EP1154760A1 - Biodegradable composite material for the production of microcapsules - Google Patents

Biodegradable composite material for the production of microcapsules

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Publication number
EP1154760A1
EP1154760A1 EP00925026A EP00925026A EP1154760A1 EP 1154760 A1 EP1154760 A1 EP 1154760A1 EP 00925026 A EP00925026 A EP 00925026A EP 00925026 A EP00925026 A EP 00925026A EP 1154760 A1 EP1154760 A1 EP 1154760A1
Authority
EP
European Patent Office
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composites
composites according
composite
water
solution
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00925026A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Marianne Teller
Hans-Werner Heinrich
Joachim Teller
Udo Meyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bioserv AG
Original Assignee
Bioserv AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bioserv AG filed Critical Bioserv AG
Publication of EP1154760A1 publication Critical patent/EP1154760A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/66Polyesters containing oxygen in the form of ether groups
    • C08G63/664Polyesters containing oxygen in the form of ether groups derived from hydroxy carboxylic acids
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1629Organic macromolecular compounds
    • A61K9/1641Organic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyethylene glycol, poloxamers
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    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08BPOLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
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    • C08B37/006Heteroglycans, i.e. polysaccharides having more than one sugar residue in the main chain in either alternating or less regular sequence; Gellans; Succinoglycans; Arabinogalactans; Tragacanth or gum tragacanth or traganth from Astragalus; Gum Karaya from Sterculia urens; Gum Ghatti from Anogeissus latifolia; Derivatives thereof
    • C08B37/0084Guluromannuronans, e.g. alginic acid, i.e. D-mannuronic acid and D-guluronic acid units linked with alternating alpha- and beta-1,4-glycosidic bonds; Derivatives thereof, e.g. alginates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/26Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
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    • A61K9/1658Proteins, e.g. albumin, gelatin

Definitions

  • the invention relates to biodegradable polymer composites for the production of microcapsules of any ingredients, such as e.g. Food, pharmaceuticals and immunogens or materials of the art such as e.g. Oils, dyes, enzymes etc.
  • the matrix, shell / capsule materials used mono-, di- and polysaccharides, proteins, polyamino acids, polycarboxylic acids, poly (lactide-co-glycolide), acrylates, polyalcohols and their copolymers, liposomes, silicate, etc. in various combinations and mixing ratios ) and
  • Transport vehicle functions in the intended area of activity and only at the destination
  • US Pat. No. 5,700,486 discloses biodegradable polymers or copolymers in pharmaceutical compositions for the formation of particles which are used for the controlled release of pharmacologically active substances.
  • the compositions listed consistently represent physical mixtures of the uniform polymers and copolymers, the proportions of which are varied before the encapsulation process.
  • the disadvantage of such biodegradable polymers is that the substance release is neither targeted nor by defined enzyme action.
  • US-A 5,686,113 describes the microencapsulation in aqueous solutions.
  • the biodegradable capsule material used is a mixture of an anionic polymer or its salts and an amino-functionalized monomer, the formation of the Reaction product takes place during the microencapsulation.
  • Such mixtures have the disadvantage that the formation reaction of microcapsules cannot take place simultaneously in aqueous and also in non-aqueous systems.
  • the particles can bind selectively to certain ligands, but a specific dissolution of the capsule wall at the binding site is not possible.
  • the object of the invention is to find biodegradable components which allow a technically simple process for the production of microcapsules of any ingredients and both for the temporary separation of any materials, such as e.g. Oils, dyes, enzymes, drugs, immunogens, nucleic acids, etc. from the surrounding environment, as well as or for a targeted transport and controllable release of active pharmaceutical ingredients.
  • any materials such as e.g. Oils, dyes, enzymes, drugs, immunogens, nucleic acids, etc.
  • a polymer composite is suitable as the capsule wall material, which is a uniform reaction product and has covalent bonds between the substructures, at least one of the components used having hydrophilic properties.
  • This composite allows the formation of microcapsules from solid or dissolved substances or preparations in both aqueous and non-aqueous systems.
  • biodegradable polymers according to the invention only bind to defined ligands and are only broken down into subunits under the influence of known factors.
  • the new polymers can be used for different applications.
  • Capsule materials are produced which bind to target cells according to their intended use, can be absorbed by them or dissolve on the cell surface or inside the cell.
  • This basic concept of the chemical connection of non-degradable or poorly degradable substances with substances that are specifically split by certain enzymes (composites) is used for a wide variety of biological and technical fields of application
  • polyester polyamides or polysaccharides
  • R 1 and R 2 denote the same or different end groups or protective groups or receptor molecules or markers, i, n and m are from the range of natural numbers and can assume zero or one in individual cases,
  • Q is an at least bifunctional structure with hydrophilic properties, derived from the
  • Fields of polyols, polyamides and polyesters, means used as capsule wall material, which is used to split the bonds between the
  • Substructures R, P and / or as well as within Q an enzymatic recognition and / or
  • Polymers with structural elements of hydroxycarboxylic acids, their salts or esters are particularly preferred for P 1 and P ". They are preferably polyesters, such as polyglycolides, polylactides, poly (hydroxybutyric acids) or copolymers resulting therefrom, polysaccharides, such as polygalacturonic acid or alginic acid.
  • R 1 and / or R 2 are acyl, alkyl or alkoxycarbonyl groups
  • R 1 and / or R 2 are markers, receptors or other molecules which bind specifically to structures, preferably from the substance classes of the oligopeptides, proteins, glycoproteins and oligonucleotides
  • Receptor molecules are preferably lectins, receptor ligands or antibodies.
  • Compounds which are derived from mono-, oligo- or polysaccharides and which optionally have amino or carboxy groups or for compounds which are derived from di-, oligo- or polypeptides are particularly suitable as structural element Q.
  • the structural element Q preferably has enzyme recognition and cut parts, preferably it has a di- or polysaccharide. or an oligopeptide with a defined protease interface.
  • the composite material according to the invention is used to produce microcapsules of substances, for example pollutants, such as mineral oil, for temporary separation from the surrounding environment.
  • the use of the composites according to the invention with different marker or receptor molecules R 1 and / or R 2 has the advantage that they recognize extracellular and / or intracellular structures.
  • a targeted transport and a targeted release of active substances can take place at the site of action of immunologically and or pharmacologically / toxicically active substances.
  • microcapsules with any ingredients e.g. Solid or dissolved materials from the fields of food, pharmaceutical preparations or technical products or additives using the composites according to the invention are carried out according to processes known per se in organic solvents or aqueous emulsions, e.g. through core-shell processes.
  • Lectin Lectin UEA I (Ulex Europaeus)
  • MS-PLA 2000 O-maleoyl polylactide 2000
  • Example 2 Composite of O-acetyl polylactide 2000 and dihistidine
  • Example 3 Composite of O-chloroacetyl polylactide 17000 and a cysteine-rich peptide
  • Example 7 Composite of O-acetyl polylactide 2000 and lactose
  • Example 8 Composite of O-acetyl polylactide 17000 and lactose
  • Example 9 Composite of O-acetyl polylactide 2000 and dextran 6000
  • Example 10 Composite of O-Maleoyl-polylactide 2000 and the lectin UEA I
  • MS-PLA2000 (0.736 mg) and EDC (0.269 mg) are suspended in 0.1 M MES buffer solution (1 ml) and activated for 30 min at room temperature in an ultrasonic bath.
  • the lectin UEA I (10 mg) is added and the mixture is shaken at room temperature for 2 h. The solid is then centrifuged (3000 rpm, 10 min), washed twice with water and freeze-dried.
  • Example 11 Composite of O-Maleoyl-Polylactid 2000 and Albumin (BSA) MS-PLA2000 (0.736 mg) and EDC (0.269 mg) are suspended in 0.1 M MES buffer solution (1 ml) and activated for 30 min at room temperature in an ultrasonic bath. BSA (20 mg) is added and the mixture is shaken at room temperature for 2 hours. The solid is then centrifuged (3000 rpm, 10 min), washed twice with water and freeze-dried.
  • BSA O-Maleoyl-Polylactid 2000 and Albumin
  • Example 12 Microencapsulation of a Rabbit IgG preparation with a composite according to Example 8.
