DE69829570T2 - Zusammensetzungen zur abgabe von biologischen wirkstoffen und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen zur Abgabe von biologisch aktiven Substanzen, einschließlich, jedoch ohne darauf beschränkt zu sein, therapeutischer und diagnostischer Mittel, und insbesondere Zusammensetzungen, die Blockionomere und entgegengesetzt geladene Tenside umfassen und kombinierte Eigenschaften von amphiphilen Blockcopolymeren und Polyelektrolyt-Tensid-Komplexen aufweisen.
  • BESCHREIBUNG VERWANDTER GEBIETE
  • Für Polyelektrolyt-Komplexe aus DNA und einem Blockionomer, die ein nichtionisches, wasserlösliches Segment, z.B. Poly(ethylenoxid) (PEO), und ein Polykationsegment enthalten, wurde erst jüngst vorgeschlagen, dass sie als ein Mittel zur Durchführung von Gentherapie die Abgabe von Makromolekülen, z.B. Nucleinsäuren, in lebende Zellen erleichtern. In diesen Komplexen werden die Ladungen der DNA durch die Polykation-Segmente neutralisiert, während der Komplex aufgrund der Wirkung der PEO-Segmente löslich bleibt. Solche Systeme gehören zu einer breiteren Klasse an Polyelektrolytkomplexen, die durch Blockionomere gebildet werden. In veröffentlichten Berichten über Komplexe aus PEO-b-poly(L-lysin)-Kation und PEO-b-poly(α-β-aspartat)-Anion sowie aus PEO-b-polymethacrylat-Anion und Poly(N-Ethyl-4-vinylpyridinium)-Kation wurde vorgeschlagen, dass diese Komplexe einen neuen Typ chemischer Einheiten mit kombinierten Eigenschaften von amphiphilen Blockcopolymeren und Polyelektrolytkomplexen darstellen. Von solchen Systemen wird berichtet, dass sie stabil und in wässriger Lösung löslich sind und eine Mikrophase aus den neutralisierten Polyion-Segmenten bilden können, die von einer Hülle aus PEO-Segmenten umgeben ist. Darüber hinaus scheinen diese Komplexe Mizellen-ähnliche Aggregate mit einer Konzentrationsabhängigkeit zu bilden, die jenen ähnlich sind, die durch eine kritische Mizellbildungskonzentration (CMC) charakterisiert sind. Gleichzeitig verhalten sich diese Systeme ähnlich wie reguläre Polyelektrolyt-Komplexe, was sich darin zeigt, dass sie salzempfindlich sind, da sie dazu neigen, zu dissoziieren, wenn die Salzkonzentration über einen kritischen Wert steigt. Weiters wurde nachgewiesen, dass sie an Substitutionsreaktionen teilnehmen, die neutralisierte Polyionsegmente einbinden. Diese Systeme werden als ein Resultat einer Polyion-Bindungsreaktion nach dem Vermischen von Polyelektrolytkomponenten produziert. Die Stabilität solcher Systeme hängt maßgeblich von der Anzahl der Salzbindungen zwischen wechselwirkenden Polyelektrolyten von entgegengesetzter Ladung ab. Zumindest zehn Salzbindungen sind erforderlich, um ein kooperatives System zu bilden (Papisov & Litmanovich, Adv. Polym. Sci. 90, 139 (1988)). Vorzugsweise sollte sich die Anzahl von Salzbindungen auf zwanzig oder mehr belaufen. Dies bedeutet, dass sich keine Komplexe bilden, wenn die Nettoladung der Moleküle geringer als die Mindestanzahl ist, die erforderlich ist, um die erforderliche Anzahl an Salzbindungen zu bilden, d.h. weniger als 10 bis 20. Wenn angenommen wird, dass sich eine Mindest-Molmasse einer geladenen Einheit im Molekül eines Polyelektrolyts auf etwa 70 beläuft, dann sollte die Molmasse der Komponenten in solch einem System mehr als etwa 700, vorzugsweise mehr als etwa 1.400, ausmachen. In der Praxis jedoch weisen zahlreiche geladene Einheiten Mol-massen von etwa 200 oder mehr auf. Weiters sind zahlreiche wechselwirkende Moleküle schwache Basen oder Säuren, die bei einem physiologischen pH zu 20 bis 30% geladen sind. Dies lässt die Mindest-Molmasse von Polyionen in diesen Systemen auf zumindest das 3- bis 5fache ansteigen, d.h. auf zumindest etwa 2.000 bis 7.000. Normalerweise belaufen sich die Molmassen von Polynucleotiden, die in solchen Systemen verwendet werden, auf 8.000 bis 10.000 und mehr. Diese Systeme haben daher eine grundlegende Einschränkung, das heißt, dass sie mit Substanzen, die weniger als etwa 10–20 Ladungen und Molmassen von weniger als etwa 2.000–7.000 aufweisen, nicht gebildet werden können.
  • Kabanov [Polymeric Materials Science and Engineering, Proceedings of the ACS Division of Polymeric Materials Science and Engineering, Bd. 72, Nr. 227 (1997) XP000997654] offenbart Komplexe aus Blockionomeren und entgegengesetzt geladenen Tensiden, die zur Wirkstoffzufuhr verwendet werden können. Derwent, Abstract AN 1996-085889 XP002164302 & SU 1 172 237 A (AS USSR High Mol Wt CPDA Inst) vom 27. Mai 1995, offenbart Komplexe, die Copolymere umfassen, welche aus den Monomeren N-Vinylpyrrolidon und Triethylmethacryloyloxyethylammoniumiodid und einem kationischen Segment (TA1) und einem anionischen Tensid zusammengesetzt sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Stoffzusammensetzung bereitgestellt, umfassend einen supramolekularen Komplex, der als Bestandteile ein Blockcopolymer, das zumindest ein nichtionisches, wasserlösliches Segment und zumindest ein polyionisches Segment aufweist, und zumindest ein geladenes Tensid mit hydrophoben Gruppen umfasst, wobei die Ladung des Tensids der Ladung des polyionischen Segments des Blockcopolymers entgegengesetzt ist und das Verhältnis zwischen der Nettoladung des Tensids und der Nettoladung des polyionischen Segments im Blockcopolymer-Bestandteil des Komplexes zwischen etwa 0,01 und etwa 100 liegt, wobei die Bestandteile des Komplexes durch Wechselwirkung zwischen den entgegengesetzten Ladungen und zwischen hydrophoben Gruppen des Tensids gebunden sind, mit der Maßgabe, dass, wenn der Komplex ein anionisches Tensid mit biologischer Aktivität umfasst, das anionische Tensid eine Nettoladung von nicht mehr als etwa 10 aufweist; worin entweder:
    • (a) das Tensid eine biologisch aktive Substanz ist; oder
    • (b) die Zusammensetzung außerdem eine biologisch aktive Substanz umfasst, die physikalisch im Komplex enthalten ist, und der Komplex Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 500 nm bildet. In Zusammensetzungen der Erfindung, die ein anionisches Tensid mit biologischer Aktivität umfassen, weist jedoch solch ein anionisches Tensid eine Nettoladung von nicht mehr als etwa 10, vorzugsweise 5, auf.
  • Das polyionische Segment des Blockcopolymers kann polyanionisch sein, wobei hier das Tensid ein kationisches Tensid ist, oder es kann polykationisch sein, wobei hier das Tensid ein anionisches Tensid ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung der zuvor beschriebenen Zusammensetzung in Form von Vesikeln bereitgestellt. Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird ein Blockcopolymer, das zumindest ein nichtionisches, wasserlösliches Segment und zumindest ein polyionisches Segment aufweist, mit einem geladenen Tensid, das hydrophobe Gruppen aufweist, vermischt, wobei die Ladung des Tensids der Ladung des polyionischen Segments des Blockcopolymers entgegengesetzt ist. Das Verhältnis der Nettoladung des Tensids zur Nettoladung des polyionischen Segments, das im Blockcopolymer vorhanden ist, liegt im Bereich zwischen etwa 0,01 und etwa 100.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bieten zahlreiche Vorteile gegenüber den zuvor erwähnten und bereits davor untersuchten Blockionomer-Polyelektrolyt-Komplexen. Beispielsweise können die Zusammensetzungen dieser Erfindung verwendet werden, um den therapeutischen Koeffizienten durch seine relativ niedermolekularen biologischen Wirkstoffe und biologische Wirkstoffe mit weniger als 10 Ladungen zu verbessern. Weiters können sie die Verabreichung von biologischen Wirkstoffen durch Steigern ihrer Löslichkeit in Wasser erleichtern. Sie können auch die Stabilität steigern und Nebenwirkungen der biologischen Wirkstoffe im Körper reduzieren. Darüber hinaus steigern sie die biologische Verfügbarkeit des darin eingebundenen biologischen Wirkstoffes nach Verabreichung an den Körper. Zusätzlich sorgen die Zusammensetzungen der Erfindung für ortsspezifische Wirkstoffzufuhr und -freisetzung in Stellen mit saurem pH, wie beispielsweise Tumoren, Bakterien, Magen, Muskelgeweben, oder in Stellen mit basischem pH, wie beispielsweise dem Magendarmtrakt. Weiters sorgen sie für Kompartiment-spezifische Zufuhr von biologischen Makromolekül- und Kleinmolekül-Wirkstoffen zu Zellen durch Freisetzen des biologischen Wirkstoffs in frühe Endosome und verbessern ihren Transport in die Zytoplasma- und Zellkompartimente.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm von Bindungsisothermen von Cetylpyridiniumbromid (1) und Dodecylpyridiniumbromid (2) an Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat), worin β, eine Fraktion von besetzten Bindungsstellen, als eine Funktion der Tensidkonzentration eingezeichnet ist.
  • 2 ist ein Diagramm von Bindungsisothermen von Doxorubicin (1) und Rhodamin 123 (2) an Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat), worin β, eine Fraktion von besetzten Bindungsstellen, als eine Funktion der biologischen Wirkstoffkonzentration eingezeichnet ist.
  • 3 ist ein Diagramm, das die Trübung in Gemischen von Cetylpyridiniumbromid und Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) (1) und Cetylpyridiniumbromid und Poly(natriummethacrylat) (2) als eine Funktion der Zusammensetzung des Gemischs zeigt.
  • 4 veranschaulicht graphisch das Zeta-Potential (4a) und den effektiven Durchmesser (4b) von Teilchen, die im Gemisch von Cetylpyridiniumbromid und Poly(natriummethacrylat) bei verschiedenen Verhältnissen des Tensids zu den ionischen Einheiten von Blockpolymer gebildet werden.
  • 5 zeigt die Abhängigkeit des Umsetzungsgrads in der Polyion-Bindungsreaktion für das Gemisch von Cetylpyridiniumbromid und Polyethylenoxidblock-polymethacrylsäure.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die in der praktischen Umsetzung dieser Erfindung verwendeten Blockcopolymere können am einfachsten als Konjugate von zumindest zwei verschiedenen Polymersegmenten definiert werden (siehe beispielsweise Tirrel, Interactions of Surfactants with Polymers and Proteins. Goddard & Ananthapadmanabhan (Hrsg.), CRC Press, 59ff (1992)). Einige Blockpolymerstrukturen sind nachstehend dargestellt:
  • Figure 00060001
  • Die einfachste Blockcopolymerstruktur enthält zwei Segmente, die an deren Enden verbunden sind, um einen Diblock vom A-B-Typ zu ergeben. Folgende Konjugation von mehr als zwei Segmenten an deren Termini ergibt Triblock vom A-B-A-Typ, Multiblock vom Typ ...-ABAB-... oder sogar Multisegment-...-ABC-...-Strukturen. Sofern eine Hauptkette im Blockcopolymer definiert werden kann, in der eine oder mehrere Wiederholungseinheiten an unterschiedliche Polymersegmente gebunden sind, dann weist das Copolymer eine Propfstruktur auf, z.B. vom A(B)n-Typ. Komplexere Strukturen umfassen beispielsweise (AB)n- oder AnBm-Sternblöcke, die mehr als zwei Polymersegmente aufweisen, die an ein einzelnes Zentrum gebunden sind.
  • Ein Verfahren zur Herstellung von Blockcopolymeren schließt anionische Polymerisation mit aufeinanderfolgendem Hinzufügen von zwei Monomeren ein (siehe beispielsweise Schmolka, J. Am. Oil Chem. Soc. 54, 110 (1977); Wilczek-Vera et al., Macromolecules 29, 4036 (1996)). Dieses Verfahren ergibt Blockcopolymere mit einer engen Molmassenverteilung der Polymersegmente. Erst jüngst wurde Festphasen-Synthese von Blockcopolymeren entwickelt, die das Kontrollieren des Wachstums der Polymersegmente mit äußerst hoher Präzision ermöglichen (Vinogradov et al., Bioconjugate Chemistry 7, 3 (1996)). In manchen Fällen werden die Blockcopolymere durch Initiieren von Polymerisation eines Polymersegments an den Enden eines anderen Polymersegments (Katayose & Kataoka, Proc. Intern. Symp. Control. Rel. Bioact. Materials 23, 899 (1996)) oder durch Konjugation von kompletten Polymersegmenten (Kabanov et al., Bioconjugate Chem. 6, 639 (1995); Wolfert et al., Human Gene Ther. 7, 2123 (1996)) synthetisiert. Eigenschaften von Blockcopolymeren in Bezug auf diese Erfindung sind durch (1) Blockcopolymerstruktur und (2) Eigenschaften der Polymersegmente bestimmt. Sie sind von der chemischen Struktur der Bindungen, die zur Konjugation dieser Segmente verwendet werden, unabhängig (siehe beispielsweise Tirrel, s.o.; Sperling, Introduction to Physical Polymer Science, 2. Auflage, John Wiley & Sons, 46ff (1993)).
