A 40926-Komplex erhalten werden. Reiner Faktor B&sub0;, welcher unter den in dem vorstehend erwähnten europäischen Patent beschriebenen Bedingungen etwa 90% von Faktor B entspricht, kann durch weitere Aufreinigung von Faktor B, beispielsweise durch wiederholte Umkehrphasen-Chromatographie-Verfahren erhalten werden.
Kürzliche Studien (28) haben gezeigt, dass in dem Antibiotikum-Komplex A 40926 auch einige Faktoren in geringen Mengen anwesend sind, welche mit den Acronymen A&sub1;, RS-1, RS-2- bzw. RS-3 identifiziert werden. Diese geringeren Faktoren wurden durch HPLC aufgetrennt und ihre Strukturen wurden durch Anwendung von Gaschromatographie/Massenspektrometrie-Analysen der Methanolysate des A-40926-Komplexes bestimmt.
Abgesehen von den Fettsäureresten, welche an die Aminoglucuron-Einheit gekoppelt sind, haben all die vorstehend erwähnten geringeren Faktoren Strukturen, welche der grundlegenden Struktur von Faktor A, B&sub0; und B&sub1; entsprechen. Im Besondereren, bei Bezugnahme auf die Formel (I), haben R&sub1;, X, Y und M die gleichen Bedeutungen wie vorstehend, während R&sub2; Folgendes repräsentiert:
8-Methylnonyl in Faktor A&sub1;, 7-Methyloctyl in Faktor RS-1, n- Nonyl in Faktor RS-2 und n-Dodecyl in Faktor RS-3.
Antibiotikum A 40926 besitzt zwei Carboxylfunktionen, welche derivatisiert werden können. Sowohl die Carboxygruppe der N-Acylaminoglucuronyl-Einheit auf Position 6B als auch die Carboxygruppe auf Position 63 wurden einer chemischen Transformation unterzogen, wobei die entsprechenden Ester und die Hydroxymethylderivate an Position 6B und Amid-Derivate an Position 63 erhalten wurden.
Der Antibiotikum A 40926-Komplex, die Faktoren davon und deren funktionelle Derivate an Position 6B und/oder C-63 sind hauptsächlich gegen Gram-positive Bakterien und Neisseriae aktiv.
Anhand der allgemeinen Verfahren und Bedingungen, welche hier beschrieben sind, kann es zweckmäßig sein, einen Vorläufer-A 40926-Komplex zu verwenden, welcher einen der individuellen Faktoren bezüglich der restlichen Komponenten des Gemisches in überwiegendem Verhältnis enthält (z. B. 60% durch HPLC). Demgemäß bestehen die 6B-und C-63-Derivate, welche durch die vorstehend erwähnten chemischen Transformationen aus solch einem Vorläufer resultieren, im Allgemeinen aus Gemischen, worin die überwiegenden Bestandteile dem gleichen Faktor entsprechen, der in besagtem A 40926-Komplex-Vorläufer überwiegt, wenn sie nicht spezifischen Trennungsverfahren unterzogen werden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines A 40926-Komplexes, welcher für seine Faktoren A und/oder B&sub0; oder PA und/oder PB angereichert ist, ist beispielsweise in EP-A-259781 beschrieben.
In der Internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 92/17495 (welche die Priorität der EP-91104857 beansprucht) sind Esterderivate (verestert an Position 6B, welches die Carboxygruppe ist, die sich an der N- Acylaminoglucuronyl-Einheit befindet) des Antibiotikum A 40926 beschrieben; z. B. die Verbindungen der Formel (I), worin X OH ist, Y ein (C&sub1;-C&sub4;) Alkoxycarbonylrest ist und R&sub1;, R&sub2; und M die gleiche Bedeutung haben wie die vorstehenden Symbole.
Diese Esterderivate werden gegebenenfalls durch Umsetzung des N¹&sup5;-geschützten (in dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff "N¹&sup5;" auf das Stickstoffatom der Aminofunktion, welches an das Kohlenstoffatom eines A 40926-Moleküls angeheftet ist, welches üblicherweise mit der Nummer 15 bezeichnet wird), oder N¹&sup5;-freien Amino-A 40926-Substrats mit einem Alkanol in einem sauren Medium, oder einem N¹&sup5;-geschützten A 40926-Derivat mit einem Alkylhalogenid (vorzugsweise Bromid, Chlorid, Jodid) in Anwesenheit eines Halogenwasserstoffsäure-Akzeptors, insbesondere mit einem Überschuss des ausgewählten Alkanols in Anwesenheit von konzentrierter Mineralsäure, bei einer Temperatur zwischen 0ºC und Raumtemperatur, umgesetzt.
Diese Ester-Derivate des Antibiotikums A 40926, welche nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellt werden, werden als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Antibiotikum A 40926-Derivaten der Formel (I) verwendet, worin X ein Aminoradikal darstellt und Y ein (C&sub1;-C&sub4;) Alkoxycarbonylrest oder eine Hydromethylgruppe ist. Eine Reihe dieser letzteren funktionellen Derivate des Antibiotikums A 40926 ist in der Internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 93/03060, welche die Priorität der europäischen Patentanmeldung 91112685.2 vom 29. Juli 1991 und der europäischen Patentanmeldung 92109906.5 vom 12. Juni 1992 beansprucht, beschrieben.
Wie vorstehend umrissen, umfassen kontrollierte Veresterungsverfahren, die für die Herstellung von A 40926- Esterderivaten verwendbar sind, welche das Ausgangsmaterial der C-63-Amid-Derivate sind, Veresterungsumsetzungen, worin das A 40926-Substrat mit einem Überschuss des ausgewählten Alkanols in Anwesenheit von konzentrierter Mineralsäure bei einer Temperatur zwischen 0ºC und Raumtemperatur für eine Zeit zusammengebracht wird, welche aufgrund der sterischen Komplexität der Gruppe, die mit eingebracht werden muss, variiert.
In einigen Fällen ist es geeignet, die primäre Aminofunktion an Position 15 des A 40926-Vorläufers zu schützen, um mögliche unerwünschte Nebenreaktionen zu vermindern. Dies kann durch Verfahren bewerkstelligt werden, welche im Allgemeinen im Stand der Technik bekannt sind wie diejenigen, die in Nachschlagewerken beschrieben sind, wie T.W. Green, "Protective Groups in Organic Synthesis", John Wiley and Sons, New York, 1981 und M. McOmie "Protecting Groups in Organic Chemistry" Plenum Press, New York, 1973. Diese Schutzgruppen müssen unter den Bedingungen des Umsetzungsprozesses stabil sein, dürfen die Hauptumsetzung nicht in ungünstiger Weise stören und müssen nach Ablauf der Hauptreaktion leicht entfernbar sein.
Die Tert-Butoxycarbonyl (t-BOC)-Gruppe, die Carbobenzyloxy-Gruppe (CBz) und Arylalcylreste sind Beispiele für geeignete Amino-Schutzgruppen. Die Benzylierung mit wahlweise substituierten Benzylhalogeniden in Anwesenheit einer Base läuft glatt ab mit quantitativem Ertrag und führt ausschließlich zur Bildung der entsprechenden N¹&sup5;- Benzylderivate ohne die begleitende Ausbildung eines Benzylesters der Carboxygruppen.
Der selektive Schutz der Aminogruppe an Position 15 kann vorzugsweise durch die Umsetzung mit Benzylbromid in Anwesenheit eines Halogenwasserstoffsäure-Akzeptors (z. B. ein tertiäres Amin) ohne begleitende Veresterung der beiden Carboxygruppen, durchgeführt werden.
