JP2009513783A

JP2009513783A - 芳香族二塩基酸含有ポリ（エステルアミド）ポリマーおよび使用の方法

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Publication number: JP2009513783A
Application number: JP2008537870A
Authority: JP
Inventors: ザザディー．ゴムラッシュビリ; ラマズカツァラバ; ターナーダニエルジェンキンス; ウィリアムターネル
Original assignee: メディバスエルエルシー
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2009-04-02
Also published as: WO2007050583A2; EP1948203A2; WO2007050583A3; CA2667944A1

Abstract

本発明は、ポリマーの二塩基酸残基の様々な組み合わせおよび割合の選択によって容易に調整することができる熱機械的特性を持つ生分解性、生体適合性の芳香族二塩基酸含有ポリ(エステルアミド)(PEA)ポリマーを提供する。本ポリマーは、薬物放出性の生分解性粒子ならびにステントおよび内部固定用装置のように移植可能な外科的装置の作成における使用に適している。ポリマー組成物および外科的装置は、インビボにおいて、1つないし複数の異なるアミノ酸を含む生体適合性の分解産物に加えて、生理活性物質を制御された様式で経時的に放出するように、酵素の作用によって生分解する。

Description

発明の分野
本発明は一般に、薬物送達系および特に脂肪族系アミノ酸を生分解性ポリマーバックボーンに組み入れるポリマー送達組成物に関する。

背景情報
1970年代に最初に導入された最も初期の薬物送達系は乳酸およびグリコール酸から形成されるポリマーをベースとした。今日、ポリマー材料は、主としてそれらの加工のしやすさ、ならびに研究者らが分子合成を介してそれらの化学的および物理的特性を容易に制御できることから、依然として研究のための最も重要な方法を提供する。基本的に、それらのサイズおよび形状から双方とも「ミクロスフェア」として公知であるポリマーの系の2つの大きなカテゴリーが研究されている:貯蔵装置およびマトリックス装置。前者はポリマーシェル内への薬学的製剤の内包を伴い、後者は薬物がポリマーネットワーク内に物理的に捕捉される系を示す。

ポリマー装置のいずれかのカテゴリーからの医用製剤の放出は伝統的に拡散制御されている。しかしながら、現在では、最新の研究は生分解性ポリマー系について調べることを目的とする。例えば、ポリヒドロキシアルカノエートなどのこれらの薬物送達系は、時に加水分解の過程を経て生物学的に許容される化合物に分解されて、それらの組み入れられた医用製剤を残す。この侵食の過程は、(マトリックスが不均一に分解する)バルク内で起こることもあれば、ポリマーの表面で起こることもある(これによって、放出速度はポリマーの表面積に関連する)。分解過程自体は、これらのポリマーの乳酸およびグリコール酸への分解を伴う。これらの酸は、最終的にはクレブス回路によって二酸化炭素および水に還元されて、主要部分は容易に排出され得る。

アミノ酸をベースとする生体類似性バイオポリマー(AABB)--疎水性α-アミノ酸をベースとするポリマーの新しいファミリー--が最近開発されている。α-アミノ酸をベースとする直線構造を持つポリ(エステルアミド)(PEA)、ポリ(エステルウレタン)(PEUR)、およびポリ(エステルウレア)(PEU)、脂肪ジカルボン酸ならびに脂肪族ジオールは活性重縮合(APC)法を介して合成されている。APC法は主に、いかなる有毒な触媒も使用せずに、穏やかな温度下において溶液中で実施される。この方法を用いて、広範囲の物理および熱-機械的特性および生分解プロフィールを持つ様々なAABBポリマーが報告および研究されている。R. Katsarava(Macromol. Symp. (2003) 199:419-429(非特許文献1))による総評の論文および参照を参照されたい。

特に、α-アミノ酸をベースとするポリ(エステルアミド)(PEA)およびポリ(エステルウレタン)(PEUR)のポリマーは、酵素介在性の表面分解(G. Tsitlanadze, et al. J. Biomater. Sci. Polym. Edn. (2004) 15:1-24(非特許文献2)およびT.Kartvelishvili et al., Macromol. Chem. Phys. (1997) 198:1921-1932(非特許文献3))およびPEAが低い炎症プロフィールを示すこと(K. DeFife et al. Transcatheter Cardiovascular Therapeutics - TCT 2004 Conference. Poster presentation. Washington DC. (2004)(非特許文献4))が実証されている。これらの特性はPEAおよびPEURを異なる様々な医学的および薬学的適用における優れた材料としている。

A. Conixは1957年に、1,3-ビス(4-カルボキシフェノキシ)プロパン(CPP)をベースとして優れたフィルムおよび線維形成特性ならびに高い融点(267℃まで)を持つ芳香族ポリ無水物の合成について報告した(A. Conix, Makromol. Chem, 24, 76-78, (1957)(非特許文献5))。しかし、これらのポリマーは、無水物結合が加水分解に不安定であるために、織物での使用には不適切であった。二塩基酸モノマーとしてのCPPは1980年代中頃にR. Langerのチームによって改めて再考されて(A.J. Domb and R.L. Langer. J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. (1987) 25:3373-3386(非特許文献6))、CPPおよび脂肪族ジカルボン酸をベースとする浸食性の生体適合性コポリ無水物がデザインされた。

FDAが承認した徐放性ポリマー水−Gliadel(登録商標)(Guilford Pharmaceutical Corp, Baltimore, Md)はCPPおよびセバシン酸からなるコポリ無水物マトリックスの組み合わせであり(モル比20〜80)、この中に抗癌物質が物理的に混合される(W. Dang et al., J. Contr. Rel. (1996) 42:83-92(非特許文献7))。(抗癌物質に加えて)Gliadel(登録商標)水の加水分解性分解産物は究極的には初期の二塩基酸:セバシン酸およびCPPである。ウサギ脳におけるGliadelインプラントの臨床的評価は、分解産物-フリー酸の限定的な毒性、初期活性および迅速な排出を示している(A.J. Domb et al., Biomaterials. (1995) 16:1069-1072(非特許文献8))。

ごく最近、CPPは特許WO 03/080147 A1, 2003(特許文献1)において「Advanced Cardiovascular Systems, Inc」により血管適用のための生体吸収可能なステントの調製に有用なモノマーとして、また2005年5月25日に出願された同時係属中の仮出願第60/684,670号(特許文献2)においてポリマー粒子として開示された。

近年、トランス-4-ヒドロキシ-桂皮酸をベースとするもう1つの芳香族生分解性二塩基酸モノマーが記載されている。4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の一般名を持つモノマーは、本来、2つの加水分解的に不安定なエステル基を含み、特異的(酵素的)および非特異的(化学的)な加水分解を受けることが予想される(M Nagata, Y. Sato., Polymer. (2004) 45:87-93(非特許文献9))。

当技術分野におけるこれらの進歩に関わらず、向上した熱機械的および物理的特性を与えつつ薬剤およびその他の生理活性物質のような治療用分子を治療的または対症的放出の制御された速度で送達するためのより多くのより優れた様々な生体適合性ポリマー組成物および方法に関して需要がある。

WO 03/080147 A1, 2003 米国特許仮出願第60/684,670号、2005年5月25日出願 R. Katsarava, Macromol. Symp. (2003) 199:419-429 G. Tsitlanadze, et al., J. Biomater. Sci. Polym. Edn. (2004) 15:1-24 T.Kartvelishvili et al., Macromol. Chem. Phys. (1997) 198:1921-1932 K. DeFife et al., Transcatheter Cardiovascular Therapeutics - TCT 2004 Conference. Poster presentation. Washington DC. (2004) A. Conix, Makromol. Chem, 24, 76-78, (1957) A.J. Domb and R.L. Langer., J. Polym. Sci.: Part A: Polym. Chem. (1987) 25:3373-3386 W. Dang et al., J. Contr. Rel. (1996) 42:83-92 A.J. Domb et al., Biomaterials. (1995) 16:1069-1072 M Nagata, Y. Sato., Polymer. (2004) 45:87-93

