JP2008542393A - 治療用ポリマーおよび使用方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、生分解性ポリマーの主鎖に組み込まれた少なくとも1つの治療用ジオールまたは二塩基酸(di-acid)のインビボ送達に有用な、ポリ(エステルアミド)(PEA)、ポリ(エステルウレタン)(PEUR)、およびポリ(エステル尿素)(PEU)ポリマーをベースにした、生分解性の治療用ポリマー組成物を提供する。この治療用ポリマー組成物は、酵素作用によりインビボで生分解し、治療用ジオールまたは二塩基酸を、長期間にわたり制御された様式でポリマー主鎖から放出する。本発明の組成物は安定しており、輸送および貯蔵のために凍結乾燥することができ、かつ投与のために再分散することができる。使用されるPEAおよびPEURポリマーの構造特性によって、本発明の治療用ポリマー組成物は、治療用ジオールまたは二塩基酸、ならびに任意の生体活性物質(bioactive agent)の高度の負荷を提供する。

Description

発明の技術分野
本発明は概して、薬物送達系、特に、生分解性ポリマー主鎖に治療用物質を組み込んでいるポリマー送達組成物に関する。
関連出願
本出願は、2005年6月3日に出願された米国特許出願第60/687,570号および2006年1月13日に出願された米国特許出願第60/759,179号の、米国特許法119(e)条の下での優先権を基にしており、これらの各出願は、本明細書に参照として組み入れられる。
背景情報
1970年代に最初に導入された最も初期の薬物送達系は、乳酸およびグリコール酸から形成されたポリマーをベースにしていた。今日、高分子材料は、主にそれらの加工の容易さ、ならびに分子合成によりそれらの化学特性および物理特性を容易に制御する研究者の能力ために、依然研究の王道となっている。基本的に、それらのサイズおよび形状のために両方とも「ミクロスフェア」として公知である貯蔵デバイスおよびマトリックスデバイスの2つのポリマーシステムの広い範疇が研究されている。前者は、ポリマーシェル内への薬品の封入に関連するのに対し、後者は、薬物がポリマーネットワーク内に物理的に捕獲されるシステムを説明している。
いずれかの範疇のポリマーデバイスからの医薬品の放出は、これまでは拡散制御されてきた。しかし現在、最新の研究は、生分解性ポリマーシステムの研究を目指している。これらの薬物送達物は、多くは加水分解プロセスを介し、生物学的に許容できる化合物へ分解し、それらの組み込まれた医薬品を残す。この浸蝕プロセスは、バルクにおいて(この場合、マトリックスは均一に分解する)、またはポリマーの表面で(これによる放出速度はポリマー表面積に関連している)のいずれかで生じる。分解プロセスそれ自体は、これらのポリマーの乳酸およびグリコール酸への分解に関連している。これらの酸は最終的には、クレブス回路により二酸化炭素および水に還元され、体はこれらを容易に排出することができる。
疎水性α-アミノ酸、α,ω-ジオール、および脂肪族ジカルボン酸のような、無毒の構成ブロックからなる通常のAA-BB型アミノ酸ベースのバイオ-アナログのポリ(エステルアミド)(PEA)およびポリ(エステルウレタン)(PEUR)は、薬物放出および組織エンジニアリングへの適用のための生体材料として研究されている(G. Tsitlanadze et al. J. Biomater. Sci. Polymer Edn, (2004) 15:1-24(非特許文献1))。PEAおよびPEURの制御された酵素分解速度および低い非特異的加水分解速度の組合せは、これらを薬物送達適用にとって魅力的なものにしている。特にこれらのポリマーは、心臓血管適用に関して有利な特性を伴い、血液および組織適合性であるように見える(K. DeFife et al. Transcatheter Cardiovascular Therapeutics - TCT 2004 Conference. Poster presentation. Washington DC. (2004))。
ほとんどの薬物溶出の適用において、薬物は、ポリマーとの溶解または溶融により、物理的にマトリックス化される。薬物が、ポリマーへ側鎖として化学的に結合される別の方法も報告されている。
薬物または他の治療用物質が、生分解性ポリマーへ共有的に組み込まれる場合は、治療用ポリマーが形成される。そのような組成物は、治療的または症状緩和的生体活性を望ましい機械的および物理的特性と組合せ、ならびに有用な治療用活性化合物へ分解する、合成ポリマーを表している。別の表現をすると、これらの組成物は、薬物の活性を有するが、材料の物理的特性も有する。最近になって、非ステロイド系抗炎症薬(NSAID)がポリマー主鎖に組み込まれている、新規治療用ポリエステル、ポリアミド、およびポリ(エステル無水物)が報告された(R.C. Schmeltzer et al. Biomacromolecules. (2005) 6(1):359-367(非特許文献2))。このような組成物において、薬物放出は、ポリマー-薬物結合基の加水分解切断または酵素切断に直接左右される。「薬物としての主鎖」ポリマーの利点の1つは、大量の薬物または治療用化合物をこの構造へ組み込むことができることである。
従って当技術分野においては、治療的放出の制御された速度が、望ましい機械的および物理的特性と組合されたポリマー送達系で使用するために、薬物および他の生体活性物質(bioactive agent)のような治療用分子をポリマーの主鎖へ組み込む、より多くかつより良い組成物および方法の必要性が存在する。
最後に、最新の研究は、ヒドロゲル型物質を使用し、胃を通りおよびよりアルカリ性の腸へ様々な医薬品を導くことができることを示している。ヒドロゲルは、分子を捕獲するために高度に透過性である架橋された親水性3次元ポリマーネットワークであり、分子はインビボにおいてそれらのウェブ様表面を通じ放出される。ゲルの化学組成に応じ、様々な内部および外部刺激(例えば、pHの変化、磁界または電界の適用、温度の変動、および超音波照射など)を使用し、膨潤作用を引き起こすことができる。しかし一旦引き起こされると、捕獲された薬物放出の速度は一般にポリマーネットワークの架橋レベルにより決定される。
従って当技術分野において、薬物および他の生体活性物質のような治療用分子を送達するために、生分解性ポリマー組成物を使用する新規かつより良い組成物および方法の必要性が存在する。特に、一貫した信頼できる様式での治療用物質の徐放(time release)のために、ポリマーの主鎖へ治療用物質が組み込まれる、新規かつより良い送達組成物の必要性が存在する。
G. Tsitlanadze et al. J. Biomater. Sci. Polymer Edn, (2004) 15:1-24 R.C. Schmeltzer et al. Biomacromolecules. (2005) 6(1):359-367
発明の概要
本発明は、ポリ(エステルアミド)(PEA)、ポリ(エステルウレタン)(PEUR)、およびポリ(エステル尿素)(PEU)のポリマーは、ポリマーの生分解による一貫しかつ信頼できる様式での治療用物質の徐放のために、ポリマーの主鎖へ治療用ジオールまたは二塩基酸(di-acid)を組み込むポリマー送達組成物として製剤化することができるという前提を基にしている。
1つの態様において、本発明は、少なくとも1つの治療用ジオールまたは二塩基酸が、1つまたは複数の生分解性ポリマーの主鎖に組み込まれた生分解性治療用ポリマー組成物を提供する。この組成物の生分解性ポリマーは、
構造式(I)により説明される構造式を有する少なくとも1つのPEA：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり；R1は、α,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-(C1-C8)アルカン、3,3'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸、もしくは4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸の残基、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、または治療用二塩基酸の飽和もしくは不飽和の残基から独立して選択され；個々のnモノマー内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せからなる群より独立して選択され；
Figure 2008542393
但し、R1およびR4の少なくとも1つは、各々、治療用二塩基酸またはジオールの残基の治療量である；
または、構造式(III)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEAポリマー：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり、mは約0.1〜0.9の範囲であり、pは約0.9〜0.1の範囲であり；R1は、α,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-(C1-C8)アルカン、3,3'(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸、もしくは4,4'(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸の残基、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、または治療用二塩基酸の飽和もしくは不飽和残基から独立して選択され；各R2は、独立して水素、(C1-C12)アルキルまたは(C6-C10)アリールまたは保護基であり；個々のmモノマー内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せからなる群より独立して選択され、但し、mモノマーの少なくとも1個内のR1およびR4の少なくとも1つは、各々、治療用二塩基酸またはジオールの残基である；
または、一般構造式(IV)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEUR：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり；R3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンもしくはアルキルオキシ、および一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、または飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの断片からなる群より選択され；かつR6は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、および一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、n単位の少なくとも1個内のR4およびR6は、治療用ジオールの残基である；
または、一般構造式(V)により説明される化学構造を有する少なくとも1つのPEURポリマー：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり、mは約0.1〜約0.9の範囲であり、pは約0.9〜約0.1の範囲であり；R2は、水素、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、または保護基から独立して選択され；個々のmモノマー内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンもしくはアルキルオキシ、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、または飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの断片からなる群より選択され；かつR6は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、m単位の少なくとも1個内のR4またはR6は、治療用ジオールの残基である；
または、一般構造式(VI)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEUポリマー：
Figure 2008542393
式中、nは約10〜約150であり；個々のn単位内の各R3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)から独立して選択され；R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの残基；または構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、n単位の少なくとも1個内のR4は、治療用ジオールの残基である；
または、構造式(VII)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEU：
Figure 2008542393
式中、mは約0.1〜約1.0であり；pは約0.9〜約0.1であり；nは約10〜約150であり；各R2は、独立して水素、(C1-C12)アルキルまたは(C6-C10)アリールであり；個々のmモノマー内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)から独立して選択され；各R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基；または構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、m単位の少なくとも1個内のR4は、治療用ジオールの残基である、
を含むかまたはそのブレンドである。
別の態様において、本発明は、式(I)または(III)〜(VII)の1つまたは複数のポリマーを含む本発明の治療用ポリマー組成物を液体分散の形態で対象へ投与することによる、治療用ジオールまたは二塩基酸を対象へ投与するための方法を提供し、組成物は酵素作用により生分解して、治療用ジオールまたは二塩基酸を長期間放出する。
さらに別の態様において、本発明は、ジ(アミノ酸)-エストラジオール-3,17-β-ジエステルまたはその塩である、ビス-求核(bis-nucleophilic)化合物を提供する。
発明の詳細な説明
本発明は、生分解性ポリ(エステルアミド)(PEA)、およびポリ(エステルウレタン)(PEUR)ポリマーを使用し、生分解性ポリマー主鎖に含まれる少なくとも1つの治療用ジオールまたは二塩基酸のインビボ送達のための治療用ポリマー組成物を作製することができるという発見を基にしている。この治療用PEA、PEUR、およびPEUポリマー組成物は、その表面での酵素作用によりインビボにおいて生分解し、ポリマー主鎖から治療用ジオールまたは二塩基酸を長期間制御された様式で放出する。本発明の組成物は、安定しており、輸送および貯蔵のために凍結乾燥することができ、かつ投与のために再分散することができる。使用されるPEAおよびPEURポリマーの構造特性のために、本発明の治療用ポリマー組成物は、治療用ジオールまたは二塩基酸、さらには任意の生体活性物質の高度の負荷(loading)を提供する。
本明細書において使用される「治療用ジオールまたは二塩基酸」とは、哺乳動物へ投与された場合に、治療的または症状緩和的様式でヒトのような哺乳動物個体において生物学的プロセスに影響を与える、合成的に生成されるか、または天然の(例えば内在性)のいずれかの、ジオールまたは二塩基酸分子を意味する。
本明細書において使用される「治療用二塩基酸の残基」という用語は、二塩基酸の2個のカルボキシル基を除いた、本明細書において説明される、治療用二塩基酸の部分を意味する。本明細書において使用される「治療用ジオールの残基」という用語は、ジオールの2個のヒドロキシル基を除いた、本明細書において説明される、治療用ジオールの部分を意味する。それらの「残基」を含む対応する治療用二塩基酸またはジオールは、このポリマー組成物の合成において使用される。治療用二塩基酸またはジオールの残基は、組成物を組立てる(fabricate)ために選択された特定のPEA、PEUR、またはPEUポリマーの特性により左右される制御された様式での生分解によるポリマーの主鎖からの放出時に、インビボ(またはpH、水性媒体などの同様の条件下)において、対応するジオールまたは二塩基酸へ再構成され、この特性は、当技術分野において周知であり、かつ例えば「実施例」など、本明細書において説明される。
本明細書において使用される「生体活性物質」という用語は、ポリマー主鎖に組み込まれない本明細書に開示されるような生体活性物質を意味する。そのような生体活性物質の1つまたは複数は任意に、本発明の治療用ポリマー組成物内に分散されてよい。本明細書において使用される「分散された」という用語は、生体活性物質(ポリマー主鎖に組み込まれない)に関して使用され、生体活性物質が、ポリマー中に分散、混合、溶解、均質化、および/または共有結合される(「分散される」)こと、例えば組成物のポリマーの官能基またはポリマー粒子表面に結合されるが、PEAまたはPEURポリマーの主鎖には組み込まれていないことを意味する。主鎖に組み込まれた治療用ジオールおよび二塩基酸をポリマー主鎖に組み込まれないもの(それらの残基として)から識別するために、そのような分散された治療用ジオールおよび二塩基酸は、本明細書において、「生体活性物質」と称され、以下に説明されるように、他の生体活性物質と同じ様式で、ポリマー複合体内に含まれるか、そうでなければポリマー組成物内に分散されてもよい。
本発明の治療用ポリマー組成物において使用されるポリマーを説明するために本明細書において使用される「生分解性」という用語は、ポリマーが、体の正常な機能において無害かつ治療用生成物へ分解可能であることを意味する。本発明の治療用ポリマー組成物中のポリマーは、生分解性を提供する、加水分解可能なエステル結合および酵素的に切断可能なアミド結合を含み、ならびに典型的には主としてアミノ基を末端とした鎖である。従って天然の治療用ジオールまたは二塩基酸の場合、送達される分解生成物は、天然の分子である。任意にこれらのアミノ末端は、アセチル化されるか、そうでなければ他の酸含有生体適合性分子への複合によりキャップ形成(capping)され、本明細書に説明されるような、有機酸、生体不活性の生物製剤、および生体活性物質を非限定的に含む。1つの態様において、治療用ポリマー組成物全体は、生分解性である。
