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Die vorliegende Erfindung betrifft
in erster Linie die Gebiete der Biochemie und der Medizin. Insbesondere
betrifft sie Lipid-enthaltende Zusammensetzungen, die in einem Hauptaspekt
der Erfindung nützliche
Tenside oder Solubilisierungsmittel für bestimmte Substanzen, insbesondere
Arzneistoffe oder andere bioaktive Materialien bereitstellen, und
die zur Herstellung von wässrigen
Lösungen
von Substanzen besonders nützlich sein
können,
die lipidlöslich
sind, aber eine schlechte Löslichkeit
in wässrigen
Medien aufweisen. Folglich können
sie als Formulierungs- und Abgabemittel zur Formulierung und/oder
Abgabe, möglichst
einer ortsspezifischen Abgabe, von Arzneistoffen oder anderen bioaktiven
Materialien im Zusammenhang mit einer therapeutischen (oder kosmetischen)
Behandlung von Säugern
verwendet werden. Diese Lipid-enthaltenden Zusammensetzungen stellen
auch künstliche
Tenside bereit, die nützliche
therapeutische Anwendungen in der Medizin aufweisen, z. B. als Lungentenside
oder als schmierende Tensidmaterialien zum Einbringen in okulare
Formulierungen oder als andere schmierende Formulierungen für eine medizinische
Verwendung. Die Zusammensetzungen können jedoch auch andere Verwendungen
und Anwendungen aufweisen, insbesondere als Solubilisierungsmittel
beispielsweise in verschiedenen Bereichen der Biochemie oder der
Biotechnologie und der Nahrungsmittelindustrie.
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Es gibt einen kontinuierlichen Bedarf
für neue
oder verbesserte Arzneistoffformulierungen und/oder -abgabemittel,
insbesondere beispielsweise im Zusammenhang mit der Verabreichung
von aktiven Arzneistoffen, die eine schlechte Löslichkeit in wässrigen
Medien aufweisen. Verbesserte Arzneistoffabgabeverfahren sind auch
im Zusammenhang mit der Entwicklung einer Gentherapie wichtig, wobei
der zu verabreichende oder abzugebende Arzneistoff therapeutische
genetische DNA oder RNA oder DNA/RNA-Fragmente ist bzw. sind, die
zum Schutz und für
eine Erleichterung der Aufnahme durch Zielzellen ein Trägervehikel
benötigt
bzw. benötigen.
Es besteht auch ein Bedarf für
verbesserte Abgabemittel zum Erreichen einer effizienten Abgabe anderer
empfindlicher oder instabiler Arzneistoffe sowie zum Erreichen einer
effizienten Abgabe von Arzneistoffen mit einer schlechten Löslichkeit
in wässrigen
Medien. Es besteht darüber
hinaus häufig
ein Bedarf für effiziente
und nicht-toxische Solubilisierungsmittel in anderen Gebieten, z.
B. in der Nahrungsmittel- und Kosmetikindustrie.
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Es ergab sich auch ein Bedarf für Solubilisierungsmittel,
die zur Solubilisierung von Proteinen, insbesondere von Arzneistoffrezeptorproteinen
beispielsweise innerhalb der Phospholipidmembranen verwendet werden
können,
und zwar derart, dass sie ihre native Konformation beibehalten,
wodurch ermöglicht
wird, dass ihre Struktur beispielsweise durch NMR- Spektroskopie bestimmt
wird. Die Ermittlung ihrer Strukturen auf diese Weise kann die Gestaltung
effizienterer Mittel zur Wechselwirkung mit solchen Rezeptoren und
zur Wirkung als potenzielle Arzneimittel ermöglichen. Einige Ausführungsformen
dieser Erfindung können
bei der Erfüllung dieser
verschiedenen Bedürfnisse
unterstützen.
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Im Hinblick auf Lungentenside ist
bekannt, dass alle Säuger
in ihren Lungen ein Tensid zur Steuerung der Oberflächenspannung
des Fluidfilms sekretieren, der die epitheliale Atmungsoberflächenauskleidung
der Alveolen bedeckt, um eine gute Atmungsfunktion und einen guten
Gasaustausch zu erreichen. Die Alveolen bilden eine Reihe von kleinen,
miteinander verbundenen Fluid-ausgekleideten Säckchen, die so angeordnet sind,
dass sie die Oberfläche
für einen
Gasaustausch über
eine Fluid/Luft-Grenzfläche
maximieren. Diese Anordnung stellt jedoch dahingehend ein potenzielles
physiko-chemisches Problem für
den Körper
dar, dass sich die Alveolensäckchen
der Form kleiner Blasen annähern,
die dem Laplace'schen
Gesetz unterliegen, wodurch der Gasdruck innerhalb der Blase umgekehrt
proportional zum Radius oder Durchmesser und direkt proportional
zu der Oberflächenspannung
des Fluids in dem Grenzflächenfilm
ist. Wenn der Durchmesser eines Alveolarsäckchens während des Ausatmens abnimmt,
dann wird folglich der Druck innerhalb des Alveolarsäckchens
zu einer Zunahme neigen und dies könnte zu Druckunterschieden
führen.
Druckunterschiede zwischen den Alveolen könnten jedoch dazu führen, Luft
aus den kleineren Alveolarsäckchen
in die größeren Alveolarsäckchen zu
drücken,
was zu einem Zusammenfallen der erstgenannten Alveolarsäckchen führen würde. Wenn
diese Situation in vivo stattfinden würde, dann wäre eine anschließende Ausdehnung
der Lungen sehr viel schwieriger und es könnte sogar die gesamte Lunge
zusammenfallen.
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Um diese Probleme zu vermeiden, erzeugen
Säuger
ein natürliches
Tensid zur Senkung der Oberflächenspannung
des Fluidfilms der Alveolaroberflächen, wenn die Oberfläche während des
Ausatmens einer Konstriktion unterliegt. Umgekehrt wird auch die
Kraft angeglichen, die erforderlich ist, um die Lungen zu füllen. In
beiden Fällen
können
sich die Lungen einheitlich mit einer Variation der Endgröße verschiedener
Alveolen leeren und füllen.
Ein solcher Grad der funktionellen Steuerung wird durch eine Verminderung
der Oberflächenspannung
erreicht, die zur Verminderung der Oberfläche direkt proportional ist,
und dies wiederum wird durch eine Zunahme der Konzentration des
Tensids pro Einheitsfläche
an der Oberfläche
erreicht. Der Mechanismus entspricht dem, der in einem Langmuir-Trog
eingesetzt wird, wodurch die Konstriktion einer unlöslichen Monoschicht
Wasser aus der Grenzfläche
herausdrückt,
so dass die Kohäsivkräfte zwischen
den Wassermolekülen
dahingehend wirken, die Oberfläche „zusammenzuziehen".
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In menschlichen Neugeborenen wird
das Lungentensid etwa zwei Monate vor dem Geburtstermin synthetisiert,
wodurch sich die Lungen füllen
und bei der Geburt mit einer normalen Atmung beginnen können. Bei Neugeborenen,
die jedoch mehr als zwei Monate vor dem Geburtstermin geboren worden
sind, können
die Mengen an Lungentensid stark vermindert sein oder vollständig fehlen,
und diese Situation hindert die Lungen an der Füllung, was zur Entwicklung
des Atemnotsyndroms des Neugeborenen (RDS) führt, wobei es sich nach wie
vor um die häufigste
Ursache der Neugeborenensterblichkeit handelt.
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Das endogene Lungentensid besteht
im Allgemeinen aus 90% (Gew./Vol.) Lipid in Kombination mit 10%
Protein. Die lipoide Fraktion besteht aus 90% Phospholipid, von
dem 80% Phosphatidylcholin (PC) sind, wobei etwa 40 bis 45% davon
als Dipalmitoylester (DPPC) und der Rest als Mono-En-PC vorliegt.
Das Lipid enthält
gewöhnlich
auch 10 bis 15 Phosphatidylglycerin (PG) und 7 bis 8% Cholesterin.
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In frühen Versuchen zur Entwicklung
künstlicher
Tenside auf Phospholipidbasis lediglich unter Verwendung von Phospholipiden
oder von lipoiden Gemischen, welche die Lipidzusammensetzung eines
nativen Lungentensids simulieren, wurde gefunden, dass solche künstlichen
Tenside bei der Behandlung von RDS signifikant weniger wirksam waren
als das natürliche
Produkt. Insbesondere wurde gefunden, dass die verwendeten Phospholipide
häufig
dahingehend versagten, in Abwesenheit bestimmter Apoproteine, die
als Tensidproteine bezeichnet werden und die in dem endogenen Tensid
vorkommen, vollständig
an der Alveolar-Luft/Fluid-Grenzfläche zu adsorbieren und sich
dort zu auszubreiten. Es wird angenommen, dass diese Tensidproteine
dahingehend wirken, den Aufbau von Phospholipiden zu modifizieren
und diese von T-Zellen, die jede Alveole auskleiden, über die
wässrige
Subphase zur Bildung einer Lipid-Monoschicht an der Luftgrenzfläche transportieren.
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Diese Schwierigkeit wurde durch die
kürzliche
Einführung
künstlicher
Lungentenside zur Behandlung von RDS auf der Basis von Apoproteinextrakten,
die von Tieren stammen, in die klinische Praxis teilweise überwunden
(vgl. die nachstehende Tabelle der käuflichen Tenside und auch die
Tabelle I am Ende der vorliegenden Beschreibung). Obwohl diese Entwicklung
die Behandlung dieser Störung
revolutioniert hat, kann sie zu einer dramatischen Kostenzunahme
für die
Anbieter der medizinischen Versorgung führen, da diese bekannten künstlichen
Lungentenside im Allgemeinen sehr teuer sind und auch schwerwiegende
Fragen bezüglich der
Eignung der Verwendung tierischer Proteine bei der Behandlung menschlicher
Neugeborener aufwerfen.
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Tabelle
vorhandener, käuflicher
künstlicher
Lungentenside Konzentration
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Es besteht demgemäß ein Bedarf für ein wirksames
künstliches
Lungentensid, das aus synthetischen Materialien billig hergestellt
werden kann, und die Bereitstellung eines solchen künstlichen
Tensids stellt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung dar. Es sollte
beachtet werden, dass die Bedeutungen dieser Arbeit bei der Entwicklung
eines wirksamen und billigen künstlichen
Lungentensids weitreichende Konsequenzen bezüglich der Anzahl von Personen
haben könnten,
die davon profitieren können.