発明の概要
本発明は、熱機械特性の有意な改善を伴う新規の芳香族二塩基酸含有ポリ(エステルアミド)(PEA)ポリマー組成物の知見に基づく。ビス(α-アミノ酸)-α,ω-アルキレン-ジエステルは活性型重縮合(APC)に有用なジアミンモノマーの一種であり、これは本来、2つの脂肪族エステル結合を含む。このようなエステル基は様々なエステラーゼによって酵素的に認識されて、従って、ポリマーを生分解性とすることができる。例えば、活性化二塩基酸エステルを用いたジアミンモノマーの縮合により、エステルおよびアミド結合を持つPEA巨大分子が生じる。本発明のPEAポリマーにおいて少なくとも1つのビス(α-アミノ酸)をベースとするビルディングブロックにおけるα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)アルカン、3,3'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の二塩基酸残基としての組み入れはポリマーに高いガラス転移温度(Tg)を付与する。さらに、本発明のPEAポリマー組成物は、任意で、ポリマーに追加の柔軟性を導入するために第二のC保護された無指向性のアミノ酸をベースとするモノマーを含むことができる。

従って、一つの態様において、本発明は、一般的構造式(I)によって記載される化学式または一般的構造式(III)によって記載される化学構造を持つポリ(エステルアミド)(PEA)ポリマーの少なくとも1つまたは混合物を含むポリマー組成物を提供する:

式中、nは約20〜約150である；各R¹はα,ω-ビス(o,m,またはp-カルボキシフェノキシ)-(C₁-C₈)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基から独立して選択される；各nモノマーのR³は水素、(C₁-C₆)アルキル、(C₂-C₆)アルケニル、(C₂-C₆)アルキニル、(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルおよび-(CH₂)₂S(CH₃)からなる群より独立して選択される；R⁴は(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレン、(C₂-C₈)アルキルオキシ、(C₂-C₂₀)アルキレン、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環性断片、およびその組み合わせからなる群より独立して選択される；

式中、mは約0.1〜約0.9である；pは約0.9〜約0.1であり、nは約10〜約150であり、R¹はα,ω-ビス(o,m,またはp-カルボキシフェノキシ)-(C₁-C₈)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の約0.1部分〜約0.9部分および(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレンまたはその混合物から選択される約0.9部分〜約0.1部分の組み合わせである；R²は水素、または(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルもしくは保護基である；各R³は独立して水素、(C₁-C₆)アルキル、(C₂-C₆)アルケニル、(C₂-C₆)アルキニルおよび(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルならびに-(CH₂)₂S(CH₃)である；各R⁴は(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレン、(C₂-C₈)アルキルオキシ、(C₂-C₂₀)アルキレン、一般式IIIの1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環性断片、およびその組み合わせからなる群より選択される；R⁵は独立して(C₁-C₂₀)アルキルまたは(C₂-C₂₀)アルケニルである。

もう一つの態様において、本発明は、実質的に正対適合性の分解産物を放出するように組成物が生分解しながら体内部位を固定するためにα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸含有PEAポリマーを含む本発明のポリマー組成物を用いて製造された外科的内固定装置を体内部位に移植することによって、対象の体内部分を固定するための方法を提供する。

さらにもう一つの態様において、本発明は、本発明のPEAポリマー組成物を用いて作成される生分解性、生体適合性の外科的装置を提供する。

発明の詳細な説明
本発明は、α,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)アルカン二塩基酸の活性エステルが、製造において用いられる脂肪族ジカルボン酸を少なくとも一部置換するためにα,ω-ビス(o,m,またはp-カルボキシフェノキシ)アルカン酸が用いられるコポリ(エステルアミド)(PEA)の活発な重縮合および合成に有用であるという発見に基づく。このような芳香族二塩基酸含有PEAポリマーは熱機械的特性において有意な改善を有する。各ビルディングブロックは任意の所与のPEAポリマーの特性に寄与し、本発明において、ビス-(α-アミノ酸)-ジオール-ジエステル含有モノマーにおける二塩基酸残基の選択はポリマーの熱機械特性を制御するために利用される。ジエステル-ジアミンをベースとするモノマーの脂肪族ジカルボン酸残基の少なくとも一部の位置における芳香族残基であるα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の組み入れはポリマーに比較的高いガラス転移温度(Tg)を付与する。アイソマーである4,4'-および3,3'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸は、PEA合成における二塩基酸モノマーとして有用であることが新たに発見されている。モノマーにおける飽和または不飽和アルキルジオールの残基の使用は得られるポリマーの伸び特性を与える。第二のL-リジンをベースとするモノマーは、任意で、ポリマーの熱機械特性をさらに制御するために選択されることができる追加のジオール残基を導入するために本発明のポリマーに含めることができる。

不飽和基を含む生分解性ポリマーは様々な適用の可能性を持つ。例えば、不飽和基はさらなる修飾において有用なエポキシまたはアルコールなどのその他の官能基に転換されることができる。それらの架橋結合はポリマーの熱および機械特性を高めることができる。シンナメートは、ポリマーを自己光架橋結合可能とする特性の光開始物質の存在を伴わずに、290nmを超える波長でのUV照射により可逆性の[2+2]環化付加を受けることが公知である(Y. Nakayama, T. Matsuda. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. (1992) 30:2451-2457)。さらに、シンナモイル基は体内で代謝されて、無毒であることが証明されている(M Nagata, Y. Sato. Polymer (2004) 45:87-93の論文における引用)。

本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマーは、ポリマーが押し出されるための十分な剛性および脆性を防ぐために十分な伸び特性を与えるため、疎水性、比較的高いガラス転移温度(Tg)の組み合わせを示す。一部の態様において、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物における個々のモノマー単位がベースであり、本明細書に開示される通り、多数の異なるα-アミノ酸の1つをもたらすための生分解中に分解することができる。

その他のPEAポリマーのように、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物は組成物のポリマー中に分散する少なくとも1つの生理活性物質をインビボにおいて送達するために用いることができる。本発明のPEAポリマー組成物は、ポリマーから少なくとも1つの生理活性物質を経時的に制御された方法で放出するように、インビボにおいて酵素作用によって生分解する。このように、本発明は、疎水性、比較的高いガラス転移温度(Tg)、および伸びまたは柔軟性の特性の組み合わせを必要とする一部の適用に適した新規のPEAポリマーを提供する。さらに、理論的には、本発明のPEAポリマー内のビス(α-アミノ酸)-ジオール-ジエステルコモノマーはそれぞれ、各々のビス(α-アミノ酸)ビルディングブロックに本明細書に開示される多数のアミノ酸の異なる１つを含むことから、本発明のPEAポリマー組成物は、1つから複数の異なるこのようなα-アミノ酸を産生するために崩壊し得る。

特に、一つの態様において、本発明は一般的構造式(I)によって記載される化学構造または一般的構造式(III)によって記載される化学構造を持つPEAポリマーを含むポリマー組成物を提供する:

式中、nは約10〜約150である；各R¹はα,ω-ビス(o,m,またはp-カルボキシフェノキシ)(C₁-C₈)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基から独立して選択される；各nモノマーのR³は水素、(C₁-C₆)アルキル、(C₂-C₆)アルケニル、(C₂-C₆)アルキニル、(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルおよび-(CH₂)₂S(CH₃)からなる群より独立して選択される；各nモノマーのR⁴は(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレン、(C₂-C₈)アルキルオキシ、(C₂-C₂₀)アルキレン、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環性断片、およびその組み合わせからなる群より独立して選択される；

式中、mは約0.1〜約0.9である；pは約0.9〜約0.1であり、nは約20〜約150であり、R¹はα,ω-ビス(o,m,またはp-カルボキシフェニルオキシ)-(C₁-C₈)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の約0.1部分〜約0.9部分および(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレンまたはその混合物から選択される約0.9部分〜約0.1部分の組み合わせである；R²は水素、または(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルもしくは保護基である；各R³は独立して水素、(C₁-C₆)アルキル、(C₂-C₆)アルケニル、(C₂-C₆)アルキニルおよび(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルならびに-(CH₂)₂S(CH₃)である；各R⁴は(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレン、(C₂-C₈)アルキルオキシ、(C₂-C₂₀)アルキレン、一般式IIIの1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環性断片、およびその組み合わせからなる群より選択される；R⁵は独立して(C₁-C₂₀)アルキルまたは(C₂-C₂₀)アルケニルである。

典型的な保護基はt-ブチル、または当技術分野において公知のその他である。1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環性断片は、例えばイソソルビド(1,4:3,6-ジアンヒドロソルビトール)のように、D-グルシトール、D-マンニトール、またはL-イジトールのような「糖アルコール」から誘導されることができる。