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Blockcopolymer aus der aus Polymeren der Formeln
    N-P, (P-N)n-P, N-(P-N)n, N-(P-N)n-P
    bestehenden Gruppe ausgewählt,
    worin N ein nichtionisches, wasserlösliches Segment ("N-Typ-Segment"), P ein polyionisches Segment ("P-Typ-Segment") und n eine Ganzzahl von 1 bis 5.000 ist. Vorzugsweise liegen die Polymerisationsgrade von N-Typ- und P-Typ-Segmenten im Bereich von etwa 3 bis etwa 50.000, noch bevorzugter von etwa 5 bis etwa 5.000, und sogar noch bevorzugter von etwa 20 bis etwa 500. Umfasst mehr als ein Segment desselben Typs ein Blockcopolymer, dann können diese Segmente alle dieselbe Länge aufweisen oder von unterschiedlicher Länge sein.
  • Die bevorzugten Polyanion-P-Typ-Segmente umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, jene wie beispielsweise Polymethacrylsäure und ihre Salze, Polyacrylsäure und ihre Salze, Copolymere von Methacrylsäure und, ihren Salzen, Copolymers von Acrylsäure und ihren Salzen, Heparin, Poly(phosphat), Polyaminosäure (z.B. Polyasparaginsäure, Polyglutaminsäure und deren Copolymere, die zahlreiche anionische Einheiten aufweisen), Polymaleinsäure, Polymilchsäure, Polynucleotide, carboxyliertes Dextran und dergleichen. Besonders bevorzugte Polyanion-P-Typ-Segmente sind die Produkte von Polymerisation oder Copolymerisation von Monomeren, die zu einem Produkt mit Carboxylseitenketten polymerisieren. Repräsentative Beispiele für solche Monomere umfassen Acrylsäure, Asparaginsäure, 1,4-Phenylendiacrylsäure, Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid, trans-Zimtsäure, 4-Hydroxy-3-methoxyzimtsäure, p-Hydroxyzimtsäure, trans-Glutaconsäure, Glutaminsäure, Itaconsäure, Linolsäure, Linolensäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Mesaconsäure, trans-β-Hydromuconsäure, trans-trans-Muconsäure, Ölsäure, Ricinolsäure, 2-Propen-1-sulfonsäure, 4-Styrolsulfonsäure, trans-Traumatinsäure, Vinylsulfonsäure, Vinylphosphonsäure, Vinylbenzoesäure und Vinylglykolsäure.
  • Bevorzugte Polykation-P-Typ-Segmente umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Polyaminosäure (z.B. Polylysin), Alkanolaminester von Polymethacrylsäure (z.B. Poly(dimethylammonioethylmethacrylat), Polyamine (z.B. Spermin, Polyspermin, Polyethylenimin), Polyvinylpyridin und die quaternären Ammoniumsalze von diesen Polykationsegmenten.
  • Vorzugsweise werden nicht-toxische und nicht-immunogene, Polymer bildende N-Typ- und P-Typ-Segmente verwendet. Aufgrund der erhöhten Toxizität und Immunogenität von kationischen Peptiden werden Nicht-Peptid-P-Typ-Segmente besonders bevorzugt.
  • Im Fall von Blockcopolymeren mit zumindest einem polyanionischen Segment kann das nichtionische Segment, ohne darauf beschränkt zu sein, Polyetherglykole (z.B. Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid)), Copolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid, Polysaccharide (z.B. Dextran), Polymerisationsprodukte von Vinylmonomeren (z.B. Polyacrylamid, Polyacrylester (z.B. Polyacroloylmorpholin), Polymethacrylamid, Poly(N-2-hydroxypropyl)methacrylamid, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinyltriazol, N-Oxid von Polyvinylpyrridin), Polyorthoester, Polyaminosäuren, Polyglycerine (z.B. Poly-2-methyl-2-oxazolin, Poly-2-ethyl-2-oxazolin) und Copolymere und Derivate davon einschließen.
  • Blockcopolymere, die zumindest ein polykationisches Segment umfassen, können unter Verwendung von nichtionischen Segmenten wie beispielsweise Polyetherglykolen (z.B. Polyethylenglykol) oder Copolymeren von Ethylenoxid und Propylenoxid ähnlich formuliert werden. Siehe beispielsweise Bronstein et al., Proc. Am. Chem. Soc., Division of Polymeric Materials: Science and Engineering 76, 52 (1997); Kabanov et al., US-Patent 5.656.611; Spatz et al., Macromolecules 29, 3220 (1996); Wolfert et al., Human Gene Ther. 7, 2123 (1996); Harada & Kataoka, Macromolecules 29, 3220 (1996)).
  • Die Bezeichnung Tensid wird hierin in einem sehr allgemeinen Sinn verwendet, um jeglichen oberflächenaktiven Wirkstoff abzudecken, der an der Grenzfläche adsorbiert wird (siehe beispielsweise Martin, Physical Pharmacy, 4. Auflage, Lea & Febiger, Philadelphia, London, 370ff (1993)), und umfasst, ohne darauf beschränkt zu sein, Mizellen-bildende amphipathische Verbindungen, Seifen, Lipide, oberflächenaktive Wirkstoffe und andere oberflächenaktive biologische Mittel und dergleichen (siehe beispielsweise Martin, Physical Pharmacy, 4. Auflage, Lea & Febiger, Philadelphia, London (1993); Marcel Dekker, New York, Basel (1979); Atwood & Florence, J. Pharm. Pharmacol. 23, 242 S (1971); Atwood & Florence, J. Pharm. Sci. 63, 988 (1974); Florence & Atwood, Physicochemical Principles of Pharmacy, 2. Auflage, Chapman & Hall, New York, 180ff (1988); Hunter, Introduction to Modern Colloid Science, Oxford University Press, Oxford, 12ff (1993)). Der Begriff kationisches Tensid wird hierin verwendet, um, ohne darauf beschränkt zu sein, jedes Tensid abzudecken, das kationische Gruppen in wässriger Lösung produzieren kann. Dies umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf, starke Basen (z.B. quaternäre Ammonium- oder Pyridiniumsalze und dergleichen), die in wässriger Lösung dissoziieren, um kationische Gruppen zu produzieren, und relativ schwache Basen (z.B. primäre Amine, sekundäre Amine und dergleichen), die in wässriger Lösung protonieren, um eine kationische Gruppe als Resultat einer Säure-Base-Reaktion zu produzieren. Demähnlich wird hierin der Begriff anionisches Tensid verwendet, um, ohne darauf beschränkt zu sein, jedes Tensid abzudecken, das anionische Gruppen in wässriger Lösung produzieren kann. Dies umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf, starke Säuren und deren Salze (z.B. Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Alkylphosphonate und dergleichen), die in wässriger Lösung dissoziieren, um anionische Gruppen zu bilden, und schwache Säuren (z.B. Carbonsäuren), die in wässriger Lösung ionisieren, um als ein Resultat einer Säure-Base-Reaktion eine anionische Gruppe zu produzieren.
  • Die geladenen Tenside, die in der praktischen Umsetzung dieser Erfindung verwendet werden können, sind sehr allgemein als kationische und anionische Tenside mit hydrophoben/lipophilen Gruppen charakterisiert, d.h. dass diese Gruppen in Wasser schlecht löslich sind und/oder eine Fähigkeit aufweisen, an einer Wasser-Luft-Grenzfläche zu adsorbieren, und/oder in organischen Lösungsmitteln mit geringer Polarität solubilisieren und/oder sich in wässrigem Medium selbst organisieren, um eine nicht-polare Mikrophase zu bilden. Die Verwendung solcher Verbindungen ist eine wichtige Eigenschaft dieser Erfindung. Die Wechselwirkungen von hydrophoben Gruppen von Tensidmolekülen untereinander tragen zu kooperativer Stabilisierung der ionischen Komplexe zwischen den Blockcopolymeren und den Tensiden der entgegengesetzten Ladung in den Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bei, wie nachstehend noch näher beschrieben wird. Typischerweise sind die kationischen Tenside lipophile quaternäre Ammoniumsalze, Lipopolyamine, lipophile Polyaminosäuren oder ein Gemisch davon, insbesondere jene, die vordem als ein Bestandteil von kationischen Lipidformulierungen zur Verwendung bei Genzufuhr vorgeschlagen wurden. Verschiedene Beispiele von Gruppen und Spezies geeigneter kationischer Tenside werden nachstehend bereitgestellt.
  • Kationische Tenside, die in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, primäre Amine (z.B. Hexylamin, Heptylamin, Octylamin, Decylamin, Undecylamin, Dodecylamin, Pentadecylamin, Hexadecylamin, Oleylamin, Stearylamin, Diaminopropan, Diaminobutan, Diaminopentan, Diaminohexan, Diaminoheptan, Diaminooctan, Diaminononan, Diaminodecan, Diaminododecan), sekundäre Amine (z.B. N,N-Distearylamin, Adrenolutin, Adrenalon, Adrenolglomerulotropin, Albuterol, Azacosterol, Benzoctamin, Benzydamin, Carazolol, Cetamolol, Spirogermanium), tertiäre Amine (z.B. N,N',N'-Polyoxyethylen(10)-N-talg-1,3-diaminopropan, Acecainid, Adipheninhydrochlorid, Adinozalam, Ahistan, Alloclamid, Allocryptopyn, Almitrin, Amitriptylin, Anileridin, Aprindin, Bencyclan, Benoxinat, Biphenamin, Brompheniramin, Bucumolol, Bufetolol, Bufotenin, Bufuralol, Bunaftin, Bunitrolol, Bupranolol, Butacain, Butamirat, Butethamat, Butofilolol, Butoxycain, Butriptylin, Captodiamin, Caramiphenhydrochlorid, Carbetapentan, Carbinoxamin, Carteolol, Cassaidin, Cassain, Cassamin, Chlorpromazin, Dimenoxadol, Dimethazan, Diphehydramin, Orphenandrin, Pyrilamin, Pyrisuccidianol, Succinylcholoniodid, Tetracain und dergleichen), quaternäre Ammoniumsalze, die aromatische und nicht-aromatische Ringe enthaltende Verbindungen einschließen (z.B. Dodecyltrimethylammoniumbromid, Hexadecyltrimethylammoniumbromid, Alkyltrimethylammoniumbromid, Tetradecyltrimethylammonium bromid, Benzalkoniumchlorid, Benzethoniumchlorid, Benzochinoniumchlorid, Benzoxoniumchlorid, Bibenzoniumbromid, Cetalkoniumchlorid, Cethexoniumbromid, Benzyloniumbromid, Benzyldimethyldodecylammoniumchlorid, Benzyldimethylhexadecylammoniumchlorid, Benzyltrimethylammoniummethoxid, Cetyldimethylethylammoniumbromid, Dimethyldioctadecylammoniumbromid (DDAB) (siehe z.B. Whitt et al., Focus 13, 8 (1991)), Methylbenzethoniumchlorid, Decamethoniumchlorid, gemischtes Methyl-Trialkylammoniumchlorid, Methyltrioctylammoniumchlorid, N-Alkylpyridinium-Salze, N-Alkylpiperidinium-Salze, Chinaldinium-Salze, Amprolium, Benzylpyrinium, Bisdequaliniumhalogenide, Azonium- und Azoliumsalze wie beispielsweise Anisotropinmethylbromid, Butropiumbromid, N-Butylscopolammoniumbromid, Tetrazoliumblau, Chinolinium-Derivate (wie beispielsweise Atracuriumbesylat), Piperidinium-Salze wie beispielsweise Bevoniummethylsulfat und Thiazoliumsalze wie beispielsweise Beclotiamin), 1,2-Diacyl-3-(trimethylammonio)propan (Acylgruppe = Dimyristoyl, Dipalmitoyl, Distearoyl, Dioleoyl), 1,2-Diacyl-3-(dimethylammonio)propan (Acylgruppe = Dimyristoyl, Dipalmitoyl, Distearoyl, Dioleoyl), 1,2-Dioleoyl-3-(4'-trimethylammonio)butanoyl-sn-glycerin, 1,2-Dioleoyl-3-succinyl-sn-glycerincholinester, Cholesteryl (4'-Trimethylammonio)butanoat), heterozyklische Amine (z.B. Azacuclonol, Azaperon, Azatadin, Benzetimid, Benziperylon, Benzylmorphin, Bepridil, Biperiden, Budipin, Buphanamin, Buphanitin, Butaperazin, Butorphanol, Buzepid, Calycanthin, Carpipramin), Imidazole (z.B. Azanidazol, Azathiopropin, Bifonazol, Bizantren, Butacanazol, Cafaminol), Triasole (z.B. Bitertanol), Tetrazole (z.B. Azosemid), Phenothiazine (z.B. Azur A, B, C), Aminoglycane (z.B. Daunorubicin, Doxorubicin, Carminomycin, 4'-Epiadriamycin, 4-Demethoxydaunomycin, 11-Desoxydaunorubicin, 13-Desoxydaunorubicin, Adriamycin-14-benzoat, Adriamycin-14-actanoat, Adriamycin-14-naphthalinacetat), Rhodamine (z.B. Rhodamin 123), Acridine (z.B. Acranil, Acriflavin, Acrisorcin), dikationische Bolaform-Elektrolyte (C12Me6; C12Bu6), Dialkylglycetylphosphorylcholin, Lysolecithin), Cholesterinhemisuccinatcholinester, Lipopolyamine (z.B. Dioctadecylamidoglycylspermin (DOGS), Dipalmitoylphosphatidylethanolamidospermin (DPPES), N'-Octadecylspermincarboxamidhydroxytrifluoracetat, N',N''-Dioctadecylspermincarboxamidhydroxytrifluoracetat, N'-Nonafluorpentadecylospermincarboxamid hydroxytrifluoracetat, N',N''-Dioctyl(spermincarbonyl)glycinamidhydroxytrifluoracetat, N'-(Heptadecafluordecyl)-N'-(nonafluorpentadecyl)spermincarbonyl)glycinamidhydroxytrifluoracetat, N'-[3,6,9-trioxa-7-(2'-oxaeicos-11'-enyl)heptaeicos-18-enyl]-spermincarboxamidhydroxytrifluoracetat, N'-(1,2-Dioleoyl-sn-glycero-3-phosphoethanoyl)spermincarboxamidhydroxytrifluoracetat) (siehe beispielsweise Behr et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 86, 6982 (1989); Remy et al., Bioconjugate Chem. 5, 647 (1994)), 2,3-Dioleyloxy-N-[2-(spermincarboxamido)ethyl]-N,N-dimethyl-1-propanaminiumtrifluoracetat (DOSPA) (siehe beispielsweise Ciccarone et al., Focus 15, 80 (1993)), N,NI,NII,NIII-Tetramethyl-N,NI,NII,NIII-tetrapalmitylspermin (TM-TPS) (Lukow et al., J. Virol. 