Die Bedingungen zur Entfernung der N¹&sup5;-Schutzgruppen liegen innerhalb des bekannten Stands der Technik zur Entfernung von Amino-Schutzgruppen und müssen eingestellt werden, nachdem eine Evaluierung der Reaktivität anderer Gruppen, die in dem Molekül vorliegen, durchgeführt wurde.
Die Ester-Derivate der Formel (I) können einzelne Verbindungen sein, entsprechend jedem der mehreren Faktoren des Vorläufer-Antibiotikum A 40926-Komplexes oder Gemischen aus zwei oder mehr Bestandteilen in jedem möglichen Verhältnis, entsprechend den verschiedenen Faktoren des A 40926-Vorläufers. Solche Gemische von Ester-Derivaten können durch die Verwendung des A-40926-Komplexes oder eines Gemisches der Faktoren des A 40926-Komplex-Vorläufers bei der Herstellung des 6B-Esters durch die Benutzung besonderer Bedingungen bei der Isolierung/Aufreinigung der resultierenden Esterprodukte (welche die ursprünglichen Verhältnisse der Faktoren, die den Vorläufer A 40926-Komplex charakterisieren, verändern können) oder durch Mischen der reinen Esterprodukte, welche durch Umkehrphasen-Chromatographie- Auftrennungsverfahren isoliert oder durch die Verwendung des reinen A 40926-Faktors als Vorläufer erhalten wurden, in angemessenen Verhältnissen erhalten werden.
Die A 40926-Ester an Position 6B der vorstehenden Formel (I), worin Y einen (C&sub1;-C&sub4;) Alkoxycarbonylrest darstellt, R&sub1;, R&sub2; und M wie vorstehend definiert sind und X Hydroxy bedeutet, können in die entsprechenden Amide an Position C-63 überführt werden, worin X ein Aminoradikal ist. Beispiele für solche Aminoradikale sind beispielsweise die Folgenden:
Das Amidierungsverfahren beinhaltet die Kondensation der vorstehenden Ester der Formel (I), worin Y einen (C&sub1;-C&sub4;) Alkoxycarbonylrest darstellt und X Hydroxy bedeutet, mit einem geeigneten Amin in Anwesenheit eines Kondensationsmittels in einem inerten organischen Lösungsmittel.
Inerte organische Lösungsmittel, die für die Amidierungsreaktion verwendbar sind, sind diejenigen organischen aprotischen Lösungsmittel, die nicht auf ungünstige Art und Weise den Verlauf der Reaktion beeinflussen und die in der Lage sind, das Ausgangsmaterial zumindest teilweise zu solubilisieren.
Beispiele solcher inerter organischer Lösungsmittel sind organische Amide, Ether aus Glycolen und Polyolen, Phosphoramide und Sulfoxide. Bevorzugte Beispiele für inerte organische Lösungsmittel sind:
Dimethylformamid, Dimethoxyethan, Hexamethylphosphoramid, Dimethylsulfoxid und Gemische davon.
Das Kondensationsmittel in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eines, das zu der Ausbildung von Amidbindungen in organischen Verbindungen in der Lage ist und im Besonderen zur Peptidsynthese.
Repräsentative Beispiele für Kondensationsmittel sind Diisopropylcarbodiimid (DIC), Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) in Anwesenheit von Hydroxybenzotriazol (HBT), Benzotriazolyloxytris-(dimethylamino)phosphoniumhexafluorphosphat, Benzotriazolyloxy-tris-(pyrrolidino)phosphoniumhexafluorphosphat und (C&sub1;-C&sub4;)Alkyl-, Phenyl- oder heterocyclische Phosphorazidate, wie Diphenylphosphorazidat, Diethylphosphorazidat, Di-(4-nitrophenyl)phosphorazidat, Dimorpholylphosphorazidat und Diphenylphosphorochloridat. Die bevorzugten Kondensationsmittel sind Diphenylphosphorazidat, das heißt Phosphorsäure-diphenylesterazid (DPPA), Benzotriazolyloxy-tris-(dimethylamino)phosphoniumhexafluorphosphat (BOP) und Benzotriazolyloxy-tris-(pyrrolidino)- phosphoniumhexafluorphosphat (PyBOP).
Von den beiden zuletzt erwähnten Kondensationsmitteln ist insbesondere PyBOP bevorzugt, da das resultierende Nebenprodukt Pyrrolidin geringere potentielle Toxizitätsprobleme aufweist als Dimethylamin.
In dem hierin beschriebenen Amidierungsverfahren wird das reagierende Amin normalerweise in molarem Überschuss eingesetzt, obwohl in einigen Fällen die Umsetzung mit gutem Ertrag durchgeführt werden kann, wenn man das umzusetzende Amin in einem äquimolaren Verhältnis oder in einem geringen molaren Überschuss verwendet, insbesondere wenn BOP oder PyBOP als Kondensationsmittel verwendet werden.
Im Allgemeinen wird für den Fall, dass das umzusetzende Amin ein relativ billiger oder leicht erhältlicher Reaktionspartner ist, ein 2- bis 10-facher molarer Überschuss des Amins verwendet, wobei ein 3- bis 4-facher molarer Überschuss bevorzugt wird.
Zur Durchführung der Amidierung der vorstehend erwähnten Ester der Formel (I) mit dem geeigneten Amin in Anwesenheit eines Kondensationsmittels, ist es erforderlich, dass das umzusetzende Amin in der Lage ist, mit der Carboxyfunktion (X = Hydroxy) von diesem Ausgangsmaterial ein Salz zu bilden. Wenn das Amin nicht stark genug ist, um in dem ausgewählten Reaktionsmedium ein solches Salz zu bilden, ist es notwendig, eine Salz-bildende Base (z. B. ein tertiäres aliphatisches oder heterocyclisches Amin, wie Triethylamin, N-Methylpyrrolidin oder N-Methylpiperazin, welches mit der Carboxyfunktion keine Amidbindung ausbilden kann) in einer mindestens äquimolaren Menge in Bezug auf das Ausgangsmaterial zu dem Reaktionsgemisch zuzugeben.
Die Verwendung eines niedrigen molaren Überschusses des umzusetzenden Amins unter Zugabe einer Salz-bildenden Base ist ein geeignetes Verfahren, wenn das umzusetzende Amin ein ziemlich teueres oder schwierig zu erhaltendes Produkt ist.
Das umzusetzende Amin kann auch bequem als ein entsprechendes Säureadditionssalz, z. B. als Hydrochlorid, dem Reaktionsgemisch zugesetzt werden. In diesem Fall wird eine starke Base, welche in der Lage ist, das Amin von seinen Salzen freizusetzen, mindestens in doppeltem molaren Verhältnis und vorzugsweise in 2- bis 4-fachem molaren Überschuss zugegeben. Auch in diesem Fall ist die geeignete Base gewöhnlich ein tertiäres organisches, aliphatisches oder heterocyclisches Amin, welches keine Amidbindungen mit der Carboxyfunktion wie diejenigen, die vorstehend erläutert wurden, eingeht. Zumindest unter bestimmten Umständen wird die Verwendung eines Salzes des Amins, welches dann in situ mit den vorstehend erwähnten Basen freigesetzt wird, in der Tat bevorzugt, insbesondere dann, wenn das Salz stabiler ist als das entsprechende freie Amin.
