EP1439860A1 - Magnetic nanodispersion comprising cyclodextrines and method for the production thereof - Google Patents

Magnetic nanodispersion comprising cyclodextrines and method for the production thereof

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EP1439860A1
EP1439860A1 EP02772398A EP02772398A EP1439860A1 EP 1439860 A1 EP1439860 A1 EP 1439860A1 EP 02772398 A EP02772398 A EP 02772398A EP 02772398 A EP02772398 A EP 02772398A EP 1439860 A1 EP1439860 A1 EP 1439860A1
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EP
European Patent Office
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magnetic
magnetic dispersion
water
bioactive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02772398A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Christian Gansau
Norbert Buske
Thomas Götze
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Berlin Heart GmbH
Original Assignee
Berlin Heart GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/2982—Particulate matter [e.g., sphere, flake, etc.]
    • Y10T428/2991—Coated

Definitions

  • the invention relates to a magnetic dispersion and a method for its production in accordance with the preambles of claims 1 and 15.
  • Magnetic dispersions are liquid, stable dispersions with magnetic, in particular superparamagnetic, properties.
  • the core particles are composed of ferro- or ferrimagnetic substances, such as magnetite, maghemite and their mixtures, and ferrites of the formula
  • Me (II) 0. Fe (III) 2 0 3 , where Me (II) is a metal ion such as Co, Mn.
  • Me (II) is a metal ion such as Co, Mn.
  • shells made of non-magnetic molecules or polymers which are chemically fixed to the particle surface of the core particles, the adsorbents
  • aqueous magnetic dispersions the particles of which consist of a double layer of fatty acids and combinations of fatty acids with e.g. B. non-ionic surfactants, such as ethoxylated fatty alcohols, but which are not biologically compatible.
  • biocompatible magnetic fluids have gained particular importance in recent years. These include aqueous magnetic dispersions with nanoparticles which are coated with polysaccharides (US 4,452,773, WO 91/02811, DE-OS 3443252).
  • magnetic nanoparticles which are stabilized with derivatives of the polysaccharides, such as with polyaldehyde dextran (US 6 231 982), aminodextran (WO 99/19731), carboxy dextran (EU 0284549).
  • dextrins are clearly dextrins with thread-like molecules with average molecular weights of 200 to 30,000, which, depending on the solvent, are more or less gnawed. They are also known as "linear" dextrins.
  • ⁇ -, ⁇ - and ⁇ -cyclodextrins are also described in detail, also as constituents of inclusion compounds for small molecules (W. Saenger, Angew. Chem. 92, 343-361 (1980)). All are toxicologically safe.
  • the cyclodextrins are ring-shaped oligosaccharides made from (1- 4) glucose units, which contain, for example, six, seven or eight glucose units (up to 12 possible). You have a lot uniform molecular weights of 972, 1135 and 1297. ⁇ - and ⁇ -cyclodextrins are very water-soluble. A special feature is that these connections form channel-like or cage-like supramolecular structures, ie 0.5 - 0.8 nm narrow cavities into which liquids and solids can be enclosed (nano-encapsulations).
  • dispersions of magnetic nanoparticles which are surrounded by two polymer coating layers (DE 4428851 C2), which consist of an inner shell made of a synthetic polymer and an outer shell made of a target polymer.
  • the layers can also be composed in the same way.
  • Linear oligosaccharides and polysaccharides are mentioned here, in particular dextran and also carboxymethyl-dextrans.
  • DE 19624426 A1 also describes magnetic nanoparticles which are stabilized in a dispersion liquid with crosslinked polysaccharides and their derivatives with molecular weights of 5,000-250,000.
  • the dextran casings are modified using iodate in such a way that peptides (1-30 amino acids) are bound, which e.g. have a defined affinity for the HIV virus.
  • EP 0928809 AI, EP 0525199 AI describes the preparation of carboxymethyldextran, carboxymethylamminodextran and ether derivatives, monochloroacetic acid being used as the carboxylating agent. Magnetite volume percentages from 0 to 20 are claimed, which corresponds to a saturation polarization of up to 40 mT.
  • Core particle diameters of 5-50 nm, preferably 6-15 nm, are mentioned.
  • the biocompatible magnetic fluids produced according to the prior art have the following disadvantages: Polysaccharides and their derivatives are thread molecules. They are available in a broad molecular weight range, predominantly with molecular weights over 20,000, which are then only water-soluble to a limited extent. Their solubility is still greatly reduced in the presence of electrolytes. For the stabilization of magnetic nanoparticles in aqueous magnetic liquids, they are predominantly only suitable in adsorbed form in the acidic pH range. In the physiologically interesting pH ranges between 6.8-7.5, signs of coagulation already occur disadvantageously. All of the factors mentioned have a negative influence on the colloidal stability of the magnetic nanoparticles and thus also on the content of magnetic component or the saturation polarization, which hardly exceeds 5 mT. Technical applications are practically impossible.
  • the object of the invention is to offer a magnetic dispersion which, with great biocompatibility, has a high saturation polarization and whose magnetic particles are suitable as transport vehicles for further pharmacologically and biologically active substances, and to propose a process for their preparation.
  • the new magnetic dispersion consists of water or water-miscible dispersants in which the magnetic core particles are finely and stably distributed, with cyclodextrins and their derivatives as the coating component.
  • vate according to the general formula M [A p , C, B q ] are used.
  • a reactive groups B bioactive groups and
  • the compound (A p .CjB g ) is fixed to the surface of the core particles via the reactive A group.
  • Cyclodextrins whose reactive A groups are -H or - (CH 2 ) nR and their salts have been shown to be particularly advantageous with regard to achieving a high stability of the magnetic dispersion and a high saturation magnetization, where n can assume the values from 0 to 20 and R -H, - (OH), -CHOH-CH 3 , - (COOH), - (NH 2 ), - (SH),
  • the number q of bioactive B groups is 0.
  • the desired biocompatibility of the magnetic dispersion according to the invention or of the coating component cyclodextrin can already be achieved for certain applications without bioactive B groups. This is particularly true for applications in which the shell should not have any specific or selective properties.
  • the number q of bioactive B groups is 0, only as many A groups are substituted as are necessary for binding to the core particles M.
  • the degree of substitution per glucose molecule is between 0 and 3.
  • compounds such as streptavidin, insulin, heparin, nucleic acids, antibodies and enzymes on the cyclodextrin ring are substituted as bioactive groups B.
  • the cyclodextrins have only reactive groups A, ie the bioactive groups B are replaced by A.
  • bioactive groups B on the cyclodextrins instead of reactive groups A or reactive A groups which protrude into the solution and are not fixed to the core particles M by further coupling of chemical ones or to modify biochemical compounds to form B groups.
  • a very significant advantage of the magnetic dispersion according to the invention can be achieved by wrapping around the shell a secondary structure can be built up, which consists of several ordered cyclodextrin molecules of the general formula [ Ap , C, Bq ] k , where k can have values between 1 and 200. Because of this secondary structure forming on a core particle, it is possible to create cavities of different sizes, into which different substances can then be introduced and also desorbed again.
  • the cyclodextrins C are unsubstituted, in particular -, ⁇ - and ⁇ -cyclodextrins with the defined molecular weights of 975, 1135 and 1297 being provided.
  • the magnetic dispersions stabilized in this way have the advantage that the magnetic core particles with this shell can go into cancer cells without additional treatments, thereby making magnetic labeling possible.
  • the magnetic core particles M are characterized in that they consist of maghemite and ferrites of the formula
  • the magnetic dispersions composed according to the invention are used to set or achieve saturation polarizations between 0.05 and 80 mT with a size of the core particles M of 3 to 300 nm.
  • the larger core particles are easier to manipulate in the magnetic field, and the dispersions with the larger particles have more advantageous viscosity properties.
  • Suitable dispersants for the magnetic nanoparticles are water, including physiological aqueous solutions, dimethylformamide, polyhydric alcohols such as glycerol, ethylene glycol and polyethylene glycol or mixtures thereof.
  • the magnetic dispersions according to the invention are produced by the following process steps
  • a pH in the acidic range for example between 1 and 6, after the first washing process.
  • Add substituted cyclodextrans at temperatures between 20 and 90 ° C. Differently substituted cyclodextrans can also be added in a two-stage process.
  • the reactive A groups are -H and / or - (CH 2 ) nR and their salts, where n can assume the values from 0 to 20 and
  • B groups for example groups that are derived from avidines such as streptavidin, such as insulin, heparin, nucleic acids, antibodies, oligopeptides, amino acids and enzymes.
  • a compound of the general formula (A p , C) is used, the number of reactive A groups corresponding to the number of formation sites for the magnetic core particle M.
  • a compound of the general formula (A p , C) is reacted with the magnetic core particles M and then the complex M [A p , C] formed is reacted with B q .
  • a cyclodextrin C with the magnetic core particle M then the complex M [C] formed with a compound with active group A p and then the complex M [A p , C] formed with a compound with bioactive group B q to form M [A p , C, B q ].
  • mixtures of compounds of the general formula (A p , C, B q ) are added, a compound of the general formula (A p , C, B q ) being added in a special embodiment and then in a second step a further compound of the general formula (A p , C, B q ) is added.
  • active esters such as 1-ethyl- (3) - (3-diethylaminopropyl) carbodiimide, 1-cyclohexyl-3 (2-morpholinoethyl) carbodiimide, N-hydroxy- succinimide and dicyclohexylcarbodiimide used.
  • the hydroxide is precipitated from a Me (II) salt solution in a manner known per se and then treated with an oxidizing agent, wherein for Me (II) divalent metal ions such as Fe 2+ , Co 2 + , Zn 2+ and Mn 2+ are available.
  • Me (II) divalent metal ions such as Fe 2+ , Co 2 + , Zn 2+ and Mn 2+ are available.
  • hydrogen peroxide or oxygen are used as the oxidizing agent.
  • the process modified in this way can be used in particular to produce magnetic dispersions whose core particles have a size of approximately 150 nm.
  • the magnetic dispersion can be treated with substrates X, so that these substrates X can be introduced into cavities formed in the shell of the magnetic nanoparticles, for example in the secondary structure that can be formed.
  • substrates X are in particular compounds with pharmacological and / or biological activity the. These are substances such as antibiotics (penicillin), hormones (prostaglandins) or antitumor enzyme or antitumor proteins.
  • aqueous dispersions of magnetic nanoparticles stabilized with cyclodextrins and their derivatives have a high colloidal stability of the particles and an achievable volume fraction of magnetic component of up to 20% or saturation polarizations of up to 80 mT.
  • biocompatibility There is also an improved biocompatibility.
  • These new properties are based, on the one hand, on the narrowly limited and low molecular weights from 972 to approx. 2,000 and the resulting low coating layer thicknesses and the better water solubility, as well as on their stability in physiologically important pH ranges. Additional advantages with new applications result from the cavities present in the particles, which can be used to absorb and transport foreign substances. They can be desorbed in a targeted manner at the destination, a property which is of great advantage when used as a "magnetic carrier".
  • the magnetic dispersion according to the invention can be used in many ways.
  • the biocompatibility was tested in mixtures with biological cells with the result that no or no significant impairment of the cell growth was observed.
  • the magnetic dispersions according to the invention can be used both technically and for biological / medical purposes.
  • the superparamagnetic volume properties are primarily used, i.e. the ability to move or fix the dispersion as a whole in the external magnetic field, such as for sealing purposes in magnetic liquid seals, to improve the performance of loudspeakers or to separate non-ferrous metals or for enrichment of ore components for swimming-sink sorting.
  • the use is particularly appropriate when the biocompatibility of the particles can be used, e.g. in seals for rotary unions in the food industry, for the float-sink sorting of biological objects, including cells of different densities, in biotechnology or in medicine.
  • the dispersion liquid consists of a solvent which is difficult to evaporate, e.g. from polyglycols or glycerin. Saturation polarizations of approx. 80 mT are achieved.
  • the clinical applications relate to their already known use as contrast agents for liver metastases by means of ferromagnetic resonance methods or for the in vitro / in vivo coupling of bioactive molecules such as nucleic acids.
  • Magnetic fluid hyperthermia is also known, in which cancer cells specifically decorated with magnetic particles are destroyed by overheating.
  • the new magnetic fluids can be optimized for these applications, on the one hand by optimizing the core particle size and on the other hand with regard to the hydrodynamic particle radius, which allows the production of particles with narrow particle size dimensions. These optimizations are also important when optimizing immunoassays using magnetic relaxometry. It should be particularly emphasized that potentially new fields of application result from the fact that the adsorbed dextrins have cavities, in particular due to the formation of a secondary structure, in which selectable liquid and also solid foreign substances such as active substances, including pharmaceuticals, can be deposited. Magnetic conductive transportable complexes can thus be produced which are capable of various specific interactions, for example also with cells, including phagocytosis. The substances introduced can be desorbed at the site of action, for example in or on a cell.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a possible structure of a magnetic nanoparticle
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the formation of a possible secondary structure in the shell
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a possible secondary structure
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of a further possible secondary structure of the shell
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of a cyclodextrin molecule with the groups A and B and a substance X
  • FIG. 7 shows a schematic illustration of a substituted one Cyclodextrin molecule which is bonded to the magnetic core particle M via an A group, wherein the B groups are bonded to the cyclodextrin ring via the reactive A groups
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of bonded A or B groups.