Eine konservative Schätzung der
Sterblichkeitsrate, die aus dem Atemnotsyndrom des Neugeborenen
(RDS) resultiert, legt nahe, dass auf der Basis veröffentlichter
Statistiken („Infant
mortality rates" vom
US Dept. Health and Human Services, 1992) weltweit 100000 Fälle pro
Jahr hauptsächlich
in Entwicklungsländern
vorkommen. Somit könnte
ein kostengünstig
verfügbares
Lungentensid sowohl die Überlebensrate
als auch die anschließende
Gesundheit einer beträchtlichen
Anzahl von Kin- dern weltweit signifikant beeinflussen.
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Abgesehen von einem Bedarf für künstliche
Lungentenside werden pharmazeutisch verträgliche Tenside auch zur Behandlung
anderer medizinischer Zustände
gebraucht, welche Membran- oder Schleimhautoberflächen beeinträchtigen,
wie z. B. Tränenfilmtenside
für eine
okulare Anwendung bei der Behandlung des Zustands, der als „trockenes
Auge"-Syndrom bezeichnet
wird, und Tenside zum Schmieren oder Behandeln der Oberflächen von
Gelenkverbindungen im Zusammenhang mit arthritischen Zuständen. Es
besteht auch ein Bedarf für
schmierende Tenside zur Schmierung von Oberflächen medizinischer Vorrichtungen
und Prothesen, wie z. B. künstlichen
Gelenken und Kontaktlinsen, die in den menschlichen oder tierischen
Körper
eingepasst sind.
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Ein Aspekt der Erfindung stellt eine
Lipid-enthaltende flüssige
Zusammensetzung bereit, in der ein Membran-bildendes polares Lipid
in einem wässrigen
Medium zusammen mit einem synthetischen amphipatischen Polymer dispergiert
ist, das mit dem polaren Lipid unter Bildung eines Polymer/Lipid-Komplexes
eine Wechselwirkung eingeht, wodurch das Polymer mit dem polaren
Lipid eine Wechselwirkung eingeht und das polare Lipid in dem wässrigen
Medium solubilisiert, während
der pH-Wert unter einem kritischen Lipid-Solubilisierungswert liegt
und während
die Temperatur über
einer vorbestimmten Phasenübergangstemperatur
liegt, die von dem jeweiligen polaren Lipid abhängt, wobei die Zusammensetzung
derart pH-variabel
ist, dass der pH-Wert von unter dem kritischen Lipid-Solubilisierungswert
bis über
den kritischen Lipid-Solubilisierungswert durch Zugabe eines alkalischen
Reagenzes angehoben werden kann, und wobei die Zusammensetzung auch durch
die nachstehende Merkmalskombination gekennzeichnet ist:
- (a) die Zusammensetzung erscheint visuell als
im Wesentlichen klare Lösung;
- (b) der erzeugte Polymer/Lipid-Komplex liegt in Form nicht-liposomaler
mizellarer Teilchen oder scheibenförmiger Zusammenlagerungen vor,
in denen das polare Lipid einen Doppelschicht-Kern bildet;
- (c) das synthetische amphipatische Polymer weist ein lineares
Grundgerüst
auf, wobei entlang dieses Grundgerüsts hydrophobe Gruppen und
anionische hydrophile Gruppen gleichmäßig angeordnet sind, und es
handelt sich bei dem Polymer um ein von einem Block-Copolymer verschiedenes
Copolymer aus einem ersten Monomer, das eine ungesättigte Dicarbonsäure oder
ein Anhydrid davon ist, und einem zweiten Monomer, das eine Mono-En-Verbindung ist, wobei
das erste und das zweite Monomer in einer abwechselnden Beziehung
entlang des linearen Grundgerüsts
angeordnet sind, mit der Maßgabe,
dass dann, wenn das zweite Monomer ein Alkylvinylether ist dessen
Alkoxygruppe im Bereich von C3-C6-Alkoxy liegt; und
- (d) die Anzahl von Kohlenstoffatomen in hydrophoben Seitengruppen
des amphipatischen Polymers ist gleich oder größer als die Anzahl der Kohlenstoffatome
im Polymergrundgerüst.
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In vielen Ausführungsformen werden die erfindungsgemäßen Lipid-enthaltenden
Zusam- mensetzungen zur Verwendung in der Therapie genutzt oder
formuliert.
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Folglich besteht die Erfindung in
einem anderen Aspekt auch in der Verwendung einer wie vorstehend definierten
Lipid-enthaltenden Zusammensetzung zur Herstellung einer medizinischen
Zubereitung.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung
stellt auch eine Lipid-enthaltende flüssige Zusammensetzung bereit, in
der ein Membran-bildendes polares Lipid in einem wässrigen
Medium zusammen mit einer Lipid-löslichen Zielsubstanz mit schlechter
Löslichkeit
in wässrigen
Medien und einem synthetischen amphipatischen Polymer dispergiert
ist, das mit dem polaren Lipid unter Bildung eines Polymer/Lipid-Komplexes
eine Wechselwirkung eingeht und die Zielsubstanz und das polare
Lipid in dem wässrigen
Medium solubilisiert, während
der pH-Wert unter einem kritischen Lipid-Solubilisierungswert liegt
und während
die Temperatur über
einer vorbestimmten Phasenübergangstemperatur
liegt, die von dem jeweiligen polaren Lipid abhängt, wobei die Zusammensetzung
derart pH-variabel ist, dass der pH-Wert von unter dem kritischen
Lipid-Solubilisierungswert bis über
den kritischen Lipid-Solubilisierungswert durch Zugabe eines alkalischen
Reagenzes angehoben werden kann, und wobei die Zusammensetzung auch
durch die nachstehende Merkmalskombination gekennzeichnet ist:
- (a) die Zusammensetzung erscheint visuell als
im Wesentlichen klare Lösung;
- (b) der erzeugte Polymer/Lipid-Komplex liegt in Form nicht-liposomaler
mizellarer Teilchen oder scheibenförmiger Zusammenlagerungen vor,
in denen das polare Lipid einen Doppelschicht-Kern bildet;
- (c) das synthetische amphipatische Polymer weist ein lineares
Grundgerüst
auf, wobei entlang dieses Grundgerüsts hydrophobe Gruppen und
anionische hydrophile Gruppen gleichmäßig angeordnet sind, und wobei
das Polymer ausgewählt
ist aus:
- (i) einem Polycarbonsäure-Homopolymer,
in dem die hydrophoben Gruppen gebundene Seitengruppen sind, und
- (ii) einem von einem Block-Copolymer verschiedenen Copolymer
aus einem ersten Monomer, das eine ungesättigte Dicarbonsäure oder
ein Anhydrid davon ist, und einem zweiten Monomer, das eine Mono-En-Verbindung ist, wobei
das erste und das zweite Monomer in einer abwechselnden Beziehung
entlang des linearen Grundgerüsts
angeordnet sind, mit der Maßgabe,
dass dann, wenn das zweite Monomer ein Alkylvinylether ist, dessen
Alkoxygruppe im Bereich von C3-C6-Alkoxy liegt, und
- (d) die Anzahl von Kohlenstoffatomen in hydrophoben Seitengruppen
des amphipatischen Polymers ist gleich oder größer als die Anzahl der Kohlenstoffatome
im Polymergrundgerüst.
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In diesem Fall kann die zusätzliche
lipidlösliche
Zielsubstanz entweder vorliegen, um abgegeben zu werden (z. B. bei
einer Arzneistoffabgabe) oder, im Fall eines lipidlöslichen
Proteins, zur Unterstützung
der Zielsteuerung der Lipid/Polymer-Kombination zu bestimmten Ge weben
innerhalb des Körpers,
oder in manchen Fällen
zum Halten des Proteins in einer für die Analyse korrekten Konformation.
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In bevorzugten Ausführungsformen
wird das Lipid üblicherweise
ein Phospholipid umfassen und das synthetische amphipatische Polymer,
mit dem es kombiniert wird, wird in ausgewogener Weise hydrophobe und
anionische hydrophile Gruppen aufweisen, die gleichmäßig entlang
eines linearen Grundgerüsts
angeordnet sind.
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Ein Beispiel eines Lipid-solubilisierenden
synthetischen amphipatischen Polymers, das sowohl hydrophobe Gruppen
als auch anionische hydrophile Gruppen umfasst und das zur Durchführung der
Erfindung verwendet werden kann, ist das Homopolymer Poly(2-ethylacrylsäure) (PEAA),
von dem früher
berichtet worden ist, dass es in wässrigen Lösungen bei pH > 7 mit Phosphatidylcholinen
wie z. B. Dilauroylphosphatidylcholin (DLPC) und Dipalmitoylphosphatidylcholin
(DPPC) in Wechselwirkung tritt, wobei Suspensionen multilamellarer
Vesikel erhalten werden, die sich klären, wenn der pH-Wert unter
einen kritischen Wert von etwa 6,5 abgesenkt wird. Vgl. z. B. K.
Seki et al., „pH-Dependent
Complexation of Poly(acrylic acid) Derivatives with Phospholipid
Vesicle Membranes",
Macromolecules 17, 1692–1698
(1984), D. A. Tirrell et al., "pH
Sensitisation of Phospholipid Vesicles via Complexation with Synthetic
Poly(carboxylic acid)s",
Ann. N.Y. Acad. Sci. 446, 237–248
(1985) und K. A. Borden et al., "Polyelectrolyte
adsorption induces a vesicle-to-micelle transition in aqueous dispersions
of dipalmitoyl-phosphatidylcholine", Polymer Preprints 28, 284–285 (1987).
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Der in der angegebenen Literatur
beschriebene Solubilisierungseffekt wurde auf das Aufbrechen und die
Reorganisation der Vesikelstrukturen zurückgeführt, die bei Konformationsänderungen
in dem Polymer bei einer Absenkung des pH-Werts auftreten, was zur
Bildung von Lipid/Polymer-Komplexen führt, die kleine mizellare scheibenförmige Teilchen
oder Zusammenlagerungen erzeugen. In den vorstehend genannten Artikeln wurden
auch Vorschläge
dahingehend gemacht, dass die beschriebenen Materialien geeignete
medizinische Anwendungen haben könnten,
wenn sie so hergestellt werden, dass therapeutische Substanzen innerhalb
der Vesikel eingeschlossen sind, da bei der Verabreichung solcher
Zubereitungen im Laufe einer medizinischen Behandlung diese Vesikel,
die als Liposome bekannt sind, aufbrechen und ihren Inhalt beim
Eintreten in eine Zielregion mit niedrigem pH-Wert schnell freigeben
würden.