Die Reaktionstemperatur variiert dabei beträchtlich, in Abhängigkeit von den spezifischen Ausgangsmaterialien und Reaktionsbedingungen. Im Allgemeinen wird es bevorzugt, die Umsetzung bei einer Temperatur zwischen 0 bis 30ºC durchzuführen.
Auch die Reaktionszeit kann dabei in Abhängigkeit von dem Kondensationsmittel und den anderen Parametern der Umsetzung beträchtlich variieren. Im Allgemeinen ist die Kondensationsreaktion innerhalb eines Zeitraumes von etwa einer Stunde bis etwa 24-48 Stunden vollständig abgelaufen.
In jedem Fall wird der Reaktionsverlauf durch TLC oder, vorzugsweise, durch HPLC nach Verfahren, welche im Stand der Technik bekannt sind, kontrolliert.
Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Tests wird ein Durchschnittsfachmann in der Lage sein, den Reaktionsverlauf zu evaluieren und zu entscheiden, wann die Umsetzung zu stoppen ist und damit begonnen wird, das Reaktionsprodukt nach bekannten herkömmlichen Techniken, welche zum Beispiel die Extraktion mit Lösungsmitteln, die Fällung durch Zugabe von Nicht-Lösungsmitteln, usw. in Verbindung mit weiteren gewöhnlichen Trennungsverfahren und Aufreinigungen, z. B. durch Säulenchromatographie, aufzuarbeiten.
Wenn man Kondensationsmittel wie die vorstehend erwähnten verwendet, ist es gewöhnlich nicht nötig, die N¹&sup5;-Aminofunktion des Ausgangsesters mit der Formel (I) zu schützen. Es kann jedoch zweckmäßig sein, Ausgangsester zu verwenden, die an einer solchen Funktion geschützt sind, wenn sie direkt aus dem zuvor stattfindenden Reaktionsschritt resultieren, wobei diese Ester aus der Vorstufe Antibiotikum A 40926 hergestellt werden.
Darüber hinaus kann es spezifische Fälle geben, in denen die Amidierungsreaktionsbedingungen es notwendig machen, oder zumindest bevorzugen, die N¹&sup5;-Aminofunktion des Ausgangsester der Formel (I) zu schützen.
In solchen Fällen kann die N¹&sup5;-Aminofunktion durch Verfahren, welche allgemein im Stand der Technik bekannt sind, sowie diejenigen, welche in den vorstehend vorgeschlagenen Nachschlagewerken zum Schutz der A 40926-Vorstufe für die Herstellung der Ester mit der Formel (I), worin Y ein (C&sub1;-C&sub4;) Alkoxycarbonylrest und X eine Hydroxygruppe ist, beschrieben sind, geschützt werden.
Repräsentative Bespiele von N-Schutzgruppen, welche vorteilhaft für den Schutz der N¹&sup5;-primären Aminofunktion des Ester-Ausgangsmaterials sein können und, wenn angebracht, jede mögliche andere Aminofunktion(en), welche wahlweise das Aminreagenz charakterisieren, die nicht bei der Umsetzung der Amidierung beteiligt sein sollten, sind Carbamat-bildende Mittel, welche durch die nachfolgenden Oxycarbonylgruppen charakterisiert sind:
1,1-Dimethylpropinyloxycarbonyl, t-Butyloxycarbonyl, Vinyloxycarbonyl, Cinnamyloxycarbonyl, Benzyloxycarbonyl, p- Nitrobenzyloxycarbonyl, 3,4-Dimethoxy-6-nitrobenzyloxycarbonyl, 2,4-Dichlorbenzyloxycarbonyl, 5-Benzisoxazolylmethyloxycarbonyl, 9-Anthranylmethyloxycarbonyl, Diphenylmethyloxycarbonyl, Isonicotinoyloxycarbonyl, S- Benzyloxycarbonyl, und ähnliche. Im Allgemeinen sind diese Schutzgruppen mit reinen starken organischen Säuren wie Trifluoressigsäure (TFA) oder mit verdünnten Mineralsäuren entfernbar, wenn die Umsetzung der Amidierung vollständig abgelaufen ist. Um das Risiko zu vermeiden, die Zuckereinheiten, welche an den Kern des Antibiotikum-Moleküls angeheftet sind, zu hydrolysieren, ist es auch möglich, einige der Schutzgruppen unter verschiedenen Spaltbedingungen wie katalytische Hydrierung unter Verwendung von beispielsweise Palladium auf Kohlenstoff als Katalysator, zu entfernen. Alternativ ist es möglich, die Aminoschutzgruppen, welche aus den vorstehend berichteten ausgewählt wurden, unter kontrollierten sauren Bedingungen, z. B. bei niedrigen Temperaturen und/oder kurzen Reaktionszeiten zu entfernen.
Die A 40926-funktionellen Derivate der Formel (I), wobei Y eine Hydroxymethylgruppe ist, R&sub1;, R&sub2; und M wie vorstehend beschrieben sind und X eine Aminogruppe bedeutet, kann durch Amidierung der entsprechenden Derivate der Formel (I) hergestellt werden, wobei R&sub1;, R&sub2; und M die gleiche Bedeutung wie vorstehend haben, Y eine Hydroxymethylgruppe ist und X eine Hydroxygruppe bedeutet. Die Amidierungsbedingungen sind die gleichen wie vorstehend beschrieben. Die Ausgangsverbindungen, in denen Y eine Hydroxymethylgruppe ist, werden durch Reduktion der entsprechenden Ester erhalten, wobei Y ein (C&sub1;-C&sub4;) Alkoxycarbonylrest ist und R&sub1; vorzugsweise eine Schutzgruppe der N¹&sup5;-Aminofunktion darstellt, mit einem Alkalimetall-borhydrid, vorzugsweise ausgewählt aus Natriumborhydrid, Kaliumborhydrid und Natriumcyanoborhydrid, bei einer Temperatur zwischen 0ºC und 40ºC, in einem wässrigen oder hydroalkoholischen Medium. Die Abspaltung der Schutzgruppe an der N¹&sup5;-Aminofunktion kann unter Verwendung der gleichen Verfahren, welche vorstehend beschrieben sind, durchgeführt werden, bevor der C-63 Amidierungsschritt durchgeführt wird.
Das hydroalkoholische Medium, welches für die vorstehend erwähnten Reduktionsreaktionen verwendet wird, ist im Allgemeinen ein Gemisch aus Wasser und einem wasserlöslichen oder teilweise mischbaren niederen Alkanol, wobei das Verhältnis Wasser/niederes Alkanol sich in Bereichen zwischen 40/60 und 90/10 (v/v), vorzugsweise zwischen 60/40 (v/v) und 68/32 (v/v/), am meisten bevorzugt 65/35 (v/v), bewegt.
Obwohl die Reaktion in einigen Fällen auch in Anwesenheit von niedrigen Mengen an Wasser, z. B. in Wasser/niederes Alkanolgemisch von 30/70 oder 20/80 stattfindet, ist die Umsetzungsrate im Allgemeinen sehr gering, wenn das Verhältnis Wasser zu niederem Alkanol niedriger als 40/60 ist.
Bevorzugte niedere Alkanole sind lineare und verzweigte (C&sub1;-C&sub4;) Alkylalkohole, unter welchen die am meisten bevorzugten n-Butanol, Ethanol und Methanol sind.
Manchmal, in bestimmten Fällen, kann eine kleine Menge eines polaren zusätzlichen Lösungsmittel hinzugefügt werden, z. B. N,N-Dimethylformamid, 1,3-Dimethyl-3,4,5,6-tetrahydro- 2(1H)-pyrimidinon (DMPU), Dimethylsulfoxid, um das Ausgangsmaterial während des Verlaufs der Umsetzung vollständig aufzulösen. Manchmal werden auch verschiedene Mengen Diethylether zugegeben, um ein Schäumen zu vermeiden.