より詳細には、本発明の治療用ポリマー組成物は、ポリマーの主鎖へ組み込まれた少なくとも1つの治療用ジオールまたは二塩基酸の残基を伴う、生分解性で、生体適合性のポリマーを含む。1つの態様において、本発明の治療用ポリマー組成物は下記を含む：
構造式(I)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEA：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり；R1は、3,3'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸もしくは4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸もしくはα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-(C1-C8)アルカンの残基、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、または飽和もしくは不飽和の治療用二塩基酸の残基から独立して選択され；個々のn単位内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せからなる群より独立して選択され；
Figure 2008542393
但し、R1およびR4の少なくとも1つは、各々、治療用二塩基酸またはジオールの残基の治療量である；
または、構造式(III)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEAポリマー：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり、mは約0.1〜0.9の範囲であり、pは約0.9〜0.1の範囲であり；R1は、α,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-(C1-C8)アルカン、3,3'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸、もしくは4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸の残基、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、または治療用二塩基酸の飽和もしくは不飽和残基から独立して選択され；各R2は、独立して水素、(C1-C12)アルキルまたは(C6-C10)アリールまたは保護基であり；個々のmモノマー内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せからなる群より独立して選択され、但し、m単位の少なくとも1個内のR1およびR4の少なくとも1つは、各々、治療用二塩基酸またはジオールの残基である；
または、一般構造式(IV)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEUR：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり；R3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、および構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せからなる群より選択され；かつR6は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、n単位の少なくとも1個内のR4および/またはR6は、治療用ジオールの残基である；
または、一般構造式(V)により説明される化学構造を有する少なくとも1つのPEURポリマー：
Figure 2008542393
式中、nは約5〜約150の範囲であり、mは約0.1〜約0.9の範囲であり、pは約0.9〜約0.1の範囲であり；R2は、水素、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、または保護基から独立して選択され；個々のm単位内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、および構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片からなる群より選択され；かつR6は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、m単位の少なくとも1個内のR6は、治療用ジオールの残基である；
または、一般構造式(VI)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEUポリマー：
Figure 2008542393
式中、nは約10〜約150であり；個々のn単位内の各R3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)から独立して選択され；R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの残基；または構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、n単位の少なくとも1個内のR4は、治療用ジオールの残基である；
または、構造式(VII)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEU：
Figure 2008542393
式中、mは約0.1〜約1.0であり；pは約0.9〜約0.1であり；nは約10〜約150であり；各R2は、独立して水素、(C1-C12)アルキルまたは(C6-C10)アリール、または保護基であり；個々のm単位内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)から独立して選択され；各R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの残基；または構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、mモノマーの少なくとも1個内のR4は、治療用ジオールの残基である。
そのようなジアンヒドロヘキシトールの二環式断片は、糖アルコール、例えばD-グルシトール、D-マンニトール、およびL-イジトールに由来してもよい。ジアンヒドロソルビトールは、本発明の治療用ポリマー組成物の組立てに使用されるPEA、PEUR、およびPEUポリマーにおいて使用するための、現在好ましい1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片である。
保護基は、t-ブチルであるか、当技術分野において公知のいずれか他の保護基であってもよい。
1つの態様において、式(I)および(III)〜(VII)のいずれか1つの本発明の治療用ポリマー組成物のポリマー主鎖へ組み込まれた治療用ジオールまたは二塩基酸の残基は、治療用ジオールまたは二塩基酸の治療量であり、そのため投与時に、この組成物は生分解し、治療量の治療用ジオールまたは二塩基酸を対象へ放出する。
治療用ジオールおよび/または二塩基酸が、そうでなければ本明細書において説明されるようなPEA、PEUR、またはPEUポリマーの作製において有用であるジオールおよび/または二塩基酸の代わりに治療用ジオールおよび/または二塩基酸が使用される、本発明の治療用ポリマー組成物は、様々な特性を提供するために、粒子に製剤化することができる。これらの粒子は、2005年2月17日に出願された同時係属中の米国特許仮出願第60/654,715号、2005年5月25日に出願された同第60/684,670号、および2005年11月14日に出願された同第60/737,401号に開示されたように、異なる治療目的および投与経路に合致するように適した様々なサイズおよび構造を有することができる。
本明細書において使用される「アミノ酸」および「α-アミノ酸」という用語は、アミノ基、カルボキシル基、および本明細書に定義されたR3基のようなペンダントR基を含む化学化合物を意味する。本明細書において使用される「生物学的α-アミノ酸」という用語は、フェニルアラニン、ロイシン、グリシン、アラニン、バリン、イソロイシン、メチオニンまたはそれらの混合物から選択される、合成において使用されるアミノ酸を意味する。
本明細書において使用される「治療用ジオール」または「治療用二塩基酸」という用語は、各々、哺乳動物へ投与された場合に、治療的または症状緩和的様式で、ヒトのような哺乳動物個体において生物学的プロセスに影響を与える、合成的に生成されるか、または天然(例えば内在性)であるかのいずれかの、ジオールまたは二塩基酸分子を意味する。
本明細書において使用される「治療用ジオールの残基」という用語は、ジオールの2個のヒドロキシル基を除いた、本明細書において説明される、治療用ジオールの部分を意味する。本明細書において使用される「治療用二塩基酸の残基」という用語は、二塩基酸の2個のカルボキシル基を除いた、本明細書において説明される、治療用二塩基酸の部分を意味する。それらの「残基」を含む対応する治療用ジオールまたは二塩基酸は、本ポリマー組成物の合成において使用される。治療用二塩基酸またはジオールの残基は、組成物を組立てるために選択されたPEA、PEUR、またはPEUポリマーの特性に左右される制御された様式での生分解によるポリマーの主鎖からの放出時に、インビボ(またはpH、水性媒体などの同様の条件下)において、対応するジオールまたは二塩基酸へ再構成され、この特性は、当技術分野において周知であり、かつ本明細書において説明されている。
本明細書において使用される「生体活性物質」という用語は、哺乳動物へ投与された場合に、治療的または症状緩和的様式で、ヒトのような哺乳動物個体において、生物学的プロセスに影響を与える、ならびにポリマー主鎖に組み込まれていない、活性物質を意味する。生体活性物質は、非限定的に、小型分子薬物、ペプチド、タンパク質、DNA、cDNA、RNA、糖質、脂質および全細胞を含んでよい。そのような生体活性物質の1つまたは複数は、本発明の治療用ポリマー組成物内に分散されてよい。
本明細書において生体活性物質に関して使用される「分散された」という用語は、生体活性物質が、ポリマー内に負荷、混合、溶解、均質化、および/または共有結合されている(「分散されている」)、例えば、組成物の治療用ポリマー内の官能基へまたはポリマー粒子の表面に結合されているが、PEA、PEUR、またはPEUポリマーの主鎖へは組み込まれていないことを意味する。分散された治療用ジオールおよび二塩基酸を、ポリマー主鎖へ組み込まれたもの(それらの残基として)から識別するために、そのような分散されたジオールおよび二塩基酸は、本明細書において、「生体活性物質」と称され、本明細書において開示された他の生体活性物質と同様に、ポリマーに連結されるか、ポリマー複合体内に含まれるか、そうでなければ本発明の治療用ポリマー組成物内に分散されてよい。
本発明の治療用ポリマー組成物を説明するために本明細書において使用される「生分解性」という用語は、そこで使用されるポリマーが、体の正常な機能において無害の生成物へ分解可能であることを意味する。これは特に、治療用ポリマー組成物の組立てにおいて使用されるアミノ酸が、生物学的L-α-アミノ酸である場合に当てはまる。本発明の治療用ポリマー組成物中のポリマーは、生分解性を提供する加水分解可能なエステル結合および酵素切断可能なアミド結合を含み、ならびに典型的には主としてアミノ基を末端とした鎖である。任意に、ポリマーのアミノ末端は、アセチル化されるか、そうでなければ他の酸含有生体適合性分子への複合によりキャップ形成され、本明細書に説明されるような、有機酸、生体不活性の生物製剤、および生体活性物質を非限定的に含む。1つの態様において、ポリマー組成物全体、およびそれを作製しているあらゆる粒子は、実質的に生分解性である。
1つの代替において、本発明のポリマーの組立てに使用されるα-アミノ酸の少なくとも1つは、生物学的α-アミノ酸である。例えばR3がCH2Phである場合、合成において使用される生物学的α-アミノ酸はL-フェニルアラニンである。R3がCH2-CH(CH3)2であるような代替において、このポリマーは、生物学的α-アミノ酸、L-ロイシンを含む。本明細書に説明されるようにモノマー内のR3の変動により、例えばグリシン(R3がHである場合)、アラニン(R3がCH3である場合)、バリン(R3がCH(CH3)2である場合)、イソロイシン(R3がCH(CH3)-CH2-CH3である場合)、フェニルアラニン(R3がCH2-C6H5である場合)、またはメチオニン(R3が-(CH2)2S-CH3である場合)、およびそれらの組合せのように、その他の生物学的α-アミノ酸も使用することができる。さらに別の代替の態様において、本発明の治療用ポリマー組成物の作製において使用されるポリマーに含まれる様々なα-アミノ酸は全て、本明細書に説明されるように、生物学的α-アミノ酸である。
ポリマーが、式(I)および(III)〜(VII)のいずれか1つのPEA、PEUR、またはPEUである更なる態様において、R3の少なくとも1個はさらに、-(CH2)3-であってもよく、これは環化し、構造式(XIII)により説明される化学構造を形成する：
Figure 2008542393
R3が-(CH2)3-である場合、ピロリジン-2-カルボン酸(プロリン)のアナログのα-イミノ酸が使用される。
ある態様において、本発明の治療用ポリマー組成物中のポリマーは、対象の内因性プロセスが集塊から粒子またはポリマー分子を緩徐に放出することを可能にするのに十分な時間、注射部位で集塊またはポリマーデポー剤中にポリマーを保持することにより、例えば注射による局所投与部位での治療プロセスにおいて、能動的役割を果たす。その一方で、対象の内因性プロセスは、ポリマー主鎖を生分解し、組み込まれた治療用ジオールおよび/または二塩基酸の治療用物質、さらにはポリマー中に分散されたいずれかの生体活性物質を放出する。脆弱な治療用ジオールおよび二塩基酸ならびに任意の生体活性物質は、半減期を延長し、ならびに局所的投与部位での治療用ジオールまたは二塩基酸および生体活性物質の持続を増大するために、より緩徐に生分解するポリマーにより保護される。
加えて、本明細書に開示されたポリマー(例えば、構造式(I)および(III)〜(VII)を有するもの)は、酵素分解時に、必須アミノ酸ならびに脂肪酸および糖の代謝において使用される経路に類似した経路を用い代謝される他の分解生成物を提供する。本発明の治療用ポリマー組成物の取込は安全であり：対象は、このポリマー分解生成物を代謝/クリアランスできることを、研究が示している。従って注射それ自体により引き起こされた外傷は別として、これらのポリマーおよび本発明の治療用ポリマー組成物は、注射部位および全身性の両方で、実質的に対象に対し非炎症性である。
PEA、PEUR、およびPEUポリマー分子は、任意にリンカーを介して、または分子間の架橋へ組み込まれた、それらに結合した生体活性物質を有しうる。例えば1つの態様において、ポリマーは、構造式VIIIを有するポリマー-生体活性物質複合体内に含まれる：
Figure 2008542393
式中、n、m、p、R1、R3、およびR4は上述の通りであり、R5は、-O-、-S-、および-NR8-からなる群より選択され、R8は、Hまたは(C1-C8)アルキルであり；かつR7は、生体活性物質である。
さらに別の態様において、構造式(IX)のポリマーの2つの分子は架橋し、-R5-R7-R5-複合体を提供することができる。別の態様において、下記構造式(IX)に示されるように、生体活性物質は、構造式(III)の単独のポリマー分子の2つの部分に、-R5-R7-R5-複合体により共有的に連結され、R5は、-O-、-S-、および-NR8-からなる群より独立して選択され、R8は、Hまたは(C1-C8)アルキルであり；かつR7は、生体活性物質である。
Figure 2008542393
さらに別に、下記構造式(X)に示されるように、構造式(III)の分子において、リンカー-X-Y-を、R5と生体活性物質R7の間に挿入することができ、式中Xは、(C1-C18)アルキレン、置換アルキレン、(C3-C8)シクロアルキレン、置換シクロアルキレン、基O、NおよびSから選択された1〜3個のヘテロ原子を含む5〜6員の複素環式系、置換複素環、(C2-C18)アルケニル、置換アルケニル、アルキニル、置換アルキニル、C6およびC10アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換ヘテロアリール、アルキルアリール、置換アルキルアリール、アリールアルキニル、置換アリールアルキニル、アリールアルケニル、置換アリールアルケニル、アリールアルキニル、置換アリールアルキニルからなる群より選択され、かつ置換基は、基H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)アルキル、-CN、-NO2、-OH、-O(C1-C4)アルキル、-S(C1-C6)アルキル、-S[(=O)(C1-C6)アルキル]、-S[(O2)(C1-C6)アルキル]、-C[(=O)(C1-C6)アルキル]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)アルキル]、-S(O2)[N(R9R10)]、-NH[(C=O)(C1-C6)アルキル]、-NH(C=O)N(R9R10)、-N(R9R10)から選択され；R9およびR10は、独立してHまたは(C1-C6)アルキルであり；かつYは、-O-、-S-、-S-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-NR8-、-C(=O)-、-OC(=O)-、-C(=O)O-、-OC(=O)NH-、-NR8C(=O)-、-C(=O)NR8-、-NR8C(=O)NR8-、および-NR8C(=S)NR8-からなる群より選択される。
Figure 2008542393
別の態様において、単独の高分子の2つの部分は、-R5-R7-Y-X-R5-橋を介して、生体活性物質へ共有的に連結される(式XI)：
Figure 2008542393