Es sollte jedoch beachtet werden, dass sich diese Vorschläge nur auf
die Verwendung von Zusammensetzungen beziehen, die intakte Vesikel
oder Liposomen umfassen, in deren Innerem ein in einem wässrigen
Medium löslicher
Arzneistoff oder ein anderes Therapeutikum eingeschlossen ist, wobei
die Vesikel oder Liposomen selbst lediglich als mechanische Behälter verwendet
werden. Jeglicher Wert der Lipid/Polymer-Komplexe der mizellaren
Teilchen oder Zusammenlagerungen, die nach dem Aufbrechen der Liposomen
erzeugt worden sind, für
therapeutische oder sonstige Zwecke wurde nicht erkannt. Es wurde
jedoch nun gefunden, dass solche Lipid/Polymer-Komplexe selbst nützliche
Zusammensetzungen bereitstellen können, die eine vorteilhafte
Oberflächenaktivität und/oder
vorteilhafte Solubilisierungseigenschaften kombiniert mit günstigen
kleinen Abmessungseigenschaften aufweisen. Es sind diese bislang
unerkannten Eigenschaften und deren praktische Anwendungen, die
in der vorliegenden Erfindung ausgenutzt werden.
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Der Ausdruck „Membran-bildendes polares
Lipid" wird hier
verwendet, um Lipide zu bezeichnen, bei denen ein stark polarer
Kopfabschnitt an einen unpolaren hydrophoben Schwanz gebunden ist,
der im Allgemeinen aus einem Paar relativ langer Kohlenwasserstoffketten
zusammengesetzt ist, so dass die Lipidmoleküle in wässrigen Medien zur Assoziierung
und zur Bildung von Membranstrukturen an Grenzflächen neigen, insbesondere als
Lipid-Monoschichten
oder -Doppelschichten.
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In bevorzugten Ausführungsformen
werden diese polaren Lipide, die im Zusammenhang mit der Erfindung
verwendet werden, gewöhnlich
Phospholipide auf der Basis von Glycerin in Form von Phosphatidsäurederivaten
sein, in denen die unpolaren Acylestergruppen zwischen 8 und 25
Kohlenstoffatome enthalten. Diese Acylestergruppen werden jedoch
vorzugsweise aus Lauryl-, Palmitoyl- und Myristoylgruppen ausgewählt und
der polare Kopf des Moleküls
wird durch die Phosphatgruppe mit einem Cholinsubstituenten bereitgestellt, d.
h. bei dem Lipid handelt es sich um ein Phosphatidylcholin. Trotzdem
ist es in einigen Ausführungsformen auch
möglich,
andere polare Lipide, insbesondere Phospholipide, auf der Basis
anderer Strukturen zu verwenden, wie z. B. Sphingosin oder ein Ceramid,
von denen das Phospholipid Sphingomyelin abgeleitet sein kann.
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Es sollte beachtet werden, dass viele
dieser polaren Lipide, insbesondere Phospholipide wie z. B. Phosphatidylcholine,
in wässrigen
Medien bei vorbestimmten Temperaturen, bei denen sie sich von einem
relativ geordneten zu einem relativ ungeordneten Zustand ändern können, einer
Phasenumwandlung unterliegen können.
Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) hat beispielsweise eine thermische
Haupt-Phasenübergangstemperatur
(Tm) von etwa 42°C, wobei die thermische Haupt-Phasenübergangstemperatur
für Dilauroylphosphatidylcholin
(DLPC) etwa –2°C beträgt, so dass
es bei Raumtemperatur in einer ungeordneten Doppelschicht oder flüssigkristallinen
Phase vorliegt.
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Bei der Durchführung der Erfindung können anstelle
von PEAA andere ähnliche
Vinylhomopolymere eines Acrylsäurederivats
mit einer hydrophoben Seitenkette, wie z. B. 2-Propylacrylsäure, oder andere Poly(carbonsäure)polymere
mit gebundenen hydrophoben Seitengruppen zusätzlich zu anionischen hydrophilen Gruppen
verwendet werden. In bevorzugten Ausführungsformen wird das ausgewählte synthetische
Lipid-solubilisierende amphipatische Polymer jedoch ein vorstehend
definiertes Copolymer sein, insbesondere ein linear alternierendes
Vinylcopolymer, das durch eine radikalische Additionspolymerisation
einer ungesättigten Dicarbonsäure oder
eines Anhydrids oder eines Monoesters der Dicarbonsäure mit
einem Mono-En-Vinylmonomer oder mit Mono-En-Vinylmonomeren in einer
alternierenden Beziehung gebildet wird.
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Das Mono-En-Monomer oder die Mono-En-Monomere
werden im Allgemeinen aus Inden oder Naphthalin und Verbindungen
der Formel R-CH=CH
2 ausgewählt, wobei
R ein Wasserstoffatom, eine C
1-C
8-Alkyl-, C
3-C
6-Alkoxy- oder eine Phenyl- oder Benzylgruppe
ist, die gegebenenfalls mit einer Alkylgruppe oder einer anderen
hydrophoben Gruppe substituiert sein kann. Bei der Dicarbonsäure, die
das erste Monomer bereitstellt, wird es sich im Allgemeinen um eine
Verbindung der Formel
handeln, worin R
1 und
R
2 jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom oder
eine C
1-C
9-Alkylgruppe sind,
mindestens einer der Reste R
3 und R
4 ein Wasserstoffatom und der andere ein
Wasserstoffatom oder eine C
2-C
9-Alkylgruppe
ist, und wobei die Copolymerstruktur derart ist, dass die Einheiten
des zweiten Monomers mit den Dicarbonsäure- oder Estereinheiten abwechseln,
wodurch eine regelmäßige Anordnung
abwechselnder gebundener anionischer hydrophiler Seitengruppen und
hydrophober Seitengruppen entlang eines linearen Grundgerüsts bereitgestellt
wird, mit der Maßgabe,
dass dann, wenn in dem vorstehend definierten Mono-En-Vinylmonomer
R ein Wasserstoffatom oder eine Ethoxygruppe (C
2-Alkoxygruppe)
ist, R
3 und R
4 in
dem zweiten Monomer nicht beide Wasserstoffatome sind. Gewöhnlich sind
in bevorzugten Ausführungsformen
R
1 und R
2 beide
Wasserstoffatome und Alkylvinylethermonomer-enthaltende Copolymere
mit Alkylgruppen, die länger
sind als 7 Kohlenstoffatome, werden aufgrund einer niedrigen Löslichkeit
in wässrigen
Medien nicht geeignet sein. Wie es vorstehend angegeben worden ist,
kann die Dicarbonsäure
in Form ihres Anhydrids vorliegen.
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Die Anzahl von Kohlenstoffatomen
in den hydrophoben Seitengruppen des Polymers oder Copolymers sollte
zumindest in bevorzugten Ausführungsformen
gewöhnlich
gleich oder größer als
die Anzahl von Kohlenstoffatomen im Grundgerüst des Polymers sein, und wenn
dieses ionisiert ist, dann sollte das durchschnittliche Ladungsverhältnis pro
Grundgerüstkohlenstoffatom
kleiner oder gleich 1 sein.
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Besonders geeignete Polymere können als
alternierende Copolymere aus Maleinsäure (oder dessen Anhydrid)
mit Styrol, Inden oder einem C1-4-Alkyl-,
z. B. Methyl-substituierten Styrol oder Inden, oder mit Propyl-
(oder Isopropyl-) oder Butylvinylether gebildet werden. Es ist auch
möglich,
ein Gemisch des Styrols oder Indens oder des alkylierten Styrols
oder Indens und der Alkylvinyletherkomponenten zu verwenden. Eine
Anzahl geeigneter Copolymere, die verwendet werden können, sind
von Aldrich Chemical Co. erhältlich,
z. B. diejenigen, die unter der Aldrich Chemical Co.-Katalognummer
43,529-5 (CAS-Registry Nr. 25736-61-2) vertrieben werden. Verwendbare
Polymere und Copolymere mit pharmazeutischer Qualität sind von
Kuraray Co., Ltd., Japan erhältlich.
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In bevorzugten Ausführungsformen
hat das Polymer physiologisch oder pharmazeutisch verträgliche nicht-toxische
Eigenschaften und das Molekulargewicht (Zahlenmittel) oder die relative
Masse des Polymers wird im Allgemeinen im Bereich von 2000 bis 20000
Dalton liegen. In manchen Fällen
kann jedoch, wenn die Zusammensetzung für eine parenterale Injektionformuliert
wird, das Molekulargewicht höher
sein, z. B. bis zu 500000 Dalton, obwohl das Molekulargewicht gewöhnlich nicht
höher als
100000 Dalton und vorzugsweise nicht höher als 50000 Dalton sein wird,
z. B. im Fall von Poly(maleinsäureanhydrid-butylvinylether),
der ein Zahlenmittel des Molekulargewichts von etwa 43 kDa aufweist.
Das Polymer darf jedoch nicht in Form eines „Blockcopolymers" vorliegen.
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Beispiele für typische Zahlenmittel des
Molekulargewichts der Polymere, die bei der Durchführung dieser
Erfindung eingesetzt werden, insbesondere zur Solubilisierung von
Arzneistoffen, sind wie folgt:
| Poly(maleinsäureanhydrid-styrol) | 7000 |
| Poly(maleinsäureanhydrid-propylvinylether) | 5500 |
| Poly(maleinsäureanhydrid-Butylvinylether) | 43300 |
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Das spezielle Syntheseverfahren,
das zur Synthese des hier beschriebenen Maleinsäureanhydrid-Styrol-Copolymers
eingesetzt wird, umfasst einen Schritt des Quenchens des Reaktionsgemischs
nach einem bestimmten Zeitraum und begünstigt die Bildung alternierender Copolymere,
wobei es sich um ein essentielles Merkmal bei der Bildung einer
Spirale mit einem amphipatischen Charakter handelt, so dass eine
Seite hydrophob und die andere Seite hydrophil ist. Dies kann im
Allgemeinen nicht in Copolymeren erreicht werden, die „blockartig" sind oder die durch
andere Mittel erzeugt worden sind, z. B. in den Poly(maleinsäureanhydrid-styrol)-Copolymeren,
die von Sigma Chemical Co., St. Louis, Missouri geliefert und als
50% Styrol (Zahlenmittel des Molekulargewichts 350000) verkauft
werden, oder in denjenigen, die von Scientific Polymer Products
Inc., Ontario, New York als 50/50-Maleinsäureanhydrid-Styrol-Copolymere
mit einem Molekulargewicht von 50000 verkauft werden.