  • 1 g of a lyophilized Rabbit IgG preparation (grain size 1 to 5 ⁇ m) is suspended in 100 ml of petroleum ether (80 - 110 ° C) by stirring. A solution of 1 g of composite from Example 8 and 5 ml of acetone in 10 portions is added dropwise within 5 h. Allow to stir for another hour. After sedimentation, the suspension is filtered, washed with 20 ml of petroleum ether and air-dried.
  • polylactide 17000 and the corresponding composite material according to Example 8 were used as
  • the release studies are carried out in an incubation shaker at 37 ° C in PBS buffer at pH 7.3. 200 mg of particles are suspended in 10 ml of PBS buffer.
  • Example 13 Microencapsulation of albumin (BSA) with a composite according to Example 7
  • Example 14 Microencapsulation of albumin (BSA) with a composite according to Example 7 by means of spray drying
  • BSA 400 mg BSA are dissolved in 200 ml water.
  • a solution of 20 g composite according to Example 7 is dispersed in 100 ml methylene chloride in such a way that the methylene chloride almost completely evaporated and a stable emulsion is formed. This emulsion is then spray dried.
  • Example 15 Core-Shell Encapsulation of Rabbit IgG / PLA 17000 Cores with Composites According to Example 10
  • a solution of 0.05 g of composite according to Example 10 and 0.05 g of PLA 17000 in 2 ml of acetone is added dropwise. Allow to stir for another hour. After sedimentation, the suspension is filtered, washed with 20 ml of petroleum ether and air-dried.
  • Example 16 Microencapsulation of silicate particles (impregnated with amaranth) with a composite according to Example 7
  • the release studies are carried out in an incubation shaker at 37 ° C in PBS buffer at pH 7.3. 200 mg of particles are suspended in 10 ml of PBS buffer. To study the influence of the enzyme on the stability of the particle shell, ß-galactosidase (20 units) is added before the particle is added. 500 ⁇ l of solution are removed at intervals of 30 minutes and analyzed for the content of amaranth by spectrophotometry at a wavelength of 520 nm. The results are summarized in Fig. 3.

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Abstract

The invention relates to a biodegradable polymeric composite material for the production of microcapsules containing any type of substances, e.g. foodstuffs, medicine and immunogens or technical materials such as oils, colorants, enzymes and the like. According to the invention, a polymeric composition of general formula R1n-P?1-(Q-P2)¿i-R2m is provided, wherein P?1 and P2¿ represent the same or different macromolecular structures; R?1 and R2¿ represent the same or different end groups or protective groups or receptor molecule or marker; i, n and m are natural numbers and can individually be zero or one and Q represents an at least bifunctional structure with hydrophilic properties derived from the polyols, polyamides and polyesters, wherein the composition has an enzymatic recognition site and/or interface for splitting the bonds between substructures R, P and/or inside Q.

Description

Bioabbaubare Komposite zur Herstellung von MikrokapselnBiodegradable composites for the production of microcapsules
Die Erfindung betrifft bioabbaubare polymere Komposite zur Herstellung von Mikrokapseln beliebiger Inhaltsstoffe, wie z.B. Lebensmittel, Arzneimittel und Immunogene oder Materialien der Technik, wie z.B. Öle, Farbstoffe, Enzyme u.a.The invention relates to biodegradable polymer composites for the production of microcapsules of any ingredients, such as e.g. Food, pharmaceuticals and immunogens or materials of the art such as e.g. Oils, dyes, enzymes etc.
Die Umhüllung von flüssigen oder festen Substanzen zum Schutz vor äußeren Einflüssen und in Form kleiner Partikel oder Kapseln spielt für unterschiedliche Anwendungsgebiete zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie, Pharmazie und Technik eine große Rolle. Die physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften der Mikropartikel werden bestimmt durchThe encapsulation of liquid or solid substances to protect against external influences and in the form of small particles or capsules plays a major role for different areas of application, for example in the food industry, pharmacy and technology. The physical, chemical and biological properties of the microparticles are determined by
• die Technologie der Herstellung (Sprühtrocknung, Koazervation, Extrusion, Verkapselung (Emulsions- und Dispersionsverfahren), Copolymerisation, Mikronisierung durch überkritische Gase)• the technology of manufacture (spray drying, coacervation, extrusion, encapsulation (emulsion and dispersion process), copolymerization, micronization through supercritical gases)
• die eingesetzten Matrix-, Hüll-/Kapselmaterialien (Mono-, Di- und Polysaccharide, Proteine, Polyaminosäuren, Polycarbonsäuren, poly(lactid-co-glycolid), Acrylate, Polyalkohole und deren Copolymere, Liposomen, Silikat u.a. in unterschiedlichen Kombinationen und Mischungsverhältnissen) und• The matrix, shell / capsule materials used (mono-, di- and polysaccharides, proteins, polyamino acids, polycarboxylic acids, poly (lactide-co-glycolide), acrylates, polyalcohols and their copolymers, liposomes, silicate, etc. in various combinations and mixing ratios ) and
• möglichen Oberflächenmodifikation (Immunglobuline, Lektine, poly(ethylenglycol), Gangliosid GM1, pharmakologisch wirksame Verbindungen)Possible surface modification (immunoglobulins, lectins, poly (ethylene glycol), ganglioside GM1, pharmacologically active compounds)
Während die Technologien der Herstellung kleiner Kapseln oder Partikel Stand der Technik sind, wird für die ständig wachsenden Anwendungsfelder nach neuen Kapselmaterialien gesucht.While the technologies for producing small capsules or particles are state of the art, new capsule materials are being sought for the ever-growing fields of application.
Insbesondere für die Zielgerichtete Freisetzung von Arzneimitteln wird nach Lösungen gesucht, die den verkapselten Wirkstoff vor sicher äußeren Einflüssen schützt, alsIn particular, for the targeted release of medicinal products, solutions are sought which protect the encapsulated active ingredient from external influences, as
Transportvehikel in das vorgesehene Wirkungsgebiet fungiert und erst am Zielort denTransport vehicle functions in the intended area of activity and only at the destination
Wirkstoff freisetzt.Active ingredient releases.
Aus US-A 5,700,486 sind bioabbaubare Polymere bzw. Copolymere in pharmazeutischen Zusammensetzungen für die Bildung von Partikeln, die für die kontrollierte Freisetzung von pharmakologisch wirksamen Substanzen eingesetzt werden, bekannt. Dabei stellen die aufgeführten Zusammensetzungen durchweg physikalische Mischungen der einheitlichen Polymeren und Copolymeren dar, deren anteilige Zusammensetzungen vor dem Verkapselungsprozeß variiert werden. Nachteil solcher bioabbaubaren Polymere ist, daß die Stofffreisetzung weder zielgerichtet noch durch definierte Enzymeinwirkung erfolgt.US Pat. No. 5,700,486 discloses biodegradable polymers or copolymers in pharmaceutical compositions for the formation of particles which are used for the controlled release of pharmacologically active substances. The compositions listed consistently represent physical mixtures of the uniform polymers and copolymers, the proportions of which are varied before the encapsulation process. The disadvantage of such biodegradable polymers is that the substance release is neither targeted nor by defined enzyme action.
US-A 5,686,113 beschreibt die Mikro verkapselung in wäßrigen Lösungen. Das verwendete bioabbaubare Kapselmaterial ist ein Gemisch aus einem anionischen Polymer oder dessen Salzen und einem aminofunktionalisierten Monomer, wobei die Bildung des Reaktionsproduktes während der Mikroverkapselung erfolgt. Solche Gemische haben den Nachteil, daß die Bildungsreaktion von Mikrokapseln nicht gleichzeitig in wäßrigen und auch in nicht wäßrigen Systemen erfolgen kann. Mit den beschriebenen Oberflächenmodifikationen können die Partikel zwar selektiv an bestimmten Liganden binden, eine spezifische Auflösung der Kapselwand am Bindungsort ist jedoch nicht möglich.US-A 5,686,113 describes the microencapsulation in aqueous solutions. The biodegradable capsule material used is a mixture of an anionic polymer or its salts and an amino-functionalized monomer, the formation of the Reaction product takes place during the microencapsulation. Such mixtures have the disadvantage that the formation reaction of microcapsules cannot take place simultaneously in aqueous and also in non-aqueous systems. With the surface modifications described, the particles can bind selectively to certain ligands, but a specific dissolution of the capsule wall at the binding site is not possible.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, bioabbaubare Komponenten zu finden, die ein technisch einfaches Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln beliebiger Inhaltsstoffe gestatten und sowohl zum temporären Separieren von beliebigen Materialien, wie z.B. Öle, Farbstoffe, Enzyme, Arzneimittel, Immunogene, Nukleinsäuren usw. vom umgebenden Milieu, als auch oder für einen zielgerichteten Transport und steuerbare Freisetzung pharmazeutischer Wirkstoffe geeignet sind.The object of the invention is to find biodegradable components which allow a technically simple process for the production of microcapsules of any ingredients and both for the temporary separation of any materials, such as e.g. Oils, dyes, enzymes, drugs, immunogens, nucleic acids, etc. from the surrounding environment, as well as or for a targeted transport and controllable release of active pharmaceutical ingredients.