67, 4566 (1993)), N-[1-(2,3-Dioleyloxy)propyl]-N,N,N-trimethylammoniumchlorid (DOTMA) (siehe beispielsweise Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 7413 (1987); Ciccarone et al., Focus 15, 80 (1993)), 1,2-Dioleoyl-3-dimethylhydroxyethylammoniumbromid (DORI) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), 1,2-Dioleyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammoniumbromid (DORIE) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), 1,2-Dioleyloxypropyl-3-dimethylhydroxypropylammoniumbromid (DORIE-HP) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), 1,2-Dioleyloxypropyl-3-dimethylhydroxybutylammoniumbromid (DORIE-HB) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), 1,2-Dioleyloxypropyl-3-dimethylhydroxypentylammoniumbromid (DORIE-HPe) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), 1,2-Dimyristyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammoniumbromid (DMRIE) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), 1,2-Dipalmitoyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammoniumbromid (DPRIE) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), 1,2-Distearoyloxypropyl-3-dimethylhydroxyethylammoniumbromid (DSRIE) (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994)), N,N-Dimethyl-N-[2-(2-methyl-4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenoxy]ethoxy)ethyl]benzenmethanaminiumchlorid (DEBDA), N-[1-(2,3-Dioleyloxy)propyl]-N,N,N,-trimethylammoniummethylsulfat (DOTAB), Lipopoly-L- (oder -D-) -lysin (siehe beispielsweise Zhou et al., Biochim. Biophys. Acta 1065, 8 (1991)), Poly(L- (oder -D-)-lysin, konjugiert an N-Glutarylphosphatidylethanolaminlysin (siehe beispielsweise Zhou et al., Biochim. Biophys. Acta 1065, 8 (1991)), Didodecylglutamatester mit Seitenaminogruppen (C12GluPhCnN+) (siehe beispielsweise Behr, Bioconjugate Chem. 5, 382 (1994)), Ditetradecylglutamatester mit Seitenaminogruppen (C14GluCnN+) (siehe beispielsweise Behr, Bioconjugate Chem. 5, 382 (1994)), 9-(N',N''-Dioctadecylglycinamido)-acridin (siehe beispielsweise Remy et al., Bioconjugate Chem. 5, 647 (1994)), Ethyl-4-[[N-[3-bis(octadecylcarbamoyl)-2-oxapropylcarbonyl]glycinamido]pyrrol-2-carboxamido]-4-pyrrol-2-carboxylat (siehe beispielsweise Remy et al., Bioconjugate Chem. 5, 647 (1994)), N',N'-Dioctadecylornithylglycinamidhydrotrifluoracetat (siehe beispielsweise Remy et al., Bioconjugate Chem. 5, 647 (1994)), kationische Derivate von Cholesterin (z.B. Cholesteryl-3-(oxysuccinamidoethylentrimethylammonium)-Salz, Cholesteryl-3-(oxysuccinamidoethylendimethylamin), Cholesteryl-3-(carboxyamidoethylentrimethylammonium)-Salz, Cholesteryl-3-(carboxyamidoethylenedimethylamin), 3-[N-(N',N'-Dimethylaminoethancarbomoyl]cholesterin) (siehe beispielsweise Singhal & Huang, in: Gene Therapeutics, Wolff (Hrsg.), Birkhauser, Boston, 118ff (1993)), pH-empfindliche kationische Lipide (z.B. 4-(2,3-Bispalmitoyloxypropyl)-1-methyl-1H-imidazol, 4-(2,3-Bisoleoyloxypropyl)-1-methyl-1H-imidazol, Cholesterin-(3-imidazol-1-ylpropyl)carbamat, 2,3-Bispalmitoylpropylpyridin-4-ylamin) und dergleichen (siehe beispielsweise Budker et al., Nature Biotechnology 14, 760 (1996)).
  • Besonders nützlich im Zusammenhang mit Genzufuhr und anderen Anwendungen sind Zusammensetzungen, die Gemische von kationischem Tensid und nichtionischen Tensiden umfassen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Dioleoylphosphatidylethanolamin (DOPE), Dioleoylphosphatidylcholin (DOPC) (siehe beispielsweise Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1987); Singhal & Huang, in: Gene Therapeutics, Wolff (Hrsg.), Birkhauser, Boston, 118ff (1993)). Dies schließt insbesondere im Handel erhältliche kationische Lipidzusammensetzungen ein, umfassend, jedoch nicht beschränkt auf, LipofectAMINETM, Lipofectine®, DMRIE-C, CellFICTINTM, LipofectACETM, Transfectam-Reagenzien (siehe beispielsweise Ciccarone et al., Focus 15, 80 (1993); Lukow et al., J. Virol. 67, 4566 (1993); Behr, Bioconjugate Chem. 5, 382 (1994); Singhal & Huang, in: Gene Therapeutics, Wolff (Hrsg.), Birkhauser, Boston, 118ff (1994); GIBCO-BRL Co.; Promega Co., Sigma Co.) und andere kationische Lipidzusammensetzungen, die zur Transfektion von Zellen verwendet werden (siehe beispielsweise Felgner et al., J. Biol. Chem. 269, 2550 (1994); Budker et al., s.o.).
  • Die anionischen Tenside, die in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Alkylsulfate, Alkylsulfonate, Fettsäure-Seifen, umfassend Salze von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren und Derivaten (z.B. Adrenic Acid, Arachidonsäure, 5,6-Dehydroarachidonsäure, 20-Hydroxyarachidonsäure, 20-Trifluorarachidonsäure, Docosahexaenylsäure, Docosapentaenylsäure, Docostrien-Säure, Eicosadien-Säure, 7,7-Dimethyl-5,8-eicosadiensäure, 8,11-Eicosadiinsäure, Eicosapentaenylsäure, Eicosatetrainsäure, Eicosatriensäure, Eicosatriinsäure, Elaidinsäure, Isolinolsäure, Linoelaidinsäure, Linolsäure, Linolensäure, Dihomo-γ-linolensäure, γ-Linolensäure, 17-Octadecinsäure, Oleinsäure, Phytansäure, Stearidonsäure, 2-Octensäure, Octansäure, Nonansäure, Decansäure, Undecansäure, Undecylensäure, Laurinsäure, Myristoleinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Palmitoleinsäure, Heptadecansäure, Stearinsäure, Nonadecansäure, Heneicosansäure, Docasansäure, Tricosansäure, Tetracosansäure, Cis-15-tetracosensäure, Hexacosansäure, Heptacosansäure, Octacosansäure, Triocantansäure), Salze von Hydroxy-, Hydroperoxy-, Polyhydroxy-, Epoxy-Fettsäuren (siehe beispielsweise Ingram & Brash, Lipids 23, 340 (1988); Honn et al., Prostaglandins 44, 413 (1992); Yamamoto, Free Radic. Biol. Med. 10, 149 (1991); Fitzpatrick & Murphy, Pharmacol. Rev. 40, 229 (1989); Muller et al., Prostaglandins 38, 635 (1989); Falgueyret et al., FEBS Lett. 262, 197 (1990); Cayman Chemical Co., Katalog, 78–108 (1994)), Salze von gesättigten und ungesättigten Mono- und Poly-Carbonsäuren (z.B. Valeriansäure, trans-2,4-Pentadiensäure, Hexensäure, trans-2-Hexensäure, trans-3-Hexensäure, 2,6-Heptadiensäure, 6-Heptensäure, Heptansäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Undecandisäure, Decandicarbonsäure, Undecandicarbonsäure, Dodecandicarbonsäure, Hexadecandisäure, Docasendisäure, Tetracosandisäure, Agaricinsäure, Aleuritinsäure, Azafrin, Bendazac, Benfurodilhemisuccinat, Benzylpenicillinsäure, p-(Benzylsulfonamido)benzoesäure, Biliverdin, Bongkreksäure, Bumadizon, Kaffeesäure, Calcium-2-ethylbutanoat, Capobensäure, Carprofen, Cefodizim, Cefmenoxim, Cefixim, Cefazedon, Cefatrizin, Cefamandol, Cefoperazon, Ceforanid, Cefotaxim, Cefotetan, Cefonicid, Cefotiam, Cefoxitin, Cephamycine, Cetiridin, Cetrarsäure, Cetraxat, Chaulmoograsäure, Chlorambucil, Indomethacin, Protoporphyrin IX, Protizinsäure), Prostansäure und ihre Derivate (z.B. Prostaglandine) (siehe beispielsweise Nelson et al., C & EN, 30–44 (1982); Frolich, Prostaglandins 27, 349 (1984); Cayman Chemical Co., Katalog, 26–61 (1994)), Leukotriene und Lipoxine (siehe beispielsweise Samuelsson et al., Science 237, 1171 (1987); Cayman Chemical Co., Katalog, 64–75 (1994)), Alkylphosphate, O-Phosphate (z.B. Benfotiamin), Alkylphosphonate, natürliche und synthetische Lipide (z.B. Dimethylallylpyrophosphat-Ammoniumsalz, S-Farnesylthioessigsäure, Farnesylpyrophosphat, 2-Hydroxymyristinsäure, 2-Fluorpalmitinsäure, Inositoltriphosphate, Geranylpyrophosphat, Geranygeranylpyrophosphat, α-Hydroxyfarnesylphosphonsäure, Isopentylpyrophosphat, Phosphatidylserine, Cardiolipine, Phosphatidsäure und Derivate, Lysophosphatidsäure, Sphingolipide und dergleichen), synthetische Analoga von Lipiden wie beispielsweise Natrium-dialkylsulfosuccinat (z.B. Aerosol OT®), ethoxylierte n-Alkyl-Sulfate, n-Alkylmonothiocarbonate, Alkyl- und Arylsulfate (Asaprol, Azosulfamid, p-(Benzylsulfonamideo)benzoesäure, Cefonicid, CHAPS), Mono- und Dialkyldithiophosphate, N-Alkanoyl-N-methylglucamin, Perfluoralcanoat, Cholat- und Desoxycholat-Sazle von Gallensäuren, 4-Chlorindolessigsäure, Cucurbinsäure, Jasmonsäure, 7-Epi-Jasmonsäure, 12-Oxophytodiensäure, Traumatinsäure, Tuberonsäure, Abscisinsäure, Acitertin und dergleichen.
  • Die bevorzugten kationischen und anionischen Tenside dieser Erfindung umfassen Fluorkohlenstoff und gemischte Fluorkohlenstoff-Kohlenwasserstoff-Tenside. Siehe beispielsweise Mukerjee, P. Coll. Surfaces A: Physicochem. Engin. Asp. 84, 1 (1994); Guo et al., J. Phys. Chem. 95, 1829 (1991); Guo et al., J. Phys. Chem. 96, 10068 (1992)). Die Liste solcher Tenside, die in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, umfasst, ist jedoch nicht beschränkt auf, die Salze von Perfluormonocarbonsäuren (z.B. Pentafluorpropionsäure, Heptafluorbuttersäure, Nonafluorpentansäure, Tridecafluorheptansäure, Pentadecafluoroctansäure, Heptadecafluornonan säure, Nonadecafluordecansäure, Perfluordodecansäure, Perfluorpolycarbonsäuren, Perfluortetradecansäure) und die Salze von Perfluorpolycarbonsäuren (z.B. Hexafluorglutarsäure, Perfluoradipinsäure, Perfluorsuberinsäure, Perfluorsebacinsäure), doppelendige Hybridtenside, (CmF2m+1)(CnH2n+1)CH-OSO3Na (siehe beispielsweise Guo et al., J. Phys. Chem. 96, 6738 (1992); Guo et al., J. Phys. Chem. 96, 10068 (1992); Guo et al., J. Phys. Chem. 96, 10068 (1992)), fluoraliphatische Phosphonate, fluoraliphatische Sulfate und dergleichen.