一つの態様において、R³は-(CH₂)₃-であり、ポリマーの生分解によって放出される化合物はピロリジン-2-カルボン酸の類似体であるイミノ酸である。

一つの態様において、R⁵は、例えば-(CH₂)₄-など、独立して(C₃-C₆)アルキルまたは(C₃-C₆)アルケニルである。

本発明の実践において有用なα,ω-ビス(o,m,p-カルボキシフェノキシ)(C₁からC₈)アルカン二塩基酸のクラスの化学式は構造式(IV)によって記載される:

式中、n＝1〜8。

本発明の実践での使用に適したα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)(C₁-C₈)アルカンの二塩基酸の公知の例は、次式を持つCPP(1,3-ビス(4-カルボキシフェノキシ)プロパン)(n＝3)、(化合物1)を含む:

第二の公知のα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)(C₁-C₈)アルカン二塩基酸は(1,6-ビス(4-カルボキシフェノキシ)ヘキサン)CPH(式(IV)、n＝6)である。この化合物は、生分解性インプラントのための有用なモノマーであることが報告されている(M. J. Kipper et al. Biomaterials (2002) 23:4405-4412)。しかし、本発明のポリマーの調製におけるCPHのジエステルの使用はCPPよりも剪断時のTgおよび強度測定値が低いPEAポリマーを生成する。二塩基酸のこのグループの潜在的に有望な第三の化合物はビス(4-カルボキシフェノキシ)メタン(式(IV)、n＝1)であり、最近、生分解性コポリ(無水物)の合成において有用な二塩基酸として報告された(J.P. Jain et al. J. Controlled. Release. (2005) 103:541-563)。

本発明の実践において有用な一般名4,4'-(α,ω-アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸を持つ4-ヒドロキシ桂皮酸をベースとする二塩基酸の化学式は構造式(V)によって記載される:

式中、n＝2〜12。

本発明の実践での使用に適した4,4'-(α,ω-アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸グループの二塩基酸の公知の例は、次の式(化合物2)を持つ4,4'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸を含む(M Nagata, Y. Sato. Polymer. (2004) 45: 87-93):

本発明の実践において有用な一般名3,3'-(α,ω-アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸を持つ3-ヒドロキシ桂皮酸をベースとする二塩基酸の化学式は構造式(VI)によって記載される:

式中、n＝2〜12。

例えば、本明細書に記載される化合物3は3,3'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸(化合物3)である:

メタアイソマーは、パラアイソマーよりも、ポリマー鎖パッキングに多くの乱れを導入する。従って、式VIの化合物を含むモノマーおよびポリマーは反応混合物中でより安定であることが期待されて、重合ではより低い温度が必要とされる。特性のこの組み合わせは、パラアイソマーが用いられる場合よりもより高い分子量のポリマーの形成に寄与する。

構造(I)の本発明のPEAポリマーにおけるn個のモノマーは同一であってもよく、この場合、ポリマーは本明細書において「ホモポリマー」と記載される。または、構造(I)の本発明のPEAポリマーにおけるn反復単位は、ビルディングブロック(即ち、ジオール、二塩基酸、およびα-アミノ酸)の異なる組み合わせを用いて製造されるので、異なっていてもよく、この場合、ポリマーは本明細書では「コポリマー」として記載される。L-リジンをベースとするp反復単位を含む構造(III)の本発明のPEAポリマーにおけるm反復単位は同一または異なることができる。

本明細書で用いられる通り、「二塩基酸の残基」という用語は、本明細書で説明されるように、二塩基酸の2つのカルボキシル基を除くジカルボン酸の部分を意味する。本明細書で用いられる通り、「ジオールの残基」という用語は、本明細書で説明されるようにジオールの2つのヒドロキシル基を除くジオールの部分を意味する。その「残基」を含むそれぞれの二塩基酸またはジオールは、コポリマー組成物の合成に用いられる。二塩基酸またはジオールの残基は、インビボにおいて(またはpH、水性媒質などの同様の条件下において)、特性が例えば実施例など本明細書に記載される組成物において用いられるα,ω-ビス(o、m、またはp-カルボキシフェノキシ)アルカン含有ポリマーの特性に応じた制御された方法での生分解によってコポリマー組成物から放出されると、それぞれのジオールまたは二塩基酸に再構成される。

本明細書で用いられるように、「α-アミノ酸含有」および「α-アミノ酸」という用語は、本明細書に定義されるようにアミノ基、カルボキシル基、およびR³基を含む化合物を意味する。本明細書で用いられるように、「生物学的α-アミノ酸含有」および「生物学的アミノ酸」という用語は、合成に用いられるα-アミノ酸が天然のL-フェニルアラニン、ロイシン、グリシン、アラニン、バリン、イソロイシン、リジン、もしくはメチオニン、またはそれらの混合物であることを意味する。本発明のコポリマーの製造に用いられるさらなる指向性の(adirectional)生物学的アミノ酸はリジンおよびオルニチンを含みうるが、アミノ酸のカルボキシル基(それもまたH以外のR²によって置換され得る)はペプチド結合に組み入れられるのではなくペンダントであるようにコポリマーのバックボーンに無指向性に(即ち、非生物学的配向で)方向付けられる。さらなる無指向性アミノ酸は、本明細書に記載されるようにR⁵基を変化させることによって本発明の組成物に組み入れられることができる。

本明細書で用いられるように、「生理活性物質」という用語は本明細書に開示される通りポリマーバックボーンには組み入れられないが本発明の組成物中でPEAポリマー内に分散される生理活性物質を意味する。1つまたは複数のこのような生理活性物質は任意で本発明のポリマー組成物に含まれてもよい。生理活性物質を示すために本明細書で用いられるように、「分散する」という用語は生理活性物質が本発明の組成物中のPEAポリマーに混合もしくは溶解する、PEAポリマーとホモジナイズする、および/または、例えば、組成物のPEAポリマーの官能基または本発明のポリマー組成物を用いて作成されるポリマー粒子もしくは外科的装置の表面に接続するなど、本発明のPEAポリマーに共有結合もしくは抱合することを意味する。

本発明のPEAポリマー組成物を記載するために本明細書で用いられるように「生分解性、生体適合性」という用語は、ポリマーが体の正常な機能において無害の産物に分解され得ることを意味する。これは、PEAポリマーの製造において用いられるアミノ酸が生物学的なL-α-アミノ酸である場合に特に当てはまる。これらのPEAポリマー組成物は生分解性を与える加水分解可能なエステルおよび酵素的に開裂可能なアミド結合を含み、典型的には、特にアミノ基を末端とする鎖である。任意で、ポリマーのアミノ末端は、有機酸、生体不活性生物製剤、その他のポリマー、および本明細書に記載されるような生理活性物質を制限なく含めるために、アセチル化することができて、そうでない場合は任意のその他の酸含有生体適合性分子への抱合によってキャップすることができる。一つの態様において、ポリマー組成物全体、および任意の粒子、またはそれらから作られる外科的装置は実質的に生分解性である。

一つの代替において、本発明のポリマーの製造において用いられるα-アミノ酸の少なくとも1つは生物学的α-アミノ酸である。例えば、R³がCH₂Phである場合、合成に用いられる生物学的なα-アミノ酸はL-フェニルアラニンである。R³がCH₂-CH(CH₃)₂である選択肢において、ポリマーは生物学的なα-アミノ酸であるL-ロイシンを含む。本明細書に記載されるようにコモノマー内のR³を変化させることによって、例えば、グリシン(R³がHである場合)、アラニン(R³がCH₃である場合)、バリン(R³がCH(CH₃)₂である場合)、イソロイシン(R³がCH(CH₃)CH₂CH₃である場合)、フェニルアラニン(R³がCH₂-C₆H₅である場合)、またはメチオニン(R³が-(CH₂)₂SCH₃である場合、およびその混合物など、その他の生物学的α-アミノ酸も使用することができる。R³が-(CH₂)₃-(2-ピロリジンカルボン酸として)である場合は、α-アミノ酸を使用することができる。さらにもう一つ代替の態様において、本発明の芳香族二塩基酸を含むPEAポリマーに含まれる様々なα-アミノ酸のすべてが、本明細書に記載されるように、生物学的α-アミノ酸である。