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In vielen Fällen, insbesondere in pharmazeutischen
Anwendungen, wird Poly(maleinsäureanhydrid-styrol)
(PMAS) ein bevorzugtes Polymer sein. Dieses Polymer, das ein Molekulargewicht
von 14000 Dalton aufweist, ist in der
US-PS
4,732,933 (Yamanouchi) beschrieben und wird bereits in
einer zugelassenen pharmazeutischen Zubereitung verwendet, die an
das proteinartige Antitumormittel Neokarzinostatin konjugiert ist, wobei
das Polymer dabei dahingehend wirkt, dass es sowohl das Molekulargewicht
als auch die Lipophilie erhöht,
so dass sich der Arzneistoff in bestimmten Zielgeweben anreichert.
Dieses Polymer-Arzneistoff-Konjugat ist
als SMANCS bekannt. Die JP 01061424A beschreibt eine pharmazeutische
Formulierung von SMANCS, ein Konjugat eines Styrol/Maleinsäure-Copolymers,
das an Moleküle
des Arzneistoffs Neokarzinostatin gebunden ist und das durch Mischen
einer Lösung
von SMANCS in einem Ammoniumcarbonatpuffer (pH 7,5 bis 9,5) mit
einer Lö-
sung eines Phospholipids wie z. B. Eidotter ebenfalls in einem Ammoniumcarbonatpuffer
(pH. 7,5 bis 9,5) zur Bildung eines Gemischs hergestellt wird, das
nach dem Gefriertrocknen zur Entfernung von Wasser in einem nicht-wässrigen öligen Kontrastmittel
dispergiert wird, so dass darin eine klare und transparente Dispersion
des SMANCS-Konjugats bereitgestellt wird.
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Für
die Arzneistoffabgabe bieten nicht-abbaubare Polymere auf Vinylbasis,
wie z. B. PMAS dahingehend einen potenziellen Vorteil gegenüber synthetischen
Polypeptiden mit einer zu Apoproteinen analogen oder identischen
Struktur, dass sie im Blutplasma nicht schnell hydrolysiert werden,
und somit eine größere Wahrscheinlichkeit
aufweisen, dass ein beliebiger Arzneistoff vor dem Abbau der Mizelle
und dem Verlust ihres Inhalts zur Zielstelle abgegeben wird. Darüber hinaus
fehlt ihnen das allergische oder pharmakologische Potenzial nicht-nativer
Peptide oder Proteine.
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Es wird angenommen, dass in wässrigen
Medien, zumindest über
einem bestimmten pH-Bereich,
die in der vorliegenden Erfindung spezifizierten solubilisierenden
synthetischen amphipatischen Polymere im Allgemeinen eine helikale
Spiralkonfiguration annehmen, wobei die hydrophoben Seitengruppen
entlang einer Seite und die anionischen hydrophilen Gruppen entlang
der gegenüberliegenden
Seite vorliegen und dass sie mit dem Lipid in dem wässrigen
Medium unter Bildung scheibenförmiger
mizellarer Teilchen oder Zusammenlagerungen mit subliposomalen Abmessungen
in Wechselwirkung treten, in denen das Lipid einen Doppelschichtkern
bildet. In jedem Fall wurde gefunden, dass diese mizellaren Teilchen
oder Zusammenlagerungen in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zumindest
dann, wenn sie frisch hergestellt sind, unter physiologischen Temperatur-
und pH-Bedingungen
einen maximalen Durchmesser oder eine maximale Querschnittsabmessung
von weniger als 50 nm aufweisen. Die Größe der scheibenförmigen mizellaren
Zusammenlagerungen liegt gewöhnlich
im Bereich eines Durchmessers von 10 bis 40 nm, typischerweise 20
nm, und einer Dicke von 5 bis 7 nm. Dies liegt im Bereich der Abmessungen
von natürlich
vorkommenden mizellaren Lipoproteinzusammenlagerungen, wie z. B.
des gut charakterisierten Systems zwischen Apolipophorin III und Dimyristoylphosphatidylcholin
(DMPC), das in Insekten identifiziert worden ist, wobei berichtet
wird, dass die Mizellen einen Durchmesser von 18,5 ± 2,0 nm
und eine Dicke von 4,8 ± 0,8
nm aufweisen (vgl. M. Wientzek, C. M. Kay, K. Oikawa und R. O. Ryan, „Binding
of Insect Apolipophorin III to Dimyristoylphosphatidylcholin Vesicles", J. Biological Chem.
269(6), 4605–4612
(1994)). Im Vergleich dazu haben typische Phospholipid-enthaltende
Liposome, die gegenwärtig
in Arzneistoffabgabesystemen verwendet werden, bei unilamellaren
Vesikeln einen Durchmesser von 50 bis 1000 nm und bei multilamellaren
Vesikeln einen Durchmesser von 400 bis 3500 nm.
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Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen werden
im Allgemeinen durch Mischen des Polymers und des polaren Lipids
in dem wässrigen
Medium und Einstellen des pH-Werts hergestellt, um eine Solubilisierung
zu bewirken. Anschließend
wird der pH-Wert insbesondere dann, wenn die Zusammensetzungen zur Verabreichung
an einen Säuger
und für
eine medizinische Verwendung benötigt
werden, weiter auf einen physiologisch verträglichen Wert eingestellt.
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Demgemäß stellt ein weiterer Aspekt
der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Lipidenthaltenden
Zusammensetzung bereit, wie sie vorstehend spezifiziert worden ist,
umfassend die Schritte des Zusammenmischens der Bestandteile in
einem wässrigen
Medium bei einem pH-Wert über
dem kritischen Lipid-Solubilisierungswert zur Bildung einer undurchsichtigen
oder trüben
wässrigen
Dispersion, und anschließend
des Behandelns des Gemischs mit einem Ansäuerungsmittel zum Senken des
pH-Werts unter den kritischen Solubilisierungswert, während die
Temperatur über
der vorbestimmten Phasenübergangstemperatur liegt,
die für das
Lipid charakteristisch ist, so dass das synthetische amphipatische
Polymer das Lipid solubilisiert und die Klärung der Dispersion bewirkt.
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Die Erfindung stellt auch ein Verfahren
zur Solubilisierung einer Lipid-löslichen Zielsubstanz, die eine schlechte
Löslichkeit
in wässrigen
Medien aufweist, in einem wässrigen
Medium bereit, umfassend die Schritte des Zusammenmischens der Zielsubstanz,
eines Membranbildenden polaren Lipids und eines synthetischen amphipatischen
Polymers in dem wässrigen
Medium bei einem pH-Wert über
einem kritischen Solubilisierungswert zur Bildung einer undurchsichtigen
oder trüben
wässrigen
Dispersion, und anschließend
des Behandelns des Gemischs mit einem Ansäuerungsmittel zum Senken des
pH-Werts unter den kritischen Solubilisierungswert, während die
Temperatur über
einer vorbestimmten Phasenübergangstemperatur
liegt, die für
das Lipid charakteristisch ist, wodurch das synthetische amphipatische
Polymer mit dem Lipid eine Wechselwirkung eingeht und das Lipid
zusammen mit der Zielsubstanz in dem wässrigen Medium solubilisiert,
so dass ein Polymer/Lipid-Komplex in Form nicht-liposomaler mizellarer
Teilchen oder scheibenförmiger
Zusammenlagerungen erzeugt wird, in denen das polare Lipid einen
Doppelschicht-Kern bildet und so die Klärung der Dispersion bewirkt,
wobei das synthetische amphipatische Polymer ein lineares Grundgerüst auf weist,
wobei entlang dieses Grundgerüsts
hydrophobe Gruppen und anionische hydrophile Gruppen gleichmäßig angeordnet sind,
und wobei das Polymer ausgewählt
ist aus:
- (i) einem Polycarbonsäure-Homopolymer,
in dem die hydrophoben Gruppen gebundene Seitengruppen sind, und
- (ii) einem von einem Block-Copolymer verschiedenen Copolymer
aus einem ersten Monomer, das eine ungesättigte Dicarbonsäure oder
ein Anhydrid davon ist, und einem zweiten Monomer, das eine Mono-En-Verbindung ist, wobei
das erste und das zweite Monomer in einer abwechselnden Beziehung
entlang des linearen Grundgerüsts
angeordnet sind, mit der Maßgabe,
dass dann, wenn das zweite Monomer ein Alkylvinylether ist, dessen
Alkoxygruppe im Bereich von C3-C6-Alkoxy liegt.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zur
Herstellung einer Lipid-enthaltenden Zusammensetzung die Schritte
des Zusammenmischens eines Membran-bildenden polaren Lipids und
eines synthetischen amphipatischen Polymers in einem wässrigen
Medium bei einem pH-Wert über
einem kritischen Lipid-Solubilisierungswert zur Bildung einer undurchsichtigen
oder trüben
wässrigen
Dispersion, und anschließend
des Behandelns des Gemischs mit einem Ansäuerungsmittel zum Senken des
pH-Werts unter den kritischen Lipid- Solubilisierungswert, während die
Temperatur über
einer vorbestimmten Phasenübergangstemperatur
liegt, die für das
Lipid charakteristisch ist, wodurch das synthetische amphipatische
Polymer mit dem Lipid eine Wechselwirkung eingeht und das Lipid
solubilisiert, so dass ein Polymer/Lipid-Komplex in Form nicht-liposomaler
mizellarer Teilchen oder scheibenförmiger Zusammenlagerungen erzeugt
wird, in denen das polare Lipid einen Doppelschicht-Kern bildet und so
die Klärung
der Dispersion bewirkt, wobei das synthetische amphipatische Polymer
ein lineares Grundgerüst
auf weist, wobei entlang dieses Grundgerüsts hydrophobe Gruppen und
anionische hydrophile Gruppen gleichmäßig angeordnet sind, und wobei
das Polymer ausgewählt
ist aus:
- (i) einem Polycarbonsäure-Homopolymer,
in dem die hydrophoben Gruppen gebundene Seitengruppen sind, und
- (ii) einem von einem Block-Copolymer verschiedenen Copolymer
aus einem ersten Monomer, das eine ungesättigte Dicarbonsäure oder
ein Anhydrid davon ist, und einem zweiten Monomer, das eine Mono-En-Verbindung ist, wobei
das erste und das zweite Monomer in einer abwechselnden Beziehung
entlang des linearen Grundgerüsts
angeordnet sind, mit der Maßgabe,
dass dann, wenn das zweite Monomer ein Alkylvinylether ist, dessen
Alkoxygruppe im Bereich von C3-C6-Alkoxy liegt, und wobei nach der Klärung der
Dispersion die Temperatur unter die Phasenübergangstemperatur vermindert
wird, um die Lösung
zu stabilisieren, worauf der Schritt des Behandelns der Lösung mit
einem alkalischen Reagenz folgt, um den pH-Wert anzuheben und ihn
auf einen Endwert über
dem kritischen Lipid-Solubilisierungswert einzustellen.
