JP2009132825A - Stimulus-responsive biodegradable polymer and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stimulus-responsive biodegradable polymer which is useful for biological applications including delivery of a bioactive agent and changes its physical/chemical characteristics in response to small external change in an environmental parameter. <P>SOLUTION: The stimulus-responsive polymer comprises a biodegradable polymer backbone and a stimulus-responsive pendant group attached to the biodegradable polymer backbone. The biodegradable polymer backbone is poly(amino ester) or poly(amide amine) which may optionally comprise a disulfide bond in the backbone. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、概して、生物活性剤の送達を含む生物学的適用に有用な刺激応答型生分解性高分子に関するものである。   The present invention relates generally to stimulus-responsive biodegradable polymers useful for biological applications including delivery of bioactive agents.

刺激応答性高分子は、例えば、pH、温度又は光などの環境パラメーターにおける小さな外部変化に反応して、物理的又は化学的特性が変化する高分子として規定される。刺激応答型高分子は、刺激感受性高分子、インテリジェントポリマー、スマートポリマー、又は環境敏感性高分子ともいう。   Stimulus-responsive macromolecules are defined as macromolecules that change physical or chemical properties in response to small external changes in environmental parameters such as pH, temperature or light. The stimulus-responsive polymer is also referred to as a stimulus-sensitive polymer, an intelligent polymer, a smart polymer, or an environment-sensitive polymer.

刺激応答性高分子は、その医学的応用など、様々な生物学的応用におけるその可能性のために注目が高まっている。刺激応答性高分子は、架橋ヒドロゲル、可逆性ヒドロゲル、ミセル、修飾界面及び共役溶液など、様々な種類のポリマーアセンブリを形成するよう構成されている。治療学、再生医療、生分離技術における送達、もしくはセンサー又は作動装置として、これら高分子の応用が報告されており、当該分野における急速な進歩を示している(非特許文献1、2、特許文献1、2及び3を参照)。   Stimulus-responsive polymers are gaining attention because of their potential in a variety of biological applications, including their medical applications. Stimulus-responsive polymers are configured to form various types of polymer assemblies such as cross-linked hydrogels, reversible hydrogels, micelles, modified interfaces and conjugated solutions. The applications of these polymers have been reported as delivery in therapeutics, regenerative medicine, bioseparation techniques, or as sensors or actuators, indicating rapid progress in the field (Non-Patent Documents 1, 2, and Patent Documents). See 1, 2 and 3).

刺激に対する応答は、生物系における基本的な作用である。ある種の環境条件は、例えば、低pH及び高温など、身体内における特定箇所に見られる(非特許文献3を参照)。温度及びpHは、生物学的に関連する刺激と同様、比較的便利且つ効果的であることを考慮し、研究は、温度及びpH感受性高分子に焦点をおかれている。   Response to stimuli is a fundamental action in biological systems. Certain environmental conditions are found at specific locations in the body, such as low pH and high temperature (see Non-Patent Document 3). Considering that temperature and pH are relatively convenient and effective, as well as biologically relevant stimuli, research has focused on temperature and pH sensitive polymers.

従って、pH及び/又は温度感受性高分子は、部位特異的な制御薬物放出を生じさせるために生物学的温度及びpHにおける変化を利用する「上手な」薬物送達システムを用意する際に使用され得る。   Thus, pH and / or temperature sensitive macromolecules can be used in preparing “good” drug delivery systems that utilize changes in biological temperature and pH to produce site-specific controlled drug release. .

pHにおける大きな差異は、異なる臓器、組織、及び細胞内コンパートメントにおいて広く存在する。例えば、pHは、胃腸管に沿い、胃内の酸性(pH2)から、腸内のより塩基性(pH5−8)まで変化する。同様に、特定の癌、炎症組織、及び傷害組織では、血液循環のpHにおいて、7.4以上の差異を示す。加えて、pHは、初期エンドソーム内でpH6.0−6.5の範囲から、後期エンドソーム内でpH5.0−6.0の範囲まで下がり、次いで細胞エンドサイトーシスの中でリソソーム内でpH4.5−5.0の範囲まで下がり、これにより様々な細胞コンパートメント内におけるプロトン濃度が大きく変化する。従って、身体内におけるpH変化は、刺激感受性高分子の応答を特定の組織又は細胞コンパートメントに向けられた時に指揮するのに利用され得る。非ウイルス遺伝子療法におけるポリカチオン、標的とする癌における酸性誘発薬物放出システム、及びエンドソーム送達(endosomolytic delivery)におけるポリアニオン及び両性ポリマーは、薬物送達において研究されるある種典型的なpH依存型ポリマーである(非特許文献4を参照)。   Large differences in pH are widespread in different organs, tissues, and intracellular compartments. For example, the pH varies along the gastrointestinal tract from acidic (pH 2) in the stomach to more basic (pH 5-8) in the intestine. Similarly, certain cancers, inflamed tissues, and injured tissues show a difference of 7.4 or more in blood circulation pH. In addition, the pH drops from a range of pH 6.0-6.5 in the early endosome to a pH of 5.0-6.0 in the late endosome, and then in the lysosome in cell endocytosis. It falls to the range of 5-5.0, which greatly changes the proton concentration in the various cell compartments. Thus, pH changes within the body can be used to direct the response of stimulus-sensitive macromolecules when directed to a particular tissue or cell compartment. Polycations in non-viral gene therapy, acid-induced drug release systems in targeted cancers, and polyanions and amphoteric polymers in endosomolytic delivery are some typical pH-dependent polymers studied in drug delivery (See Non-Patent Document 4).

温度は、調節が比較的容易であり、インビトロ及びインビボの双方に適用可能であることを考慮すると、環境応答性ポリマー系において最も幅広く使用される刺激である。ポリ−N−置換アクリルアミド(例えば、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAAm)
ポリ(エチレンオキシド)−ポリ(プロピレンオキシド)−ポリ(エチレンオキシド)(PEO−PPO−PEO)のような両親媒性バランス系ポリマー、及び、ゼラチン並びにアガロース等のバイオポリマー及び人工ポリペチド(artificial polypetide)は、温度応答型高分子の、ある種代表的グループである(非特許文献5を参照)。
Temperature is the most widely used stimulus in environmentally responsive polymer systems given that it is relatively easy to adjust and is applicable both in vitro and in vivo. Poly-N-substituted acrylamides (eg, poly (N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm)
Amphiphilic balanced polymers such as poly (ethylene oxide) -poly (propylene oxide) -poly (ethylene oxide) (PEO-PPO-PEO), and biopolymers such as gelatin and agarose and artificial polypetides It is a certain representative group of temperature-responsive polymers (see Non-Patent Document 5).

PNIPAAmは、一般に研究される刺激応答型高分子である。この高分子は、約32℃の低臨界溶解温度(LCST)以下の水溶液に対して親水性且つ溶解性であり、LCSTを超えると疎水性且つ不溶性となる。しかしながら、PNIPAAmは、生分解性ではなく、故にインビボにおける適用に使用された場合に身体内で蓄積し得る。   PNIPAAm is a stimulus-responsive polymer that is commonly studied. This polymer is hydrophilic and soluble in an aqueous solution having a low critical solution temperature (LCST) of about 32 ° C. or lower, and becomes hydrophobic and insoluble above the LCST. However, PNIPAAm is not biodegradable and can therefore accumulate in the body when used for in vivo applications.

生物医学的応用に使用される高分子は、通常、生体適合性及び生分解性を必要とする。例えば、薬物送達においては、生体適合性ポリマーは比較的低毒性であり、生分解性ポリマーは、持続性薬物放出を増大し得、薬物の消失後における外科切除の必要性を低減し得る。従って、生体適合性且つ生分解性である刺激応答型ポリマーの更なる開発の必要性が存在する。
米国特許出願公開第2006/0105001号明細書 米国特許出願公開第2005/0169882号明細書 国際公開第2004/072258号パンフレット Jeong等、Trends.Biotechnol.、2002、20、305 Roy等、Chemistry&Biology、2003、10、1161 Qiu等、Adv.Drug.Deliv.Rev.、2001、53、321 Schmaljohann、D.Adv.Drug.Deliv.Rev.、2006、58、1655 Gil等、Prog.Polym.Sci.、2004、29、1173
Macromolecules used in biomedical applications usually require biocompatibility and biodegradability. For example, in drug delivery, biocompatible polymers are relatively low toxic, and biodegradable polymers can increase sustained drug release and reduce the need for surgical resection after drug disappearance. Accordingly, there is a need for further development of stimulus-responsive polymers that are biocompatible and biodegradable.
US Patent Application Publication No. 2006/0105001 US Patent Application Publication No. 2005/0169882 International Publication No. 2004/072258 Pamphlet Jeong et al., Trends. Biotechnol. , 2002, 20, 305 Roy et al., Chemistry & Biology, 2003, 10, 1161 Qiu et al., Adv. Drug. Deliv. Rev. , 2001, 53, 321 Schmaljohan, D.C. Adv. Drug. Deliv. Rev. 2006, 58, 1655 Gil et al., Prog. Polym. Sci. , 2004, 29, 1173

一形態において、生分解性高分子骨格及び該生分解性高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を含む刺激応答型高分子であって、該生分解性高分子骨格は、ポリ(アミノエステル)又はポリ(アミドアミン)を含み、該ポリ(アミドアミン)は任意に骨格にジスルフィド結合を含む、刺激応答型高分子が提供される。   In one aspect, a stimulus-responsive polymer comprising a biodegradable polymer skeleton and a stimulus-responsive pendant group pendant to the biodegradable polymer skeleton, wherein the biodegradable polymer skeleton is a poly (amino ester) ) Or poly (amidoamine), wherein the poly (amidoamine) optionally comprises a disulfide bond in the backbone.

ある態様において、刺激応答型高分子の生分解性高分子骨格には、刺激応答型ペンダント基がペンダントする前に、少なくとも1つの第2級アミン結合及び少なくとも1つの第3級アミン結合が含まれ、最終的な刺激応答型高分子は、少なくとも1つの第2級アミン結合及び少なくとも1つの第3級アミン結合を含み得る。   In some embodiments, the biodegradable polymer backbone of the stimulus-responsive polymer includes at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond before the stimulus-responsive pendant group is pendant. The final stimulus responsive polymer can comprise at least one secondary amine linkage and at least one tertiary amine linkage.

特定の態様において、刺激応答型高分子は、
式I:

Figure 2009132825
In certain embodiments, the stimulus-responsive polymer is
Formula I:
Figure 2009132825

により表されるユニット、及び、
式II:

Figure 2009132825
A unit represented by
Formula II:
Figure 2009132825

により表されるユニット、
から各々独立に選択される1又は2以上のユニットを含み、
任意に、式III:

Figure 2009132825
A unit represented by
Including one or more units each independently selected from
Optionally, Formula III:
Figure 2009132825

式IV:

Figure 2009132825
Formula IV:
Figure 2009132825

式V:

Figure 2009132825
Formula V:
Figure 2009132825

式VI:

Figure 2009132825
Formula VI:
Figure 2009132825

及び式VII:

Figure 2009132825
And Formula VII:
Figure 2009132825

から各々独立に選択される1又は2以上のユニットを含む。 Includes one or more units each independently selected from.

式中、
zは、O又はNHであり、
、R及びRは、各々独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルであり、
は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレンであり、
は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R−M−R
(式中、Rは、−N(R)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニレンである。)であり、
は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは、
(ii)Rが−R−M−R−である時、RもまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R、M、R、及び、R及びRが結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成しており、
は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R11−M−R12
(式中、R11は、−N(R10)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
12は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキル;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニル;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニルである。)であり、
10は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは
(ii)Rが−R11−M−R12−である時、R10もまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R10、M、R11、及び、R及びR11が結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成している;
但し、R、R、R、R、R、R、R及びR10は、第1級アミノ基、第2級アミノ基、又はカルボニル基と共役結合したC=C二重結合を有し得ない。
Where
z is O or NH;
R 1 , R 3 and R 8 are each independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl;
R 2 is a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally substituted, unsubstituted or substituted C 2-30 alkynylene;
R 5 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing 1 or 2 or more heteroatoms; or optionally 1 or 2 or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 6 > -MR < 7 >-
Wherein R 6 is bonded to —N (R 4 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 7 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C2-28alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynylene. ) And
R 4 is
(I) hydrocarbyl or
(Ii) When R 5 is —R 6 —M—R 7 —, R 4 is also bonded to M, and one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S are Optionally substituted, unsubstituted or substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted, optionally including one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S C 2-6 alkenylene, and R 4 , M, R 6 , and the nitrogen atom to which R 4 and R 6 are bonded form a saturated or unsaturated 4- to 12-membered heterocyclic ring. ,
R 9 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing 1 or 2 or more heteroatoms; or optionally 1 or 2 or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 11 > -M-R < 12 >-
Wherein R 11 is bonded to —N (R 10 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 12 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkyl optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C2-28 alkenyl optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynyl. ) And
R 10 is
(I) hydrocarbyl, or (ii) when R 9 is —R 11 —M—R 12 —, R 10 is also bonded to M and is selected from the group consisting of N, O and S 1 or Substituted or unsubstituted C 1-6 alkylene, optionally containing two or more heteroatoms, or optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S And a nitrogen atom to which R 10 , M, R 11 , and R 9 and R 11 are bonded is a saturated or unsaturated 4- to 12-membered complex, which is a substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene. Forming a ring;
However, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 and R 10 are C═C 2 conjugated to a primary amino group, a secondary amino group, or a carbonyl group. It cannot have a double bond.

刺激応答型高分子は、pH、光、温度、又はイオン強度に対して応答性であり得る。
刺激応答型ペンダント基は、式X:

Figure 2009132825
The stimulus-responsive polymer can be responsive to pH, light, temperature, or ionic strength.
The stimulus-responsive pendant group has the formula X:
Figure 2009132825

(式中、R、R及びR10は、上記に規定した通りである。)
の構造を有し得る。
(Wherein R 8 , R 9 and R 10 are as defined above.)
The structure may be

ある態様において、刺激応答基は、反応N−イソプロピルアクリルアミド、N,N’−ジエチルアクリルアミド、2−カルボキシイソプロピルアミド、N−(L)−(1−ヒドロキシメチル)プロピルメタクリルアミド、又はN−アクリロキシル−N’−アルキルピペラジンであり得る。   In some embodiments, the stimulus responsive group is a reactive N-isopropylacrylamide, N, N′-diethylacrylamide, 2-carboxyisopropylamide, N- (L)-(1-hydroxymethyl) propylmethacrylamide, or N-acryloxyl- It may be N′-alkyl piperazine.

刺激応答型高分子は、さらに疎水性ペンダント基を含み得、該疎水性ペンダント基は、ある態様において、
式XII:

Figure 2009132825
The stimulus-responsive polymer can further comprise a hydrophobic pendant group, wherein the hydrophobic pendant group is, in some embodiments,
Formula XII:
Figure 2009132825

式XIII:

Figure 2009132825
Formula XIII:
Figure 2009132825

又は、式XIV:

Figure 2009132825
Or formula XIV:
Figure 2009132825

(式中、
xは、O又はNHであり、
17は、置換された又は非置換のC3−30アルキル、置換された又は非置換のC4−30アルケニル、置換された又は非置換のC4−30アルキニル、置換された又は非置換のC3−8シクロアルキル、置換された又は非置換のC6−18アリールであり、いずれもN、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含み得る。)
の構造を有する。
(Where
x is O or NH;
R 17 is substituted or unsubstituted C 3-30 alkyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkenyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkynyl, substituted or unsubstituted C 3-8 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 6-18 aryl, any of which may optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S. )
It has the following structure.

疎水性ペンダント基は、反応4−tert−ブチルシクロへキシルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ジアセトンアクリルアミド、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド、コレステリルクロロホルメート、ナノノイルクロリド、ウンデカノイルクロリド、ラウロイルクロリド、4−ヘプチルベンゾイルクロリド、ミリストイルクロリド、1−ブロモ−2−シクロヘキシルエタン、1−ブロモオクタン、1−アダマンチルブロモメチルケトン、2−ブロモ−2’,5’−ジメチオキシアセトフェノン、1−ブロモ−3,7−ジメチルオクタン、1−ブロモドデカン、1−ブロモオクタン、1−ブロモデカン、1−ブロモオクタデカン、2−(6−ブロモヘキシルオキシ)テトラヒドロ−2H−ピラン、1−ヨードアダマンタン、1−ヨードヘキサン、1−ヨードオクタン、1−ヨードデカン、1−ヨードドデカン、又は1−ヨードオクタデカンを含み得る。   Hydrophobic pendant groups include: reaction 4-tert-butylcyclohexyl acrylate, 2-butoxyethyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, octadecyl acrylate, lauryl acrylate, diacetone acrylamide, N- (butoxymethyl) acrylamide, N- (Isobutoxymethyl) acrylamide, cholesteryl chloroformate, nanonoyl chloride, undecanoyl chloride, lauroyl chloride, 4-heptylbenzoyl chloride, myristoyl chloride, 1-bromo-2-cyclohexylethane, 1-bromooctane, 1-adamantyl Bromomethyl ketone, 2-bromo-2 ′, 5′-dimethyloxyacetophenone, 1-bromo-3,7-dimethyloctane, 1-bromododecane, -Bromooctane, 1-bromodecane, 1-bromooctadecane, 2- (6-bromohexyloxy) tetrahydro-2H-pyran, 1-iodoadamantane, 1-iodohexane, 1-iodooctane, 1-iododecane, 1-iodo Dodecane or 1-iodooctadecane may be included.

他の形態において、本明細書に記載の刺激応答型高分子及び架橋基を含む組成物が提供される。
高分子は、式XI:

Figure 2009132825
In another form, a composition comprising a stimulus responsive polymer as described herein and a cross-linking group is provided.
The polymer has the formula XI:
Figure 2009132825

(式中、
xは、O又はNHであり、
13及びR15は、各々独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル、又はヒドロカルビルであり、
14は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレンである。)
の構造を有する架橋基により架橋され得る。
(Where
x is O or NH;
R 13 and R 15 are each independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl, or hydrocarbyl;
R 14 is a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene. )
It can be crosslinked by a crosslinking group having the structure:

特定の態様において、架橋結合基は、架橋1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,2−エタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2,5−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリ(エチルグリコール)ジアクリレート、エチレンジアクリレート、1,3−プロパンジオールジアクリレート;1,4−ビス(アクリロイル)ピペラジン、N,N’−ビス(アクリロイル)シスタミン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミド;1,3−ジブロモ−2−プロパノール、1,4−ジブロモ−2−ブタノール、1,5−ジブロモペンタン、1,6−ジブロモへキサン、1,5−ジヨードペンタン、1,8−ジブロモオクタン、1,6−ジヨードへキサン、又は1,8−ジヨードオクタンを含み得る。   In certain embodiments, the cross-linking group is a cross-linked 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,2-ethanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 2,5 -Hexanediol diacrylate, poly (ethyl glycol) diacrylate, ethylene diacrylate, 1,3-propanediol diacrylate; 1,4-bis (acryloyl) piperazine, N, N'-bis (acryloyl) cystamine, N, N′-methylenebisacrylamide, N, N ′-(1,2-dihydroxyethylene) bisacrylamide; 1,3-dibromo-2-propanol, 1,4-dibromo-2-butanol, 1,5-dibromopentane, 1,6-dibromohexane, 1,5-diiodopentane 1,8-dibromo octane, 1,6-diiodo, or 1,8 may include diiodooctane.

他の形態において、本発明により、本明細書に記載の刺激応答型高分子を製造する方法もまた提供される。当該方法は、ポリ(アミノエステル)又はポリ(アミドアミン)を含む生分解性高分子を反応させ、高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を有する高分子を形成することを含み、ここで、前記ポリ(アミドアミン)は任意に高分子骨格にジスルフィド結合を有する。   In another aspect, the present invention also provides a method for producing the stimulus-responsive polymer described herein. The method includes reacting a biodegradable polymer comprising a poly (amino ester) or poly (amidoamine) to form a polymer having stimuli-responsive pendant groups pendant to the polymer backbone, wherein The poly (amidoamine) optionally has a disulfide bond in the polymer skeleton.

ある態様において、生分解性高分子は、少なくとも1つの第二級アミン結合及び少なくとも1つの第三級アミン結合を骨格に有する。   In some embodiments, the biodegradable polymer has at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond in the backbone.

前記生分解性高分子ユニットと刺激応答型分子ユニットの比率は、約10:1〜約1:4であり得る。   The ratio of the biodegradable polymer unit to the stimulus-responsive molecular unit may be about 10: 1 to about 1: 4.

本発明の方法は、さらに、高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を有する生分解性高分子を、架橋分子を用いて架橋することを含み得る。この架橋分子は、ジアクリレート、ジアクリルアミド、又はジブロモ、又はジヨード試薬を含み得る。   The method of the present invention may further comprise cross-linking a biodegradable polymer having a stimulus-responsive pendant group pendant to the polymer backbone using a cross-linking molecule. The cross-linking molecule can include diacrylate, diacrylamide, or dibromo, or diiodo reagent.

生分解性高分子ユニットと架橋分子ユニットの比率は、約20:1〜約1:2であり得る。   The ratio of biodegradable polymer unit to cross-linked molecular unit can be about 20: 1 to about 1: 2.

本発明の方法は、さらに、高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を有する生分解性高分子を、疎水性分子と反応させ、高分子骨格に疎水性ペンダント基をペンダントさせることを含み得る。   The method of the present invention may further comprise reacting a biodegradable polymer having a stimulus responsive pendant group pendant to the polymer backbone with a hydrophobic molecule to pendant the hydrophobic pendant group onto the polymer backbone. .