Als Alkalimetallborhydrid wird Natriumborhydrid am meisten bevorzugt. Die geeignete Menge an Alkalimetall-borhydrid, welche verwendet wird, kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Lösungsmittel und der Reaktionstemperatur variieren, es ist jedoch ratsam, eine Menge an Alkalimetallborhydrid zu verwenden, welche im großen Überschuss über dem stoichiometrischen Erfordernis liegt, damit der pH-Wert des Reaktionsgemisches neutral oder alkalisch ist, vorzugsweise zwischen pH 7 und 10. Im Allgemeinen liegt das molare Verhältnis zwischen dem Alkalimetallborhydrid und dem Antibiotikum-Ausgangsmaterial zwischen 50 und 300.
Die Reaktionstemperatur kann in Abhängigkeit von den spezifischen Ausgangsmaterialien und den Reaktionsbedingungen beträchtlich variieren. Im Allgemeinen wird es bevorzugt, die Umsetzung bei einer Temperatur zwischen 0 und 40ºC, weiter bevorzugt bei Raumtemperatur, durchzuführen.
Die Reaktionszeit kann auch in Abhängigkeit von den anderen Reaktionsparametern beträchtlich variieren, sie muss jedoch sorgfältig kontrolliert werden. Im Allgemeinen ist die Umsetzung in etwa 1-4 Stunden vollständig erfolgt. Wird die Reaktion auf mehr als 4 Stunden ausgedehnt, können unerwünschte Nebenreaktionen auftreten, die auch die Spaltung einiger Peptidbindungen im Kern des Moleküls veranlassen können.
In jedem Fall wird der Reaktionsverlauf, gemäß im Stand der Technik bekannten Verfahren, durch TLC oder vorzugsweise durch HPLC kontrolliert. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Tests wird, wenn erforderlich, ein durchschnittlicher Fachmann in der Lage sein den Reaktionsverlauf zu evaluieren und zu entscheiden, wann die Reaktion zu stoppen ist und nach bekannten herkömmlichen Techniken, welche beispielsweise die Extraktion mit Lösungsmitteln, die Fällung durch Zugabe von Nicht-Lösungsmitteln, usw., in Verbindung mit weiteren Trennschritten und Aufreinigungen durch Säulenchromatographie, begonnen wird.
Nachdem die Umsetzung vollständig erfolgt ist, wird der Überschuss des Alkalimetallborhydrids durch Zugabe einer geeigneten Menge an Säure, z. B., eine (C&sub1;-C&sub4;) Alkyl-organische Säure, eine (C&sub1;-C&sub6;) Alkyl-Sulfonsäure, eine Aryl-Sulfonsäure und ähnliche, gelöst in einem polaren protischen Lösungsmittel wie z. B. ein (C&sub1;-C&sub4;)-Alkylalkohol, beseitigt.
Ein funktionelles Derivat von A 40926, welches eine bemerkenswerte antibiotische Aktivität und physiko-chemische Eigenschaften (z. B. Löslichkeit in wässrigen Lösungen) besitzt, was es zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katheters sehr gut geeignet macht, ist mit dem Akronym RA-A-1 oder dem Schlüssel MDL 63246 identifiziert und wird durch vorstehende Formel (I) dargestellt, worin R1 ein Wasserstoffatom ist, X eine 3-(N,N-Dimethylamino)propylaminogruppe ist, Y eine Hydroxymethylgruppe ist, R2 einen (C&sub9;- C&sub1;&sub2;)-Alkylrest darstellt und M eine α-D-Mannopyranosylgruppe bedeutet. Eine spezifische Herstellung dieser Verbindung ist hierin nachfolgend unter Beispiel 1 beschrieben.
Zentrale Venenkatheter aus Polyurethan mit einer dünnen hydrophilen Schicht auf ihrer Oberfläche, welche erfindungsgemäß vorteilhaft verwendet werden können, sind in der Literatur beschrieben. US 4769013 umfaßt beispielsweise ein Verfahren zur Beladung medizinischer Geräte, einschließlich Katheter, mit einem Poly-N-vinylpyrrolidonpolyurethan Zwischenpolymer, welches in der Lage ist, beschichtete Vorrichtungen zu bilden, die daran angeheftete antibakterielle Wirkstoffe freisetzen können.
US 4950256 berichtet eine Reihe von Bezugnahmen auf Verfahren zur Beladung medizinischer Geräte, einschließlich Katheter, mit einer dünnen hydrophilen Schicht mit niedriger Reibung unter feuchten Bedingungen und verbesserter Blut- Kompatibilität und beschreibt einen intravaskulären Katheter, der mit einem hydrophilen Polymer beschichtet ist, an welchen eine Menge des kationischen cyclischen Polypeptid- Antibiotikums Polymixin adsorbiert ist, welche ausreicht, um das Wachstum von Bakterien und die Ausbildung von Blutklumpen zu verhindern. Polymixin ist ein Antibiotikum, welches im Allgemeinen gegen Gram-negative Bakterien wirksam ist.
Katheter, welche zur Verwendung in der Ausführungsform dieser Erfindung für besonders geeignet befunden wurden, sind Polyurethan-Katheter mit einer dünnen hydrophilen Beladung sowohl auf der inneren als auch der äußeren Oberfläche, basierend auf einem Poly-N-vinylpyrrolidon-polyurethan- Zwischenpolymer von etwa 200 um Dicke, welches unter dem Handelsnamen Hydrocath® (Viggo-Spectramed, Swinton, Wiltshire, England) vertrieben wird.
Diese hydrophilen zentralen Venenkatheter (welche als Einzel-, Doppel- und Dreifach-Lumen-Typen erhältlich sind) zeigen aufgrund ihrer Beladung nach der Inkubation für 24 Stunden in Wasser, Wasser: Ethanol 1 : 1 oder Ethanol, eine prozentuale Quellung von 8,0, 16,1 bzw. 30,5.
Gemäß dem Verfahren der Herstellung der erfindungsgemäßen Katheter werden die vorstehend erwähnten Polyurethan-Katheter, welche mit einer dünnen hydrophilen Schicht beschichtet sind, in einer wässrigen Lösung eines ausgewählten Lipodalbaheptid- Antibiotikums bei einer Konzentration, welche von 2-50 mg/ml variiert, vorzugsweise 5-40 mg/ml, bei einer Temperatur zwischen 10ºC und 60ºC, vorzugsweise zwischen 20 und 40ºC, für einen Zeitraum, der von 5 Minuten bis 48 Stunden variiert, vorzugsweise zwischen 10 Minuten bis 24 Stunden, inkubiert.
Aufgrund der hydrophilen OberflächenBeladung der Katheter können relativ große Mengen Lipodalbaheptid-Antibiotikum die Oberflächenschicht durchdringen und auch oberflächlich an die Katheteroberfläche binden. Die Menge an Lipodalbaheptid, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf den Katheter geladen wurde, wurde als in der Regel 300 ug/cm überschreitend berechnet. Von solch beladenen Kathetern kann das Antibiotikum für mindestens 5 Tage in beträchtlichen Mengen eluiert werden. Anhaftungsexperimente mit einem Staphylococcus euidermidis- Stamm (sowohl in einem stationären als auch in einem dynamischen Modell) offenbarten, dass in vitro die bakterielle Kolonisierung durch Verwendung eines Teicoplanin-beladenen Katheters für mindestens 48 Stunden verhindert werden kann.