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Die vorbestimmte Phasenübergangstemperatur
kann größer als
25°C sein.
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Im Allgemeinen werden die erfindungsgemäßen Lipid-enthaltenden
Zusammensetzungen vor der Verwendung in Formulierungen eingebracht,
die so zusammengesetzt sind, dass sie für den speziellen Zweck und die
spezielle Anwendungsart, oder im Fall von pharmazeutischen Anwendungen,
für den
speziellen Verabreichungsmodus geeignet sind. Zur Herstellung von
Formulierungen für
eine pharmazeutische Anwendung können
die Lipidenthaltenden Zusammensetzungen mit einem oder mehreren
pharmazeutisch verträglichen
Träger(n),
Zusatz bzw. Zusätzen,
Verdünnungsmittel(n)
oder Vehikel(n) und gegebenenfalls mit einem beliebigen anderen
gewünschten
therapeutischen Bestandteil gemischt werden. Solche Formulierungen
können
mit einem beliebigen Verfahren hergestellt werden, das in der Pharmazie
bekannt ist, und sie können
beispielsweise für
eine Inhalationsverabreichung, eine lokale oder parenterale (einschließlich intravenöse, intraartikuläre, intramuskuläre und subkutane)
Verabreichung gestaltet werden. Formulierungen, die für eine parenterale
Verabreichung geeignet sind, umfassen zweckmäßig sterile wässrige Zubereitungen,
die für
eine intravenöse
Injektion mit dem Blut des Empfängers
vorzugsweise isotonisch sind. Folglich umfasst die vorliegende Erfindung auch
pharmazeutische Formulierungen, die Zusammensetzungen von Lipid/Polymer-Komplexen
umfassen, wie sie hier beschrieben sind.
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Es sollte auch beachtet werden, dass
die erfindungsgemäßen Lipid-enthaltenden
Zusammensetzungen in alternative Formen umgewandelt werden können, z.
B. zur Lagerung und für
den Transport, und insbesondere können die Zusammensetzungen
entweder vor oder nach dem Einbringen in eine pharmazeutische Formulierung
oder eine andere Formulierung, aus der sie gegebenenfalls für den Gebrauch
rekonstituiert werden können,
in einen gefriergetrockneten Zustand überführt werden. Alle diese alternativen
Formen fallen in den Schutzbereich der Erfindung.
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Wie es bereits angegeben worden ist,
sind besonders wichtige Anwendungen der Erfindung bezüglich der
vorteilhaften oberflächenaktiven
Eigenschaften der beschriebenen Lipidenthaltenden Zusammensetzungen
die Bereitstellung von Lungentensidformulierungen zur Verwendung
bei der Behandlung des Atemnotsyndroms des Neugeborenen (RDS) und
die Bereitstellung von okularen Formulierungen z. B. für die Behandlung des
trockenen Auge-Syndroms.
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Andere wichtige Anwendungen der Erfindung
bezüglich
der vorteilhaften Solubilisierungseigenschaften der Lipid/Polymer-Komplexe
umfassen die Verwendung der Zusammensetzungen für Arzneistoffabgabezwecke.
In diesem Fall ist die polare Lipidkomponente vorzugsweise ein Phospholipid
und enthält
einen lipidlöslichen
Arzneistoff, z. B. ein Steroid, oder ein anderes bioaktives therapeutisches
Mittel, z. B. einen DNA-enthaltenden Vektor oder ein DNA-enthaltendes Plasmid
für die
Gentherapie, wodurch der Polymer/Phospholipid-Komplex zur Verwendung
als Arzneistoffabgabevehikel angepasst ist.
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In einem anderen Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung die Verwendung einer Lipidenthaltenden flüssigen Zusammensetzung
zur Herstellung eines Medikaments zur Behandlung eines Atemwegsschmerzsyndroms
bzw. Atemnotsyndroms bereit, wobei die Lipidenthaltende flüssige Zusammensetzung
ein Membran-bildendes polares Lipid umfasst, das in einem wässrigen
Medium zusammen mit einem synthetischen amphipatischen Polymer dispergiert
ist, das mit dem polaren Lipid unter Bildung eines Polymer/Lipidkomplexes
eine Wechselwirkung eingeht, wodurch das Polymer mit dem polaren
Lipid eine Wechselwirkung eingeht und das polare Lipid in dem wässrigen
Medium solubilisiert, während
der pH-Wert unter einem kritischen Lipid-Solubilisierungswert liegt
und während
die Temperatur über
einer vorbestimmten Phasenübergangstemperatur
liegt, die von dem jeweiligen polaren Lipid abhängt, wobei die Zusammensetzung
derart pH-variabel ist, dass der pH-Wert von unter dem kritischen
Lipid-Solubilisierungswert bis über
den kritischen Lipid-Solubilisierungswert durch Zugabe eines alkalischen
Reagenzes angehoben werden kann, und wobei die Zusammensetzung auch durch
die nachstehende Merkmalskombination gekennzeichnet ist:
- (a) die Zusammensetzung erscheint visuell als
im Wesentlichen klare Lösung;
- (b) der erzeugte Polymer/Lipid-Komplex liegt in Form nicht-liposomaler
mizellarer Teilchen oder scheibenförmiger Zusammenlagerungen vor,
in denen das polare Lipid einen Doppelschicht-Kern bildet;
- (c) das synthetische amphipatische Polymer weist ein lineares
Grundgerüst
auf, wobei entlang dieses Grundgerüsts hydrophobe Gruppen und
anionische hydrophile Gruppen gleichmäßig angeordnet sind, und wobei
das Polymer ausgewählt
ist aus:
- (i) einem Polycarbonsäure-Homopolymer,
in dem die hydrophoben Gruppen gebundene Seitengruppen sind, und
- (ii) einem von einem Block-Copolymer verschiedenen Copolymer
aus ei- nem ersten Monomer, das eine ungesättigte Dicarbonsäure oder
ein Anhydrid davon ist, und einem zweiten Monomer, das eine Mono-En-Verbindung ist, wobei
das erste und das zweite Monomer in einer ab- wechselnden Beziehung
entlang des linearen Grundgerüsts
angeordnet sind, mit der Maßgabe,
dass dann, wenn das zweite Monomer ein Alkylvinylether ist, dessen
Alkoxygruppe im Bereich von C3-C6-Alkoxy liegt, und
- (d) die Anzahl von Kohlenstoffatomen in hydrophoben Seitengruppen
des amphipatischen Polymers ist gleich oder größer als die Anzahl der Kohlenstoffatome
im Polymergrundgerüst.
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In einem anderen Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung die Verwendung einer Lipidenthaltenden flüssigen Zusammensetzung
zur Herstellung eines Medikaments zur Behand- lung eines trockenen
Auges bereit, wobei die Lipid-enthaltende flüssige Zusammensetzung ein Membran-bildendes
polares Lipid umfasst, das in einem wässrigen Medium zusammen mit
einem synthetischen amphipatischen Polymer dispergiert ist, das
mit dem polaren Lipid unter Bildung eines Polymer/Lipidkomplexes
eine Wechselwirkung eingeht, wodurch das Polymer mit dem polaren
Lipid eine Wechselwirkung eingeht und das polare Lipid in dem wässrigen
Medium solubilisiert, während
der pH-Wert unter einem kritischen Lipid-Solubilisierungswert liegt und während die
Temperatur über
einer vorbestimmten Phasenübergangstemperatur
liegt, die von dem jeweiligen polaren Lipid abhängt, wobei die Zusammensetzung
derart pH-variabel ist, dass der pH-Wert von unter dem kritischen
Lipid-Solubilisierungswert
bis über
den kritischen Lipid-Solubilisierungswert durch Zugabe eines alkalischen
Reagenzes angehoben werden kann, und wobei die Zusammensetzung auch
durch die nachstehende Merkmalskombination gekennzeichnet ist:
- (a) die Zusammensetzung erscheint visuell als
im Wesentlichen klare Lösung;
- (b) der erzeugte Polymer/Lipid-Komplex liegt in Form nicht-liposomaler
mizellarer Teilchen oder scheibenförmiger Zusammenlagerungen vor,
in denen das polare Lipid einen Doppelschicht-Kern bildet;
- (c) das synthetische amphipatische Polymer weist ein lineares
Grundgerüst
auf, wobei entlang dieses Grundgerüsts hydrophobe Gruppen und
anionische hydrophile Gruppen gleichmäßig angeordnet sind, und wobei
das Polymer ausgewählt
ist aus:
- (i) einem Polycarbonsäure-Homopolymer,
in dem die hydrophoben Gruppen gebundene Seitengruppen sind, und
- (ii) einem von einem Block-Copolymer verschiedenen Copolymer
aus einem ersten Monomer, das eine ungesättigte Dicarbonsäure oder
ein Anhydrid davon ist, und einem zweiten Monomer, das eine Mono-En-Verbindung ist, wobei
das erste und das zweite Monomer in einer abwechselnden Beziehung
entlang des linearen Grundgerüsts
angeordnet sind, mit der Maßgabe,
dass dann, wenn das zweite Monomer ein Alkylvinylether ist, dessen
Alkoxygruppe im Bereich von C3-C6-Alkoxy liegt; und
- (d) die Anzahl von Kohlenstoffatomen in hydrophoben Seitengruppen
des amphipatischen Polymers ist gleich oder größer als die Anzahl der Kohlenstoffatome
im Polymergrundgerüst.
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Gemäß eines anderen Aspekts der
vorliegenden Erfindung wird eine hier definierte Zusammensetzung
zur Verwendung in der Therapie bereitgestellt.
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Bezüglich der vorgeschlagenen Verwendung
der Zusammensetzungen als Lungentenside sollte beachtet werden,
dass für
einige Zeit synthetische Polymere mit Sekundärstrukturen gesucht wurden,
die zu denjenigen der nativen Lungentensid-Apoproteine analog sind,
um die Lipid/Protein-Wechselwirkungen nachzuahmen, die in diesen
gefunden wurden. Es ist jedoch überraschend,
dass, obwohl eine Anzahl von Polymeren mit ähnlichen Strukturelementen
synthetisiert worden ist, diese kein funktionelles Verhalten zeigten,
das dem von nativen Ziel-Apoproteinen ähnlich ist, dass jedoch andererseits
gefunden wurde, dass einige relativ einfache Copolymere, wie sie
im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung beschrieben worden
sind und die keine offensichtliche strukturelle Ähnlichkeit aufweisen, sich
funktionell in einer Weise verhalten, die der Verhaltensweise der
nativen Apoproteine sehr ähnlich
ist.