生分解性高分子ユニットと疎水性分子ユニットの比率は、約20:1〜約1:4であり得る。   The ratio of biodegradable polymer unit to hydrophobic molecule unit can be from about 20: 1 to about 1: 4.

さらに他の形態において、本明細書に記載の刺激応答型生分解性高分子、又は本明細書記載の組成物、及び生物活性剤を含有する組成物が提供される。この組成物は、ミセル又はヒドロゲルを形成し得る。   In yet another aspect, there is provided a composition comprising a stimulus-responsive biodegradable polymer as described herein, or a composition as described herein, and a bioactive agent. This composition may form micelles or hydrogels.

この生物活性剤は、小分子、有機金属化合物、核酸、タンパク質、ペプチド、ポリヌクレオチド金属、同位体標識した化合物、薬物、ワクチン、又は免疫薬を含み得る。   The bioactive agent can include small molecules, organometallic compounds, nucleic acids, proteins, peptides, polynucleotide metals, isotopically labeled compounds, drugs, vaccines, or immunizing agents.

本発明の他の形態及び特徴は、本発明の特定の態様に係る以下の説明を図面と併せて再検討することにより当業者に明確になるであろう。   Other aspects and features of the present invention will become apparent to those skilled in the art upon review of the following description of specific embodiments of the invention in conjunction with the drawings.

詳細な説明
本発明は、刺激応答型高分子に関するものである。これら高分子には、生分解性高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を含む高分子が含まれる。
DETAILED DESCRIPTION The present invention relates to a stimulus-responsive polymer. These polymers include polymers containing stimulus-responsive pendant groups pendant to a biodegradable polymer skeleton.

生分解性高分子骨格には、ポリ(アミノエステル)又は、例えば、ジスルフィド結合を有するポリ(アミドアミン)のようなポリ(アミドアミン)が含まれる。   Biodegradable polymer backbones include poly (amino esters) or poly (amidoamines) such as, for example, poly (amidoamines) having disulfide bonds.

ポリ(アミノエステル)は、そのpH感受性、生分解性及び生体適合性のために、薬物ベクターやDAN送達としての使用を含む、生物医学的応用における優れたバイオマテリアル候補である。ジスルフィド結合を有するポリ(アミドアミン)は、安定した刺激応答型高分子の形成、取扱い、及び送達を可能とするが、チオール含有化合物(例えば、グルタチオン)の存在下において生分解性である。さらに、ポリ(アミノエステル)、ポリ(アミドアミン)、及びかかる高分子由来の刺激応答型高分子は、単純且つ効率的な合成方法を用いて容易に製造することができる。   Poly (aminoesters) are excellent biomaterial candidates in biomedical applications, including their use as drug vectors and DAN delivery, due to their pH sensitivity, biodegradability and biocompatibility. Poly (amidoamines) with disulfide bonds allow for the formation, handling, and delivery of stable stimulus-responsive polymers, but are biodegradable in the presence of thiol-containing compounds (eg, glutathione). Furthermore, poly (amino esters), poly (amidoamines), and stimulus-responsive polymers derived from such polymers can be easily produced using simple and efficient synthetic methods.

このように、本高分子は、生体適合性且つ生分解性であり、刺激応答型ペンダント基により特定の刺激に応答して化学的又は物理的変化を受ける。次いで、刺激応答型高分子は、特定の架橋基又は追加の疎水性ペンダント基を洗濯することにより、ヒドロゲル及びミセルなど、様々な構造に形成され得る。   Thus, the present polymer is biocompatible and biodegradable and undergoes chemical or physical changes in response to specific stimuli through stimulus-responsive pendant groups. The stimulus-responsive polymer can then be formed into various structures, such as hydrogels and micelles, by washing specific cross-linking groups or additional hydrophobic pendant groups.

「生分解性」なる用語は、所定の物質が細胞又は有機的組織体内に見出されるような、化学的又は酵素分解機構などによる、自然条件下において破壊又は分解されることができることを意味する。   The term “biodegradable” means that a given substance can be destroyed or degraded under natural conditions, such as by chemical or enzymatic degradation mechanisms, as found in cells or organic tissues.

一形態において、生分解性高分子骨格及び刺激応答型ペンダント基を含む刺激応答型高分子が提供される。   In one form, a stimulus responsive polymer comprising a biodegradable polymer backbone and a stimulus responsive pendant group is provided.

刺激応答型ペンダント基がペンダントする前の生分解性高分子骨格は、少なくとも、第二級アミンの窒素における反応を介してのペンダント基のペンダントに使用され得る第二級アミン結合を含む。したがって、誘導体化されて刺激応答型になる前の高分子骨格は、骨格に少なくとも一つの第二級アミン結合を有し得、当該第二級アミン結合は、刺激応答型ペンダント基などの適切なペンダント基、又は架橋基との反応に使用され得る。   The biodegradable polymer backbone before the stimulus-responsive pendant group is pendant contains at least a secondary amine linkage that can be used to pendant the pendant group via reaction at the secondary amine nitrogen. Thus, the polymer backbone prior to being derivatized to a stimulus responsive type can have at least one secondary amine bond in the skeleton, wherein the secondary amine bond is a suitable one such as a stimulus responsive pendant group. It can be used for reaction with pendant groups or crosslinking groups.

刺激応答型高分子は、刺激応答型ペンダント基及び他のペンダント基、又は架橋基が結合した後でも、その高分子骨格中に少なくとも1つのアミン結合を含み得る。
刺激応答型高分子の高分子骨格は、直鎖状又は分岐鎖状であり得、高分岐も含む。
The stimulus-responsive polymer can include at least one amine bond in the polymer backbone even after the stimulus-responsive pendant group and other pendant groups or cross-linking groups are attached.
The polymer skeleton of the stimulus-responsive polymer can be linear or branched and includes hyperbranching.

本発明の骨格は、刺激応答型ペンダント基がペンダントする前に、その骨格中に少なくとも1つの第二級アミン結合と少なくとも1つの第三級アミン結合を有するポリ(アミド)アミンを含み得、該ポリ(アミド)アミンは、ジスルフィド結合を含み得る。   The scaffold of the present invention may comprise a poly (amido) amine having at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond in the scaffold before the stimulus-responsive pendant group is pendant, The poly (amido) amine can contain disulfide bonds.

また、本発明の骨格は、刺激応答型ペンダント基がペンダントする前に、その骨格中に少なくとも1つの第二級アミン結合と少なくとも1つの第三級アミン結合を有するポリ(アミノエステル)を含み得る。   The scaffold of the present invention may also comprise a poly (amino ester) having at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond in the scaffold before the stimulus-responsive pendant group is pendant. .

好適なポリ(アミノエステル)及びその製造方法が、参照により本明細書に取り込まれる米国特許出願公開第2004/0260115号明細書に記載されている。したがって、ある態様において、該骨格には、ペンダント基による誘導体化の前に、その高分子骨格中に少なくとも1つの第二級アミン結合と少なくとも1つの第三級アミン結合を有する高分子骨格を有するポリ(アミノエステル)化合物が含まれる。   Suitable poly (amino esters) and methods for their preparation are described in US Patent Application Publication No. 2004/0260115, which is incorporated herein by reference. Thus, in some embodiments, the backbone has a polymeric backbone having at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond in the polymeric backbone prior to derivatization with a pendant group. Poly (amino ester) compounds are included.

他の態様において、ポリ(アミノエステル)骨格には、その高分子骨格中に少なくとも1つの第二級アミン結合と少なくとも1つの第三級アミン結合を有し、ペンダント基による誘導体化の前に末端第一級アミノ基を有しない高分子骨格を有するポリ(アミノエステル)化合物が含まれる。   In other embodiments, the poly (amino ester) backbone has at least one secondary amine linkage and at least one tertiary amine linkage in its macromolecular backbone, and is terminated before derivatization with a pendant group. Poly (amino ester) compounds having a polymer backbone that does not have primary amino groups are included.

特定の態様において、刺激応答型高分子は、直鎖状ユニットを含む高分子であり得、各々独立に、式I:

Figure 2009132825
In certain embodiments, the stimulus-responsive polymer can be a polymer comprising linear units, each independently of formula I:
Figure 2009132825

の直鎖状ユニット、及び式II:

Figure 2009132825
And a linear unit of formula II:
Figure 2009132825

の直鎖状ユニットから選択される。 Selected from the following linear units:

また、刺激応答型高分子は、任意に式III:

Figure 2009132825
Also, the stimulus-responsive polymer can optionally be of formula III:
Figure 2009132825

から選択される1又は2以上のユニットを含み得る。 One or more units selected from:

さらに、高分子内のすべての構造単位に、必ずしも刺激応答型基が結合しているとは限らず、式IV:

Figure 2009132825
Furthermore, not all stimulus units in the polymer have a stimulus-responsive group attached, and the formula IV:
Figure 2009132825

式V:

Figure 2009132825
Formula V:
Figure 2009132825

式VI:

Figure 2009132825
Formula VI:
Figure 2009132825

及び式VII:

Figure 2009132825
And Formula VII:
Figure 2009132825

から各々独立に選択される1又は2以上のユニットを任意に含み得る。 One or two or more units each independently selected from can be optionally included.

上記式中、
zは、O又はNHである。
、R及びRは、各々独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルである。
In the above formula,
z is O or NH.
R 1 , R 3 and R 8 are each independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl.

は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレンである。 R 2 is a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene.

は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R−M−R
(式中、Rは、−N(R)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニレンである。)である。
R 5 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing 1 or 2 or more heteroatoms; or optionally 1 or 2 or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 6 > -MR < 7 >-
Wherein R 6 is bonded to —N (R 4 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 7 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C2-28alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynylene. ).

は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは、
(ii)Rが−R−M−R−である時、RもまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R、M、R、及び、R及びRが結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成している。
R 4 is
(I) hydrocarbyl or
(Ii) When R 5 is —R 6 —M—R 7 —, R 4 is also bonded to M, and one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S are Optionally substituted, unsubstituted or substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted, optionally including one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S C 2-6 alkenylene, and R 4 , M, R 6 , and the nitrogen atom to which R 4 and R 6 are bonded form a saturated or unsaturated 4- to 12-membered heterocycle. .

は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R11−M−R12
(式中、R11は、−N(R10)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
12は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキル;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニル;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニルである。)である。
R 9 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing 1 or 2 or more heteroatoms; or optionally 1 or 2 or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 11 > -M-R < 12 >-
Wherein R 11 is bonded to —N (R 10 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 12 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkyl optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C2-28 alkenyl optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynyl. ).

10は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは
(ii)Rが−R11−M−R12−である時、R10もまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R10、M、R11、及び、R及びR11が結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成している。
R 10 is
(I) hydrocarbyl, or (ii) when R 9 is —R 11 —M—R 12 —, R 10 is also bonded to M and is selected from the group consisting of N, O and S 1 or Substituted or unsubstituted C 1-6 alkylene, optionally containing two or more heteroatoms, or optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S And a nitrogen atom to which R 10 , M, R 11 , and R 9 and R 11 are bonded is a saturated or unsaturated 4- to 12-membered complex, which is a substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene. A ring is formed.

但し、上記式において、R、R、R、R、R、R、R及びR10は、第1級アミノ基、第2級アミノ基、又はカルボニル基と共役結合したC=C二重結合を有し得ない。 However, in the above formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 and R 10 are conjugated to a primary amino group, a secondary amino group, or a carbonyl group. It cannot have a C = C double bond.

このように、上記構造式において、少なくとも1又は2以上のR、R又はRが、ジスルフィド基を含む時、特に骨格がポリ(アミドアミン)を含む場合には、高分子骨格はジスルフィド結合を含み得る。 Thus, in the above structural formula, when at least one or two or more of R 2 , R 4 or R 5 contain a disulfide group, especially when the skeleton contains poly (amidoamine), the polymer skeleton has a disulfide bond. Can be included.

本発明の特定の形態において、高分子骨格は、上述した式Iの直鎖状ユニット及び式IIの直鎖状ユニットから独立に選択される1〜2000の直鎖状ユニットを含み得、任意に式III〜VIIの1又は2以上のユニットを含む。   In a particular form of the invention, the polymer backbone can comprise 1 to 2000 linear units independently selected from the linear units of formula I and II described above, optionally Contains one or more units of formula III-VII.

ある形態において、刺激応答型高分子の形成に使用される高分子骨格は、
高分子骨格がポリ(アミノエステル)であり、高分子骨格内の直鎖状ユニットの含有率が20%〜45%であり、Rがエチレンであるとき、−N(R)−R−NH−は、1−(2−アミノエチル)ピペラジニレン、N−エチルエチレンジ−アミニレン、N−メチル−1,3−プロパンジアミニレン、ピペラジニレン、又は4−(アミノメチル)ピペリジニレンではなく、更に、高分子骨格内の直鎖状ユニットの含有率が20%〜45%であり、Rが−(CHCHO)CHCHであり、nが5、7又は13であるとき、−N(R)−R−NH−は、1−(2−アミノエチル)ピペラジニレン、N−エチルエチレンジアミニル−エン、N−メチル−1,3−プロパンジアミニレン、又は4−(アミノメチル)−ピペリジニレンではない。
In one form, the polymer backbone used to form the stimulus-responsive polymer is
When the polymer skeleton is poly (amino ester), the content of the linear unit in the polymer skeleton is 20% to 45%, and R 2 is ethylene, —N (R 4 ) —R 5 -NH- is not 1- (2-aminoethyl) piperazinylene, N-ethylethylenedi-aminylene, N-methyl-1,3-propanediaminylene, piperazinylene, or 4- (aminomethyl) piperidinylene; , The content of linear units in the polymer skeleton is 20% to 45%, R 2 is — (CH 2 CH 2 O) n CH 2 CH 2 , and n is 5, 7 or 13. when, -N (R 4) -R 5 -NH- is 1- (2-aminoethyl) piperazinylene, N- ethyl ethylene Zia mini Le - ene, N- methyl-1,3-propane Zia mini Ren, or 4 -(Aminomethyl) -Not piperidinylene.

本開示において、「ヒドロカルビル」なる用語は、1又は2以上のヘテロ原子を含み得る炭化水素基を意味し、限定するものではないが、分岐及び非分岐アルキル、分岐及び非分岐アルケニル、分岐及び非分岐アルキニル、アリール、アルコキシル、カルバモイル、カルボキシルエステル、カルボニルジオキシル、アミド、アルキルチオエーテル、ジアルキルアミノ、トリアルキルアミノ、シアノ、ウレイド、置換アルカノイル基、環式、環式芳香族、複素環式、及び芳香族複素環基が挙げられ、各々は、分岐及び非分岐アルキル、分岐及び非分岐アルケニル、分岐及び非分岐アルキニル、ジアルキルアミノ、トリアルキルアミノ、アリール、ウレイド、複素環、芳香族複素環、環式、芳香族環式、ハロゲン、ヒドロキシル、アルコキシ、シアノ、アミド、カルバモイル、カルボン酸、エステル、カルボニル、カルボニルジオキシル、アルキルチオエーテル、及びチオール基からなる群から選択される1又は2以上の置換基で置換されていてもよい。このように、本開示において、「ヒドロカルビル」なる用語には、ヘテロ原子を介して化合物に結合した炭化水素基(例えば、アルコキシラジカル)が含まれる。   In this disclosure, the term “hydrocarbyl” refers to a hydrocarbon group that may contain one or more heteroatoms, including but not limited to branched and unbranched alkyl, branched and unbranched alkenyl, branched and unbranched. Branched alkynyl, aryl, alkoxyl, carbamoyl, carboxyl ester, carbonyldioxyl, amide, alkylthioether, dialkylamino, trialkylamino, cyano, ureido, substituted alkanoyl groups, cyclic, cyclic aromatic, heterocyclic, and aromatic Each group includes branched and unbranched alkyl, branched and unbranched alkenyl, branched and unbranched alkynyl, dialkylamino, trialkylamino, aryl, ureido, heterocycle, aromatic heterocycle, cyclic , Aromatic cyclic, halogen, hydroxyl, alkoxy, Bruno, amide, carbamoyl, carboxylic acid, ester, carbonyl, carbonyl benzodioxyl, alkyl thioether, and may be substituted with one or more substituents selected from the group consisting of a thiol group. Thus, in the present disclosure, the term “hydrocarbyl” includes a hydrocarbon group (eg, an alkoxy radical) attached to a compound via a heteroatom.

したがって、R、R、R、R及びR10がヒドロカルビルである場合の、これら基の好適な値には、置換された又は非置換のC1−30アルキル、置換された又は非置換のC2−30アルケニル、置換された又は非置換のC2−30アルキニル、置換された又は非置換のC3−8シクロアルキル、置換された又は非置換のC6−18アリールが含まれ、いずれもN、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含み得る。 Thus, when R 1 , R 3 , R 4 , R 8 and R 10 are hydrocarbyl, suitable values for these groups include substituted or unsubstituted C 1-30 alkyl, substituted or non-substituted Included are substituted C 2-30 alkenyl, substituted or unsubstituted C 2-30 alkynyl, substituted or unsubstituted C 3-8 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 6-18 aryl. , Any of which may optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S.

本開示において、刺激応答型高分子における「ユニット」なる用語は、1、2又は3個の共有結合を介して高分子骨格に共有結合した高分子の構造単位をいう。高分子骨格を延長し、特定構造を有するユニットは他の特定構造を有するユニット間で不規則に散りばめられ得るが、高分子に沿って繰り返される単位を表す。当該用語は、式I〜VIIのいずれか一つの構造を有するユニットを含む、高分子中のすべての可能な単位をカバーする総称として用いられる。所定のユニットは、同じ高分子鎖中の、もしくは異なる高分子鎖中の他のユニットと架橋的に共有結合し得こと、さらに、かかる架橋的結合は、高分子骨格を延長するユニット間での骨格共有結合の上記記載に含まれることを意図していないことが理解されよう。   In the present disclosure, the term “unit” in a stimulus-responsive polymer refers to a structural unit of a polymer that is covalently bonded to the polymer skeleton via one, two, or three covalent bonds. A unit extending a polymer skeleton and having a specific structure represents a unit repeated along the polymer, although the unit having a specific structure can be randomly scattered among other units having a specific structure. The term is used as a generic term covering all possible units in a polymer, including units having the structure of any one of formulas I-VII. A given unit can be covalently linked in crosslink with other units in the same polymer chain or in different polymer chains, and such a crosslink can be linked between units that extend the polymer backbone. It will be understood that it is not intended to be included in the above description of the backbone covalent bond.

本開示において、「直鎖状ユニット」なる用語は、二つの共有結合を介して高分子骨格に共有結合し、それにより実質的に直鎖状の高分子骨格を延長する高分子の構造単位をいう。本発明の直鎖状ユニットは、式I〜VIにより規定される構造を有し得る。   In the present disclosure, the term “linear unit” refers to a structural unit of a polymer that is covalently bonded to the polymer backbone via two covalent bonds, thereby extending the substantially linear polymer backbone. Say. The linear unit of the present invention may have a structure defined by Formulas I-VI.

本開示において、「分鎖状ユニット」なる用語は、三つの共有結合を介して高分子骨格に共有結合し、それにより高分子骨格を分岐させている高分子の構造単位をいう。本発明の分岐鎖ユニットは式VIIにより規定される構造を有し得る。   In the present disclosure, the term “chain unit” refers to a structural unit of a polymer that is covalently bonded to the polymer skeleton via three covalent bonds, thereby branching the polymer skeleton. The branched chain unit of the present invention may have a structure defined by Formula VII.

本開示において、「末端ユニット」なる用語は、高分子鎖の終端又は末端において現れるポリ(アミノエステル)の構造単位をいう。上述したポリ(アミノエステル)は、2又は3以上の末端ユニットを含み得る。本ポリ(アミノエステル)における末端ユニットは、以下の式VIII又は式IXによる構造を有し得る。

Figure 2009132825
In the present disclosure, the term “terminal unit” refers to a poly (amino ester) structural unit that appears at the end or end of a polymer chain. The poly (amino ester) described above may contain two or more terminal units. The terminal unit in the poly (amino ester) may have a structure according to Formula VIII or Formula IX below.
Figure 2009132825

式中、R4及びR5は、式I〜VIIにおける規定と同義である。   In the formula, R4 and R5 have the same definitions as in formulas I to VII.

図1は、ビス(アクリレート)エステルと第二級及び第一級アミノ基を有するジアミンとを反応させポリ(アミノエステル)骨格を形成することにより製造される直鎖状ポリ(アミノエステル)において現れ得る本刺激応答型高分子と結合種の2態様を表す。構造ユニットは、一つの第三級アミン及び一つの第二級アミン結合を介して高分子骨格において結合されている。表示された態様において、末端ユニットは、未反応アミノ基として、元の第二級アミノ基、又は元の第一級アミノ基のいずれかを有することに留意すべきである。   FIG. 1 appears in a linear poly (amino ester) produced by reacting a bis (acrylate) ester with a diamine having secondary and primary amino groups to form a poly (amino ester) skeleton. 2 shows two modes of the obtained stimulus-responsive polymer and binding species. The structural units are linked in the polymer backbone via one tertiary amine and one secondary amine bond. It should be noted that in the indicated embodiment, the terminal unit has either the original secondary amino group or the original primary amino group as an unreacted amino group.