Überraschend ist als Kapselwandmaterial ein polymeres Komposit geeignet, das ein einheitliches Reaktionsprodukt darstellt und über kovalente Bindungen zwischen den Substrukturen verfügt, wobei mindestens eine der eingesetzten Komponenten hydrophile Eigenschaften besitzt. Dieses Komposit gestattet die Bildung von Mikrokapseln aus festen oder gelösten Stoffen oder Zubereitungen sowohl in wäßrigen als auch nicht wäßrigen Systemen.Surprisingly, a polymer composite is suitable as the capsule wall material, which is a uniform reaction product and has covalent bonds between the substructures, at least one of the components used having hydrophilic properties. This composite allows the formation of microcapsules from solid or dissolved substances or preparations in both aqueous and non-aqueous systems.
Die erfindungsgemäßen bioabbaubaren Polymere binden nur an definierten Liganden auch werden sie nur unter Einfluß bekannter Faktoren in Untereinheiten zerlegt. Die neuartigen Polymere sind für unterschiedliche Anwendungen verwendbar.The biodegradable polymers according to the invention only bind to defined ligands and are only broken down into subunits under the influence of known factors. The new polymers can be used for different applications.
Es werden Kapselmaterialien hergestellt, die entsprechend dem Verwendungszweck spezifisch an Zielzellen binden, von diesen aufgenommen werden können bzw. sich auf der Zelloberfläche oder im Zellinneren auflösen. Dieses Grundkonzept der chemischen Verbindung von nicht- bzw. schwerabbaubaren Substanzen mit Stoffen, die durch bestimmte Enzyme spezifisch gespalten werden (Komposite), kommt für die unterschiedlichsten biologischen und technischen Anwendungsgebiete zum Einsatz.. DurchCapsule materials are produced which bind to target cells according to their intended use, can be absorbed by them or dissolve on the cell surface or inside the cell. This basic concept of the chemical connection of non-degradable or poorly degradable substances with substances that are specifically split by certain enzymes (composites) is used for a wide variety of biological and technical fields of application
- Einsatz dieser neuartigen Materialien- Use of these new materials
- Variationen in der Partikelgröße (nm - μm)- variations in particle size (nm - μm)
- mehrschichtiger Kapselwandgestaltung unter Verwendung unterschiedlicher Komposite und- Multi-layer capsule wall design using different composites and
- Anwenden unterschiedlicher Verfahren der Mikropartikel-Herstellung durch „core-shell- Verkapselung" bzw. Copolymerisation werden somit neuartige Arzneimitteltransportsysteme geschaffen. Durch gezielte Oberflächenmodifikation und Auswahl von Schnittstellen, die nur durch definierte körpereigene oder Enzyme von Krankheitserregern gespalten werden, wurde es möglich, besonders hohe Wirkstoffkonzentrationen an Orten mit pathologischen Reaktionsmustern zu erreichen.- Using different methods of microparticle production by "core-shell encapsulation" or copolymerization, new types of drug transport systems are created. Through targeted surface modification and selection of interfaces that can only be split by defined endogenous or enzymes from pathogens, it was possible to to achieve particularly high concentrations of active substances in locations with pathological reaction patterns.
Bevorzugt werden Komposite der allgemeinen FormelComposites of the general formula are preferred
Rl n _ pl _ ( Q _ p2 ) . _ R 2 m wobeiR l n _ p l _ (Q _ p 2 ) . _ R 2 m where
P1 und P2 für gleiche oder verschiedene makromolekulare Strukturen, vorzugsweise aus denP 1 and P 2 for identical or different macromolecular structures, preferably from the
Bereichen Polyester, Polyamide oder Polysaccharide stehen,Areas of polyester, polyamides or polysaccharides,
R1 und R2 gleiche oder verschiedene Endgruppen oder Schutzgruppen bzw. Rezeptormoleküle oder Marker bedeuten, i, n und m aus dem Bereich der natürlichen Zahlen sind und im Einzelfall Null oder Eins annehmen können,R 1 and R 2 denote the same or different end groups or protective groups or receptor molecules or markers, i, n and m are from the range of natural numbers and can assume zero or one in individual cases,
Q eine zumindest bifunktionelle Struktur mit hydrophilen Eigenschaften, abgeleitet aus denQ is an at least bifunctional structure with hydrophilic properties, derived from the
Bereichen der Polyole, Polyamide und Polyester, bedeutet, als Kapselwandmaterial eingesetzt, die zur Spaltung der Bindungen zwischen denFields of polyols, polyamides and polyesters, means used as capsule wall material, which is used to split the bonds between the
SubStrukturen R, P und/oder sowie innerhalb Q eine enzymatische Erkennungs- und/oderSubstructures R, P and / or as well as within Q an enzymatic recognition and / or
Schnittstelle aufweisen.Have interface.
Besonders bevorzugt werden für P1 und P" Polymere mit Strukturelementen von Hydroxycarbonsäuren, deren Salze oder Ester eingesetzt. Vorzugsweise handelt es sich um Polyester, wie z.B. Polyglycolide, Polylactide, Poly(hydroxybuttersäuren) oder daraus resultierende Copolymere, Polysaccharide, wie Polygalacturonsäure oder Alginsäure. Die End- oder Schutzgruppen R1 und/oder R2 sind Acyl,- Alkyl- oder Alkoxycarbonylgruppen. In einer anderen Ausfiihrungsvariante stellen R1 und/oder R2 Marker, Rezeptor- oder anderweitig an Strukturen spezifisch bindende Moleküle dar, vorzugsweise aus den Stofϊklassen der Oligopeptide, Proteine, Glykoproteine und Oligonukleotide. Rezeptormoleküle sind bevorzugt Lektine, Rezeptorliganden oder Antikörper.Polymers with structural elements of hydroxycarboxylic acids, their salts or esters are particularly preferred for P 1 and P ". They are preferably polyesters, such as polyglycolides, polylactides, poly (hydroxybutyric acids) or copolymers resulting therefrom, polysaccharides, such as polygalacturonic acid or alginic acid. The end or protective groups R 1 and / or R 2 are acyl, alkyl or alkoxycarbonyl groups In another embodiment variant, R 1 and / or R 2 are markers, receptors or other molecules which bind specifically to structures, preferably from the substance classes of the oligopeptides, proteins, glycoproteins and oligonucleotides Receptor molecules are preferably lectins, receptor ligands or antibodies.
Als Strukturelement Q sind insbesondere Verbindungen geeignet, die von Mono-, Oligo-, Polysacchariden abgeleitet sind und die gegebenenfalls über Amino- oder Carboxy-Gruppen verfügen, bzw. für Verbindungen, die von Di-, Oligo- oder Polypeptide abgeleitet sind. Bevorzugt besitzt das Strukturelement Q Enzymerkennungs- und -schnittsteilen, vorzugsweise weist es ein Di- oder Polysaccharid auf. oder ein Oligopeptid mit definierter Proteaseschnittstelle.Compounds which are derived from mono-, oligo- or polysaccharides and which optionally have amino or carboxy groups or for compounds which are derived from di-, oligo- or polypeptides are particularly suitable as structural element Q. The structural element Q preferably has enzyme recognition and cut parts, preferably it has a di- or polysaccharide. or an oligopeptide with a defined protease interface.
Besonders bevorzugt werden Mischungen aus Kompositen als Verkapselungmaterial eingesetzt, in denen i = Null oder i = 1 ist. Gemäß der Erfindung werden mit dem erfindungsgemäßen Kompositmaterial Mikrokapseln von Stoffen, z.B. von Schadstoffen, wie Mineralöl, zum temporären Separieren vom umgebenden Milieu hergestellt.Mixtures of composites in which i = zero or i = 1 are particularly preferably used as encapsulation material. According to the invention, the composite material according to the invention is used to produce microcapsules of substances, for example pollutants, such as mineral oil, for temporary separation from the surrounding environment.