式中、Xは、(C1-C18)アルキレン、置換アルキレン、(C3-C8)シクロアルキレン、置換シクロアルキレン、基O、NおよびSから選択された1〜3個のヘテロ原子を含む5〜6員の複素環式系、置換複素環、(C2-C18)アルケニル、置換アルケニル、アルキニル、置換アルキニル、(C6-C10)アリール、置換アリール、ヘテロアリール、置換ヘテロアリール、アルキルアリール、置換アルキルアリール、アリールアルキニル、置換アリールアルキニル、アリールアルケニル、置換アリールアルケニル、アリールアルキニル、置換アリールアルキニルからなる群より選択され、置換基は、H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)アルキル、-CN、-NO2、-OH、-O(C1-C6)アルキル、-S(C1-C6)アルキル、-S[(=O)(C1-C6)アルキル]、-S[(O2)(C1-C6)アルキル]、-C[(=O)(C1-C6)アルキル]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)アルキル]、-S(O2)[N(R9R10)]、-NH[(C=O)(C1-C6)アルキル]、-NH(C=O)N(R9R10)(式中R9およびR10は、独立してHまたは(C1-C6)アルキルである)、および-N(R11R12)(式中R11およびR12は、(C2-C20)アルキレンおよび(C2-C20)アルケニレンから独立して選択される)からなる群より選択される。
さらに別の態様において、ポリマー粒子送達組成物は、4種のポリマー分子を含み、但し、これら4種の分子の2種のみは、R7を削除し、単独の-R5-X-R5-複合体を提供するように架橋される。
「アリール」という用語は、フェニルラジカルまたは少なくとも1個の環が芳香族である環原子を約9〜10個有する、オルト縮合二環式炭素環ラジカルを意味するように、本明細書の構造式に関して使用される。ある態様において、1個または複数の環原子は、ニトロ、シアノ、ハロ、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシの1個または複数で置換することができる。アリールの例は、フェニル、ナフチル、およびニトロフェニルを含むが、これらに限定されるものではない。
「アルケニレン」という用語は、主鎖または副鎖に少なくとも1個の不飽和結合を含む二価の分枝したまたは分枝していない炭化水素鎖を意味するように、本明細書の構造式に関して使用される。
本明細書における分子量および多分散性は、ポリスチレン標準を使用する、ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により決定される。より詳細に述べると、数平均および重量平均分子量(MnおよびMw)は、例えば、高速液体クロマトグラフィー用ポンプ、Waters 486 UV検出器およびWaters 2410示差屈折計が装着された、Model 510ゲル透過クロマトグラフィー(Water Associates, Inc., Milford, MA)を用い、決定される。テトラヒドロフラン(THF)またはN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)が、溶離液(1.0mL/分)として使用される。狭い分子量分布を有するポリスチレンまたはポリ(メチルメタクリレート)標準を、検量のために使用した。
主鎖にα-アミノ酸を含むポリマーを作製する方法は、当技術分野において周知である。例えば、R4がα-アミノ酸へ組み込まれた構造式(I)のポリマーの態様に関して、ポリマー合成のためのペンダントR3を伴うα-アミノ酸は、例えば、ペンダントR3を含むα-アミノ酸のジオールHO-R4-OHとの縮合により、エステル化を通じビス-α,ω-ジアミンへ変換される。結果的に、反応性α,ω-アミノ基を伴うジエステルモノマーが形成され得る。その後ビス-α,ω-ジアミンは、セバシン酸のような二塩基酸、またはビス活性化エステル、もしくはビス-アシルクロライドとの重縮合反応へ進み、エステル結合およびアミド結合の両方を有する最終のポリマー(PEA)が得られる。あるいは、例えば構造(I)のポリマーに関して、二塩基酸の代わりに、活性化された二塩基酸誘導体、例えばビス-4-ニトロフェニルジエステルを、活性化された二塩基酸として使用することができる。加えて、ビス(4-ニトロフェニル)ジカーボネートのようなビス-ジ-カーボネートを、活性化された種として使用し、二塩基酸の残基を含むポリマーを得ることができる。PEURポリマーの場合、エステル結合およびウレタン結合の両方を有する最終ポリマーが得られる。
より詳細に述べると、上述の構造式(I)の生分解性ポリマーとして有用な不飽和ポリ(エステル-アミド)(UPEA)の合成が説明され、
Figure 2008542393
であるか、および/または(b)R4は-CH2-CH=CH-CH2-である。(a)が存在しおよび(b)が存在しない場合、(I)のR4は-C4H8-または-C6H12-である。(a)が存在せずおよび(b)が存在する場合、(I)のR1は-C4H8-または-C8H16-である。
UPEAは、(1)不飽和ジオールのビス(α-アミノ酸)ジエステルのジ-4-トルエンスルホン酸塩および飽和ジカルボン酸のジ-4-ニトロフェニルエステル、または(2)飽和ジオールのビス(α-アミノ酸)ジエステルのジ-4-トルエンスルホン酸塩および不飽和ジカルボン酸のジ-4-ニトロフェニルエステル、または(3)不飽和ジオールのビス(α-アミノ酸)ジエステルのジ-4-トルエンスルホン酸および不飽和ジカルボン酸のジ-4-ニトロフェニルエステルのいずれかの、溶液重縮合により調製することができる。
4-トルエンスルホン酸の塩は、アミノ酸残基を含むポリマーの合成における使用が公知である。ビス(α-アミノ酸)ジエステルのアリールスルホン酸塩は、再結晶により容易に精製され、およびアミノ基は後処理を通じて非反応性アンモニウムトシレートとされるので、アリールスルホン酸塩が、遊離塩基の代わりに使用される。重縮合反応において、求核アミノ基は、トリエチルアミンのような有機塩基の添加により、容易に明らかになり、そのためこのポリマー生成物は、高収率で得られる。
構造式(I)のポリマーに関して、例えば不飽和ジカルボン酸のジ-4-ニトロフェニルエステルは、例えば、トリエチルアミンおよび4-ニトロフェノールをアセトンに溶解し、-78℃で攪拌しながら不飽和のジカルボン酸クロリドを滴下し、水に注ぎ、生成物を沈殿させることにより、4-ニトロフェニルおよび不飽和のジカルボン酸クロリドから合成することができる。好適な酸クロリドは、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、エテニル-ブタンジオン酸および2-プロペニル-ブタンジオン酸の酸クロリドである。構造(IV)および(V)のポリマーに関して、飽和または不飽和のジオールのビス-p-ニトロフェニルジカーボネートが、活性化されたモノマーとして使用される。一般構造(XII)のジカーボネートモノマーが、構造式(IV)および(V)のポリマーに使用され、
Figure 2008542393
式中、各R5は、独立して1つまたは複数のニトロ、シアノ、ハロ、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシにより置換されてよい(C6-C10)アリールであり；かつR6は、独立して(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンもしくは(C2-C20)アルキルオキシ(C2-C20)アルケニレン、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの断片、または飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの残基である。
本発明の治療用ポリマー組成物への導入のための、治療用ジオールモノマーのビス(α-アミノ酸)ジエステル、または治療用二塩基酸モノマーのビス(カーボネート)の調製に使用することができる好適な治療用ジオール化合物は、再狭窄および腫瘍増殖の防止において有用な、天然の治療用ジオール、例えば17-β-エストラジオール、天然および内因性のホルモンを含む(Yang, N.N., et al. Identification of an estrogen response element activated by metabolites of 17-β-estradiol and raloxifene. Science (1996) 273, 1222-1225；Parangi, S., et al., Inhibition of angiogenesis and breast cancer in mice by the microtubule inhibitors 2-methoxyestradiol and taxol, Cancer Res. (1997) 57, 81-86；およびFotsis, T., et al., The endogenous oestrogen metabolite 2-methoxyoestradiol inhibits angiogenesis and suppresses tumor growth. Nature (1994) 368, 237-239)。そのような内因性に生じる治療用ジオール分子の安全性プロファイルは、シロリムスのような同様の利用性を有する合成および/または非内因性分子のものよりも優れていると考えられている。
治療用ジオールのPEA、PEUR、またはPEUポリマーの主鎖への組み込みは、実施例8により本願において例示されており、ここでは第2級およびフェノール性の混合されたヒドロキシルを含む活性ステロイドホルモン17-β-エストラジオールが、PEAポリマーの主鎖に導入されている。粒子を組立てるためにPEAポリマーを使用し、例えば経皮経動脈性冠血管形成術(PTCA)後に、この粒子を患者に移植する場合、インビボにおいて粒子から放出された17-β-エストラジオールは、患者における移植後再狭窄を防止する助けとなることができる。しかし17-β-エストラジオールは、本発明に従いPEA、PEUR、またはPEUポリマーの主鎖に組み込まれ得る治療的特性を伴うジオールのただ1つの例である。1つの局面において、第1級、第2級またはフェノール性ヒドロキシルを含む生体活性ステロイド-ジオールのいずれかを、この目的のために使用することができる。本発明において使用するための生体活性ステロイドジオールから生成される多くのステロイドエステルが、欧州特許出願第0127 829 A2号に開示されている。
本発明の組成物において使用されるPEA、PEUR、およびPEUポリマーの多用性(versatility)のために、ポリマー主鎖に組み込まれる治療用ジオールまたは二塩基酸の量は、ポリマーの構成ブロックの割合を変動することにより、制御することができる。例えば、PEAの組成に応じ、最大40％w/wの17-β-エストラジオールの負荷を実現することができる。様々な17-β-エストラジオール負荷比を伴う2種の異なる通常の線状PEAを、下記スキーム1に例示する。
Figure 2008542393
同様に、治療用ジオールのPEURおよびPEUポリマーへの負荷は、ポリマーの2つ以上の構成ブロックの量を変えることにより、変動することができる。17-β-エストラジオールを含むPEURの合成は、下記実施例9に例示されている。
加えて、テストステロンまたはコレステロールをベースにした合成ステロイドベースのジオール、例えば4-アンドロステン-3,17ジオール(4-アンドロステンジオール)、5-アンドロステン-3,17ジオール(5-アンドロステンジオール)、19-ノル5-アンドロステン-3,17ジオール(19-ノルアンドロステンジオール)などは、本発明のPEAおよびPEURポリマーの主鎖への組み込みに適している。さらに本発明の治療用ポリマー組成物の調製における使用に適している治療用ジオール化合物は、例えば、アミカシン；アンホテリシンB；アピサイクリン；アプラマイシン；アルベカシン；アジダムフェニコール(azidamfenicol)；バムベルマイシン；ブチロシン；カルボマイシン；セフピラミド；クロラムフェニコール；クロルテトラサイクリン；クリンダマイシン；クロモサイクリン；デメクロサイクリン；ジアチモスルホン；ジベカシン、ジヒドロストレプトマイシン；ジリスロマイシン；ドキシサイクリン；エリスロマイシン；ホルティミシン；ゲンタマイシン；グルコスルホン ソラスルホン；グアメサイクリン(guamecycline)；イセパマイシン；ジョサマイシン；カナマイシン；ロイコマイシン；リンコマイシン；ルセンソマイシン；リメサイクリン；メクロサイクリン；メタサイクリン；ミクロノマイシン；ミデカマイシン；ミノサイクリン；ムピロシン；ナタマイシン；ネオマイシン；ネチルマイシン；オレアンドマイシン；オキシテトラサイクリン；パロモマイシン；ピパサイクリン(pipacycline)；ポドフィリン酸2-エチルヒドラジン；プリマイシン；リボスタマイシン；リファミド；リファンピン；ラファマイシンSV；リファペンチン；リファキシミン；リストセチン；ロキタマイシン；ロリテトラサイクリン；ラサラマイシン(rasaramycin)；ロキシスロマイシン；サンサイクリン(sancycline)；シソマイシン；スペクチノマイシン；スピラマイシン；ストレプトマイシン；テイコプラニン；テトラサイクリン；チアンフェニコール；テイオストレプトン(theiostrepton)；トブラマイシン；トロスペクトマイシン(trospectomycin)；ツベラクチノマイシン；バンコマイシン；カンジシジン；クロルフェネシン；デルモスタチン；フィリピン；ファンギクロミン；カナマイシン；ロイコマイシン；リンコマイシン；ルブセンソマイシン(lvcensomycin)；リメサイクリン；メクロサイクリン；メタサイクリン；ミクロノマイシン；ミデカマイシン；ミノサイクリン；ムピロシン；ナタマイシン；ネオマイシン；ネチルマイシン；オレアンドマイシン；オキシテトラサイクリン；パラモマイシン；ピパサイクリン(pipacycline)；ポドフィリン酸2-エチルヒドラジン；プリシン；リボスタマイシン；リファミド；リファンピン；リファマイシンSV；リファペンチン；リファキシミン；リストセチン；ロキタマイシン；ロリテトラサイクリン；ロサラマイシン；ロキシスロマイシン；サンサイクリン；シソマイシン；スペクチノマイシン；スピラマイシン；ストレプトン；オトブラマイシン(otbramycin)；トロスペクトマイシン；ツベラクチノマイシン；バンコマイシン；カンジシジン；クロルフェネシン；デルモスタチン；フィリピン；ファンギクロミン；メパルチシン(meparticin)；ミスタチン；オリゴマイシン；エリマイシン(erimycin)A；ツベルシジン；6-アザウリジン；アクラシノマイシン；アンシタビン；アントラマイシン；アザシタジン；ブレオマイシン カルビシン；カルジノフィリンA；クロロゾトシン；クロモマイシン；ドキシフルリジン；エノシタビン；エピルビシン；ゲムシタビン；マンノムスチン；メノガリル；アトロバシ(atorvasi) プラバスタチン；クラリスロマイシン；ロイプロリン；パクリタキセル；ミトブロニトール；ミトラクトール；モピダモール；ノガラマイシン；オリボマイシン；ペプロマイシン；ピラルビシン；プレドニムスチン；ピューロマイシン；ラニムスチン；ツベルシジン；ビネシン(vinesine)；ゾルビシン；クメタロール；ジクマロール；ビスクマセタートエチル；エチリジンジクマロール；イロプロスト；タプロステン；チオクロマロール；アミプリロース；ロムルチド；シロリムス(ラパマイシン)；タクロリムス；サリチルアルコール；ブロモサリゲニン；ジタゾール；フェプラジノール；ゲンチジン酸；グルカメタシン；オルサラジン；S-アデノシルメチオニン；アジトロマイシン；サルメテロール；ブデソニド；アルブテアル(albuteal)；インジナビル；フルバスタチン；ストレプトゾシン；ドキソルビシン；ダウノルビシン；プリカマイシン；イダルビシン；ペントスタチン；メトキサントロン；シタラビン；フルダラビンホスフェート；フロクスウリジン；クラドリン；カペシタビン；ドセタキセル；エトポシド；トポテカン；ビンブラスチン；テニポシドなどを含む。治療用ジオールは、飽和または不飽和のいずれかのジオールであるように選択されうる。
本発明のPEAポリマー組成物におけるアミド連結の調製に使用することができる好適な天然および合成の治療用二塩基酸は、例えば、バムベルマイシン；ベナゼプリル；カルベニシリン；カルジノフィリンA；セフィキシム；セフニノクスセフピミゾール；セフォジジム；セフォニシド；セフォラニド；セフォテタン；セフタジジム；セフチブテン；セファロスポリンC；シラスタチン；デノプテリン；エダトレキサート；エナラプリル；リシノプリル；メトトレキサート；モキサラクタム；ニフェジピン；オルサラジン；ペニシリンN；ラミプリル；キナシリン(quinacillin)；キナプリル；テモシリン；チカルシリン；Tomudex(登録商標)(N-[[5-[[(1,4-ジヒドロ-2-メチル-4-オキソ-6-キナゾリニル)メチル]メチルアミノ]-2-チエニル]カルボニル]-L-グルタミン酸)などを含む。天然の治療用二塩基酸の安全性プロファイルは、合成の治療用二塩基酸のそれに勝ると考えられている。治療用二塩基酸は、飽和または不飽和のいずれかの二塩基酸でありうる。
前述の治療用ジオールおよび二塩基酸の、腫瘍阻害薬、細胞傷害性代謝拮抗薬、抗生物質などとしての化学的および治療的特性は、当技術分野において周知であり、それらの詳細な説明は、例えばThe Merck Index (Whitehouse Station, N.J., USA)の第13版に認めることができる。
α-アミノ酸のジエステルのジ-アリールスルホン酸塩および不飽和ジオールは、α-アミノ酸、例えば4-アリールスルホン酸一水和物および飽和または不飽和のジオールのトルエン中での混合、水の蒸発が最小になるまでの還流温度での加熱、その後の冷却により、調製することができる。不飽和ジオールは、例えば、2-ブテン-1,3-ジオールおよび1,18-オクタデセ-9-エン-ジオールを含む。
ジカルボン酸の飽和ジ-4-ニトロフェニルエステルおよびビス-α-アミノ酸エステルの飽和ジ-4-トルエンスルホン酸塩は、米国特許第6,503,538 B1号に開示されたように調製することができる。