  • the structure of a magnetic nanoparticle is shown schematically in the illustration according to FIG. 1.
  • Substituted cyclodextrins with a reactive group A are fixed to the surface of the core particle M around a magnetic core particle M, while bioactive groups B protrude into a dispersing agent, not shown here.
  • X symbolizes the position of a substance in the cyclodextrin ring.
  • the cyclodextrin ring C shown in FIG. 2 shows that the reactive groups A or the bioactive groups B can be fixed to the groupings -OCH 2 .
  • FIG. 3 schematically shows the formation of a secondary structure.
  • the cyclodextrin molecules attach to one another to form a tunnel-like structure.
  • a substance X can be introduced into this tunnel.
  • FIG. 5 shows a further secondary structure in which the tunnel-like assemblies of the cyclodextrin molecules C with the bioactive groupings B and the reactive groups A effect fixation to the core particle M.
  • a substance X can be introduced into the tunnel-like structures.
  • 6 shows the groupings A and B in a possible constellation on a cyclodextrin molecule.
  • FIG. 7 shows groups A and B in a possible constellation on a cyclodextrin molecule which is bonded to the surface of a magnetic core particle M.
  • Cyclodextrins 10 g of ot-, ß- and ⁇ -cyclodextrin are taken up in 200 ml of isopropanol, heated to 40 ° C. with stirring and mixed with 6 g of NaOH, which is dissolved in 20 ml of water. 15 g of chloroacetic acid sodium salt, which is dissolved in 40 ml of water, are added. The solution is heated to 70 ° C and stirred vigorously for 90 minutes. After cooling to room temperature, the isopropanol phase is decanted off, the residue is adjusted to a pH of 8 and the product is precipitated with 120 ml of methanol.
  • the particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 40 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed using ultrasound and concentrated on a rotary evaporator. 10 ml of a magnetic fluid with a Saturation polarization of 40 mT.
  • the MF is also suitable for technical use.
  • Example 6 8.1 g of ferric chloride and 3.6 g of ferric chloride are dissolved in 40 ml of water together with 0.9 g of ⁇ -cyclodextrin. About 50 ml of a 3 N sodium hydroxide solution are added with stirring until a pH of 11 is reached. The black precipitate is separated magnetically and washed several times with water, taken up in 100 ml of water and with conc. Hydrochloric acid adjusted to a pH of 1-2. The mixture is then stirred at 40 ° C for 30 min. The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 30 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed using ultrasound and a magnetic liquid with a saturation polarization of 6 mT is obtained.
  • Example 8 The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 20 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. The mixture is then dispersed using ultrasound and 20 ml of a magnetic liquid with a saturation polarization of 10 mT are obtained.
  • Example 8 The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 20 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. The mixture is then dispersed using ultrasound and 20 ml of a magnetic liquid with a saturation polarization of 10 mT are obtained.
  • Example 8 Example 8
  • the agable particles prepared according to Example 2 are taken up in 100 ml of ethylene glycol after the water has been separated off. The small amounts of water still present in the solution are removed using a rotary evaporator.
  • the magnetic fluid has a saturation polarization of 30 mT. Technically, it can be used in rotary unions.
  • Example 1 Process for covalent coupling to the particles produced in Example 1 (one-step process) by adding 2 ml of magnetic liquid (... mg / ml) with an aqueous solution of 10 mg of 1-ethyl-3 - (dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) in 2 ml of 0.1 2-morpholinoethanesulfonic acid monohydrate (MES) buffer in the presence of 10 mM N-hydroxysuccinimide are reacted with stirring and at room temperature. Then 2 mg streptomycin is added. The reactants are reacted for 5 hours with constant stirring and at room temperature.
  • the stable magnetic fluid is diluted with 20 ml of water and has a saturation polarization of 5 mT.
  • Example 12 Production of covalently bound biologically active substances according to Example 9 with the difference that in a two-stage process after the reaction of EDC and the magnetic liquid is washed twice with a 10 ml 0.1 MES buffer.
  • Example 12 Production of covalently bound biologically active substances according to Example 9 with the difference that in a two-stage process after the reaction of EDC and the magnetic liquid is washed twice with a 10 ml 0.1 MES buffer.
  • the stable magnetic liquids have a saturation polarization of 10 mT after dilution.
  • Example 14 Preparation of core particles with a diameter of 10 nm according to Example 4 by taking up the particles in 50 ml of water and adjusting the pH to 4 with dilute hydrochloric acid.
  • 1.5 g of testosterone hydroxypropyl- ⁇ -cyclodextrin (CTD.Inc) which contains 100 mg of active ingredient per 1 g of ⁇ -cyclodextrin, are added with stirring.
  • the solution is stirred moderately at 35 ° C. for one hour.
  • the particles are then separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 50 ml of water and neutralized with a few drops of 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed in the ultrasound.
  • a biologically compatible magnetic liquid with a saturation polarization of 10 mT is obtained, which can be used for the improved local administration of testosterone in the human body.
  • Example 15 Example 15
  • CM-cyclodextrin magnetic fluid produced in Example 2 and an analogous magnetic fluid with carboxymethyldextran as the coating component were treated as long-term studies as follows: 4 ml each of MF were filled into Fiolax test tubes, sealed with a stopper and stored at 4 ° C. Saturation polarization and particle uptake in cell cultures were measured at the start of the test and after 10 weeks.
  • CM-dextran sample With the CM-dextran sample, there was agglomeration and sedimentation in the sample tube after the end of the test and the saturation polarization of the solution decreased by 40%. The particle uptake in cell cultures decreased by 50%. In the CM-cyclodextrin sample, there were no noticeable changes from the start of the test to the end of the test.
  • the particles are then magnetically separated, taken up in 20 ml of water and dispersed using ultrasound.
  • the stable magnetic fluid has a saturation polarization of about 10 mT and has an above-average value of magnetic susceptibility. These magnetic fluids are particularly suitable for use in magnetic relaxation and hyperthermia.

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Abstract

The invention relates to a magnetic dispersion based on water and/or dispersing agents mixable with water and nanoparticles dispersed and stabilized therein. The invention also relates to a method for the production of said magnetic dispersion. The invention has the aim of providing a magnetic dispersion having high saturation polarization with greater biocompatibility, the magnetic particles of said dispersion being suitable as transport vehicles for other pharmacologically and biologically active substances and a method for the production of said magnetic dispersion. According to the invention, the magnetic nanoparticles consist of magnetic core particles and an envelope of general formula M[Ap,C,Bq], wherein M are core particles, A are reactive groups, B are bioactive groups and C is cyclodextrine, consisting of 1,4-linked glucose units (C6H7O5)m[(3H)m-(p+q)], wherein m = 6 to 12, p is the number of A groups 1 to 3m and q is the number of B groups 3m-p.

Description

MAGNETISCHE NANODISPERSION MIT CYCLODEXTRINEN UND VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLUNG MAGNETIC NANODISPERSION WITH CYCLODEXTRINES AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine magnetische Dispersion und Ver- fahren zu ihrer Herstellung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 15.The invention relates to a magnetic dispersion and a method for its production in accordance with the preambles of claims 1 and 15.
Magnetische Dispersionen sind flüssige stabile Dispersionen mit magnetischen insbesondere superparamagnetischen Eigen- schaften.Magnetic dispersions are liquid, stable dispersions with magnetic, in particular superparamagnetic, properties.
Sie bestehen generell aus drei Bestandteilen: a) Einem flüssigen Dispersionsmittel, in dem die magnetischen Kernteilchen stabilisiert und homogen in der Dispersionsflüssigkeit verteilt sind, b) Kernteilchen aus ferri- oder ferromagnetischen Material im Nanogrößenbereich. Die Kernteilchen setzen sich aus ferro- oder ferrimagnetischen Substanzen zusammen, wie Magnetit, Maghemit und deren Mischun- gen, und Ferriten der FormelThey generally consist of three components: a) a liquid dispersant in which the magnetic core particles are stabilized and homogeneously distributed in the dispersion liquid, b) core particles made of ferri- or ferromagnetic material in the nano-size range. The core particles are composed of ferro- or ferrimagnetic substances, such as magnetite, maghemite and their mixtures, and ferrites of the formula
Me(II)0 . Fe(III)203, wobei Me(II) ein Metallion, wie Co, Mn ist. c) Hüllen aus unmagnetischen Molekülen bzw. Polymeren, die an der Teilchenoberfläche der Kernteilchen che- misch fixiert sind, wobei die AdsorbentienMe (II) 0. Fe (III) 2 0 3 , where Me (II) is a metal ion such as Co, Mn. c) shells made of non-magnetic molecules or polymers which are chemically fixed to the particle surface of the core particles, the adsorbents
- aus Fettsäuren und deren Derivaten,- from fatty acids and their derivatives,
- aus komplexbildenden Fruchtsäuren oder- from complex-forming fruit acids or
- aus biologisch abbaubaren, wasserlöslichen Oli- go-Polymermolekülen bzw. deren Derivaten beste- hen. Die komplexbildenden Fruchtsäuren und Oligo- und Polymermoleküle verringern nicht die Oberflächenspannung der Dispersionen, eine Voraussetzung für die Bioverträglichkeit.- consist of biodegradable, water-soluble oligopolymer molecules or their derivatives. The complex-forming fruit acids and oligomer and polymer molecules do not reduce the surface tension of the dispersions, a prerequisite for biocompatibility.
Bekannt sind auch wässrige magnetische Dispersionen, deren Teilchen aus einer Doppelschicht von Fettsäuren und Kombinationen von Fettsäuren mit z. B. nichtionogenen Tensiden, wie ethoxylierten Fettalkoholen bestehen, die aber nicht biolo- gisch verträglich sind.Also known are aqueous magnetic dispersions, the particles of which consist of a double layer of fatty acids and combinations of fatty acids with e.g. B. non-ionic surfactants, such as ethoxylated fatty alcohols, but which are not biologically compatible.
An besonderer Bedeutung haben in den letzten Jahren sogenannte biokompatible Magnetflüssigkeiten gewonnen. Hierzu zählen wässrige magnetische Dispersionen mit Nanoteilchen, die mit Polysacchariden umhüllt sind (US 4 452 773, WO 91/02811, DE-OS 3443252) .So-called biocompatible magnetic fluids have gained particular importance in recent years. These include aqueous magnetic dispersions with nanoparticles which are coated with polysaccharides (US 4,452,773, WO 91/02811, DE-OS 3443252).
Darüberhinaus sind magnetische Nanoteilchen bekannt, die mit Abkömmlingen der Polysaccharide stabilisiert sind, wie mit Polyaldehyddextran (US 6 231 982) , Aminodextran (WO 99/19731) , Carboxydextran (EU 0284549) .In addition, magnetic nanoparticles are known which are stabilized with derivatives of the polysaccharides, such as with polyaldehyde dextran (US 6 231 982), aminodextran (WO 99/19731), carboxy dextran (EU 0284549).
In den Schriften werden neben Polysacchariden auch die Stoffklasse der Dextrine genannt, dabei handelt es sich eindeutig um Dextrine mit fadenförmigen Molekülen mit mittleren Molekulargewichten von 200 bis 30 000, die je nach ösungs- mittel mehr der weniger geknauelt sind. Sie sind auch unter den Namen "lineare" Dextrine bekannt.In addition to polysaccharides, the documents also mention the class of dextrins, which are clearly dextrins with thread-like molecules with average molecular weights of 200 to 30,000, which, depending on the solvent, are more or less gnawed. They are also known as "linear" dextrins.
Ausführlich beschrieben sind α- , ß-, und γ-Cyclodextrine, auch als Bildner von Einschlussverbindungen für kleine Mole- küle (W. Saenger, Angew. Chem. 92, 343-361 (1980)). Alle sind toxikologisch unbedenklich.Α-, β- and γ-cyclodextrins are also described in detail, also as constituents of inclusion compounds for small molecules (W. Saenger, Angew. Chem. 92, 343-361 (1980)). All are toxicologically safe.
Die Cyclodextrine sind ringförmige Oligosaccharide aus (1- 4) -Glucoseeinheiten, die z.B sechs, sieben bzw. acht- Glucoseeinheiten (bis 12 möglich) enthalten. Sie haben sehr einheitliche Molekulargewichte von 972, 1135 und 1297. α- und γ- Cyclodextrine sind sehr gut wasserlöslich. Eine Besonderheit ist, dass diese Verbindungen kanal- bzw. käfigartige supramolekulare Strukturen, d.h. 0.5 - 0.8 nm enge Hohlräume ausbilden, in die Flüssigkeiten und Festkörper eingeschlossen werden können (Nano-Verkapseiungen) .The cyclodextrins are ring-shaped oligosaccharides made from (1- 4) glucose units, which contain, for example, six, seven or eight glucose units (up to 12 possible). You have a lot uniform molecular weights of 972, 1135 and 1297. α- and γ-cyclodextrins are very water-soluble. A special feature is that these connections form channel-like or cage-like supramolecular structures, ie 0.5 - 0.8 nm narrow cavities into which liquids and solids can be enclosed (nano-encapsulations).