Der Einsatz der erfindungsgemäßen Komposite mit unterschiedlichen Marker- oder Rezeptormolekülen R1 und/oder R2, hat den Vorteil, daß diese extra- und/oder intrazelluläre Strukturen erkennen. Durch den Einsatz der Komposite und durch die Anbindung eines Markers über die molekulare Erkennung kann ein zielgerichteter Transport und eine gezielte Wirkstoffreisetzung immunologisch und oder pharmakologisch/toxisch wirksamer Substanzen am Wirkungsort erfolgen.The use of the composites according to the invention with different marker or receptor molecules R 1 and / or R 2 has the advantage that they recognize extracellular and / or intracellular structures. Through the use of the composites and through the connection of a marker via molecular recognition, a targeted transport and a targeted release of active substances can take place at the site of action of immunologically and or pharmacologically / toxicically active substances.
Die Herstellung von Mikrokapseln mit beliebigen Inhaltsstoffen, wie z.B. feste oder gelöste Materialien aus den Bereichen Lebensmittel, pharmazeutische Zubereitungen oder technische Produkte bzw. Zuschlagstoffe unter Verwendung von den erfindungsgemäßen Kompositen erfolgt nach an sich bekannten Verfahren in organischen Lösungsmitteln oder wäßrigen Emulsionen, z.B. durch Core-Shell- Verfahren.The production of microcapsules with any ingredients, e.g. Solid or dissolved materials from the fields of food, pharmaceutical preparations or technical products or additives using the composites according to the invention are carried out according to processes known per se in organic solvents or aqueous emulsions, e.g. through core-shell processes.
Bevorzugte Komposite können der folgenden Tabelle 1 entnommen werden.Preferred composites can be found in Table 1 below.
Abkürzungen:Abbreviations:
Ac-PLA 17000 O-Acetyl-polylactid 17000Ac-PLA 17000 O-acetyl polylactide 17000
Ac-PLA 2000 O-Acetyl-polylactid 2000Ac-PLA 2000 O-acetyl polylactide 2000
BSA Bovines SerumalbuminBSA Bovine Serum Albumin
ClAc-PLA 2000 O-Chloracetyl-polylactid 2000ClAc-PLA 2000 O-chloroacetyl polylactide 2000
DBU 1 ,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-enDBU 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene
DMAP 4-Dtmethyl-ammopyridinDMAP 4-Dtmethyl-ammopyridine
EDC N-Ethyl-N'-(3-dimethylaminopropyl)-carbodiimid hydrochloridEDC N-ethyl-N '- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride
Lektin Lektin UEA I (Ulex Europaeus)Lectin Lectin UEA I (Ulex Europaeus)
MS-PLA 2000 O-Maleoyl-polylactid 2000MS-PLA 2000 O-maleoyl polylactide 2000
MES-Puffer Morpholino-ethansulfonsäureMES buffer morpholino ethanesulfonic acid
PGAS Polygalacturonsäure 25000 - 50000PGAS polygalacturonic acid 25000 - 50000
PLA 17000 Polylactid 17000PLA 17000 polylactide 17000
PLA 2000 Polylactid 2000PLA 2000 polylactide 2000
PGlu Polyglutaminsäure 2000 - 15000 Beispiel 1: Komposit aus O-Acetyl-polylactid 2000 und DilysinPGlu polyglutamic acid 2000 - 15000 Example 1: Composite of O-acetyl polylactide 2000 and dilysin
Zu einer Lösung von Ac-PLA 2000 (1 g) in Acetonitril (40 ml) werden Lösungen von EDC (95.6 mg in 1 ml Wasser) und DMAP (122 mg in 2 ml Acetonitril) in einer Portion zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 30 min bei RT im Ultraschallbad aktiviert. Zum aktivierten Gemisch wird eine Lösung von H-Lys-Lys-OH 2 HCl (80.3 mg in 2 ml Wasser) gegeben und der gesamte Ansatz 2 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch im Vakuum auf ca. 10 ml eingeengt. Das zurückbleibende Öl wird zunächst mit 30 ml Ethanol/Wasser (v/v:50/50) gewaschen. Der gebildete Feststoff wird zentrifugiert (5000 U/min, 5 min), mit 20 ml Wasser gewaschen, nochmals zentrifugiert und im Vakuum getrocknet.Solutions of EDC (95.6 mg in 1 ml water) and DMAP (122 mg in 2 ml acetonitrile) are added in one portion to a solution of Ac-PLA 2000 (1 g) in acetonitrile (40 ml). The reaction mixture is activated for 30 min at RT in an ultrasonic bath. A solution of H-Lys-Lys-OH 2 HCl (80.3 mg in 2 ml of water) is added to the activated mixture and the entire batch is stirred at 50 ° C. for 2 h. The reaction mixture is then concentrated in vacuo to about 10 ml. The remaining oil is first washed with 30 ml ethanol / water (v / v: 50/50). The solid formed is centrifuged (5000 rpm, 5 min), washed with 20 ml of water, centrifuged again and dried in vacuo.
IR-Spektrum: 3342, 3335 (NR), 1759 (Ester), 1647 (Amid)IR spectrum: 3342, 3335 (NR), 1759 (ester), 1647 (amide)
1H-NMR: δ = 1.44-1.61 (m, CH3), 2.58-3.27 (m, CH2), 5.08-5.15 (m, CH), 6.58-6.61 (m, NH), 8.15-8.17 (m, NH); 13C-NMR: δ = 14.6, 15.5, 16.5, 17.6, 20.4, 20.5 (CH3, PLA), 25.6, 34.9, 35.5, 36.7 (CH2), 39.5, 40.9, 43.1 (CH), 55.6 (CH2), 68.9 (CH, PLA), 106.5, 143.6 (CH), 169.5, 169.6, 169.8, 170.3 (CO, PLA), 175.0 (COOH, PLA), 175.8 (COOH)1H-NMR: δ = 1.44-1.61 (m, CH 3 ), 2.58-3.27 (m, CH 2 ), 5.08-5.15 (m, CH), 6.58-6.61 (m, NH), 8.15-8.17 (m, NH); 13 C-NMR: δ = 14.6, 15.5, 16.5, 17.6, 20.4, 20.5 (CH 3 , PLA), 25.6, 34.9, 35.5, 36.7 (CH 2 ), 39.5, 40.9, 43.1 (CH), 55.6 (CH 2 ), 68.9 (CH, PLA), 106.5, 143.6 (CH), 169.5, 169.6, 169.8, 170.3 (CO, PLA), 175.0 (COOH, PLA), 175.8 (COOH)
Beispiel 2: Komposit aus O-Acetyl-polylactid 2000 und DihistidinExample 2: Composite of O-acetyl polylactide 2000 and dihistidine
Zu einer Lösung von Ac-PLA 2000 (1 g) in Acetonitril (40 ml) werden Lösungen von EDC (95.6 mg in 1 ml Wasser) und DMAP (122 mg in 2 ml Acetonitril) in einer Portion zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 30 min bei RT im Ultraschallbad aktiviert. Zum aktivierten Gemisch wird eine Lösung von H-His-His-OH Trifluoressigsäure (101.6 mg in 2 ml Wasser) gegeben und der gesamte Ansatz 2 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch im Vakuum auf ca. 10 ml eingeengt. Das zurückbleibende Öl wird zunächst mit 30 ml Ethanol/Wasser (50/50) gewaschen. Der gebildete Feststoff wird zentrifugiert (5000 U/min, 5 min), mit 20 ml Wasser gewaschen, nochmals zentrifugiert und im Vakuum getrocknet. IR-Spektrum: 3504, 3496 (NH), 1759 (Ester), 1648 (Amid)Solutions of EDC (95.6 mg in 1 ml water) and DMAP (122 mg in 2 ml acetonitrile) are added in one portion to a solution of Ac-PLA 2000 (1 g) in acetonitrile (40 ml). The reaction mixture is activated for 30 min at RT in an ultrasonic bath. A solution of H-His-His-OH trifluoroacetic acid (101.6 mg in 2 ml of water) is added to the activated mixture and the entire batch is stirred at 50 ° C. for 2 h. The reaction mixture is then concentrated in vacuo to about 10 ml. The remaining oil is first washed with 30 ml of ethanol / water (50/50). The solid formed is centrifuged (5000 rpm, 5 min), washed with 20 ml of water, centrifuged again and dried in vacuo. IR spectrum: 3504, 3496 (NH), 1759 (ester), 1648 (amide)