上述の構造式(I)の生分解性ポリマーとして有用な不飽和のポリ(エステル-アミド)(UPEA)の合成を、ここで説明する。構造式(I)を有するUPEAは、米国特許第6,503,538 B1号の化合物(VII)と同様の様式で生成することができるが、但し、米国特許第6,503,538号の(III)のR4および/または第6,503,538号の(V)のR1は、先に説明したように(C2-C20)アルケニレンである。この反応は、例えば、無水トリエチルアミンを、無水N,N-ジメチルアセトアミド中の第6,503,538号の該(III)および(IV)ならびに第6,503,538号の該(V)の混合物へ、室温で添加し、その後温度を60℃へ上昇し、16時間攪拌し、その後反応液を室温へ冷却し、エタノールで希釈し、水へ注ぎ、ポリマーを分離し、分離されたポリマーを水で洗浄し、減圧下で約30℃で乾燥し、その後p-ニトロフェノールおよびp-トルエンスルホン酸上での試験が陰性となる(negative test)まで精製することにより、実行される。好ましい第6,503,538号の反応体(IV)は、リシンベンジルエステルのp-トルエンスルホン酸塩であり、このベンジルエステル保護基は、生分解性をもたらすために(II)から除去されることが好ましいが、これは米国特許第6,503,538号の実施例22のように水素添加分解により除去されず、その理由は水素添加分解は、望ましい二重結合を飽和するからであり；むしろベンジルエステル基は、不飽和を保存する方法により、酸性基に転換される。あるいは、米国特許第6,503,538号のリシン反応体(IV)は、最終生成物において容易に除去することができるが、不飽和は保存する、ベンジルと異なる保護基により保護することができ、例えばリシン反応体は、t-ブチルにより保護することができ(すなわち、この反応体はリシンのt-ブチルエステルであってもよい)およびこのt-ブチルは、Hへ転換されると同時に、生成物(II)の酸による処理により、不飽和を保存する。
構造式(I)を有する化合物の実施例は、米国特許第6,503,538号の実施例1の(III)のビス(L-フェニルアラニン)2-ブテン-1,4-ジエステルのp-トルエンスルホン酸塩を置換するか、または米国特許第6,503,538号の実施例1の(V)のジ-p-ニトロフェニルフマレートを置換することによるか、または米国特許第6,503,538号の実施例1の(III)のビス(L-フェニルアラニン)2-ブテン-1,4-ジエステルのp-トルエンスルホン酸塩を置換し、および同じく米国特許第6,503,538号の実施例1の(V)のビス-p-ニトロフェニルフマレートを置換することにより提供される。
構造式(I)または(IV)のいずれかを有する不飽和化合物において、下記が保持される。アミノ置換されたアミノキシル(N-オキシド)ラジカルを持つ基、例えば4-アミノTEMPOは、縮合剤として、カルボニルジイミダゾール、または好適なカルボジイミドを用いて結合することができる。本明細書に開示されたような生体活性物質は、二重結合官能性(double bond functionality)を介して結合することができる。親水性は、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレートへの結合によりもたらされる。
さらに別の局面において、本発明の治療用ポリマー組成物の形成における使用が企図されるPEAおよびPEURポリマーは、米国特許第5,516,881号；同第6,476,204号；同第6,503,538号；および米国特許出願第10/096,435号；同第10/101,408号；同第10/143,572号；および同第10/194,965号に開示されたものを含み、これら各々の全内容は、本明細書に参照として組み入れられる。
生分解性PEA、PEUR、およびPEUポリマーは、1個のポリマー分子当たり、1個から複数の異なるα-アミノ酸を含むことができ、ならびに好ましくは重量平均分子量が10,000〜125,000であり；これらのポリマーおよびコポリマーは、典型的には、標準の粘度測定法により決定された、25℃での固有粘度0.3〜4.0の範囲、例えば0.5〜3.5の範囲を有する。
本発明の実践における使用が企図されるPEAおよびPEURポリマーは、当技術分野において周知の様々な方法により合成することができる。例えばポリ(ε-カプロラクトン)、ポリ(グリコリド)、ポリ(ラクチド)などのような、ポリエステルを形成するために、トリブチルスズ(IV)触媒が通常使用される。しかし、多種多様な触媒を使用し、本発明の実践における使用に適したポリマーを形成することができることが理解される。
使用が企図されるこのようなポリ(カプロラクトン)は、下記の例証的構造式(XIV)を有する。
Figure 2008542393
使用が企図されるポリ(グリコリド)は、下記の例証的構造式(XV)を有する。
Figure 2008542393
使用が企図されるポリ(ラクチド)は、下記の例証的構造式(XVI)を有する。
Figure 2008542393
アミノキシル部分を含む好適なポリ(ラクチド-コ-ε-カプロラクトン)の合成例は、以下に示されている。第一の工程は、触媒としてオクタン酸スズを使用する、ベンジルアルコールの存在下でのラクチドおよびε-カプロラクトンの共重合に関連し、これは構造式(XVII)のポリマーを形成する。
Figure 2008542393
その後ヒドロキシ末端とされたポリマー鎖は、無水マレイン酸によりキャップ形成され、構造式 (XVIII)を有するポリマー鎖を形成する。
Figure 2008542393
この時点で、4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシは、カルボン酸末端基と反応し、アミノキシル部分を、コポリマーへ、4-アミノ基とカルボン酸末端基の間の反応から生じるアミド結合を介して、共有的に結合することができる。あるいは、マレイン酸でキャップ形成されたコポリマーは、ポリアクリル酸へグラフト重合し、更なるアミノキシル基の引き続きの結合のための、追加のカルボン酸部分を提供することができる。
ポリマーの主鎖に組み込まれた治療用ジオールまたは二塩基酸を有さないPEAおよびPEURポリマーの説明および合成法は、米国特許第5,516,881号；同第6,476,204号；同第6,503,538号；および米国特許出願第10/096,435号；同第10/101,408号；同第10/143,572号；同第10/194,965号；同第10/362,848号、同第10/346,848号、同第10/788,747号、および仮出願第60/576,239号に開示されており、これらの各々の内容全体は本明細書に参照として組み入れられる。
本発明において有用である本発明の生体活性PEA、PEUR、およびPEUポリマー組成物は、その表面で、酵素作用により生分解する。従ってこれらのポリマー、例えばそれらの粒子は、長期にわたり特定かつ一定である制御された放出速度で、主鎖に組み込まれた、またはポリマー内に分散された生体活性物質のインビボ放出を促進する。加えて、PEA、PEUR、およびPEUポリマーは、インビボにおいて、有害な副産物の生成を伴わずに分解し、この組成物中のポリマーは、実質的に非炎症性である。
生分解性PEA、PEUR、およびPEUポリマーは、1個のポリマー分子当たり、1個から複数の異なるα-アミノ酸を含むことができ、ならびに好ましくは10,000〜125,000の範囲の重量平均分子量を有し；これらのポリマーおよびコポリマーは、典型的には、標準の粘度測定法により決定された、25℃での固有粘度0.3〜4.0の範囲、例えば0.5〜3.5の範囲を有する。
本明細書に開示されたPEUポリマーは、様々な薬学的および生理活性物質をヒトおよび他の哺乳動物へ送達するための本発明の治療用ポリマー組成物の作製に有用である高分子量のポリマーとして組立てることができる。PEUは、加水分解的に切断可能なエステル基およびポリマー鎖にα-アミノ酸を含む無毒の天然のモノマーを組み込んでいる。PEUの最終的な生分解生成物は、アミノ酸、ジオール、およびCO2である。PEAおよびPEURとは対照的に、本発明のPEUは、結晶性であるかまたは半結晶性であり、ならびに製剤の完全な合成を可能にする、力学的、化学的および生分解特性の利点を有し、従って結晶性および半結晶性ポリマー粒子、例えばナノ粒子の製造が容易である。例えば本発明の治療用ポリマー組成物において使用されるPEUポリマーは、高い力学的強度を有し、PEUポリマーの表面浸蝕は、加水分解酵素のような、生理的条件で存在する酵素により触媒されうる。
PEUの構造式(VII)を有する不飽和化合物において、以下が保持される：アミノ置換されたアミノキシル(N-オキシド)ラジカルを持つ基、例えば4-アミノTEMPOは、縮合剤として、カルボニルジイミダゾール、または好適なカルボジイミドを用い結合することができる。本明細書に説明されるもののような生体活性物質などは、ポリマー組成物内の治療用ジオール残基が二重結合または三重結合を含まない場合は、任意に二重結合官能性を介し結合することができる。
例えば、構造式(VI)を有する本発明の高分子量半結晶性PEUは、下記反応スキーム(2)に示されるように、クロロホルム/水系において、ビス-求電子性モノマーとしてホスゲンを使用し、界面で調製することができる。
Figure 2008542393
L-リシンエステルを含み、かつ構造式(VII)を有する、コポリ(エステル尿素)(PEU)の合成は、同様のスキーム(3)により実現することができる。
Figure 2008542393
例えば、トルエン中のホスゲン(ClCOCl)(高い毒性)の20％溶液(市販(Fluka Chemie, GMBH, Buchs, Switzerland)は、ジホスゲン(クロロギ酸トリクロロメチル)またはトリホスゲン(炭酸ビス(トリクロロメチル))のいずれかにより、置換することができる。より毒性が低いカルボニルジイミダゾールも、ホスゲン、ジホスゲン、またはトリホスゲンの代わりにビス-求電子性モノマーとして使用することができる。
PEU合成のための一般的手順
高分子量のPEUを得るために、モノマーの冷却した溶液を使用することが必要である。例えば、水150mL中のビス(α-アミノ酸)-α,ω-アルキレンジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩の懸濁液へ、無水炭酸ナトリウムを添加し、室温で約30分間攪拌し、約2〜0℃に冷却し、第一の溶液を形成する。平行して、クロロホルム中のホスゲンの第二の溶液を、約15〜10℃に冷却する。第一の溶液を、界面重縮合用に反応器に配置し、第二の溶液を、一気に迅速に添加し、約15分間激しく攪拌する。その後クロロホルム層を分離し、無水Na2SO4上で乾燥し、濾過することができる。得られた溶液は、さらに使用するために貯蔵することができる。
組立られた全ての例証的PEUポリマーは、クロロホルム中に溶液として得られ、これらの溶液は貯蔵時に安定している。しかし一部のポリマー、例えば1-Phe-4は、分離後、クロロホルム中には溶けない。この問題点を克服するために、ポリマーは、平坦な疎水面上に流廷し、クロロホルムを蒸発乾固させることにより、クロロホルム溶液から分離することができる。得られたPEUの更なる精製は不要である。本手順により得られた例証的PEUの収率および特徴は、下記表2にまとめている。
多孔質PEU調製のための一般的手順
一般式のα-アミノ酸を含むPEUポリマーの製造法が、ここで説明される。例えば、式(I)または(II)のポリマーの態様に関して、例えば、α-アミノ酸をジオールHO-R1-OHと縮合することにより、α-アミノ酸は、ビス(α-アミノ酸)-α,ω-ジオール-ジエステルモノマーへ転換することができる。結果的にエステル結合が形成される。その後カルボン酸の酸クロリド(ホスゲン、ジホスゲン、トリホスゲン)が、ビス(α-アミノ酸)-アルキレンジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩との重縮合反応へ進められ、エステル結合および尿素結合の両方を有する最終ポリマーを得る。本発明において、少なくとも1つの治療用ジオールを、この重縮合プロトコールにおいて使用することができる。
不飽和PEUは、R1に少なくとも1個の二重結合を有する、ビス(α-アミノ酸)-アルキレンジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩の界面溶液縮合により調製することができる。この目的に有用な不飽和ジオールは、例えば2-ブテン-1,4-ジオールおよび1,18-オクタデセ-9-エン-ジオールを含む。不飽和モノマーは、例えば水酸化ナトリウム溶液のような、アルカリ水溶液中での反応の前に溶解することができる。その後この水溶液は、外部冷却しながら、有機溶媒層、例えば等モル量のモノマー、ダイマーまたはトリマーホスゲンを含有するクロロホルムと激しく攪拌することができる。発熱反応は迅速に進行し、(ほとんどの場合)この有機溶媒中に溶解し続けるポリマーを生じる。この有機層を、水で数回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させることができる。収率約75％〜85％の不飽和のPEUは、真空において、例えば約45℃で乾燥することができる。
多孔質の強力材料を得るために、1-L-Leu-4および1-L-Leu-6のようなL-LeuベースのPEUを、以下に説明する一般的手順を用い、組立てることができる。そのような手順は、L-PheベースのPEUへ適用される場合には、多孔質の強力な材料の形成が余りうまくいかない。
界面重縮合直後に得られるクロロホルム中のPEUの反応溶液またはエマルション(約100mL)は、ガラスビーカー、好ましくはPEUのビーカー壁への接着を低下させるためにジメチルジクロロシランにより疎水性に製造されたビーカー内の、攪拌されている約80℃〜85℃の水1,000mLに滴下される。このポリマー液は、水中で小さい液滴に破壊され、クロロホルムはかなり激しく蒸発する。クロロホルムが蒸発するにつれて、次第に、小さい液滴は、密なタール(tar)様塊へと集まり、これは粘稠なゴム状生成物へ変換される。このゴム状生成物は、ビーカーから取り出され、疎水性のシリンダー状ガラス製テストチューブに入れられ、これは約80℃で約24時間サーモスタットにより制御される。その後テストチューブを、サーモスタットから取り外し、室温に冷却し、破壊し、ポリマーを得る。得られた多孔質バーは、真空乾燥器に配置し、減圧下で約80℃で約24時間乾燥する。加えて多孔質ポリマー材料を得るために当技術分野において公知の任意の手順を使用することもできる。
前記手順により生成された高分子量多孔質PEUの特性から、表2にまとめた結果を得た。
（表２）式(VI)および(VII)のPEUポリマーの特性
Figure 2008542393
* 一般式(VI)のPEU、式中、
1-L-Leu-4：R4=(CH2)4、R3=i-C4H9
1-L-Leu-6：R4=(CH2)6、R3=i-C4H9
1-L-Phe-6：R4=(CH2)6、R3=-CH2-C6H5
1-L-Leu-DAS：R4=1,4:3,6-ジアンヒドロソルビトール、R3=i-C4H
a) 低下した粘度は、DMFにおいて25℃で、濃度0.5g/dLで測定した。
b) GPC測定は、DMF(PMMA)において実行した。
c) Tgは、DSC測定からの第二熱曲線から得た(加熱率10℃/分)。
d) GPC測定は、DMAc(PS)において実行した。
例証のために合成されたPEUの引張り強度を測定し、結果を表3にまとめた。クロロホルム溶液から流廷した平均厚さ0.125mmであるダンベル型PEUフィルム(4×1.6cm)を用い、これを、Nexygen FMソフトウェア(Amtek, Largo, FL)を使用しPCと一体化された引張り強度装置(Chatillon TDC200)上で引張り試験に60mm/分のクロスヘッド速度で供して、引張り強度測定値を得た。本明細書において例証した例は、下記の力学的特性を有すると予想することができる：
1. ガラス転移温度が、約30℃〜約90℃の範囲、例えば約35℃〜約70℃の範囲；
2. 平均厚さ約1.6cmを有するポリマーフィルムは、降伏点引張応力約20Mpa〜約150Mpa、例えば約25Mpa〜約60Mpaを有すると考えられる；
3. 平均厚さ約1.6cmを有するポリマーフィルムは、伸び率約10％〜約200％、例えば約50％〜約150％を有すると考えられる；ならびに
4. 平均厚さ約1.6cmを有するポリマーフィルムは、ヤング率約500MPa〜約2000MPaの範囲を有すると考えられる。下記表2は、この型を例証するPEUの特性をまとめている。
（表３）PEUの力学的特性
Figure 2008542393
本明細書に開示されたPEA、PEUR、およびPEUポリマーは、様々な分子量、およびポリマー主鎖中の治療用ジオールまたは二塩基酸の様々なw/w％濃度に組立てることができる。生体活性物質を所定の濃度で使用するための好適な分子量は、当業者により容易に決定される。従って例えば好適な分子量は、約5,000〜約300,000、例えば約5,000〜約250,000、または約75,000〜約200,000、または約100,000〜約150,000の桁であり、およびポリマー主鎖に組み込まれた生体活性物質の残基の好適なw/w％濃度は、約5w/w％〜約70w/w％、例えば約10w/w％〜約40w/w％、または約20w/w％〜約40w/w％の桁である。ポリマー主鎖に組み込まれた生体活性物質の量は、治療用ジオールおよび治療用二塩基酸の両方を組み込んでいるホモポリマー(例えばリシン-ベースモノマーを含まない)場合に、最も多いと考えられる。
本明細書の分子量および多分散性は、ポリスチレン標準を使用するゲル透過クロマトグラフィー(GPC)により決定される。より詳細に述べると、例えば、高速液体クロマトグラフィーポンプ、Waters 486 UV検出器およびWaters 2410示差屈折計が装着された、Model 510ゲル透過クロマトグラフィー(Water Associates, Inc., Milford, MA)を用い、数平均および重量平均分子量(MnおよびMw)が決定される。テトラヒドロフラン(THF)またはN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)が、溶離液(1.0mL/分)として使用される。ポリスチレン標準は、狭い分子量分布を有する。
任意の生体活性物質を、このポリマーマトリックス内に、ポリマー担体と化学的に連結することなく、分散することができるが、1つまたは複数の生体活性物質または被覆(covering)分子は、生分解性ポリマーへ、多種多様な好適な官能基を介して共有結合され得ることも企図されている。例えば、遊離のカルボキシル基は、ヒドロキシ基、アミノ基またはチオ基などのような、生体活性物質または被覆分子上の相補的部分と反応するように用いることができる。多種多様な好適な試薬および反応条件は、例えばMarch's Advanced Organic Chemistry, Reactions, Mechanisms, and Structure, Fifth Edition, (2001)；およびComprehensive Organic Transformations, Second Edition, Larock (1999)に説明されている。