Bekannt sind weiterhin Dispersionen von magnetischen Nanoteilchen, die mit zwei Polymer-Hüllschichten umgeben sind (DE 4428851 C2 ) , die aus einer inneren Hülle aus einem Synthesepolymer und einer äußeren Hülle aus einem Targetpolymer bestehen. Die Schichten können auch gleichartig zusammengesetzt sein. Hier werden lineare Oligo- und Polysaccharide genannt, ins- besondere Dextran und auch Carboxymethyl-Dextrane .Also known are dispersions of magnetic nanoparticles, which are surrounded by two polymer coating layers (DE 4428851 C2), which consist of an inner shell made of a synthetic polymer and an outer shell made of a target polymer. The layers can also be composed in the same way. Linear oligosaccharides and polysaccharides are mentioned here, in particular dextran and also carboxymethyl-dextrans.
In der DE 19624426 AI sind auch magnetische Nanoteilchen beschrieben, die in einer Dispersionsflüssigkeit mit vernetzten Polysacchariden und deren Derivate mit Molekulargewich- ten von 5.000-250.000 stabilisiert sind.DE 19624426 A1 also describes magnetic nanoparticles which are stabilized in a dispersion liquid with crosslinked polysaccharides and their derivatives with molecular weights of 5,000-250,000.
Nach der WO 01/22088 werden die Dextranhüllen mittels Jodat so modifiziert, dass Peptide (1-30 Aminosäuren) angebunden werden, die z.B. eine definierte Affinität zum HIV-Virus haben. In EP 0928809 AI, EP 0525199 AI wird die Herstellung von Carboxymethyl-dextran, Carboxymethylamminodextran und Ether- derivaten beschrieben, wobei als Carboxylierungsmittel Mono- chloressigsäure verwendet wird. Magnetitvolumenprozente von 0 bis 20 werden beansprucht, was einer Sättigungspolarisati- on bis zu 40 mT entspricht.According to WO 01/22088, the dextran casings are modified using iodate in such a way that peptides (1-30 amino acids) are bound, which e.g. have a defined affinity for the HIV virus. EP 0928809 AI, EP 0525199 AI describes the preparation of carboxymethyldextran, carboxymethylamminodextran and ether derivatives, monochloroacetic acid being used as the carboxylating agent. Magnetite volume percentages from 0 to 20 are claimed, which corresponds to a saturation polarization of up to 40 mT.
Kernteilchendurchmesser von 5-50 nm, vorzugsweise von 6-15 nm, werden genannt.Core particle diameters of 5-50 nm, preferably 6-15 nm, are mentioned.
Die nach dem Stand der Technik hergestellten bioverträgli- chen Magnetflüssigkeiten haben die folgenden Nachteile: Polysaccharide und deren Derivate sind Fadenmoleküle. Sie liegen in einem breiten Molekulargewichtsbereich vor, überwiegend mit Molekulargewichten über 20.000, die dann nur noch begrenzt wasserlöslich sind. Ihre Löslichkeit wird wei- terhin stark in Gegenwart von Elektrolyten vermindert . Zur Stabilisierung von magnetischen Nanoteilchen in wässrigen Magnetflüssigkeiten sind sie überwiegend nur in adsorbierter Form im sauren pH-Bereich geeignet. Im physiologisch interessanten pH-Bereichen zwischen 6,8-7,5 treten bereits nach- teiligerweise Koagulationserscheinungen auf. Alle genannten Faktoren haben einen negativen Einfluss auf die kolloidale Stabilität der magnetischen Nanoteilchen und damit auch auf den Gehalt an magnetischer Komponente bzw. der Sättigungspolarisation, welche kaum 5 mT übersteigt. Technische Anwen- düngen sind somit so gut wie ausgeschlossen.The biocompatible magnetic fluids produced according to the prior art have the following disadvantages: Polysaccharides and their derivatives are thread molecules. They are available in a broad molecular weight range, predominantly with molecular weights over 20,000, which are then only water-soluble to a limited extent. Their solubility is still greatly reduced in the presence of electrolytes. For the stabilization of magnetic nanoparticles in aqueous magnetic liquids, they are predominantly only suitable in adsorbed form in the acidic pH range. In the physiologically interesting pH ranges between 6.8-7.5, signs of coagulation already occur disadvantageously. All of the factors mentioned have a negative influence on the colloidal stability of the magnetic nanoparticles and thus also on the content of magnetic component or the saturation polarization, which hardly exceeds 5 mT. Technical applications are practically impossible.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine magnetische Dispersion anzubieten, die bei großer Biokompatibilität eine hohe Sättigungspolarisation aufweist, und deren Magnetteilchen als Transportvehikel für weitere pharmakologisch und biologisch aktive Substanzen geeignet sind, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung vorzuschlagen.The object of the invention is to offer a magnetic dispersion which, with great biocompatibility, has a high saturation polarization and whose magnetic particles are suitable as transport vehicles for further pharmacologically and biologically active substances, and to propose a process for their preparation.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den kenn- zeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 15.The object is achieved according to the invention with the characterizing parts of claims 1 and 15.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous further developments are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäss besteht die neue magnetische Dispersion aus Wasser oder mit Wasser mischbaren Dispersionsmitteln, in denen die magnetischen Kernteilchen fein und stabil verteilt sind, wobei als Hüllkomponente Cyclodextrine und deren Deri- vate gemäß der allgemeinen Formel M[Ap,C,Bq] zum Einsatz kommen. Hierbei sindAccording to the invention, the new magnetic dispersion consists of water or water-miscible dispersants in which the magnetic core particles are finely and stably distributed, with cyclodextrins and their derivatives as the coating component. vate according to the general formula M [A p , C, B q ] are used. Here are
M magnetische Kernteilchen,M magnetic core particles,
A reaktive Gruppen, B bioaktive Gruppen undA reactive groups, B bioactive groups and
C Cyclodextrine, bestehend ausC cyclodextrins consisting of
1, 4-verknüpften Glukoseeinheiten (C6H705) m [ (3H)m- (p+q) ] , wobei m=6 bis 12, p die Anzahl der A-Gruppen 1 bis 3m und q die Anzahl der B-Gruppen 3m-p.1, 4-linked glucose units (C 6 H 7 0 5 ) m [(3H) m - (p + q)], where m = 6 to 12, p the number of A groups 1 to 3m and q the number of B groups 3m-p.
Über die reaktive A-Gruppe ist die Verbindung (Ap.CjBg) an der Kernteilchenoberfläche fixiert. Als besonders vorteilhaft hinsichtlich des Erreichens einer hohen Stabilität der magnetischen Dispersion und einer hohen Sättigungsmagnetisierung haben sich Cyclodextrine gezeigt, deren reaktive A-Gruppen -H oder -(CH2)n-R und deren Salze sind, wobei n die Werte von 0 bis 20 annehmen kann und R -H, -(OH), -CHOH-CH3, - (COOH) , - (NH2) , - (SH) ,The compound (A p .CjB g ) is fixed to the surface of the core particles via the reactive A group. Cyclodextrins whose reactive A groups are -H or - (CH 2 ) nR and their salts have been shown to be particularly advantageous with regard to achieving a high stability of the magnetic dispersion and a high saturation magnetization, where n can assume the values from 0 to 20 and R -H, - (OH), -CHOH-CH 3 , - (COOH), - (NH 2 ), - (SH),
(C3N3ClONa) , - (OC2H4NH2) , - (NCH3 (CHO) ) , - (ON02) , - (OS03H) , (OP03H2) , - (OCOC6H5) , -(OCOR'), - (OCO (CH2) n-COOH) , - (OCH3) , - (OCH2C02Na) , - (0(CH2)nR') , - (OCH2CHOHCH2OH) ,(C 3 N 3 ClONa), - (OC 2 H 4 NH 2 ), - (NCH 3 (CHO)), - (ON0 2 ), - (OS0 3 H), (OP0 3 H 2 ), - (OCOC 6 H 5 ), - (OCOR '), - (OCO (CH 2 ) n -COOH), - (OCH 3 ), - (OCH 2 C0 2 Na), - (0 (CH 2 ) n R'), - (OCH 2 CHOHCH 2 OH),
- (0(CH2CH20)nR") , - (0(CH2)nS03H) sind, wobei R' -H, -(OH), -COOH), - (NH2) , - (SH) , - (ON02) , - (OSO-H) ,- (0 (CH 2 CH 2 0) n R "), - (0 (CH 2 ) nS0 3 H), where R 'is -H, - (OH), -COOH), - (NH 2 ), - (SH), - (ON0 2 ), - (OSO-H),
- (OP03H2) sind.- (OP0 3 H 2 ).
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl q der bioaktiven B-Gruppen 0. Die gewünschte Biokompatibili- tat der erfindungsgemäßen magnetischen Dispersion bzw. der Hüllkomponente Cyclodextrin ist bereits für bestimmte Anwendungen ohne bioaktive B-Gruppen erreichbar. Das trifft insbesondere für Anwendungen zu, bei denen die Hülle keine spezifischen oder selektiven Eigenschaften aufweisen soll. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind, wenn die Anzahl q der bioaktiven B-Gruppen 0 ist, nur soviel A- Gruppen substituiert, wie zur Bindung an die Kernteilchen M erforderlich sind.In a further embodiment of the invention, the number q of bioactive B groups is 0. The desired biocompatibility of the magnetic dispersion according to the invention or of the coating component cyclodextrin can already be achieved for certain applications without bioactive B groups. This is particularly true for applications in which the shell should not have any specific or selective properties. In a further embodiment of the invention, if the number q of bioactive B groups is 0, only as many A groups are substituted as are necessary for binding to the core particles M.
α-, ß- und γ-Cyclodextrine mit einer Ringanzahl von m=6, 7 oder 8 Glukoseeinheiten eignen sich besonders vorteilhaft für weitere Substitutionen mit reaktiven Gruppen A und bio- aktiven Gruppen B .α-, β- and γ-cyclodextrins with a ring number of m = 6, 7 or 8 glucose units are particularly advantageous for further substitutions with reactive groups A and bioactive groups B.
Der Substitutionsgrad pro Glukosemolekül liegt hierbei zwischen 0 und 3.The degree of substitution per glucose molecule is between 0 and 3.
Als bioaktive Gruppen B sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung insbesondere Verbindungen wie Streptavidin, Insulin, Heparin, Nucleinsäuren, Antikörper und Enzyme am Cyclodextrinring substituiert.In a further embodiment of the invention, compounds such as streptavidin, insulin, heparin, nucleic acids, antibodies and enzymes on the cyclodextrin ring are substituted as bioactive groups B.
Für bestimmte ausgewählte Anwendungsgebiete ist in einer weiteren Ausgestaltung erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Cyclodextrine nur reaktive Gruppen A aufweisen, das heißt, die bioaktiven Gruppen B sind durch A ersetzt. Diese erfindungsgemäße Weiterbildung erlaubt es insbesondere weitere chemische Reaktionen durchzuführen.In a further embodiment, according to the invention, for certain selected fields of application, the cyclodextrins have only reactive groups A, ie the bioactive groups B are replaced by A. This further development according to the invention in particular allows further chemical reactions to be carried out.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Weiterbildung ist es umgekehrt möglich, anstelle der reaktiven Gruppen A nur bioaktive Gruppen B an den Cyclodextrinen zu substituieren bzw. reaktive A-Gruppen, die in die Lösung ragen und nicht an die Kernteilchen M fixiert sind, durch weitere Ankopplung von chemischen oder biochemischen Verbindungen zu B-Gruppen zu modifizieren.In a further development according to the invention, it is conversely possible to substitute only bioactive groups B on the cyclodextrins instead of reactive groups A or reactive A groups which protrude into the solution and are not fixed to the core particles M by further coupling of chemical ones or to modify biochemical compounds to form B groups.
Ein ganz wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen magneti- sehen Dispersion ist dadurch zu erreichen, dass um die Hülle eine SekundärStruktur aufbaubar ist, die aus mehreren geordnet zusammengelagerten Cyclodextrinmolekülen der allgemeinen Formel [Ap,C,Bq]k besteht, wobei k Werte zwischen 1 und 200 annehmen kann. Aufgrund dieser sich an einem Kernteilchen ausbildenden Sekundärstruktur ist es möglich, Hohlräume unterschiedlicher Größe zu schaffen, in die dann unterschiedliche Substanzen eingebracht und auch wieder desorbiert werden können.A very significant advantage of the magnetic dispersion according to the invention can be achieved by wrapping around the shell a secondary structure can be built up, which consists of several ordered cyclodextrin molecules of the general formula [ Ap , C, Bq ] k , where k can have values between 1 and 200. Because of this secondary structure forming on a core particle, it is possible to create cavities of different sizes, into which different substances can then be introduced and also desorbed again.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Cyclodextrine C unsubstituiert , wobei insbesondere -, ß- und γ-Cyclodextrine mit den definierten Molekulargewichten von 975, 1135 und 1297 vorgesehen sind. Die auf diese Weise stabilisierten magnetischen Dispersionen haben den Vorteil, dass ohne zusätzliche weitere Behandlungen die magnetischen Kernteilchen mit dieser Hülle in Krebszellen hinein gehen können und dadurch eine magnetische Markierung möglich wird.In a further advantageous embodiment of the invention, the cyclodextrins C are unsubstituted, in particular -, β- and γ-cyclodextrins with the defined molecular weights of 975, 1135 and 1297 being provided. The magnetic dispersions stabilized in this way have the advantage that the magnetic core particles with this shell can go into cancer cells without additional treatments, thereby making magnetic labeling possible.