Da die vorstehenden Parameter im Allgemeinen miteinander korreliert sind, wurde ihr Einfluss auf die Beladung der Katheter anhand der Durchführung einer Reihe von Beladungsexperimenten überprüft, wobei die Konzentration der Lipodalbaheptid-Lösung, die Inkubationstemperatur und die Inkubationszeit variiert wurden.
Um die in vitro-Effizienz der Katheter, das Antibiotikum zu adsorbieren und freizusetzen zu testen, wurde die Freisetzung des Wirkstoffs von den beladenen Kathetern durch Bestimmung der Menge an durch Elution pro cm Katheter während einer bestimmten Zeiteinheit freigesetzten Menge an Antibiotikum gemessen. Für eine solche Messung wurde ein Standard-Biotest verwendet.
Für die Beladung des Katheters mit dem Lipodalbaheptid- Antibiotikum wurden Katheterstücke von 1-10 cm Länge für unterschiedliche Zeiten und in unterschiedlichen Konzentrationen und in unterschiedlichen Lösungsmitteln inkubiert. Nach Trocknen im Vakuum wurden Katheterstücke von 1 cm Länge mit 1 ml physiologischer 0,9% NaCl-Lösung für eine bestimmte Zeiteinheit (z. B. eine Stunde) eluiert und ein Aliquot (40 ul) wurde in Vertiefungen gegeben, die in Isosensitest-Agar (Oxoid, UK) gelocht worden waren, welcher zuvor mit dem Teststamm (S. aureus SG511 Jena) überimpft worden war.
Nach 24 Stunden Inkubation bei 37ºC wurden die resultierenden Hemmzonendurchmesser mit denjenigen einer Standardkurve aus bekannten Lipodalbaheptid-Antibiotikum- Konzentrationen verglichen. Nach einer anfänglichen Elutionsphase wurden die Katheterstückchen aus dem Elutionsmittel entfernt und nach Eliminierung der oberflächlichen Flüssigkeit durch Blotten auf Filterpapier für einige Sekunden, wurde nochmals mit frischem Elutionsmittel für eine zusätzliche Phase (z. B. 2 Stunden, woraus eine Gesamtelutionszeit von 3 Stunden resultiert) eluiert. Dann wurde der Gehalt an Antibiotikum in der eluierten Lösung wie vorstehend beschrieben gemessen. Auf diese Weise konnte durch Wiederholung der Operation zu verschiedenen aufeinanderfolgenden Zeitintervallen die Menge an freigesetztem Antibiotikum pro cm Katheter berechnet werden. Alle Experimente wurden dreifach ausgeführt.
Gewöhnlich wurden kurz nach der Beladung der Katheter mit dem Antibiotikum Elutionstests durchgeführt. Für die Untersuchung der langfristigen Stabilität Lipodalbaheptidbeladener Katheter wurden einige ausgewählte Katheter nach der Beladung für vier Wochen in einem Kühlschrank bei 4ºC aufbewahrt; nach dieser Zeiteinheit wurden Elutionstests durchgeführt.
Die vorstehend erwähnten Experimente zeigten, dass bei einer konstanten Inkubationszeit von 10 Minuten und bei Verwendung von Teicoplanin-Lösungen mit unterschiedlichen Konzentration (5 mg/ml, 10 mg/ml und 20 mg/ml in destilliertem Wasser) in allen Fällen die Elutionskurven ein ähnliches Muster zeigten, mit hohen anfänglichen Freisetzungsraten von Antibiotikum, welche bei längeren Elutionszeiten auf niedrigere Mengen abfielen. Der Katheter, welcher beispielsweise durch 10 minütige Inkubation mit einer Teicoplanin-Lösung einer Konzentration von 20 mg/ml beladen wurde, zeigte eine Freisetzungsrate von etwa 33 ug/cm bei einer Stunde Elutionszeit, etwa 25 ug/cm bei 6 Stunden Elutionszeit, etwa 23 ug/cm bei 12 Stunden Elutionszeit, etwa 20 ug/cm bei 24 Stunden Elutionszeit und etwa 17 ug/cm bei 48 Stunden Elutionszeit.
Die vorstehend erwähnten Experimente zeigten weiter, dass die Freisetzung von Teicoplanin mit ansteigenden Konzentrationen der Antibiotikum-Lösung, welche verwendet wurde, um den Katheter zu beladen, anstieg.
Die Variation der Inkubationszeit, welche mit Teicoplanin- Konzentrationen von 5 bzw. 20 mg/ml in destilliertem Wasser getestet wurde, resultierte in einer höheren anfänglichen Teicoplanin-Freisetzung nach 24 Stunden Inkubationszeit im Vergleich zu 1 Stunde oder 10 Minuten Inkubationszeit. Während die Unterschiede der freigesetzten Mengen während den anfänglichen Elutionszeiten (1-5 Stunden) signifikant waren, gab es geringe Unterschiede bei längeren Elutionszeiten.
Der Einfluss der Inkubationstemperatur auf die Beladung von Hydrocath®-Katheter mit Teicoplanin wurde weiter untersucht. Die Katheter, welche bei 40ºC mit Teicoplanin beladen wurden, zeigten während Elutionszeiten von bis zu 10 Stunden eine größere Teicoplanin-Freisetzung als diejenigen, welche bei 20ºC beladen wurden. Ein Anstieg der Beladungstemperatur auf 60ºC führte jedoch zu einer verminderten Elution von biologisch aktiven Teicoplanin.
Die Möglichkeit, eine höhere Beladung mit Teicoplanin zu erreichen, indem man andere Lösungsmittel oder Lösungsmittel- Kombinationen verwendet, wurde ebenfalls untersucht. Dazu wurde das Antibiotikum in einem Ethanol/Wasser-Gemisch (1 : 1) und in reinem Ethanol bei Konzentrationen von 5 bzw. 20 mg/ml gelöst. Die Freisetzungsraten wurden nach 10 Min. Beladungszeit in den entsprechenden Antibiotikum-Lösungen bestimmt. Die Verwendung von Ethanol als Lösungsmittel (c = 20 mg/ml) führte zu einer hohen anfänglichen (eine Stunde Elutionszeit) Freisetzung von mehr als 150 ug/cm Katheter. Etwas niedrigere Freisetzungsraten wurden gefunden, wenn Ethanol/Wasser als Lösungsmittel für Teicoplanin verwendet wurde. Die Unterschiede zwischen den verschiedenen Lösungsmitteln tendieren dazu, bei längeren Elutionszeiten (mehr als 10 Stunden) zu verschwinden.
Der Einfluss verschiedener Elutionsmedien (0,9% NaCl; 20% Serum) wurde mit Teicoplanin-beladener Hydrocath®- Kathetern untersucht, welche für 10 Minuten in Teicoplanin- Lösung (5 mg/ml) inkubiert wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass die Elution mit 20% Serum zu höheren Mengen an freigesetztem Teicoplanin führten, als die Elution in physiologischer NaCl-Lösung. Ebenso resultierte die Elution in Hirn-Herz-Infusionsbrühe (BHI) in höheren Mengen freigesetztes Teicoplanin (etwa 120 ug/cm bei 3 Stunden Elutionszeit mit einem Katheter, welcher für 24 Stunden mit Teicoplanin-Lösung von 20 mg/ml inkubiert wurde).