別の態様において、1つまたは複数の生体活性物質を、構造(I)および(III-VII)のポリマーのいずれかに、アミド、エステル、エーテル、アミノ、ケトン、チオエーテル、スルフィニル、スルホニルまたはジスルフィド連結を介して、連結することができる。そのような連結は、当技術分野において公知である合成手順を用い、好適に官能基化された出発材料から形成することができる。
例えば1つの態様において、ポリマーは、ポリマーの遊離のカルボキシル基(例えば、COOH)を介し、生体活性物質へ連結される。具体的には、構造(I)および(III)の化合物は、生体活性物質のアミノ官能基またはヒドロキシル官能基と反応し、各々、アミド結合またはエステル結合を介して結合された生体活性物質を有する生分解性ポリマーを提供する。別の態様において、ポリマーのカルボキシル基は、ベンジル化されるか、またはハロゲン化アシル、アシル無水物/「混合型」無水物、もしくは活性エステルへ変換される。別の態様において、生体活性物質は、ポリマーのカルボキシル基を介してのみ結合し、ポリマーの遊離末端には結合しないことを確実にするために、ポリマー分子の遊離-NH2末端はアシル化され得る。
水溶性被覆分子、例えば、本明細書に説明されるような、ポリ(エチレングリコール)(PEG)；ホスファチジルコリン(PC)；ヘパリンを含むグリコサミノグリカン；キトサン、アルギン酸エステルおよびポリシアル酸を含む多糖；ポリセリン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリリシンおよびポリアルギニンを含む、ポリ(イオン化可能なアミノ酸または極性アミノ酸)など；ならびに標的化分子、例えば、抗体、抗原およびリガンドなどは、生体活性物質により占拠されない活性部位をブロックするため、または当技術分野において公知のような、特定の体部位への粒子の標的化送達のために、粒子の生成後に、治療用ポリマー組成物から形成された外部粒子上のポリマーにも複合し得る生体活性物質である。単独の粒子上のPEG分子の分子量は、実質的に約200〜約200,000の範囲の分子量のいずれかであり、そのため粒子に結合した様々なPEG分子の分子量は変動し得る。
あるいは、生体活性物質または被覆分子は、リンカー分子を介して、または本明細書に説明されるポリマーの2個またはそれよりも多い分子を架橋することにより、ポリマーへ結合することができる。実際、生分解性ポリマーの表面疎水性を改善するため、生分解性ポリマーの酵素活性化への接近可能性(accessibility)を改善するため、および生分解性ポリマーからの生体活性物質の放出プロファイルを改善するために、リンカーを利用し、生体活性物質を生分解性ポリマーへ間接的に結合してもよい。ある態様において、リンカー化合物は、分子量(MW)約44〜約10,000、好ましくは44〜2000を有するポリ(エチレングリコール)；セリンのようなアミノ酸；1〜100の反復数を有するポリペプチド；およびその他の適当な低分子量ポリマーを含む。このリンカーは典型的には、生体活性物質を、ポリマーから約5Å、最大約200Å隔てる。
更なる態様において、このリンカーは、式W-A-Qの二価のラジカルであり、Aは、(C1-C24)アルキル、(C2-C24)アルケニル、(C2-C24)アルキニル、(C2-C20)アルキルオキシ、(C3-C8)シクロアルキル、または(C6-C10)アリールであり、ならびにWおよびQは、各々独立して、-N(R)C(=O)-、-C(=O)N(R)-、-OC(=O)-、-C(=O)O、-O-、-S-、-S(O)、-S(O)2-、-S-S-、-N(R)-、-C(=O)-であり、各Rは独立して、Hまたは(C1-C6)アルキルである。
上記リンカーを説明するために使用される「アルキル」という用語は、直鎖または分枝鎖の炭化水素基を意味し、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ヘキシルなどを含む。
本明細書において上記リンカーを説明するために使用される「アルケニル」という用語は、1個または複数の炭素-炭素二重結合を有する、直鎖または分枝鎖のヒドロカルビル基を意味する。
本明細書において上記リンカーを説明するために使用される「アルキニル」という用語は、少なくとも1個の炭素-炭素三重結合を有する、直鎖または分枝鎖のヒドロカルビル基を意味する。
本明細書において上記リンカーを説明するために使用される「アリール」という用語は、6〜最大14個の範囲の炭素原子を有する芳香基を意味する。
ある態様において、リンカーは、約2〜最大約25個のアミノ酸を有するポリペプチドでありうる。使用することが企図される好適なペプチドは、ポリ-L-グリシン、ポリ-L-リシン、ポリ-L-グルタミン酸、ポリ-L-アスパラギン酸、ポリ-L-ヒスチジン、ポリ-L-オルニチン、ポリ-L-セリン、ポリ-L-トレオニン、ポリ-L-チロシン、ポリ-L-ロイシン、ポリ-L-リシン-L-フェニルアラニン、ポリ-L-アルギニン、ポリ-L-リシン-L-チロシンなどを含む。
1つの態様において、生体活性物質は、ポリマーを共有的に架橋する、すなわち、生体活性物質は、1個よりも多いポリマー分子に結合され、分子内架橋を形成する。この共有的架橋は、生体活性物質を含むリンカーを伴うかまたは伴わずに行うことができる。
生体活性物質分子は、同じポリマー分子上の2つの部位の間の共有結合により、分子内架橋に組み込むこともできる。
線状ポリマーポリペプチド複合体は、ポリペプチド主鎖上の可能性のある求核部分を保護し、およびただ1つの反応基がポリマーまたはポリマーリンカー構築体に結合するよう残すことにより生成される。脱保護は、ペプチドの脱保護に関して、当技術分野において周知の方法に従い行われる(例えばBocおよびFmoc化学)。
1つの本発明の態様において、生体活性物質は、レトロ-インバーソ(retro-inverso)ペプチドまたは部分的レトロ-インバーソペプチドとして示されたポリペプチドである。
別の態様において、生体活性物質は、マトリックス内のポリマーの光架橋することが可能な形と混合され、および架橋後、この物質は分散(粉砕)され、約0.1〜約10μmの範囲の平均直径を有する粒子を形成する。
このリンカーは、最初にポリマーへ、または生体活性物質もしくは被覆分子に結合することができる。合成時に、リンカーは、脱保護された形であるか、または当業者に周知の様々な保護基を用い、保護された形のいずれかでありうる。保護されたリンカーの場合、リンカーの保護されない末端は最初に、ポリマーまたは生体活性物質もしくは被覆分子へ結合することができる。その後保護基は、飽和ポリマー主鎖についてはPd/H2水素化を、不飽和ポリマーについては弱酸または塩基性加水分解を、または当技術分野において公知のいずれか他の一般的脱保護法を用い、脱保護される。脱保護されたリンカーは次に、生体活性物質もしくは被覆分子へ、またはポリマーへ結合することができる。
本発明の生分解性ポリマーについて行われる例証的複合体合成(ここでポリマーへ結合される分子は、アミノ置換アミノキシルN-オキシドラジカルである)を、以下に説明する。本明細書の生分解性ポリマーは、アミノキシルラジカル含有化合物、例えば4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシと、N,N'-カルボニルジイミダゾールまたは好適なカルボジイミドの存在下で反応され、PEA、PEUR、またはPEUのペンダントカルボン酸上、または説明したポリエステルの鎖末端のいずれかの上のカルボキシル基のヒドロキシル部分を、アミノキシル(N-オキシド)ラジカル含有基へのアミド連結と置き換える。アミノ部分は、カルボニル残基の炭素へ共有結合し、その結果アミド結合が形成される。N,N'-カルボニルジイミダゾールまたは好適なカルボジイミドは、ポリエステルの鎖末端のカルボキシル基のヒドロキシル部分を、中間体の活性化された部分へ転換し、これはアミノキシル(Nオキシド)ラジカル化合物のアミノ基、例えば4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシの4位のアミンと反応する。このアミノキシル反応体は、典型的には、反応体 対 ポリエステルのモル比が1:1〜100:1の範囲で使用される。N,N'-カルボニルジイミダゾールまたはカルボジイミド 対 アミノキシルのモル比は、好ましくは約1:1である。
典型的反応は、以下のものである。ポリエステルは、反応溶媒に溶解され、反応は、その溶解に使用された温度で容易に進行される。反応溶媒は、その中にポリエステルが溶解するいずれかであってよく；この情報は通常、そのポリエステルの製造業者から入手可能である。ポリエステルがポリグリコール酸またはポリ(グリコリド-L-ラクチド)(50:50よりも大きいグリコール酸 対 L-乳酸のモノマーモル比を有する)である場合、115℃〜130℃ではより高度に精製された(99.9+％純粋)ジメチルスルホキシドが、または室温ではDMSOが、このポリエステルを好適に溶解する。ポリエステルが、ポリ-L-乳酸、ポリ-DL-乳酸またはポリ(グリコリド-L-ラクチド)(50:50または50:50よりも小さいグリコール酸 対 L-乳酸のモノマーモル比を有する)場合、室温から40〜50℃ではテトラヒドロフラン、ジクロロメタン(DCM)およびクロロホルムが、このポリエステルを好適に溶解する。
この生成物は、冷たい生成物の非溶媒を添加することにより、反応混合物から沈殿させることができる。例えばグリコール酸が豊富なモノマー混合物から形成されたアミノキシルを含有するポリグリコール酸およびアミノキシルを含有するポリ(グリコリド-L-ラクチド)は、冷メタノールまたは冷アセトン/メタノール混合液の添加により、温ジメチルスルホキシドから容易に沈殿し、その後例えば濾過により回収される。生成物が、冷たい生成物の非溶媒の添加により容易に沈殿しない場合、生成物および溶媒は、真空技術を用いて分離されうる。例えばアミノキシルを含有するポリ-L-乳酸は有利なことに、この方法で溶媒から分離される。回収された生成物は、生成物を溶解しない溶媒、例えばここで改質されたポリグリコール酸、ポリ乳酸およびポリ(グリコリド-L-ラクチド)生成物である場合はメタノールにより、水および副産物(例えば尿素)を洗浄除去することにより、容易にさらに精製される。そのような洗浄から残存する溶媒は、真空乾燥を用い除去することができる。
ポリマー-生体活性物質の連結
1つの態様において、本明細書に説明される本発明の治療用ポリマー組成物を作製するために使用されるポリマーは、ポリマーに直接連結された1つまたは複数の生体活性物質を有する。ポリマーの残基は、1つまたは複数の生体活性物質の残基に連結することができる。例えば、ポリマーの1個の残基は、生体活性物質の1個の残基と直接連結することができる。ポリマーおよび生体活性物質は各々、オープン原子価(open valence)1を有することができる。あるいは、1つよりも多い生体活性物質、複数の生体活性物質、または異なる治療的もしくは症状緩和的活性を有する生体活性物質の混合物は、ポリマーへ直接連結することができる。しかし各生体活性物質の残基は、対応するポリマーの残基へ連結されるので、1つまたは複数の生体活性物質の残基の数は、ポリマーの主鎖に組み込まれた少なくとも1個のジオールまたは二塩基酸生体活性物質を有するポリマーの残基上のオープン原子価の数に対応することができる。
本明細書において使用される「ポリマーの残基」とは、1または複数のオープン原子価を有するポリマーのラジカルを意味する。いずれかの合成上実現可能であるポリマーの原子、原子類、または官能基(例えば、ポリマー主鎖またはペンダント基上)は、ラジカルが生体活性物質の残基に結合した場合に、実質的に保持される。加えて主鎖の治療用物質の生体活性は、ラジカルが生体活性物質の残基に結合された場合に、実質的に保持されるという条件で、いずれかの合成上実現可能である官能基(例えばカルボキシル)は、ポリマー上に(例えば、ペンダント基もしくは鎖末端としてポリマー主鎖上に)、オープン原子価を提供するよう作製することができる。望ましい連結を基に、当業者は、当技術分野において公知である手順を用い、本発明で使用されるPEAおよびPEURポリマーを誘導体化するために使用することができる、適宜官能基化された出発材料を選択することができる。
本明細書において使用される「構造式(*)の化合物の残基」とは、1または複数のオープン原子価を有する本明細書に説明されるポリマー式(I)、(III)〜(VII)の化合物のラジカルを意味する。鎖の治療用物質の生体活性は、ラジカルが結合された場合に、実質的に保持されるという条件で、いずれかの合成上実現可能であるいずれかの原子、原子類、または官能基(例えば、ポリマー主鎖、ペンダント基または末端基上)は、オープン原子価を提供するよう除去することができる。加えて主鎖の治療用物質の生体活性は、ラジカルが生体活性物質の残基に結合された場合に、実質的に保持されるという条件で、いずれかの合成上実現可能である官能基(例えばカルボキシル)は、式(I)、(III)〜(VII)の化合物上に(例えば、ポリマー主鎖またはペンダント基上に)、オープン原子価を提供するように作製することができる。望ましい連結を基に、当業者は、当技術分野において公知である手順を用い、式(I)、(III)〜(VII)の化合物を誘導体化するために使用することができる、適宜官能基化された出発材料を選択することができる。
例えば生体活性物質の残基は、構造式(I)-(III)-(VII)の化合物の残基に、アミド(例えば-N(R)C(=O)-または-C(=O)N(R)-)、エステル(例えば-OC(=O)-または-C(=O)O-)、エーテル(例えば-O-)、アミノ(例えば-N(R)-)、ケトン(例えば-C(=O)-)、チオエーテル(例えば-S-)、スルフィニル(例えば-S(O)-)、スルホニル(例えば-S(O)2-)、ジスルフィド(例えば-S-S-)、または直接(例えばC-C結合)連結を介して結合することができ、各Rは、独立して、Hまたは(C1-C6)アルキルである。このような連結は、当技術分野において公知である合成手順を使用し、好適に官能基化された出発材料から形成することができる。望ましい連結を基に、当業者は、好適に官能基化された出発材料を選択し、構造式(I)または(III)〜(VII)の化合物のいずれかの残基を誘導体化し、これにより当技術分野において公知である手順を用い、生体活性物質の所定の残基を複合することができる。任意の生体活性物質の残基は、構造式(I)または(III)〜(VII)の化合物の残基上のいずれかの合成上実現可能である部位に連結され得る。加えて本発明は、構造式(I)、(III)〜(VII)の化合物に直接連結された生体活性物質の1個よりも多い残基を有する化合物も提供する。
ポリマー分子に連結することができる生体活性物質の数は典型的には、ポリマーの分子量、およびポリマーに組み込まれた主鎖の治療用物質の数に応じて決まる。例えば、nが約5〜約150、好ましくは約5〜約70、最大約150である構造式(I)の化合物に関して、生体活性物質を、ポリマーの主鎖、ペンダント基または末端基と反応することにより、生体活性物質分子(すなわちそれらの残基)は、ポリマー(すなわちそれらの残基)へ、直接連結することができる。本発明の治療用ポリマー組成物の生体活性物質への連結位置の数は、ポリマーに組み込まれた主鎖の治療用ジオールまたは二塩基酸の数に従い減少される。ポリマー主鎖に組み込まれた治療用ジオールまたは二塩基酸残基は、それら自体二重(または三重)結合を含まないという条件で、不飽和ポリマーにおいて、生体活性物質は、ポリマー内の二重(または三重)結合と反応することもできる。従って、主鎖に組み込まれたエストラジオールの場合、ポリマー組成物中の二重結合での生体活性物質の連結は、反応における生体活性物質の主鎖ジオールまたは二塩基酸残基(すなわちエストラジオール)中の二重結合への結合を防止するために推奨されないと思われる。
粒子の形であるかどうかに関わらず、この治療用ポリマー組成物において、生体活性物質は、当技術分野において周知のいくつかの方法および以下に説明する方法のいずれかを用い、化学的結合を伴わないポリマーへの「負荷」により分散されるよりもむしろ、ポリマーへ直接共有的に結合することができる。生体活性物質の量は、一般にポリマー組成物に対し生体活性物質が約0.1％〜約60％(w/w)、より好ましくは生体活性物質が約1％〜約25％(w/w)、さらにより好ましくは生体活性物質が約2％〜約20％(w/w)である。生体活性物質の割合は、以下により詳細に考察されるように、望ましい投与量および治療される状態に左右されると考えられる。
本発明の治療用ポリマー組成物は、例えば吸入剤、インプラントまたは局所的もしくは全身的注射剤の形態で、インビボにおいて直接投与される場合、治療用ジオールおよび二塩基酸(および任意の生体活性物質)のための独立型送達系として役立つことに加え、様々な種類の手術用デバイスのためのポリマーコーティングの組立てにおいて使用することができる。この態様において、手術用デバイス上のポリマーコーティングは、ポリマー中に分散された、またはそれらの粒子の表面に共有的に結合された生体活性物質に加え、治療用ジオールまたは二塩基酸の周囲組織への制御された送達に有効である。
1つの態様において、本発明の治療用ポリマー組成物は、望ましい表面積のパッド、シートまたはラップの形で組立てることができる。例えばこのポリマーは、織物とされるか、または無秩序な方向の繊維の薄いシートとして形成され得る。このようなパッド、シートおよびラップは、例えば、創傷部位での内因性治癒過程を促進することにより、様々な状態を治療するための多くの種類の創傷用包帯において使用することができる。創傷用包帯内のポリマー組成物は、長期間をかけて生分解し、創傷部位の標的細胞へ吸収されるべき治療用ジオールまたは二塩基酸を放出し、そこでこれは、細胞質ゾル、核内のいずれか、もしくはこれら両方で細胞内に作用するか、または生体活性物質は、細胞表面受容体分子に結合し、細胞へ侵入することなく、細胞反応を誘起することができる。あるいは、ポリマー組成物から放出された治療用ジオールまたは二塩基酸は、例えば生体活性ステントの覆いとして使用される場合、創傷包帯またはインプラントが配置されている部位の周囲と接触することにより、創傷部位での内因性治癒過程を促進する。PEAおよびPEURポリマーを使用して作製される創傷包帯、創傷治癒インプラントおよび手術用デバイスのコーティングの詳細な説明は、2005年5月12日に出願された同時係属中の米国特許出願第11/128,903号に開示されている。