Die magnetischen Kernteilchen M sind bekanntermaßen dadurch gekennzeichnet, dass sie aus Maghemit und Ferriten der FormelAs is known, the magnetic core particles M are characterized in that they consist of maghemite and ferrites of the formula
Me(II)0 • Fe(III)203 bestehen, wobei Me(II) ein Metallion, wie Fe, Co, Zn oder Mn, ist.Me (II) 0 • Fe (III) 2 0 3 exist, where Me (II) is a metal ion such as Fe, Co, Zn or Mn.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind mit den erfindungsgemäß zusammengesetzten magnetischen Dispersionen bei einer Größe der Kernteilchen M von 3 bis 300 nm Sättigungspolarisationen zwischen 0,05 und 80 mT einzustellen bzw. erreichen.In a further embodiment of the invention, the magnetic dispersions composed according to the invention are used to set or achieve saturation polarizations between 0.05 and 80 mT with a size of the core particles M of 3 to 300 nm.
Insbesondere die größeren Kernteilchen sind im Magnetfeld besser zu manipulieren und die Dispersionen mit den größeren Teilchen weisen vorteilhaftere Viskositätseigenschaften auf. Als Dispersionsmittel für die magnetischen Nanoteilchen sind Wasser, einschließlich physiologische wässrige Lösungen, Di- methylformamid, mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethy- lenglycol und Polyethylenglycol bzw. deren Mischungen geeig- net .In particular, the larger core particles are easier to manipulate in the magnetic field, and the dispersions with the larger particles have more advantageous viscosity properties. Suitable dispersants for the magnetic nanoparticles are water, including physiological aqueous solutions, dimethylformamide, polyhydric alcohols such as glycerol, ethylene glycol and polyethylene glycol or mixtures thereof.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen magnetischen Dispersionen erfolgt durch die folgenden VerfahrensschritteThe magnetic dispersions according to the invention are produced by the following process steps
- Coprezipitation von Eisen- (III) und Metall (II) -Salzen bei einem pH-Wert im alkalischen Bereich auf an sich bekannte Weise,Coprecipitation of iron (III) and metal (II) salts at a pH in the alkaline range in a manner known per se,
- Waschen mit dem Dispersionsmittel und Einstellen des pH-Wertes im sauren Bereich auf an sich bekannte Weise, - Zugabe einer Verbindung der allgemeinen FormelWashing with the dispersing agent and adjusting the pH in the acidic range in a manner known per se, adding a compound of the general formula
(Ap,C,Bq) bei Temperaturen zwischen 20 und 90°C, wobei(A p , C, B q ) at temperatures between 20 and 90 ° C, where
A reaktive Gruppen,A reactive groups,
B bioaktive Gruppen und C Cyclodextrine bestehend ausB bioactive groups and C cyclodextrins consisting of
1, 4 -verknüpften Glukoseeinheiten (C6H705) m [ (3H) m- (p+q) ] , wobei m=6 bis 12, p die Anzahl der A-Gruppen 1 bis 3m und q die Anzahl der B-Gruppen 3m-p, sind,1, 4 -linked glucose units (C 6 H 7 0 5 ) m [(3H) m - (p + q)], where m = 6 to 12, p the number of A groups 1 to 3m and q the number of B groups 3m-p, are
- Reaktionsprodukt mit Wasser waschen und Einstellen eines pH-Wertes auf an sich bekannte Weise,Washing the reaction product with water and adjusting the pH in a manner known per se,
- das Reaktionsprodukt auf an sich bekannte Weise bei Temperaturen zwischen 20 und 90°C dispergieren, bis eine magnetische Dispersion entsteht.- Disperse the reaction product in a known manner at temperatures between 20 and 90 ° C until a magnetic dispersion is formed.
Zweckmäßig ist es, nach dem ersten Waschvorgang einen pH- Wert im sauren Bereich, etwa zwischen 1 und 6, einzustellen. Je nach Anwendungszweck ist es auch möglich, unterschiedlich substituierte Cyclodextrane bei Temperaturen zwischen 20 und 90°C zuzusetzen. Das Zusetzen unterschiedlich substituierte Cyclodextrane kann auch in einem Zwei-Stufen-Verfahren erfolgen.It is expedient to set a pH in the acidic range, for example between 1 and 6, after the first washing process. Depending on the application, it is also possible to vary Add substituted cyclodextrans at temperatures between 20 and 90 ° C. Differently substituted cyclodextrans can also be added in a two-stage process.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind als reaktive A-Gruppen -H und/oder -(CH2)n-R und deren Salze vorgesehen, wobei n die Werte von 0 bis 20 annehmen kann undIn a further embodiment of the invention, the reactive A groups are -H and / or - (CH 2 ) nR and their salts, where n can assume the values from 0 to 20 and
R -H, -(OH), -CHOH-CH3, -(COOH), - (NH2) , - (SH) ,R -H, - (OH), -CHOH-CH 3 , - (COOH), - (NH 2 ), - (SH),
- ( C3N3ClONa) , - ( OC2H4NH2 ) , - (NCH3 ( CHO) ) , - ( ON02 ) ,- (C 3 N 3 ClONa), - (OC 2 H 4 NH 2 ), - (NCH 3 (CHO)), - (ON0 2 ),
- (OS03H ) , - ( OP03H2 ) , - ( OCOC6H5 ) , - ( OCOR ' ) , - (OCO ( CH2 ) n- COOH) ,- (OS0 3 H), - (OP0 3 H 2 ), - (OCOC 6 H 5 ), - (OCOR ' ), - (OCO (CH 2 ) n - COOH),
- (OCH3) , - (OCH2C02Na) , - (0(CH2)nR') , - (OCH2CHOHCH2OH) , - (0(CH2CH20)nR') , - (0(CH2)nS03H) sind, wobei- (OCH 3 ), - (OCH 2 CO 2 Na), - (0 (CH 2 ) n R '), - (OCH 2 CHOHCH 2 OH), - (0 (CH 2 CH 2 0) n R') , - (0 (CH 2 ) n S0 3 H), where
R' -H, -(OH), -COOH), - (NH2) , - (SH) , - (ON02) , - (OSO-H) ,R '-H, - (OH), -COOH), - (NH 2 ), - (SH), - (ON0 2 ), - (OSO-H),
- (OP03H2) sind, und deren B-Gruppen, z.B. Gruppen sind, die von Avidinen wie Streptavidin, wie Insulin, Heparin, Nucleinsäuren, Antikörper, Oligopeptide, Aminosäure und Enzyme abgeleitet sind.- (OP0 3 H 2 ), and their B groups, for example groups that are derived from avidines such as streptavidin, such as insulin, heparin, nucleic acids, antibodies, oligopeptides, amino acids and enzymes.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C) eingesetzt, deren An- zahl der reaktiven A-Gruppen der Anzahl der Bildungsstellen zum magnetischen Kernteilchen M entspricht.In a further embodiment of the invention, a compound of the general formula (A p , C) is used, the number of reactive A groups corresponding to the number of formation sites for the magnetic core particle M.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C) mit den magnetischen Kernteilchen M und anschließend der gebildete Komplex M[Ap,C] mit Bq umgesetzt.In a further embodiment of the process according to the invention, a compound of the general formula (A p , C) is reacted with the magnetic core particles M and then the complex M [A p , C] formed is reacted with B q .
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein Cyclodextrin C mit dem magnetischen Kernteilchen M, dann der gebildete Komplex M[C] mit einer Verbindung mit re- aktiver Gruppe Ap und anschließend der gebildete Komplex M[Ap,C] mit einer Verbindung mit bioaktiver Gruppe Bq zu M[Ap,C,Bq] umgesetzt.In a development of the method according to the invention, a cyclodextrin C with the magnetic core particle M, then the complex M [C] formed with a compound with active group A p and then the complex M [A p , C] formed with a compound with bioactive group B q to form M [A p , C, B q ].
In weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens werden Gemische von Verbindungen der allgemeinen Formel (Ap,C,Bq) zugesetzt, wobei in einer besonderen Ausbildung zuerst eine Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C,Bq) zugesetzt und dann in einem zweiten Schritt eine weitere Verbindung der allgemeinen For- mel (Ap,C,Bq) zugesetzt.In further refinements of the process, mixtures of compounds of the general formula (A p , C, B q ) are added, a compound of the general formula (A p , C, B q ) being added in a special embodiment and then in a second step a further compound of the general formula (A p , C, B q ) is added.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden vor dem Umsetzen mit Verbindungen mit bioaktiven B-Gruppen Aktivester wie 1-Ethyl- (3) - (3-diethylaminopropyl) carbodiimid, 1- Cyclohexyl-3 (2-Morpholinoethyl) carbodiimid, N-Hydroxy- succinimid und Dicyclohexylcarbodiimid eingesetzt.In a further embodiment of the invention, prior to reaction with compounds having bioactive B groups, active esters such as 1-ethyl- (3) - (3-diethylaminopropyl) carbodiimide, 1-cyclohexyl-3 (2-morpholinoethyl) carbodiimide, N-hydroxy- succinimide and dicyclohexylcarbodiimide used.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird an Stelle des Coprezipitationsschrittes auf an sich bekannte Weise aus einer Me (II) -Salzlösung das Hydroxid ausgefällt und anschließend mit einem Oxydationsmittel behandelt, wobei für Me(II) zweiwertige Metallionen wie Fe2+, Co2+, Zn2+ und Mn2+ stehen. Als Oxydationsmittel werden hierbei insbesondere Wasserstoffperoxid oder Sauerstoff einge- setzt. Mit dem so modifizierten Verfahren können insbesondere magnetische Dispersionen hergestellt werden, deren Kernteilchen eine Größe von ca. 150 nm aufweisen.In a further embodiment of the process according to the invention, instead of the coprecipitation step, the hydroxide is precipitated from a Me (II) salt solution in a manner known per se and then treated with an oxidizing agent, wherein for Me (II) divalent metal ions such as Fe 2+ , Co 2 + , Zn 2+ and Mn 2+ are available. In particular, hydrogen peroxide or oxygen are used as the oxidizing agent. The process modified in this way can be used in particular to produce magnetic dispersions whose core particles have a size of approximately 150 nm.
Ein wesentlicher Vorteil ist es, dass nach dem Dispergieren die magnetische Dispersion mit Substraten X behandelt werden kann, so dass diese Substrate X in gebildete Hohlräume in der Hülle der magnetischen Nanoteilchen, beispielsweise in der ausbildbaren Sekundärstruktur, eingebracht werden können. Unter Substraten X werden insbesondere Verbindungen mit pharmakologischer und/oder biologischer Wirksamkeit verstan- den. Das sind Substanzen wie Antibiotika (Penizillin) , Hormone (Prostaglandine) oder Antitumorenzyme- bzw. Antitumor- proteine.It is a significant advantage that, after dispersion, the magnetic dispersion can be treated with substrates X, so that these substrates X can be introduced into cavities formed in the shell of the magnetic nanoparticles, for example in the secondary structure that can be formed. Substrates X are in particular compounds with pharmacological and / or biological activity the. These are substances such as antibiotics (penicillin), hormones (prostaglandins) or antitumor enzyme or antitumor proteins.
Es wurde gefunden, dass wässrige Dispersionen aus magnetischen Nanoteilchen, die mit Cyclodextrinen und deren Derivaten stabilisiert sind, eine hohe kolloidale Stabilität der Teilchen und einen erreichbaren Volumenanteil an magnetischer Komponente bis 20% bzw. Sättigungspolarisationen von bis zu 80 mT aufweisen. Weiterhin findet man eine verbesserte Bioverträglichkeit. Diese neuen Eigenschaften gründen sich einmal auf die eng begrenzten und geringen Molekulargewichte von 972 bis ca. 2.000 und den sich daraus ergebenen geringen Hüllschichtdicken und der besseren Wasserlöslich- keit sowie auf ihre Stabilität in physiologisch wichtigen pH-Bereichen. Zusätzliche Vorteile mit neuen Anwendungen ergeben sich aus den in den Teilchen vorhandenen Hohlräume, die zur Aufnahme und Transport von Fremdstoffen nutzbar sind. Sie können gezielt am Zielort desorbiert werden, eine Eigenschaft die bei der Verwendung als "magnetic carrier" von grossem Vorteil ist.It has been found that aqueous dispersions of magnetic nanoparticles stabilized with cyclodextrins and their derivatives have a high colloidal stability of the particles and an achievable volume fraction of magnetic component of up to 20% or saturation polarizations of up to 80 mT. There is also an improved biocompatibility. These new properties are based, on the one hand, on the narrowly limited and low molecular weights from 972 to approx. 2,000 and the resulting low coating layer thicknesses and the better water solubility, as well as on their stability in physiologically important pH ranges. Additional advantages with new applications result from the cavities present in the particles, which can be used to absorb and transport foreign substances. They can be desorbed in a targeted manner at the destination, a property which is of great advantage when used as a "magnetic carrier".