Beispiel 3 : Komposit aus O-Chloracetyl-polylactid 17000 und einem cysteinreichen PeptidExample 3: Composite of O-chloroacetyl polylactide 17000 and a cysteine-rich peptide
Zu einer Lösung von ClAc-PLA 17000 (1.73 g in 50 ml Acetonitril) wird eine Lösung von H- Lys-Cys-Thr-Cys-Cys-Ala-OH Trifluoressigsäure (25 mg in 1 ml Wasser) und DBU (20 μl) gegeben und alles 3 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch im Vakuum auf ca. 10 ml eingeengt. Das zurückbleibende Öl wird mit 40 ml Ethanol/Wasser (50/50) gewaschen und die Lösung vorsichtig abgegossen. Man wiederholt diese Prozedur mit 30 ml Ethanol und trocknet das Produkt im Vakuum. Elementar-Analyse: ber.: N 0.19; gef.: N 0.25 IR-Spektrum: 3504 (NH), 1751 (Ester), 1648 (Amid)A solution of H-Lys-Cys-Thr-Cys-Cys-Ala-OH trifluoroacetic acid (25 mg in 1 ml of water) and DBU (20 μl.) Are added to a solution of ClAc-PLA 17000 (1.73 g in 50 ml of acetonitrile) ) and stirred at 50 ° C for 3 h. The reaction mixture is then concentrated in vacuo to about 10 ml. The remaining oil is washed with 40 ml ethanol / water (50/50) and the solution carefully poured off. This procedure is repeated with 30 ml of ethanol and the product is dried in vacuo. Elemental analysis: calculated: N 0.19; found: N 0.25 IR spectrum: 3504 (NH), 1751 (ester), 1648 (amide)
Beispiel 4: Komposit aus Polygalacturonsäure und DilysinExample 4: Composite of polygalacturonic acid and dilysin
BrCN-Lösung (35 μl, c = 0.1 g/1 in Acetonitril) wird in 10 ml Wasser verdünnt und zu einer Lösung von Polygalacturonsäure (1.25 g) in Na23-Puffer (100 ml) getropft. Nach 15 min Rühren gibt man eine Lösung von H-Lys-Lys-OH 2 HCl (5.335 mg) in Wasser (5 ml) hinzu und rührt das Reaktionsgemisch über Nacht bei Raumtemperatur. Das Produkt wird mit Ethanol ausgefällt, zentrifugiert (4000 U/min, 5 min) und gefriergetrocknet. IR-Spektrum: 3600-3100 (OH, NH), 1606 (bs sh, COOH, COO~ Amid), 1098 (C-O-C)BrCN solution (35 μl, c = 0.1 g / 1 in acetonitrile) is diluted in 10 ml of water and added dropwise to a solution of polygalacturonic acid (1.25 g) in Na 2 CO 3 buffer (100 ml). After stirring for 15 min, a solution of H-Lys-Lys-OH 2 HCl (5,335 mg) in water (5 ml) is added and the reaction mixture is stirred overnight at room temperature. The product is precipitated with ethanol, centrifuged (4000 rpm, 5 min) and freeze-dried. IR spectrum: 3600-3100 (OH, NH), 1606 (bs sh, COOH, COO ~ amide), 1098 (COC)
Beispiel 5: Komposit aus Polygalacturonsäure und DihistidinExample 5: Composite of polygalacturonic acid and dihistidine
BrCN-Lösung (35 μl, c = 0.1 g/1 in Acetonitril) wird in 10 ml Wasser verdünnt und zu einer Lösung von Polygalacturonsäure (1.25 g) in Na23-Puffer (100 ml) getropft. Nach 15 min Rühren gibt man eine Lösung von H-His-His-OH Trifluoressigsäure (6.24 mg) in Wasser (5 ml) hinzu und rührt das Reaktionsgemisch über Nacht bei Raumtemperatur. Das Produkt wird mit Ethanol ausgefällt, zentrifugiert (4000 U/min, 5 min) und gefriergetrocknet. IR-Spektrum: 3600-3100 (OH, NH), 1608 (bs sh, COOH, COO~ Amid), 1098 (C-O-C)BrCN solution (35 μl, c = 0.1 g / 1 in acetonitrile) is diluted in 10 ml of water and added dropwise to a solution of polygalacturonic acid (1.25 g) in Na 2 CO 3 buffer (100 ml). After stirring for 15 min, a solution of H-His-His-OH trifluoroacetic acid (6.24 mg) in water (5 ml) is added and the reaction mixture is stirred overnight at room temperature. The product is precipitated with ethanol, centrifuged (4000 rpm, 5 min) and freeze-dried. IR spectrum: 3600-3100 (OH, NH), 1608 (bs sh, COOH, COO ~ amide), 1098 (COC)
Beispiel 6: Komposit aus Polyglutaminsäure und DihistidinExample 6: Composite of polyglutamic acid and dihistidine
Polyglutaminsäure (100 mg) wird in Acetonitril (10 ml) suspendiert. Lösungen von EDC (2.24 mg in 1 ml Wasser) und DMAP (2.144 mg in 1 ml Acetonitril) werden in einer Portion zugegeben. Das Gemisch wird bei 30 °C im Ultraschallbad 30 min aktiviert. Dazu gibt man eine Lösung von H-His-His-OH Trifluoressigsäure (2.4 mg) in Wasser (1 ml) und rührt 2 h bei 50 °C. Anschließend zentrifugiert (4000 U/min, 5 min) man den Feststoff ab, wäscht ihn mit 5 ml Ethanol/Wasser (50/50) und zentrifugiert erneut. Diese Prozedur wiederholt man mit 5 ml Wasser. Das Produkt wird dann gefriergetrocknet. IR-Spektrum: 3342, 3287(NH), 1733 (CO), 1645 (Amid)Polyglutamic acid (100 mg) is suspended in acetonitrile (10 ml). Solutions of EDC (2.24 mg in 1 ml water) and DMAP (2.144 mg in 1 ml acetonitrile) are added in one portion. The mixture is activated at 30 ° C in an ultrasonic bath for 30 min. A solution of H-His-His-OH trifluoroacetic acid (2.4 mg) in water (1 ml) is added and the mixture is stirred at 50 ° C. for 2 h. The solid is then centrifuged (4000 rpm, 5 min), washed with 5 ml of ethanol / water (50/50) and centrifuged again. This procedure is repeated with 5 ml of water. The product is then freeze-dried. IR spectrum: 3342, 3287 (NH), 1733 (CO), 1645 (amide)
Beispiel 7: Komposit aus O-Acetyl-polylactid 2000 und LactoseExample 7: Composite of O-acetyl polylactide 2000 and lactose
Zu einer Lösung von Ac-PLA 2000 (1.0 g) in Acetonitril (150 ml) werden Lösungen von EDC (960 mg in 5 ml Wasser) und DMAP (610 mg in 10 ml Acetonitril) in einer Portion zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 30 min bei Raumtemperatur im Ultraschallbad aktiviert. Zum aktivierten Gemisch wird eine Lösung von Lactose (1.8 g in 25 ml Wasser) gegeben und 2 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch im Vakuum auf ca. 20 ml eingeengt. Der zurückbleibende Rest wird mit 100 ml Wasser gewaschen, zentrifugiert (3500 U/min, 10 min) und im Vakuum getrocknet.To a solution of Ac-PLA 2000 (1.0 g) in acetonitrile (150 ml), solutions of EDC (960 mg in 5 ml water) and DMAP (610 mg in 10 ml acetonitrile) are added in one portion. The reaction mixture is activated for 30 min at room temperature in an ultrasonic bath. A solution of lactose (1.8 g in 25 ml of water) is added to the activated mixture and the mixture is stirred at 50 ° C. for 2 h. The reaction mixture is then concentrated in vacuo to about 20 ml. The remaining residue is washed with 100 ml of water, centrifuged (3500 rpm, 10 min) and dried in vacuo.