PEAおよびPEURポリマーを使用しポリマー粒子を作製する方法の詳細な説明は、2005年2月17日に出願された同時係属中の米国特許仮出願第60/654,715号、および2005年5月25日に出願された同第60/674,670号に開示されており、これらは各々全体が本明細書に参照として組み入れられる。
本発明の治療用ポリマー組成物で使用されるポリマー内での分散が企図される生体活性物質は、抗増殖薬、ラパマイシンおよびそのアナログまたは誘導体のいずれか、パクリタキセルまたはそのタキセンアナログもしくは誘導体のいずれか、エベロリマス、シロリムス、タクロリムス、またはその系列の名称(its-limus named)の薬物ファミリー、ならびにスタチン類、例えばシムバスタチン、アトルバスタチン、フルバスタチン、プラバスタチン、ロバスタチン、ロスバスタチンなど、ゲルダナマイシン、例えば17AAG(17-アリルアミノ-17-デメトキシゲルダナマイシン)；エポチロンDおよび他のエポチロン類、17-ジメチルアミノエチルアミノ-17-デメトキシゲルダナマイシンおよび熱ショックタンパク質90(Hsp90)の他のポリケチド阻害薬、シロスタゾールなどを含む。
同じくそれらから製造された本発明の治療用ポリマー組成物および粒子内の分散に好適な生体活性物質は、内皮細胞により内因性に生成される一酸化窒素のような治療的な自然の創傷治癒物質の内因性生成を促進するものから選択することができる。あるいは、分解時にポリマーから放出される生体活性物質は、内皮細胞による自然の創傷治癒過程の促進において、直接作用することができる。これらの生体活性物質は、一酸化窒素を供与、転移、もしくは放出するか、一酸化窒素の内因性レベルを上昇するか、一酸化窒素の内因性合成を刺激するか、または一酸化窒素合成酵素の基質として役立つか、または平滑筋細胞の増殖を阻害するいずれかの物質でありうる。このような物質は、例えば、アミノキシル、フロキサン、ニトロソチオール、硝酸塩およびアントシアニン；アデノシンのようなヌクレオシド、ならびにアデノシン二リン酸(ADP)およびアデノシン三リン酸(ATP)のようなヌクレオチド；ニューロートランスミッター/ニューロモジュレーター、例えばアセチルコリンおよび5-ヒドロキシトリプタミン(セロトニン/5-HT)；ヒスタミンおよびカテコールアミン、例えばアドレナリンおよびノルアドレナリン；脂質分子、例えばスフィンゴシン-1-リン酸およびリゾホスファチジン酸；アミノ酸、例えばアルギニンおよびリシン；ペプチド、例えばブラジキニン、サブスタンスPおよびカルシウム(calcium)遺伝子関連ペプチド(CGRP)、ならびにタンパク質、例えばインスリン、血管内皮増殖因子(VEGF)、およびトロンビンを含む。
様々な生体活性物質、コーティング分子および生体活性物質のためのリガンドは、このポリマーコーティングまたは粒子の表面に、例えば共有的に結合することができる。標的化抗体、ポリペプチド(例えば抗原)および薬物のような生体活性物質は、ポリマーコーティングまたは粒子の表面に共有的に複合し得る。加えて、粒子の表面上の結合部位をブロックする手段としての抗体またはポリペプチドまたはホスファチジルコリン(PC)の結合のためのリガンドとしてのポリエチレングリコール(PEG)のようなコーティング分子は、粒子の表面に複合することができ、その粒子が投与された対象において、粒子が非標的生物学的分子および表面に固着することを防ぐ。
例えば、細菌プロテインAのBドメインおよびプロテインGの機能的同等領域のような、小型のタンパク質モチーフは、Fc領域により抗体分子に結合し、これにより捕獲することが知られている。このようなタンパク質モチーフは、生体活性物質として、本発明の治療用ポリマー組成物へ、特に本明細書に説明されるポリマー粒子の表面へ結合することができる。そのような分子は、例えば、リガンド標的化として使用するために抗体を結合するか、または前駆細胞を保持するかもしくは血流から出た細胞を捕獲するために抗体を捕獲する、リガンドとして作用すると考えられる。従ってプロテインAまたはプロテインG機能領域を使用しポリマーコーティングへ結合することができる抗体型は、Fc領域を含むものである。この捕獲抗体は次に、ポリマー表面近傍の、始原細胞のような前駆細胞に結合しかつこれを保持する一方で、ポリマー内の増殖媒体(growth medium)内に浸されることが好ましい前駆細胞は、様々な因子を分泌し、対象の他の細胞と相互作用する。加えて、ポリマー粒子内に分散された1つまたは複数の生体活性物質、例えばブラジキニンは、前駆細胞を活性化し得る。
加えて、ポリマー組成物が投与される対象の血流から前駆細胞を結合するためまたは内皮前駆細胞(PEC)を捕獲するための生体活性物質は、公知の前駆細胞表面マーカーに対するモノクローナル抗体である。例えば、内皮細胞の表面を修飾することが報告されている相補性決定領域(CD)は、CD31、CD34、CD102、CD105、CD106、CD109、CDw130、CD141、CD142、CD143、CD144、CDw145、CD146、CD147、およびCD166である。これらの細胞表面マーカーは、特異性を変動することができ、および特定の細胞/発達の型/段階に関する特異性の程度は、多くの場合完全には特徴付けられていない。加えてそれに対し抗体が生じるこれらの細胞マーカー分子は、特に同じ系列の細胞：内皮細胞の場合は単球上のCDと重複する(抗体認識に関して)と考えられる。循環内皮前駆細胞は、(骨髄)単球から成熟内皮細胞への発達経路に沿った一部である。CD106、CD142およびCD144は、成熟内皮細胞をいくつかの特異性でマークすることが報告されている。CD34は、内皮前駆細胞について特異性があることが現在わかっており、従って活性物質の局所送達のためにポリマー粒子が移植された部位において血液からの内皮前駆細胞を捕獲するために現在好ましい。このような抗体の例は、1本鎖抗体、キメラ抗体、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、抗体断片、Fab断片、IgA、IgG、IgM、IgD、IgEおよびヒト化抗体、ならびにそれらの活性断片を含む。
以下の生体活性物質および小型分子薬物は、本明細書に説明されるように、生体活性物質の局所送達のための徐放型生分解性ポリマーデポー剤を形成するようにサイズ調整される(sized)か、または全身循環に侵入するようにサイズ調整されるかにかかわらず、本発明の治療用ポリマー組成物内の分散について特に有効であると考えられる。本発明の治療用ポリマー組成物内に分散される生体活性物質および使用方法は、関心対象の疾患、もしくはそれらの症状の治療におけるそれらの好適な治療的もしくは症状緩和的作用のために、または細胞もしくは組織培養物におけるそのような作用のインビトロ試験のために、もしくはインビボにおいてデザインされた実験において、選択されると考えられる。
1つの態様において、好適な生体活性物質は、徐放様式で示された場合、創傷治癒を促進するかまたはそれに貢献する様々な種類の化合物を含むが、、これらに限定されるものではない。そのような生体活性物質は、ある種の前駆細胞を含む創傷-治癒細胞を含み、これらは、本発明の組成物内の生分解性ポリマーにより保護されかつ送達され得る。そのような創傷治癒細胞は、例えば、周皮細胞および内皮細胞、さらには炎症治癒細胞を含む。そのような細胞を、インビボにおいてポリマーデポー剤の部位に動員するために、本発明及び使用方法において使用される本発明の治療用ポリマー組成物およびそれらの粒子は、そのような細胞のリガンド、例えば抗体およびより小さい分子リガンド、特異的に「細胞接着分子」(CAM)に結合するものを含むことができる。創傷治癒細胞のリガンドの例は、細胞間接着分子(ICAM)に特異的に結合するもの、例えばICAM-1(CD54抗原)；ICAM-2(CD102抗原)；ICAM-3(CD50抗原)；ICAM-4(CD242抗原)；およびICAM-5；血管細胞接着分子(VCAM)、例えばVCAM-1(CD106抗原)；神経細胞接着分子(NCAM)、例えばNCAM-1(CD56抗原)；またはNCAM-2；血小板内皮細胞接着分子PECAM、例えばPECAM-1(CD31抗原)；白血球-内皮細胞接着分子(ELAM)、例えばLECAM-1；またはLECAM-2(CD62E抗原)などを含む。
別の局面において、好適な生体活性物質は、例えば共有的または非共有的のいずれかで結合される、細胞外マトリックスタンパク質、本発明の治療用ポリマー組成物内で使用されるポリマー粒子に分散することができる高分子を含む。有用な細胞外マトリックスタンパク質の例は、例えば、通常タンパク質に連結されているグリコサミノグリカン(プロテオグリカン)、および線維性タンパク質(例えば、コラーゲン；エラスチン；フィブロネクチンおよびラミニン)を含む。細胞外タンパク質のバイオミミック(bio-mimic)も使用することができる。これらは通常、非ヒトであるが、生体適合性のある糖タンパク質、例えばアルギン酸エステルおよびキチン誘導体などである。そのような細胞外マトリックスタンパク質および/またはそれらのバイオミミックの特異的断片である創傷治癒ペプチドも、使用することができる。
タンパク質性増殖因子は、本明細書に説明される本発明の治療用ポリマー組成物および使用方法の中の分散に好適な生体活性物質の別の範疇である。そのような生体活性物質は、創傷治癒および他の疾患状態の促進に有効であり、当技術分野において、例えば血小板由来増殖因子-BB(PDGF-BB)、腫瘍壊死因子-α(TNF-α)、上皮細胞増殖因子(EGF)、角質細胞増殖因子(KGF)、チモシンB4；ならびに様々な血管新生因子、例えば血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、腫瘍壊死因子-β(TNF-β)、およびインスリン-様増殖因子-1(IGF-1)が公知である。これらのタンパク質性増殖因子の多くは、市販されており、当技術分野において周知の技術を用い組換えにより作出することができる。
あるいは、様々な生体分子をコードしている遺伝子を組み込んでいる、ベクター、特にアデノウイルスベクターを含む発現系は、徐放型送達のために本発明の治療用ポリマー組成物およびそれらの粒子内に分散することができる。そのような発現系およびベクターの調製法は、当技術分野において周知である。例えばタンパク質性増殖因子は、ポリマーデポー剤を形成するためにサイズ調整された粒子を選択することにより、局所送達のために所望の体の部位へ、または循環に侵入するサイズの粒子を選択することにより全身性のいずれかで、増殖因子を投与するために、本発明の治療用ポリマー組成物へ分散することができる。VEGF、PDGF、FGF、NGFのような増殖因子、ならびに進化的および機能的に関連した生物製剤、ならびにトロンビンのような血管新生酵素も、本発明の組成物中の生体活性物質として使用することができる。
小型分子薬物は、本明細書に説明される本発明の治療用ポリマー組成物および使用方法中の分散に好適な生体活性物質のさらに別の範疇である。このような薬物は、例えば、抗菌薬および抗炎症薬、さらにはある種の治癒プロモーター、例えばビタミンAおよび合成の脂質過酸化阻害薬を含む。
様々な抗生物質を、感染症を予防または制御することにより自然治癒過程を間接的に促進するために、本発明の治療用ポリマー組成物中の生体活性物質として分散することができる。好適な抗生物質は、例えばアミノ配糖体抗生物質またはキノロンまたはβ-ラクタム、例えばセファロスポリンなど多くのクラスを含み、例えばシプロフロキサシン、ゲンタマイシン、トブラマイシン、エリスロマイシン、バンコマイシン、オキサシリン、クロキサシリン、メチシリン、リンコマイシン、アンピシリン、およびコリスチンなどである。好適な抗生物質は、文献に説明されている。
好適な抗菌薬は、例えば、Adriamycin PFS/RDF(登録商標)(Pharmacia and Upjohn)、Blenoxane(登録商標)(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Cerubidine(登録商標)(Bedford)、Cosmegen(登録商標)(Merck)、DaunoXome(登録商標)(NeXstar)、Doxil(登録商標)(Sequus)、Doxorubicin Hydrochloride(登録商標)(Astra)、Idamycin(登録商標)PFS(Pharmacia and Upjohn)、Mithracin(登録商標)(Bayer)、Mitamycin(登録商標)(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Nipen(登録商標)(SuperGen)、Novantrone(登録商標)(Immunex)およびRubex(登録商標)(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)を含む。1つの態様において、ペプチドは、糖ペプチドである。「糖ペプチド」は、バンコマイシンのように、糖基で任意に置換された多環式ペプチドコアにより特徴付けられる、オリゴペプチド(例えばヘプタペプチド)抗生物質を意味する。
抗菌薬のこの範疇に含まれる糖ペプチドの例は、"Glycopeptides Classification, Occurrence, and Discovery" Raymond C. Rao and Louise W. Crandall, (Marcal Dekker, Inc.より刊行されたRamakrishnan Nagarajan編集の"Bioactive agents and the Pharmaceutical Sciences" Volume 63)に認めることができる。糖ペプチドの追加例は、米国特許第4,639,433号；同第4,643,987号；同第4,497,802号；同第4,698,327号、同第5,591,714号；同第5,840,684号；および同第5,843,889号；欧州特許第0 802 199号；欧州特許第0 801 075号；欧州特許第0 667 353号；国際公開公報第97/28812号；国際公開公報第97/38702号；国際公開公報第98/52589号；国際公開公報第98/52592号；ならびにJ. Amer. Chem. Soc.(1996) 118:13107-13108；J. Amer. Chem. Soc. (1997) 119:12041-12047；およびJ. Amer. Chem. Soc. (1994) 116:4573-4590に開示されている。代表的糖ペプチドは、A477、A35512、A40926、A41030、A42867、A47934、A80407、A82846、A83850、A84575、AB-65、アクタプラニン、アクチノイジン、アルダシン、アボパルシン、アズレオマイシン、バルヒミエイン(Balhimyein)、クロロオリエンチエイン(Chloroorientiein)、クロロポリスポリン、デカプラニン(Decaplanin)、-デメチルバンコマイシン、エレモマイシン、ガラカージン(Galacardin)、ヘルベカージン(Helvecardin)、イズペプチン、キブデリン(Kibdelin)、LL-AM374、マンノペプチン(Mannopeptin)、MM45289、MM47756、MM47761、MM49721、MM47766、MM55260、MM55266、MM55270、MM56597、MM56598、OA-7653、オレンチシン(Orenticin)、パルボジシン(Parvodicin)、リストセチン、リストマイシン、シンモニシン(Synmonicin)、テイコプラニン、UK-68597、UD-69542、UK-72051、バンコマイシンなどとして確定されるものを含む。本明細書において使用される「糖ペプチド」または「糖ペプチド抗生物質」という用語は、その上に糖部分が存在しない、すなわち糖ペプチドのアグリコンシリーズである、前述の糖ペプチドの一般的クラスを含むことも意図されている。例えば、バンコマイシン上のフェノールに付属した二糖部分の、穏やかな加水分解による除去は、バンコマイシンアグリコンを生じる。同じく「糖ペプチド抗生物質」という用語の範囲に含まれるのは、前述の糖ペプチドの一般的クラスの合成誘導体であり、アルキル化およびアシル化された誘導体を含む。加えてこの用語の範囲内には、バンコサミンに類似した様式で、さらに追加の糖残基、特にアミノ配糖体が付属している糖ペプチドがある。
「脂質化された糖ペプチド」という用語は、脂質置換基を含むように合成により修飾されているそのような糖ペプチド抗生物質を特に意味する。本明細書において使用される「脂質置換基」という用語は、5個またはそれよりも多い炭素原子、好ましくは10〜40個の炭素原子を含む、いずれかの置換基を意味する。脂質置換基は、任意にハロゲン、酸素、窒素、イオウ、およびリンから選択されるヘテロ原子を1〜6個含んでもよい。脂質化された糖ペプチド抗生物質は、当技術分野において周知である。例えば、開示の全体が本明細書に参照として組み入れられる、米国特許第5,840,684号、同第5,843,889号、同第5,916,873号、同第5,919,756号、同第5,952,310号、同第5,977,062号、同第5,977,063号、欧州特許第667,353号、国際公開公報第98/52589号、国際公開公報第99/56760号、国際公開公報第00/04044号、国際公開公報第00/39156号を参照のこと。
抗炎症性生体活性物質も、本発明の治療用ポリマー組成物中の分散に有用である。治療される体の部位および疾患に応じ、そのような抗炎症性生体活性物質は、例えば、鎮痛薬(例えばNSAIDおよびサリチル酸塩)、ステロイド、リウマチ治療薬、胃腸薬、痛風調合薬、ホルモン(糖質コルチコイド)、鼻用調合薬、眼用調合薬、耳用調合薬(例えば抗生物質およびステロイド併用薬)、呼吸器系物質、および皮膚・粘膜物質を含む。Physician 's Desk Referenceの2005年版を参照のこと。具体的には、抗炎症薬は、(11θ,16I)-9-フルオロ-11,17,21-トリヒドロキシ-16-メチルプレグナ-1,4-ジエン-3,20-ジオンとして化学的に命名されたデキサメタゾンを含む。あるいは、抗炎症性生体活性物質は、ストレプトミセス・ヒグロスコピカス(Streptomyces hygroscopicus)から分離されたトリエンマクロライド系抗生物質である、シロリムス(ラパマイシン)であるかまたはこれを含むことができる。