Die erfindungsgemäße magnetische Dispersion, deren Dispersionsmedium entweder aus Wasser oder mit Wasser mischbaren Flüssigkeiten besteht, wobei die Hüllen der magnetischen Kernteilchen bioverträgliche und/oder chemo- oder/und bioaktive Eigenschaften besitzen, sind vielseitig anwendbar. Die Bioverträglichkeit wurde in Mischungen mit biologischen Zellen mit dem Ergebnis getestet, dass keine bzw. keine we- sentliche Beeinträchtigung des Zellwachstums zu beobachten war.The magnetic dispersion according to the invention, the dispersion medium of which consists either of water or water-miscible liquids, the shells of the magnetic core particles having biocompatible and / or chemo- and / or bioactive properties, can be used in many ways. The biocompatibility was tested in mixtures with biological cells with the result that no or no significant impairment of the cell growth was observed.
Die erfindungsgemäßen magnetischen Dispersionen können sowohl technisch als auch für biologische/medizinische Zwecke eingesetzt werden. Bei den technischen Anwendungen werden vorrangig die super- paramagnetischen Volumeneigenschaften genutzt, also die Fähigkeit, die Dispersion insgesamt im äusseren Magnetfeld zu bewegen oder auch zu fixieren, wie für Abdichtungszwecke in Magnetflüssigkeitsdichtungen, zur Verbesserung der Leistung von Lautsprechern oder zur Trennung von Buntmetallen oder zur Anreicherung von Erzbestandteilen für die Schwimm-Sink- Sortierung. Der Einsatz ist besonders angebracht, wenn die Bioverträglichkeit der Teilchen genutzt werden kann, z.B. in Abdichtungen für Drehdurchführungen in der Lebensmittelindustrie, für die Schwimm-Sink-Sortierung von biologischen Objekten, einschliesslich Zellen unterschiedlicher Dichte, der Biotechnologie oder in der Medizin.The magnetic dispersions according to the invention can be used both technically and for biological / medical purposes. In technical applications, the superparamagnetic volume properties are primarily used, i.e. the ability to move or fix the dispersion as a whole in the external magnetic field, such as for sealing purposes in magnetic liquid seals, to improve the performance of loudspeakers or to separate non-ferrous metals or for enrichment of ore components for swimming-sink sorting. The use is particularly appropriate when the biocompatibility of the particles can be used, e.g. in seals for rotary unions in the food industry, for the float-sink sorting of biological objects, including cells of different densities, in biotechnology or in medicine.
Magnetische Dispersionen mit hohen Werten der Sättigungspolarisation bei geringen Viskositäten werden bevorzugt eingesetzt. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Dispersionsflüssigkeit aus einem schwer verdampfbaren Lösungsmittel besteht, z.B. aus Polyglykolen oder Glycerin. Dabei werden Sättigungspolarisationen von ca. 80 mT erreicht.Magnetic dispersions with high saturation polarization values and low viscosities are preferred. It is also advantageous if the dispersion liquid consists of a solvent which is difficult to evaporate, e.g. from polyglycols or glycerin. Saturation polarizations of approx. 80 mT are achieved.
Die klinischen Anwendungen beziehen sich auf ihren schon bekannten Einsatz als Kontrastmittel für Lebermetastasen mittels ferromagnetischer Resonanzmethoden oder zur in vitro/in vivo Ankopplung von bioaktiven Molekülen, wie Nucleinsäuren. Bekannt ist auch die Magnetflüssigkeitshyperthermie, bei der spezifisch mit Magnetteilchen dekorierte Krebszellen durch Überhitzung zerstört werden.The clinical applications relate to their already known use as contrast agents for liver metastases by means of ferromagnetic resonance methods or for the in vitro / in vivo coupling of bioactive molecules such as nucleic acids. Magnetic fluid hyperthermia is also known, in which cancer cells specifically decorated with magnetic particles are destroyed by overheating.
Die neuen Magnetflüssigkeiten können für diese Anwendungen optimiert werden, einmal durch Optimierung der Kernteilchen- grösse und zum anderen hinsichtlich des hydrodynamischen Teilchenradius, was die Herstellung von Teilchen mit engen Teilchengrösseabmessungen erlaubt . Diese Optimierungen sind auch von Bedeutung bei der Optimierung von Immunoassays mittels Magnetrelaxometrie . Besonders hervorzuheben, dass sich potentiell neue Anwendungsgebiete dadurch ergeben, dass die adsorbierten Dextrine insbesondere durch die Ausbildung einer SekundärStruktur Hohlräume besitzen, in denen wählbare flüssige und auch feste Fremdstoffe wie Wirkstoffe, einschliesslich Pharmaka, deponiert werden können. Damit sind magnetische leitfähige transportierbare Komplexe herstellbar, die zu vielfältigen spezifischen Wechselwirkungen z.B. auch mit Zellen befähigt sind, einschliesslich der Phagozytose. Am Wirkungsort, z.B. in oder an einer Zelle sind die eingebrachten Substanzen desorbierbar.The new magnetic fluids can be optimized for these applications, on the one hand by optimizing the core particle size and on the other hand with regard to the hydrodynamic particle radius, which allows the production of particles with narrow particle size dimensions. These optimizations are also important when optimizing immunoassays using magnetic relaxometry. It should be particularly emphasized that potentially new fields of application result from the fact that the adsorbed dextrins have cavities, in particular due to the formation of a secondary structure, in which selectable liquid and also solid foreign substances such as active substances, including pharmaceuticals, can be deposited. Magnetic conductive transportable complexes can thus be produced which are capable of various specific interactions, for example also with cells, including phagocytosis. The substances introduced can be desorbed at the site of action, for example in or on a cell.
Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen und Ausfuhrungs - beispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to drawings and exemplary embodiments.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Struktur eines magnetischen Nanoteilchens,1 shows a schematic representation of a possible structure of a magnetic nanoparticle,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines substituierten Cyclodextrinmoleküls mit 6 Glukoseeinheiten und einem Substitutionsgrad von DS=1, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Bildung einer möglichen Sekundärstruktur in der Hülle,2 shows a schematic representation of a substituted cyclodextrin molecule with 6 glucose units and a degree of substitution of DS = 1, FIG. 3 shows a schematic representation of the formation of a possible secondary structure in the shell,
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer möglichen Sekundärstruktur, Fig. 5 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Sekundärstruktur der Hülle, Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Cyclodextrinmoleküls mit den Gruppen A und B und einer Substanz X, Fig. 7 eine schematische Darstellung eines substituierten Cyclodextrinmoleküls, das über eine A-Gruppe am magnetischen Kernteilchen M gebunden ist, wobei die B-Gruppen über die reaktiven A-Gruppen am Cy- clodextrinring gebunden sind und Fig. 8 eine schematische Darstellung von gebundenen A- bzw. B-Gruppen.4 shows a schematic illustration of a possible secondary structure, FIG. 5 shows a schematic illustration of a further possible secondary structure of the shell, FIG. 6 shows a schematic illustration of a cyclodextrin molecule with the groups A and B and a substance X, FIG. 7 shows a schematic illustration of a substituted one Cyclodextrin molecule which is bonded to the magnetic core particle M via an A group, wherein the B groups are bonded to the cyclodextrin ring via the reactive A groups and FIG. 8 shows a schematic illustration of bonded A or B groups.
In der Darstellung gemäß Fig. 1 wird schematisch die Struktur eines magnetischen Nanoteilchens gezeigt. Um ein magnetisches Kernteilchen M sind substuierte Cyclodextrine mit einer reaktiven Gruppe A an der Oberfläche des Kernteilchens M fixiert, während bioaktive Gruppen B in ein hier nicht dargestelltes Dispersionsmittel hineinragen. X symbolisiert die Lage einer Substanz im Cyclodextrinring.The structure of a magnetic nanoparticle is shown schematically in the illustration according to FIG. 1. Substituted cyclodextrins with a reactive group A are fixed to the surface of the core particle M around a magnetic core particle M, while bioactive groups B protrude into a dispersing agent, not shown here. X symbolizes the position of a substance in the cyclodextrin ring.
Der in Fig. 2 dargestellte Cyclodextrinring C zeigt das an den Gruppierungen -OCH2 die reaktiven Gruppen A bzw. die bioaktiven Gruppen B fixiert werden können. Der Cyclodextrinring weist 6 Glukoseeinheiten auf, der Substitutionsgrad beträgt DS=1.The cyclodextrin ring C shown in FIG. 2 shows that the reactive groups A or the bioactive groups B can be fixed to the groupings -OCH 2 . The cyclodextrin ring has 6 glucose units, the degree of substitution is DS = 1.
In der Darstellung gemäß Fig. 3 wird schematisch die Ausbildung einer Sekundärstruktur dargestellt. Die Cyclodextrinmo- leküle lagern sich unter Bildung einer tunnelartigen Struktur aneinander an. Eine Substanz X ist in diesen Tunnel einbringbar .3 schematically shows the formation of a secondary structure. The cyclodextrin molecules attach to one another to form a tunnel-like structure. A substance X can be introduced into this tunnel.
Fig. 4 zeigt die Ausbildung einer Tunnelstruktur mit den Gruppierungen A und B und der Möglichkeit der Einbringung einer Substanz X.4 shows the formation of a tunnel structure with the groupings A and B and the possibility of introducing a substance X.
Fig. 5 zeigt eine weitere Sekundärstruktur, bei der die tunnelartigen Zusammenlagerungen der Cyclodextrinmolekülen C mit den bioaktiven Gruppierungen B und den reaktiven Gruppen A die Fixierung zum Kernteilchen M bewirken. Auch hier ist die Einbringung einer Substanz X in die tunnelartigen Struk- turen möglich. Fig. 6 zeigt die Gruppierungen A und B in einer möglichen Konstellation an einem Cyclodextrinmolekul.FIG. 5 shows a further secondary structure in which the tunnel-like assemblies of the cyclodextrin molecules C with the bioactive groupings B and the reactive groups A effect fixation to the core particle M. Here too, a substance X can be introduced into the tunnel-like structures. 6 shows the groupings A and B in a possible constellation on a cyclodextrin molecule.
Fig. 7 zeigt die Gruppen A und B in einer möglichen Konstellation an einem Cyclodextrinmolekul, das an der Oberfläche eines magnetischen Kernteilchens M gebunden ist.7 shows groups A and B in a possible constellation on a cyclodextrin molecule which is bonded to the surface of a magnetic core particle M.
Fig. 8 zeigt eine weitere Darstellung der Substitutionsstel- len an einem Cyclodextrinmolekul, wobei die bioaktiven B- Gruppen über eine reaktive A-Gruppe oder auch direkt am Molekül gebunden sein können.8 shows a further illustration of the substitution sites on a cyclodextrin molecule, it being possible for the bioactive B groups to be bound to the molecule via a reactive A group or else directly.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert .The invention is illustrated by the following examples.