「アリール」という用語は、本明細書において、フェニルラジカルまたは約9〜10個の環原子を持ち、その内の少なくとも1つの環が芳香環であるオルト融合した二環性炭素環ラジカルを示すために構造式に関連して用いられる。一部の態様において、環原子の1つまたは複数は1つまたは複数の窒素、シアノ、ハロ、トリフルオロメチル、またはトリフルオロメトキシで置換されることができる。アリールの例にはフェニル、ナフチルおよびニトロフェニルが含まれるが、これらに限定されるものではない。

「アルケニレン」という用語は、本明細書において、主鎖または側鎖に少なくとも1つの不飽和結合を含む二価の分枝したまたは分枝していない炭化水素鎖を意味するために構造式に関連して用いられる。

さらに、ポリマー分子は、任意で、リンカーを介して、または分子間の架橋剤に組み入れられることによってそれらに抱合した生理活性物質を持ってもよい。

さらに、本発明の実践での使用に適した芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物はポリマーに対する生理活性物質の共有結合性の接続の選択肢を可能とする機能を有する。例えば、フリーカルボキシル基を有するポリマーはアミノ酸部分と容易に反応して、これにより生じるアミド基を介してポリマーに対してペプチドを共有結合性に結合させることができる。本明細書に記載されるように、生分解性ポリマーおよび生理活性物質は、生理活性物質を生分解性ポリマーに共有結合性に接続するために用いることができる多くの相補的官能基を含み得る。

本発明の実践での使用に関して意図されるものに関連するPEAポリマーのさらなる例ならびに合成方法は、米国特許第5,516,881号、第5,610,241号、第6,476,204号および第6,503,538号、ならびに米国特許出願第10/096,435号、第10/101,408号、第10/143,572号、第10/194,965号および第10/362,848号に示されるものを含む。

一部の態様において、本明細書に記載されるように本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物から作成されるまたはポリマー組成物を含む粒子または外科的装置は、組成物から粒子またはポリマー分子をゆっくりと放出するための対象の内因性の過程を可能とする十分な期間にわたって、ポリマーおよび内部に分散する任意の生理活性物質をその部位に保持することによって移植または使用部位での治療過程において活発な役割を果たす。一方、対象の内因性の過程はポリマー内に分散する生理活性物質を放出するようにポリマーを生分解する。脆弱な任意選択的生理活性物質は、例えば移植などの使用部位において局所的に生理活性物質の半減期および持続性を高めるためにより緩慢な生分解性ポリマーによって保護される。関連するPEAポリマーを用いたポリマー粒子の作成方法に関する詳細な説明は、2006年1月31日に出願された同時係属中の米国特許出願第11/344,689号に開示されている。

さらに、本明細書に開示される本発明のPEAポリマー(例えば、構造式(IおよびII)を持つもの)は、酵素的分解を受けて、生物学的α-アミノ酸のようなα-アミノ酸、および容易に代謝され得るその他の分解産物を与える。生分解産物がやや水溶性の二塩基酸モノマーである場合、排出は生物学的環境内で可溶化を介して緩慢なプロセスとして進行する。脂肪族二塩基酸のセバシン酸はβ酸化経路に関与する可能性が極めて高く、典型的な生合成経路で用いることができる酢酸CoAが得られる。CPPのような芳香族二塩基酸はさらなる代謝的転換なしに排出される。(D.S. Katti, et al. Adv. Drug deliv. Rev. (2002) 54(7): 933-961)。生理活性物質を伴うポリマーの取り込みは安全である:試験より、対象はポリマー分解産物を代謝/除去できることが示されている。従って、本発明のPEAポリマー組成物は、移植そのものによって引き起こされる何らかの創傷とは別に移植部位においてまた全身性の双方にて対象に対して実質的に非炎症性である。

本発明のPEAポリマーおよび組成物は好ましくは15,000〜600,000ダルトンの範囲の平均分子量を持つ；これらのポリマーは典型的には25℃において、標準的粘度計測法によって測定される0.3〜3.5の範囲、好ましくは0.4〜2.0の範囲の固有の粘性を持つ。

本明細書において分子量および多分散性は、ポリスチレン標準を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)によって測定される。特に、数および平均分子量(M_nおよびM_w)は、例えば、高速液体クロマトグラフポンプ、Waters 486 UV検出器、およびWaters 2410示差屈折計を備えたモデル510ゲル浸透クロマトグラファー(Water Associates, Inc., Milford, MA)を用いて測定される。0.1％LiClのN,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)溶液が溶出剤(1.0mL/分)として用いられる。狭い分子量分布を持つポリスチレン(PS)標準をGPC曲線の較正に用いた。

一般式内にα-アミノ酸を含むPEAポリマーを作成するための方法は当技術分野において周知である。例えば、式(I)のポリマーの態様として、α-アミノ酸は、例えば、本明細書に記載されるようにジオールを用いてα-アミノ酸を縮合することによってビス(α-アミノ酸)-ジオール-ジエステルモノマーに転換されることができる。その結果、エステル結合が形成される。次に、ビス(α-アミノ酸)-ジオール-ジエステルは、エステルおよびアミド結合の双方を持つ最終的なポリマーを得るために、セバシン酸のような二塩基酸またはα,ω−ビス(4-カルボキシフェノキシ)アルカン二塩基酸との重縮合反応に入る。または、二塩基酸の代わりに、化学構造(I)または(III)のポリマーの場合は、例えばジ-(p-ニトロフェニル)エステルなどの活性型二塩基酸誘導体を用いることができる。

特に、前記の通り構造(I)または(III)のポリマーとして有用な不飽和ポリ(エステル-アミド)(UPEA)の合成が説明されて、
式中、

であり、例えば、および/または(b)R³は-CH₂-CH=CH-CH₂-である。(a)が存在して(b)が存在しない場合、R³は-C₄H₈-または-C₆H₁₂-である。(a)が存在しないで(b)が存在する場合は、R¹は-C₄H₈-または-C₈H₁₆-である。

UPEAは、(1)ジオール残基に少なくとも1つの二重結合を含むビス(α-アミノ酸)ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩、構造式(II)のジオールを含むビス(α-アミノ酸)ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩、および飽和ジカルボン酸のジ-p-ニトロフェニルエステル、または(2)ジオール残基に二重結合を含まないビス-(α-アミノ酸)アルキレンジエステルの2つのジ-p-トルエンスルホン酸塩、および不飽和ジカルボン酸のジ-ニトロフェニルエステル、もしくは(3)ポリマーの一般的構造式においてジオール残基の1つに少なくとも1つの二重結合を含み他方のジオール残基が構造式(II)を持つビス(α-アミノ酸)-ジオールジエステルの2つのジ-p-トルエンスルホン酸塩および不飽和ジカルボン酸のジ-ニトロフェニルエステルのいずれかの溶液重縮合によって調製することができる。

p-トルエンスルホン酸の塩はアミノ酸残基を含むポリマーの合成での使用に関して公知である。ビス(α-アミノ酸)-アルキレン-ジエステルのアリールスルホン酸塩は再結晶を介して容易に精製されて、ワークアップを通してアミノ基を安定なアンモニウムトシレートとすることから、アリールスルホン酸塩はフリー塩基の代わりに使用される。重縮合反応において、求核性アミノ基はトリエチルアミンのような有機性塩基の添加を介して容易に明らかとなって、ポリマー生成物が高い収量で得られる。

構造(IまたはII)の不飽和ポリマーに関して、不飽和ジカルボン酸のジ-p-ニトロフェニルエステルは、例えば、トリエチルアミンおよびp-ニトロフェノールをアセトンに溶解して不飽和ジカルボン酸塩化物を-65℃で撹拌しながら滴下して加えて生成物を沈殿させるために水中に注ぐことによって、p-ニトロフェノールおよび不飽和ジカルボン酸塩化物から合成することができる。適切な酸塩化物には、フマル酸、マレイン酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、エテニル-ブタン二酸および2-プロペニル-ブタン二酸の塩化物が含まれる。