高分子骨格は、高分子の終部に末端キャッピングユニットを更に含み得る。好適な末端キャッピング剤には、モルホリン、N−メチルピペラジン、N−エチルピペラジン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、及び1−メチル−4−メチルアミノピペリジン、及びベンジル−1−ピペラジンカルボキシレートが含まれる。   The polymer backbone may further comprise an end capping unit at the end of the polymer. Suitable end capping agents include morpholine, N-methylpiperazine, N-ethylpiperazine, dimethylamine, diethylamine, and 1-methyl-4-methylaminopiperidine, and benzyl-1-piperazinecarboxylate.

本明細書において言及したように、「刺激応答型」又は「刺激応答」なる用語は、特定pH、温度、光(特定波長の光を含む)又はイオン強度などの外的刺激に応答して物理的又は化学的特性において変化を受けるペンダント基、化合物又は高分子の特徴を表現又は言及したものである。例えば、化合物の疎水性度または親水性度は、外的刺激の利用に応答して変化し得、化合物の溶解度に変化をもたらし得る。特定のペンダント基、化合物又は高分子は、単一の刺激又は2以上の刺激に対して応答性となり得、異なる刺激に対し、物理的又は化学的特性において異なる応答、変化を示し得る。   As referred to herein, the term “stimulus responsive” or “stimulus response” refers to physical in response to an external stimulus such as a specific pH, temperature, light (including light of a specific wavelength) or ionic strength. A representation or mention of a characteristic of a pendant group, compound or polymer that undergoes a change in its mechanical or chemical properties. For example, the hydrophobicity or hydrophilicity of a compound can change in response to the use of an external stimulus, resulting in a change in the solubility of the compound. Certain pendant groups, compounds or macromolecules can be responsive to a single stimulus or two or more stimuli and can exhibit different responses, changes in physical or chemical properties to different stimuli.

しがたって、「刺激応答型ペンダント基」は、高分子骨格上にグラフトした場合に、上述した刺激応答性を所有するペンダント基をいい、グラフトした高分子に刺激応答性を付与する。   Therefore, the “stimulus responsive pendant group” refers to a pendant group possessing the above-mentioned stimulus responsiveness when grafted onto a polymer skeleton, and imparts stimulus responsiveness to the grafted polymer.

上記の通り、刺激は、pH、温度、光、イオン強度であり得、刺激応答型ペンダント基、化合物、又は高分子は、特定の刺激に曝された時に、物理的又は化学的変化を受け得る。   As described above, stimuli can be pH, temperature, light, ionic strength, and stimulus-responsive pendant groups, compounds, or macromolecules can undergo physical or chemical changes when exposed to specific stimuli. .

刺激応答型ペンダント基は、いかなる刺激応答型のペンダント基であってもよい。ペンダント基は、刺激応答型、もしくは刺激応答型モノマーのオリゴマーであり得る。   The stimulus-responsive pendant group may be any stimulus-responsive pendant group. The pendant group can be a stimulus responsive or oligomer of a stimulus responsive monomer.

ある形態において、刺激応答型ペンダント基は、温度応答型ペンダント基である。ある形態において、刺激応答型ペンダント基は、カプロラクタム、エチレングリコール、又は酸化プロピレンを含む。   In some forms, the stimulus responsive pendant group is a temperature responsive pendant group. In some forms, the stimulus-responsive pendant group comprises caprolactam, ethylene glycol, or propylene oxide.

他の形態において、刺激応答型ペンダント基は、N−置換アクリルアミド基を含む。
刺激応答型ペンダント基がN−置換アクリルアミド基である場合、N−置換アクリルアミド基の置換基は、高分子骨格の第二級アミノ基より求核性が低くなければならず、そのため、置換基は、N−置換アクリルアミド中のビニル基との反応のために骨格中の第二級アミン基を備えない。
In other forms, the stimulus-responsive pendant group comprises an N-substituted acrylamide group.
When the stimulus-responsive pendant group is an N-substituted acrylamide group, the substituent of the N-substituted acrylamide group must be less nucleophilic than the secondary amino group of the polymer backbone, so that the substituent is The secondary amine group in the skeleton is not provided for reaction with the vinyl group in the N-substituted acrylamide.

ある形態において、刺激応答型ペンダント基は、式Xを有し得る。

Figure 2009132825
In some forms, the stimulus-responsive pendant group can have the formula X.
Figure 2009132825

、R及びR10は、式I〜VIIにおける規定と同義である。 R 8 , R 9 and R 10 are as defined in formulas I to VII.

上述したように、刺激応答型ペンダント基は、高分子骨格中の第二級アミノ基との反応を介して生分解性高分子骨格にグラフトし得る。しかしながら、高分子骨格及びグラフト前のペンダント基中に存在する特定の官能基によっては、刺激応答型ペンダント基は、高分子中の第二級アミノ基以外の基を介してペンダントし得る。   As described above, the stimulus-responsive pendant group can be grafted to the biodegradable polymer backbone via reaction with secondary amino groups in the polymer backbone. However, depending on the polymer backbone and the specific functional groups present in the pendant group prior to grafting, the stimulus-responsive pendant group can be pendant through groups other than secondary amino groups in the polymer.

刺激応答型ペンダント基がグラフトする高分子骨格中の利用可能な部位の飽和は、以下に示すように、グラフト反応の条件を変えることにより変化し得る。したがって、刺激応答型高分子は、グラフトのために利用可能な部位に、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は、少なくとも100%においてグラフトした刺激応答型ペンダント基を含み得る。刺激応答型高分子は、約1%〜約99%のグラフト化刺激応答型ペンダント基を含み得、もしくは、約1%〜約100%グラフト化刺激応答型ペンダント基を含み得る。   The saturation of available sites in the polymer backbone to which the stimulus-responsive pendant groups are grafted can be changed by changing the conditions of the grafting reaction, as shown below. Thus, the stimulus-responsive polymer is at least 1%, at least 2%, at least 3%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25% at the site available for grafting. At least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least It may comprise stimulus responsive pendant groups grafted at 90%, at least 95%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, or at least 100%. The stimulus responsive polymer can comprise from about 1% to about 99% grafted stimulus responsive pendant groups, or can comprise from about 1% to about 100% grafted stimulus responsive pendant groups.

使用される特定のペンダント基次第では、高分子にグラフトするペンダント基が極度に少なく、刺激応答性の欠失がもたらされ得ることが理解されよう。刺激応答性とそのグラフト度の関係は、日常的に行われる実験室手法により容易に決定することができる。   It will be appreciated that depending on the particular pendant group used, there will be extremely few pendant groups grafted onto the polymer, resulting in a loss of stimulus responsiveness. The relationship between stimulus responsiveness and the degree of grafting can be easily determined by routine laboratory methods.

図2は、本刺激応答型高分子の特定形態における、ポリ(アミノエステル)ポリ(PEG258DA−AEPZ)にN−イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)をグラフトさせた産物のHNMR分光法の結果を示し、得られたポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmが、グラフト度46%のNIPAAm又はグラフト度100%のNIPAAmのいずれかを有することを示す。 FIG. 2 shows the result of 1 HNMR spectroscopy of a product obtained by grafting N-isopropylacrylamide (NIPAAm) to poly (amino ester) poly (PEG258DA-AEPZ) in a specific form of the stimulus-responsive polymer. The resulting poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm has either a NIPAAm with a grafting degree of 46% or a NIPAAm with a grafting degree of 100%.

高分子の疎水性又は親水性は、高分子の刺激応答性を調節するために調整され得、これにより刺激応答性は、所定の使用に適している。刺激応答性は、高分子中の親水性及び親水性基の比率をシフトさせることにより変化し得る。例えば、生分解性高分子主鎖の親水性/疎水性特性、及びN−置換アクリルアミドペンダント基などの付加ペンダント基の性質及びグラフト度は、刺激応答性を調節するために調整され得る。   The hydrophobicity or hydrophilicity of the polymer can be adjusted to adjust the stimulus responsiveness of the polymer so that the stimulus responsiveness is suitable for a given use. Stimulus responsiveness can be changed by shifting the ratio of hydrophilicity and hydrophilic groups in the polymer. For example, the hydrophilic / hydrophobic properties of the biodegradable polymer backbone, and the nature and degree of grafting of additional pendant groups such as N-substituted acrylamide pendant groups can be tailored to adjust stimulus responsiveness.

加えて、温度応答性ではないが、親水性又は疎水性である追加のペンダント基を導入することにより、刺激応答型高分子の刺激応答性に影響を及ぼすことがある。   In addition, the introduction of additional pendant groups that are not temperature responsive but are hydrophilic or hydrophobic may affect the stimulus responsiveness of the stimulus responsive polymer.

刺激応答型ペンダント基が温度応答性基である態様において、高分子は、高分子溶液が溶解性から不溶性へ相転移する(例えば、臨界温度を超え水溶液に不溶性となる)臨界温度として規定される臨界溶解温度(LCST)がより低くなり得る。LCSTは、日常的に行われる実験室手法を用いて決定することができる。例えば、LCSTは、刺激応答型高分子水溶液の温度関数としての透過率特性のプロットにおける転移点として測定することができ、紫外分光計でモニターされる。ここで、転移点とは、透過率が一定の透過率値(例えば、LCST以下の温度において)から、増加又は減少により変化し始める点、あるいは、逆に、透過率が増加又は減少の透過率値から一定の透過率値へ変化し始める点をいうことが意図されている。例えば、図8を参照することができる。   In embodiments where the stimulus responsive pendant group is a temperature responsive group, the polymer is defined as the critical temperature at which the polymer solution undergoes a phase transition from soluble to insoluble (eg, exceeds the critical temperature and becomes insoluble in aqueous solution). The critical solution temperature (LCST) can be lower. LCST can be determined using routine laboratory procedures. For example, LCST can be measured as a transition point in a plot of transmittance characteristics as a function of temperature of a stimulus-responsive polymer aqueous solution and is monitored with an ultraviolet spectrometer. Here, the transition point is a point at which the transmittance starts to change due to an increase or decrease from a constant transmittance value (for example, at a temperature equal to or lower than the LCST), or conversely, a transmittance at which the transmittance increases or decreases. It is intended to refer to the point at which a value begins to change from a constant transmittance value. For example, reference can be made to FIG.

温度応答型高分子のLCSTは、所定の適用に好適なように調製され得る。例えば、LCSTは、高分子が身体内で使用される適用のための身体温度と室温との範囲内となるよう選択することができる。このように、高分子は、身体の外部の一構造と身体内の異構造とを有するよう設計することができる。   The LCST of the temperature-responsive polymer can be prepared to be suitable for a given application. For example, the LCST can be selected such that the polymer is within the range of body temperature and room temperature for applications used in the body. Thus, the polymer can be designed to have one structure external to the body and a different structure within the body.

例えば、グラフトするNIPAAmペンダント基の百分率が変化するポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmは、異なるLCSTを示す。図6に示すように、高分子ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmにおけるNIPAAmのグラフト度が100%の高分子と46%の高分子とでは、LCSTが各々33℃及び36℃となる。しかしながら、NIPAAmのグラフト度が15%においては、同じ高分子骨格においてLCSTの損失がみられる。対照的に、主高分子鎖の疎水性度がより高く、NIPAAmのグラフト度が15%であるポリ(BDA−AEPZ)−g−NIPAAmにおいては、LSCTがなお34.5℃に保たれていた。一方、主高分子鎖の親水性度がより高く、NIPAAmのグラフト度が100%であるポリ(PEG575DA−AEPZ)−g−NIPAAmにおいては、LSCTを示さなかった。   For example, poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm, in which the percentage of grafted NIPAAm pendant groups varies, exhibits a different LCST. As shown in FIG. 6, a polymer having a NIPAAm grafting degree of 100% and a polymer having 46% of the polymer poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm has LCSTs of 33 ° C. and 36 ° C., respectively. However, when the graft degree of NIPAAm is 15%, loss of LCST is observed in the same polymer skeleton. In contrast, in poly (BDA-AEPZ) -g-NIPAAm, where the hydrophobicity of the main polymer chain is higher and the grafting degree of NIPAAm is 15%, the LSCT was still maintained at 34.5 ° C. . On the other hand, poly (PEG575DA-AEPZ) -g-NIPAAm in which the hydrophilicity of the main polymer chain is higher and the grafting degree of NIPAAm is 100% did not show LSCT.

高分子骨格中のアミノ基のプロトン化によっても主鎖の親水性は増加するので、高分子の親水性/疎水性バランスを調節するために高分子は調整され得、故に刺激応答性に影響を及ぼす。加えて、アミノ基のプロトン化から発生する正電荷は、知覚刺激への暴露が、例えばペンダント基の縮小などの高分子における構造変化に導く場合に、高分子が大粒子を形成する高分子凝集の広がりを抑制又は低減し得る。   Protonation of the amino group in the polymer backbone also increases the hydrophilicity of the main chain, so the polymer can be adjusted to adjust the hydrophilic / hydrophobic balance of the polymer, thus affecting the stimulus response. Effect. In addition, the positive charge generated from protonation of amino groups can cause polymer aggregation, where exposure to sensory stimuli leads to structural changes in the polymer, such as reduction of pendant groups. Can be suppressed or reduced.

更なる例において、ポリ(BDA−AEPZ)−g−NIPAAm0.6は、図7に示すように、pH7、5及び3において、各々30.5℃、31.0℃、34.5℃のLCSTを有する。高分子のLCSTは、pH5における骨格アミノ基の部分プロトン化、並びにpH3におけるアミノ基の完全プロトン化の結果として親水性が増加するために、pHが減少するに従い増加する。更に、高分子の凝集の減少は、図7に示すように、pH7における36℃での透過率がわずか1%であるのに対し、pH5及び3における40℃での透過率が89%であるという事実により証明される。 In a further example, poly (BDA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.6 is at 30.5 ° C, 31.0 ° C, 34.5 ° C at pH 7, 5 and 3, respectively, as shown in FIG. Has LCST. The LCST of the polymer increases with decreasing pH due to increased hydrophilicity as a result of partial protonation of backbone amino groups at pH 5 and full protonation of amino groups at pH 3. Furthermore, the decrease in polymer agglomeration, as shown in FIG. 7, is only 1% transmittance at 36 ° C. at pH 7, whereas 89% transmittance at 40 ° C. at pH 5 and 3. Is proved by the fact that

高分子は、従来、様々な組成物及び構造に形成され得、例えば、上手な薬物送達システムに使用される刺激応答型高分子において有用な形態であるヒドロゲルが含まれる。   Polymers can conventionally be formed into a variety of compositions and structures, including hydrogels that are useful forms in stimuli-responsive polymers used in successful drug delivery systems, for example.

ヒドロゲルは、網目構造のある領域では水に膨潤し大量の水を保持し得、一方網目構造の他の領域では化学的又は物理的に連結しあっている三次元(3D)網目構造である。したがって、ヒドロゲルは水で膨潤している場合にもその構造を維持することができる。3D網目構造は、共有結合、水素結合、ファン・デル・ワールス相互作用、又は物理的エンタングルメントを介して架橋親水性高分子により形成され得る(Kamath等、Adv. Drug. Deliv. Rev., 1993, 11, 59)。   Hydrogels are three-dimensional (3D) networks that can swell in water and retain large amounts of water in certain areas of the network, while chemically or physically connected in other areas of the network. Therefore, the hydrogel can maintain its structure even when swollen with water. 3D networks can be formed by cross-linked hydrophilic polymers via covalent bonds, hydrogen bonds, van der Waals interactions, or physical entanglement (Kamath et al., Adv. Drug. Deliv. Rev., 1993 , 11, 59).

刺激応答型高分子を用いて製造される刺激応答型ヒドロゲルは、身体に投与された場合における不良環境(例えば、胃中の酵素及び低pHの存在)から薬物又は生物活性剤を保護するために使用され得る。さらに、ヒドロゲルは、その応答の結果、部位特異的薬物放出により、適切な環境刺激に暴露するために使用され得る。   Stimulus responsive hydrogels manufactured using stimulus responsive polymers are intended to protect drugs or bioactive agents from adverse environments (eg, the presence of enzymes and low pH in the stomach) when administered to the body. Can be used. In addition, hydrogels can be used to expose to appropriate environmental stimuli as a result of their response through site-specific drug release.

刺激応答型ヒドロゲルは、人工筋肉の形成(Kajiwara等, Nature, 1992, 355, 208; Osada等, Nature, 1992, 355, 242)、化学バルブ(Osada等, Chem. Lett., 1985, 9, 1285)、酵素および細胞の固定化(Chen等, Biotechnol. Prog., 1998, 14, 473)、及び、バイオ分離における希薄溶液の濃縮(Park等, Biotechnol. Prog., 1992, 8, 521)など、様々な適用において開発されている。   Stimulus-responsive hydrogels are used to form artificial muscles (Kajiwara et al., Nature, 1992, 355, 208; Osada et al., Nature, 1992, 355, 242), chemical valves (Osada et al., Chem. Lett., 1985, 9, 1285). ), Enzyme and cell immobilization (Chen et al., Biotechnol. Prog., 1998, 14, 473), and concentration of dilute solutions in bioseparation (Park et al., Biotechnol. Prog., 1992, 8, 521), etc. Developed in various applications.

上述した刺激応答型高分子は、高分子骨格の架橋結合によりヒドロゲル構造に構築され、架橋高分子網目を形成し得る。このように、刺激応答型高分子は刺激応答型ヒドロゲルの形態であり得、高分子中の二つの部位を連結する架橋基を含む。ここで、二つの部位には、異なる高分子鎖における部位を含む。   The above-mentioned stimulus-responsive polymer can be constructed into a hydrogel structure by cross-linking of the polymer skeleton, and can form a cross-linked polymer network. Thus, the stimulus-responsive polymer can be in the form of a stimulus-responsive hydrogel and includes a bridging group that connects two sites in the polymer. Here, the two sites include sites in different polymer chains.

架橋基は、1又は2以上の高分子鎖上の2つの部位を、一の高分子骨格上の反応基を介して第二の高分子骨格上の反応基に連結するものであればいかなる架橋基であってもよい。架橋剤により連結される高分子骨格上の各特定反応基は、同じであってもよいし異なっていてもよい。すなわち、高分子骨格と反応する前の架橋基は、高分子上の相補的官能基(complementary functional group)との反応に利用可能な二つの官能基(典型的には、架橋分子の一方の端部)を有する二官能性分子である。刺激応答型ペンダント基への架橋基の結合は、得られるヒドロゲルの刺激応答性に影響を及ぼし得るが、架橋基は、ペンダント基(刺激応答型ペンダント基を含む。)の反応基を介して連結し得る。   The crosslinkable group is any crosslinkable group that connects two sites on one or more polymer chains to a reactive group on the second polymer skeleton via a reactive group on one polymer skeleton. It may be a group. Each specific reactive group on the polymer skeleton linked by the crosslinking agent may be the same or different. That is, the cross-linking group before reacting with the polymer skeleton is composed of two functional groups (typically one end of the cross-linking molecule) that can be used for reaction with a complementary functional group on the polymer. Part). The bonding of the cross-linking group to the stimulus-responsive pendant group can affect the stimulus-responsiveness of the resulting hydrogel, but the cross-linking group is linked via the reactive group of the pendant group (including the stimulus-responsive pendant group). Can do.

従来において高分子骨格は第二級アミノ官能基を含むため、架橋基は、1又は2以上の高分子鎖上の第二級アミノ基を介して結合し得る。刺激応答型高分子上のペンダント基のグラフト度が100%であり、ペンダント基が第二級アミノ基において結合している場合に、いずれの架橋基も高分子骨格上の異なる官能基を介して結合し得ることが理解されよう。   Conventionally, the polymer backbone contains secondary amino functional groups, so that the bridging group can be bonded via secondary amino groups on one or more polymer chains. When the degree of grafting of the pendant group on the stimulus-responsive polymer is 100% and the pendant group is bonded at the secondary amino group, any cross-linking group can be linked via a different functional group on the polymer skeleton. It will be understood that they can be combined.

ある形態において、架橋基は、架橋分子との反応前の各高分子鎖骨格中に存在する第二級アミノ基を介して二つの高分子鎖に結合する。ある形態において、架橋基は、反応ジアクリレート、ジアクリルアミド、もしくはジブロモ又はジヨード試薬である。図9は、典型的なヒドロゲルを示したものである。   In one form, the bridging group is attached to the two polymer chains via secondary amino groups present in each polymer chain backbone prior to reaction with the crosslinking molecule. In some forms, the bridging group is a reactive diacrylate, diacrylamide, or dibromo or diiodo reagent. FIG. 9 shows a typical hydrogel.

特定の形態において、架橋基は式XIの構造を有し得る。

Figure 2009132825
In certain forms, the bridging group can have the structure of Formula XI.
Figure 2009132825

上記式XIにおいて、xは、O又はNHである。
13及びR15は、独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルである。
In the above formula XI, x is O or NH.
R 13 and R 15 are independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl.

14は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレンである。 R 14 is a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene.

刺激応答型ヒドロゲルは、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又は、少なくとも100%の架橋含有率において含み得、これらは加えられる架橋分子の量及び架橋結合に利用可能な部位の数により決定される。刺激応答型高分子は、約1%〜約99%、もしくは、約1%〜約100%架橋基を含み得る。   The stimulus-responsive hydrogel has at least 1%, at least 2%, at least 3%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, At least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 97%, at least 98 %, At least 99%, or at least 100% crosslinking content, which is determined by the amount of crosslinking molecules added and the number of sites available for crosslinking. The stimulus-responsive polymer can include about 1% to about 99%, or about 1% to about 100% cross-linking groups.

本刺激応答型高分子は、ヒドロゲル構造への形成に好適であるのと同様に、水溶液中での高分子ミセル組成物への形成に好適な両親媒性分子として設計され得る。   The stimulus-responsive polymer can be designed as an amphiphilic molecule suitable for formation into a polymeric micelle composition in aqueous solution, as well as suitable for formation into a hydrogel structure.