本発明の組成物および方法に含まれたポリペプチド生体活性物質は、「ペプチドミメティック(peptide mimetic)」も含むことができる。本明細書において「ペプチドミメティック(peptide mimetic)」または「ペプチドミメティック(peptidomimetic)」と称されるこのようなペプチドアナログは、鋳型ペプチドの特性と同様の特性を伴い、製薬産業において一般に使用されており(Fauchere, J. (1986) Adv. Bioactive agent Res., 15:29；Veber and Freidinger (1985) TINS, p.392；およびEvans et al. (1987) J. Med. Chem., 30:1229)、ならびに通常コンピュータによる分子モデリングの支援により開発されている。一般に、ペプチドミメティック(peptidomimetic)は、模範のポリペプチド(すなわち、生化学特性または薬理学活性を有するポリペプチド)に構造的に類似しているが、当技術分野において公知でありおよび下記参考文献にさらに説明される方法により、--CH2NH--、--CH2S--、CH2-CH2--、--CH=CH--(cisおよびtrans)、--COCH2--、--CH(OH)CH2--および--CH2SO--からなる群より選択される連結により任意に交換されたペプチド連結を1個または複数有する：Spatola, A.F., Chemistry and Biochemistry of Amino Acids, Peptides, and Proteins, B. Weinstein, eds., Marcel Dekker, New York, p.267 (1983)；Spatola, A.F., Vega Data (March 1983), Vol.1, Issue 3, "Peptide Backbone Modifications" (general review)；Morley, J.S., Trends. Pharm. Sci., (1980) pp.463-468 (general review)；Hudson, D. et al., Int. J. Pept. Prot. Res., (1979) 14:177-185 (--CH2NH--, CH2CH2--)；Spatola, A.F. et al., Life Sci., (1986) 38:1243-1249 (--CH2-S--)；Ham, M.M., J. Chem. Soc. Perkin Trans I (1982) 307-314 (--CH=CH--, cisおよびtrans)；Almquist, R.G. et al., J. Med. Chem., (1980) 23:2533 (--COCH2--)；Jennings-Whie, C. et al., Tetrahedron Lett., (1982) 23:2533 (--COCH2--)；Szelke, M. et al., European Appln., EP 45665 (1982) CA: 97:39405 (1982) (--CH(OH)CH2--)；Holladay, M.W. et al., Tetrahedron Lett., (1983) 24:4401-4404 (--C(OH)CH2--)；およびHruby, VJ., Life Sci., (1982) 31:189-199 (--CH2-S--)。このようなペプチドミメティック(peptide mimetic)は、天然のポリペプチド態様に勝る著しい利点を有することができ、これは例えば、より経済的製造、より大きい化学的安定性、増強された薬理学的特性(半減期、吸収、効能、有効性など)、変更された特異性(例えば生理活性の広いスペクトル)、低下した抗原性などを含む。
加えて、ペプチド内の1個または複数のアミノ酸の置換(例えばL-リシンの代わりにD-リシン)を使用し、より安定したペプチドおよび内因性ペプチダーゼに抵抗性のペプチドを生成することができる。あるいは、生分解性ポリマーへ共有的に結合された合成ポリペプチドを、インバーソペプチドと称されるD-アミノ酸から調製することもできる。ペプチドが、天然のペプチド配列の反対方向に集成される場合、これはレトロペプチドと称される。一般にD-アミノ酸から調製されたポリペプチドは、酵素加水分解に対し非常に安定している。多くの場合、レトロ-インバーソポリペプチドまたは部分的レトロ-インバーソポリペプチドの保存された生理活性が報告されている(米国特許第6,261,569 B1号、およびその参考文献；B. Fromme et al, Endocrinology (2003)144:3262-3269)。
本発明は、多種多様な疾患またはそれらの症状を予防または治療するために使用することができることは、容易に明らかであろう。
任意に少なくとも1つの生体活性物質が負荷された、本発明の治療用ポリマー組成物およびそれらのポリマー粒子の調製の後、この組成物は、凍結乾燥され、および乾燥された組成物は、投与前に、適当な媒体中に懸濁される。
適量および有効量の少なくとも1つの生体活性物質は、ステントのような医療機器上のポリマーコーティング、またはインビボに導入されたそれらの粒子から形成されたデポー剤中のものを含む、治療用ポリマー組成物から経時的に放出することができる。適量および有効量の生体活性物質は、典型的には具体的なPEAまたはPEURポリマーおよびそれに組み込まれた治療的な主鎖のジオールまたは二塩基酸の濃度、粒子またはポリマー/生体活性物質の連結が存在する場合はその型に左右される。典型的には主鎖のジオールまたは二塩基酸および任意の生体活性物質の最大約100％が、インビボにおいてポリマーデポー剤を形成する本明細書に説明されるような循環を避けるようにサイズ調整されたポリマー粒子から放出され得る。具体的には、それらの最大約90％、最大75％、最大50％、または最大25％が、ポリマーデポー剤から放出され得る。典型的にポリマーデポー剤からの放出速度に影響を及ぼす要因は、ポリマー/主鎖の治療用物質の性質および量、ポリマー/生体活性物質の連結の型、ならびに製剤中に存在する追加の物質の性質および量である。
一旦本発明の治療用ポリマー組成物が前述のように製造されたならば、この組成物は、引き続き肺内、胃腸、皮下、筋肉内、中枢神経系内、腹腔内(intraperitoneum)、または臓器内への送達のために製剤化される。この組成物は一般に、経口、経粘膜または皮下送達に適した1つまたは複数の「薬学的に許容できる賦形剤またはビヒクル」、例えば水、生理食塩水、グリセロール、ポリエチレングリコール、ヒアルロン酸、エタノールなどを含有すると考えられる。加えて湿潤剤または乳化剤、pH緩衝剤、矯味矯臭剤などのような助剤が、そのようなビヒクル内に存在してもよい。
例えば、鼻腔内および肺内製剤は通常、鼻腔粘膜に刺激を引き起こさず、繊毛機能を著しく妨害することもないビヒクルを含有する。水、生理食塩水または他の公知の物質のような希釈剤を、本発明において使用することができる。肺内製剤は、非限定的に、クロロブタノールおよび塩化ベンザルコニウムなどの保存剤を含有しうる。鼻腔粘膜による吸収を増強するために、界面活性剤が存在してもよい。
直腸および子宮用坐剤のためのビヒクル組成物は、カカオバター(テオブロマ油)または他のトリグリセリド、エステル化、水素添加および/または分留により変性された植物油、グリセリン処理されたゼラチン、ポリアルカリグリコール、様々な分子量のポリエチレングリコールの混合物およびポリエチレングリコールの脂肪酸エステルのような、従来の結合剤および担体を含有すると考えられる。
膣内送達のための本発明の治療用ポリマー組成物は、任意にコロイド状シリカを含有し、ポリエチレントリグリセリドの混合物を含有するもの、またはトウモロコシ油もしくはゴマ油のような油分中に懸濁されるもののような、ペッサリー基剤中に製剤化することができる。例えば、Richardson et al., Int. J. Pharm. (1995) 115:9-15を参照のこと。
特定の送達様式で使用するための適当なビヒクルの更なる考察に関しては、例えばRemington: The Science and Practice of Pharmacy, Mack Publishing Company, Easton, Pa., 19th edition, 1995を参照のこと。当業者は、PEA、PEUR、またはPEUポリマーの主鎖の治療用物質またはそれらの粒子と特定の組合せおよび投与様式について使用するのに適切なビヒクルを容易に決定することができる。
本発明の治療用ポリマー組成物は、ヒトに加え、ペット(例えば、ネコ、イヌ、ウサギおよびフェレット)、家畜(例えば、ブタ、ウマ、ラバ、乳牛および肉牛)および競技用馬のような、様々な哺乳動物患畜への、生体活性物質投与の送達ビヒクルとしても意図されている。
1つの態様において、本発明の投与または送達の方法において使用される治療用ポリマー組成物は、「有効量」の1つまたは複数の主鎖の治療用ジオールまたは二塩基酸、および任意の関心対象の生体活性物質を含有すると考えられる。すなわち、主鎖のジオールまたは二塩基酸の量は、症状を予防、軽減または除去するために十分な治療的または症状緩和的反応を生じる組成物に組み込まれると考えられる。必要な正確な量は、要因の中でも、組成物が投与される対象；対象の年齢および全身の状態；対象の免疫系の能力、望ましい治療的または症状緩和的反応の程度；治療または研究される状態の重症度；選択された特定の治療用ジオールまたは二塩基酸、および組成物の投与様式に応じて変動すると考えられる。適当な有効量を、当業者は容易に決定することができる。従って「有効量」は、慣習的試験を通じ決定することができる比較的広い範囲内に収まると考えられる。例えば、本発明の目的に関して、有効量は典型的には、1回の投与量当たりで送達される活性物質が約1μg〜約100mg、例えば約5μg〜約1mg、または約10μg〜約500μgの範囲である。
一旦製剤化されると、本発明の治療用ポリマー組成物は、標準の技術を用い、経口、経粘膜、または皮下もしくは筋肉内注射などにより投与される。例えば、鼻腔内、内々、膣内および直腸内技術を含む経粘膜送達技術については、Remington: The Science and Practice of Pharmacy, Mack Publishing Company, Easton, Pa., 19th edition, 1995を参照し、さらに鼻腔内投与の技術については、欧州特許第517,565号およびIlium et al., J. Controlled Rel. (1994) 29:133-141を参照のこと。
投薬治療(dosage treatment)は、当技術分野において公知であるように、本発明の治療用ポリマー組成物の単回投与、または反復投与スケジュールであってよい。投与計画は、少なくとも一部は、対象の必要性によっても決定され、医師の判断により左右されると考えられる。さらに疾患の予防が望ましい場合は、本治療用ポリマー組成物(粒子の形またはそうでない形)は一般に、原発性疾患の症状発現、または関心対象の疾患の症状の前に投与される。例えば症状または再発の軽減のように、治療が望ましい場合は、治療用ポリマー組成物は一般に、原発性疾患の症状発現後に投与される。
これらの製剤は、経口、皮下または経粘膜送達の試験のために開発された多くの動物モデルにおいて、インビボにおいて試験することができる。例えば、意識のあるヒツジモデルは、物質の鼻腔内送達の試験のために当技術分野において認められたモデルである。例えば、Longenecker et al, J. Pharm. Sci. (1987) 76:351-355、およびIlium et al., J. Controlled Rel. (1994) 29:133-141を参照のこと。一般に粉末化され凍結乾燥された形態である治療用ポリマー組成物は、鼻腔へ吹き付けられる。血液試料が、当技術分野において公知の標準技術を用い、活性物質についてアッセイされる。
以下の実施例は、本発明の例証を意味し、限定するものではない。
実施例1
材料
17-β-エストラジオール(エストラ-1,3,5(10)-トリエン-3,17β-ジオール)、L-リシン、ベンジルアルコール、塩化セバコイル、1,6-ヘキサンジオール、p-ニトロフェノール、トリエチルアミン、4-N,N-(ジメチルアミノ)ピリジン(DMAP)、N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、無水N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、無水ジクロロメタン(DCM)、トリフルオロ酢酸(TFA)、p-トルエンスルホン酸一水和物(Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI)、無水トルエン、Boc-L-ロイシン一水和物(Calbiochem-Novabiochem, San Diego, CA)は、さらに精製することなく使用した。他の溶媒、エーテルおよび酢酸エチル(Fisher Chemical, Pittsburgh, PA)。
モノマーおよびポリマーの合成
生体活性PEAの合成は、3つの基本的工程が関与している：(1)ジカルボン酸のビス(p-ニトロフェニル)ジエステル(セバシン酸の, 化合物1)の合成；(2)ジオールのビス(L-ロイシン)ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(またはジ-TFA塩)(化合物2および5)、ならびにL-リシンベンジルエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物2)の合成；ならびに(3)工程(1)および(2)で得られたモノマーの溶液重縮合。
セバシン酸のジ-p-ニトロフェニルエステル(化合物1)の合成
セバシン酸のジ-p-ニトロフェニルエステルは、以前に説明されたような、塩化セバコイルのp-ニトロフェノールとの反応により調製した(Katsarava et al. J Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. (1999) 37. 391-407)(スキーム4)。
Figure 2008542393
L-リシンベンジルエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(2)は、以前に説明された(米国特許第6,503,538号)ように、トルエン中のベンジルアルコール、トルエンスルホン酸一水和物およびL-リシン一塩酸塩の還流、生成された水の共沸除去の適用により調製した(スキーム5)。
Figure 2008542393
ビス-(α-アミノ酸)ジエステルの酸性塩(3)(5)の合成
ビス-(L-ロイシン)ヘキサン-1,6-ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物3)を、スキーム6に示すように、以前に公開された方法の改変された手順により調製した。
トルエン250mL中のL-ロイシン(0.132mol)、p-トルエンスルホン酸一水和物(0.132mol)および1,6-ヘキサンジオール(0.06mol)を、ディーンスターク装置およびオーバーヘッドスターラーを装着したフラスコ内に入れた。不均質な反応混合液を、約12時間還流加熱し、4.3mL(0.24mol)まで水を蒸発させた。この反応混合液を、室温に冷却し、濾過し、アセトンで洗浄し、2回メタノール/トルエン2:1混合液で再結晶させた。収率およびMpは、公開されたデータ(Katsarava et al.、前掲)と同一であった(スキーム6参照)。
Figure 2008542393
ビス-L-ロイシン-β-エストラジオール-ジエステルのジ-TFA塩(化合物5)を、2工程反応により調製した。17-β-エストラジオールを最初に、Boc保護のL-ロイシンと反応させ、カルボジイミド媒介のエステル化を施し、化合物4を形成した。第二工程において、Boc基を、TFAを用いて脱保護し、同時にジ-アミノモノマーのジ-TFA塩(化合物5)へ転換した(スキーム7参照)。
Figure 2008542393
ビス(Boc-L-ロイシン)エストラジオール-3,17-β-ジエステル(5)の調製
17-β-エストラジオール1.5g(5.51mmol)、Boc-L-ロイシン一水和物3.43g(13.77mmol)およびp-トルエンスルホン酸一水和物0.055g(0.28mmol)を、無水N,N-ジメチルホルムアミド20mLに、室温で、乾燥窒素大気下で溶解した。この溶液へ、分子篩10gを添加し、24時間連続攪拌した。その後DMAPの0.067gおよびDCCの5.4g(26.17mmol)を反応液に導入し、攪拌を継続した。6時間後(反応液の消色は認められなかった)、酢酸1mLを添加し、過剰なDCCを破壊した。次に沈殿した尿素および篩を濾過により除去し、濾液を水80mLに注いだ。生成物を、酢酸エチル30mLにより3回抽出し、硫酸ナトリウム上で乾燥し、溶媒を蒸発させ、生成物を、カラム上クロマトグラフィー(7:3ヘキサン:酢酸エチル)に供した。純粋な化合物4が無色のガラス状固形物として、2.85g、収率74％、および純度100％(TLC)で得られ、さらに化合物5へ転換した。
ビス(L-ロイシン)エストラジオール-3,17-β-ジエステルのジ-TFA塩(化合物5)
Bocで保護したモノマー(化合物4)の脱保護を、無水ジクロロメタン10mL中で、無水TFAを4mL添加することにより、実質的に定量的に行った。2時間室温で攪拌した後、均質な溶液を、無水エーテル300mLで希釈し、冷所に一晩放置した。沈殿した白色結晶を収集し、エーテルで2回洗浄し、45℃の真空炉で乾燥した。収量2.67g(90％)。Mp=187.5℃。1H NMR (図1参照)。
ポリマー合成
治療用PEAの合成は、穏やかな条件(60℃)で、DMFにおいて行った：活性化された二塩基酸モノマー(化合物1)を、ジ-アミノモノマー(化合物2)1.5当量、(化合物5)1.5当量、および(化合物3)1当量の組合せと反応させた。
トリエチルアミン1.46mL(10.47mmol)を、無水DMFの3mL中のモノマー(化合物1)(4.986mmol)、(化合物2)(1.246mmol)、(化合物3)(1.869mmol)、(化合物5)(1.869mmol)の混合物へ一気に添加し、この溶液を攪拌しながら60℃で加熱した。反応バイアルを、この温度で16時間維持した。黄色の粘稠な溶液が形成され、その後これを室温に冷却し、無水DMFの9mLで希釈し、無水酢酸0.2mLを添加し、3時間後に、3回沈殿させた：最初に水で、次にエタノール溶液から酢酸エチルへ、最後に酢酸エチル中のクロロホルムから。無色の疎水性ポリマーを、クロロホルム:エタノール(1:1)混合液から強靱なフィルムとして流廷し、真空で乾燥した。収量：1.74g(70％)。