飽和および不飽和ジオールのビス(α-アミノ酸)-ジエステルのジ-アリールスルホン酸塩は、α-アミノ酸、アリールスルホン酸(例えば、p-トルエンスルホン酸一水和物)および飽和または不飽和ジオールをトルエン中で混合して、水分蒸発が最小限となるまで還流温度に加熱した後、冷却することによって調製することができる。不飽和ジオールには、例えば、2-ブテン-1,4-ジオールおよび1,18-オクタデ-9-セン-ジオールが含まれる。

ジカルボン酸の飽和ジ-p-ニトロフェニルエステルおよびビス(α-アミノ酸)-アルキレン-ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩は米国特許第6,503,538 B1号に記載される通りに調製することができる。

本発明のPEAポリマー組成物は前記の通りの成分の重縮合によって作成されるポリ(エステルアミド)(PEA)を含むが、本発明では、成分はビス(α-アミノ酸)-1,4:3,6-ジアンヒドロソルビトールジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩；ビス(α-アミノ酸)-直鎖脂肪族α,ω-ジオールジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩および脂肪族(aliphatic)(脂肪(fatty))ジカルボン酸のジ-p-ニトロフェニルエステルを含む。p-ニトロフェニルエステルはコポリマー生成物が高い収量で得られるように縮合反応を促進して反応式の右側に移動させることができる極めて良好な脱離基であることから、ジカルボン酸のジ-p-ニトロフェニルエステルが用いられる。さらに、ジ-p-ニトロフェニルエステルはワークアップを通して安定であり、開放性の大気中で取り扱いおよび乾燥することができる。

不飽和ジオールのビス(α-アミノ酸)ジオール-ジエステルのジ-アリールスルホン酸塩は、α-アミノ酸、p-アリールスルホン酸(例えば、p-トルエンスルホン酸一水和物)および飽和または不飽和ジオールをトルエン中で混合して、水分蒸発が最小限となるまで還流温度に加熱した後、冷却することによって調製することができる。不飽和ジオールには、例えば、2-ブテン-1,4-ジオールおよび1,18-オクタデ-9-セン-ジオールが含まれる。

米国特許第6,503,538号において、構造式(III)を持つジアミンモノマーの作業例は、米国特許第6,503,538号の実施例1において(III)のためにビス(L-フェニルアラニン)-2-ブテン-1,4-ジエステルのp-トルエンスルホン酸塩を置換することによって、または米国特許第6,503,538号の実施例1において(V)のためにビス(p-ニトロフェニル)フマレートを置換することによって、または米国特許第6,503,538号の実施例1においてIIIのためにビス(L-フェニルアラニン)2-ブテン-1,4-ジエステルのp-トルエンスルホン酸塩を置換することによって、さらに米国特許第6,503,538号の実施例1において(V)のためにビス(p-ニトロフェニル)フマレートを置換することによっても与えられる。

不飽和PEAでは、次が該当する:例えば、4-アミノTEMPOなどのアミノキシルラジカルはカルボニルジイミダゾールまたは適切なカルボジイミドを縮合物質として用いて接続させることができる。任意で、本明細書に記載されるように、生理活性物質は二重結合した官能基、好ましくはポリマーバックボーンにおいて生理活性物質の残基には生じない官能基を介して接続することができる。所望ならば、ポリ(エチレングリコール)モノ-またはジ-アクリレートへの結合によって親水性を与えることができる。

CPPのジ-p-ニトロフェニルエステル(化合物4)の調製のための一般的方法

この化合物の調製は2つの異なる方法によって実施されている。直接縮合法CPPでは、p-ニトロフェノールを用いたCPPの縮合は塩化チオニルを縮合試薬として用いて達成される。CPP、p-ニトロフェノール、および乾燥クロロベンゼン中、数滴のDMFを塩化チオニルに加えて、反応混合物が均質となるまで緩慢な窒素気流下にて約80℃に加熱する。冷却した溶液をヘキサンで希釈して、一晩、0℃に維持した。分離した黄色の結晶を濾過により回収してヘキサンで洗い、アセトンから再結晶化させる。

本明細書の実施例1において詳細に記載する通り、塩化オキサリルを用いて酸塩化物を介した2段階合成も開発された。簡単に言うと、CPPおよび数滴のピリジンを乾燥クロロホルムに懸濁する。室温において、塩化オキサリルのジクロロメタン溶液を加えて、さらに約6時間、溶液を加熱灌流する。冷却後、透明な反応液を水分排除の条件下において濾過して、続いてヘキサンで希釈する。濾液から分離された黄色の結晶を回収して、室温にて減圧下で乾燥させた。第二段階では、乾燥酢酸エチル中p-ニトロフェノールおよびトリエチルアミンの冷却(0℃)した溶液にCPP二塩化物の酢酸エチル溶液を滴下して加える。次いで、溶媒を留去して、固体産物を洗って乾燥し、アセトンから再結晶化させる。

関連するPEAポリマーの説明および合成の方法は、それぞれの内容全体が参照により本明細書に組み入れられる米国特許第5,516,881号、第6,476,204号、第6,503,538号、および米国特許出願第10/096,435号、第10/101,408号、第10/143,572号、第10/194,965号、第10/362,848号、第10/346,848号、第10/788,747号に記載されている。

本明細書に記載される芳香族二塩基酸含有PEAポリマーは15,000〜600,000ダルトンの範囲の平均分子量を持つ；これらのポリマーおよびコポリマーは典型的には25℃において0.3〜4.0の範囲、好ましくは0.4〜2.0の範囲の、標準的粘度計測法によって測定される固有の粘性を持つ。

本明細書に記載される芳香族二塩基酸含有PEAポリマーは、2つのビス(αアミノ酸)-アルキレン-ジエステル含有単位、また任意でL-リジンをベースとするモノマーの様々な分子量および様々な相対割合において製造することができる。特定の使用のための適切な分子量は、本明細書に含まれる指針および開示される熱機械的特性に基づいて当業者によって容易に決定される。従って、例えば、適切な分子量は、約15,000〜約400,000、または約15,000〜約300,000など、約15,000〜約600,000ダルトンのオーダーである。

本発明の組成物、生分解性外科的装置、および使用法において有用な本発明のPEAポリマーは酵素作用によって表面で生分解される。従って、ポリマー、例えばその粒子は、インビボにおいてポリマー内に分散された生理活性物質の制御された放出速度での放出を促進して、この放出速度は特異的であり長期間を通して一定である。さらに、PEAポリマーはインビボにおいて酵素を介して有害な副産物の産生を伴うことなく分解することから、分解によって生物学的α-アミノ酸を産生するポリマーのような、本発明の組成物および外科的装置におけるコポリマーは実質的に非炎症性である。

前記の通り構造(I)の生分解性ポリマーとして有用な不飽和ポリ(エステル-アミド)(UPEA)の合成について記載する。構造(II)を持つ化合物は、第6,503,538号の(III)のR⁴および/または6,503,538の(V)のR¹が上記の通り(C₂-C₂₀)アルケニレンであることを除いて、米国特許第6,503,538 B1号の化合物(VII)と同様の方法で作成することができる。不飽和コポリマーである第6,503,538号の(III)の2つのジアミンモノマーR⁴の異なる送り量を含むコ-UPEAは上記の(C₂-C₂₀)アルケニレンおよび1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの残基の組み合わせを持つ。また/または第6,508,538号の(V)においてR¹は(C₂-C₂₀)アルケニレンまたは送り量の異なるアルケニレンおよび脂肪酸残基の組み合わせである。反応は、例えば、室温において乾燥N,N-ジメチルアセトアミド中の第6,503,538号の該(III)および(IV)ならびに第6,503,538号の該(V)の混合物に乾燥トリエチルアミンを加えて、続いて80℃まで温度を上げて16時間撹拌し、続いて反応溶液を室温まで冷却して、エタノールで希釈し、水中に注ぎ入れて、ポリマーを分離し、分離したポリマーを水で洗い流し、減圧下で約30℃まで乾燥した後、p-ニトロフェニルおよびp-トルエンスルホン酸の陰性検査まで精製することにより実施する。第6,503,538号の好ましい反応物(IV)は、L-リジンベンジルエステルのp-トルエンスルホン酸塩であり、ベンジルエステル保護基は好ましくは生分解性を付与するために(I)から除去されるが、水素化分解は望ましい二重結合を飽和することから、それは米国特許第6,503,538号の実施例22のように水素化分解によって除去されるべきではない；寧ろ、ベンジルエステル基は例えばフルオロ酢酸またはガス状HFでの処理によって不飽和を保存する方法によって酸性基に転換されるべきである。または、第6,503,538号のリジン反応物(IV)は最終生成物において容易に除去されることができるベンジルとは異なる保護基によって保護され得て、例えばリジンをベースとする反応物などの不飽和の保持はt-ブチルで保護され得て(即ち、反応物はリジンのt-ブチルエステルであり得る)、t-ブチルは生成物(II)の酸での処理によって不飽和を保持しながら「H」型(フリーカルボン酸)に転換されることができる。