  • Die biologischen Wirkstoffzusammensetzungen dieser Erfindung können zusätzlich nicht-ionische oder zwitterionische Tenside enthalten, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Phospholipide (z.B. Phosphatidylethanolamine, Phosphatidylglycerine, Phosphatidylinositole, Diacylphosphatidylcholine, Di-O-Alkylphosphatidylcholine, Plättchen-aktivierende Faktoren, PAF-Agonisten und PAF-Antagonisten, Lysophosphatidylcholine, Lysophosphatidylethanolamine, Lysophosphatidylglycerine, Lysophosphatidylinositole, Lyso-Plättchen-aktivierende Faktoren und Analoga und dergleichen), gesättigte und ungesättigte Fettsäuren-Derivate (z.B. Ethylester, Propylester, Cholesterylester, Coenzym-A-Ester, Nitrophenylester, Naphthylester, Monoglyceride, Diglyceride und Triglyceride, Fettalkohole, Fettalkoholacetate und dergleichen), Lipopolysaccharide, Glyco- und Sphingolipide (z.B. Ceramide, Cerebroside, Galactosyldiglyceride, Ganglioside, Lactocerebroside, Lysosulfatide, Psychosine, Sphingomyeline, Sphingosine, Sulfatide), chromophore Lipide (neutrale Lipide, Phospholipide, Cerebroside, Sphingomyeline), Cholesterin und Cholesterin-Derivate, Amphotericin B, Abamectin, Acediasulfon, n-Alkylphenylpolyoxyethylenether, n-Alkylpolyoxyethylenether (z.B. TritonTM), Sorbitanester (z.B. SpanTM), Polyglykolether-Tenside (TergitolTM), Polyoxyethylensorbitan (z.B. TweenTM), Polysorbate, polyoxyethylierte Glykolmonoether (z.B. BrijTM, Polyoxyethylen-9-laurylether, Polyoxyethylen-10-Ether, Polyoxyethylen-10-tridecylether), Lubrol, Copolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid (z.B. PluronicTM, Pluronic RTM, TeronicTM, PluradotTM), Alkylarylpolyetheralkohol (TyloxapolTM), Perfluoralkyl-polyoxylierte Amide, N,N-Bis[3-D-gluconamidopropyl]cholamid, Decanoyl-N-methylglucamid, n-Decyl-α-D-Glucopyranosid, n-Decyl-β-D-Glucopyranosid, n-Decyl-β-D-maltopyranosid, n- Dodecyl-β-D-Glucopyranosid, n-Undecyl-β-D-Glucopyranosid, n-Heptyl-d-glucopyranosid, n-Heptyl-β-D-thioglucopyranosid, n-Hexyl-β-D-Glucopyranosid, n-Nonanoyl-β-D-Glucopyranosid, 1-Monooleyl-rac-glycerin, Nonaoyl-N-methylglucamid, n-Dodecyl-α-D-maltosid, n-Dodecyl-β-D-maltosid, N,N-bis[3-gluconamidpropyl]desoxycholamid, Diethylenglykolmonopentylether, Digitonin, Heptanoyl-N-methylglucamid, Heptanoyl-N-methylglucamid, Octanoyl-N-methylglucamid, n-Octyl-β-D-gucopyranosid, n-Octyl-α-D-gucopyranosid, n-Octyl-β-D-Thiogalactopyranosid, n-Octyl-β-D-Thioglucopyranosid, Betain (R1R2R3N+R'CO2 –, worin R1R2R3R' Kohlenwasserstoffketten sind), Sulfobetain (R1R2R3N+R'SO3 –), Phospholipide (z.B. Dialkylphosphatidylcholin), 3-[(3-Cholamidopropyl)-dimethylammonioj-2-hydroxy-1-propansulfonat, 3-[(3-Cholamidopropyl)-dimethylammonio]-1-propansulfonat, N-Decyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propansulfonat, N-Dodecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propansulfonat, N-Hexadecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propansulfonat, N-Octadecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propansulfonat, N-Octyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propansulfonat, N-Tetradecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propansulfonat, Dialkylphosphatidylethanolamin.
  • Oberflächenaktive biologische Wirkstoffe, die zur praktischen Umsetzung dieser Erfindung verwendet werden können, schließen jene ein, die zu Diagnosezwecken oder Bildgebung nützlich sind, sowie jene, die in der Lage sind, auf eine Zelle, ein Organ oder einen Organismus Einfluss zu haben, um eine Änderung der Funktion der Zelle, des Organs oder des Organismus zu erwirken, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, pharmazeutische Wirkstoffe. Solche biologische Wirkstoffe umfassen zahlreiche verschiedene Substanzen, die zur Diagnose, Therapie, Immunisierung oder anders verwendet werden, um menschliche und Tiererkrankungen zu bekämpfen. Solche Wirkstoffe umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, schmerzlindernde Mittel, entzündungshemmende Mittel, antibakterielle Mittel, antivirale Mittel, antifungale Mittel, Antiparasitika, Antitumor- oder Antikrebs-Mittel, Toxine, Hormone, Neurotransmitter, Immunmodulatoren, Farbstoffe, radioaktive Markierungen, radioundurchlässige Verbindungen, fluoreszierende Verbindungen, Zellrezeptor-Bindungsmoleküle, Anti-Glaukom-Mittel, Mydriatika und lokale Anästhetika.
  • Es ist wesentlich, dass die biologischen Wirkstoffe dieser Erfindung geladen sind, um den Komplex mit dem Blockcopolymer mit entgegengesetzter Ladung zu bilden. Der Begriff des geladenen biologischen Wirkstoffs wird hierin verwendet, um, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, jeden beliebigen biologischen Wirkstoff zu umfassen, der entweder Kationen- oder Anionengruppen in wässriger Lösung bilden kann. Dies umfasst, beschränkt sich jedoch nicht auf, starke Basen (z.B. quaternäre Ammonium- oder Pyridiniumsalze und dergleichen), die in wässriger Lösung dissoziieren, um kationische Gruppen zu bilden, und schwache Basen (z.B. primäre Amine, sekundäre Amine und dergleichen), die in wässriger Lösung protonieren, um kationische Gruppen als ein Resultat einer Säure-Base-Reaktion zu produzieren. Die anionischen biologischen Wirkstoffe umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, starke Säuren und deren Salze (z.B. Wirkstoffe, die Sulfatgruppen, Sulfonatgruppen, Phosphatgruppen, Phosphonatgruppen und dergleichen enthalten), die in wässriger Lösung dissoziieren, um anionische Gruppen zu bilden, und schwache Säuren (z.B. Carbonsäuren), die in wässriger Lösung ionisieren, um eine anionische Gruppe als ein Resultat einer Säure-Base-Reaktion zu bilden.
  • Die biologischen Wirkstoffe, die in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden können, können nichtsteroide Entzündungshemmer, wie beispielsweise Indomethacin, Salicylsäureacetat, Ibuprofen, Sulindac, Piroxicam und Naproxen, Antiglaukom-Mittel, wie beispielsweise Timolol oder Pilocarpin, Neurotransmitter wie beispielsweise Acetylcholin, Anästhetika wie beispielsweise Dibucain, Neuroleptika wie beispielsweise die Phenothiazine (z.B. Compazin, Thorazin, Promazin, Chlorpromazin, Acepromazin, Aminopromazin, Perazin, Prochlorperazin, Trifluoperazin und Thioproperazin), Rauwolfiaalkaloide (z.B. Resperin und Deserpin), Thioxanthene (z.B. Chlorprothixen und Tiotixen), Butyrophenone (z.B. Haloperidol, Moperon, Trifluorperidol, Timiperon und Droperidol), Diphenylbutylpiperidine (z.B. Pimozide) und Benzamide (z.B. Sulpirid und Tiaprid); Beruhigungsmittel wie beispielsweise Glycerin-Derivate (z.B. Mephenesin und Methocarbamol), Propandiole (z.B. Meprobamat), Diphenylmethan-Derivate (z.B. Orphenadrin, Benzotrapin und Hydroxyzin) und Benzodiazepine (z.B. Chlordiazepoxid und Diazepam); Hypnotika (z.B. Zolpdem und Butoctamid); Beta-Blocker (z.B. Propranolol, Acebutonol, Metoprolol und Pindolol); Antidepressiva wie beispielsweise Dibenzazepine (z.B. Imipramin), Dibenzocycloheptene (z.B. Amtiriptylin) und die Tetrazyklika (z.B. Mianserin); MAO-Hemmer (z.B. Phenelzin, Iproniazid und Selegelin); Psychostimulanzien wie beispielsweise Phenylethylamin-Derivate (z.B. Amphetamine, Dexamphetamine, Fenproporex, Phentermin, Amfepramon und Pemolin) und Dimethylaminoethanole (z.B. Clofenciclan, Cyprodenat, Aminorex und Mazindol); GABA-Mimetika (z.B. Progabid); Alkaloide (z.B. Codergocrin, Dihydroergocristin und Vincamin); Anti-Parkinson-Mittel (z.B. L-Dopamin und Selegelin); Mittel, die bei der Behandlung von Alzheimerkrankheit verwendet werden, Cholinergika (z.B. Citicolin und Physostigmin); Vasodilatoren (z.B. Pentoxifylin); und zerebroaktive Mittel (z.B. Pyritinol und Meclofenoxat) umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Anti-neoplastische Mittel können auch vorteilhafterweise als biologische Mittel in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden. Repräsentative Beispiele umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Paclitaxel, Daunorubicin, Doxorubicin, Carminomycin, 4'-Epiadriamycin, 4-Demethoxydaunomycin, 11-Desoxydaunorubicin, 13-Desoxydaunorubicin, Adriamycin-14-benzoat, Adriamycin-14-actanoat, Adriamycin-14-naphthalinacetat, Vinblastin, Vincristin, Mitomycin C, N-Methylmitomycin C, Bleomycin A2, Dideazatetrahydrofolsäure, Aminopterin, Methotrexat, Cholchicin und Cisplatin. Repräsentative antibakterielle Wirkstoffe sind die Aminoglycoside einschließlich Gentamicin. Repräsentative antivirale Verbindungen sind Rifampicin, 3'-Azido-3'-desoxythymidin (AZT) und Acylovir. Repräsentative antifungale Wirkstoffe sind die Azole, einschließlich Fluconazol, Macrolide wie beispielsweise Amphotericin B und Candicidin.
  • Repräsentative Anti-Parasiten-Verbindungen sind die antimonhältigen Wirkstoffe. Geeignete biologische Wirkstoffe umfassen auch, ohne darauf beschränkt zu sein, Vincaalkaloide, wie beispielsweise Vincristin und Vinblastin, Antibiotika vom Mitomycin-Typ, wie beispielsweise Mitomycin C und N-Methylmitomycin, Antibiotika vom Bleomycin-Typ, wie beispielsweise Bleomycin A2, Antifolate wie beispielsweise Me thotrexat, Aminopterin und Dideazatetrahydrofolsäure, Taxane, Anthracyclin-Antibiotika und dergleichen.
  • Die Zusammensetzungen können auch Enzym-hemmende Wirkstoffe umfassen, wie beispielsweise Inhibitoren für reverse Transkriptase, Protease-Inhibitoren, Angiotensin-konvertierende Enzyme, 5μ-Reductase und dergleichen. Typisch für diese Wirkstoffe sind Peptid- und Nichtpeptid-Strukturen wie beispielsweise Finasterid, Quinapril, Ramipril, Lisinopril, Saquinavir, Ritonavir, Indinavir, Nelfinavir, Zidovudin, Zalcitabin, Allophenylnorstatin, Kynostatin, Delaviridin, Bis-Tetrahydrofuran-Liganden (siehe beispielsweise Ghosh et al., J. Med. Chem. 39, 3278 (1996)) und Didanosin. Solche Wirkstoffe können alleine oder in Form von Kombinationstherapie verabreicht werden; z.B. in Form einer Kombinationstherapie, die Saquinavir, Zalcitabin und Didanosin, Zalcitabin und Zidovudin verwendet. Siehe beispielsweise Collier et al., Antiviral Res. 29, 99 (1996).
  • Andere geeignete biologische Wirkstoffe umfassen Sauerstofftransporter (z.B. Porphine, Porphirine und ihre Komplexe mit Metallionen), Coenzyme und Vitamine (z.B. NAD/NADH, Vitamine B12, Chlorophylle) und dergleichen.