Beispiel 1example 1
Carboxymethylierung der Cyclodextrine 10 g ot-, ß- und γ-Cyclodextrin werden in 200ml Isopropanol aufgenommen, unter Rühren auf 40 °C erwärmt und mit 6 g NaOH, das in 20 ml Wasser gelöst ist, versetzt. Hierzu werden 15 g Chloressigsäure-Natriumsalz, das in 40 ml Wasser gelöst ist, gegeben. Die Lösung wird auf 70°C erwärmt und 90 Minuten lang stark gerührt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird die Isopropanolphase abdekantiert, der Rückstand auf einen pH-Wert von 8 eingestellt und mit 120 ml Methanol wird das Produkt ausgefällt. Die methanolische Lösung wird abdekantiert und das Carboxymethylcyclodextrin-Natriumsalz wird in 100 ml Wasser gelöst, durch einen lonentauscher (Dowex 50 - stark sauer) in die Säure überführt, dialysiert und durch Gefriertrocknung erhält man das reine, kristalline Carboxy- methylcyclodextrin mit einem Substitutionsgrad von DS=0,6 - 1,0 Carboxymethyl pro Glukoseeinheit. Beispiel 2 EintopfverfahrenCarboxymethylation of the Cyclodextrins 10 g of ot-, ß- and γ-cyclodextrin are taken up in 200 ml of isopropanol, heated to 40 ° C. with stirring and mixed with 6 g of NaOH, which is dissolved in 20 ml of water. 15 g of chloroacetic acid sodium salt, which is dissolved in 40 ml of water, are added. The solution is heated to 70 ° C and stirred vigorously for 90 minutes. After cooling to room temperature, the isopropanol phase is decanted off, the residue is adjusted to a pH of 8 and the product is precipitated with 120 ml of methanol. The methanolic solution is decanted off and the carboxymethylcyclodextrin sodium salt is dissolved in 100 ml of water, converted into the acid by an ion exchanger (Dowex 50 - highly acidic), dialyzed and freeze-drying gives the pure, crystalline carboxymethylcyclodextrin with a degree of substitution of DS = 0.6 - 1.0 carboxymethyl per glucose unit. Example 2 One-pot process
8,1 g Eisen(III) -chlorid und 3,6 g Eisen(II) -chlorid werden gemeinsam mit 0,9 g Carboxymethyl-α-Cyclodextrin in 40 ml Wasser gelöst. Unter Rühren werden ca. 18 ml einer 25%- Ammniaklösung zugegeben, bis ein pH-Wert von 9,5 erreicht ist . Der schwarze Niederschlag wird magnetisch abgetrennt und mehrfach mit Wasser gewaschen, in 100 ml Wasser aufgenommen und mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 1-2 eingestellt. Anschließend wird 30 min bei 40°C gerührt. Die gebildeten Partikel werden mit einem Magneten abgeschieden, mehrfach mit Wasser gewaschen, in 20 ml Wasser aufgenommen und mit 3 N-Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Anschließend wird im Ultraschall dispergiert und man erhält eine wässrige Magnetflüssigkeit im neutralen pH-Bereich mit einer Sättigungspolarisation von 10 mT. Diese MF kann für klinisch Zwecke genutzt werden, bzw. die freien CM-Moleküle können weiter (bio) chemisch modifiziert werden.8.1 g of iron (III) chloride and 3.6 g of iron (II) chloride are dissolved together with 0.9 g of carboxymethyl-α-cyclodextrin in 40 ml of water. About 18 ml of a 25% ammonia solution are added with stirring until a pH of 9.5 is reached. The black precipitate is separated magnetically and washed several times with water, taken up in 100 ml of water and adjusted to a pH of 1-2 using concentrated hydrochloric acid. The mixture is then stirred at 40 ° C for 30 min. The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 20 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed using ultrasound and an aqueous magnetic liquid in the neutral pH range is obtained with a saturation polarization of 10 mT. This MF can be used for clinical purposes, or the free CM molecules can be further (bio) chemically modified.
Beispiel 3Example 3
Herstellung der Magnetitteilchen mit 5nm Durchmesser 27 g Eisen(III) -chlorid und 12 g Eisen(II) chlorid werden in 100 ml Wasser gelöst und unter rühren mit 60 ml einer 25%- igen Ammoniaklösung versetzt. Der schwarze Niederschlag wird magnetisch abgetrennt und mehrfach mit Wasser gewaschen, in 200 ml Wasser aufgenommen und mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 1-2 eingestellt und auf 40°C erwärmt. Zu dem gebildetem Magnetit-Sol werden 3 g Carboxymethyl-α-Cyclodextrin, die in 20 ml Wasser gelöst sind, zugetropft und 30 min bei 40°C gerührt. Die gebildeten Partikel werden mit einem Magneten abgeschieden, mehrfach mit Wasser gewaschen, in 100 ml Wasser aufgenommen und mit 3 N-Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Anschließend wird im Ultraschall dispergiert und man erhält eine Magnetflüssig- keit mit einer Sättigungspolarisation von 10 mT. Beispiel 4Preparation of the magnetite particles with a diameter of 5 nm. 27 g of iron (III) chloride and 12 g of iron (II) chloride are dissolved in 100 ml of water and 60 ml of a 25% ammonia solution are added with stirring. The black precipitate is separated magnetically and washed several times with water, taken up in 200 ml of water and adjusted to a pH of 1-2 with concentrated hydrochloric acid and heated to 40 ° C. 3 g of carboxymethyl-α-cyclodextrin, which are dissolved in 20 ml of water, are added dropwise to the magnetite sol formed and the mixture is stirred at 40 ° C. for 30 minutes. The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 100 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed in the ultrasound and a magnetic liquid with a saturation polarization of 10 mT is obtained. Example 4
Präparation von Magnetitteilchen mit 8 nm Standarddurchmesser 8,1 g Eisen(III) -chlorid werden mit 3,1 g Eisen(II)- chlorid in 20 ml Wasser gemeinsam mit 0,4 g α-Cyclodextrin gelöst. In diese Lösung wird in 30 Sekunden 10 ml einer 28%-ige gesättigte Ammoniaklösung getropft. Der schwarze Niederschlag wird mehrere Male mit Wasser bis zu einer Leitfähigkeit von 5 mS/ cm und einem pH-Wert von 8 gewaschen und mittels einem Permanentmagneten separiert. Anschliessend erfolgt die Zugabe von 20%-iger wässriger Salzsäurelösung bis ein pH-Wert von 2 erreicht ist. Die Lösung wird bei Raumtemperatur 1 Stunde mäßig gerührt. Danach werden die Partikel magnetisch separiert, in 20 ml Wasser aufgenommen und im Ultraschall dispergiert. Die stabile Magnetflüssigkeit hat eine Sättigungspolarisation von etwa 15 mT.Preparation of magnetite particles with a standard diameter of 8 nm 8.1 g iron (III) chloride are dissolved with 3.1 g iron (II) chloride in 20 ml water together with 0.4 g α-cyclodextrin. 10 ml of a 28% saturated ammonia solution are added dropwise to this solution in 30 seconds. The black precipitate is washed several times with water up to a conductivity of 5 mS / cm and a pH of 8 and separated using a permanent magnet. Subsequently, 20% aqueous hydrochloric acid solution is added until a pH of 2 is reached. The solution is stirred moderately at room temperature for 1 hour. The particles are then magnetically separated, taken up in 20 ml of water and dispersed using ultrasound. The stable magnetic fluid has a saturation polarization of approximately 15 mT.
Beispiel 5 Mit 10 nm DurchmesserExample 5 With 10 nm diameter
13,5 g Eiεen(III) -chlorid und 6 g Eisen (II) chlorid werden in 200 ml Wasser gelöst und unter rühren mit 100 ml einer 8%- igen Ammoniaklösung versetzt. Der schwarze Niederschlag wird magnetisch abgetrennt und mehrfach mit Wasser gewaschen, in 150 ml Wasser aufgenommen und mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 1-2 eingestellt und auf 40°C erwärmt. Zu dem gebildetem Magnetit-Sol werden 1,5 g Carboxymethyl-ß- Cyclodextrin, die in 20 ml Wasser gelöst sind, zugetropft und 30 min bei 40°C gerührt. Die gebildeten Partikel werden mit einem Magneten abgeschieden, mehrfach mit Wasser gewaschen, in 40 ml Wasser aufgenommen und mit 3 N- Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Anschließend wird im Ultraschall dispergiert und am Rotationsverdampfer eingeengt. Man erhält 10 ml einer Magnetflüssigkeit mit einer Sättigungspolarisation von 40 mT. Die MF ist auch für den technischen Einsatz geeignet.13.5 g of iron (III) chloride and 6 g of iron (II) chloride are dissolved in 200 ml of water and 100 ml of an 8% ammonia solution are added with stirring. The black precipitate is separated off magnetically and washed several times with water, taken up in 150 ml of water and adjusted to a pH of 1-2 with concentrated hydrochloric acid and heated to 40.degree. 1.5 g of carboxymethyl-β-cyclodextrin, which are dissolved in 20 ml of water, are added dropwise to the magnetite sol formed and the mixture is stirred at 40 ° C. for 30 minutes. The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 40 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed using ultrasound and concentrated on a rotary evaporator. 10 ml of a magnetic fluid with a Saturation polarization of 40 mT. The MF is also suitable for technical use.
Beispiel 6 8,1 g Eisen(III) -chlorid und 3,6 g Eisen(ll) -chlorid werden gemeinsam mit 0,9 g γ-Cyclodextrin in 40 ml Wasser gelöst. Unter rühren werden ca. 50 ml einer 3 N- Natriumhydroxidlösung zugegeben, bis ein pH-Wert von 11 erreicht ist. Der schwarze Niederschlag wird magnetisch abge- trennt und mehrfach mit Wasser gewaschen, in 100 ml Wasser aufgenommen und mit conc . Salzsäure auf einen pH-Wert von 1- 2 eingestellt. Anschließend wird 30 min bei 40 °C gerührt. Die gebildeten Partikel werden mit einem Magneten abgeschieden, mehrfach mit Wasser gewaschen, in 30 ml Wasser aufge- nommen und mit 3 N-Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Anschließend wird im Ultraschall dispergiert und man erhält eine Magnetflüssigkeit mit einer Sättigungspolarisation von 6 mT.Example 6 8.1 g of ferric chloride and 3.6 g of ferric chloride are dissolved in 40 ml of water together with 0.9 g of γ-cyclodextrin. About 50 ml of a 3 N sodium hydroxide solution are added with stirring until a pH of 11 is reached. The black precipitate is separated magnetically and washed several times with water, taken up in 100 ml of water and with conc. Hydrochloric acid adjusted to a pH of 1-2. The mixture is then stirred at 40 ° C for 30 min. The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 30 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed using ultrasound and a magnetic liquid with a saturation polarization of 6 mT is obtained.
Beispiel 7Example 7
8,1 g Eisen(III) -chlorid und 3,6 g Eisen (II) chlorid werden in 40 ml Wasser gelöst und unter rühren mit 18 ml einer 25%- igen Ammoniaklösung versetzt. Der schwarze Niederschlag wird magnetisch abgetrennt und mehrfach mit Wasser gewaschen, in 100 ml Wasser aufgenommen und mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 1-2 eingestellt und auf 40°C erwärmt. Zu dem gebildetem Magnetit-Sol werden 0,5 g Carboxymethyl-α- Cyclodextrin und 0,5 g Carboxymethyl-ß-Cyclodextrin, die in 20 ml Wasser gelöst sind, zugetropft und 30 min bei 40°C ge- rührt. Die gebildeten Partikel werden mit einem Magneten abgeschieden, mehrfach mit Wasser gewaschen, in 20 ml Wasser aufgenommen und mit 3 N-Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Anschließend wird im Ultraschall dispergiert und man erhält 20 ml einer Magnetflüssigkeit mit einer Sättigungspolarisa- tion von 10 mT. Beispiel 88.1 g of iron (III) chloride and 3.6 g of iron (II) chloride are dissolved in 40 ml of water and mixed with 18 ml of a 25% ammonia solution while stirring. The black precipitate is separated off magnetically and washed several times with water, taken up in 100 ml of water and adjusted to a pH of 1-2 using concentrated hydrochloric acid and heated to 40.degree. 0.5 g of carboxymethyl-α-cyclodextrin and 0.5 g of carboxymethyl-β-cyclodextrin, which are dissolved in 20 ml of water, are added dropwise to the magnetite sol formed and the mixture is stirred at 40 ° C. for 30 minutes. The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 20 ml of water and neutralized with 3 N sodium hydroxide solution. The mixture is then dispersed using ultrasound and 20 ml of a magnetic liquid with a saturation polarization of 10 mT are obtained. Example 8
Die gemäß Beispiel 2 präparierten agnetisierbaren Partikel werden nach Abtrennen des Wassers mit 100 ml Ethylenglykol aufgenommen. Die in der Lösung noch vorhandenen geringen Mengen Wasser werden mit einem Rotationsverdampfer entfernt. Die Magnetflüssigkeit hat eine Sättigungspolarisation von 30 mT. Sie kann technisch in Drehdurchführungen genutzt werden.The agable particles prepared according to Example 2 are taken up in 100 ml of ethylene glycol after the water has been separated off. The small amounts of water still present in the solution are removed using a rotary evaporator. The magnetic fluid has a saturation polarization of 30 mT. Technically, it can be used in rotary unions.
Beispiel 9Example 9
Präparation eines Magnetofluids nach Beispiel 5 mit dem Unterschied, das die magnetisch separierten Partikel in 30 ml Dirnethylformamid aufgenommem werden. Die stabile Magnetflüssigkeit enthält bis zu 10% Wasser im Dimethylformamid und hat eine Sättigungspolarisation von 6 mT.Preparation of a magnetic fluid according to Example 5 with the difference that the magnetically separated particles are taken up in 30 ml of dirnethylformamide. The stable magnetic fluid contains up to 10% water in dimethylformamide and has a saturation polarization of 6 mT.
Beispiel 10Example 10
Verfahren zur kovalenten Kopplung an die in Beispiel 1 hergestellten Partikel (Einstufenverfahren) , indem 2 ml Magnet- flüssigkeit (...mg/ml) mit einer wässrigen Lösung von 10 mg 1-Ethyl-3 - (dimethylaminopropyl) carbodiimid (EDC) in 2 ml 0,1 2-Morpholinoethansulfonsäure-Monohydrat (MES) -Puffer in Gegenwart von 10 mM N-Hydroxysuccinimid unter Rühren und bei Raumtemperatur umgesetzt werden. Anschliessend erfolgt der Zusatz von 2 mg Streptomycin. Die Reaktanten werden 5 h bei konstantem Rühren und bei Raumtemperatur umgesetzt. Das stabile Magnetofluid wird mit 20 ml Wasser verdünnt und hat eine Sättigungspolarisation von 5 mT.Process for covalent coupling to the particles produced in Example 1 (one-step process) by adding 2 ml of magnetic liquid (... mg / ml) with an aqueous solution of 10 mg of 1-ethyl-3 - (dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) in 2 ml of 0.1 2-morpholinoethanesulfonic acid monohydrate (MES) buffer in the presence of 10 mM N-hydroxysuccinimide are reacted with stirring and at room temperature. Then 2 mg streptomycin is added. The reactants are reacted for 5 hours with constant stirring and at room temperature. The stable magnetic fluid is diluted with 20 ml of water and has a saturation polarization of 5 mT.