Teicoplanin-beladene Katheter (Inkubationszeit 24 Stunden in Antibiotikum-Lösung; c = 20 mg/ml), aufbewahrt für vier Wochen bei 4ºC zeigten nahezu das gleiche Elutionsprofil wie frisch hergestellte Antibiotikum-beladene Katheter.
Die in vitro-Freisetzung von verschiedenen mit Lipodalbaheptid-Antibiotikum beladenen Hydrocath®-Kathetern wurde im Vergleich mit denjenigen mit Teicoplanin untersucht, wobei die Experimente unter ähnlichen Bedingungen wie die vorstehend beschriebenen durchgeführt wurden.
Demgemäß wurden die Elutionsprofile der verschiedenen Dalbaheptide durch Beladung von 1 cm langen Kathetern mit 20 mg/ml wässriger Lösung von Teicoplanin, MDL 63.246, und Mideplanin oder in einer 10 mg/ml Phosphat-gepufferten Lösung (0,1 M, pH 8) für A 40926 verglichen. Nach 24 Stunden Inkubation bei Raumtemperatur wurden die Katheter entfernt, in 5 ml des gleichen Lösungsmittels gewaschen und im Vakuum getrocknet.
Das Elutionsprofil wurde in physiologischer Kochsalzlösung wie vorstehend beschrieben bestimmt. Die Konzentrationen für jedes eluierte Antibiotikum wurden unter Verwendung von S. aureus Tour als Testmikroorganismus in Brühe- Mikroverdünnungen abgeschätzt.
Mideplanin zeigte ein ähnliches Elutionsprofil wie Teicoplanin, während MDL 63246 während der anfänglichen Elutionsperiode (z. B. bis zu 3 Stunden) eine etwas niedrigere Freisetzung als Teicoplanin zu haben schien, gefolgt von einer signifikant höheren Freisetzung danach (z. B. war die Konzentration von MDL 63246, welches von 3-6 Stunden freigesetzt wurde, etwa doppelt so groß wie diejenige von Teicoplanin, die in dem gleichen Zeitintervall bestimmt wurde).
A 40926 zeigte während der anfänglichen Periode eine Freisetzung (gg/cm), welche derjenigen von Teicoplanin ähnlich war, die während der nachfolgenden Elutionszeit von bis zu 48 Stunden von einer Freisetzung gefolgt wurde, welche der von MDL 63246 ähnlicher war.
Zur Bestimmung der in vitro-Aktivität der Lipodalbaheptidbeladenen Katheter wurde die bakterielle Anheftung an beladene und unbeladene Katheter-Proben gemessen. Der Teststamm S. epidermidis KH 6 wurde für 18 Stunden bei 37ºC inkubiert und danach dreimal in Phosphat-gepufferter physiologischer Kochsalzlösung (PBS) gewaschen. Eine bakterielle Suspension wurde in einer Konzentration von 3 · 10&sup7; CFU/ml in PBS hergestellt. Um eine anfängliche Anheftung hervorzurufen, wurden beladene und unbeladene Katheterteilchen von 1 cm Länge 3 Stunden bei Raumtemperatur in der bakteriellen Suspension inkubiert. Danach wurden die Proben in Wachstumsmedium (Müller Hinton-Brühe, Difco) übertragen und unter sanftem Schütteln bei 37ºC inkubiert. Nach 24, 48 und 72 Stunden wurde die Anheftung lebensfähiger Bakterienzellen unter Verwendung eines Ultraschalltests bestimmt. Dazu wurden die Katheter-Proben in PBS gewaschen, in 10 ml steriles PBS übertragen und dann für 90 Sek. einem Ultraschallfeld von 20 MHz (Branson Sonifier, USA) ausgesetzt. Nach der Abtrennung der anhaftenden Bakterienzellen, wurde die Anzahl lebensfähiger Bakterien durch Zählen der Kolonien bestimmt. (Die Ultraschall- Behandlung hatte keine Wirkung auf die Lebensfähigkeit der Bakterien. Dies wurde in einem Experiment gezeigt, in welchem eine bekannte Anzahl von S. epidermidis-Zellen dem Ultraschall-Feld ausgesetzt wurde, welches in dem Test für die Freisetzung der Zellen von dem Katheter verwendet wurde. Es gab keinen Unterschied in der Anzahl lebensfähiger Zellen vor und nach der Ultraschallbehandlung).
Ein bakterieller Anheftungstest, welcher mit einem Hydrocath®-Katheter durchgeführt wurde, der für 24 Stunden in einer wässrigen Teicoplanin-Lösung inkubiert wurde (c = 20 mg/ml) zeigte, dass die anfängliche Anheftung (nach 3 Stunden Inkubation in einer bakteriellen Suspension in PBS) durch den Teicoplanin-beladenen Katheter nicht verhindert wurde. Nach 24 und 48 Stunden zeigten die Teicoplaninbeladenen Katheter jedoch eine bemerkenswerte Abnahme an bakterieller Anheftung auf Werte unterhalb von 10 CFU lebensfähige Bakterien pro cm Katheter; erst nach 72 Stunden kam es erneut zu einem Anstieg der bakteriellen Anheftung. Die Untersuchung nicht-beladener Kontrollkatheter ergab, dass es in diesem Fall keine Abnahme an bakterieller Anheftung gab, welche von einem anfänglichen Wert von etwa 3 · 10&sup7; CFU/cm auf Werte der Größenordnung von 2,5 · 10&sup4; CFU/cm nach 24 und 48 Stunden anstieg.
Die in vitro-Effizienz der Lipodalbaheptid-beladenen Katheter wurde auch in einem dynamischen System getestet. Zu diesem Zweck wurde ein Perfusionsmodell entwickelt. In diesem Experiment wurden ein beladener und ein unbeladener Katheter (10 cm lang) 30 Min. in einer bakteriellen Suspension inkubiert (S. epidermidis KH 6, 9 · 10&sup6; CFU/ml), wobei eine anfängliche "Infektion" der Katheter erhalten wurde. Die anfängliche Anheftung wurde unter Verwendung getrennter Katheter mit dem bereits beschriebenen Ultraschalltest bestimmt. Ein beladener und ein unbeladener "infizierter" Katheter wurden dann in ein steriles Glasröhrchen gegeben, welches an einem Ende mit einem Plastikrohr verbunden war. Mit der Hilfe einer peristaltischen Pumpe wurde Brühe (Hirn-Herz- Infusionsbrühe, BHI, Oxoid) bei einer Durchflussrate von 7 ml/Stunde durch das Glasröhrchen und entlang der Katheteroberfläche gepumpt. Nach dem Durchlaufen des Glasröhrchens wurde die Brühe gesammelt und die Koloniezahlen wurden in regelmäßigen Intervallen bestimmt. Während des ganzen Experiments wurde das Gerät in einem Raum gehalten, dessen Temperatur konstant bei 37ºC gehalten wurde.
Im Falle des nicht-beladenen Katheters gab es einen bemerkenswerten Anstieg der Kolonienzahl in der Brühe, von 6 · 10³ CFU/ml auf Werte von 10&sup6; und 10&sup8; nach 24 bzw. 70 Stunden. Im Gegensatz dazu nahm die Kolonienzahl in der Brühe, die durch die Teicoplanin-beladenen Katheter geschickt wurde, nach 5 Stunden von 2,4 · 10³ CFU/ml auf Werte unterhalb von 10 CFU/ml ab. Für bis zu 24 Stunden blieb die Kolonienzahl unterhalb von 10 CFU/ml und sogar nach 48 Stunden betrug die Kolonienzahl etwa 400 CFU/ml im Vergleich zu etwa 10&sup8; CFU/ml in der Kontrolle. Erst nach 70 Stunden stieg die Kolonienzahl auf Werte an, welche denen der Kontrolle ähnlich waren.