物質の特徴決定
モノマーおよびポリマーの化学構造を、標準の化学的方法により特徴付けた。NMRスペクトルは、Bruker AMX-500スペクトロメータ(Numega R. Labs Inc., San Diego, CA)から、1H NMRスペクトロスコピーのために500MHzで操作して得た。重水素化された溶媒CDCl3またはDMSO-d6(Cambridge Isotope Laboratories, Inc., Andover, MA)を、内部標準としてのテトラメチルシラン(TMS)と共に使用した。結果は図1および3に示している。
合成されたモノマーの融点は、自動Mettler-Toledo FP62融点測定装置(Columbus, OH)で決定した。合成されたモノマーおよびポリマーの熱特性は、Mettler-Toledo DSC 822e示差走査熱量計で決定した。試料を、アルミニウムパン上に配置した。測定は、窒素流れ下、10℃/分の走査速度で行った(図2)。
合成されたポリマーの数平均分子量および重量平均分子量(MwおよびMn)ならびに分子量分布を、高速液体クロマトグラフィーポンプ、Waters 2414反射屈折計を装着した、Model 515ゲル透過クロマトグラフィー(Waters Associates Inc. Milford, MA)により決定した。N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)中の0.1％LiCl溶液を、溶離液(1.0mL/分)として使用した。2個のStyragel(登録商標)HR 5E DMF型カラム(Waters)を連結し、ポリスチレン標準で検量した。
引張り特性：引張り強度、破断点での伸びおよびヤング率を、引張り強度測定装置(Chatillon TCD200、PC (Nexygen(商標)FMソフトウェア)(Chatillon, Largo, FL)と一体化)上で、クロスヘッド速度100mm/分で測定した。負荷能は、50lbであった。フィルム(4×1.6cm)は、ダンベル型であり、厚さ約0.125mmであった。
結果
4種の異なるモノマーを、活性化されたモノマーの重縮合により、共重合し、総ポリマー質量を基に17％w/wステロイド負荷を含有するPEAコポリマーとした。生成物である治療用ポリマー組成物の化学構造を、スキーム8に示している。
Figure 2008542393
3種のモノマー：L-リシン-ベンジルエステルのビス-p-トルエンスルホン酸塩(化合物2)、ビス(L-ロイシン)1,6-ヘキサンジエステルのビス-p-トルエンスルホン酸塩(化合物3)、およびセバシン酸ビス(p-ニトロフェニル)(化合物1)を、文献に従い調製し、融点(図1)およびプロトンNMRスペクトロスコピー(図3)により特徴決定した。結果は、文献において報告された結果と一致した。
この実施例において、主なポリマー主鎖内にβ-エストラジオール残基を含有するPEAポリマーを調製し、ここでジオールステロイドの両ヒドロキシルは、カルボジイミド技術を用い、エステル結合を介しモノマーへ組み込まれた。重合反応に導入された最終モノマーは、TFA塩であった。重縮合後、高分子量コポリマーを得た。ゲル透過クロマトグラフィーは、推定された重量平均分子量Mw=82,000および多分散性PDI=1.54を生じた。この生成物のコポリマーは、エタノール(乾燥している場合)中にやや溶け、クロロホルム、クロロホルム:エタノール1:1混合液、ジクロロメタン中によく溶け、ならびに極性非プロトン性有機溶媒：DMF、DMSO、DMAc中によく溶ける。
ガラス転移温度は、Tg=41°(中点、第二の熱曲線から得た)で検出され、急激な融解吸熱が、示差走査熱量(DSC)分析により220℃で検出された(図2)。この結果は、このポリマーは、半結晶性の特性を有するという結論に繋がる。
この治療用ポリマーは、クロロホルム溶液から流廷した場合に、強靱なフィルムを形成した。引張り特性は、下記の結果を得た：破断の応力28.1MPa、伸び率173％、ヤング率715MPa。
実施例2
ポリマー主鎖内に治療用ジオールを含有する治療用PEURポリマー組成物(構造式IV)の合成を、この実施例において例示している。この合成において使用した第一のモノマーは、治療用ジオールのジ-カーボネートであり、式
Figure 2008542393
により例示される一般的化学構造は、公知の手順(米国特許第6,503,538号において開示された化合物(X))を用い形成され、R5は、独立して、1個または複数のニトロ、シアノ、ハロ、トリフルオロメチルまたはトリフルオロメトキシにより置換されてもよい、(C6-C10)アリール(例えば、この実施例において4-ニトロフェノール)；および少なくとも一部は、p-ニトロフェノールである。R6の少なくとも一部は、望ましい薬物負荷に応じて、本明細書に説明される治療用ジオールの残基である。R6の全てが治療用ジオールの残基ではない場合、各ジオールは、個別のモノマーとして、最初に調製され、精製されるであろう。例えば、ジ-p-ニトロフェニル-3,17-β-エストラジオール-ジカーボネート(化合物6)は、下記スキーム9の方法で調製することができる。
Figure 2008542393
米国特許第6,503,538号からの化合物X(本発明者らの実施例においては化合物6)の、先に説明したモノマーとの重縮合は、エストラジオール-ベースのコ-ポリ(エステルウレタン)PEUR(化合物11)を生じ、
Figure 2008542393
反応スキームは、以下である。
Figure 2008542393
全ての刊行物、特許および特許文書は、個別に参照として組み込まれるように、本明細書に参照として組み入れられる。本発明は、様々な具体的かつ好ましい態様および技術に関し説明されている。しかし、本発明の精神および範囲内である限りは、多くの変更および修飾を行うことができることは理解されなければならない。
本発明は、上記実施例に関して説明されるが、修飾および変更は、本発明の精神および範囲内に包含されることは理解されるであろう。従って本発明は、特許請求の範囲によってのみ制限される。
17β-エストラジオールベースのモノマー(実施例1の化合物5)の1H NMR (500MHz, DMSO-d6)スペクトルを示す。 実施例1において形成された治療用PEAポリマーの示差走査熱量測定(DSC)のトレースであり、第一の熱曲線を示し、急激な融解吸熱を伴う。 実施例1で形成された本発明の17β-エストラジオールベースのPEAコポリマー(スキーム5)の1H NMR (500MHz, DMSO-d6)スペクトルを示す。

Claims (37)

  1. 生分解性ポリマーの主鎖に組み込まれた少なくとも1つの治療用ジオールまたは二塩基酸(di-acid)の生体活性物質(bioactive agent)を含む、治療用ポリマー組成物であって、
    ポリマーが、
    構造式(I)により説明される化学式を有する少なくとも1つのポリ(エステルアミド)(PEA)：
    Figure 2008542393
    式中、nは約5〜約150の範囲であり；R1は、α,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-(C1-C8)アルカン、3,3'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸、もしくは4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸の残基、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、または治療用二塩基酸の飽和もしくは不飽和の残基から独立して選択され；個々のnモノマー内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せからなる群より独立して選択され；
    Figure 2008542393
    但し、R1およびR4の少なくとも1つは、各々、治療用二塩基酸またはジオールの残基の治療量である；
    または、構造式(III)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEAポリマー：
    Figure 2008542393
    式中、nは約5〜約150の範囲であり、mは約0.1〜0.9の範囲であり、pは約0.9〜0.1の範囲であり；R1は、α,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)-(C1-C8)アルカン、3,3'(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸、もしくは4,4'(アルカンジオイルジオキシ)ジケイ皮酸の残基、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、または治療用二塩基酸の飽和もしくは不飽和の残基から独立して選択され；各R2は、独立して水素、(C1-C12)アルキルまたは(C6-C10)アリールまたは保護基であり；個々のm単位内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せからなる群より独立して選択され、但し、m単位の少なくとも1個内のR1およびR4の少なくとも1つは、各々、治療用二塩基酸またはジオールの残基である；
    または、一般構造式(IV)により説明される化学式を有する少なくとも1つのポリ(エステルウレタン)(PEUR)：
    Figure 2008542393
    式中、nは約5〜約150の範囲であり；R3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；かつR4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンもしくはアルキルオキシ、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、または飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの断片、およびそれらの組合せからなる群より選択され；かつR6は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、n単位の少なくとも1個内のR4およびR6は、治療用ジオールの残基である；
    または、一般構造式(V)により説明される化学構造を有する少なくとも1つのPEURポリマー：
    Figure 2008542393
    式中、nは約5〜約150の範囲であり、mは約0.1〜約0.9の範囲であり、pは約0.9〜約0.1の範囲であり；R2は、水素、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、または保護基から独立して選択され；個々のm単位内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)からなる群より独立して選択され；R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンもしくはアルキルオキシ、構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、または飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの断片、およびそれらの組合せからなる群より選択され；かつR6は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレンまたはアルキルオキシ、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、飽和または不飽和の治療用ジオールの残基、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、m単位の少なくとも1個内のR4およびR6は、治療用ジオールの残基である；
    または、一般構造式(VI)により説明される化学式を有する少なくとも1つのポリ(エステル尿素)(PEU)ポリマー：
    Figure 2008542393
    式中、nは約10〜約150であり；個々のnモノマー内の各R3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)から独立して選択され；R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの残基；または構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、n単位の少なくとも1個内のR4は、治療用ジオールの残基である；
    または、構造式(VII)により説明される化学式を有する少なくとも1つのPEU：
    Figure 2008542393
    式中、mは約0.1〜約1.0であり；pは約0.9〜約0.1であり；nは約10〜約150であり；各R2は、独立して水素、(C1-C12)アルキルまたは(C6-C10)アリールであり；個々のmモノマー内のR3は、水素、(C1-C6)アルキル、(C2-C6)アルケニル、(C2-C6)アルキニル、(C6-C10)アリール(C1-C6)アルキル、および-(CH2)2S(CH3)から独立して選択され；各R4は、(C2-C20)アルキレン、(C2-C20)アルケニレン、(C2-C8)アルキルオキシ(C2-C20)アルキレン、飽和もしくは不飽和の治療用ジオールの残基；または構造式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環式断片、およびそれらの組合せから独立して選択され、但し、m単位の少なくとも1個内のR4は、治療用ジオールの残基である、
    を含むかまたはそのブレンドである、組成物。
  2. ポリマーが、構造式(I)の化学式を有し、かつR3がCH2Phである、請求項1記載の組成物。
  3. Figure 2008542393
    である、請求項1記載の組成物。
  4. R1が、-CH2-CH=CH-CH2-、-(CH2)4-、-(CH2)6-、および-(CH2)8-から選択される、請求項3記載の組成物。
  5. 少なくとも1つのR4が-CH2-CH=CH-CH2-である、請求項2記載の組成物。
  6. 1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトール(II)が、D-グルシトール、D-マンニトール、またはL-イジトールを表す、請求項1記載の組成物。
  7. R1またはR4の少なくとも1つが、各々、治療用二塩基酸またはジオールの残基である、請求項1記載の組成物。
  8. R4またはR6の少なくとも1つが、治療用ジオールの残基である、請求項1記載の組成物。
  9. 治療用ジオールが天然に存在する、請求項1記載の組成物。
  10. 治療用ジオールが17-β-エストラジオールである、請求項1記載の組成物。
  11. 治療用ジオールが天然に存在しない、請求項1記載の組成物。
  12. 少なくとも1つのR1が、治療用二塩基酸の残基である、請求項1記載の組成物。
  13. 24時間、約7日間、約30日間、または約90日間の期間をかけて生分解する、請求項1記載の組成物。
  14. 少なくとも1つの生体活性物質をさらに含む、請求項1記載の組成物。
  15. 1ポリマー分子鎖当たり約5〜約150個の生体活性物質の分子を含む、請求項1記載の組成物。
  16. 少なくとも1つの生体活性物質がポリマーに複合している、請求項15記載の組成物。
  17. 構造式(III)のポリマーが、構造式(VIII)の化学構造を有するポリマー-生体活性物質複合体に含まれ、
    Figure 2008542393
    式中、R5は-O-、-S-、および-NR8-からなる群より選択され；R8はHまたは(C1-C8)アルキルであり；かつR7は生体活性物質である、請求項1記載の組成物。
  18. 但し、ポリマー組成物の2つ以上の分子が架橋されて、-R5-R7-R5複合体を提供する、請求項17記載の組成物。
  19. ポリマーが、構造式(I)または(III)のPEAである、請求項1記載の組成物。
  20. ポリマーが、構造式(IV)または(V)のPEURである、請求項1記載の組成物。
  21. ポリマーが、構造式(VI)または(VII)のPEAである、請求項1記載の組成物。
  22. インビボ投与される場合に徐放型の(time release)ポリマーデポー剤を形成する、請求項1記載の組成物。
  23. ミスト中に粒子を含む分散液滴の形態である、請求項1記載の組成物。
  24. ミストがネブライザーにより作製される、請求項23記載の組成物。
  25. ビヒクルの分散液滴を含むミストを作製するよう作動可能なネブライザー内に含まれる、請求項24記載の組成物。
  26. 注射により組成物を投与するよう作動可能な注射デバイス内に含まれる、請求項1記載の組成物。
  27. 組成物の液体分散の形態での投与用に製剤化された、請求項1記載の組成物。
  28. 凍結乾燥された、請求項1記載の組成物。
  29. 請求項1記載の治療用ポリマー組成物を液体分散の形態で対象へ投与することによる、治療用ジオールまたは二塩基酸を対象へ投与するための方法であって、組成物が、酵素作用により生分解して、治療用ジオールまたは二塩基酸を長期にわたり放出する、方法。
  30. 治療用ジオールが天然のジオールである、請求項29記載の方法。
  31. 治療用ジオールが17-β-エストラジオールである、請求項29記載の方法。
  32. 治療用ジオールが天然に存在しない、請求項29記載の方法。
  33. 組成物が注射により投与される、請求項29記載の方法。
  34. 注射が、筋肉内、皮下、静脈内、中枢神経系(CNS)内、腹腔内、または臓器内に投与される、請求項33記載の方法。
  35. 組成物が、肺内または胃腸内送達により投与される、請求項29記載の方法。
  36. ジ(アミノ酸)-エストラジオール-3,17-β-ジエステルまたはその塩である、ビス-求核(bis-nucleophilic)化合物。
  37. 塩がTFA塩である、請求項36記載の化合物。
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