Beispiel 11Example 11
Herstellung von kovalent gebundenen biologisch aktiven Substanzen gemäß Beispiel 9 mit dem Unterschied, dass in einem Zweistufenverfahren nach der Reaktion von EDC und die Magnetflüssigkeit zweimal mit einem 10 ml 0,1 MES Puffer gewa- sehen wird. Beispiel 12Production of covalently bound biologically active substances according to Example 9 with the difference that in a two-stage process after the reaction of EDC and the magnetic liquid is washed twice with a 10 ml 0.1 MES buffer. Example 12
Kovalente Kopplung gemäß Beispiel 9, wobei der Magnetflüssigkeit neben dem l-Ethyl-3- ( - (dimethyl- aminopropyl) carbodiimid zusätzlich 10 mM Hydroxysuccinimid zugegeben werden und die Reaktion über die Bildung des sogenannten Aktivesters, dem Carboxymethylcyclodextrinester, zur kovalenten Bindung der biologisch aktiven Substanz führt ..Covalent coupling according to Example 9, wherein in addition to the l-ethyl-3- (- (dimethylaminopropyl) carbodiimide, 10 mM hydroxysuccinimide are added to the magnetic liquid and the reaction via the formation of the so-called active ester, the carboxymethylcyclodextrin ester, for the covalent binding of the biologically active Substance leads ..
Beispiel 13Example 13
Präparation von Partikeln mit kovalenter Kopplung von Strep- tomycin gemäß der Beispiele 9-11, ausgehend von der in Beispiel 4 beschrieben Herstellung von magnetisierbaren Teil- chen, deren mittlerer Teilchendurchmesser 10 nm beträgt.Preparation of particles with covalent coupling of streptomycin according to Examples 9-11, starting from the production of magnetizable particles described in Example 4, the average particle diameter of which is 10 nm.
Die stabilen Magnetflüssigkeiten haben nach Verdünnung eine Sättigungspolarisation von 10 mT.The stable magnetic liquids have a saturation polarization of 10 mT after dilution.
Beispiel 14 Präparation von Kernteilchen mit einem Durchmesser von 10 nm gemäß Beispiel 4 indem die Partikel in 50 ml Wasser aufgenommen werden und der pH-Wert mit verdünnter Salzsäure auf 4 eingestellt wird. Es erfolgt die Zugabe von 1,5 g Testosteron Hydroxypropyl-ß- Cyclodextrin (CTD.Inc), das 100 mg Wirkstoff auf 1 g ß- Cyclodextrin enthält, unter Rühren. Die Lösung wird eine Stunde bei 35°C mäßig gerührt. Danach werden die Partikel mit einem Magneten abgeschieden, mehrfach mit Wasser gewaschen, in 50 ml Wasser aufgenommen und mit wenigen Tropfen 3 N-Natriumhydroxidlösung neutralisiert. Anschließend wird im Ultraschall dispergiert Man erhält eine biologisch verträgliche Magnetflüssigkeit mit einer Sättigungspolarisation von 10 mT, die zur verbesserten lokalen Verabreichung von Testosteron im menschlichen Körper eingesetzt werden kann. Beispiel 15Example 14 Preparation of core particles with a diameter of 10 nm according to Example 4 by taking up the particles in 50 ml of water and adjusting the pH to 4 with dilute hydrochloric acid. 1.5 g of testosterone hydroxypropyl-β-cyclodextrin (CTD.Inc), which contains 100 mg of active ingredient per 1 g of β-cyclodextrin, are added with stirring. The solution is stirred moderately at 35 ° C. for one hour. The particles are then separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 50 ml of water and neutralized with a few drops of 3 N sodium hydroxide solution. It is then dispersed in the ultrasound. A biologically compatible magnetic liquid with a saturation polarization of 10 mT is obtained, which can be used for the improved local administration of testosterone in the human body. Example 15
Langzeitstabilitätstest :Long-term stability test:
Die in Beispiel 2 hergestellte CM-CyclodextrinMagnetflüssigkeit und eine analog zubereitete Magnetflüssig- keit mit Carboxymethyldextran als Hüllkomponente wurden zu Langzeitstudien wie folgt behandelt: Jeweils 4 ml MF wurden in Fiolax-Reagenzgläser eingefüllt, mit einem Stopfen verschlossen und bei 4°C gelagert. Die Sättigungspolarisation sowie die Partikelaufnahme in Zellkulturen wurde zu Testbe- ginn und nach 10 Wochen gemessen.The CM-cyclodextrin magnetic fluid produced in Example 2 and an analogous magnetic fluid with carboxymethyldextran as the coating component were treated as long-term studies as follows: 4 ml each of MF were filled into Fiolax test tubes, sealed with a stopper and stored at 4 ° C. Saturation polarization and particle uptake in cell cultures were measured at the start of the test and after 10 weeks.
Bei der CM-Dextran-Probe gab es nach Testende Agglomeration und Sedimentation im Probenröhrchen und die Sättigungspolarisation der Lösung sank um 40%. Die Partikelaufnahme in Zellkulturen nahm um 50% ab. Bei der CM-Cyclodextrin-Probe gab es von Testbeginn zu Testende keine auffallenden Veränderungen.With the CM-dextran sample, there was agglomeration and sedimentation in the sample tube after the end of the test and the saturation polarization of the solution decreased by 40%. The particle uptake in cell cultures decreased by 50%. In the CM-cyclodextrin sample, there were no noticeable changes from the start of the test to the end of the test.
Beispiel 16Example 16
5,4 g Eisen(III) -chlorid werden mit 1,3 g Cobalt(II)- chlo- rid in 20 ml Wasser gelöst. In diese Lösung wird in 30 Sekunden 25 ml einer 25%-ige Tetramethylammoniumhydroxid- Lösung getropft. Der schwarze Niederschlag wird mehrere Male mit Wasser bis zu einer Leitfähigkeit von 10 mS/cm und einem pH-Wert von 8 gewaschen und mittels eines Permanentmagneten separiert. Anschliessend wird ein pH-Wert von 2,5 durch Zugabe von 20%-iger wässriger Salzsäurelösung in der wässrigen Lösung eingestellt. Nach Zugabe von 0,2 g α-Cyclodextrin wird die Lösung bei Raumtemperatur 1 Stunde mäßig gerührt. Danach werden die Partikel magnetisch sepa- riert, in 20 ml Wasser aufgenommen und im Ultraschall dispergiert. Die stabile Magnetflüssigkeit hat eine Sättigungspolarisation von etwa 10 mT und weist einen überdurchschnittlich hohen Wert der magnetischen Suszeptibiliät auf. Diese Magnetofluide sind besonders für die Anwendung in der Magnetrelaxometrie und der Hyperthermie geeignet. Beispiel 175.4 g of iron (III) chloride are dissolved in 1.3 ml of cobalt (II) chloride in 20 ml of water. 25 ml of a 25% tetramethylammonium hydroxide solution are added dropwise to this solution in 30 seconds. The black precipitate is washed several times with water up to a conductivity of 10 mS / cm and a pH of 8 and separated by means of a permanent magnet. A pH of 2.5 is then set by adding 20% aqueous hydrochloric acid solution in the aqueous solution. After adding 0.2 g of α-cyclodextrin, the solution is stirred moderately at room temperature for 1 hour. The particles are then magnetically separated, taken up in 20 ml of water and dispersed using ultrasound. The stable magnetic fluid has a saturation polarization of about 10 mT and has an above-average value of magnetic susceptibility. These magnetic fluids are particularly suitable for use in magnetic relaxation and hyperthermia. Example 17
Dispersion mit 150 nm-Magnetit-TeilchenDispersion with 150 nm magnetite particles
20g Eisen (II) -chlorid werden in 300 ml Wasser gelöst, auf 70 °C erwärmt und unter Rühren mit 40 ml einer 6 molaren Kaliumhydroxid-Lösung versetzt.20 g of iron (II) chloride are dissolved in 300 ml of water, heated to 70 ° C. and 40 ml of a 6 molar potassium hydroxide solution are added with stirring.
Anschließend werden 9,7 ml einer 10% Wasserstoffperoxid (H202) -Lösung langsam zugetropft und 40 Minuten bei 70-75°C gerührt. Der Niederschlag wird magnetisch abgetrennt und mehrfach mit Wasser gewaschen, in 200 ml Wasser aufgenommen und mit konzentrierter Salzsäure auf einen pH-Wert von 1,5-2 eingestellt und auf 50°C erwärmt. Dazu werden 1,5 g Carboxy- methyl-ß-Cyclodextrin, die in 20 ml Wasser gelöst sind, zugegeben und 30 Minuten bei 50°C gerührt. Die gebildeten Partikel werden mit einem Magneten abgeschieden, mehrmals mit Wasser gewaschen, in 40 ml Wasser aufgenommen, mit 3 molarer Natriumhydroxid-Lösung neutralisiert und im Ultraschall dispergiert. Die gebildete Dispersion enthält Magnetit-Teilchen mit einer Kernteilchengröße von 100-150 nm. Then 9.7 ml of a 10% hydrogen peroxide (H 2 0 2 ) solution are slowly added dropwise and the mixture is stirred at 70-75 ° C. for 40 minutes. The precipitate is separated magnetically and washed several times with water, taken up in 200 ml of water and adjusted to a pH of 1.5-2 with concentrated hydrochloric acid and heated to 50.degree. 1.5 g of carboxymethyl-β-cyclodextrin, which are dissolved in 20 ml of water, are added and the mixture is stirred at 50 ° C. for 30 minutes. The particles formed are separated with a magnet, washed several times with water, taken up in 40 ml of water, neutralized with 3 molar sodium hydroxide solution and dispersed using ultrasound. The dispersion formed contains magnetite particles with a core particle size of 100-150 nm.

Claims

Patentansprüche claims
1. Magnetische Dispersion auf Basis von Wasser und/oder von mit Wasser mischbaren Dispersionsmitteln und darin dispergierten und stabilisierten magnetischen Nanoteilchen, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetischen Nanoteilchen aus magnetischen Kernteilchen und einer Hülle der allgemeinen Formel1. Magnetic dispersion based on water and / or water-miscible dispersants and magnetic nanoparticles dispersed and stabilized therein, characterized in that the magnetic nanoparticles consist of magnetic core particles and a shell of the general formula
M[A-,,C,Bq]M [A - ,, C, B q ]
bestehen, wobei M magnetische Kernteilchen,consist of M magnetic core particles,
A reaktive Gruppen,A reactive groups,
B bioaktive Gruppen undB bioactive groups and
C Cyclodextrine, bestehend aus 1, 4 -verknüpften Glukoseeinheiten (C6H705) m [ (3H) m- (p+q) ] , wobei m=6 bis 12, p die Anzahl der A-Gruppen 1 bis 3m und q die Anzahl der B-Gruppen 3m-p, sind . C Cyclodextrins, consisting of 1, 4 -linked glucose units (C 6 H 7 0 5 ) m [(3H) m - (p + q)], where m = 6 to 12, p the number of A groups 1 to 3m and q is the number of B groups 3m-p.
2. Magnetische Dispersion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktiven A-Gruppen -H und/oder -(CH2)n-R und deren Salze sind, wobei n die Werte von 0 bis 20 annehmen kann und R -H, -(OH), -CHOH-CH3, -(COOH), - (NH2) , - (SH) ,2. Magnetic dispersion according to claim 1, characterized in that the reactive A groups are -H and / or - (CH 2 ) n -R and their salts, where n can assume the values from 0 to 20 and R -H, - (OH), -CHOH-CH 3 , - (COOH), - (NH 2 ), - (SH),
- (C3N3ClONa) , - (OC2H4NH2) , - (NCH3 (CHO) ) , - (ON02) ,- (C 3 N 3 ClONa), - (OC 2 H 4 NH 2 ), - (NCH 3 (CHO)), - (ON0 2 ),
- (OS03H) , - (OP03H2) , - (OCOC6H5) , -(OCOR'),- (OS0 3 H), - (OP0 3 H 2 ), - (OCOC 6 H 5 ), - (OCOR '),
- (OCO(CH2)n-COOH) , -(OCH3), - (OCH2C02Na) , - (0 (CH2) nR" ) ,- (OCO (CH 2 ) n -COOH), - (OCH 3 ), - (OCH 2 CO 2 Na), - (0 (CH 2 ) n R "),
- (OCH2CHOHCH2OH) , - (O ( CH2CH20) nR' ) , - (O ( CH2 ) nS03H) sind, wobei- (OCH 2 CHOHCH 2 OH), - (O (CH 2 CH 2 0) n R '), - (O (CH 2 ) n S0 3 H), where
R' -H , - (OH) , -COOH) , - (NH2 ) , - ( SH) , - (0NO2 ) , - (OS03H) ,R '-H, - (OH), -COOH), - (NH 2 ), - (SH), - (0NO 2 ), - (OS0 3 H),
- (OP03H2 ) sind .- (OP0 3 H 2 ).