高分子ミセルは、水媒体中での高分子の疎水性部分の凝集による両親媒性高分子の凝集により形成され得、水を排除する内側疎水性コアと外側親水性表面を形成する。高分子ミセルは、疎水性コア中にゲスト分子をカプセル化して封入することができるため、生物活性剤の送達に有用である。   Polymeric micelles can be formed by aggregation of amphiphilic polymers by aggregation of the hydrophobic portion of the polymer in an aqueous medium, forming an inner hydrophobic core and an outer hydrophilic surface that excludes water. Polymeric micelles are useful for bioactive agent delivery because they can encapsulate and encapsulate guest molecules in a hydrophobic core.

両親媒性刺激応答型高分子は、架橋基の導入に関する上記と同様の方法で、本発明の刺激応答型高分子中に疎水基を導入することにより得ることができる。すなわち、疎水基は、高分子骨格中の官能基を介して高分子骨格に結合し得、該官能基には、利用可能な第二級アミノ基が含まれる。   The amphipathic stimulus-responsive polymer can be obtained by introducing a hydrophobic group into the stimulus-responsive polymer of the present invention in the same manner as described above for the introduction of a crosslinking group. That is, the hydrophobic group can be bonded to the polymer skeleton via a functional group in the polymer skeleton, and the functional group includes an available secondary amino group.

疎水基は、実際に疎水性であるいずれの疎水基であってもよく、高分子骨格上の相補的官能基と反応する疎水基の官能基を介して高分子骨格に結合する。すなわち、高分子骨格と反応する前の疎水基は、疎水性部分と高分子の相補的官能基との反応に利用可能な官能基を有する単官能分子である。   The hydrophobic group may be any hydrophobic group that is actually hydrophobic and binds to the polymer backbone via a functional group of the hydrophobic group that reacts with a complementary functional group on the polymer backbone. That is, the hydrophobic group before reacting with the polymer skeleton is a monofunctional molecule having a functional group that can be used for the reaction between the hydrophobic portion and the complementary functional group of the polymer.

高分子骨格は、従来において第二級アミノ官能基及び第三級アミノ官能基を含むため、疎水基は、高分子鎖上の第二級及び/又は第三級アミノ基を介して結合し得、あるいは、高分子鎖上の異なる官能基において結合し得る。刺激応答型高分子における刺激応答型ペンダント基のグラフト度が100%であり、ペンダント基が第二級アミノ基において結合する場合に、いずれの疎水性ペンダント基も高分子骨格上の異なる官能基を介して結合し得ることが理解されよう。   Since the polymer backbone conventionally includes secondary and tertiary amino functional groups, hydrophobic groups can be attached via secondary and / or tertiary amino groups on the polymer chain. Alternatively, they can be attached at different functional groups on the polymer chain. When the degree of grafting of the stimulus-responsive pendant group in the stimulus-responsive polymer is 100% and the pendant group is bonded at the secondary amino group, any hydrophobic pendant group has a different functional group on the polymer skeleton. It will be understood that they may be coupled via.

ある形態において、疎水基は、疎水性ペンダント基分子との反応前に骨格中に存在する第二級アミノ基又は第三級アミノ基を介して高分子骨格に結合する。ある形態において、疎水基は、反応疎水性アクリレート、疎水性アクリルアミド、アシルクロリド、もしくはモノブロモ又はモノヨード試薬である。図10は、典型的な両親媒性刺激応答型ポリ(網のエステル)を示したものである。   In some forms, the hydrophobic group is attached to the macromolecular backbone through secondary or tertiary amino groups present in the backbone prior to reaction with the hydrophobic pendant group molecule. In some forms, the hydrophobic group is a reactive hydrophobic acrylate, hydrophobic acrylamide, acyl chloride, or monobromo or monoiodo reagent. FIG. 10 shows a typical amphipathic stimulus-responsive poly (network ester).

疎水基は、下記の式XII〜XIVに示される構造を有し得る。式XIIにおいて、x=Oがアクリレートであり、x=NHがアクリルアミドである。

Figure 2009132825
The hydrophobic group may have a structure shown in the following formulas XII to XIV. In Formula XII, x = O is acrylate and x = NH is acrylamide.
Figure 2009132825

式XII〜XIVにおいて、xは、O又はNHである。
17は、疎水性ヒドロカルビル基である。R17は、合成疎水基であってもよいし、天然に存在する疎水基であってもよい。R17は、低毒性であり、生体適合性であるよう選択されるべきことは理解されよう。
In formulas XII-XIV, x is O or NH.
R 17 is a hydrophobic hydrocarbyl group. R 17 may be a synthetic hydrophobic group or a naturally occurring hydrophobic group. It will be appreciated that R 17 should be selected to be low toxic and biocompatible.

したがって、R17の好適な値には、置換された又は非置換のC3−30アルキル、置換された又は非置換のC4−30アルケニル、置換された又は非置換のC4−30アルキニル、置換された又は非置換のC3−8シクロアルキル、置換された又は非置換のC6−18アリールであり、いずれもN、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含み得る。 Accordingly, suitable values for R 17 include substituted or unsubstituted C 3-30 alkyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkenyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkynyl, One or more heteroatoms which are substituted or unsubstituted C 3-8 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 6-18 aryl, each selected from the group consisting of N, O and S May optionally be included.

本発明の両親媒性刺激応答型高分子は、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%の疎水含有率において含み得る。刺激応答型高分子は、約1%〜約99%のグラフト化疎水性ペンダント基を含み得、もしくは、約1%〜約100%のグラフト化疎水性ペンダント基を含み得、もしくは、少なくとも1%、少なくとも2%、少なくとも3%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも97%、少なくとも98%、又は少なくとも99%のグラフト化疎水性ペンダント基を含み得る。これらは疎水基の結合に利用可能な部位により決定される。   The amphipathic stimulus-responsive polymer of the present invention comprises at least 1%, at least 2%, at least 3%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95% , At least 97%, at least 98%, or at least 99% hydrophobic content. The stimulus-responsive polymer can comprise from about 1% to about 99% grafted hydrophobic pendant groups, or from about 1% to about 100% grafted hydrophobic pendant groups, or at least 1% At least 2%, at least 3%, at least 5%, at least 10%, at least 15%, at least 20%, at least 25%, at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 97%, at least 98%, or at least 99% grafting It may contain a hydrophobic pendant group. These are determined by the sites available for hydrophobic group attachment.

上記刺激応答型高分子は、マイケル付加反応など、標準的な化学的手法により容易に製造することができる。本刺激応答型高分子のポリ(アミノエステル)骨格は、ポリ(アミノエステル)の場合には、ビス(アクリレートエステル)モノマーのジアミンモノマーへのマイケル付加、ポリ(アミドアミン)の場合には、ビスアクリルアミドモノマーのジアミンモノマーへのマイケル付加を介して製造することができ、ジアミンモノマーは、一つの第一級アミノ基と一つの第二級アミノ基を有する。刺激応答型ペンダント基が付加する前のポリ(アミノエステル)骨格の好適な製造方法は、参照により本明細書に取り込まれる米国特許出願公開第2004/0260115に記載されている。   The stimulus-responsive polymer can be easily produced by standard chemical techniques such as Michael addition reaction. The poly (amino ester) skeleton of the stimulus-responsive polymer is a Michael addition of a bis (acrylate ester) monomer to a diamine monomer in the case of poly (amino ester), and bisacrylamide in the case of poly (amidoamine). It can be prepared via Michael addition of a monomer to a diamine monomer, the diamine monomer having one primary amino group and one secondary amino group. A suitable method for producing a poly (amino ester) backbone prior to the addition of a stimulus-responsive pendant group is described in US Patent Application Publication No. 2004/0260115, which is incorporated herein by reference.

直鎖状骨格が記載されている場合には、ビス(アクリレートエステル)又はビスアクリルアミド及びジアミンは、およそ等モル量において反応する。   Where a linear skeleton is described, bis (acrylate ester) or bisacrylamide and diamine react in approximately equimolar amounts.

特定の形態において、生分解性高分子骨格は、式XVのビス(アクリレートエステル)又はビスアクリルアミドモノマーを用いて形成され得る。   In certain forms, the biodegradable polymer backbone can be formed using a bis (acrylate ester) or bisacrylamide monomer of formula XV.

式XV:

Figure 2009132825
Formula XV:
Figure 2009132825

式XVにおいて、zは、O又はNHである。R及びRは、各々独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルであり、Rは、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレンである。 In formula XV, z is O or NH. R 1 and R 3 are each independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl, and R 2 optionally represents one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S including, substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene; N, is selected from the group consisting of O and S containing one or more heteroatoms optionally substituted or unsubstituted C 2-30 Alkenylene; or substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S.

ビス(アクリレートエステル)又はビスアクリルアミドモノマーは、式XVIのジアミンモノマーと反応し得る。   Bis (acrylate ester) or bisacrylamide monomers can react with the diamine monomer of formula XVI.

式XVI:

Figure 2009132825
Formula XVI:
Figure 2009132825

式XVIにおいて、Rは、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R−M−R
(式中、Rは、−N(R)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニレンである。)である。
In Formula XVI, R 5 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing 1 or 2 or more heteroatoms; or optionally 1 or 2 or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 6 > -MR < 7 >-
Wherein R 6 is bonded to —N (R 4 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 7 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C2-28alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynylene. ).

式XVIにおいて、Rは、
(i)ヒドロカルビル、もしくは、
(ii)Rが−R−M−R−である時、RもまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R、M、R、及び、R及びRが結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成している。
In Formula XVI, R 4 is
(I) hydrocarbyl or
(Ii) When R 5 is —R 6 —M—R 7 —, R 4 is also bonded to M, and one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S are Optionally substituted, unsubstituted or substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted, optionally including one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S C 2-6 alkenylene, and R 4 , M, R 6 , and the nitrogen atom to which R 4 and R 6 are bonded form a saturated or unsaturated 4- to 12-membered heterocycle. .

但し、式XV及び式XVIにおいて、R、R、R、R及びRは、第1級アミノ基、第2級アミノ基、又はカルボニル基と共役結合したC=C二重結合を有し得ない。ジアミンモノマー及びビス(アクリレートエステル)又はビスアクリルアミドモノマーにおけるR基は、ジアミンの第二級及び第三級アミノ基よりも求核性が低くなければならず、そのためR基は、ビス(アクリレートエステル)又はビスアクリルアミド中のビニル基と反応するアミノ基を備えない。 However, in Formula XV and Formula XVI, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are C═C double bonds conjugated to a primary amino group, a secondary amino group, or a carbonyl group. Can not have. The R group in the diamine monomer and bis (acrylate ester) or bisacrylamide monomer must be less nucleophilic than the secondary and tertiary amino groups of the diamine, so that the R group is bis (acrylate ester). Or the amino group which reacts with the vinyl group in bisacrylamide is not provided.

本開示において、「ジアミンモノマー」なる用語は、一つの第二級アミノ基と一つの第一級アミノ基を有する化合物を意味するが、更に1又は2以上の第三級アミノ基を含む化合物を除外するものではない。したがって、本開示において使用する「ジアミンモノマー」なる用語には、一つの第二級アミノ基、一つの第一級アミノ基、および任意に1又は2以上の第三級アミノ基を有する化合物が含まれる。   In the present disclosure, the term “diamine monomer” means a compound having one secondary amino group and one primary amino group, but further includes a compound containing one or more tertiary amino groups. It is not excluded. Thus, the term “diamine monomer” as used in this disclosure includes compounds having one secondary amino group, one primary amino group, and optionally one or more tertiary amino groups. It is.

本発明のポリ(アミノエステル)を製造するために用いることができるビス(アクリレートエステル)モノマーには、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,2−エタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2,5−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリ(エチルグリコール)ジアクリレート、エチレンジアクリレート、及び1,3−プロパンジオールジアクリレートが含まれる。   Bis (acrylate ester) monomers that can be used to produce the poly (amino ester) of the present invention include 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,2-ethanediol Diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 2,5-hexanediol diacrylate, poly (ethyl glycol) diacrylate, ethylene diacrylate, and 1,3-propanediol diacrylate are included.

本発明のポリ(アミノアミド)を製造するために用いることができるビスアクリルアミドモノマーには、N,N’−ビス(アクリロイル)シスタミン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミド、1,4−ビス(アクリロイル)ピペラジン、及びN,N’−エチレンビス(アクリルアミド)が含まれる。   Bisacrylamide monomers that can be used to produce the poly (aminoamide) of the present invention include N, N′-bis (acryloyl) cystamine, N, N′-methylenebisacrylamide, N, N ′-(1, 2-dihydroxyethylene) bisacrylamide, 1,4-bis (acryloyl) piperazine, and N, N′-ethylenebis (acrylamide).

本発明の生分解性高分子を製造するために用いることができるジアミンモノマーには、1−(2−アミノエチル)ピペラジン、3−アミノピロリジン、N−エチルエチレンジアミ、N−メチル−1,3−プロパンジアミン、N−イソプロピルエチレンジアミン、N−ヘキシルエチレンジアミン、N−ブチルエチレンジアミン、N−(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミン、及びN,N−ジエチルジ−エチレントリアミンが含まれる。   Diamine monomers that can be used to produce the biodegradable polymer of the present invention include 1- (2-aminoethyl) piperazine, 3-aminopyrrolidine, N-ethylethylenediam, N-methyl-1, 3-propanediamine, N-isopropylethylenediamine, N-hexylethylenediamine, N-butylethylenediamine, N- (2-hydroxypropyl) ethylenediamine, and N, N-diethyldi-ethylenetriamine are included.

反応は、低温度では反応時間が長くはなるものの、幅広い範囲の温度及び圧力下において実施することができる。例えば、反応は、約−20℃〜約100℃、約−10℃〜約90℃、約0℃〜約80℃、約10℃〜約70℃、又は約20℃〜約50℃の温度において実施することができる。反応は、一定の期間、例えば、10時間〜10日間、18時間〜7日間、24時間〜96時間、又は24時間〜72時間、インキュベートされ得る。   The reaction can be carried out under a wide range of temperatures and pressures, although the reaction time increases at low temperatures. For example, the reaction may be performed at a temperature of about -20 ° C to about 100 ° C, about -10 ° C to about 90 ° C, about 0 ° C to about 80 ° C, about 10 ° C to about 70 ° C, or about 20 ° C to about 50 ° C. Can be implemented. The reaction can be incubated for a period of time, for example, 10 hours to 10 days, 18 hours to 7 days, 24 hours to 96 hours, or 24 hours to 72 hours.

反応は、好ましくは、1種の溶媒又は複数種の溶媒混合物の存在下において実施される。本発明の方法において使用することができる溶媒には、限定するものではないが、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、クロロホルム、ジクロロメタン、メチルクロリド、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、水、ヘキサン、トルエン、ベンゼン、四塩化炭素、グリム及びジエチルエーテルが含まれる。   The reaction is preferably carried out in the presence of one solvent or a mixture of solvents. Solvents that can be used in the method of the present invention include, but are not limited to, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, chloroform, dichloromethane, methyl chloride, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, isopropanol, water, hexane, toluene. , Benzene, carbon tetrachloride, glyme and diethyl ether.

一形態において、生分解性高分子は、末端キャッピング剤と反応し得る。好適な末端キャッピング剤には、限定するものではないが、モルホリン、N−メチルピペラジン、N−エチルピペラジン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、及び1−メチル−4−メチルアミノピペリジン、及びベンジル−1−ピペラジンカルボキシレートが含まれる。   In one form, the biodegradable polymer can react with an end capping agent. Suitable end capping agents include, but are not limited to, morpholine, N-methylpiperazine, N-ethylpiperazine, dimethylamine, diethylamine, and 1-methyl-4-methylaminopiperidine, and benzyl-1-piperazinecarboxyl. The rate is included.

生分解性高分子はそのまま使用してもよいし、更なる使用の前に精製してもよい。精製は、沈殿、結晶化、クロマトグラフィー、真空下での乾燥など、公知の技術を用いて行うことができる。例えば、本発明の生分解性高分子は、エーテルを用いて沈殿させ、次いで新しいエーテルで洗浄し、真空下で乾燥することによっても精製することができる。   The biodegradable polymer may be used as it is or may be purified before further use. Purification can be performed using known techniques such as precipitation, crystallization, chromatography, drying under vacuum, and the like. For example, the biodegradable polymer of the present invention can also be purified by precipitation with ether, then washing with fresh ether and drying under vacuum.

次いで、生分解性高分子骨格は、好適な刺激応答性分子との反応により、上述したように刺激応答型ペンダント基がその骨格上にグラフトする。したがって、刺激応答型ペンダント基は、生分解性高分子骨格上に官能基を介して結合する。   The biodegradable polymer scaffold is then grafted onto the scaffold as described above by reaction with a suitable stimulus-responsive molecule as described above. Therefore, the stimulus-responsive pendant group is bonded to the biodegradable polymer skeleton via a functional group.

ある形態において、刺激応答性分子はN−置換アクリルアミドであり得る。
刺激応答性分子は、式XVIIの構造を有し得る。
In some forms, the stimulus responsive molecule can be an N-substituted acrylamide.
The stimulus responsive molecule can have the structure of Formula XVII.

式XVII:

Figure 2009132825
Formula XVII:
Figure 2009132825

上記において、Rは、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルである。
は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;もしくは、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R11−M−R12
(式中、R11は、−N(R10)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
12は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキル;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニル;もしくは、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニルである。)である。
In the above, R 8 is hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl.
R 9 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms, or any one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 11 > -M-R < 12 >-
Wherein R 11 is bonded to —N (R 10 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 12 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkyl optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C2-28 alkenyl optionally containing one or more heteroatoms selected; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynyl. ).

10は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは
(ii)Rが−R11−M−R12−である時、R10もまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R10、M、R11、及び、R及びR11が結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成している。
R 10 is
(I) hydrocarbyl, or (ii) when R 9 is —R 11 —M—R 12 —, R 10 is also bonded to M and is selected from the group consisting of N, O and S 1 or Substituted or unsubstituted C 1-6 alkylene, optionally containing two or more heteroatoms, or optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S And a nitrogen atom to which R 10 , M, R 11 , and R 9 and R 11 are bonded is a saturated or unsaturated 4- to 12-membered complex, which is a substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene. A ring is formed.

但し、上記式XVIIにおいて、R、R及びR10は、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、又はカルボニル基と共役結合したC=C二重結合を有し得ない。 However, in the above formula XVII, R 8 , R 9 and R 10 have a C═C double bond conjugated to a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, or a carbonyl group. I can't.

従来より、いくつかのN−置換アクリルアミドモノマーが市販されている。本発明の刺激応答型高分子の製造において使用することができるN−置換アクリルアミドモノマーには、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N’−ジエチルアクリルアミド、2−カルボキシイソプロピルアミド、N−(L)−(1−ヒドロキシメチル)プロピルメタクリルアミド、及びN−アクリロキシル−N’−アルキルピペラジンが含まれる。   Conventionally, several N-substituted acrylamide monomers are commercially available. N-substituted acrylamide monomers that can be used in the production of the stimulus-responsive polymer of the present invention include N-isopropylacrylamide, N, N′-diethylacrylamide, 2-carboxyisopropylamide, N- (L)-( 1-hydroxymethyl) propylmethacrylamide, and N-acryloxyl-N′-alkylpiperazines are included.

生分解性高分子と刺激応答性分子の比は、約10:1〜約1:4、もしくは約5:1〜約1:2であり得る。   The ratio of biodegradable polymer to stimulus responsive molecule can be from about 10: 1 to about 1: 4, or from about 5: 1 to about 1: 2.

グラフト反応は、刺激応答型ペンダント分子と生分解性高分子との間で反応し得る相補的官能基間での好適な反応条件下において実施される。   The grafting reaction is performed under suitable reaction conditions between complementary functional groups that can react between the stimulus-responsive pendant molecule and the biodegradable polymer.

グラフト反応は、低温度では反応時間が長くはなるものの、幅広い範囲の温度及び圧力下において実施することができる。例えば、反応は、約−20℃〜約150℃の温度において実施することができる。   The grafting reaction can be carried out under a wide range of temperatures and pressures, although the reaction time becomes longer at low temperatures. For example, the reaction can be carried out at a temperature of about −20 ° C. to about 150 ° C.

好ましくは、生分解性高分子のグラフト反応は、好適な溶媒の存在下において実施され、溶媒は、特定の生分解性高分子及び刺激応答型ペンダント基分子に基づき選択される。   Preferably, the biodegradable polymer grafting reaction is performed in the presence of a suitable solvent, and the solvent is selected based on the particular biodegradable polymer and the stimulus-responsive pendant group molecule.

ポリ(アミノエステル)を用いたグラフト反応において、使用し得る溶媒には、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、クロロホルム、ジクロロメタン、塩化メチル、テトラヒドロフラン、トルエン、ベンゼン、及び四塩化炭素が含まれる。   Solvents that can be used in the grafting reaction with poly (aminoesters) include dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, chloroform, dichloromethane, methyl chloride, tetrahydrofuran, toluene, benzene, and carbon tetrachloride.

ポリ(アミドアミン)のグラフト反応は、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−プロパノール、1−ブタノール及び水などの溶媒を用いて実施される。   The grafting reaction of poly (amidoamine) is carried out using a solvent such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethylacetamide, tetrahydrofuran, methanol, ethanol, isopropanol, 1-propanol, 1-butanol and water.