構造式(I)または(III)を持つ不飽和化合物では、次が該当する:4-アミノTEMPOなどの基を持つアミノ置換されたアミノキシル(N-オキシド)ラジカルはカルボニルジイミダゾールまたは適切なカルボジイミドを縮合物質として用いて接続させることができる。本明細書に記載されるように、生理活性物質などは任意で二重結合した官能基を介して接続されることもできる。ポリ(エチレングリコール)ジアクリレートへの結合によって親水性を与えることができる。

本発明の実践での使用について意図されるポリマーは、当技術分野において周知の様々な方法によって合成することができる。例えば、トリブチルスズ(IV)触媒はポリ(カプロラクトン)、ポリ(グリコリド)、ポリ(ラクチド)などのようなポリエステルを形成するために広く用いられる。但し、本発明の実践での使用に適したポリマーの形成には様々な触媒が用いられ得ることが理解される。

使用について意図されるこのようなポリ(カプロラクトン)は次のような例示的構造式(VII)を持つ:

使用について意図されるポリ(グリコリド)は次のような例示的構造式(VIII)を持つ:

使用について意図されるポリ(ラクチド)は次のような例示的構造式(IX)を持つ:

アミノキシル部分を含む適切なポリ(ラクチド-コ-ε-カプロラクトン)の例示的合成を以下に示す。第一段階は、構造式(X)のポリマーを形成するために第一スズオクトアートを触媒として用いてベンジルアルコールの存在下においてラクチドおよびε-カプロラクトンの共重合を伴う。

続いて、構造式(XI)を持つポリマー鎖を形成するために、ポリマー鎖の末端をなすヒドロキシはマレイン無水物でキャップすることができる:

この時点で、4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシは、4-アミノ基およびカルボン酸末端基の反応に起因するアミド結合を介してアミノキシル部分をコポリマーに共有結合性に接続するためにカルボキシル末端基と反応することができる。または、コポリマーをキャップするマレイン酸はさらなるアミノキシル基のその後の接続のための追加のカルボン酸部分を提供するためにポリアクリル酸を用いて移植されてもよい。

本発明の組成物において用いられる芳香族二塩基酸含有PEAポリマーの多用途性のために、ポリマーの剛性および伸び特性の比較的な量はポリマーの2つのビス(α-アミノ酸)を含有するリジンをベースとする単位およびその他のビルディングブロックの割合を変化させることによって制御することができる。例えば、本明細書の表1は、構造式(I)のPEAポリマーのフィルムのTg、引張り降伏応力、伸びパーセントおよびヤング率の差、ならびに本発明のポリマー内のα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)アルカン二塩基酸、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(α,ω-アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸に対する脂肪族二塩基酸の比較的割合がいかに様々な特性に影響を及ぼすかということを例証する。例えば、表1は、セバシン酸に対してCPPの異なるR¹送り量を含む、式(III)の本発明のPEAの厚さ0.125mmのフィルムの機械-熱特性および張力特性を示す(R³はCH₂-CH(CH₃)₂L-ロイシンであり、R²はCH₂-Phであり、R⁴は-(CH₂)₆-ヘキサンジオールである)。

* スキーム中のヘキサンジオールは50％(mol)イソソルビドと置き換えられる(化合物6)。
DSC測定値は加熱速度 10℃/分の二回目の加熱から得られた。
GPC測定値は、DMAc(PS)において実施された。

さらに、表1のポリマー#4に示す通り、供給される脂肪族ジオールの一部の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールでの置き換えは、ポリマーのガラス転移温度(Tg)をさらに上昇させる。一般に、例えば、本明細書の実施例など、本明細書に記載される通りに形成される本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマーは、次の熱機械特性を持つことが期待され得る。
1．例えば、約35℃〜約80℃、約37℃〜約73℃など、約22℃〜約120℃の範囲のガラス転移温度；
2．平均厚約0.125mmのポリマーのフィルムは、例えば、約20MPa〜約50MPa、または約21.6MPa〜約51.5MPaの、約25MPa〜約90MPaの引張り降伏応力を持つ；
3．平均厚約0.125mmのポリマーのフィルムは、例えば、約5％〜約350％、または約6.1％〜約327％の伸びパーセントの、約2％〜約400％の伸びパーセントを持つ；さらに
4．平均厚約0.125mmのポリマーのフィルムは、例えば、約500MPa〜約2000MPa、または約672MPa〜約1309MPaの、約400MPa〜約2000MPaの範囲のヤング率を持つ。
従って、3つのビルディングブロック単位の内容および比較的割合に関する適切な選択によって、当業者は、生分解性および生体適合性であり、幅広い熱機械的特性を持つ本発明のビス(α-アミノ酸)含有PEAポリマーを得ることができる。

一部の態様において、生理活性物質は様々な適切な官能基を介して生分解性のポリマーに共有結合性に結合することができる。例えば、生分解性ポリマーがポリエステルである場合、ヒドロキシ、アミノ、チオなどのような生理活性物質の相補的部分と反応するためにカルボキシル基鎖末端を使用することができる。様々な適切な試薬および反応条件は、例えば、March's Advanced Organic Chemistry, Reactions, Mechanisms, and Structure, Fifth Edition, (2001)、およびComprehensive Organic Transformations, Second Edition, Larock (1999)に開示されている。

一つのその他の態様において、生理活性物質は化学結合の形成を伴うことなくポリマー上に「負荷」することによってポリマー内に分散させることができ、または生理活性物質は直接的な結合を形成するために、アミン、ヒドロキシル(アルコール)またはチオールなどのようなポリマーの任意のフリー官能基に連結させることができる。このような結合は、当技術分野において公知の合成手順を用いて適切に官能化された開始物質から形成することができる。

例えば、本発明のポリマーはポリマーのカルボキシル基(例えば、COOH)を介して生理活性物質に連結することができる。具体的には、構造(IおよびII)の化合物は、それぞれ、アミド結合またはエステル結合を介して生理活性物質を接続させる生分解性、生体適合性ポリマーを提供するために、生理活性物質のアミノ官能基または生理活性物質のヒドロキシル官能基と反応することができる。もう一つの態様において、ポリマーのカルボキシル基は、ハロゲン化アシル、アシル無水物/「混合」無水物、または活性エステルに変化させることができる。

または、生理活性物質はリンカーを介してポリマーに接続され得る。実際、生分解性ポリマーの表面疎水性を向上させるために、酵素活性化に対する生分解性ポリマーの利便性を向上させるために、さらに生分解性ポリマーの放出特性を向上させるために、リンカーを使用して生理活性物質を生分解性ポリマーに間接的に接続させてもよい。一部の態様において、リンカー化合物は約44〜約10,000、好ましくは44〜2000の分子量(Mw)を持つポリ(エチレングリコール)；セリンのようなアミノ酸；1〜100の反復単位のポリペプチド；および任意のその他の適切な分子量の小さなポリマーを含む。リンカーは、典型的には生理活性物質をポリマーから約5オングストロームから約200オングストロームまで隔てる。

さらなる態様において、リンカーは式W-A-Qの二価のラジカルであり、式中、Aは(C₁-C₂₄)アルキル、(C₂-C₂₄)アルケニル、(C₂-C₂₄)アルキニル、(C₂-C₂₀)アルキルオキシ、(C₃-C₈)シクロアルキル、または(C₆-C₁₀)アリールであり、WおよびQはそれぞれ、独立して-N(R)C(=0)-、-C(=O)N(R)-、-OC(=O)-、-C(=O)O、-O-、-S-、-S(O)、-S(O)₂-、-S-S-、-N(R)-、-C(=O)-であり、式中、それぞれのRは独立してHまたは(C₁-C₆)アルキルである。