Η-NMR: δ = 1.13-1.35 (m, CH3), 1.45-1.62 (m, CH:-, PLA), 2.10 (s, CH3), 2.57-2.71 (m, CH), 3.17 (s, CH), 4.30-4.37 (m, CH), 5.10-5.19 (CH. PLA); ι :,C-NMR: δ = 14.6, 16.6, 16.7. 17.4, 20.5 (CH3), 39.8, 42.77, 42.81, 43.0 (CH), 66-6, 68.2, 68.5, 68.7, 68.8, 68.9, 69.1, 69.4, (CH), 169.16, 169.2, 169.3, 169.6, 169.7, 170.3, 170.4 (C=O), 175.2 (COOH)NMR NMR: δ = 1.13-1.35 (m, CH 3 ), 1.45-1.62 (m, CH : -, PLA), 2.10 (s, CH 3 ), 2.57-2.71 (m, CH), 3.17 (s, CH), 4.30-4.37 (m, CH), 5.10-5.19 (CH. PLA); ι:, C-NMR: δ = 14.6, 16.6, 16.7. 17.4, 20.5 (CH 3 ), 39.8, 42.77, 42.81, 43.0 (CH), 66-6, 68.2, 68.5, 68.7, 68.8, 68.9, 69.1, 69.4, (CH), 169.16, 169.2, 169.3, 169.6, 169.7 , 170.3, 170.4 (C = O), 175.2 (COOH)
Beispiel 8: Komposit aus O-Acetyl-polylactid 17000 und LactoseExample 8: Composite of O-acetyl polylactide 17000 and lactose
Zu einer Lösung von Ac-PLA 17000 (8,5 g) in Acetonitril (100 ml) werden Lösungen von EDC (96 mg in 1 ml Wasser) und DMAP (61 mg in 1 ml Acetonitril) in einer Portion zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 30 min bei RT im Ultraschallbad aktiviert. Zum aktivierten Gemisch wird eine Lösung von Lactose (90 mg in 5 ml Wasser) gegeben und 2 h bei 50 °C gerührt. Anschließend wird das Reaktionsgemisch im Vakuum auf ca. 20 ml eingeengt. Der zurückbleibende Rest wird mit 100 ml Ethanol/Wasser (50/50) gewaschen und die Lösung vorsichtig abgegossen. Diese Prozedur wiederholt man mit 100 ml Ethanol/Wasser (50/50) und 50 ml Ethanol. Anschließend wird das Produkt im Vakuum getrocknet.Solutions of EDC (96 mg in 1 ml water) and DMAP (61 mg in 1 ml acetonitrile) are added in one portion to a solution of Ac-PLA 17000 (8.5 g) in acetonitrile (100 ml). The reaction mixture is activated for 30 min at RT in an ultrasonic bath. A solution of lactose (90 mg in 5 ml of water) is added to the activated mixture and the mixture is stirred at 50 ° C. for 2 h. The reaction mixture is then concentrated in vacuo to about 20 ml. The remaining residue is washed with 100 ml of ethanol / water (50/50) and the solution carefully poured off. This procedure is repeated with 100 ml of ethanol / water (50/50) and 50 ml of ethanol. The product is then dried in vacuo.
Η-NMR: δ = 1.18-1.26 (m, CH3), 1.41-1.56 (m, CH3, PLA), 1.98 (s, CH3), 2.70 (s, CH), 3.12 (s, CH), 3.68 (dd, CH), 4.13-4.21 (m, CH), 4.29-4.37 (m, CH), 5.06-5.23 (CH, PLA); 13C- NMR: δ = 14.0, 16.6, 16.7, 18.4, 20.5 (CH3), 58.3, 61.5 (CH2), 66.57, 66.63, 68.9, 69.1, 69.2, 69.4 (CH), 169.1 , 169.2, 169.3, 169.4, 169.5 (C=O) MALDI-TOF-MS: bestätigt die Struktur AcO-PLA-Lactose-PLA-OAcΗ NMR: δ = 1.18-1.26 (m, CH 3 ), 1.41-1.56 (m, CH 3 , PLA), 1.98 (s, CH 3 ), 2.70 (s, CH), 3.12 (s, CH), 3.68 (dd, CH), 4.13-4.21 (m, CH), 4.29-4.37 (m, CH), 5.06-5.23 (CH, PLA); 13 C-NMR: δ = 14.0, 16.6, 16.7, 18.4, 20.5 (CH 3 ), 58.3, 61.5 (CH 2 ), 66.57, 66.63, 68.9, 69.1, 69.2, 69.4 (CH), 169.1, 169.2, 169.3, 169.4, 169.5 (C = O) MALDI-TOF-MS: confirms the structure AcO-PLA-lactose-PLA-OAc
Beispiel 9: Komposit aus O-Acetyl-polylactid 2000 und Dextran 6000Example 9: Composite of O-acetyl polylactide 2000 and dextran 6000
Zu einer Lösung von Ac-PLA2000 (1 g) in Acetonitril (40 ml) werden Lösungen von EDC (95.6 mg in 1 ml Wasser) und DMAP (61 mg in 1 ml Acetonitril) in einer Portion zugegeben. Zu dem Gemisch wird eine Lösung von Dextran 6000 (3 g) in Wasser gegeben und der gesamte Ansatz 2 h bei 50 °C gerührt. Dabei fällt ein weißer Niederschlag aus, der zentrifugiert (3000 U/min, 10 min) und mit 40 ml Wasser gewaschen wird. Anschließend wird wieder zentrifugiert und der Feststoff im Vakuum getrocknet.Solutions of EDC (95.6 mg in 1 ml water) and DMAP (61 mg in 1 ml acetonitrile) are added in one portion to a solution of Ac-PLA2000 (1 g) in acetonitrile (40 ml). A solution of dextran 6000 (3 g) in water is added to the mixture and the entire batch is stirred at 50 ° C. for 2 h. A white precipitate precipitates, which is centrifuged (3000 rpm, 10 min) and washed with 40 ml of water. The mixture is then centrifuged again and the solid is dried in vacuo.
Η-NMR: δ = 1.44, 1.46 (CH3, PLA), 3.04-3.71 (m, CH, CH2, Dextran), 4.66 (bd), 5.15-5.22 (m, CH, PLA); 13C-NMR: δ = 16.7 (CH3), 66.2 (CH2), 68.9, 70.3, 70.6, 72.0, 72.7, 73.5, 98.4 (CH), 169.4 (C=O)Η NMR: δ = 1.44, 1.46 (CH 3 , PLA), 3.04-3.71 (m, CH, CH 2 , dextran), 4.66 (bd), 5.15-5.22 (m, CH, PLA); 13 C-NMR: δ = 16.7 (CH 3 ), 66.2 (CH 2 ), 68.9, 70.3, 70.6, 72.0, 72.7, 73.5, 98.4 (CH), 169.4 (C = O)
Beispiel 10: Komposit aus O-Maleoyl-polylactid 2000 und dem Lektin UEA IExample 10: Composite of O-Maleoyl-polylactide 2000 and the lectin UEA I
MS-PLA2000 (0.736 mg) und EDC (0.269 mg) werden in 0.1 M MES-Puffer-Lösung ( 1 ml) suspendiert und 30 min bei Raumtemperatur im Ultraschallbad aktiviert. Das Lektin UEA I (10 mg) wird zugegeben und das Gemisch bei Raumtemperatur 2 h geschüttelt. Anschließend wird der Feststoff zentrifugiert (3000 U/min, 10 min), zweimal mit Wasser gewaschen und gefriergetrocknet.MS-PLA2000 (0.736 mg) and EDC (0.269 mg) are suspended in 0.1 M MES buffer solution (1 ml) and activated for 30 min at room temperature in an ultrasonic bath. The lectin UEA I (10 mg) is added and the mixture is shaken at room temperature for 2 h. The solid is then centrifuged (3000 rpm, 10 min), washed twice with water and freeze-dried.