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Seit kurzem gibt es ein ziemlich
klares Bild bezüglich
der makromolekularen Struktur eines nativen Lungentensids und dessen
aktive Komponenten wurden als Doppelschichtstruktur identifiziert,
die hauptsächlich
aus dem Phospholipid Dipalmitoylphosphatidylcholin (DPPC) zusammen
mit zwei Haupt-Apoproteinen besteht, die als SP-B und SP-C bezeichnet
werden, die anscheinend bei der Ausbreitung des Lipids an der Luft/Fluid-Grenzfläche beteiligt
sind.
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Bei diesen beiden Apoproteinen zeigte
eine mehrdimensionale NMR-Analyse, dass SP-C eine Sekundärstruktur
in Form einer Transmembranspirale aufweist, die an einem Ende dipalmitoyliert
ist und die Phospholipid-Doppelschicht überspannt, wobei die Dipalmitoylketten
nach außen
vorstehen, so dass die Oberfläche
hydrophob gemacht wird. Andererseits wird angenommen, dass das Apoprotein
SP-B eine amphipatische Spirale bildet, die zu denjenigen Spiralstrukturen
analog ist, die in Serumlipoproteinen gefunden werden, und die scheibenförmige Segmente
oder Mizellen der Phospholipid-Doppelschicht in Form eines hydrophilen
Rings umgibt. Die vorgesehene Anordnung ist der nunmehr anerkannten
Anordnung ähnlich,
die von R. O. Ryan, „Structural
studies of lipoproteins and their apolipoprotein components", Biochem. Cell Biol.
74, 155–164 (1996)
im Zusammenhang mit bestimmten Plasmalipoproteinen beschrieben und
in der 1 der beigefügten Zeichnung
veranschaulicht ist.
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Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
zur Verwendung als Lungentensid kann das polare Lipid, bei dem es
sich im Allgemeinen um ein Phospholipid handelt, vorteilhaft auch
mit einem zusätzlichen
synthetischen Polymer, und zwar einem synthetischen amphipatischen
Polyamidpolymer, assoziiert werden, das zur Simulation des als SP-C bekannten Transmembran-Apoproteins
des natürlichen
endogenen Lungentensids angepasst ist. Ein solches zusätzliches
Polyamidpolymer kann Poly(lysinethylesteradipamid) (PLETESA) sein,
das eine Spiralkonfiguration aufweist, die sich je nach dem ändert, ob
es in einem polaren oder unpolaren Medium vorliegt.
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Wenn die Zusammensetzungen zur Verwendung
als Lungentensid vorgesehen sind, dann kann das Einbeziehen zusätzlicher
hydrophober Ester, die so gestaltet sind, dass sie die Lipiddoppelschicht
in einer Weise überspannen
oder sich durch diese hindurch erstrecken, die in gewisser Weise
zu der Art des SP-C-Apoproteins des natürlichen Lungentensids analog
ist, bei der Unterstützung
der Ausrichtung an Luft/Fluid-Grenzflächen der Lipid/Polymer-Komplexe dieser Zusammensetzungen
vorteilhaft sein. Für
diesen Zweck kann ein Fettsäureester,
z. B. Laurinsäurelaurylester
verwendet werden.
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Bezüglich anderer Lipid-enthaltender
Zusammensetzungen, die im Stand der Technik beschrieben sind, sollte
ferner beachtet werden, dass die WO 95/11700A eine Öl-in-Wasser-Submikrometeremulsion (SME)
zur Verwendung als Impfstoffzusatz zur Verbesserung der Immunogenität und zur
Verbesserung der Immunreaktion von Antigenen in Impfstoffen beschreibt.
Die Submikrometerteilchen der Emulsion haben im Allgemeinen einen
unpolaren hydrophoben Lipidkern, der mit einem amphiphilen oder
nicht-ionischen Tensid stabilisiert ist. Als weiterer Zusatz kann
eine Phospholipidverbindung als Emulgator einbezogen werden und ein
synthetisches Polymer wie z. B. ein Poly(methylvinylether/maleinsäure)-Copolymer
kann auch einbezogen werden, um Biohafteigenschaften bereitzustellen.
Die JP 5228358A betrifft die Herstellung von temperaturempfindlichen
Liposomen, bei denen herkömmliche
Lipidliposomen bei einer Temperatur in der Nähe ihres „Trübungspunkts" eine darauf abgeschiedene Hochpolymerverbindung,
wie z. B. ein Polyacrylsäurepolymer, das
mit hydrophoben Gruppen substituiert ist, aufweisen, so dass eine
Störung
des Liposomfilms erzeugt wird, welche die Freisetzung von Materialien,
die innerhalb des Liposoms enthalten sind, bei einer bestimmten
Temperatur ermöglicht.
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Die folgenden Beispiele und die Beschreibung
von Stufen bei der Herstellung und die Verwendung verschiedener
beispielhafter Zusammensetzungen, die Polymer/Phospholipid-Komplexe enthalten,
dienen der weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung
und ermöglichen
dem Fachmann ein besseres Verständnis
der Erfindung und eine leichtere Umsetzung der Erfindung in die
Praxis. Diese sind jedoch nicht als beschränkend aufzufassen.
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Beispiel 1 – Polymersynthese
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1 – Herstellung von Vinylcopolymeren
aus Maleinsäureanhydrid
und entweder Styrol oder Alkylvinylethern
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In einem typischen Verfahren werden
Vinylcopolymere aus Maleinsäureanhydrid
und entweder Styrol oder Alkylvinylethern in einem Harzkolben unter
einer Stickstoffatmosphäre
durch Sieden unter Rückfluss
bei 80°C
hergestellt. 0,125 mol jedes Monomers werden in 225 ml eines äquimolaren
Gemischs aus Toluol und Ethylacetat in Reagenzqualität gelöst und in
dieses Gemisch (450 ml) werden etwa 1 Gew.-% oder weniger eines
Starters wie z. B. Di-(4-tert-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat
(0,25 g) oder Benzoylperoxid (0,4 g) eingebracht. Die Reaktionslösung wird
bei der Bildung des Polymers im Fall von Poly(maleinsäureanhydridstyrol) trüb, da dieses
Polymer in dem verwendeten Lösungsmittelsystem
unlöslich
ist. Die Reaktion wird nach dem ersten Auftreten eines ausgefallenen
Polymers 10 min ablaufen gelassen und durch Quenchen in einem Eisbad
gestoppt. Das resultierende Polymer wird dann durch Filtration entfernt,
mit überschüssigem Lösungsmittel
unter Rückfluss
erhitzt, um jegliches nicht umgesetztes Monomer zu entfernen, und
schließlich
erneut filtriert, in Methanol gewaschen und unter vermindertem Druck
getrocknet.
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Wenn das Polymer in dem Lösungsmittelgemisch
löslich
ist, wie dies bei Copolymeren der Fall ist, die Alkylvinylether
enthalten, dann wird die Reaktion 30 min bis 2 Stunden ablaufen
gelassen. Das Polymer wird dann durch Ausfällen in unterkühltem Diethylether
gewonnen, durch Filtration gesammelt und unter vermindertem Druck
getrocknet.
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Bei der Durchführung der Erfindung können anstelle
von Maleinsäureanhydrid/Styrol
alternierende Copolymere von Maleinsäureanhydrid und Methylstyrol
oder andere Alkylstyrolverbindungen oder Inden verwendet werden.
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Beispiel 2
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Bildung eines mizellares
Polymer/Lipid-Komplexes
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Die mizellares Polymer/Lipid-Komplexzusammensetzungen
werden durch Hydratisieren einer Probe des Copolymers auf Maleinsäurebasis
von Beispiel 1 bei einer geeigneten Konzentration, entweder in Wasser oder
in isotonischer Kochsalzlösung
bei über
pH 7,0, und Mischen mittels mechanischen Rührens mit einer hydratisierten
Probe eines ausgewählten
Phospholipids gebildet, und zwar entweder DPPC oder DLPC, bis eine
homogene Suspension erhalten wird. Bei der Verwendung von DPPC ist
es bei dieser Stufe natürlich
erforderlich, das Gemisch bei einer erhöhten Temperatur über der
Haupt-Phasenübergangstemperatur
zu halten, z. B. bei etwa 50°C.
Der pH-Wert wird dann vermindert, bis der pH-Wert zwischen 3 und
5 liegt, wobei die Suspension an diesem Punkt spontan klar wird,
was die Bildung von mizellaren Strukturen zeigt, die kleinere Abmessungen
als die Wellenlänge
von sichtbarem Licht aufweisen.
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Die resultierende klare und transparente
farblose Lösung
kann gegebenenfalls gekühlt
werden, z. B. wenn DPPC vorliegt, und durch Zugabe entweder von
Natriumhydroxid (0,1 M) oder Chlorwasserstoffsäure (0,1 M) auf den gewünschten
pH-Wert eingestellt werden. Sobald der gewünschte pH-Wert erreicht worden
ist, kann die Lösung
zur Lagerung gefriergetrocknet werden.
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Ein entsprechendes Verfahren wird
bei Dreikomponentensystemen eingesetzt, bei welchen dem Gemisch
vor der Verminderung des pH-Werts auch ein Fettsäureester oder ein anderes Polymer
wie z. B. PLETESA oder eine in der Lipidkomponente des mizellaren
Komplexes zu solubilisierende und/oder transportierende Substanz
zugesetzt wird.
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Testen
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Zum Prüfen und Testen der Eigenschaften
der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
der Polymer/Phospholipid-Komplexe wurden eine Anzahl von Beispielen
hergestellt und die Ergebnisse verschiedener Tests bezüglich der
Oberflächenaktivitätseigenschaften,
die für
einige dieser Beispiele durchgeführt
worden sind, sind in den Tabellen gezeigt, auf die nachstehend Bezug
genommen wird. Um die Durchführung
der Experimente bei Raumtemperatur anstelle einer erhöhten Temperatur
zu erleichtern, beruhten die meisten hergestellten und getesteten
Komplexe auf der Verwendung von Dilaurylphosphatidylcholin (DLPC)
als Membran-bildendes Phospholipid anstelle von Dipalmitoylphosphatidylcholin
(DPPC), da DLPC bei Raumtemperatur über seiner Phasenübergangstemperatur
in einem flüssigkristallinen
Zustand vorliegt. Folglich lagern sich DLPC-Moleküle leicht
zu Doppelschichten zusammen, wenn sie mit den amphipatischen Polymeren
gemischt werden. Wie es bereits erwähnt worden ist, ist es bei
der Verwendung von DPPC für
Reaktionen und das Testen im Allgemeinen erforderlich, dass diese
bei einer viel höheren
Temperatur durchgeführt
werden müssen, und
zwar über
der Phasenübergangstemperatur
von DPPC von etwa 42°C,
obwohl DPPC im Endprodukt aufgrund der besseren Oberflächenaktivitäts- oder
Stabilitätseigenschaften
bevorzugt sein könnte.