本明細書で用いられるように、本明細書で記載されるリンカーに対して適用されるような「アルキル」という用語は、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ヘキシルなどを含む直鎖または分枝鎖炭化水素基を指す。

本明細書で用いられる通り、本明細書で記載されるリンカーに対して適用される「アルケニル」は、1つまたは複数の炭素-炭素二重結合を持つ直鎖または分枝鎖炭化水素基を示す。

本明細書で用いられる通り、本明細書で記載されるリンカーに対して適用される「アルキニル」は、少なくとも1つの炭素-炭素三重結合を持つ直鎖または分枝鎖炭化水素基を示す。

本明細書で用いられる通り、本明細書で記載されるリンカーに対して適用される「アリール」は6から14個までの範囲の炭素原子を持つ芳香族基を指す。

一部の態様において、リンカーは約2個から約25個のアミノ酸を持つポリペプチドであり得る。使用に関して意図される適切なペプチドには、ポリ-L-リジン、ポリ-L-グルタミン酸、ポリ-L-アスパラギン酸、ポリ-L-ヒスチジン、ポリ-L-オルニチン、ポリ-L-スレオニン、ポリ-L-チロシン、ポリ-L-ロイシン、ポリ-L-リジン-L-フェニルアラニン、ポリ-L-アルギニン、ポリ-L-リジン-L-チロシンなどが含まれる。

リンカーは先ずポリマーまたは生理活性物質に接続させることができる。リンカーを介して間接的に接続する生理活性物質を持つポリマーの合成中、リンカーは当業者に周知の様々な保護基を用いて無保護型または保護型にいずれでもあることができる。

保護リンカーの場合、リンカーの無保護末端を先ずポリマーまたは生理活性物質に接続することができる。続いて、飽和ポリマーについてはPd/H₂水素化分解、不飽和ポリマーについては軽度の酸もしくは塩基加水分解、または当技術分野において公知の任意のその他の一般的な脱保護法を用いて、保護基を脱保護することができる。次に、脱保護されたリンカーは生理活性物質に接続することができる。リンカーとしてポリ(エチレングリコール)を用いた例をスキーム1に示す。

スキーム1:ポリマーおよび生理活性物質の間のリンカーとして用いられたポリ(エチレングリコール)

式中、

はポリマーを表し；
Rは生理活性物質であってもよく；かつ
nは1〜200、好ましくは1〜50の範囲であり得る。

以下は、本発明(ここで、生理活性物質はアミノキシルである)に従って、ポリマー組成物の合成を例証する。ポリエステルは、ポリエステル鎖末端のカルボキシル基のヒドロキシル部分をアミノ置換されたアミノキシル(N-オキシド)ラジカルを持つ基と置き換えるために、N,N'-カルボニルジイミダゾールまたは適切なカルボジイミドの存在下において、例えば、4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシなどアミノ置換されたアミノキシル(N-オキシド)ラジカルを持つ基と反応して、アミノ部分がカルボキシル基のカルボニル残基の炭素と共有結合してアミド結合を形成することができる。N,N'-カルボニルジイミダゾールまたは適切なカルボジイミドはポリエステル鎖末端のカルボキシル基のヒドロキシル部分を、例えば、4-アミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシなどのアミノキシルと反応する中間の活性化部分に転換する。アミノキシル反応物は、典型的にはポリエステルに対して1:1〜100:1の範囲の反応物のモル比で用いられる。N,N'-カルボニルジイミダゾールのアミノキシルに対するモル比は好ましくは約1:1である。

典型的な反応は次の通りである。ポリエステルを反応溶媒に溶解して、反応は溶解において用いられた温度で容易に実施される。反応溶媒はポリエステルが溶解する任意の溶媒であってよい。ポリエステルがポリグリコール酸またはポリ(グリコリド-L-ラクチド)である場合(L-乳酸に対して50:50を上回るグリコール酸のモノマーモル比を持つ)、高度に精製された(純度99.9＋％)115℃〜130℃のジメチルスルホキシドまたは室温のヘキサフルオロイソプロパノールはポリエステルを適切に溶解する。ポリエステルがポリ-L-乳酸、ポリ-DL-乳酸またはポリ(グリコリド-L-ラクチド)である場合(L-乳酸に対して50:50以下のグリコール酸のモノマーモル比を持つ)、室温〜50℃のテトラヒドロフラン、塩化メチレンおよびクロロホルムはポリエステルを適切に溶解する。

反応は、典型的には30分〜5時間で実質的に完了するように行われる。グリコールに富むモノマー混合物由来のポリグリコール酸またはポリ(グリコリド-L-ラクチド)はポリエステルを構成し、2〜3時間の反応時間が好ましい。ポリ-L-乳酸がポリエステルである場合、反応は室温において1時間で実質的に完了するように容易に実施される。反応は、好ましくは、反応を完了の方向に誘導するように、乾燥窒素でパージした不活性大気下にて実施される。

生成物は、生成物に関する冷却した非溶媒を加えることによって反応混合物から沈殿させることができる。例えば、グリコール酸に富むモノマー混合物から形成されるアミノキシル含有ポリグリコール酸およびアミノキシル含有ポリ(グリコリド-L-ラクチド)は、冷メタノールまたは冷アセトン/メタノール混合物を加えることによって熱ジメチルスルホキシドから容易に沈殿して、その後、濾過などによって回収される。生成物が生成物に対する冷非溶媒を加えることによって容易に沈殿しない場合、生成物および溶媒は吸引法を用いて分離してもよい。例えば、アミノキシル含有ポリ-L-乳酸はこの方法で溶媒から有利に分離される。回収された生成物は、例えば、本明細書における修正ポリグリコール酸、ポリ乳酸およびポリ(グリコリド-L-ラクチド)生成物の場合におけるメタノールなど、生成物を溶解しない溶媒を用いて水および副産物(例えば、尿素など)を洗い流すことによって、容易にさらに精製される。このような洗浄の残余溶媒は吸引乾燥を用いて除去され得る。

自由選択の生理活性物質はポリマー担体への化学的結合なしにポリマーマトリックス内に分散することが可能であり、同時に、1つまたは複数の生理活性物質または被覆分子が様々な適切な官能基を介して生分解性ポリマーに共有結合することが可能であることも考えられる。例えば、ヒドロキシ、アミノまたはチオ基のような、生理活性物質または被覆分子上の相補的部分と反応するためにフリーのカルボキシル基を使用することができる。様々な適切な試薬および反応条件は、例えば、March's Advanced Organic Chemistry, Reactions, Mechanisms, and Structure, Fifth Edition, (2001)、およびComprehensive Organic Transformations, Second Edition, Larock (1999)に開示されている。

その他の態様において、1つまたは複数の生理活性物質はアミド、エステル、エーテル、アミノ、ケトン、チオエーテル、スルフィニル、スルホニル、またはジスルフィド結合を介して構造(IおよびII)の任意のポリマーに連結することができる。このような結合は、当技術分野において公知の合成手順を用いて適切に官能化された開始物質から形成することができる。

例えば、一つの態様において、ポリマーはポリマーのフリーのカルボキシル基(例えば、COOH)を介して生理活性物質またはアジュバントに連結することができる。具体的には、構造(I)および(II)の化合物は、それぞれ、アミド結合またはエステル結合を介して生理活性物質を接続させる生分解性ポリマーを提供するために、生理活性物質のアミノ官能基またはヒドロキシル官能基と反応することができる。もう一つの態様において、ポリマーのカルボキシル基はベンジル化またはハロゲン化アシル、無水アシル/「混合」無水物、もしくは活性エステルに変換されることができる。その他の態様において、ポリマー分子のフリーNH₂末端は、生理活性物質がポリマーのカルボキシル基を介してのみ接続してポリマーのフリー末端には接続しないことを確保するために、アシル化することができる。

本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物は、様々な特性を与えるように粒子に製剤化することができる。粒子は、2006年1月31日に出願された同時係属中の米国特許出願第11/344,689号に詳細に記載される方法を用いて、異なる治療目標および投与経路に合わせるために適切な様々な大きさおよび構造を持つことができる。