Beispiel 11 : Komposit aus O-Maleoyl-polylactid 2000 und Albumin (BSA) MS-PLA2000 (0.736 mg) und EDC (0.269 mg) werden in 0.1 M MES-Puffer-Lösung (1 ml) suspendiert und 30 min bei Raumtemperarur im Ultraschallbad aktiviert. BSA (20 mg) wird zugegeben und das Gemisch bei Raumtemperatur 2 h geschüttelt. Anschließend wird der Feststoff zentrifugiert (3000 U/min, 10 min), zweimal mit Wasser gewaschen und gefri ergetrocknet.Example 11: Composite of O-Maleoyl-Polylactid 2000 and Albumin (BSA) MS-PLA2000 (0.736 mg) and EDC (0.269 mg) are suspended in 0.1 M MES buffer solution (1 ml) and activated for 30 min at room temperature in an ultrasonic bath. BSA (20 mg) is added and the mixture is shaken at room temperature for 2 hours. The solid is then centrifuged (3000 rpm, 10 min), washed twice with water and freeze-dried.
Beispiel 12: Mikroverkapselung einer Rabbit IgG-Zubereitung mit einem Komposit gemäß Beispiel 8Example 12: Microencapsulation of a Rabbit IgG preparation with a composite according to Example 8
1 g einer lyophilisierten Rabbit IgG-Zubereitung (Korngröße 1 bis 5 μm) wird in 100 ml Petrolether (80 - 110°C) durch Rühren suspendiert. Dazu wird eine Lösung von 1 g Komposit aus Beispiel 8 und 5 ml Aceton in 10 Portionen innerhalb von 5 h zugetropft. Man läßt eine weitere Stunde rühren. Nach Sedimentieren wird die Suspension filtriert, mit 20 ml Petrolether gewaschen und luftgetrocknet.1 g of a lyophilized Rabbit IgG preparation (grain size 1 to 5 μm) is suspended in 100 ml of petroleum ether (80 - 110 ° C) by stirring. A solution of 1 g of composite from Example 8 and 5 ml of acetone in 10 portions is added dropwise within 5 h. Allow to stir for another hour. After sedimentation, the suspension is filtered, washed with 20 ml of petroleum ether and air-dried.
Für eine vergleichende Betrachtung zur Wirkungsweise einer enzymatischen Schnittstelle wurden Polylactid 17000 und das entsprechende Kompositmaterial gemäß Beispiel 8 alsFor a comparative analysis of the mode of action of an enzymatic interface, polylactide 17000 and the corresponding composite material according to Example 8 were used as
Hüllmaterial eingesetzt und analog behandelt.Envelope material used and treated analogously.
Die Freisetzungsuntersuchungen erfolgen im Inkubationsschüttler bei 37°C in PBS-Puffer bei pH 7,3. Es werden 200 mg Partikel in 10 ml PBS-Puffer suspendiert. Zur Untersuchung desThe release studies are carried out in an incubation shaker at 37 ° C in PBS buffer at pH 7.3. 200 mg of particles are suspended in 10 ml of PBS buffer. To study the
Enzymeinflusses auf die Stabilität der Partikelhülle wird vor der Partikelzugabe ß-Influence of the enzyme on the stability of the particle shell is ß-
Galaktosidase (20 units) zugesetzt. 500 μl Lösung werden im Abstand von 30 min entnommen, bei 5000 1/min 5 min zentrifugiert und der Überstand auf den Gehalt an RabbitGalactosidase (20 units) added. 500 μl of solution are removed at intervals of 30 min, centrifuged at 5000 rpm for 5 min and the supernatant for the rabbit content
IgG mittels ELISA analysiert.IgG analyzed by ELISA.
Die Ergebnisse sind in Abb. 1 und 2 zusammengefasst.The results are summarized in Fig. 1 and 2.
Beispiel 13: Mikroverkapselung von Albumin (BSA) mit einem Komposit gemäß Beispiel 7Example 13: Microencapsulation of albumin (BSA) with a composite according to Example 7
1 g Komposit gemäß Beispiel 7 wird in 10 ml Methylenchlorid gelöst. Hierzu gibt man unter Dispergieren eine Lösung von 20 mg BSA in 500 μl Wasser. Die Emulsion wird bei 500 1/min zu 300 ml einer l%igen Polyviηylalkohollösung getropft. Man lässt 30 min nachrühren, zentrifugiert 5 min bei 1800 1/min. Die überstehende Lösung wird abgetrennt. Die Partikel werden mit wenig Wasser resuspendiert, nochmals zentrifugiert und im Vakuum getrocknet-1 g of composite according to Example 7 is dissolved in 10 ml of methylene chloride. A solution of 20 mg BSA in 500 μl water is added with dispersing. The emulsion is added dropwise at 500 1 / min to 300 ml of a 1% polyvinyl alcohol solution. The mixture is stirred for 30 min, centrifuged at 1800 rpm for 5 min. The supernatant solution is separated off. The particles are resuspended with a little water, centrifuged again and dried in vacuo.
Beispiel 14: Mikroverkapselung von Albumin (BSA) mit einem Komposit gemäß Beispiel 7 mittels SprühtrocknungExample 14: Microencapsulation of albumin (BSA) with a composite according to Example 7 by means of spray drying
400 mg BSA werden in 200 ml Wasser gelöst. Darin wird eine Lösung von 20 g Komposit gemäß Beispiel 7 in 100 ml Methylenchlorid so dispergiert, dass das Methylenchlorid nahezu vollständig verdampft und eine stabile Emulsion entsteht. Diese Emulsion wird anschließend sprühgetrocknet.400 mg BSA are dissolved in 200 ml water. A solution of 20 g composite according to Example 7 is dispersed in 100 ml methylene chloride in such a way that the methylene chloride almost completely evaporated and a stable emulsion is formed. This emulsion is then spray dried.
Gerätebedingungen: Einlasstemperatur 93°C, Auslasstemperatur 63-66°C, Aspirator: 98%, Pumpe: 10%Device conditions: inlet temperature 93 ° C, outlet temperature 63-66 ° C, aspirator: 98%, pump: 10%
Beispiel 15: Core-Shell-Verkapselung von Rabbit IgG/PLA 17000-Kernen mit Kompositen gemäß Beispiel 10Example 15: Core-Shell Encapsulation of Rabbit IgG / PLA 17000 Cores with Composites According to Example 10
1 g Rabbit IgG/PLA 17000-Kerne (hergestellt in Analogie zu Beispiel 12, d= 1 - 10 μm) werden in 50 ml Petrolether (80 - 110°C) unter Rühren resuspendiert. Dazu wird eine Lösung von 0,05 g Komposit gemäß Beispiel 10 und 0,05 g PLA 17000 in 2 ml Aceton zugetropft. Man läßt eine weitere Stunde rühren. Nach Sedimentieren wird die Suspension filtriert, mit 20 ml Petrolether gewaschen und luftgetrocknet.1 g of Rabbit IgG / PLA 17000 cores (produced in analogy to Example 12, d = 1-10 μm) are resuspended in 50 ml of petroleum ether (80-110 ° C.) with stirring. A solution of 0.05 g of composite according to Example 10 and 0.05 g of PLA 17000 in 2 ml of acetone is added dropwise. Allow to stir for another hour. After sedimentation, the suspension is filtered, washed with 20 ml of petroleum ether and air-dried.
Die resuspendierten Partikel agglutinieren mit Anti-Ulex-beschichteten, fluoreszenten Silikatpartikeln (d=800 nm) quantitativ.The resuspended particles agglutinate with anti-Ulex-coated, fluorescent silicate particles (d = 800 nm) quantitatively.
Beispiel 16: Mikroverkapselung von Silkatpartikeln (mit Amaranth imprägniert) mit einem Komposit gemäß Beispiel 7Example 16: Microencapsulation of silicate particles (impregnated with amaranth) with a composite according to Example 7
Als Kernmaterial werden synthetische Silikatpartikel (d=800 nm) verwendet. 2 g Silikatpartikel werden in einer wäßrigen Amaranthlösung (50 mg/50 ml Wasser) 10 min geschüttelt, zentrifugiert und getrocknet. 1 g dieser Partikel werden in 100 ml Petrolether (80- 110°C) suspendiert. Dazu wird eine Lösung von 1 g Komposit aus Beispiel 7 und 5 ml Aceton in 10 Portionen innerhalb von 5 h zugetropft. Man läßt eine weitere Stunde rühren. Nach Sedimentieren wird die Suspension filtriert, mit 20 ml Petrolether gewaschen und luftgetrocknet.Synthetic silicate particles (d = 800 nm) are used as the core material. 2 g of silicate particles are shaken in an aqueous amaranth solution (50 mg / 50 ml of water) for 10 minutes, centrifuged and dried. 1 g of these particles are suspended in 100 ml of petroleum ether (80-110 ° C). A solution of 1 g of composite from Example 7 and 5 ml of acetone in 10 portions is added dropwise within 5 h. Allow to stir for another hour. After sedimentation, the suspension is filtered, washed with 20 ml of petroleum ether and air-dried.