生分解性高分子にグラフトする刺激応答型ペンダント基のグラフト度は、使用する刺激応答性分子の種類や、反応中に存在するそれらの関係量を変えることにより、変更することができる。例えば、刺激応答型モノマーが過剰に存在すると、生分解性高分子中の刺激応答型ペンダント基のグラフト度が増加する傾向にある。更に、生分解性高分子中の第二級アミノ基の低立体障害、反応温度の高温化、反応時間の拡大、及び好適な溶媒の選択は、グラフト反応を促進し、生分解性高分子中の刺激応答型ペンダント基のグラフト度を増大し得る。   The degree of grafting of the stimulus-responsive pendant group that is grafted onto the biodegradable polymer can be changed by changing the type of stimulus-responsive molecule used and the amount of the molecule present during the reaction. For example, if the stimulus-responsive monomer is present in excess, the degree of grafting of the stimulus-responsive pendant group in the biodegradable polymer tends to increase. Furthermore, low steric hindrance of secondary amino groups in the biodegradable polymer, higher reaction temperature, longer reaction time, and selection of a suitable solvent promote the grafting reaction, The degree of grafting of the stimuli-responsive pendant group can be increased.

上述したように、刺激応答型生分解性高分子は、架橋剤を使用し刺激応答型高分子を架橋結合させることによりヒドロゲルに形成することができ、架橋剤には、ジアクリレート、ジアクリルアミド、ジブロモ又はジヨード化合物などの架橋分子が含まれる。   As described above, the stimulus-responsive biodegradable polymer can be formed into a hydrogel by cross-linking the stimulus-responsive polymer using a cross-linking agent, which includes diacrylate, diacrylamide, Cross-linking molecules such as dibromo or diiodo compounds are included.

上述したように、ヒドロゲルを形成するために、刺激応答型生分解性高分子を好適な架橋分子と反応させることにより、架橋分子をポリ(アミノエステル)骨格と該骨格上の官能基を介して反応させ得る。このように、架橋基は、架橋分子と生分解性高分子骨格上の相補的官能基間の反応を介して結合する。   As described above, to form a hydrogel, a cross-linked molecule is linked via a poly (amino ester) skeleton and a functional group on the skeleton by reacting a stimulus-responsive biodegradable polymer with a suitable cross-linking molecule. Can be reacted. In this way, the bridging group binds via a reaction between the bridging molecule and the complementary functional group on the biodegradable polymer backbone.

架橋反応は、標準的な化学的手法を用いて実施することができ、当該方法は、架橋分子及び生分解性高分子骨格中の特定官能基に依存し得る。例えば、ジアクリレート又はジアクリルアミドは、マイケル付加により、高分子骨格中の第二級アミノ基と反応し得る。あるいは、骨格中の第二級アミノ基は、ジブロモ又はジヨード試薬を用いてアルキル化され得る。   The cross-linking reaction can be performed using standard chemical techniques, and the method can depend on cross-linking molecules and specific functional groups in the biodegradable polymer backbone. For example, diacrylate or diacrylamide can react with secondary amino groups in the polymer backbone by Michael addition. Alternatively, secondary amino groups in the backbone can be alkylated using dibromo or diiodo reagents.

したがって、架橋分子は、式XVIII又はXIXの構造を有し得る。
式XVIII又はXIX:

Figure 2009132825
Thus, the bridging molecule can have the structure of formula XVIII or XIX.
Formula XVIII or XIX:
Figure 2009132825

xは、O又はNHである。
yは、Br又はIである。
13及びR15は、独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルである。
x is O or NH.
y is Br or I.
R 13 and R 15 are independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl.

従来より、刺激応答型高分子と反応する架橋分子として使用することができるジアクリレートが市販されており、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,2−エタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2,5−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリ(エチルグリコール)ジアクリレート、エチレンジアクリレート、及び1,3−プロパンジオールジアクリレートが挙げられる。   Conventionally, diacrylate that can be used as a cross-linking molecule that reacts with a stimulus-responsive polymer has been commercially available. 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,2-ethane Examples include diol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 2,5-hexanediol diacrylate, poly (ethyl glycol) diacrylate, ethylene diacrylate, and 1,3-propanediol diacrylate.

同様に、刺激応答型高分子と反応する架橋分子として使用することができるジアクリルアミドが市販されており、1,4−ビス(アクリロイル)ピペラジン、N,N’−ビス(アクリロイル)シスタミン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、及びN,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミドが挙げられる。   Similarly, diacrylamide that can be used as a cross-linking molecule that reacts with a stimulus-responsive polymer is commercially available, 1,4-bis (acryloyl) piperazine, N, N′-bis (acryloyl) cystamine, N, N'-methylenebisacrylamide and N, N '-(1,2-dihydroxyethylene) bisacrylamide are mentioned.

刺激応答型高分子と反応する架橋分子として使用することができるジブロモ及びジヨード試薬も市販されており、1,3−ジブロモ−2−プロパノール、1,4−ジブロモ−2−ブタノール、1,5−ジブロモペンタン、1,6−ジブロモへキサン、1,5−ジヨードペンタン、1,8−ジブロモオクタン、1,6−ジヨードへキサン、及び1,8−ジヨードオクタンが挙げられる。   Dibromo and diiodo reagents that can be used as crosslinking molecules that react with stimuli-responsive polymers are also commercially available, 1,3-dibromo-2-propanol, 1,4-dibromo-2-butanol, 1,5- Examples include dibromopentane, 1,6-dibromohexane, 1,5-diiodopentane, 1,8-dibromooctane, 1,6-diiodohexane, and 1,8-diiodooctane.

刺激応答型高分子と架橋分子の比は、約20:1〜約1:2、もしくは約10:1〜1:1であり得る。   The ratio of stimuli-responsive polymer to cross-linking molecule can be about 20: 1 to about 1: 2, or about 10: 1 to 1: 1.

架橋反応は、架橋分子と生分解性高分子との間で反応し得る相補的官能基間における好適な反応条件下において実施される。   The cross-linking reaction is performed under suitable reaction conditions between complementary functional groups that can react between the cross-linking molecule and the biodegradable polymer.

刺激応答型生分解性高分子は、また、高分子ミセルを形成するために両親媒性に変性され得る。本発明の両親媒性刺激応答型高分子は、生分解性高分子骨格への疎水基の導入により製造され得る。   Stimulus responsive biodegradable polymers can also be amphiphilically modified to form polymeric micelles. The amphipathic stimulus-responsive polymer of the present invention can be produced by introducing a hydrophobic group into a biodegradable polymer skeleton.

疎水基の導入方法には、生分解性高分子骨格中の第二級アミンへの疎水性アクリレート又はアクリルアミドのマイケル付加、高分子骨格中の第二級アミンのアクリルクロリドとの求核置換反応、及び、モノブロモ又はモノヨード試薬を用いての生分解性高分子骨格中の第二級及び第三級アミンのアルキル化又は四級化反応が含まれる。   Hydrophobic group introduction method includes Michael addition of hydrophobic acrylate or acrylamide to secondary amine in biodegradable polymer skeleton, nucleophilic substitution reaction of secondary amine in polymer skeleton with acrylic chloride, And alkylation or quaternization of secondary and tertiary amines in the biodegradable polymer backbone using monobromo or monoiodo reagents.

疎水性アクリレート又はアクリルアミドは、下記の式XXに示される構造を有し得、式XXにおいてx=Oがアクリレートであり、x=NHがアクリルアミドである。アシルクロリドは、式XXIに示される構造を有し得、モノブロモ又はモノヨード試薬は、式XXIIに示される構造を有し得る。

Figure 2009132825
Hydrophobic acrylates or acrylamides may have the structure shown in Formula XX below, where x = O is an acrylate and x = NH is acrylamide. The acyl chloride can have the structure shown in Formula XXI and the monobromo or monoiodo reagent can have the structure shown in Formula XXII.
Figure 2009132825

式XX、XXI及びXIIにおいて、xは、O又はNHである。
17は、疎水性ヒドロカルビル基である。R17は、合成疎水基であってもよいし、天然に存在する疎水基であってもよい。R17は、低毒性であり、生体適合性であるよう選択されるべきことは理解されよう。
In formulas XX, XXI and XII, x is O or NH.
R 17 is a hydrophobic hydrocarbyl group. R 17 may be a synthetic hydrophobic group or a naturally occurring hydrophobic group. It will be appreciated that R 17 should be selected to be low toxic and biocompatible.

したがって、R17の好適な値には、置換された又は非置換のC3−30アルキル、置換された又は非置換のC4−30アルケニル、置換された又は非置換のC4−30アルキニル、置換された又は非置換のC3−8シクロアルキル、置換された又は非置換のC6−18アリールであり、いずれもN、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含み得る。 Accordingly, suitable values for R 17 include substituted or unsubstituted C 3-30 alkyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkenyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkynyl, One or more heteroatoms which are substituted or unsubstituted C 3-8 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 6-18 aryl, each selected from the group consisting of N, O and S May optionally be included.

従来より、本両親媒性刺激応答型ポリ(アミノエステル)における疎水性ペンダント基として使用することができるアクリレートが市販されており、4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、及びラウリルアクリレートが挙げられる。   Conventionally, acrylates that can be used as hydrophobic pendant groups in the amphipathic stimulus-responsive poly (amino ester) are commercially available, such as 4-tert-butylcyclohexyl acrylate, 2-butoxyethyl acrylate, hexyl acrylate, Examples include 2-ethylhexyl acrylate, octadecyl acrylate, and lauryl acrylate.

使用することができるアクリルアミドが市販されており、ジアセトンアクリルアミド、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、及びN−(イソブトキシメチル)アクリルアミドが挙げられる。   Acrylamides that can be used are commercially available and include diacetone acrylamide, N- (butoxymethyl) acrylamide, and N- (isobutoxymethyl) acrylamide.

使用することができるアシルクロリドが市販されており、コレステリルクロロホルメート、ナノノイルクロリド、ウンデカノイルクロリド、ラウロイルクロリド、4−ヘプチルベンゾイルクロリド、及びミリストイルクロリドが挙げられる。   Acyl chlorides that can be used are commercially available and include cholesteryl chloroformate, nanonoyl chloride, undecanoyl chloride, lauroyl chloride, 4-heptylbenzoyl chloride, and myristoyl chloride.

使用することができるモノブロモ及びモノヨード試薬が市販されており、1−ブロモ−2−シクロヘキシルエタン、1−ブロモオクタン、1−アダマンチルブロモメチルケトン、2−ブロモ−2’,5’−ジメチオキシアセトフェノン、1−ブロモ−3,7−ジメチルオクタン、1−ブロモドデカン、1−ブロモオクタン、1−ブロモデカン、1−ブロモオクタデカン、2−(6−ブロモヘキシルオキシ)テトラヒドロ−2H−ピラン、1−ヨードアダマンタン、1−ヨードヘキサン、1−ヨードオクタン、1−ヨードデカン、1−ヨードドデカン、又は1−ヨードオクタデカンが挙げられる。   Monobromo and monoiodo reagents that can be used are commercially available and include 1-bromo-2-cyclohexylethane, 1-bromooctane, 1-adamantyl bromomethyl ketone, 2-bromo-2 ′, 5′-dimethyloxyacetophenone, 1-bromo-3,7-dimethyloctane, 1-bromododecane, 1-bromooctane, 1-bromodecane, 1-bromooctadecane, 2- (6-bromohexyloxy) tetrahydro-2H-pyran, 1-iodoadamantane, Examples include 1-iodohexane, 1-iodooctane, 1-iododecane, 1-iodododecane, or 1-iodooctadecane.

刺激応答型高分子と疎水性分子の比は、約20:1〜約1:4、もしくは約10:1〜約1:1であり得る。   The ratio of the stimulus-responsive polymer to the hydrophobic molecule can be about 20: 1 to about 1: 4, or about 10: 1 to about 1: 1.

グラフト反応は、疎水性分子と生分解性高分子との間で反応し得る相補的官能基間における好適な反応条件下において実施される。   The grafting reaction is performed under suitable reaction conditions between complementary functional groups that can react between the hydrophobic molecule and the biodegradable polymer.

本発明の刺激応答型高分子は、例えば水溶液に高溶解性であり得る。更に、本発明の刺激応答型高分子は、エステル結合の加水分解により水溶液中で容易に分解し得、高生分解性になっている。上述した刺激応答型高分子は、生体適合性となるよう設計され得る。すなわち、ポリ(アミノエステル)又はポリ(アミドアミン)主鎖は、低細胞毒性であり、刺激応答型ペンダント基及び存在し得る架橋基又は疎水性ペンダント基の適切な選択により、刺激応答型ポリ(アミノエステル)又はポリ(アミドアミン)は非毒性の副生成物に分解し得る。   The stimulus-responsive polymer of the present invention can be highly soluble in an aqueous solution, for example. Furthermore, the stimulus-responsive polymer of the present invention can be easily decomposed in an aqueous solution by hydrolysis of an ester bond, and is highly biodegradable. The stimulus-responsive polymer described above can be designed to be biocompatible. That is, the poly (amino ester) or poly (amidoamine) backbone is low cytotoxic and can be stimulated responsive poly (amino) by appropriate selection of stimuli responsive pendant groups and possible bridging or hydrophobic pendant groups. Esters) or poly (amidoamines) can be broken down into non-toxic by-products.

生分解性及び生体適合性のために、生分解性高分子は、薬物、タンパク質及びDNAなどの生物活性剤を細胞へ送達する優れたベクターとして、また、再生医療における優れた骨格として有用である。例えば、刺激応答性高分子を用いて形成されるヒドロゲルは、再生医療の適用において、組織増殖のための骨格又はサポートとして使用され得る。   Because of biodegradability and biocompatibility, biodegradable polymers are useful as excellent vectors for delivering bioactive agents such as drugs, proteins and DNA to cells and as excellent scaffolds in regenerative medicine. . For example, hydrogels formed using stimuli-responsive polymers can be used as scaffolds or supports for tissue growth in regenerative medicine applications.

生物活性剤を送達するために、刺激応答型生分解性高分子は、送達される特定試薬と接触し複合体を形成する。   In order to deliver the bioactive agent, the stimulus-responsive biodegradable polymer contacts the specific reagent to be delivered to form a complex.

生物活性剤が親水性、もしくは親水性領域を有する場合には、静電気又は水素結合相互反応を介して刺激応答型高分子の荷電又は親水性領域と結びつき得る。核酸及びタンパク質などの生物活性剤は、細胞又は有機的組織体への送達のために刺激応答型高分子に共有結合し得る。   If the bioactive agent is hydrophilic or has a hydrophilic region, it can be linked to the charged or hydrophilic region of the stimulus-responsive polymer via electrostatic or hydrogen bonding interactions. Bioactive agents, such as nucleic acids and proteins, can be covalently attached to stimuli-responsive macromolecules for delivery to cells or organic tissues.

生物活性剤が疎水性、もしくは疎水性領域を有する場合には、刺激応答性試薬を用いて形成される高分子ミセルの内側コア内にカプセル化され封入される。ミセルは、水溶液中に、カプセル化により封入される生物活性剤と共に両親媒性刺激応答型生分解性高分子を分散させることにより形成され得る。両親媒性高分子は、自己アセンブルしてミセルを形成し、疎水性生物活性剤を分散内に含む場合には、内側コア内に疎水性生物活性剤を包含し得る。   When the bioactive agent is hydrophobic or has a hydrophobic region, it is encapsulated and encapsulated within the inner core of a polymeric micelle formed using a stimulus responsive reagent. Micelles can be formed by dispersing an amphiphilic stimulus-responsive biodegradable polymer in an aqueous solution with a bioactive agent encapsulated by encapsulation. The amphiphilic polymer may include a hydrophobic bioactive agent in the inner core if it self-assembles to form micelles and includes the hydrophobic bioactive agent in the dispersion.

ミセルは、刺激応答型高分子から形成され得るので、生物活性剤と共に非膨張状態において対象まで送達されることができ、対象まで送達されると、高分子の膨張を引き起こす刺激に曝され得、このようにして、対象である身体内の適切な部位における生物活性剤の放出を促進する。   Since micelles can be formed from stimuli-responsive macromolecules, they can be delivered to a subject in a non-swelling state with a bioactive agent, and once delivered to the subject can be exposed to stimuli that cause the macromolecule to swell, In this way, the release of the bioactive agent at an appropriate site within the subject body is facilitated.

あるいは、生物活性剤は、架橋刺激応答型生分解性高分子から形成されるヒドロゲル内に包含され得る。生物活性剤は、ヒドロゲル内に包含され、対象である身体まで送達される。送達された後、ヒドロゲルは、例えばヒドロゲルを膨張させることによりヒドロゲルから生物活性剤の放出を引き起こす刺激に曝され得る。   Alternatively, the bioactive agent can be included in a hydrogel formed from a cross-linking stimulus responsive biodegradable polymer. The bioactive agent is contained within the hydrogel and delivered to the body of interest. After being delivered, the hydrogel can be exposed to stimuli that cause release of the bioactive agent from the hydrogel, for example, by swelling the hydrogel.

刺激応答型生分解性高分子を用いて送達され得る生物活性剤は、治療薬、診断用薬又は予防薬であり得る。試薬は、例えば、小分子、有機金属化合物、核酸、タンパク質、ペプチド、ポリヌクレオチド金属、同位体で標識された化学化合物、薬物、ワクチン、免疫薬などであってよい。試薬は、単一体又は化合物、もしくは独立体と化合物の組み合わせとして記載され得る。   The bioactive agent that can be delivered using the stimulus-responsive biodegradable polymer can be a therapeutic, diagnostic or prophylactic agent. Reagents can be, for example, small molecules, organometallic compounds, nucleic acids, proteins, peptides, polynucleotide metals, isotope-labeled chemical compounds, drugs, vaccines, immunological agents, and the like. Reagents can be described as a single entity or a compound, or a combination of independent and compound.

一形態において、生物活性剤は、臨床的に有用な薬物など、薬剤活性を有する化合物である。好適な薬物には、限定するものではないが、抗生物質製剤、抗ウイルス薬、麻酔薬、ステロイド薬、抗炎症薬、抗腫瘍薬、抗原性薬剤、ワクチン、抗体、充血除去剤、降圧剤、鎮静剤、避妊薬、黄体ホルモン薬、抗コリン剤、鎮痛剤、抗うつ剤、抗精神病薬、利尿薬、心血管作用薬、血管作用薬、非ステロイド性抗炎症薬、又は栄養剤が含まれる。   In one form, the bioactive agent is a compound having pharmacological activity, such as a clinically useful drug. Suitable drugs include, but are not limited to, antibiotic preparations, antiviral drugs, anesthetics, steroid drugs, anti-inflammatory drugs, antitumor drugs, antigenic drugs, vaccines, antibodies, decongestants, antihypertensives, Contains sedatives, contraceptives, luteinizing hormones, anticholinergics, analgesics, antidepressants, antipsychotics, diuretics, cardiovascular agents, vasoactive agents, non-steroidal anti-inflammatory agents, or nutritional agents .

送達される生物活性剤は、診断又はスクリーニングにおいて使用される試薬であってもよい。刺激応答型ポリ(アミノエステル)によりインビボにおいて送達され得る診断用薬には、気体、金属、ポジトロン放出断層撮影(PET)、コンピューター断層撮影(CAT)、X線、蛍光透視、磁気共鳴影像法(MRI)において使用される市販の造影剤(imaging agent)、並びに造影剤(contrast agent)が含まれる。MRIにおいて造影剤として使用するのに好適な物質例としては、ガドリニウムキレート、並びに、鉄、マグネシウム、マンガン、銅、及びクロム、もしくはこれらのキレートが挙げられる。CAT及びX線画像に有用な物質例としては、ヨード系物質が挙げられる。   The bioactive agent delivered may be a reagent used in diagnosis or screening. Diagnostic agents that can be delivered in vivo by stimuli-responsive poly (amino esters) include gas, metal, positron emission tomography (PET), computed tomography (CAT), x-ray, fluoroscopy, magnetic resonance imaging ( Commercially available imaging agents used in MRI) as well as contrast agents are included. Examples of suitable materials for use as contrast agents in MRI include gadolinium chelates and iron, magnesium, manganese, copper, and chromium, or chelates thereof. Examples of substances useful for CAT and X-ray images include iodine-based substances.

本発明の生分解性高分子により送達され得る予防薬には、限定するものではないが、抗生物質、栄養剤及びワクチンが含まれる。ワクチンは、分離したタンパク質又はペプチド、不活性生物及びウイルス、失活生物及びウイルス、遺伝子組み換え生物又はウイルス、及び細胞抽出物を含有し得る。   Prophylactic agents that can be delivered by the biodegradable polymers of the present invention include, but are not limited to, antibiotics, nutrients and vaccines. A vaccine may contain isolated proteins or peptides, inactive organisms and viruses, inactivated organisms and viruses, genetically modified organisms or viruses, and cell extracts.