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Die hergestellten und getesteten
Komplexe umfassen eine Anzahl von Komplexen, die aus DPPC oder DLPC
und Poly(maleinsäure-styrol)
(PMAS), Poly(maleinsäure-butylvinylether)
(PMBE) oder Poly(maleinsäure-propylvinylether)
(PMPE) gebildet worden sind.
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Eine der wichtigsten Eigenschaften
der erfindungsgemäßen Polymer/Phospholipid-Komplexe
insbesondere zur Verwendung als künstliche Lungentenside ist
die Art und Weise, auf welche die Oberflächenspannung mit wiederholten Änderungen
der Oberfläche
variiert und ein Testverfahren, das verwendet worden ist, ist eine
Pulsationsblasentechnik unter Verwendung eines Pulsationsblasen-Oberflächenspannungsmessgeräts, das
aus einer Probenkammer, einer Pulsationseinheit und einer Druckaufzeichnungsvorrichtung
besteht. In einem speziellen Beispiel ist die Probenkammer aus einem
Kapillarröhrchen
(Innendurchmesser 0,5 mm) aufgebaut, das in ein Röhrchen mit
größerem Durchmesser
(Innendurchmesser 1,5 mm) eingesetzt ist. Das letztgenannte Röhrchen ist
mit der Probenflüssigkeit
gefüllt
und mit einer Pulsationseinheit und einem Druckwandler verbunden.
Durch das Kapillarröhrchen,
das als Luftweg wirkt, wird Luft eingezogen, wobei innerhalb der
Probenkammer eine Luftblase gebildet wird. Diese Blase dient als
Modell-Alveole. Die Flüssigkeitssäule innerhalb
der Probenkammer wird durch einen Kolben mit kleinem Durchmesser,
der mit einem Synchronmotor verbunden ist, angehoben und abgesenkt,
wodurch die Oberfläche
wiederholt auf 50 ihres Ursprungsvolumens vermindert werden kann.
Die Schwankungen des Drucks innerhalb der Blase werden während jedes
Pulsationszyklus mit einem Wandler gemessen und mit Werten des Blasenvolumens
kombiniert, um Änderungen der
Oberflächenspannung
zu berechnen.
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Diese Pulsationsblasentechnik simuliert
in gewisser Weise die Kontraktion und Expansion der Alveolensäckchen in
den Lungen und ermöglicht
die Bewertung der Oberflächenspannung
bei minimalen und maximalen Blasenvolumina und ermöglicht die
Untersuchung und Quantifizierung des Effekts der wiederholten Expansions-
und Kompressionszyklen auf die Adsorption oberflächenaktiver Komponenten. Diese
Technik wurde als in-vitro-Modellsystem zum Testen der Effizienz
synthetischer Lungentenside verwendet. Einige Ergebnisse von Tests,
die nicht nur mit den erfindungsgemäß hergestellten Komplexen,
sondern auch mit den verwendeten Membran-bildenden Phospholipiden
und den Polymeren selbst sowie mit käuflichen Lungentensiden durchgeführt worden
sind, sind in den Tabellen am Ende der vor- liegenden Beschreibung
zusammengefasst.
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Kontrollexperimente der Pulsationsblasen-Oberflächenspannungsmessungen
wurden zuerst mit den in der Tabelle II angegebenen Zusammensetzungen
selbst durchgeführt.
Keines der in diesen Kontrollexperimenten verwendeten Polymere zeigte,
wenn es in einer wässrigen
Lösung
getestet wurde, eine signifikante Oberflächenaktivität. Im Gegensatz dazu wurde
gefunden, dass käufliche
Tenside, welche die von Tieren abgeleiteten Apoproteine CurosurfTM und SurvantaTM enthielten,
nach relativ kurzen Pulsationszeiträumen (5 min) übermäßig niedrige
Oberflächenspannungen
entwickelten, wie es in der Tabelle I gezeigt ist.
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Wenn PMAS mit dem Phospholipid DLPC
in einem Zweikomponentensystem kombiniert wurde, dann wurden nach
5 min Pulsation bei pH 4,9 niedrige Oberflächenspannungswerte aufgezeichnet
(vgl. die Tabelle III). Entsprechend niedrige Oberflächenspannungswerte
wurden auch mit DLPC/PMBE-Komplexen erhalten, wobei die niedrigsten
Werte nach 5 min Pulsation unter Verwendung von 2,5% DLPC erhalten
wurden, das bei pH 4,17 mit einem Lipid/Polymer-Verhältnis von
10 : 1 getestet wurde. Eine niedrige Oberflächenspannung wurde auch bei
den DLPC/PMPE-Tensidkomplexen festgestellt, wenn diese bei 2,5%
in einem 1 : 1-Verhältnis bei
pH 4,30 getestet wurden, wie es ebenfalls in der Tabelle III gezeigt
ist, jedoch war eine etwas längere
Pulsationsperiode erforderlich. Entsprechende Ergebnisse sind in
der Tabelle IV gezeigt, die mit Dreikomponenten-Tensidkomplexen
erhalten worden sind. Weitere Ergebnisse sind in der Tabelle V gezeigt.
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Diese Ergebnisse in den Tabellen
III, IV und V zeigen eine sehr gute Eignung zur Verwendung als künstliche
Lungentenside. Es sollte beachtet werden, dass diese synthetischen
Zusammenlagerungen im Gegensatz zu den käuflichen Lungentensiden auf
der Basis von Proteinen stehen, die von Tieren abgeleitet sind, für die langfristige
potenziell allergische Reaktionen noch nicht bekannt sind.
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Anwendungen, welche die
Arzneistoffabgabe betreffen
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Die beschriebenen synthetischen Tenside
können
auch herkömmliche
Arzneistoffe, DNA oder RNA oder Pharmazeutika auf Genbasis lokal
an die Lunge oder über
die stark permeablen Membranen, welche die tiefen Lungenbereiche
auskleiden, in den Körperkreislauf
abgeben. Die Lipid-enthaltenden Zusammensetzungen, welche die beschriebenen
scheibenförmigen
mizellaren Zusammenlagerungen enthalten, können daher zur Abgabe von Arzneistoffen
zur Behandlung von Lungenerkrankungen oder zum Transport in den
Körperkreislauf
zur Verwendung bei der Behandlung systemischer Erkrankungen verwendet
werden.
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Alternativ könnten geeignete Formulierungen
der beschriebenen Zusammensetzungen, welche die mizellaren Systeme
mit subliposomalen Abmessungen enthalten, zur Abgabe oder zur aktiven
Zielsteuerung von Arzneistoffen, die innerhalb des Doppelschichtkerns
enthalten sind, direkt in den Körperkreislauf
injiziert werden. Wenn diese Zusammensetzungen unter Verwendung
des relativ niedermolekularen Copolymers PMAS, auf das vorstehend
Bezug genommen wurde, hergestellt werden, obwohl dieses nicht abbaubar
ist, wie es vorstehend erwähnt
worden ist, wurde dieses bisher in der Medizin verwendet und es
ist wahrscheinlich, dass es leicht über die Nieren ausgeschieden
wird. Das Phospholipid DPPC ist für den Körper endogen und es ist auf
jeden Fall wahrscheinlich, dass es im Körper relativ leicht abgebaut
wird, ohne schwennriegende Probleme zu verursachen.
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Unter Verwendung erfindungsgemäßer Zusammensetzungen
wurden mehrere in wässrigen
Medien unlösliche
Arzneistoffeinheiten erfolgreich in mizellare Zusammenlagerungen
einbezogen und solubilisiert. Um eine ortsspezifische Zielsteuerung
zu ermöglichen,
ist es auch möglich,
in die mizellaren Zusammenlagerungen zusätzlich biologische Liganden
(z. B. Antikörper,
Rezeptoren) einzubeziehen. Andere Arzneistoffe mit einer schlechten
Löslichkeit
in wässrigen
Medien, bei denen es sich um potenzielle Kandidaten zum Einbringen, Solubilisieren
und zur Abgabe in mizellaren Phospholipidzusammenlagerungen erfindungsgemäßer Zusammensetzungen
handelt, umfassen Taxol und Quercetin. Es ist auch möglich, in
den Kern der mizellaren Zusammenlagerungen zur Verwendung in der
Gentherapie ein DNA-Plasmid
einzubringen und zusätzlich
ist es relativ leicht möglich,
während
der Herstellung CD4-Rezeptoren einzubringen. Solche CD4-Rezeptoren
könnten über die
Ebene der Doppelschichtmembran der mizellaren Zusammenlagerung vorstehen
und eine aktive Zielsteuerung zu bestimmten zellulären Regionen
ermöglichen.
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Beispiel 3
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Ein Beispiel für die Verwendung von Komplexen
von Phospholipiden und amphipatischen assoziierenden Polymeren in
erfindungsgemäß hergestellten
Zusammensetzungen zur Abgabe von Arzneistoffen mit einem Potenzial
zur Zielsteuerung zu speziellen Körperbereichen wird durch die
erfolgreiche Solubilisierung des Antikrebsmittels CB1954 in einem
DLPC/PMAS-Komplex in einer Menge von 1% bereitgestellt.
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In diesem Beispiel wird eine Formulierung
zur Solubilisierung des in wässrigen
Medien unlöslichen
cytotoxischen Arzneistoffs CB1954, d. h. 5-(Aziridin-1-yl)-2,4-dinitrobenzamid,
in einer DLPC/PMAS-Mizelle folgendermaßen hergestellt.
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1 ml 2% DLPC (20 mg) wird in Wasser
mit HPLC-Qualität
hydratisiert und dieser Lösung
wird 1 mg CB1954 zugesetzt. Das Gemisch wird dann mit 1 ml einer
2%igen Lösung
von PMAS (20 mg) bei pH 6,2 gemischt, so dass eine Endkonzentration
von 1 Gew.-% DLPC, 0,05 Gew.-% CB1954 und 1 Gew.-% PMAS in 2 ml
erhalten wird, wobei eine trübe
Lösung
gebildet wird. Der pH-Wert dieser Lösung wird auf pH 3 vermindert und
dann auf pH 5,8 erhöht,
worauf sich die Lösung
klärt,
und die Lösung
wird auf pH 7,0 eingestellt.