  • Geeignete biologische Wirkstoffe schließen weiters Wirkstoffe ein, die in diagnostischen Sichtbarmachungs-Verfahren wie beispielsweise Magnetresonanz-Bildgebung (z.B. Gadolinium(III)-diethylentriaminpentaessigsäure) verwendet werden, und können eine chelatbildende Gruppe sein (z.B. Diethylentriaminpentaessigsäure, Triethylentriaminpentaessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, 1,2-Diaminocyclohexan-N,N,N',N'-tetraessigsäure, N,N'-Di-(2-hydroxybenzyl)ethylendiamin), N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamintriessigsäure und dergleichen). Solch ein biologisches Mittel kann weiters ein α-, β- oder γ-emittierendes Radionuclid einschließen (z.B. Gallium 67, Indium 111, Technetium 99). Iodhältige radio-undurchlässige Moleküle sind auch als diagnostische Mittel geeignet. Das diagnostische Mittel kann auch ein paramagnetisches oder superparamagnetisches Element oder eine Kombination aus paramagnetischem Element und Radionuclid umfassen. Die paramagnetischen Elemente umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Gadolinium(III), Dysporsium(III), Holmium(III), Europium(III), Eisen(III) oder Mangan(II).
  • Die Zusammensetzung kann weiters eine Targeting-Gruppe einbinden, umfassend, jedoch nicht beschränkt auf, Antikörper, Fragment eines Antikörpers, Proteinligand, Polysaccharid, Polynucleotid, Polypeptid, niedermolekulares organisches Molekül und dergleichen. Solch eine Targeting-Gruppe kann kovalent an das Blockcopolymer oder Tensid gebunden sein, oder es kann nicht-kovalent in die Zusammensetzungen durch hydrophobe, elektrostatische Wechselwirkungen oder Wasserstoffbindungen eingebunden sein.
  • Eine neue und unerwartete Entdeckung der vorliegenden Erfindung ist, dass niedermolekulare biologische Wirkstoffe mit einer bis etwa fünf anionischen Gruppen mit Blockcopolymeren von entgegengesetzter Ladung formuliert werden können. Die Molmassen dieser biologischen Wirkstoffe belaufen sich auf weniger als 4.000, vorzugsweise auf weniger als 2.000 und noch bevorzugter auf weniger als 700. Weiters wird bevorzugt, dass diese biologischen Wirkstoffe eine hydrophobe Gruppe enthalten, die für kooperative Stabilisierung des Komplexes zwischen dem Wirkstoff und dem Blockcopolymer sorgen. Repräsentative Beispiele biologischer Wirkstoffe, die solche hydrophoben Gruppen enthalten, schließen gesättigte und ungesättigte Fettsäuren, Arachidonsäure und Derivate, Leukotriene, Porphirine, Anthracyclin-Antibiotika, Prostaglandine, Benzodiazepine und dergleichen ein.
  • Während hier keine Einschränkung auf irgendeine bestimmte Theorie beabsichtigt ist, wird angenommen, dass die zuvor beschriebenen Tenside und Blockcopolymere von entgegengesetzter Ladung aufgrund von kooperativer Bindung stabile Komplexe bilden. (Siehe z.B. Goddard, in: Interactions of Surfactants with Polymers and Proteins. Goddard & Ananthapadmanabhan (Hrsg.), CRC Press, Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo, 171ff (1992).) Kooperative Bindung tritt in dem Sinn auf, dass Bindung von Tensidmolekülen an das Blockcopolymer durch die Gegenwart von anderen Molekülen desselben oder eines anderen Tensids, das bereits an dasselbe Copolymer gebunden ist, verstärkt wird. Gemäß dem kooperativen Bindungsmechanismus, von dem angenommen wird, dass er dieser Erfindung zugrunde liegt, bindet sich das Tensid elektrostatisch an die entgegengesetzt geladenen P-Typ-Segmente des Blockcopolymers, um supramolekulare Komplexe zu bilden. Diese Komplexe können durch die Wechselwirkungen der hydrophoben Teile von Tensidmolekülen, die an dasselbe P-Typ-Segment gebunden sind, untereinander kooperativ stabilisiert werden. Tatsächlich scheint es, dass ohne diese hydrophobe Wechselwirkungen keine Bildung des erwünschten Komplexes auftreten würde. 1 zeigt das die Bindungsisothermen in Bezug auf Wechselwirkung von Cetylpyridiniumbromid und Dodecylpyridiniumbromid mit dem Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat)blockcopolymer. Wie aus 1 ersichtlich ist, führt eine Abnahme der Länge des hydrophoben Substituenten am Tensid, von stärker hydrophobem Cetyl- zu weniger hydrophobem Dodecyl-, zu einer Senkung der Stabilität des Komplexes um mehr als das Zehnfache. Dieser Bindungsmechanismus ist insbesondere charakteristisch für oberflächenaktive biologische Wirkstoffe. Siehe beispielsweise Florence & Attwood, Physicochemical Principles of Pharmacy, 2. Auflage, Chapman & Hall, New York, 180ff (1988). Beispielsweise stellt 2 die Bindungsisothermen in Bezug auf Wechselwirkung von Doxorubicin und Rhodamin 123 mit dem Copolymer von Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) bereit.
  • Bildung elektrostatischer Komplexe zwischen Tensiden und P-Typ-Segmenten führt zur Ladungsneutralisierung. Als ein Resultat nimmt die Hydrophobizität der komplexierten Segmente zu, und Löslichkeit in Wasser nimmt ab. Somit bleiben die bevorzugte biologische Wirkstoffzusammensetzungen in der wässrigen Lösung aufgrund der Gegenwart der N-Typ-Segmente, die an die P-Typ-Segmente gebunden sind, erhalten. Durch Variieren der relativen Längen und Mengen der N-Typ- und P-Typ-Blöcke ist es möglich, die hydrophil-lipophilen Eigenschaften der zwischen dem Tensid und dem Blockcopolymer gebildeten Komplexe zu variieren und die Löslichkeit der bevorzugten Zusammensetzungen zu optimieren. Es wird bevorzugt, dass die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bei physiologischen Bedingungen (pH, Osmomolarität, usw.) und Temperaturen wasserlöslich sind. 3 zeigt, dass Bindung von Cetylpyridiniumbromid an Poly(natriummethacrylat)segment alleine in der Bildung eines wasserunlöslichen Komplexes resultiert, während Bindung desselben Tensids an das Blockcopolymer Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat) einen wasserlöslichen Komplex ergibt.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bilden normalerweise Komplexe von geringer Größe, die thermodynamisch stabil sind und auch nach Lagerung in Lösungen über Wochen oder Monaten hinweg, je nach Typ des Polymers, nicht aggregieren. Die Fähigkeit, Teilchen von solch limitierter Größe zu bilden, ist wichtig, da kleine Teilchen sogar durch dünne Kapillaren leicht in Gewebe eindringen können und in Zellen mittels Endocytose eindringen können. Die bevorzugte Größe dieser Teilchen beträgt weniger als 500 nm, noch bevorzugter weniger als 200 nm und noch bevorzugter weniger als 100 nm. Diese Systeme können lyophilisiert und als ein lyophilisiertes Pulver gelagert werden, um dann neuerlich aufgelöst zu werden, um Lösungen mit den Teilchen derselben Größe zu bilden.
  • Es ist nützlich, die Bestandteile, die die Komplexe dieser Erfindung bilden, als einen Parameter zu betrachten, der hierin als Ladungsverhältnis des Komplexes bezeichnet wird. Das Ladungsverhältnis des Komplexes, das hierin als "ϕ" bezeichnet wird, ist das Verhältnis der Nettoladung der Tensidmoleküle, die an ein Blockcopolymermolekül gebunden sind, zur Nettoladung der P-Typ-Segmente in diesem Blockcopolymer. Weist das Tensidmolekül beispielsweise zwei positiv geladene Gruppen und fünf negativ geladene Gruppen auf, so hat es eine "Nettoladung" von -3. Bindet sich also ein Tensid mit der Nettoladung z1 an die entgegengesetzt geladenen P-Typ-Segmente des Blockcopolymers, so wird das Ladungsverhältnis wie folgt ausgedrückt:
    Figure 00240001
    worin n für die Anzahl von Tensidmolekülen steht, die an ein Blockcopolymermolekül gebunden sind, z2 für die Nettoladung der Grundeinheiten des P-Typ-Moleküls steht, PD der Polymerisationsgrad des P-Typ-Segments ist und γ für die Anzahl von P-Typ-Segmenten im Blockcopolymermolekül steht.
  • Ist ϕ < 1, dann hat der Komplex dasselbe Ladungsvorzeichen wie die P-Typ-Segmente; ist ϕ > 1, so hat der Komplex dasselbe Ladungsvorzeichen wie das Tensid; und ist ϕ = 1, so ist der Komplex elektroneutral. Daher kann durch Variieren des Molverhältnisses der Komponenten in den Zusammensetzungen die Ladung der gebildeten Teilchen von negativ auf positiv und umgekehrt verändert werden. Siehe beispielsweise 4. Somit können in solche Teilchen durch Kombination von elektrostatischen und hydrophoben Wechselwirkungen verschiedene biologische Wirkstoffe eingebunden werden. Beispielsweise sind die Zusammensetzungen aus kationischen oberflächenaktiven Wirkstoffen (z.B. Adriamycin-14-naphthalinacetat) und anionischem Blockcopolymer (z.B. Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) bei ϕ > 1 positiv geladen. Die Zusammensetzungen aus anionischen oberflächenaktiven biologischen Wirkstoffen (z.B. Indomethacin) und kationischem Copolymer (z.B. Polyethylenimin und Polyethylenoxid) bei ϕ > 1 sind negativ geladen.
  • Weiters ist es nützlich, den Parameter, der das Verhältnis der Nettoladungen von Tensiden zu den Nettoladungen der P-Typ-Segmente des Blockcopolymers in den Zusammensetzungen dieser Erfindung charakterisieren, einzuführen. Dieser hierin als Zusammensetzung des Gemischs bzw. als "Z" bezeichnete Parameter wird wie folgt ausgedrückt:
    Figure 00250001
    worin z1, z2, γ und PD dieselbe Bedeutung wie in Gleichung (1) haben und C1 und C2 die molaren Konzentrationen des Tensids und des Blockcopolymers im Gemisch bezeichnen. Während hier keine Einschränkung auf irgendeine bestimmte Theorie be absichtigt ist, wird angenommen, dass die Beziehung zwischen dem Ladungsverhältnis des Komplexes und der Zusammensetzung des Gemischs wie folgt ist: ϕ ≥ Z. Das bedeutet, dass n ≥ C1C2, d.h. dass die Anzahl von Tensidmolekülen, die an ein Blockcopolymermolekül gebunden ist, nicht geringer ist als das Verhältnis der molaren Konzentrationen des Tensids und des Blockcopolymers im Gemisch. Ist Z weiters weniger als 1, vorzugsweise weniger als 0,5, n > C1C2, d.h. dass die Anzahl an Tensidmolekülen, die an ein Blockcopolymermolekül gebunden sind, höher ist als das Verhältnis der Molkonzentrationen des Tensids und des Blockcopolymers im Gemisch. Der Grund für das Verhalten, das durch diese Beziehungen ausgedrückt wird, ist, dass die Bindung von Tensidmolekülen an die P-Typ-Segmente des Blockcopolymers durch die Gegenwart der Moleküle von Tensid, das bereits an dasselbe Blockcopolymer gebunden ist, verstärkt wird. Daher spiegeln diese Beziehungen den kooperativen Bindungsmechanismus zwischen dem Tensid und den Blockcopolymeren der vorliegenden Erfindung wider.
  • Unter bestimmten Bedingungen bilden die Teilchen des Komplexes spontan Vesikel, die ein inneres wässriges Volumen enthalten. Verschiedene biologisch aktive Wirkstoffe (beispielsweise 3'-Azido-3'-desoxythymidin, wasserlösliche Proteaseinhibitoren, Interleukine, Insulin und dergleichen) können physikalisch in das innere wässrige Volumen solcher Vesikel eingeschlossen werden. Die optimalen Bedingungen zur Vesikelbindung wird durch die Zusammensetzung des Gemischs bestimmt, sodass sich die Vesikel bilden, wenn Z über etwa 0,1 und unter etwa 100, vorzugsweise über 0,4 und unter 20 und noch bevorzugter über 0,7 und unter 10, liegt.
  • Weiters können die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung hydrophobe biologische Wirkstoffe (z.B. Paclitaxel) durch nicht-polare Wechselwirkungen in der Mikrophase, die durch die hydrophoben Gruppen des Tensids gebildet wird, löslich machen.
  • Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass elektrostatische Wechselwirkungen zwischen den geladenen Gruppen des biologisch aktiven, oberflächenak tiven Wirkstoffs und der Grundeinheiten der P-Typ-Segmente des Blockcopolymers pH-abhängig sind. Beispielsweise zeigt 5 die pH-Abhängigkeit der Reaktion zwischen Cetylpyridiniumbromid und dem Copolymer von Polymethacrylsäure und Polyethylenoxid. Es wird bevorzugt, dass entweder das P-Typ-Segment des Blockcopolymers oder das Tensid oder sowohl das P-Typ-Segment als auch das Tensid eine schwache Säure oder eine schwach Base darstellen. Die bevorzugten gebildeten Zusammensetzungen sind im pH-Bereich von etwa pH 2,0 bis etwa pH 10,0, vorzugsweise von etwa pH 3,0 bis etwa pH 9,0, noch bevorzugter im pH-Bereich von etwa pH 4,0 bis etwa pH 8,0, pH-abhängig. Dissoziation der Komplexe aus dem biologisch aktiven Tensid und dem Blockcopolymer als ein Resultat der pH-Änderung ist durch ein schrittweises Verhalten charakterisiert, wobei kooperative Systeme eindeutigere pH-Abhängigkeit aufweisen. Vorzugsweise dissoziieren diese Komplexe, wenn die pH-Änderung etwa 3,0 pH-Einheiten, noch bevorzugter etwa 2,0 pH-Einheiten und noch bevorzugter etwa 1,0 pH-Einheiten, beträgt. Da das biologisch aktive Tensid und das Blockcopolymer durch nicht-kovalente Wechselwirkungen aneinander gebunden sind, führt eine Dissoziation des Komplexes zur Freisetzung des biologischen Wirkstoffs. Die Komplexe zwischen den Tensiden und Blockcopolymeren sind im pH-Bereich von etwa pH 5,5 bis etwa pH 8,5, vorzugsweise im pH-Bereich von etwa pH 6,5 bis etwa 7,5, stabil. Diese Komplexe können jedoch leicht dissoziieren, wenn es im Zielgewebe oder in der Zielzelle zu einer pH-Verschiebung kommt, wodurch ortsspezifische Freisetzung des biologischen Wirkstoffs ermöglicht wird. Um die Freisetzung des oberflächenaktiven biologischen Wirkstoffs aus den Zusammensetzungen der ersten Ausführungsform zu erleichtern, beträgt die Gesamtmenge der Nettoladung dieser biologischen Wirkstoffe nicht mehr als etwa 5, bevorzugter nicht mehr als 4 und noch bevorzugter nicht mehr als 3.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ermöglichen auch verschiedene Arten der Verabreichung, umfassend, jedoch nicht beschränkt auf, parenterale (wie beispielsweise intramuskuläre, subkutane, intraperitoneale und intravenöse), orale, topische, Ohr-, vaginale, pulmonale und okulare Verabreichung. Diese Zusammensetzungen können die Form von Tabletten, Kapseln, Pastillen, Tabletten, Pulvern, Gelen, Sirupen, Elixieren, wässrigen Lösungen, Suspensionen, Mizellen, Emulsionen und Mikroemulsionen aufweisen.
  • Es werden herkömmliche pharmazeutische Formulierungen verwendet. Im Fall von Tabletten beispielsweise können bekannte Träger wie beispielsweise Lactose, Natriumcitrat und Salze von Phosphorsäure verwendet werden. Auflösungsmittel wie Stärke und Gleitmittel wie Magnesiumstearat, Natriumlaurylsulfat und Talk, wie sie üblicherweise in Tabletten verwendet werden, können vorhanden sein. Kapseln zur oralen Einnahme können Verdünner wie Lactose und hochmolekulare Polyethylenglykole einbinden. Sind wässrige Suspensionen zur oralen Verwendung erforderlich, so kann das Konjugat mit Emulsions- und Suspensionsmitteln kombiniert werden. Zur parenteralen Verabreichung werden üblicherweise sterile Lösungen des Konjugats hergestellt, und der pH der Lösungen wird passend eingestellt und gepuffert. Bei intravenöser Verwendung sollte die Gesamtkonzentration der Gelöststoffe so eingestellt sein, dass das Präparat isotonisch ist. Zur okularen Verabreichung können Salben oder einzutropfende Flüssigkeiten mittels bekannter Systeme zum Einführen von Wirkstoffen ins Auge, wie beispielsweise Applikatoren oder Augentropffläschchen, bereitgestellt werden. Solche Zusammensetzungen können Mucomimetika wie beispielsweise Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat, Hydroxypropylmethylcellulose oder Polyvinylalkohol, Konservierungsmittel wie beispielsweise Sorbinsäure, EDTA oder Benzylchroniumchlorid und die üblichen Mengen an Verdünnungsmittel und/oder Trägern einbinden. Zur pulmonalen Verabreichung werden Verdünner und/oder Träger so ausgewählt, dass sie die Bildung eines Aerosols ermöglichen.
  • Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, um die Erfindung näher zu beschreiben. Diese Beispiele sind ausschließlich aus Veranschaulichung der spezifischen Ausführungsformen der Zusammensetzungen und Verfahren der Erfindung zu verstehen und sollten in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung verstanden werden.
  • Die Fähigkeit der biologisch aktiven Zusammensetzungen der Erfindung, das biologische Profil und die Aktivität von biologischen Wirkstoffen zu verändern, kann in zahlreichen experimentellen Modellen, wie in den folgenden zwei Beispielen beschrieben wird, gut beobachtet werden.
  • BEISPIEL 1
  • Die gegen zahlreiche Wirkstoffe resistente KBv-Zelllinie (Vinblastin-resistentes menschliches Epidermiskarzinom), die hohe Konzentrationen an Glykoprotein P (P-gp) (als Ausflusspumpe) exprimiert (Gervasoni et al., Cancer Research 51, 4955 (1991)), kann verwendet werden, um die Wirkungen der vorliegenden Zusammensetzungen auf Doxorubicin-Zytotoxizität zu bewerten. KBv-Zellen wurden in vitro als eine Monolayerkultur in RPMI-1640-Medium, ergänzt mit 10% fötalem Rinderserum, aufrechterhalten. Die Zellen wurden vor der experimentellen Verwendung im Wirkstoff-freien Medium über mindestens vier Passagen hinweg kultiviert. Die Zellen wurden durch Trypsinisierung geerntet, bei 2.000 bis 3.000 Zellen/Well in frischem Medium in 96-Well-Mikrotiterplatten ausplattiert und 1 bis 2 Tage lang kultiviert, um die Wiederanbindung zu ermöglichen. Das Doxorubicin mit oder ohne 0,02% Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) wurde daraufhin in verschiedenen Konzentrationen zugesetzt, und die Zellmonolayer wurden 4 Stunden lang bei 37°C mit 5% Kohlendioxid inkubiert. Nach Inkubation wurden die Zellmonolayer dreimal mit D-PBS gewaschen und 4 Tage lang in RPMI 1640, ergänzt mit 10% PBS, kultiviert. Die Wirkstoff-Zytotoxizität wurde durch einen Standard-XTT-Test (Scudievo et al., Cancer Research 48, 4827 (1988)) bestimmt. Kurz beschrieben wurde 1 mg/ml sterile XTT-Lösung in RPMI 1640, das 5 μl/ml von 1,54 μg/ml Phenazinmethasulfatlösung in sterilem PBS enthielt, zu den Zellen (50 μl/Well in 200 μl Medium) zugesetzt und 4 bis 16 Stunden lang bei 37°C und 5% CO2 inkubiert. Die Absorptionsfähigkeit bei λ420 wurde unter Verwendung eines Mikroplattenlesers bestimmt. Alle Experimente wurden dreifach ausgeführt. SEM-Werte betrugen weniger als 10% (P < 0,05). Die Werte von IC50 wurden aufgrund den Dosisreaktionskurven bestimmt. Die Ergebnisse sind wie folgt:
  • Figure 00300001
  • Die obigen Daten zeigen, dass die vorliegende Zusammensetzung die gegen viele Wirkstoffe resistenten Krebszellen in Bezug auf MDR-Wirkstoff chemoempfindlich machen.
  • BEISPIEL 2
  • Das folgende Experiment bewertete die Wirkungen von Zusammensetzungen dieser Erfindung auf die Aufnahme von Rhodamin 123 in menschliche Darmepithelzellen Caco-2. Diese Zellen exprimieren P-gp, das die Durchlässigkeit der Zellen in Bezug auf eine breite Gruppe pharmazeutischer Wirkstoffen steuert (Thiebault et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 7735 (1987)). Rhodamin 123 ist eine spezifische Sonde für die Wirkungen auf das P-gp-Effluxsystem, die üblicherweise zur Bewertung des P-gp-Effluxsystems in Krebs- und in normalen Zellen eingesetzt wird (Jancis et al., Mol. Pharmacol. 43, 51 (1993); Lee et al., Mol. Pharmacol. 46, 627 (1994)). In Bezug auf die Freisetzung von Wirkstoffen könnte die Blockierungs-P-gp-Funktion in Darmepithelzellen einen signifikanten Einfluss haben. Die Caco-2-Zellen wurden in DMEM, ergänzt mit 10% fötalem Rinderserum, kultiviert. Die Caco-2-Zellmonolayer wurden in 24-Well-Kulturplatten gezüchtet und nach erreichter Konfluenz in Rhodamin-Aufnahmeexperimenten verwendet. Konfluenz aller Zellmonolayer wurde durch visuelle Untersuchung unter Verwendung eines umgekehrten Lichtmikroskops bestimmt. 3,2 μM Rhodamin 123 wurden mit 0,01% Lösung von Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat) in Testpuffer mit der folgenden Zusammensetzung formuliert: NaCl (122 mM), NaHCO3 (25 mM), Glucose (10 mM), KCl (3 mM) MgSO4 (1,2 mM), K2HPO4 (0,4 mM), CaCl2 (1,4 mM) und HEPES (10 mM). Die Aufnahme von Rhodamin 123 in Caco-2-Zellmonolayer in Gegenwart und Abwesenheit von Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) wurde bei 37°C über eine Zeitspanne von 60 Minuten untersucht. Nach einer dreißigminütigen Präinkubation bei 37°C wurde der Testpuffer entfernt, und 3,2 μM Rhodamin 123 mit oder ohne 0,01% Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) wurden zu den Monolayer zugesetzt. Diese Proben wurden den Monolayer bei 37°C 90 Minuten lang ausgesetzt, und Aufnahme wurde durch Entfernen des Mediums und dreimaliges Waschen der Caco-2-Monolayer mit 0,5 ml eiskaltem PBS gestoppt. Die Caco-2-Monolayer wurden in 1,0% Triton X-100 (0,5 ml) löslich gemacht, und Aliquoten wurden zur Bestimmung von zell-assoziierter Rhodamin-Fluoreszenz und Proteingehalt entnommen. Rhodamin-123-Fluoreszenz wird bei λex = 488 nm und λem = 550 nm unter Verwendung eines Shimadzu 5000 Spektralfluorimeters bestimmt; und Proteingehalt wird unter Verwendung des Pierce-BCA-Verfahrens bestimmt. Die Konzentration von Rhodamin 123 in der Caco-2-Lysatlösung wird durch Konstruktion von Standardkurven bestimmt. Daten aus den Aufnahmeuntersuchungen werden als Menge von zellassoziiertem Rhodamin/mg Protein angegeben. Jeder Datenpunkt stellt das Mittel ± SEM von 4 Monolayer dar. Die Resultate lauten wie folgt:
  • Figure 00310001
  • Die zuvor genannten Daten zeigen, dass die vorliegende Zusammensetzung den Transport von MDR-Wirkstoff in Zellen, die das P-gp-Effluxsystem exprimieren, beschleunigt und dass diese Formulierung die Wirksamkeit von Wirkstoffen steigert. Eine ähnliche Steigerung wird in MDR-Krebszellen beobachtet. Eine ähnliche Steigerung ist weiters in Hepatozyten und Gehirnmikrogefäß-Endothelzellen zu verzeichnen, was darauf schließen lässt, dass vorliegende Zusammensetzungen wirksam eingesetzt werden können, um Wirkstoffe den Tumoren, der Leber, über Darmschranke und Blut-Hirn-Schranke hinweg, zuzuführen.
  • BEISPIEL 3
  • Die Wirkungen der vorliegenden Zusammensetzungen auf den Transport von biologisch aktiven Wirkstoffen über biologische Schranken wie beispielsweise die Darm-Schranke hinweg können unter Verwendung des Zellmonolayer-Polycarbonats, das auf Membraninserts gezüchtet wurde, gut dargestellt werden. Siehe beispielsweise Nerurkar et al., Pharm. Res. 13, 528 (1996). Die konfluenten Caco-2-Monolayer, die an den Polycarbonat-Membraninserts gezüchtet worden waren, wurden in Kulturmedium wie zuvor beschrieben präinkubiert. Sowohl für die Präinkubationsdauer als auch die tatsächlichen Durchlässigkeitsexperimente wurden 1,5 ml Medium auf die lumenale (Donor-) Seite des Monolayers und 2,6 ml Medium auf die ablumenale (Rezeptor-) Seite gegeben. Die Durchlässigkeit von Rhodamin 123 wurde durch Zusetzen von 3,2 μM von R123 mit oder ohne 0,01% Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) auf der Donorseite des Caco-2-Monolayers bestimmt. Zu verschiedenen Zeitpunkten (0–90 Minuten) wurden 100-μl-Proben des Rezeptorkompartiments entnommen. Jede entnommene Probe wurde durch ein gleichwertiges Volumen an Testpuffer ersetzt. Die Proben wurden durch Fluoreszenz-Spektralphotometrie wie zuvor beschrieben auf Rhodamin 123 getestet. Um die Integrität der Caco-2-Monolayer zu bewerten, wurde dem apikalen Kompartiment zu Beginn jedes Durchlässigkeitsexperiment eine geringe Menge an [3H]Mannit (0,5 μCi/ml) zugesetzt. Da Mannit die Caco-2-Monolayer nicht leicht durchwandert, bestimmt dieser bestimmte Marker auch die Wirkungen der vorliegenden Zusammensetzungen auf die gesamte Caco-2-Monolayer-Integrität. Die Daten aus diesen Experimenten wurden durch graphische Darstellung der Menge an Rhodamin 123, das in der Rezeptorlösung aufscheint, über der Zeit analysiert. Jeder Datenpunkt steht für das Mittel ± SEM von 4 Monolayer. Die Resultate lauten wie folgt:
  • Figure 00330001
  • Die obigen Daten zeigen, dass die vorhandene Zusammensetzung die Durchlässigkeit eines biologischen Tensid-Wirkstoffs in der Darmschranke erhöht.
  • Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Eigenschaften dieser Erfindung noch näher.
  • BEISPIEL 4
  • A. Blockcopolymer von tert-Butylmethacrylat und Ethylenoxid, das in dieser Untersuchung verwendet wurde, wurde durch sequenzielle anionische Polymerisation, im Allgemeinen gemäß dem bereits veröffentlichten Verfahren (Wang et al., J. Polym. Sci., Teil A: Polym. Chem. 30, 2251 (1992)), hergestellt. Die Blocklängen im Copolymer betrugen 176 für PEO bzw. 186 für tert-Butylmethacrylatsegmente. Dieses Copolymer wurde hydrolysiert, um die Polyethylenoxid-block-polymethacrylsäure, wie von Wang et al. (J. Polym. Sci., Teil A: Polym. Chem. 30, 2251 (1992)) beschrieben, zu erhalten. Das Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) wurde durch neuerliches Auflösen der Säureform des Copolymers in einem Tetrahydrofuran:Methanolgemisch (95:5 Vol./Vol.) und Zusatz von NaOH in Methanol hergestellt. Das Präzipitat, das Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat) enthielt, wurde filtriert und mit Methanol gewaschen, anschließend in Wasser aufgelöst und gefriergetrocknet. Die Konzentration der Carboxylatgruppen in der Copolymerprobe wurde durch potentiometrisches Titrieren geschätzt.
  • B. Die Bindungsisotherme von Cetylpyridiniumbromid (Sigma Co.) und – Dodecylpyridiniumbromid (Sigma Co.) mit dem Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat)copolymer wurde potentiometrisch unter Verwendung der folgenden Ionen-selektiven Elektrode bestimmt: Ag/AgCl|1 M NH4NO3 Agarbrücke Vergleichslösung (Tensid, 2,5·10–4 M)|PVC-Membran|Probenlösung|1 M NH4NO3 Agarbrücke|Ag/AgCl. Die Herstellung von Ionen-selektiver PVC-Elektrode wird auch an anderen Orten beschrieben (Shirahama et al., Bull. Chem. Soc. Jpn. 54, 375 (1981); Shirahama & Tashiro, Bull. Chem. Soc. Jpn. 57, 377 (1984); Mel'nikov et al., J. Am. Chem. Soc. 117, 9951 (1995)). Die elektromotorische Kraft (EMK) der Zelle wurde mit einem digitalen Radiometer pHM-83 pH-Meter gemessen. Die Elektrode zeigte eine gute Nernst-Reaktion über den Bereich der untersuchten Tensidkonzentrationen auf. Bindungsisothermen wurden durch Titrieren von 5·10–4 Basen-mol/I Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat)-Lösungen mit der Lösung des entsprechenden Tensids erhalten. Die Ergebnisse wurden aufgrund des Zusatzes der Tensidlösung in Bezug auf die Abnahme der Copolymerkonzentration korrigiert. Der Anteil belegter Bindungsstellen β wurde wie folgt definiert: β = (Ct – Cf)/Ci (3)worin Ct für die Gesamtkonzentration von zugesetztem Tensid steht, Cf für die Konzentration des freien Tensids steht, Cf unter Verwendung der Kalibrationskurven (d.h. linearer Diagramme "EMK über log Ct", bestimmt in der Abwesenheit von Polymer und Ct < CMC) bestimmt wird und Ci für die Konzentration von ionischen Gruppen des Blockcopolymers steht. Die für Bindung von Cetylpyridiniumbromid und Dodecylpyridiniumbromid erhaltenen Resultate sind in 1 dargestellt.
  • BEISPIEL 5
  • Die Bindungsisothermen von Doxorubicin (Sigma Co.) an Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat)copolymer wurden unter Verwendung von Fluoreszenzspektroskopie bestimmt. Kurz zusammengefasst wurde die Fluoreszenzemissionsintensi tät von Doxorubicin bei 556 nm (Anregung 471 nm) in 10 mM Phosphatpuffer, pH 7,4, mit und ohne Blockcopolymer bestimmt. In Gegenwart von Blockcopolymer wurde die Fluoreszenz von Doxorubicin ausgelöscht. Der Anteil von belegten Bindungsstellen β wurde wie folgt definiert:
    Figure 00350001
    worin Io und I für Fluoreszenzemissionsintensitäten ohne und mit Blockcopolymer stehen, Ct für die Gesamtkonzentration von zugesetztem Tensid steht und Ci für die Konzentration von ionischen Gruppen des Blockcopolymers steht. Die für Bindung von Doxorubicin an Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) erhaltenen Resultate sind in 2 (Kurve 1) dargestellt.
  • BEISPIEL 6
  • Gemäß dem Verfahren aus Beispiel 2, wobei jedoch Doxorubicin durch Rhodamin 123 (Sigma Co.) ersetzt wurde, unter Durchführung von Fluoreszenzmessungen bei einer Anregung bei 505 nm und einer Emission bei 522 nm und unter Verwendung von
    Figure 00350002
    worin Imax für die maximale Fluoreszenz beim Sättigungskonzentrationen des Blockcopolymers steht, wird die Bindungsisotherme aus 2 (Kurve 2) erhalten.
  • BEISPIEL 7
  • Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) war dasselbe wie in Beispiel 4 beschrieben wurde. Die Homopolymer-Polymethacrylsäure mit Pw = 930 wurde durch radikalische Polymerisation (Lipatov & Zubov, Vysokomol. Soedin., Ser. A. 1, 88 (1959)) erhalten. Komplexe, die sich zwischen diesen Polymeren und Cetylpyridiniumbromid (Sigma Co.) bildeten, wurden unter Verwendung von Trübungsmessungen untersucht (bei Basen-Molkonzentrationen von anionischen Polymeren 1,08·10–3 Basen-mol/l; Temperatur 25°C und pH 9,2). Die Trübungsmessungen wurden unter Verwendung eines Shimadzu UV160 Spektralphotometers bei 420 nm nach Äquilibrierung des Systems typischerweise 3 Minuten lang durchgeführt. Die Daten sind in 3 als (100 – T)/100 dargestellt, worin T für Transmission (%) für Komplexe aus Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) und Poly(natriummethacrylat) steht.
  • BEISPIEL 8
  • Die Komplexe zwischen N-Cetylpyridiniumbromid und Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat) wurden in 8·10–4 Basen-mol/l Lösung des Blockcopolymers bei 25°C und pH 9,2 hergestellt. Das Verhältnis Ct/Ci variierte von 0,01 bis 5, worin Ct für die Gesamtkonzentration von zugesetztem Tensid und Ci für die Konzentration von ionischen Gruppen des Blockcopolymers steht. Messungen der elektrophoretischen Mobilität (EPM) wurden bei 25°C mit einer elektrischen Feldstärke von 15–18 V/cm unter Verwendung von "ZetaPlus" Zeta Potential Analyzer (Brookhaven Instrument Co.) mit einem 15-mV-Festkörperlaser, der bei einer Laser-Wellenlänge von 635 nm betrieben wurde, durchgeführt. Das Zeta-Potential der Teilchen wurde aus den EPM-Werten unter Verwendung der Smoluchowski-Gleichung berechnet. Der effektive hydrodynamische Durchmesser wurde durch Photonkorrelations-Spektroskopie unter Verwendung desselben Instruments, das mit der „Multi Angle Option" ausgestattet war, gemessen. Alle Lösungen wurden unter Verwendung von doppelt destilliertem Wasser hergestellt und wurden wiederholt durch die Millipore-Membran mit einer Porengröße von 0,22 μM filtriert. Die Größenmessungen wurden bei 25°C und einem Winkel von 90° durchgeführt. Die Resultate sind in 4 dargestellt.
  • BEISPIEL 9
  • Die Wechselwirkung zwischen einem kationischen Tensid (S+) und einer schwachen Polysäure stellt eine Ionenaustauschreaktion dar, die zur Freisetzung der Protonen gemäß dem folgenden Schema führt: (|-COOH)n + nS+ ⇔ [|-COO-S+]n + nH+ (6)
  • Das Gleichgewicht dieser Reaktion für die Gemische aus Cetylpyridiniumbromid und Polyethylenoxid-block-polymethacrylsäure wurde bei unterschiedlichen pH durch potentiometrische Titration untersucht (siehe beispielsweise Kabanov, Polymer Science 36, 143 (1994)). Polyethylenoxid-block-polymethacrylsäure wurde wie in Beispiel 4 beschrieben synthetisiert. Die Basen-Titrationskurven wurden für die Gemische aus N-Cetylpyridiniumbromid (Sigma Co.) und Polyethylenoxid-block-polymethacrylsäure erhalten. Die Gesamtkonzentration des Tensids entsprach der Konzentration der ionisierbaren Gruppen der Polysäure. Der Umsetzungsgrad θ in der Ionenaustauschreaktion (5) wurde aus Originaltitrationskurven auf Grundlage der Annahme bestimmt, dass die gesamte Base zur Neutralisierung von Protonen, die als ein Resultat dieser Reaktion freigesetzt werden, konsumiert wird. Für eine schwache Polysäure wird θ bei einem bestimmten pH wie folgt ausgedrückt:
    Figure 00370001
    worin Mb für die Molanzahl der zugesetzten Base steht, V für das vorhandene Volumen im Reaktionssystem steht, Ka für die charakteristische Dissoziationskonstante und Co für die Basen-Molkonzentration der Polysäure steht. Die Resultate sind in 5 dargestellt.
  • BEISPIEL 10
  • Das Bestehen von innerem wässrigem Volumen in den Teilchen des zwischen den Blockcopolymeren und den Tensiden der vorliegenden Erfindung gebildeten Komplexes kann unter Verwendung eines wasserlöslichen fluoreszierenden Farbstoffes, 5,6-Carboxyfluorescein, leicht veranschaulicht werden. Siehe beispielsweise Parker, Photoluminescence of Solutions; Elsevier: New York, 303ff (1968). Der Komplex zwischen N-Cetylpyridiniumbromid und Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat) wird wie in Beispiel 8 beschrieben bei Ct/Ci = 1 hergestellt, wobei die Lösung des Copolymers in 10 mM 5,6-Carboxyfluorescein (Sigma Co.) die Lösung desselben Copolymers in Wasser ersetzt. Kurz beschrieben werden 0,87 ml der wässrigen Lösung von 10 mM 5,6-Carboxyfluorescein, pH 7,4, mit 50 μl von 0,039 M Lösung von Polyethylenoxid-block-poly(natriummethacrylat) und 80 μl von 0,025 M N-Cetylpyridiniumbromidlösung vermischt. Nach 30 Minuten Inkubation bei Raumtemperatur wurden die Teilchen des Komplexes vom Farbstoff, der im äußeren Volumen verblieb, durch Gelpermeationschromatographie unter Verwendung von Sephadex-G-25-Medium (Pharmacia Biotech), äquilibriert mit der Lösung von 0,01 mM N-Cetylpyridiniumbromid, getrennt. Die Fluoreszenzemission von 5,6-Carboxyfluorescein in den erhaltenen Lösungen wird bei der Anregungswellenlänge von 495 nm und bei 25°C unter Verwendung eines Shimadzu-5000-Spektralfluorimeters bestimmt. Die maximale Fluoreszenzemission des Farbstoffs in diesem System wurde bei 517,2 nm (Spalt: 1,5 nm) gemessen, was dem Emissionsmaximum des freien Farbstoffs in der Abwesenheit der Teilchen entspricht. Der Zusatz von 40 μl von 10 Vol.-% wässrigem Triton X-100 (Sigma Co.) zu diesem System resultiert in einer abrupten Abnahme der Fluoreszenzintensität, die durch die Freisetzung des konzentrierten Farbstoffs aus dem inneren wässrigen Hohlraum der Teilchen entsteht. Dies lässt darauf schließen, dass die Teilchen Vesikel mit einem inneren wässrigen Volumen darstellen.
  • BEISPIEL 11
  • Der Komplex zwischen N-Cetylpyridiniumbromid und Polyethylenoxid-blockpoly(natriummethacrylat) wurde wie in Beispiel 10 beschrieben hergestellt, wobei 10 mM 5,6-Carboxyfluoresceinlösung durch 0,1 mM Lösung von Calcein (Sigma Co.) ersetzt wurden. Die Teilchen dieses Komplexes wurden durch Gelpermeationschromatographie wie in Beispiel 10 beschrieben getrennt. Die Fluoreszenzemissionsintensität von Calcein wurde bei den Emissions- und Anregungswellenlängen von 490 nm bzw. 520 nm bestimmt. 2 μl CoCl2-Lösung und 40 μl von 10%igem Triton X-100 wurden diesem System in unterschiedlicher Reihenfolge zugesetzt, um Fluoreszenz außerhalb der Vesikel auszulöschen. Der Zusatz von CoCl2 resultierte in der Abnahme der Fluoreszenz in diesem System auf 3% der anfänglichen Fluoreszenz. Wurde Triton X-100 nach CoCl2 zugesetzt, so wurde die Fluoreszenz weiter auf 1% des anfänglichen Werts reduziert. Im Gegensatz dazu wurde keine Veränderung der Fluoreszenz verzeichnet, wenn Triton X-100 ohne vorangehenden Zusatz von CoCl2 zugesetzt wurde. Wurde die CoCl2-Lösung nach der Triton-X-100-Lösung zugesetzt, so wurde die Fluoreszenz auf etwa 1% des anfänglichen Werts reduziert. Dies lässt auf Bildung der Vesikel mit einem inneren Volumen von etwa 2% des Gesamtvolumens schließen.