Zusätzlich wurde die bakterielle Anheftung an die Katheter, welche für das Experiment verwendet wurden, mit Hilfe des Ultraschalltests in getrennten Experimenten nach 30 Min. und nach 24, 48 und 72 Stunden bestimmt. In Anlehnung an die Ergebnisse der Kolonienzahlen in der Brühe nahm die Anzahl angehefteter lebensfähiger Bakterien an den beladenen Katheter von anfänglichen 5 · 10³ CFU/cm Katheter nach 30 Min. auf Werte unterhalb von 10 CFU/cm nach 24 Stunden und 50 CFU/cm nach 48 Stunden ab. Nach 72 Stunden war die bakterielle Anheftung ähnlich der der Kontrolle. Diese Ergebnisse sind gut korreliert mit der Freisetzung von Teicoplanin in BHI-Brühe.
Die vorstehenden in vitro-experimentellen Tests bestätigen, dass die erfindungsgemäßen Lipodalbaheptidbeladenen Katheter eine bemerkenswerte Resistenz gegen bakterielle Kolonisierung mit Staphylokokken zeigen. Diese Wirkung hält für mindestens 48 Stunden an; Bakterien des umgebenden Mediums werden ebenfalls für mindestens 48 Stunden eliminiert. Die berechnete gesamte Freisetzung eines beladenen Katheters (beladen bei einer Konzentration von 20 mg/ml, Inkubationszeit 24 Stunden) würde in 5 Tagen etwa 10 mg Teicoplanin von einem 30 cm langen Katheter betragen. Das ist viel weniger als die Dosis, welche bei einer herkömmlichen Antibiotikum-Therapie verabreicht würde. Darüber hinaus produzieren die bis zu 60-70 Stunden freigesetzten Mengen an Teicoplanin Konzentrationen von 10 ug/ml in der Durchfluss- Lösung, was oberhalb der MIC-Werte der meisten Staphylokokken- Stämme und anderer Gram-positiver Bakterien liegt (29).
Die in vivo-Effizienz der Lipodalbaheptid-beladenen zentralen Venenkatheter wurde in Tierexperimenten bestätigt. Das für die vorstehenden Experimente verwendete Verfahren war eine Modifikation des Modells der Staphylococcus-Fremdkörper- Infektion in Mäusen, welches von G.D. Christensen et al. (30) beschrieben wurde.
Die Segmente (1 cm) der Hydrocath®-Katheter wurden in sterile 1,5 ml Eppendorf-Gefäße gegeben, welche 0,5 ml einer Lösung von 40 mg/ml Teicoplanin in sterilem destilliertem Wasser enthielten. Dreißig Minuten später wurden die Katheter entfernt, dreimal mit 5 ml Phosphat-gepufferter physiologischer Kochsalzlösung (PBS) gewaschen, auf sterile Gaze gegeben und in einem Laminar Flow bei Raumtemperatur trocknen gelassen. Die Katheter wurden in einer sterilen Petrischale im Kühlschrank aufbewahrt und innerhalb von zwei Tagen nach der Herstellung verwendet.
Männliche und weibliche CD-1-Mäuse (Charles River) mit einem Gewicht von 28-30 g wurden mit einer Kombination von 1 mg/kg Fentanylbase plus 5 mg/kg Diazepam anästhetisiert. Der Rücken jeder Maus wurde mit einer elektrischen Schermaschine rasiert und 1 cm lange Katheter wurden durch kleine Einschnitte mit dem Skalpell subcutan inseriert. Eine Gruppe von Tieren erhielt unbeladene Katheter und eine andere Gruppe erhielt Teicoplanin-beladene Katheter. Eine bakterielle Suspension (0,1 ml) Stauhylococcus aureus L 1162 oder Staphylococcus aureus epidermidis KH6 wurde sofort nach deren Inserierung in unmittelbare Nachbarschaft aller Katheter- Segmente subcutan injiziert. Die bakteriellen Suspensionen wurden in BBL Trypticase-Sojabrühe unter Verwendung von über Nacht gewachsenen Bakterien auf Blutagarplatten hergestellt. Die Suspensionen wurden auf ungefähr 2 · 10&sup8; CFU/ml für S. aureus und 10&sup9; CFU/ml für S. epidermidis eingestellt.
Vierundzwanzig und 48 Stunden nach Infektion wurden 10 Tiere jeder Gruppe getötet und die Katheter wurde aseptisch entfernt. Jeder Katheter wurde in 5 ml PBS gegeben, dreimal mit 5 ml PBS gewaschen und in ein Glasröhrchen gegeben, welches 2 ml PBS enthielt. Anhaftende Bakterien wurden durch Ultraschallbehandlung wie vorstehend beschrieben von dem Katheter entfernt. Die Bakterien wurden in PBS verdünnt; 0,1 ml Proben geeigneter Verdünnungen wurden in doppeltem Ansatz auf Difco Todd-Hewitt-Agarplatten ausplattiert, um die Anzahl lebensfähiger Bakterien zu bestimmen.
Tabelle 1 und Tabelle 2 berichten die Ergebnisse der Experimente der in vivo-Effizienz der Teicoplanin-Beladung von Kathetern bei der Verhinderung der Kolonisation mit S. aureus L1162 und S. enidermidis KH6. Tabelle 1 Wirkung der Teicoplanin-Beladung auf die S. aureus- Kolonisation von Hydrocath®-Katheter-Segmenten in Mäusen Tabelle 2 Wirkung der Teicoplanin-Beladung auf die S. epidermidis- Kolonisation von Hydrocath®-Katheter-Segmenten in Mäusen
a) Ein Katheter wurde während der Extraktion verloren
Die Ergebnisse der vorstehenden Experimente zeigen, dass Teicoplanin-Beladung von Kathetern die Kolonisation des Katheters durch S. aureus und S. enidermidis verhindern kann. Von besonderem Interesse war die Entdeckung, dass in der S. aureus-Studie, die Teicoplanin-Beladung auch die Ausbildung von Abszessen verhinderte, welche um unbeladene Katheter beobachtet wurden.

BEISPIELE

Beispiel 1 Herstellung der Verbindung RA-A-1 (MDL 63246)

Schritt A: Herstellung der Verbindung mit der Formel (I), wobei Y -COOCH&sub3; ist, X -OH ist, R&sub1; -H ist, R&sub2; einen (C&sub9;-C&sub1;&sub2;) Alkylrest bedeutet, entsprechend den Faktoren des A 40926-Komplexes, und M α-D- Mannopyranosyl ist.
Der Antibiotikum A 40926-Komplex (150 mg; 0,0866 mMol), welcher gemäß der EP-A-177882 erhalten wurde, wurde in Methanol gelöst (30 ml) und der pH-Wert mit konzentrierter Schwefelsäure auf 2 eingestellt. Das Gemisch wurde bei Raumtemperatur 26 Stunden lang gerührt. Wenn der pH-Wert mit 0,15 ml Triethylamin (TEA) auf 6 gebracht wurde, bildete sich ein Präzipitat. Nach Zugabe von Diethylether wurde das Präzipitat gesammelt, gründlich mit Diethylether gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 150 mg (99%) dieser Verbindung.
Schritt B: Herstellung der Verbindung mit der Formel (I), wobei Y -CH&sub2;OH ist, X -OH ist, R&sub1; -H ist, R&sub2; einen (C&sub9;-C&sub1;&sub2;) Alkylrest darstellt, entsprechend den Faktoren des A 40926-Komplexes, und M α-D- Mannopyranosyl bedeutet.