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Beispiel 4
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Ein Beispiel der Formulierung von
erfindungsgemäß hergestellten
Zusammensetzungen zur zielgesteuerten Abgabe von Arzneistoffen in
die Lunge oder in den Körperkreislauf
wird durch die nachstehende Corticosteroidfonnulierung bereitgestellt:
| DLPC | 2,5% |
| PMAS | 0,25% |
| Dexamethason | 0,25% |
| Methylhydroxybenzoat | 0,3% |
| Propylhydroxybenzoat | 0,3% |
| Natriumchlorid | 0,8% |
| gereinigtes
Wasser | q.
s. |
| pH | 5,5 |
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Beispiel 5
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Ein Beispiel der potenziellen Formulierung
von erfindungsgemäß hergestellten
Zusammensetzungen zur Abgabe eines fungiziden Arzneistoffs, und
zwar entweder in einer medizinischen oder in einer nicht-medizinischen
Anwendung, wird durch die nachstehende fungizide Formulierung bereitgestellt:
| DLPC | 2,5% |
| PMAS | 0,25% |
| Amphotericin
B | 0,25% |
| Methylhydroxybenzoat | 0,3% |
| Propylhydroxybenzoat | 0,3% |
| Natriumchlorid | 0,8% |
| gereinigtes
Wasser | q.
s. |
| pH | 5,5 |
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Andere Anwendungen
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Neben der Arzneistoffabgabe können pharmazeutisch
verträgliche
Formulierungen der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
auch zur Behandlung oder Schmierung von Oberflächen beschädigter oder erkrankter gelenkiger
Verbindungen verwendet werden, z. B. durch intraartikuläre Injektion,
und sie können
auch zur Beschichtung und Behandlung von Oberflächen medizinischer Vorrichtungen
und Prothesen, z. B. von künstlichen
Gelenken oder Kontaktlinsen verwendet werden.
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Als weiteres Beispiel ist nachstehend
eine typische ophthalmische oder okulare Formulierung zur Behandlung
des trockenen Auge-Syndroms, zur Beschichtung von Kontaktlinsen
oder zum Einbringen in Kontaktlinsenpflegeprodukte beschrieben. Beispiel
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| DLPC | 2,5% |
| PMAS | 0,25% |
| Methylhydroxybenzoat | 0,3% |
| Propylhydroxybenzoat | 0,3% |
| Natriumchlorid | 0,8% |
| gereinigtes
Wasser | q.
s. |
| pH | 5,5 |
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Andere Beispiele, welche die Solubilisierungseigenschaften
der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
betreffen, sind nachstehend angegeben.
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Das Solubilisierungsvermögen des
mizellaren Polymer/Lipid-Systems kann durch Einbringen zusätzlicher
Tenside weiter verstärkt
werden. Dies kann insbesondere dann nützlich sein, wenn überschüssiges hydrophobes
Material solubilisiert wird und wenn das Solubilisierungsvermögen des
PMAS zur Bildung einer stabilen wässrigen Lösung unzureichend ist. In diesem
Fall kann das Einbringen von Tensiden wie z. B. von toxikologisch
verträglichen
Polyethylenoxid/Polypropylenoxid-Blockcopolymeren (von der BASF
Corporation erhältlich
und unter den Handelsnamen Pluronic und Tetronic verkauft) zu einer
beträchtlichen
Verbesserung der erhaltenen Solubilisierung führen.
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Beispiel 7
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Dies ist ein Beispiel einer Formulierung
der vorstehenden Art und besteht aus
- (a) einem
Lipidgemisch, das Lecithin (Diacylphosphatidylcholin), das von International
Specialty Products ISP (USA) erhältlich
ist und unter der Marke ProLipid 141 verkauft wird (dieses Gemisch
umfasst zusätzlich zu
Lecithin auch Behenylalkohol, C12-C16-Alkohole, Stearin- und Palmitinsäure und Glycerinstearat), das
in einer Menge von 0,1% Gew./Gew. verwendet wird,
- (b) PMAS von Aldrich Chemical Co. (USA), Kat.-Nr. 43,529-5,
das in einer Menge von 0,5 Gew./Gew. verwendet wird,
- (c) Pluronic Qualität
L64 (BASF Corp.), das in einer Menge von 0,25% Gew./Gew. verwendet
wird.
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Diese Formulierung zeigt über pH 7
ein eingeschränktes
Solubilisierungsvermögen,
jedoch findet bei einer Absenkung des pH-Werts unter einen kritischen
pH-Wert von 3 bis 4, bei dem innerhalb des PMAS eine Konformationsänderung
stattfindet, eine Solubilisierung des hydrophoben Materials statt.
Die Gegenwart des Pluronic-Copolymers verhindert auch eine Ausfällung des
PMAS bei einer Absenkung des pH-Werts unter 3, was eine Emulgierung
des PMAS zeigt.
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Es sollte beachtet werden, dass erfindungsgemäße Zusammensetzungen,
die ein Membranbildendes polares Lipid, ein Tensid und ein synthetisches
amphipatisches Polymer wie z. B. Poly(maleinsäure-styrol) (PMAS) enthalten,
auch vorteilhaft in Monomergemische vor ihrer Polymerisation eingebracht
werden können, die
zur Herstellung von Hydrogelen verwendet werden, wodurch ein semünterpenetrierendes
Polymernetzwerk oder SIPN gebildet wird. Solche PMAS-enthaltenden
hydrophoben Stoffe zeigen bei einem Kontakt mit mizellaren hydrophoben
Stoffen eine Änderung
ihrer Oberflächeneigenschaften,
da sich das amphipatische Polymer an der Oberfläche neu auszurichten scheint,
so dass hydrophobe Abschnitte des Moleküls freigelegt werden. Dieser
Effekt kann es ermöglichen,
dass Oberflächenkomponenten
selektiv adsorbiert werden, z. B. einfache Tenside, polymere Tenside
und hydrophober Stoff/Tensid-Gemische. In dem letztgenannten Fall
sollte beachtet werden, dass die Oberflächenkomponenten das Phospholipid
als filmbildendes Mittel teilweise ersetzen.
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Wie es vorstehend angegeben worden
ist, können
erfindungsgemäße Zusammensetzungen
auch viele andere nützliche
Anwendungen haben, insbesondere im Zusammenhang mit der Solubilisierung
lipidlöslicher
Substanzen, die eine schlechte Löslichkeit
in wässrigen
Medien aufweisen, und die Erfindung kann diesbezüglich insbesondere in der Kosmetikindustrie
und auch in der Nahrungsmittelindustrie angewandt werden, wo Probleme
häufig
beim Lösen
von Lecithinphospholipiden oder anderen amphipatischen Lipiden und
wasserlöslichen
Substanzen auftreten, z. B. bei der Herstellung von Lotionen, Cremes,
Saucen und ähnlichen
Materialien mit einer kolloidalen Form.
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Die hier beschriebenen mizellaren
Polymer/Lipid-Zusammenlagerungen können auch als Plattform zum
Einbringen von Membran-, Rezeptor- oder lipidartigen Proteinen verwendet werden,
um die Proteine innerhalb einer physiologisch verträglichen
Phospholipid-Doppelschichtumgebung
zu halten, wo sie ihre native Konformation beibehalten, während sie
gleichzeitig in einer wässrigen
Umgebung solubilisiert werden. In dieser Umgebung kann die Struktur
solcher Proteine mit spektroskopischen Verfahren wie z. B. Protonen-NMR-Spektroskopie bestimmt
werden. Dies bietet einen beträchtlichen
Vorteil gegenüber
bestehenden Festphasentechniken, die wesentlich weniger empfindlich
sind, und dadurch wird eine verbesserte Strukturauflösung und
eine effektivere Gestaltung potenzieller Arzneistoffmoleküle oder
eine effektivere Bewertung des Bindens von Arzneistoffen möglich.
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Pulsationsblasen-Oberflächenspannungsmessung – Ergebnisse
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Es sind der erreichte minimale Oberflächenspannungswert
(ST-Wert) und die Zeit gezeigt, um diesen Wert zu erreichen.
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Pulsrate (PR) = 34, Temp = Raumtemperatur
und pH = 7,0, falls nichts anderes angegeben ist.
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Abkürzungsverzeichnis
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- DLPC = Dilaurylphosphatidylcholin
- PMAS = Poly(maleinsäure-styrol)
- PMBE = Poly(maleinsäure-butylvinylether)
- PMPE = Poly(maleinsäure-propylvinylether)
- PMEE = Poly(maleinsäure-ethylvinylether)
- PAAEA = Poly(acrylsäure-ethylacrylat)
- LALE = Laurinsäurelaurylester
- PLETESA-P = Poly(lysinethylesteradipamid)-palmitamid
-
Tabelle I
-
Oberflächeneigenschaften
käuflicher
künstlicher
Lungentenside
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Die folgenden Daten zeigen die Werte
der minimalen Oberflächenspannung
(ST), die erreicht worden sind, und die Zeit, die dafür erforderlich
war. Lösungen,
welche die Oberflächenspannung
bei einer Pulsation von 20 min oder weniger auf weniger als 5 × 10–5 Newton/cm
(5 dyn/cm) senken konnten, werden als wirksame Tenside betrachtet.
-
-
-
Tabelle
III
Phospholipid/Polymer-Komplexe DLPC-PMAS/PMBE/PMPE in Zweikomponentensystemen
-
Tabelle
IV
Phospholipid/Polymer-Komplexe DLPC-PMAS/LALE/PLETESA-PALMITAMID
(PP) in Dreikomponentensystemen
-
Tabelle
V
Kontroll-Phospholipide und DLPC-Dilaurylphosphatidylcholin-Rekombinanten
-
Tabelle
V (Fortsetzung)
Von DLPC-Dilaurylphosphatidylcholin verschiedene
Lipide
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Schlüssel:
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- DLPC – Dilaurylphosphatidylcholin
- DPPC – Dipalmitozlphosphatidzicholin
- Lino. A. – Linolsäure
- PMA-IH – Poly(maleinsäure/styrol),
das im Haus synthetisiert worden ist
- PMA-ald – Poly(maleinsäure/styrol)
von Aldrich Chem. Co.
- SDS – Natriumdodecylsulfat
- ST – Öberfläschenspannung
mN/m
- Stearin – Stearinsäure
- Pulsrate = 30/min, falls nichts anderes angegeben ist.