  • BEISPIEL 12
  • Ein Polyethylenglykol- (8.000) Polyethylenimin- (MG 2.000) Copolymer wurde, wie bereits zuvor von Vinogradov et al. (Pharm. Res. 14, S-641) beschrieben, synthetisiert. Der Komplex zwischen dem Polyethylenglykol-Polyethylenimin-Copolymer und anionischem Tensid, Aerosol (OT (Sigma Co.)) wurde bei einem Verhältnis von Ct/Ci = 1 erhalten, worin Ct für die Gesamtkonzentration von zugesetztem Tensid und Ci für die Konzentration von ionischen Gruppen des Blockcopolymers steht. Die Größe der gebildeten Teilchen, die durch dynamische Lichtstreuung wie in Beispiel 8 beschrieben bestimmt wurde, beträgt 57 nm.
  • BEISPIEL 13
  • Der Komplex zwischen dem Polyethylenglykol-Polyethylenimin-Copolymer, das zuvor erwähnte wurde, und Fettsäuresalz, Oleinsäurenatriumsalz (Sigma Co.), wurde bei Ct – Ci = 1 in Natriumphosphatpuffer (SPB), 10 mM, pH 6,0, durch einfaches Vermischen der Copolymerlösung in demselben Puffer und Fettsäuresalzlösung in Methanol erhalten. Der Endgehalt von Methanol in der Komplexlösung betrug 3%. Die Größe der gebildeten Teilchen, bestimmt durch dynamische Lichtstreuung, wie zuvor im Beispiel 8 beschrieben wurde, belief sich auf 54 nm.
  • BEISPIEL 14
  • Der Komplex zwischen dem Polyethylenglykol-Polyethylenimin-Copolymer, das zuvor erwähnt wurde, und Fettsäuresalz, Oleinsäurenatriumsalz, wurde bei Ct/Ci = 1 in Natriumphosphatpuffer (SPB), 10 mM, pH 7,4, wie in Beispiel 13 zuvor beschrieben, erhalten. Die Größe der gebildeten Teilchen, bestimmt durch dynamische Lichtstreuung, wie in Beispiel 8 zuvor beschrieben, belief sich auf 44 nm.
  • BEISPIEL 15
  • Der Komplex zwischen dem Polyethylenglykol-Polyethylenimin-Copolymer, das zuvor erwähnt wurde, und Fettsäuresalz, Oleinsäurenatriumsalz, wurde bei Ct – Ci = 1 in TRIS-Puffer, 10 nM, pH 8,2, wie in Beispiel 13 zuvor beschrieben, erhalten. Die Größe der gebildeten Teilchen, bestimmt durch dynamische Lichtstreuung, wie in Beispiel 8 zuvor beschrieben, belief sich auf 56 nm.
  • BEISPIEL 16
  • Der Komplex zwischen dem Polyethylenglykol-Polyethylenimin-Copolymer und Retinolsäure (Aldrich Co.) wurde bei Ct – Ci = 1 in Natriumphosphatpuffer (SPB), 10 mM, pH 7,4, erhalten. Die Lösung von Retinolsäure in Wasser/Methanol- (60:40, Vol./Vol.) Gemisch, das Natriumhydroxid enthielt, wurde der Copolymerlösung im SPB zugesetzt. Der Endgehalt von Methanol in der Komplexlösung betrug 5%. Die zusätzliche Absorptionsbande (λmax = 306 nm) im UV-Vis-Spektrum von Retinolsäure in Gegenwart von Copolymer wurde mit jener von reiner Retinolsäure unter denselben Bedingungen (λmax = 343 nm) als vergleichbar erkannt.
  • BEISPIEL 17
  • 42,8 mg Nonafluorpentansäure (Aldrich Co.) und 1 mg Taxol wurden in 50 μl Ethanol, das Natriumhydroxid (2,84 × 10–4 mol) enthielt, vermischt. Dieses Gemisch wurde zu 1 ml des Komplexes zwischen dem Polyethylenglykol-Polyethylenimin-Copolymer und Oleinsäurenatriumsalz, hergestellt wie in Beispiel 13 zuvor beschrieben, zugesetzt. Nach Rühren über Nacht wurde die Probe 10 Minuten lang bei 13.000 U/min zentrifugiert. 20 μl Überstand wurden zu 1 ml Methanol zugesetzt, und die UV-Spektren wurden aufgezeichnet. Die Taxol-Konzentration wurde aus der Absorptionsfähigkeit bei 227 nm (ε = 44.359 ml/mg) berechnet. Der Extinktionskoeffizient wurde in Gegenwart von fluororganischer Komponente in Methanol berechnet. Der Grad an Taxol-Solubilisierung belief sich auf 74,4%. Die Größe der Komplexteilchen, die mit dem Gemisch aus Taxol und fluororganischer Verbindung beladen wurden, die durch dynamische Lichtstreuung wie in Beispiel 8 zuvor beschrieben bestimmt wurde, belief sich auf 61 nm.

Claims (20)

  1. Stoffzusammensetzung, umfassend einen supramolekularen Komplex, der als Bestandteile ein Blockcopolymer, das zumindest ein nichtionisches, wasserlösliches Segment und zumindest ein polyionisches Segment aufweist, und zumindest ein geladenes Tensid mit hydrophoben Gruppen umfasst, wobei die Ladung des Tensids der Ladung des polyionischen Segments des Blockcopolymers entgegengesetzt ist und das Verhältnis zwischen der Nettoladung des Tensids und der Nettoladung des polyionischen Segments im Blockcopolymer-Bestandteil. des Komplexes zwischen etwa 0,01 und etwa 100 liegt, wobei die Bestandteile des Komplexes durch Wechselwirkung zwischen den entgegengesetzten Ladungen und zwischen hydrophoben Gruppen des Tensids gebunden sind, mit der Maßgabe, dass, wenn der Komplex ein anionisches Tensid mit biologischer Aktivität umfasst, das anionische Tensid eine Nettoladung von nicht mehr als etwa 10 aufweist; worin entweder: (a) das Tensid eine biologisch aktive Substanz ist; oder (b) die Zusammensetzung außerdem eine biologisch aktive Substanz umfasst, die physikalisch im Komplex enthalten ist, und der Komplex Teilchen mit einer Teilchengröße von weniger als 500 nm bildet.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Ladungsverhältnis zwischen etwa 0,1 und etwa 10 liegt.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das polyionische Segment des Blockcopolymers polyanionisch ist.
  4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin das nichtionische Segment des Blockcopolymers aus der aus Folgendem bestehenden Gruppe ausgewählt ist: Polyetherglykole, Copolymere von Ethylenoxid mit Propylenoxid, Polysaccharide, Homopolymere und Copolymere von Vinylverbindungen, die aus der aus Acrylamid, Acrylsäureestern, Methacrylamid, Methacrylsäureestern, N-(2-Hydroxypropyl)methacryl amid, Vinylalkohol, Vinylpyrrolidon, Vinyltriazol und dem N-Oxid von Vinylpyridin bestehenden Gruppe ausgewählt sind, Polyorthoester und Polyaminosäuren.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 3 in Form von Vesikeln.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin das polyanionische Segment aus der aus Polymethacrylsäure und ihren Salzen, Polyacrylsäure und ihren Salzen, Copolymeren von Methacrylsäure und ihren Salzen, Copolymeren von Acrylsäure und ihren Salzen, Heparin, Poly(phosphat), Polyaminosäure, Polymaleinsäure, Polymilchsäure, Nucleinsäure und carboxyliertem Dextran bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin das polyanionische Segment ein Homopolymer oder Copolymer ist, das aus einem Monomer gebildet ist, welches polymerisiert, um ein Produkt mit Carboxyl-Seitengruppen zu bilden, wobei das Monomer aus der aus Acrylsäure, Asparaginsäure (Aminosäure), 1,4-Phenylendiacrylsäure, Citraconsäure, Citraconsäureanhydrid, trans-Zimtsäure, 4-Hydroxy-3-methoxyzimtsäure, p-Hydroxyzimtsäure, trans-Glutaconsäure, Glutaminsäure (Aminosäure), Itaconsäure, Linolsäure, Linolensäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Mesaconsäure, trans-β-Hydromuconsäure, trans-trans-Muconsäure, Ölsäure, Ricinolsäure, 2-Propen-1-sulfonsäure, 4-Styrolsulfonsäure, trans-Traumatinsäure, Vinylsulfonsäure, Vinylphosphatsäure, Vinylbenzoesäure und Vinylglykolsäure bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 3, worin das Tensid aus der aus lipophilen quaternären Ammoniumsalzen, Lipopolyaminen, lipophilen Polyaminosäuren, lipophilen primären, sekundären, tertiären und heterozyklischen Aminen, lipophilen Imidazolen, lipophilen Piperidiniumsalzen, lipophilen Chinaldiniumsalzen, lipophilen Azonium- und Azoliumsalzen, pH-empfindlichen kationischen Lipiden, dikationischen bolaförmigen Elektrolyten und Gemischen dieser Tenside bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 3, die ferner ein nichtionisches Tensid enthält.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, worin das nichtionische Tensid aus der aus Dioloeoylphosphatidylethanolamin, Dioleoylphosphatidylcholin und Gemischen dieser nichtionischen Tensiden bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  11. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin das polyionische Segment des Blockcopolymers polykationisch ist.
  12. Zusammensetzung nach Anspruch 11 in Form von Vesikeln.
  13. Zusammensetzung nach Anspruch 11, worin das polykationische Segment aus der aus Polyaminosäuren, Alkanolaminestern von Polymethacrylsäure, Polyaminen, Polyalkyleniminen, Polyvinylpyridin und quaternären Ammoniumsalzen dieser polykationischen Segmente bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  14. Zusammensetzung nach Anspruch 11, worin das anionische Tensid aus der aus Alkylsulfaten, Alkylsulfonaten, Fettsäureseifen, Salzen von Hydroxy-, Hydroperoxy-, Polyhydroxy- und Epoxyfettsäuren, Salzen von Mono- und Polycarbonsäuren, Prostansäure und Prostaglandinen, Leukotrienen und Lipoxinen, Alkylphosphaten, Alkylphosphonaten, Lipiden, Natriumdialkylsulfosuccinat, ethoxylierten n-Alkylsulfaten, Cholaten und Desoxycholaten von Gallensäuresalzen, Perfluorcarbonsäuren, Perfluorcarbonsäuren, fluoraliphatischen Phosphonaten und fluoraliphatischen Sulfaten bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
  15. Verfahren zur Herstellung einer Stoffzusammensetzung nach Anspruch 1 in Form von Vesikeln, wobei das Verfahren das Vermischen eines Blockcopolymers, das zumindest ein nichtionisches, wasserlösliches Segment und zumindest ein polyionisches Segment aufweist, und eines geladenen Tensids mit hydrophoben Gruppen umfasst, wobei die Ladung des Tensids der Ladung des polyionischen Seg ments des Blockcopolymers entgegengesetzt ist und das Verhältnis zwischen der Nettoladung des Tensids und der Nettoladung des polyionischen Segments im Blockcopolymer zwischen etwa 0,01 und etwa 100 liegt, mit der Maßgabe, dass, wenn das Tensid eine biologisch aktive Substanz ist, diese Substanz eine Nettoladung von nicht mehr als etwa 5 aufweist.
  16. Zusammensetzung nach Anspruch 1 in Form von Vesikeln.
  17. Zusammensetzung nach Anspruch 16, worin die Vesikel einen Innenraum aufweisen, der die biologisch aktive Substanz enthält.
  18. Zusammensetzung nach Anspruch 17 mit einer biologischen Substanz, die hydrophob und darin solubilisiert ist.
  19. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die biologisch aktive Substanz eine Molekülmasse von weniger als etwa 2.000 aufweist.
  20. Zusammensetzung nach Anspruch 1, worin die biologisch aktive Substanz aus der aus Analgetika, Entzündungshemmern, antibakteriellen Wirkstoffen, antiviralen Wirkstoffen, antifungalen Wirkstoffen, Antiparasitika, tumoriziden oder Antikrebs-Wirkstoffen, Toxinen, Enzyminhibitoren, Hormonen, Neurotransmittern, Immunmodulatoren, Farbstoffen, radioaktiven Markierungen, funkwellenundurchlässigen Verbindungen, fluoreszierenden Verbindungen, Zellrezeptor-bindenden Molekülen, Antiglaukom-Wirkstoffen, mydriatischen Verbindungen und Lokalanästhetika bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
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