一形態において、刺激応答型生分解性高分子により送達される生物活性剤は、ポリヌクレオチドである。ポリヌクレオチドは、いずれの核酸であってもよく、限定するものではないが、RNA及びDNAを含む。ポリヌクレオチドは、いかなるサイズ及び配列であってもよく、単鎖であっても二本鎖であってもよい。ポリヌクレオチドは、例えば、1000以上の塩基対長であってもよく、さらに10000超の塩基対長であってもよい。多くの場合において、ポリヌクレオチドは使用前に精製され得、実質的に不純物質がない。すなわち、ポリヌクレオチドは、好ましくは純度が約50%超であり、より好ましくは純度が約75%超であり、特に好ましくは純度が約95%超である。ポリヌクレオチドは、当該分野で公知のいずれの手段によっても得ることができる。特に、ポリヌクレオチドは、組換え技術を用いて設計することができる。あるいは、もしくは更に、ポリヌクレオチドは、自然源から得ることができ、事実上一般的に見出される汚染成分から精製され得る。もしくは、ポリヌクレオチドは、実験室で化学的に合成することができる。例えば、ポリヌクレオチドは、標準固相化学を用いて合成される。ポリヌクレオチドは、例えばポリヌクレオチドの安定性を高めるために、化学的又は生物学的手法により変成されえる。ポリヌクレオチドの変性方法としては、メチル化、リン酸化反応、末端キャッピングなどが挙げられる。ポリヌクレオチドの誘導体もまた、本発明において使用することができる。これらの誘導体には、ポリヌクレオチドの塩基、糖、および/またはリン酸塩結合が含まれる。   In one form, the bioactive agent delivered by the stimulus-responsive biodegradable polymer is a polynucleotide. The polynucleotide may be any nucleic acid, including but not limited to RNA and DNA. The polynucleotide can be of any size and sequence and can be single-stranded or double-stranded. The polynucleotide may be, for example, 1000 or more base pairs long, and may be more than 10,000 base pairs long. In many cases, the polynucleotide can be purified prior to use and is substantially free of impurities. That is, the polynucleotide preferably has a purity of greater than about 50%, more preferably a purity of greater than about 75%, and particularly preferably a purity of greater than about 95%. The polynucleotide can be obtained by any means known in the art. In particular, polynucleotides can be designed using recombinant techniques. Alternatively or additionally, polynucleotides can be obtained from natural sources and purified from contaminating components that are commonly found in nature. Alternatively, the polynucleotide can be chemically synthesized in the laboratory. For example, polynucleotides are synthesized using standard solid phase chemistry. A polynucleotide can be modified by chemical or biological techniques, for example, to increase the stability of the polynucleotide. Examples of polynucleotide denaturation methods include methylation, phosphorylation, and end capping. Derivatives of polynucleotides can also be used in the present invention. These derivatives include base, sugar, and / or phosphate linkages of the polynucleotide.

一形態において、生分解性高分子薬物複合体は、ポリヌクレオチド又はその塩と本発明の生分解性高分子との接触を介して形成される。この目的のために、生分解性高分子は、好ましくは負の電荷を帯びたポリヌクレオチドと静電気的に相互作用するために少なくとも部分的にプロトン化される。生分解性高分子は、例えば、生分解性高分子中に存在する少なくとも第二級アミンをプロトン化するのに好適なpHの水溶液中にポリ(アミノエステル)又はポリ(アミドアミン)を可溶化させることにより可溶化され得る。生分解性高分子−ポリヌクレオチド複合体は、細胞にポリヌクレオチドを送達するために後に使用され得るナノ粒子を形成し得る。生分解性高分子−ポリヌクレオチド複合体は、送達及び取り込み工程の間における分解を少なくとも部分的に抑制するためにポリヌクレオチドを保護するために使用され得る。ポリヌクレオチドの骨格の電荷を中和することにより、中性の又はわずかに正に帯電した生分解性高分子−ポリヌクレオチド複合体は疎水性細胞膜をより容易に通過し得る。   In one form, the biodegradable polymer drug complex is formed through contact of the polynucleotide or salt thereof with the biodegradable polymer of the present invention. For this purpose, the biodegradable polymer is preferably at least partially protonated in order to interact electrostatically with a negatively charged polynucleotide. The biodegradable polymer, for example, solubilizes poly (amino ester) or poly (amidoamine) in an aqueous solution at a pH suitable for protonating at least secondary amines present in the biodegradable polymer. Can be solubilized. The biodegradable polymer-polynucleotide complex can form nanoparticles that can be used later to deliver the polynucleotide to the cell. The biodegradable polymer-polynucleotide complex can be used to protect the polynucleotide to at least partially inhibit degradation during the delivery and uptake process. By neutralizing the charge of the polynucleotide backbone, neutral or slightly positively charged biodegradable polymer-polynucleotide complexes can more easily pass through hydrophobic cell membranes.

様々な形態において、本発明の生分解性高分子−薬物複合体は、様々な病気を予防又は治療するために医薬組成物又は薬剤中に治療的に使用され得る。本発明は、薬物療法に相当する方法を提供し、該方法では、刺激応答型生分解性高分子−生物活性剤複合体の薬用量が、薬学的に許容し得る製剤において、例えばそれを必要とする患者又は対象に投与される。したがって、本発明はまた、刺激応答型生分解性高分子と複合化された生物活性化合物、及び薬学的に許容し得る賦形剤又は担体を含有する医薬組成物を提供する。該医薬組成物は、生理的に許容し得るpHにおいて水溶液に溶解性であり得る。   In various forms, the biodegradable polymer-drug conjugates of the present invention can be used therapeutically in pharmaceutical compositions or drugs to prevent or treat various diseases. The present invention provides a method corresponding to drug therapy, in which the dosage of a stimulus-responsive biodegradable polymer-bioactive agent complex requires, for example, a pharmaceutically acceptable formulation. Administered to a patient or subject. Accordingly, the present invention also provides a pharmaceutical composition comprising a bioactive compound complexed with a stimulus-responsive biodegradable polymer and a pharmaceutically acceptable excipient or carrier. The pharmaceutical composition can be soluble in an aqueous solution at a physiologically acceptable pH.

目的とする投与方法によって、医薬組成物の形態は、固体、半固体、又は液体の投薬形態であり得、例えば、タブレット、坐薬、錠剤、カプセル、粉末、液体、懸濁液、ローション、クリーム、ゲル等であり、正確な用量の単一投与に好適な単位用量におけるものであることが好ましい。上記で指摘したように、組成物は、薬学的に許容可能な単体との組合せにおいて選択される有効量の薬物を含み得、更に、他の薬剤、医薬品、単体、補助剤、希釈剤等を含み得る。   Depending on the intended method of administration, the form of the pharmaceutical composition can be a solid, semi-solid, or liquid dosage form such as a tablet, suppository, tablet, capsule, powder, liquid, suspension, lotion, cream, A gel or the like, preferably in a unit dose suitable for single administration of the correct dose. As pointed out above, the composition may contain an effective amount of the drug selected in combination with a pharmaceutically acceptable single substance, and further contains other drugs, pharmaceuticals, single substances, adjuvants, diluents and the like. May be included.

インビボにおける投与は、非経口的投与により行われ得、例えば、標的細胞を有する細胞又は臓器を供給する血管を介しての局所かん流を含む静脈注射により行われる。投与の他の手段としては、エアロゾルの吸入、皮下注射、腹腔内投与、筋肉注射、例えば後に対象に移植される臓器への移植のために調製された骨髄細胞中への直接的なトランスフェクションが挙げられる。更に、投与方法としては、特に複合体がカプセル化されている場合の経口投与、又は、特に複合体が坐薬形態である場合の直腸投与が挙げられる。   Administration in vivo can be performed by parenteral administration, for example, by intravenous injection including local perfusion through blood vessels supplying cells or organs with the target cells. Other means of administration include aerosol inhalation, subcutaneous injection, intraperitoneal administration, intramuscular injection, such as direct transfection into bone marrow cells prepared for transplantation into an organ that is later transplanted into a subject. Can be mentioned. Furthermore, administration methods include oral administration, particularly when the complex is encapsulated, or rectal administration, particularly when the complex is in the form of a suppository.

「治療的な有効量」とは、必要な用量及び期間において、所望の治療効果を達成するための有効な量をいう。特定の薬剤の治療的な有効量は、いずれも、病状、年齢、性別、個人の体重、及び、個人において所望される反応を引き出すための化合物の性能などの要素により変化し得る。用法・用量は、最適の治療反応を提供するために調整され得る。治療的な有効量はまた、治療的に有益な効果が化合物の有毒又は有害な影響を上回る。「予防的な有効量」とは、必要な用量及び期間において、病気の発現又は進行速度を抑制又は妨げるような所望の予防効果を達成するための有効な量をいう。予防的な有効量は、治療的な有効量に関して上記した通りに決定され得る。特定の対象のために、特定の用法・用量が、個人の必要性及び組成物の投与を施す、又は管理する当業者による専門家としての判断に従い、長い時間をかけて調整され得る。   “Therapeutically effective amount” refers to an amount effective to achieve the desired therapeutic effect at the required dosage and duration. Any therapeutically effective amount of a particular drug can vary depending on factors such as the condition, age, sex, individual weight, and the ability of the compound to elicit the desired response in the individual. Dosage regimes may be adjusted to provide the optimum therapeutic response. A therapeutically effective amount also has a therapeutically beneficial effect that exceeds the toxic or harmful effects of the compound. A “prophylactically effective amount” refers to an amount effective to achieve a desired prophylactic effect that suppresses or prevents the onset or progression rate of a disease at the required dose and duration. A prophylactically effective amount can be determined as described above for the therapeutically effective amount. For a particular subject, specific dosage regimens can be adjusted over time according to the needs of the individual and professional judgment by those skilled in the art of administering or managing the composition.

本発明において使用される薬学的に許容し得る担体又は賦形剤には、生理的に適合するいかなるすべての溶媒、分散媒、コーティング、抗菌剤及び抗真菌薬、等張剤及び吸収遅延剤などが含まれる。一形態において、担体は、非経口的投与において好適である。あるいは、担体は、静脈内投与、腹腔内投与、筋肉投与、舌下投与又は経口投与に好適であり得る。薬学的に許容し得る担体には、無菌注射溶液又は分散物の即時調整のための無菌水溶液又は分散物及び無菌パウダーが含まれる。このような薬学的に許容し得る担体又は賦形剤の薬学的な活性物質のための使用は、当該分野において周知である。従来よりの薬学的に許容可能な担体及び賦形剤が活性化合物と不適合である場合を除き、本発明の医薬組成物におけるその使用は意図されている。補助的な活性化合物もまた、組成物中に含有され得る。   Pharmaceutically acceptable carriers or excipients used in the present invention include all physiologically compatible solvents, dispersion media, coatings, antibacterial and antifungal agents, isotonic and absorption delaying agents, etc. Is included. In one form, the carrier is suitable for parenteral administration. Alternatively, the carrier may be suitable for intravenous, intraperitoneal, intramuscular, sublingual or oral administration. Pharmaceutically acceptable carriers include sterile aqueous solutions or dispersions and sterile powders for the extemporaneous preparation of sterile injectable solutions or dispersion. The use of such pharmaceutically acceptable carriers or excipients for pharmaceutically active substances is well known in the art. Except where conventional pharmaceutically acceptable carriers and excipients are incompatible with the active compound, its use in the pharmaceutical compositions of the present invention is contemplated. Supplementary active compounds can also be included in the compositions.

医薬組成物は、典型的に、製造及び貯蔵条件下において無菌且つ安定していなければならない。組成物は、溶液、マイクロエマルジョン、リポソーム、凍結乾燥粉末、吹き付け乾燥粉末、又は高い薬物濃度に好適な他の秩序構造として処方され得る。担体は、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール及び液体ポリエチレングリコールなど)、及びそれらの好適な混合物を含む溶媒又は分散媒であり得る。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用、分散物の場合には所望される粒子サイズの維持、界面活性剤の使用により、維持することができる。多くの場合、組成物中に等張剤を含めることが好ましく、例えば、糖、マンニトール、ソルビトールなどのポリアルコール、又は塩化ナトリウムが挙げられる。注射組成物の長期に及ぶ吸収は、該組成物中に、例えばモノステアレート塩およびゼラチンのような吸収を遅らせる薬物を含有させることによりもたらされ得る。さらに、ポリ(アミノエステル)−薬物複合体は、徐放製剤、例えば、持続放出高分子を含有する組成物において投与され得る。活性化合物は、インプラント及びマイクロカプセル化された送達システムを含む放出制御調製物などのように、化合物を急速な放出から保護する担体と共に調製され得る。この目的のために、生分解性、生体適合性高分子が使用され得、限定するものではないが、エチレンビニルアセテート、ポリ無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、ポリ乳酸、及びポリ乳酸、ポリグリコール酸コポリマー(PLG)が含まれる。かかる製剤の製造方法の多くが特許され、あるいは当該分野において当業者に一般的に知られている。   A pharmaceutical composition typically must be sterile and stable under the conditions of manufacture and storage. The composition can be formulated as a solution, microemulsion, liposome, lyophilized powder, spray-dried powder, or other ordered structure suitable to high drug concentration. The carrier can be a solvent or dispersion medium containing, for example, water, ethanol, polyol (for example, glycerol, propylene glycol, and liquid polyethylene glycol, and the like), and suitable mixtures thereof. The proper fluidity can be maintained, for example, by the use of a coating such as lecithin, by the maintenance of the desired particle size in the case of dispersion and by the use of surfactants. In many cases, it will be preferable to include isotonic agents in the composition, for example, sugars, polyalcohols such as mannitol, sorbitol, or sodium chloride. Prolonged absorption of injectable compositions can be brought about by including in the composition an agent that delays absorption, for example, monostearate salts and gelatin. In addition, the poly (amino ester) -drug complex can be administered in a sustained release formulation, eg, a composition containing a sustained release polymer. The active compounds can be prepared with carriers that will protect the compound against rapid release, such as a controlled release preparation, including implants and microencapsulated delivery systems. For this purpose, biodegradable, biocompatible polymers can be used including, but not limited to, ethylene vinyl acetate, polyanhydrides, polyglycolic acid, collagen, polyorthoesters, polylactic acid, and polylactic acid. Lactic acid, polyglycolic acid copolymer (PLG) are included. Many methods for the preparation of such formulations are patented or generally known to those skilled in the art.

無菌注射溶液は、ポリ(アミノエステル)−、又はポリ(アミドアミン)−薬物複合体を、上記に列挙した成分の1種又は組み合わせと共に適切な溶媒中に所望される量において含めることにより製造され得る。概して、分散物は、基本的な分散媒、及び上記に列挙した成分から選択される所望される他の成分を含む無菌のビヒクル中に、活性成分を含めることにより調製される。無菌注射溶液の調製のための無菌粉末において、好ましい調製方法は、活性成分及び、更に付加的な所望成分の粉末を、予め除菌したそれらの溶液から真空乾燥、凍結乾燥及び吹き付け乾燥により得る方法である。本発明の他の側面により、生分解性高分子−薬物複合体は、生分解性高分子−薬物複合体の溶解度を高める1又は2以上の付加的化合物と共に調製され得る。   Sterile injectable solutions can be prepared by including a poly (amino ester)-, or poly (amidoamine) -drug complex, in one or a combination of the above-listed components, in the desired amount in a suitable solvent. . Generally, dispersions are prepared by including the active ingredient in a sterile vehicle that contains a basic dispersion medium and the desired other ingredients selected from those listed above. In sterile powders for the preparation of sterile injectable solutions, the preferred method of preparation is to obtain the active ingredient and further additional desired ingredient powders from their pre-sterilized solutions by vacuum drying, freeze drying and spray drying. It is. According to another aspect of the present invention, the biodegradable polymer-drug complex can be prepared with one or more additional compounds that increase the solubility of the biodegradable polymer-drug complex.

本発明の他の側面により、刺激応答型生分解性高分子−生物活性剤複合体を含有する医薬組成物が、様々な病気の予防及び/又は治療などの治療上の使用のための生分解性高分子−薬物複合体の使用上の取扱注意書を更に備える容器又は商業包装中に提供され得る。   According to another aspect of the present invention, a pharmaceutical composition containing a stimulus-responsive biodegradable polymer-bioactive agent complex is biodegraded for therapeutic use such as prevention and / or treatment of various diseases. Can be provided in a container or commercial package further comprising precautions for use of the functional polymer-drug complex.

したがって、本発明は、更に、刺激応答型生分解性高分子−生物活性剤複合体、又は上記組成物と、関連疾患の予防及び/又は治療のための取扱注意書を含む商業包装、及び/又は包装又は容器を提供する。   Accordingly, the present invention further comprises a commercial package comprising a stimulus-responsive biodegradable polymer-bioactive agent complex, or a composition as described above, and instructions for the prevention and / or treatment of a related disease, and / or Or provide packaging or containers.

本開示において使用される「含む」又は「含んでいる」なる用語は、限定されない意味を表す。したがって、特定要素又は特徴を、他の特定要素又は特徴を除外することなく、包含していることを表す。
本発明を、以下の非限定的実施例により更に説明する。
The terms “including” or “including” as used in this disclosure represent a non-limiting meaning. Therefore, it indicates that a specific element or feature is included without excluding other specific elements or features.
The invention is further illustrated by the following non-limiting examples.

材料及び試薬:
1−(2−アミノエチル)ピペラジン(AEPZ)、ポリ(エチレングリコール)ジアクリレート(Mn=258)、N−イソプロピルアクリル−アミド(NIPAAm)、1,6−ジヨードへキサン(DIH)、及びコレステリルクロロホルメート(CEC)をアルドリッチ(米国ウィスコンシン州ミルウォーキー)から購入し、更に精製することなく使用した。
溶媒を含む他のすべての材料は、入荷したまま、すなわち、更に精製することなく使用した。
Materials and reagents:
1- (2-aminoethyl) piperazine (AEPZ), poly (ethylene glycol) diacrylate (Mn = 258), N-isopropylacryl-amide (NIPAAm), 1,6-diiodohexane (DIH), and cholesteryl chloro Formate (CEC) was purchased from Aldrich (Milwaukee, Wis., USA) and used without further purification.
All other materials including the solvent were used as received, ie without further purification.

一般的性質:
溶媒としてCDCl及びDOを用い、Bruker DRX−400スペクトロメーターにおいてH−NMR研究を行った。ポリ(エチレンオキシド)標準に対し0.5ml/分の流速において、溶離剤として0.5M酢酸/0.5M酢酸ナトリウムを用い、連続した二つのカラム(Waters ULTRAHYDROGEL(登録商標)250、200)と、Waters410屈折率検出器を有するWaters2690装置において、ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)を使用した。室温で、Shimazu2501PC スペクトロメーターにおいて、紫外・可視光スペクトルを得た。参考試料は、純粋な脱イオン水又は1x PBSバッファーであった。光源としてキセノンランプを有するPerkin−Elmer LS 50Bフォトルミネッセンススペクトロメーターにおいて蛍光測定を実施した。
General properties:
1 H-NMR studies were performed on a Bruker DRX-400 spectrometer using CDCl 3 and D 2 O as solvents. Two consecutive columns (Waters ULTRAHYDROGEL® 250, 200) using 0.5 M acetic acid / 0.5 M sodium acetate as eluent at a flow rate of 0.5 ml / min against a poly (ethylene oxide) standard; Gel permeation chromatography (GPC) was used in a Waters 2690 instrument with a Waters 410 refractive index detector. Ultraviolet and visible light spectra were obtained on a Shimazu 2501 PC spectrometer at room temperature. Reference samples were pure deionized water or 1x PBS buffer. Fluorescence measurements were performed on a Perkin-Elmer LS 50B photoluminescence spectrometer with a xenon lamp as the light source.

実施例1:直鎖状ポリ(アミノエステル)ポリ(PEG258DA−AEPZ)の合成及び特性
AEPZ(11.6mmol)を、室温においてジメチルスルホキシド(DMSO)25mLに溶解した。PEG258DA(11.6mmol)を、攪拌しながら溶液に滴下して加え、次いで5mLのDMSOを加えた。混合物を、室温で約48時間攪拌した。0.2gのN−メチルピペラジン(NMP)を加え、端部ビニル基をシールするために2時間攪拌し続けた。強く攪拌しながら200mLのジエチルエーテルを用いて反応物から生成物を沈殿させた。高分子を収集し、クロロホルム溶液からジエチルエーテルへの再沈殿により精製し、真空下、50℃において24時間乾燥した。
Example 1: Synthesis and properties of linear poly (amino ester) poly (PEG258DA-AEPZ) AEPZ (11.6 mmol) was dissolved in 25 mL of dimethyl sulfoxide (DMSO) at room temperature. PEG258DA (11.6 mmol) was added dropwise to the solution with stirring, followed by 5 mL DMSO. The mixture was stirred at room temperature for about 48 hours. 0.2 g of N-methylpiperazine (NMP) was added and stirring was continued for 2 hours to seal the end vinyl groups. The product was precipitated from the reaction using 200 mL of diethyl ether with vigorous stirring. The polymer was collected and purified by reprecipitation from chloroform solution into diethyl ether and dried under vacuum at 50 ° C. for 24 hours.

4.71の広い分子量分布インデックスを有する9900g/molの平均分子量の水溶性ポリ(アミノエステル)を得た。   A water-soluble poly (amino ester) having an average molecular weight of 9900 g / mol having a broad molecular weight distribution index of 4.71 was obtained.

実施例2:刺激応答型高分子ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmの合成及び特性
100mLの丸底フラスコ中の、30mLのDMSOに対するポリ(PEG258DA−AEPZ)(11.6mmol)の溶液中に、NIPAAm(23.2又は17.4mmol)を加えた。反応物を、1週間、80℃でアルゴン保護下においた。その後、溶液を500mLのジエチルエーテル中に沈殿させ、高分子を収集し、クロロホルム溶液(10mL)から80mLのヘキサンと20mLのトルエンを含有する混合溶液中への50℃での再沈殿により精製し、真空下、50℃において24時間乾燥した。
Example 2 Synthesis and Properties of Stimulus Responsive Polymer Poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm In a solution of poly (PEG258DA-AEPZ) (11.6 mmol) in 30 mL DMSO in a 100 mL round bottom flask. , NIPAAm (23.2 or 17.4 mmol) was added. The reaction was placed under argon protection at 80 ° C. for 1 week. The solution is then precipitated into 500 mL diethyl ether, the polymer is collected and purified by reprecipitation at 50 ° C. from a chloroform solution (10 mL) into a mixed solution containing 80 mL hexane and 20 mL toluene, It dried for 24 hours at 50 degreeC under vacuum.