Die Freisetzungsuntersuchungen erfolgen im Inkubationsschüttler bei 37°C in PBS-Puffer bei pH 7,3. Es werden 200 mg Partikel in 10 ml PBS-Puffer suspendiert. Zur Untersuchung des Enzymeinflusses auf die Stabilität der Partikelhülle wird vor der Partikelzugabe ß- Galaktosidase (20 units) zugesetzt. 500 μl Lösung werden im Abstand von 30 min entnommen und spektralphotometrisch bei einer Wellenlänge von 520 nm auf den Gehalt an Amaranth analysiert. Die Ergebnisse sind in Abb. 3 zusammengefasst. The release studies are carried out in an incubation shaker at 37 ° C in PBS buffer at pH 7.3. 200 mg of particles are suspended in 10 ml of PBS buffer. To study the influence of the enzyme on the stability of the particle shell, ß-galactosidase (20 units) is added before the particle is added. 500 μl of solution are removed at intervals of 30 minutes and analyzed for the content of amaranth by spectrophotometry at a wavelength of 520 nm. The results are summarized in Fig. 3.

Claims

Patentansprüche claims
1. Bioabbaubare polymere Komposite zur Herstellung von Mikrokapseln aus festen oder gelösten Stoffen oder Zubereitungen in organischen Lösungsmitteln oder wäßrigen Emulsionen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine polymere Zusammensetzung der allgemeinen Formel1. Biodegradable polymer composites for the production of microcapsules from solid or dissolved substances or preparations in organic solvents or aqueous emulsions, characterized in that they have a polymeric composition of the general formula
R, n - P1 - ( Q - P2 )I - R2 ra haben, wobei P1 und P2 für gleiche oder verschiedene makromolekulare Strukturen stehen,R , n - P 1 - (Q - P 2 ) I - R 2 ra , where P 1 and P 2 stand for identical or different macromolecular structures,
R1 und R2 gleiche oder verschiedene Endgruppen oder Schutzgruppen bzw.R 1 and R 2 are the same or different end groups or protective groups or
Rezeptormoleküle oder Marker bedeuten, i, n und m aus dem Bereich der natürlichen Zahlen sind und im Einzelfall Null oder Eins annehmen können, undReceptor molecules or markers mean i, n and m are from the range of natural numbers and can assume zero or one in individual cases, and
Q eine zumindest bifunktionelle Struktur mit hydrophilen Eigenschaften, abgeleitet aus den Bereichen der Polyole, Polyamide und Polyester, bedeutet, wobei die Zusammensetzung zur Spaltung der Bindungen zwischen den SubStrukturen R,Q denotes an at least bifunctional structure with hydrophilic properties, derived from the areas of polyols, polyamides and polyesters, the composition for cleaving the bonds between the substructures R,
P und/oder innerhalb Q eine enzymatische Erkennungs- und/oder Schnittstelle aufweist.P and / or within Q has an enzymatic recognition and / or interface.
2. Komposite nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß P1 und P" Polymere mit Strukturelementen aus den Bereichen Polyester, Polyamide/-amine oder Polysaccharide bzw. von Hydroxycarbonsäuren, deren Salzen oder Estern sind.2. Composites according to claim 1, characterized in that P 1 and P " polymers with structural elements from the fields of polyester, polyamides / amines or polysaccharides or of hydroxycarboxylic acids, their salts or esters.
3. Komposite nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Polyester Polyglycolide, Polylactide, Poly(hydroxybuttersäuren) oder daraus resultierende Copolymere sind.3. Composites according to claim 2, characterized in that polyesters are polyglycolides, polylactides, poly (hydroxybutyric acids) or copolymers resulting therefrom.
4. Komposite nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Polysaccharide Polygalacturonsäure oder Alginsäure sind.-4. Composites according to claim 2, characterized in that polysaccharides are polygalacturonic acid or alginic acid.
5. Komposite nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die End- oder Schutzgruppen R1 und/oder R2 Acyl,- Alkyl- oder Alkoxycarbonylgruppen sind.5. Composites according to claim 1 to 5, characterized in that the end or protective groups R 1 and / or R 2 are acyl, - alkyl or alkoxycarbonyl groups.
6. Komposite nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß R1 und/oder R" Marker . Rezeptor- oder anderweitig an Strukturen spezifisch bindende Moleküle darstellen, vorzugsweise aus den Stoffklassen der Oligopeptide, Proteine, Glykoproteine und Oligonukleotide.6. Composites according to claim 1 to 5, characterized in that R 1 and / or R " markers. Receptor or otherwise represent molecules specifically binding to structures, preferably from the substance classes of the oligopeptides, proteins, glycoproteins and oligonucleotides.
7. Komposite nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement Q für eine Verbindung steht, die sich von Mono-, Oligo- oder Polysacchariden ableitet, die gegebenenfalls über Amino- oder Carboxy-Gruppen verfügen, oder daß Q für eine Verbindung steht, die sich von Di-, Oligo- oder Polypeptiden ableitet.7. Composites according to claims 1-6, characterized in that the structural element Q stands for a compound which is derived from mono-, oligo- or polysaccharides which optionally have amino or carboxy groups, or that Q stands for a compound derived from di-, oligo- or polypeptides.
8. Komposite nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement Q ein Molekül ist, daß durch Enzyme gespalten werden kann.8. Composites according to claim 1 to 7, characterized in that the structural element Q is a molecule that can be cleaved by enzymes.
9. Komposite nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement Q ein Dioder Polysaccharid aufweist.9. Composite according to claim 8, characterized in that the structural element Q has a di or polysaccharide.
10. Komposite nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Strukturelement Q ein Oligopeptid mit definierter Proteaseschnittstelle aufweist.10. Composite according to claim 8, characterized in that the structural element Q has an oligopeptide with a defined protease interface.
11. Komposite nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen der allgemeinen Formel eingesetzt werden, in denen i = Null oder i = 1 ist.11. Composites according to claim 1 to 10, characterized in that compounds of the general formula are used in which i = zero or i = 1.
12. Verwendung von polymerem Kompositmaterial nach Anspruch 1 bis 11 zum temporären Separieren von Stoffen aus dem umgebenden Milieu.12. Use of polymeric composite material according to claim 1 to 11 for the temporary separation of substances from the surrounding environment.
13. Verwendung nach Anspruch 12 in mehreren Hüllen mit unterschiedlichen Enzymerkennungs- und -Schnittstellen.13. Use according to claim 12 in a plurality of sleeves with different enzyme recognition and interfaces.
14. Verwendung nach Anspruch 12 und 13 mit unterschiedlichen Marker- oder Rezeptormolekülen R1 und oder R2.14. Use according to claim 12 and 13 with different marker or receptor molecules R 1 and or R 2 .
15. Verwendung nach Anspruch 14 mit unterschiedlichen Marker- oder Rezeptormolekülen R1 und/oder R2, die extra- und/oder intrazelluläre Strukturen erkennen.15. Use according to claim 14 with different marker or receptor molecules R 1 and / or R 2 , which recognize extra- and / or intracellular structures.
16. Verwendung von Kompositen nach 12 bis 15 für den zielgerichteten Transport und die Freisetzung von immunologisch und/oder pharmakologisch/toxisch wirksamen Substanzen.16. Use of composites after 12 to 15 for the targeted transport and release of immunologically and / or pharmacologically / toxic substances.
17. Verfahren zur Herstellung von Mikrokapseln aus festen oder gelösten Stoffen oder Zubereitungen, dadurch gekennzeichnet, daß man Komposite gemäß der Ansprüche 1 bis 1 1 in organischen Lösungsmitteln löst oder wäßrige Emulsionen davon herstellt und die Verkapselung nach an sich bekannten Techniken erfolgt. 17. A process for the preparation of microcapsules from solid or dissolved substances or preparations, characterized in that composites according to claims 1 to 1 1 are dissolved in organic solvents or aqueous emulsions are prepared therefrom and the encapsulation is carried out according to techniques known per se.
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