Zu einer gerührten Lösung von 1,8 g der Verbindung, welche nach vorstehendem Schritt A hergestellt wurde, und 1 g Natriumbicarbonat in 50 ml einer Dioxan/Wasser = 1/1-Lösung wurde bei 5ºC innerhalb von 15 Minuten tropfenweise eine Lösung von 0,25 g Di-tert-butyl-dicarbonat in 5 ml Dioxan zugegeben.
Nach einer Stunde bei Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch mit 1 N HCl auf pH 4 eingestellt. Danach wurden 150 ml Wasser zugegeben und das resultierende Gemisch wurde mit n-Butanol (2 · 100 ml) extrahiert. Die organische Schicht wurde abgetrennt, mit 100 ml Wasser gewaschen und wurde dann bei 40ºC unter vermindertem Druck auf ein kleines Volumen (etwa 25 ml) konzentriert. Der Feststoff wurde durch Zugabe von Diethylether (100 ml) präzipitiert, gesammelt und über Nacht bei Raumtemperatur im Vakuum getrocknet, wobei 1,6 g des N¹&sup5;-t.Butoxycarbonylderivats der Verbindung aus Schritt A erhalten wurden, welches für die nachfolgende Umsetzung rein genug war.
Zu einer gerührten Suspension von 0,9 g der Verbindung, die nach der vorstehend beschriebenen Reaktion hergestellt wurde, in 50 ml Wasser wurden 30 ml eines n-Butanol Diethylether 1/1-Gemisches zugegeben, gefolgt von 0,9 g Natriumborhydrid. Das Reduktionsmittel wurde portionsweise während 30 Minuten bei Raumtemperatur zugegeben, dann wurde das Reaktionsgemisch eine Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt. Danach wurde es bei 5ºC gekühlt und 1,5 ml Eisssig wurden zugegeben, gefolgt von 50 ml Wasser. Das resultierende Gemisch wurde mit n-Butanol (100 ml) extrahiert und die organische Schicht wurde wie vorstehend beschrieben aufgearbeitet, wobei 0,8 g des N¹&sup5;-t-Butoxycarbonylderivats der Titelverbindung erhalten wurden.
Eine Lösung von 0,5 g dieser Verbindung in 5 ml wasserfreier Trifluoressigsäure (TFA) wurde 1 Minute bei Raumtemperatur gerührt (oder alternativ 20-30 Minuten bei 0- 5ºC) und wurde dann in 10 ml eines Methanol/Diethylether 1/4- Gemisches bei 0-5ºC gegossen. Die präzipitierte Verbindung wurde durch Filtration gesammelt, wobei nach Waschen mit Diethylether und Trocknen bei Raumtemperatur über Nacht im Vakuum 0,35 g des Titelprodukts erhalten wurden.
Schritt C: Herstellung der Verbindung mit der Formel (I), wobei Y -CH&sub2;OH ist, X -NH- (CH&sub2;)&sub3; -N (CH&sub3;)&sub2; ist, R&sub1; -H ist, R&sub2; einen (C&sub9;-C&sub1;&sub2;) Alkylrest, entsprechend den Faktoren des A 40926-Komplexes, bedeutet und M α-D-Mannopyranosyl (RA-A-1) ist.
Zu einer gerührten Lösung von 50 g (etwa 27 mMol) der Verbindung aus vorstehendem Schritt B in 200 ml DMF wurden 11 ml (etwa 90 mMol) 3,3-(N,N-Dimethylamino)-1-propylamin und 18 g (etwa 35 mMol) PyBOP bei Raumtemperatur zugegeben. Nach 15 Minuten Rühren wurde 1 Liter Ethylacetat zugegeben und der präzipitierte Feststoff (etwa 63 g) wurde gesammelt und durch Umkehrphasen-Säulenchromatographie gereinigt (durch Kombination aller Fraktionen, welche die gereinigten individuellen Faktoren enthielten), wobei 25 g der Verbindung RA-A-1 erhalten wurden.

Claims

1. Zentraler Venenkatheter aus Polyurethan, welcher eine dünne hydrophile Schicht auf seiner Oberfläche besitzt, welche mit einem Lipodalbaheptid- Antibiotikum beladen ist, wobei die hydrophile Schicht im Wesentlichen aus einem Poly-N-vinylpyrrolidon-polyurethaninterpolymer besteht, und das Lipodalbaheptid-Antibiotikum ausgewählt ist aus Teicopla iin, seinen C-63- Amidderivaten, seinen C-63-Peptidderivaten, den C-63-Amidderivaten von 34- Desacetylglucosaminyl-34-desoxyteicoplanin, A 40926, seinen Derivaten an der Position 6B und C-63, wobei die Carboxygruppe an der Position 6B in eine (C&sub1;- C&sub4;)-Carbalkoxy- oder Hydroxymethylgruppe umgewandelt ist und die Carboxygruppe an der Position 63 in eine Carboxamidgruppe umgewandelt ist.

2. Katheter nach Anspruch 1, wobei die hydrophile Schicht eine Dicke von ungefähr 200 um hat.

3. Katheter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge des Lipodalbaheptid- Antibiotikums, welches darauf aufgebracht ist, 300 ug/cm übertrifft.

4. Katheter nach Anspruch 3, wobei das Lipodalbaheptid-Antibiotikum ausgewählt ist aus Teicoplanin, dem C-63-Amid von Teicoplanin mit 3-(N,N- Dimethylamino)-1- propylamin, A 40926, den Derivaten von A 40926 der Formel (I)

wobei R&sub1; ein Wasserstoffatom ist, X eine 3-(N,N- Dimethylamino)propylaminogruppe ist, Y eine Hydroxymethylgruppe bedeutet, R&sub2; einen (C&sub9;-C&sub1;&sub2;)-Alkylrest darstellt und M eine α-D-Mannopyranosylgruppe bedeutet.

5. Verfahren zur Herstellung eines Katheters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem dünnen hydrophilen Film überzogene Polyurethankatheter in einer wässrigen Lösung des ausgewählten Lipodalbaheptid-Antibiotikums mit einer Konzentration, welche von 2-50 mg/ml, vorzugsweise 5-40 mg/ml variiert, bei einer Temperatur von 10ºC bis 60ºC, vorzugsweise von 20ºC bis 40ºC, für eine Dauer, welche von 5 Minuten bis 48 Stunden, vorzugsweise von 10 Minuten bis 24 Stunden variiert, inkubiert wird.

6. Verwendung eines Lipodalbaheptid-Antibiotikums zur Beschichtung eines zentralen Venenkatheters aus Polyurethan zur Verhinderung der Entwicklung einer bakteriellen Infektion, welche im Zusammenhang mit der Einführung eines zentralen Venenkatheters in den Patienten auftritt.

7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei das Lipodalbaheptid-Antibiotikum ausgewählt ist aus Teicoplanin, seinen C-63-Amidderivaten, seinen C-63- Peptidderivaten, den C-63-Amidderivaten von 34-Desacetylglucosaminyl-34- desoxyteicoplanin, A 40926, seinen Derivaten in -der Position 6B und C-63 wobei die Carboxygruppe an der Position 6B in eine (C&sub1;-C&sub4;)-Carbalkoxy- oder Hydroxymethylgruppe und die Carboxygruppe an der Position 63 in eine Carboxamidgruppe umgewandelt ist.