反応物は、NIPPmの異なるグラフト度を生じた。図2に示すように、特長的な相対ピークの比からグラフト度を決定するために、H−NMRスペクトロスコピーを行った。図2に見られるように、NIPAAmのイソプロピル基に帰属する2種類の水素があり、各々、4.0ppm(1H, CH(CH3)2)及び1.1ppm(6H, CH(CH3)2)の位置にピークがある。また、ポリ(アミノエステル)の一つのエステルの特徴的なピークが4.2ppm(4H, COOCH2CH2-)に見られる。 The reactants produced different degrees of grafting of NIPPm. As shown in FIG. 2, 1 H-NMR spectroscopy was performed to determine the degree of grafting from the characteristic relative peak ratio. As can be seen in FIG. 2, there are two types of hydrogen belonging to the isopropyl group of NIPAAm, 4.0 ppm (1H, CH (CH 3 ) 2 ) and 1.1 ppm (6H, CH (CH 3 ) 2, respectively. ) Has a peak. In addition, a characteristic peak of one ester of poly (amino ester) is observed at 4.2 ppm (4H, COOCH 2 CH 2- ).

したがって、NIPAAmのグラフト度は、式1により決定され得る。
GDNIPAA=2I1.1/3I4.2*100%, 又は 4I4.0/I4.2*100% 式1
図2A及び2Bに示されるように、NIPAAmとポリ(PEG258DA−AEPZ)を、モル比が2:1及び1.5:1において、1週間80℃にて反応させた後のNIPAAmのグラフト度は、各々、約100%と46%であった。
Thus, the degree of grafting of NIPAAm can be determined by Equation 1.
GD NIPAA = 2I 1.1 / 3I 4.2 * 100% or 4I 4.0 / I 4.2 * 100% Equation 1
As shown in FIGS. 2A and 2B, the degree of grafting of NIPAAm after reacting NIPAAm and poly (PEG258DA-AEPZ) at a molar ratio of 2: 1 and 1.5: 1 for one week at 80 ° C. , About 100% and 46%, respectively.

得られたポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmについて、分解性を試験した。図3は、水溶液中のポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46H−NMRスペクトルを示す。エステル基の加水分解時に、ピークは、約4.2ppmから約3.6ppmへ、エステル基に隣接するα炭素に付加したプロトンに帰した。したがって、加水分解度は、二つのピークの強度比、I3.6/(I3.6 +I4.2)における変化によりモニターされ得る。これと比較し、直鎖状ポリ(PEG258DA−AEPZ)及びポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm1.0についても分解性について試験した。3つの高分子の全加水分解プロファイルを図4に示す。高分子はすべて、NIPAAmのグラフト度とは独立して同様の加水分解プロファイルを示し、これはNIPAAmとポリ(PEG258DA−AEPZ)の親水度が同程度であるためかもしれない。 The resulting poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm was tested for degradability. FIG. 3 shows the 1 H-NMR spectrum of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 in aqueous solution. Upon hydrolysis of the ester group, the peak was attributed to protons attached to the α carbon adjacent to the ester group, from about 4.2 ppm to about 3.6 ppm. Thus, the degree of hydrolysis can be monitored by the change in the intensity ratio of the two peaks, I 3.6 / (I 3.6 + I 4.2 ). In comparison, linear poly (PEG258DA-AEPZ) and poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 1.0 were also tested for degradability. The total hydrolysis profile of the three polymers is shown in FIG. All polymers show similar hydrolysis profiles independent of the degree of grafting of NIPAAm, which may be due to the similar hydrophilicity of NIPAAm and poly (PEG258DA-AEPZ).

実施例3:刺激応答型刺激分解性高分子ポリ(BAC/MBA−AEPZ)−g−NIPAAmの合成及び特性
まず、骨格中の第二級アミンを含む直鎖状ポリ(BAC/MBA−AEPZ)を製造した。N,N−ビス(アクリロイル)シスタミン(BAC、1.915mmol)及びN,N−メチレンビスアクリルアミド(MBA、1.915mmol)を、8mLのメタノールと2mLの純水の混合溶媒中に室温で溶解した。AEPZ(3.83mmol)を攪拌しながら溶液に滴下して加え、次いで、2mLのメタノールを加えた。混合物を50℃において約48時間攪拌した。0.1gのN−メチルピペラジン(NMP)を加え、端部ビニル基をシールするために2時間攪拌し続けた。生成物を、強く攪拌しながら冷却アセトン100mLを用いて反応物から沈殿させた。高分子を収集し、メタノール溶液から冷却アセトンへの再沈殿により精製し、次いで真空下、50℃において24時間乾燥した。
Example 3: Synthesis and Properties of Stimulus-Responsive Stimulus Degradable Polymer Poly (BAC / MBA-AEPZ) -g-NIPAAm First, linear poly (BAC / MBA-AEPZ) containing a secondary amine in the skeleton Manufactured. N, N-bis (acryloyl) cystamine (BAC, 1.915 mmol) and N, N-methylenebisacrylamide (MBA, 1.915 mmol) were dissolved in a mixed solvent of 8 mL of methanol and 2 mL of pure water at room temperature. . AEPZ (3.83 mmol) was added dropwise to the solution with stirring, followed by 2 mL of methanol. The mixture was stirred at 50 ° C. for about 48 hours. 0.1 g of N-methylpiperazine (NMP) was added and stirring was continued for 2 hours to seal the end vinyl groups. The product was precipitated from the reaction using 100 mL of cold acetone with vigorous stirring. The polymer was collected and purified by reprecipitation from methanol solution into chilled acetone and then dried under vacuum at 50 ° C. for 24 hours.

25mLの丸底フラスコ中の、10mLのメタノール及び2mLの純水の混合溶媒に対するポリ(BAC/MBA−AEPZ)(3.83mmol)の溶液中に、NIPAAm(7.66mmol)を加えた。反応物を、6日間、50℃でアルゴン保護下においた。その後、溶液を100mLの冷却アセトン中に沈殿させ、高分子を収集し、メタノール溶液(10mL)から冷却アセトンへの再沈殿により精製し、真空下、50℃において24時間乾燥した。   NIPAAm (7.66 mmol) was added to a solution of poly (BAC / MBA-AEPZ) (3.83 mmol) in a mixed solvent of 10 mL methanol and 2 mL pure water in a 25 mL round bottom flask. The reaction was placed under argon protection at 50 ° C. for 6 days. The solution was then precipitated into 100 mL of cold acetone and the polymer was collected and purified by reprecipitation from methanol solution (10 mL) into cold acetone and dried at 50 ° C. under vacuum for 24 hours.

反応物は、NIPPmの異なるグラフト度を生じた。図5に示すように、特長的な相対ピークの比からグラフト度を決定するために、H−NMRスペクトロスコピーを行った。図5に見られるように、NIPAAmのイソプロピル基に帰属する2種類の水素があり、各々、3.8ppm(1H, CH(CH3)2)及び1.1ppm(6H, CH(CH 3)2)の位置にピークがあり、また、4.4ppm(2H, CONHCH 2NHCO)及び3.4ppm(4H, CONHCH 2CH2S-)にあるピークに示されるように、MBA及びBACの繰返し単位における二つのアミドの特徴的なピークがある。 The reactants produced different degrees of grafting of NIPPm. As shown in FIG. 5, 1 H-NMR spectroscopy was performed to determine the degree of grafting from the characteristic relative peak ratio. As seen in FIG. 5, there are two types of hydrogen attributed to the isopropyl group of NIPAAm, 3.8 ppm (1H, C H (CH 3 ) 2 ) and 1.1 ppm (6H, CH (C H 3 ), respectively. 2 ) There is a peak at position 2 ) and as shown by the peaks at 4.4 ppm (2H, CONHC H 2 NHCO) and 3.4 ppm (4H, CONHC H 2 CH 2 S-), MBA and BAC There are characteristic peaks of two amides in the repeating unit.

したがって、BACとMBAのモル比がn:mである場合におけるNIPAAmのグラフト度は、式2により決定され得る。
GDNIPAAm = (n/(n+m))*(2*I1.1)/(3*I3.4) 式2
図5に示されるように、2倍モルNIPAAmとポリ(BAC/MBA−AEPZ)が、6日間50℃にて反応させた後のNIPAAmのグラフト度は、約70%であった。
Therefore, the degree of grafting of NIPAAm when the molar ratio of BAC to MBA is n: m can be determined by Equation 2.
GD NIPAAm = (n / (n + m)) * (2 * I 1.1 ) / (3 * I 3.4 ) Equation 2
As shown in FIG. 5, the degree of grafting of NIPAAm after reacting 2-fold molar NIPAAm with poly (BAC / MBA-AEPZ) at 50 ° C. for 6 days was about 70%.

実施例4:刺激応答型高分子のLCST分析
ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm、ポリ(BDA−AEPZ)−g−NIPAAm、及びポリ(BAC/MBA−AEPZ)−g−NIPAAm(1w/v%)の溶液を、1x PBSバッファー(pH=7.4)、0.1MのNaAC/HACバッファー(pH5)及びクエン酸/水酸化ナトリウム溶液/塩化ナトリウムバッファー(pH3)中で調製した。可視光(λ=500nm)の透過率は、25〜45℃の溶液温度の関数として記録された。各実験のスタート時において、分光光度計は、純粋PBSバッファー溶液で測定された。透過率−温度のプロットが得られると、LCSTは、曲線の初期区切り点で判断された。
Example 4: LCST analysis of stimulus-responsive polymers Poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm, Poly (BDA-AEPZ) -g-NIPAAm, and Poly (BAC / MBA-AEPZ) -g-NIPAAm (1 w / v%) solution was prepared in 1 × PBS buffer (pH = 7.4), 0.1 M NaAC / HAC buffer (pH 5) and citric acid / sodium hydroxide solution / sodium chloride buffer (pH 3). Visible light (λ = 500 nm) transmission was recorded as a function of solution temperature of 25-45 ° C. At the start of each experiment, the spectrophotometer was measured with pure PBS buffer solution. Once the transmission-temperature plot was obtained, the LCST was determined at the initial breakpoint of the curve.

図6に示されるように、NIPAAmのグラフト度100%及び46%は、ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmのLCSTを、各々、33℃及び36℃にするが、NIPAAmのグラフト度15%においては、LCSTが欠失している。図7に示されるように、ポリ(BDA−AEPZ)−g−NIPAAm0.6は、pH7、5、3において各々30.5、31.0、34.5℃のLCSTを有する。図8に示されるように、ポリ(BAC0.5/MBA0.5−AEPZ)−g−NIPAAm0.7、ポリ(BAC0.4/MBA0.6−AEPZ)−g−NIPAAm0.76、及びポリ(BAC0.33/MBA0.67−AEPZ)−g−NIPAAm0.8は、pH7において、各々34.5、42.0、52.5℃のLCSTを有する。 As shown in FIG. 6, NIPAAm grafting degree of 100% and 46% is that poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm LCST is 33 ° C. and 36 ° C., respectively, while NIPAAm grafting degree is 15%. In LCST, LCST is deleted. As shown in FIG. 7, poly (BDA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.6 has an LCST of 30.5, 31.0 and 34.5 ° C. at pH 7, 5, and 3, respectively. As shown in FIG. 8, poly (BAC 0.5 / MBA 0.5 -AEPZ) -g-NIPAAm 0.7, poly (BAC 0.4 / MBA 0.6 -AEPZ) -g-NIPAAm 0. 76 and poly (BAC 0.33 / MBA 0.67 -AEPZ) -g-NIPAAm 0.8 have LCSTs of 34.5, 42.0 and 52.5 ° C., respectively, at pH 7.

実施例5:刺激応答型ヒドロゲルの製造
0.17gの1,6−ジヨードヘキサン(DIH)を、トルエン10mL中の0.5gのポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm1.0溶液に加えた。混合物をアルゴン保護下において還流した。二日後、架橋したヒドロゲルポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm−c−DIHを得た。残渣DIHを除去するためにトルエンで3回洗浄し、真空下において50℃で24時間乾燥した。
Example 5: Preparation of stimulus-responsive hydrogel 0.17 g of 1,6-diiodohexane (DIH) is added to 0.5 g of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 1.0 solution in 10 mL of toluene. It was. The mixture was refluxed under argon protection. Two days later, a crosslinked hydrogel poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm-c-DIH was obtained. Washed 3 times with toluene to remove residual DIH and dried under vacuum at 50 ° C. for 24 hours.

実施例6:両親媒性刺激応答型高分子の合成
0.5gのポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46を10mLの無水CHClに溶解した。0.5gのコレステリルクロロホルメート(CEC)及び0.18mLのトリエチレンアミン(TEA)を溶液に加え、アルゴン下において2日間室温にて攪拌した。反応後、溶液を、100mLのジエチルエーテル中に強く攪拌しながら沈殿させた。高分子を収集し、クロロホルム溶液からジエチルエーテルへの再沈殿により精製し、次いで真空下で50℃において乾燥した。
Example 6: Poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 Synthesis 0.5g amphiphilic stimuli-responsive polymer was dissolved in anhydrous CHCl 3 in 10 mL. 0.5 g cholesteryl chloroformate (CEC) and 0.18 mL triethyleneamine (TEA) were added to the solution and stirred at room temperature for 2 days under argon. After the reaction, the solution was precipitated into 100 mL diethyl ether with vigorous stirring. The polymer was collected and purified by reprecipitation from chloroform solution into diethyl ether and then dried at 50 ° C. under vacuum.

図11は、ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm−CECのH−NMRスペクトロスコピーであり、0.6ppm(シグナルg)、4.5ppm(シグナルe)、5.4ppm(シグナルf)におけるCECの特徴的ピークを示す。ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm−CECにおけるCECのグラフト度は、式3に示されるように特徴的な相対ピークの比から決定された。 FIG. 11 is 1 H-NMR spectroscopy of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm-CEC at 0.6 ppm (signal g), 4.5 ppm (signal e), 5.4 ppm (signal f). A characteristic peak of CEC is shown. The degree of grafting of CEC in poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm-CEC was determined from the ratio of characteristic relative peaks as shown in Equation 3.

GDCEC = 4I5.4/I4.2*100% 式3
したがって、CECのグラフト度は、図11に基づき48%において計算された、
実施例7:ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48の臨界ミセル濃度(CMC)の決定
ピレン溶液のアリコート(10μg/mLアセトン中)を4mLのスクリュー瓶に加え、アセトンを蒸発させた。次いで、0.1〜200mLのポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48溶液の4mLを、ピレン残基を含む瓶に加え、これによりすべての溶液は、0.1μg/mLを超えるピレン濃度を有する。LS50Bルミネッセンススペクトロメーター(Perkin Elmer、米国)を用いて蛍光スペクトルを得る前に、溶液を室温で一晩おいて平衡にさせた。
GD CEC = 4I 5.4 / I 4.2 * 100% Equation 3
Therefore, the degree of grafting of CEC was calculated at 48% based on FIG.
Example 7: Determination of critical micelle concentration (CMC) of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 -CEC 0.48 An aliquot of pyrene solution (in 10 μg / mL acetone) is added to a 4 mL screw bottle. Acetone was evaporated. Then 4 mL of 0.1-200 mL of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46- CEC 0.48 solution was added to the bottle containing the pyrene residue, so that all solutions were 0.1 μg Pyrene concentration greater than / mL. The solution was allowed to equilibrate overnight at room temperature before obtaining a fluorescence spectrum using an LS50B luminescence spectrometer (Perkin Elmer, USA).

励起スペクトル(300〜360nm)を395nmの発光波長で記録した。励起及び発光バンド幅は3nmとした。励起スペクトルの338nmと333nmにおけるピーク強度の比(I338/I333)は、高分子濃度の関数として分析した。そのCMC値は、図12に示すように、変曲における曲線の接線と、低濃度における点を通る水平接線との交点から3.1mg/Lとなった。 Excitation spectra (300-360 nm) were recorded at an emission wavelength of 395 nm. The excitation and emission bandwidths were 3 nm. The ratio of peak intensities (I 338 / I 333 ) at 338 nm and 333 nm in the excitation spectrum was analyzed as a function of polymer concentration. As shown in FIG. 12, the CMC value was 3.1 mg / L from the intersection of the tangent of the curve in the inflection and the horizontal tangent passing through the point at the low concentration.

実施例8:ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48のLCST分析
ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48の溶液(1w/v%)を、1x PBSバッファー中でpH7.4において調製した。可視光(λ=500nm)の透過率は、30〜45℃の溶液温度の関数として記録された。各実験のスタート時において、分光光度計は、純粋PBSバッファー溶液で測定された。透過率−温度のプロットが得られると、LCSTは、曲線の初期区切り点で判断された。
Example 8: Poly (PEG258DA-AEPZ) solution of LCST analysis poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 -CEC 0.48 of -g-NIPAAm 0.46 -CEC 0.48 (1w / v% ) Was prepared at pH 7.4 in 1x PBS buffer. Visible light (λ = 500 nm) transmission was recorded as a function of solution temperature of 30-45 ° C. At the start of each experiment, the spectrophotometer was measured with pure PBS buffer solution. Once the transmission-temperature plot was obtained, the LCST was determined at the initial breakpoint of the curve.

図13に示されるように、ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48においても、ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46と同様に、36.5℃のLCSTを示す。しかしながら、LCSTを超える透過率は、両親媒性ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48のために急激には減少せず、これは高分子粒子の急速な凝集を阻止する水溶液中のミセルの形成に起因する。 As shown in FIG. 13, poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 -CEC 0.48 is also at 36.5 ° C., similar to poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46. Shows the LCST. However, the transmissivity over LCST does not decrease sharply due to the amphiphilic poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 -CEC 0.48 , which indicates rapid aggregation of polymer particles. Due to the formation of micelles in the aqueous solution to block.

当業者であれば理解できるように、本開示に記載の具体的な形態に対する種々の変更が可能である。本発明では、そのようなすべての変更が特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に包含されることを意図している。   As will be appreciated by those skilled in the art, various modifications to the specific forms described in the present disclosure are possible. The invention is intended to cover all such modifications within the scope of the invention as defined in the claims.

本発明の単なる一例として、図面において本発明の形態を説明する。   The form of the invention is illustrated in the drawings by way of example only.

図1は、ジアミンモノマーをビス(アクリレートエステル)と反応させ、熱応答性基をグラフトすることにより形成し得る本発明の刺激応答型高分子の二つの可能な構造の略図である。FIG. 1 is a schematic representation of two possible structures of a stimuli-responsive polymer of the present invention that can be formed by reacting a diamine monomer with bis (acrylate ester) and grafting a thermoresponsive group. 図2は、N−アミノエチルピペリジン(AEPZ)及びポリ(エチレングリコール)ジアクリレート(Mn=258)(PEG258DA)を反応させ、次いで直鎖状ポリ(PEG258DA−AEPZ)をN−イソプロピルアクリルアミドと反応させることにより形成されるポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmの拡大したH−NMRスペクトルである。Aは、グラフト度100%のNIPAAmであり、Bは、グラフト度46%のNIPAAmである。FIG. 2 shows the reaction of N-aminoethylpiperidine (AEPZ) and poly (ethylene glycol) diacrylate (Mn = 258) (PEG258DA) and then linear poly (PEG258DA-AEPZ) with N-isopropylacrylamide. It is the expanded 1 H-NMR spectrum of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm formed by this. A is NIPAAm with a grafting degree of 100%, and B is NIPAAm with a grafting degree of 46%. 図3は、Aについて2時間、Bについて70時間、水中に保持した後におけるポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46H−NMRスペクトルを示す。FIG. 3 shows the 1 H-NMR spectrum of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 after holding in water for 2 hours for A and 70 hours for B. 図4は、水中における高分子の加水分解プロファイルである。FIG. 4 is a hydrolysis profile of a polymer in water.

a)ポリ(PEG258DA−APEZ)、
b)ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46
c)ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm1.0
図5は、N−アミノエチルピペリジン(AEPZ)と、N,N−ビス(アクリロイル)シスタミン(BAC)及びN,N−メチレンビスアクリルアミド(MBA)の混合物とを、AEPZ:BAC:MBAの2:1:1のモル比率において反応させ、次いで直鎖状ポリ(BAC/MBA−AEPZ)をN−イソプロピルアクリルアミドと反応させることにより形成される、NIPAAmの70%グラフト度のポリ(BAC0.5/MBA0.5−AEPZ)−g−NIPAAmの拡大したH−NMRスペクトルである。 図6は、ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAmの1%(w/v)水溶液の透過率である。
a) Poly (PEG258DA-APEZ),
b) Poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 ,
c) Poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 1.0 .
FIG. 5 shows a mixture of N-aminoethylpiperidine (AEPZ) and N, N-bis (acryloyl) cystamine (BAC) and N, N-methylenebisacrylamide (MBA), AEPZ: BAC: MBA 2: NIPAAm 70% graft degree poly (BAC 0.5 / n) formed by reacting in a 1: 1 molar ratio and then reacting linear poly (BAC / MBA-AEPZ) with N-isopropylacrylamide. It is the expanded 1 H-NMR spectrum of MBA 0.5 -AEPZ) -g-NIPAAm. FIG. 6 shows the transmittance of a 1% (w / v) aqueous solution of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm.