3. Magnetische Dispersion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl q der bioaktiven B-Gruppen Null ist3. Magnetic dispersion according to claim 1 or 2, characterized in that the number q of bioactive B groups is zero
4. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Anzahl q der bioaktiven B-Gruppen Null ist, nur soviel A-Gruppen substituiert sind, wie zu Bindung an die Kernteilchen M erforderlich sind. 4. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 3, characterized in that when the number q of bioactive B groups is zero, only as many A groups are substituted as are necessary for binding to the core particles M.
5. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Substitutionsgrad zwischen 0 und 3 pro Glukosemolekül beträgt .5. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 4, characterized in that the degree of substitution is between 0 and 3 per glucose molecule.
6. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bioaktiven B-Gruppen z.B. Gruppen sind, die von Avi- dinen wie Streptavidin oder von Insulin, Heparin, Nucleinsäuren, Antikörper, Oligopeptide, Aminosäure und Enzyme abgeleitet sind.6. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 5, characterized in that the bioactive B groups e.g. Are groups which are derived from avidines such as streptavidin or from insulin, heparin, nucleic acids, antibodies, oligopeptides, amino acids and enzymes.
7. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktiven B-Gruppen denen von reaktiven A-Gruppen entsprechen.7. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reactive B groups correspond to those of reactive A groups.
8. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die reaktiven A-Gruppen denen von bioaktiven B-Gruppen entsprechen, wobei die A-Gruppen, die in die Lösung ragen und nicht an die Kernteilchen M fixiert sind, durch Ankopplung von chemischen oder biochemischen Verbindungen zu bioaktiven B- Gruppen modifiziert sind. 8. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 7, characterized in that the reactive A groups correspond to those of bioactive B groups, the A groups which protrude into the solution and are not fixed to the core particles M by Coupling of chemical or biochemical compounds to bioactive B groups are modified.
Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle eine Sekundärstruktur aufweist, die aus mehreren geordnet zusammengelagerten Cyclodextrinmolekülen der allgemeinen Formel [Ap,C,Bq]k besteht, wobei k Werte zwischen 1 und 200 annehmen kann. Magnetic dispersion according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the shell has a secondary structure which consists of a plurality of cyclodextrin molecules of the general formula [A p , C, B q ] k which are arranged together in an ordered manner, where k can assume values between 1 and 200 ,
10. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass10. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 9, characterized in that
C unsubstituiert ist und aus α-, ß- und γ-Cyclodextrinen mit den definierten Molekulargewichten von 975, 1135 und 1297 besteht.C is unsubstituted and consists of α-, β- and γ-cyclodextrins with the defined molecular weights of 975, 1135 and 1297.
11. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kernteilchen M aus Maghemit und Ferriten der Formel Me(II)0 . Fe (III) 203 bestehen, wobei11. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 10, characterized in that the core particles M made of maghemite and ferrites of the formula Me (II) 0. Fe (III) 2 0 3 exist, where
Me(II) ein Metallion, wie Fe, Co, Zn oder Mn ist.Me (II) is a metal ion such as Fe, Co, Zn or Mn.
12. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der Kernteilchen M bei enger Teilchengrößen- Verteilung zwischen 3 und 300 nm beträgt. 12. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 11, characterized in that the size of the core particles M with narrow particle size distribution is between 3 and 300 nm.
13. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetische Dispersion eine Sättigungspolarisation von 0,05 bis 80 mT aufweist.13. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 12, characterized in that the magnetic dispersion has a saturation polarization of 0.05 to 80 mT.
14. Magnetische Dispersion nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die Dispersionsmittel Wasser, einschließlich physiologi- sehe wässrige Lösungen, Dimethylformamid, mehrwertige Alkohole wie Glycerin, Ethylenglycol und Polyethylengly- col bzw. deren Mischungen sind.14. Magnetic dispersion according to one of claims 1 to 13, characterized in that the dispersing agents are water, including physiologically see aqueous solutions, dimethylformamide, polyhydric alcohols such as glycerol, ethylene glycol and polyethylene glycol or mixtures thereof.
15. Verfahren zur Herstellung von magnetischen Dispersionen gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte15. A method for producing magnetic dispersions according to claim 1, characterized by the following process steps
- Coprezipitation von Eisen(III)- und Metall (II) -Salzen bei einem pH-Wert im alkalischen Bereich auf an sich bekannte Weise,Coprecipitation of iron (III) and metal (II) salts at a pH in the alkaline range in a manner known per se,
- Waschen mit dem Dispersionsmittel und Einstellen des pH-Wertes im sauren Bereich auf an sich bekannte Weise,Washing with the dispersing agent and adjusting the pH in the acidic range in a manner known per se,
- Zugabe einer Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C,Bq) bei Temperaturen zwischen 20 und 90°C, wobei- Adding a compound of general formula (A p , C, B q ) at temperatures between 20 and 90 ° C, wherein
A reaktive Gruppen, B bioaktive Gruppen und C Cyclodextrine, bestehend ausA reactive groups, B bioactive groups and C cyclodextrins, consisting of
1, 4-verknüpften Glukoseeinheiten (C6H705) m [ (3H) m- (p+q) ] , wobei m=6 bis 12, p die Anzahl der A-Gruppen 1 bis 3m und q die Anzahl der B-Gruppen 3m-p, sind, - Reaktionsprodukt mit Wasser waschen und Einstellen eines pH-Wertes auf an sich bekannte Weise, - das Reaktionsprodukt auf an sich bekannte Weise bei Temperaturen zwischen 20 und 90 °C dispergieren, bis eine magnetische Dispersion entsteht.1, 4-linked glucose units (C 6 H 7 0 5 ) m [(3H) m - (p + q)], where m = 6 to 12, p the number of A groups 1 to 3m and q the number of B groups is 3m-p, - wash the reaction product with water and adjust a pH in a manner known per se, - disperse the reaction product in a manner known per se at temperatures between 20 and 90 ° C. until one magnetic dispersion arises.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass16. The method according to claim 15, characterized in that
Verbindungen der allgemeinen Formel (Ap,C,Bq) eingesetzt werden, deren A-Gruppe -H und/oder -(CH2)n-R und deren Salze sind, wobei n die Werte von 0 bis 20 annehmen kann undCompounds of the general formula (A p , C, B q ) are used, the A group of which are -H and / or - (CH 2 ) nR and their salts, where n can assume the values from 0 to 20 and
R -H, -(OH), -CHOH-CH3, -(COOH), - (NH2) , - (SH) ,R -H, - (OH), -CHOH-CH 3 , - (COOH), - (NH 2 ), - (SH),
- (C3N3C10Na) , - (OC2H4NH2) , - (NCH3 (CHO) ) , - (ON02) ,- (C 3 N 3 C10Na), - (OC 2 H 4 NH 2 ), - (NCH 3 (CHO)), - (ON0 2 ),
- (OS03H) , - (OP03H2) , - (OCOCGH5) , - (OCOR') , - (OCO(CH2)n-COOH) , - (OCH3) , - (OCH2C02Na) , - (0 (CH2) nR' ) ,- (OS0 3 H), - (OP0 3 H 2 ), - (OCOC G H 5 ), - (OCOR '), - (OCO (CH 2 ) n -COOH), - (OCH 3 ), - (OCH 2 C0 2 Na), - (0 (CH 2 ) n R ' ),
- (0CH2CH0HCH20H) , - (O (CH2CH20) nR' ) , - (0 (CH2) nS03H) sind, wobei- (0CH 2 CH0HCH 2 0H), - (O (CH 2 CH 2 0) n R '), - (0 (CH 2 ) n S0 3 H), where
R' -H, - (OH) , -COOH) , - (NH2) , - (SH) , - (ON02) , - (OS03H) , - (OP03H2) sind, und deren B-Gruppen, z.B. Gruppen sind, die von Avidinen wie Streptavidin, wie Insulin, Heparin, Nucleinsäuren, Antikörper, Oligopeptide, Aminosäure und Enzyme abgeleitet sind. R 'are -H, - (OH), -COOH), - (NH 2 ), - (SH), - (ON0 2 ), - (OS0 3 H), - (OP0 3 H 2 ), and their B -Groups, for example groups, which are derived from avidines such as streptavidin, such as insulin, heparin, nucleic acids, antibodies, oligopeptides, amino acids and enzymes.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C) eingesetzt wird, deren Anzahl der reaktiven A-Gruppen der Anzahl der Bindungsstellen zum magnetischen Kernteilchen M entspricht.17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that a compound of general formula (A p , C) is used, the number of reactive A groups corresponds to the number of binding sites to the magnetic core particle M.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C) mit den magnetischen Kernteilchen M und anschließend der gebildete Komplex M[Ap,C] mit Bq umgesetzt wird.18. The method according to any one of claims 15 to 17, characterized in that a compound of general formula (A p , C) with the magnetic core particles M and then the complex M [A p , C] formed is reacted with B q .
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Cyclodextrin C mit dem magnetischen Kernteilchen M, dann der gebildete Komplex M[C] mit einer Verbindung mit reaktiver Gruppe Ap und schließlich der gebildete Kom- plex M[Ap,C] mit einer Verbindung mit bioaktiver Gruppe Bq zu M[Ap,C, Bq] umgesetzt werden.19. The method according to any one of claims 15 to 18, characterized in that a cyclodextrin C with the magnetic core particle M, then the complex M [C] formed with a compound having a reactive group A p and finally the complex M [A p , C] with a compound with bioactive group B q to be converted to M [A p , C, B q ].
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten Waschvorgang ein pH-Wert zwischen 1 und 6 eingestellt wird. 20. The method according to any one of claims 15 to 19, characterized in that a pH between 1 and 6 is set after the first washing process.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch von Verbindungen der allgemeinen Formeln (Ap,C,Bq) zugesetzt wird.21. The method according to any one of claims 15 to 20, characterized in that a mixture of compounds of the general formulas (A p , C, B q ) is added.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst eine Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C,Bq) zugesetzt wird und in einem zweiten Schritt eine weitere Verbindung der allgemeinen Formel (Ap,C,Bq) zugesetzt wird.22. The method according to any one of claims 15 to 21, characterized in that first a compound of the general formula (A p , C, B q ) is added and in a second step a further compound of the general formula (A p , C, B q ) is added.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass23. The method according to any one of claims 15 to 22, characterized in that
Aktivester wieMost active like
1-Ethyl- (3) - (3-diethylaminopropyl) carbodiimid, l-Cyclohexyl-3 (2-Morpholinoethyl) carbodiimid, N-Hydroxysuccinimid und Dicyclohexylcarbodiimid eingesetzt werden.1-ethyl- (3) - (3-diethylaminopropyl) carbodiimide, l-cyclohexyl-3 (2-morpholinoethyl) carbodiimide, N-hydroxysuccinimide and dicyclohexylcarbodiimide can be used.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Coprezipitationsschrittes auf an sich bekannte Weise aus einer Me (II) -Salzlösung das Hydroxid ausgefällt und anschließend mit einem Oxydationsmittel behandelt wird, wobei für Me(II) zweiwertige Metallionen wie Fe2+, Co2+, Zn2+ und Mn2+ stehen. 24. The method according to any one of claims 15 to 23, characterized in that instead of the coprecipitation step in a manner known per se from an Me (II) salt solution, the hydroxide is precipitated and then treated with an oxidizing agent, for Me (II) divalent metal ions such as Fe 2+ , Co 2+ , Zn 2+ and Mn 2+ .
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxydationsmittel Wasserstoffperoxid oder Sauerstoff eingesetzt werden.25. The method according to any one of claims 15 to 24, characterized in that hydrogen peroxide or oxygen are used as the oxidizing agent.
26. Verfahren zur Herstellung von magnetischen Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, dass eine magnetische Dispersion gemäß Anspruch 1 mit Sub- straten X behandelt wird, wobei26. A method for producing magnetic dispersions, characterized in that a magnetic dispersion according to claim 1 is treated with substrates X, wherein
X Verbindungen mit pharmakologischer und/oder biologischer Wirksamkeit sind.X are compounds with pharmacological and / or biological activity.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate X Substanzen wie Antibiotika (Penizillin) , Hormone (Prostaglandine) oder Antitumorenzyme- bzw. An- titumorproteine sind.27. The method according to claim 26, characterized in that the substrates X are substances such as antibiotics (penicillin), hormones (prostaglandins) or antitumor enzyme or antitumor proteins.
28. Verwendung von substituierten und nichtsubstituierten Cyclodextrinen als Stabilisierungsmittel für Dispersio- nen, die magnetische Kernteilchen M enthalten. 28. Use of substituted and unsubstituted cyclodextrins as stabilizers for dispersions which contain magnetic core particles M.
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