a)NIPPAmのグラフト率:15%、
b)NIPPAmのグラフト率:46%、
c)NIPPAmのグラフト率:100%。
図7は、N−アミノエチルピペリジン(AEPZ)と1,4−ブタンジオールジアクリレート(BDA)とを反応させ、次いで直鎖状ポリ(BDA−AEPZ)をN−イソプロピルアクリルアミドと異なるpH条件において反応させて形成される、ポリ(BDA−AEPZ)−g−NIPAAm0.6の1%(w/v)水溶液の透過率である。
a) NIPPAm graft ratio: 15%
b) NIPPAm graft ratio: 46%
c) NIPPAm graft ratio: 100%.
FIG. 7 shows the reaction of N-aminoethylpiperidine (AEPZ) with 1,4-butanediol diacrylate (BDA) and then the reaction of linear poly (BDA-AEPZ) with N-isopropylacrylamide at different pH conditions. The transmittance of a 1% (w / v) aqueous solution of poly (BDA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.6 formed.

a)pH7、
b)pH5、
c)pH3。
図8は、a)ポリ(BAC0.5/MBA0.5−AEPZ)−g−NIPAAm0.7、b)ポリ(BAC0.4/MBA0.6−AEPZ)−g−NIPAAm0.76、c)ポリ(BAC0.33/MBA0.67−AEPZ)−g−NIPAAm0.8、の1%(w/v)水溶液の透過率である。 図9は、熱/pH応答型高分子を、ジアクリレート、ジアクリルアミド及びジブロモ又はジヨード試薬と架橋させることにより形成され得る刺激応答型生分解性ヒドロゲルの三つの可能な構造の略図である。 図10は、アクリレート及びアクリルアミドを用いたポリ(アミノエステル)骨格中の第二級アミンのマイケル付加、ポリ(アミノエステル)骨格中の第二級アミン及びアシルクロリドのアシル化反応、及びポリ(アミノエステル)骨格中の第二級及び第三級アミンとモノブロモ又はモノヨード試薬のアルキル化又は四級化反応を介し、疎水性基を刺激応答型高分子に導入することにより形成され得る両親媒性刺激応答型高分子の三つの可能な構造の略図である。 図11は、クロロギ酸コレステリルを用いた第二級アミンのアシル化反応により形成されるポリ(PEG258−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48の拡大したH−NMRスペクトルである。 図12は、ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−CEC0.48濃度の関数としてのピレン励起スペクトルからのI338/I333のプロットである。 図13は、a)ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−g−CEC0.48の1%(w/v)水溶液中に形成されたミセル水溶液の透過率の温度依存性、及びb)ポリ(PEG258DA−AEPZ)−g−NIPAAm0.46−g−CEC0.48の0.05%(w/v)水溶液中に形成されたミセルのRhにおける温度及びpH効果、を示すグラフである。
a) pH 7,
b) pH 5,
c) pH3.
FIG. 8 shows a) poly (BAC 0.5 / MBA 0.5 -AEPZ) -g-NIPAAm 0.7 , b) poly (BAC 0.4 / MBA 0.6 -AEPZ) -g-NIPAAm 0. 76 , c) transmittance of 1% (w / v) aqueous solution of poly (BAC 0.33 / MBA 0.67 -AEPZ) -g-NIPAAm 0.8 . FIG. 9 is a schematic representation of three possible structures of a stimulus-responsive biodegradable hydrogel that can be formed by crosslinking a thermo / pH-responsive polymer with diacrylate, diacrylamide, and dibromo or diiodo reagents. FIG. 10 shows the Michael addition of secondary amines in a poly (amino ester) backbone using acrylate and acrylamide, the acylation reaction of secondary amines and acyl chlorides in the poly (amino ester) backbone, and poly (amino Esters) Amphiphilic stimuli that can be formed by introducing hydrophobic groups into stimuli-responsive polymers via alkylation or quaternization reactions of secondary and tertiary amines in the backbone with monobromo or monoiodo reagents 3 is a schematic diagram of three possible structures of a responsive polymer. FIG. 11 is an expanded 1 H-NMR spectrum of poly (PEG258-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46- CEC 0.48 formed by the acylation reaction of a secondary amine using cholesteryl chloroformate. . FIG. 12 is a plot of I 338 / I 333 from the pyrene excitation spectrum as a function of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 -CEC 0.48 concentration. FIG. 13 shows a) the temperature dependence of the transmittance of an aqueous micelle solution formed in a 1% (w / v) aqueous solution of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 -g-CEC 0.48 , And b) shows temperature and pH effects on Rh of micelles formed in 0.05% (w / v) aqueous solution of poly (PEG258DA-AEPZ) -g-NIPAAm 0.46 -g-CEC 0.48. It is a graph.

Claims (25)

生分解性高分子骨格及び該生分解性高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を含む刺激応答型高分子であって、該生分解性高分子骨格は、ポリ(アミノエステル)又はポリ(アミドアミン)を含み、該ポリ(アミドアミン)は任意に骨格にジスルフィド結合を含む、刺激応答型高分子。   A stimulus-responsive polymer comprising a biodegradable polymer skeleton and a stimulus-responsive pendant group pendant to the biodegradable polymer skeleton, wherein the biodegradable polymer skeleton comprises poly (amino ester) or poly ( A stimuli-responsive polymer, wherein the poly (amidoamine) optionally comprises a disulfide bond in the backbone. 前記生分解性高分子骨格が、前記刺激応答型ペンダント基のペンダント前に、少なくとも1つの第2級アミン結合及び少なくとも1つの第3級アミン結合を含む、請求項1に記載の刺激応答型高分子。   2. The stimulus responsive high of claim 1, wherein the biodegradable polymer backbone comprises at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond before pendant of the stimulus responsive pendant group. molecule. 前記生分解性高分子骨格が、少なくとも1つの第2級アミン結合及び少なくとも1つの第3級アミン結合を含む、請求項1に記載の刺激応答型高分子。   The stimulus-responsive polymer according to claim 1, wherein the biodegradable polymer skeleton includes at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond. 式I:
Figure 2009132825
により表されるユニット、及び、
式II:
Figure 2009132825
により表されるユニット、
から各々独立に選択される1又は2以上のユニットを含み、
任意に、式III:
Figure 2009132825
式IV:
Figure 2009132825
式V:
Figure 2009132825
式VI:
Figure 2009132825
及び式VII:
Figure 2009132825
から各々独立に選択される1又は2以上のユニットを含む
(式中、
zは、O又はNHであり、
、R及びRは、各々独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルであり、
は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレンであり、
は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R−M−R
(式中、Rは、−N(R)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニレンである。)であり、
は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは、
(ii)Rが−R−M−R−である時、RもまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R、M、R、及び、R及びRが結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成しており、
は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R11−M−R12
(式中、R11は、−N(R10)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
12は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキル;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニル;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニルである。)であり、
10は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは
(ii)Rが−R11−M−R12−である時、R10もまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R10、M、R11、及び、R及びR11が結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成している;
但し、R、R、R、R、R、R、R及びR10は、第1級アミノ基、第2級アミノ基、又はカルボニル基と共役結合したC=C二重結合を有し得ない。)、
請求項1に記載の刺激応答型高分子。
Formula I:
Figure 2009132825
A unit represented by
Formula II:
Figure 2009132825
A unit represented by
Including one or more units each independently selected from
Optionally, Formula III:
Figure 2009132825
Formula IV:
Figure 2009132825
Formula V:
Figure 2009132825
Formula VI:
Figure 2009132825
And Formula VII:
Figure 2009132825
Including one or more units each independently selected from
z is O or NH;
R 1 , R 3 and R 8 are each independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl;
R 2 is a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally substituted, unsubstituted or substituted C 2-30 alkynylene;
R 5 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing 1 or 2 or more heteroatoms; or optionally 1 or 2 or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 6 > -MR < 7 >-
Wherein R 6 is bonded to —N (R 4 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 7 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C2-28alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynylene. ) And
R 4 is
(I) hydrocarbyl or
(Ii) When R 5 is —R 6 —M—R 7 —, R 4 is also bonded to M, and one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S are Optionally substituted, unsubstituted or substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted, optionally including one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S C 2-6 alkenylene, and R 4 , M, R 6 , and the nitrogen atom to which R 4 and R 6 are bonded form a saturated or unsaturated 4- to 12-membered heterocyclic ring. ,
R 9 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing 1 or 2 or more heteroatoms; or optionally 1 or 2 or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 11 > -M-R < 12 >-
Wherein R 11 is bonded to —N (R 10 ) — and optionally includes one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S, substituted or non- Substituted C 1-6 alkylene, or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 12 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkyl optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C2-28 alkenyl optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynyl. ) And
R 10 is
(I) hydrocarbyl, or (ii) when R 9 is —R 11 —M—R 12 —, R 10 is also bonded to M and is selected from the group consisting of N, O and S 1 or Substituted or unsubstituted C 1-6 alkylene, optionally containing two or more heteroatoms, or optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S And a nitrogen atom to which R 10 , M, R 11 , and R 9 and R 11 are bonded is a saturated or unsaturated 4- to 12-membered complex, which is a substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene. Forming a ring;
However, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 8 , R 9 and R 10 are C═C 2 conjugated to a primary amino group, a secondary amino group, or a carbonyl group. It cannot have a double bond. ),
The stimulus-responsive polymer according to claim 1.
刺激応答型高分子が、pH、光、温度、又はイオン強度に対して応答性である、請求項1に記載の刺激応答型高分子。   The stimulus-responsive polymer according to claim 1, wherein the stimulus-responsive polymer is responsive to pH, light, temperature, or ionic strength. 刺激応答型ペンダント基が、式X:
Figure 2009132825
(式中、
は、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル又はヒドロカルビルであり、
は、
(i)N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;もしくは、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレン;もしくは、
(ii)−R11−M−R12
(式中、R11は、
−N(R10)−と結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、
Mは、CH又はNであり、
12は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−28アルキル;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルケニル;もしくは、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−28アルキニルである。)であり、
10は、
(i)ヒドロカルビル、もしくは
(ii)Rが−R11−M−R12−である時、R10もまたMと結合し、かつ、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−6アルキレン、または、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−6アルケニレンであり、かつ、R10、M、R11、及び、R及びR11が結合した窒素原子は、飽和又は不飽和の4員〜12員の複素環を形成している;
但し、R、R及びR10は、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、又はカルボニル基と共役結合したC=C二重結合を有し得ない。)
の構造を有する、請求項1に記載の刺激応答型高分子。
The stimulus-responsive pendant group is of formula X:
Figure 2009132825
(Where
R 8 is hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl or hydrocarbyl;
R 9 is
(I) a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms, or any one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene, comprising:
(Ii) -R < 11 > -M-R < 12 >-
(Wherein R 11 is
A substituted or unsubstituted C 1-6 alkylene bonded to —N (R 10 ) — and optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; Or substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene, optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S;
M is CH or N;
R 12 is a substituted or unsubstituted C 1-28 alkyl optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S Substituted or unsubstituted C2-28 alkenyl optionally containing one or more heteroatoms selected; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C2-28 alkynyl. ) And
R 10 is
(I) hydrocarbyl, or (ii) when R 9 is —R 11 —M—R 12 —, R 10 is also bonded to M and is selected from the group consisting of N, O and S 1 or Substituted or unsubstituted C 1-6 alkylene, optionally containing two or more heteroatoms, or optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S And a nitrogen atom to which R 10 , M, R 11 , and R 9 and R 11 are bonded is a saturated or unsaturated 4- to 12-membered complex, which is a substituted or unsubstituted C 2-6 alkenylene. Forming a ring;
However, R 8 , R 9 and R 10 cannot have a C═C double bond conjugated to a primary amino group, a secondary amino group, a tertiary amino group, or a carbonyl group. )
The stimulus-responsive polymer according to claim 1, having the structure:
刺激応答基が、反応N−イソプロピルアクリルアミド、N,N’−ジエチルアクリルアミド、2−カルボキシイソプロピルアミド、N−(L)−(1−ヒドロキシメチル)プロピルメタクリルアミド、又はN−アクリロキシル−N’−アルキルピペラジンである、請求項5に記載の刺激応答型高分子。   The stimulus-responsive group is a reactive N-isopropylacrylamide, N, N′-diethylacrylamide, 2-carboxyisopropylamide, N- (L)-(1-hydroxymethyl) propylmethacrylamide, or N-acryloxyl-N′-alkyl. The stimulus-responsive polymer according to claim 5, which is piperazine. さらに疎水性ペンダント基を含む、請求項1に記載の刺激応答型高分子。   The stimulus-responsive polymer according to claim 1, further comprising a hydrophobic pendant group. 疎水性ペンダント基が、式XII:
Figure 2009132825
式XIII:
Figure 2009132825
又は式XIV:
Figure 2009132825
(式中、
xは、O又はNHであり、
17は、置換された又は非置換のC3−30アルキル、置換された又は非置換のC4−30アルケニル、置換された又は非置換のC4−30アルキニル、置換された又は非置換のC3−8シクロアルキル、置換された又は非置換のC6−18アリールであり、いずれもN、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含み得る。)
の構造を有する、請求項8に記載の刺激応答型高分子。
The hydrophobic pendant group is of formula XII:
Figure 2009132825
Formula XIII:
Figure 2009132825
Or Formula XIV:
Figure 2009132825
(Where
x is O or NH;
R 17 is substituted or unsubstituted C 3-30 alkyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkenyl, substituted or unsubstituted C 4-30 alkynyl, substituted or unsubstituted C 3-8 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 6-18 aryl, any of which may optionally contain one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S. )
The stimuli-responsive polymer according to claim 8, which has the following structure.
疎水性ペンダント基が、反応4−tert−ブチルシクロへキシルアクリレート、2−ブトキシエチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、ラウリルアクリレート、ジアセトンアクリルアミド、N−(ブトキシメチル)アクリルアミド、N−(イソブトキシメチル)アクリルアミド、コレステリルクロロホルメート、ナノノイルクロリド、ウンデカノイルクロリド、ラウロイルクロリド、4−ヘプチルベンゾイルクロリド、ミリストイルクロリド、1−ブロモ−2−シクロヘキシルエタン、1−ブロモオクタン、1−アダマンチルブロモメチルケトン、2−ブロモ−2’,5’−ジメチオキシアセトフェノン、1−ブロモ−3,7−ジメチルオクタン、1−ブロモドデカン、1−ブロモオクタン、1−ブロモデカン、1−ブロモオクタデカン、2−(6−ブロモヘキシルオキシ)テトラヒドロ−2H−ピラン、1−ヨードアダマンタン、1−ヨードヘキサン、1−ヨードオクタン、1−ヨードデカン、1−ヨードドデカン、又は1−ヨードオクタデカンを含む、請求項8に記載の刺激応答型高分子。   Hydrophobic pendant groups are reacted 4-tert-butylcyclohexyl acrylate, 2-butoxyethyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, octadecyl acrylate, lauryl acrylate, diacetone acrylamide, N- (butoxymethyl) acrylamide, N- (Isobutoxymethyl) acrylamide, cholesteryl chloroformate, nanonoyl chloride, undecanoyl chloride, lauroyl chloride, 4-heptylbenzoyl chloride, myristoyl chloride, 1-bromo-2-cyclohexylethane, 1-bromooctane, 1-adamantyl Bromomethyl ketone, 2-bromo-2 ′, 5′-dimethyloxyacetophenone, 1-bromo-3,7-dimethyloctane, 1-bromododecane, -Bromooctane, 1-bromodecane, 1-bromooctadecane, 2- (6-bromohexyloxy) tetrahydro-2H-pyran, 1-iodoadamantane, 1-iodohexane, 1-iodooctane, 1-iododecane, 1-iodo The stimulus-responsive polymer according to claim 8, comprising dodecane or 1-iodooctadecane. 請求項1に記載の刺激応答型高分子及び架橋基を含む組成物。   A composition comprising the stimulus-responsive polymer according to claim 1 and a crosslinking group. 前記高分子が、式XI:
Figure 2009132825
(式中、
xは、O又はNHであり、
13及びR15は、各々独立に、水素、ヒドロキシル、ハライド、チオヒドロキシル、又はヒドロカルビルであり、
14は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC1−30アルキレン;N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルケニレン;又は、N、O及びSからなる群から選択される1又は2以上のヘテロ原子を任意に含む、置換された又は非置換のC2−30アルキニレンである。)
の構造を有する架橋基により架橋されている、請求項11に記載の組成物。
The polymer is of formula XI:
Figure 2009132825
(Where
x is O or NH;
R 13 and R 15 are each independently hydrogen, hydroxyl, halide, thiohydroxyl, or hydrocarbyl;
R 14 is a substituted or unsubstituted C 1-30 alkylene optionally containing one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S; from the group consisting of N, O and S A substituted or unsubstituted C 2-30 alkenylene optionally containing one or more selected heteroatoms; or one or more heteroatoms selected from the group consisting of N, O and S Optionally, substituted or unsubstituted C 2-30 alkynylene. )
The composition according to claim 11, which is crosslinked by a crosslinking group having the structure:
前記架橋基が、架橋1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,2−エタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2,5−ヘキサンジオールジアクリレート、ポリ(エチルグリコール)ジアクリレート、エチレンジアクリレート、1,3−プロパンジオールジアクリレート、1,4−ビス(アクリロイル)ピペラジン、N,N’−ビス(アクリロイル)シスタミン、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−(1,2−ジヒドロキシエチレン)ビスアクリルアミド、1,3−ジブロモ−2−プロパノール、1,4−ジブロモ−2−ブタノール、1,5−ジブロモペンタン、1,6−ジブロモへキサン、1,5−ジヨードペンタン、1,8−ジブロモオクタン、1,6−ジヨードへキサン、又は1,8−ジヨードオクタンを含む、請求項11に記載の組成物。   The cross-linking group is cross-linked 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,2-ethanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 2,5-hexanediol diacrylate , Poly (ethyl glycol) diacrylate, ethylene diacrylate, 1,3-propanediol diacrylate, 1,4-bis (acryloyl) piperazine, N, N′-bis (acryloyl) cystamine, N, N′-methylenebis Acrylamide, N, N ′-(1,2-dihydroxyethylene) bisacrylamide, 1,3-dibromo-2-propanol, 1,4-dibromo-2-butanol, 1,5-dibromopentane, 1,6-dibromo Hexane, 1,5-diiodopentane, 1,8-dibromoo Tan, 1,6-diiodo hexane, or 1,8-including diiodooctane composition of claim 11. ポリ(アミノエステル)又はポリ(アミドアミン)を含む生分解性高分子を反応させ、高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を有する高分子を形成することを含む、請求項1に記載の刺激応答型高分子を製造する方法であって、前記ポリ(アミドアミン)は任意に高分子骨格にジスルフィド結合を有する方法。   The stimulus of claim 1, comprising reacting a biodegradable polymer comprising poly (amino ester) or poly (amidoamine) to form a polymer having a stimulus-responsive pendant group pendant to the polymer backbone. A method for producing a responsive polymer, wherein the poly (amidoamine) optionally has a disulfide bond in the polymer skeleton. 前記生分解性高分子は、少なくとも1つの第二級アミン結合及び少なくとも1つの第三級アミン結合を骨格に有する、請求項14に記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the biodegradable polymer has at least one secondary amine bond and at least one tertiary amine bond in the backbone. 前記生分解性高分子ユニットと刺激応答型分子ユニットの比率が、約10:1〜約1:4である、請求項14に記載の方法。   15. The method of claim 14, wherein the ratio of the biodegradable polymer unit to the stimulus responsive molecular unit is from about 10: 1 to about 1: 4. さらに、高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を有する生分解性高分子を、架橋分子を用いて架橋することを含む、請求項14に記載の方法。   The method according to claim 14, further comprising crosslinking a biodegradable polymer having a stimulus-responsive pendant group pendant to a polymer skeleton with a crosslinking molecule. 架橋分子が、ジアクリレート、ジアクリルアミド、又はジブロモもしくはジヨード試薬を含む、請求項17に記載の方法。   18. The method of claim 17, wherein the cross-linking molecule comprises a diacrylate, diacrylamide, or dibromo or diiodo reagent. 生分解性高分子ユニットと架橋分子ユニットの比率が、約20:1〜約1:2である、請求項17に記載の方法。   18. The method of claim 17, wherein the ratio of biodegradable polymer unit to cross-linked molecular unit is from about 20: 1 to about 1: 2. さらに、高分子骨格にペンダントした刺激応答型ペンダント基を有する生分解性高分子を、疎水性分子と反応させ、高分子骨格に疎水性ペンダント基をペンダントさせることを含む、請求項14に記載の方法。   The method according to claim 14, further comprising reacting a biodegradable polymer having a stimulus-responsive pendant group pendant on the polymer skeleton with a hydrophobic molecule to cause the polymer skeleton to pendant with a hydrophobic pendant group. Method. 生分解性高分子ユニットと疎水性分子ユニットの比率が、約20:1〜約1:4である、請求項20に記載の方法。   21. The method of claim 20, wherein the ratio of biodegradable polymer unit to hydrophobic molecular unit is from about 20: 1 to about 1: 4. 請求項1に記載の刺激応答型生分解性高分子、又は請求項11に記載の組成物、及び生物活性剤を含有する組成物。   A composition comprising the stimulus-responsive biodegradable polymer according to claim 1, or the composition according to claim 11, and a bioactive agent. 生物活性剤が、小分子、有機金属化合物、核酸、タンパク質、ペプチド、ポリヌクレオチド金属、同位体標識した化合物、薬物、ワクチン、又は免疫薬を含む、請求項22に記載の組成物。   23. The composition of claim 22, wherein the bioactive agent comprises a small molecule, organometallic compound, nucleic acid, protein, peptide, polynucleotide metal, isotopically labeled compound, drug, vaccine, or immunizing agent. 組成物がミセルを形成している、請求項22に記載の組成物。   23. The composition of claim 22, wherein the composition forms micelles. 組成物がヒドロゲルを形成している、請求項22に記載の組成物。   24. The composition of claim 22, wherein the composition forms a hydrogel.
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