ポリ(エチレングリコール)(PEG)；ホスファチジルコリン(PC)；ヘパリンを含むグリコサミノグリカン；キトサン、アルギネートおよびポリシアル酸を含む多糖類；ポリセリン、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン酸、ポリリジンおよびポリアルギニンを含むポリ(イオン化可能または極性アミノ酸)のような水溶性被覆分子；本明細書に記載されるように、抗体、抗原およびリガンドのようなターゲティング分子は、その上の生理活性物質によって占有されていない粒子または外科的装置の活性部位を遮断するため、または当技術分野において公知であるような特定の身体部位への粒子の送達を標的化するために、生成後に本発明のコポリマー組成物から形成される粒子または外科的装置の外面においてコポリマーに抱合することもできる生理活性物質である。単一の粒子上のPEG分子の分子量は約200〜約200,000の範囲の実質的に任意の分子量であることができるので、粒子に接続する様々なPEG分子の分子量を変化させることができる。

または、生理活性物質または被覆分子はリンカー分子を介してポリマーに接続することができる。実際、生分解性ポリマーの表面疎水性を向上させるために、酵素活性化に対する生分解性ポリマーの利便性を向上させるために、さらに生分解性ポリマーからの生理活性物質の放出特性を向上させるために、リンカーを使用して生理活性物質を生分解性ポリマーに間接的に接続させてもよい。一部の態様において、リンカー化合物は約44〜約10,000、好ましくは44〜2000の分子量(Mw)を持つポリ(エチレングリコール)；セリンのようなアミノ酸；1〜100の反復数のポリペプチド；および任意のその他の適切な分子量の小さなポリマーを含む。リンカーは、典型的には生理活性物質をポリマーから約5オングストロームから約200オングストロームまで隔てる。

前記のリンカーを説明するために用いられるように、「アルキル」という用語は、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ヘキシルなどを含む直鎖または分枝鎖炭化水素基を指す。

前記のリンカーを説明するために用いられるように、「アルケニル」は、1つまたは複数の炭素-炭素二重結合を持つ直鎖または分枝鎖炭化水素基を示す。

前記のリンカーを説明するために用いられるように、「アルキニル」は、少なくとも1つの炭素-炭素三重結合を持つ直鎖または分枝鎖炭化水素基を示す。

前記のリンカーを説明するために用いられるように、「アリール」は6から14個までの範囲の炭素原子を持つ芳香族基を示す。

一部の態様において、リンカーは約2個から約25個までのアミノ酸を持つポリペプチドであり得る。使用に関して検討される適切なペプチドには、ポリ-L-グリシン、ポリ-L-リジン、ポリ-L-グルタミン酸、ポリ-L-アスパラギン酸、ポリ-L-ヒスチジン、ポリ-L-オルニチン、ポリ-L-セリン、ポリ-L-スレオニン、ポリ-L-チロシン、ポリ-L-ロイシン、ポリ-L-リジン-L-フェニルアラニン、ポリ-L-アルギニン、ポリ-L-リジン-L-チロシンなどが含まれる。

一つの態様において、生理活性物質はポリマーに共有結合性に架橋結合することができて、即ち、生理活性物質は分子間架橋を形成するために、1つよりも多い複数のポリマー分子に結合する。この共有結合性の架橋結合は生理活性物質を含むリンカーを用いてまたは用いないで実施することができる。

生理活性物質の分子は、同一ポリマー分子上の2つの部位の間で共有結合性の接続によって分子間架橋に組み入れられることもできる。

直線状のポリマーポリペプチド抱合体は、ポリペプチドバックボーン上の潜在的な求核基を保護して、1つの反応基のみをポリマーまたはポリマーリンカー構築物に結合させることによって、作成される。脱保護は、ペプチドの脱保護に関する技術分野において周知の方法(例えば、BocおよびFmoc化学)に従って実施される。

本発明の一つの態様において、生理活性物質はレトロ-インボルサ(retro-inverso)型または部分的にレトロ-インボルサ型のペプチドとして示されるポリペプチドである。

その他の態様において、生理活性物質は、マトリックス中で光架橋結合可能な型のポリマーと混合され得て、架橋結合後、材料は約0.1〜約10μmの範囲の平均直径を持つ粒子を形成するために分散(粉砕)される。

ポリマー−生理活性物質結合
一つの態様において、本明細書に記載される通り、本発明のPEAポリマー組成物の製造に用いられるポリマーは、ポリマーに直接連結した一つまたは複数の生理活性物質を持つ。ポリマーの残基は1つまたは複数の生理活性物質の残基に連結することができる。例えば、ポリマーの1つの残基は生理活性物質の1つの残基に直接連結することができる。ポリマーおよび生理活性物質はそれぞれ1つのオープンバレンスを持つことができる。または、異なる治療的または対症的活性を持つ1つよりも多い生理活性物質、多数の生理活性物質、または生理活性物質の混合物をポリマーに直接連結することができる。しかし、各生理活性物質の残基はポリマーの対応する残基に連結させることができるので、1つまたは複数の生理活性物質の残基の数はポリマーの残基上のオープンバランスの数に一致しうる。

本明細書で用いられる通り、「ポリマーの残基」は1つまたは複数のオープンバランスを持つポリマーのラジカルを指す。ラジカルが生理活性物質の残基に接続する場合、(例えば、ポリマーバックボーンまたはペンダント基上の)ポリマーの合成的に可能な任意の原子(atom)、原子(atoms)または官能基は実質的に保持される。さらに、オープンバランスを与えるために、ラジカルが生理活性物質の残基に接続する場合、バックボーンの生理活性物質の生物活性が実質的に保持されるという条件で、合成的に可能な任意の官能基(例えば、カルボキシル)をポリマー上に(例えば、ポリマーのバックボーン上に、ペンダント基として、または鎖末端として)作成することができる。所望の結合に基づいて、当業者は当技術分野において公知の手法を用いて、本発明で用いられるPEAポリマーを誘導するために用いることができる適切に官能化された開始物質を選択することができる。

本明細書で用いられるように、「構造式(^*)の化合物の残基」は、本明細書に記載される1つまたは複数のオープンバレンスを持つポリマー式(IおよびIII)の化合物のラジカルを示す。(例えば、ポリマーのバックボーンまたはペンダント基上の)化合物の合成的に可能性のある任意の一つもしくは複数の原子または官能基は、ラジカルが接続する際にバックボーン生理活性物質の生理活性が実質的に保持されるならば、オープンバレンスを提供するために除去することができる。さらに、合成的に可能性のある任意の官能基(例えば、カルボキシル)は、ラジカルが生理活性物質の残基に接続する際にバックボーン生理活性物質の生理活性が実質的に保持されるならば、オープンバレンスを提供するために式(IおよびIII)の化合物上(例えば、ポリマーバックボーンまたはペンダント基上)に作成することができる。所望される結合に基づいて、当業者は当技術分野において公知の手法を用いて式(IおよびIII)の化合物を誘導するために用いることができる適切に官能化された開始物質を選択することができる。

例えば、生理活性物質の残基は、アミド(例えば、-N(R)C(=O)-もしくはC(=O)N(R)-)、エステル(例えば、-OC(=O)-または-C(=O)O-)、エーテル(例えば、-O-)、アミノ(例えば、-N(R)-)、ケトン(例えば、-C(=O)-)、チオエーテル(例えば、-S-)、スルフィニル(例えば、-S(O)-)、スルフォニル(例えば、-S(O)₂-)、ジスルフィド(例えば、-S-S-)、または直接(例えば、C-C結合)の結合を介して構造式(IおよびIII)の化合物の残基に連結することができて、式中、各々のRは独立してHまたは(C₁-C₆)アルキルである。このような結合は、当技術分野において公知の合成手順を用いて適切に官能化された開始物質から形成することができる。所望の結合に基づいて、当業者は構造式(IおよびIII)の化合物の任意の残基を誘導するために適切に官能性の開始物質を選択して、それによって、当技術分野において公知の手法を用いて生理活性物質の所与の残基を抱合することができる。任意の生理活性物質の残基は、構造式(IおよびIII)の化合物の残基上の任意の合成的に可能な位置に連結させることができる。さらに、本発明は構造式(IおよびIII)の化合物に直接連結した生理活性物質の1つよりも多い残基を持つ化合物も提供する。

ポリマー分子に連結させることができる生理活性物質の数は、典型的にはポリマーの分子量に依存することができる。例えば、nが約5〜約150、好ましくは約2〜約70である構造式(I)の化合物の場合、生理活性物質をコポリマーの末端基と反応させることによって、生理活性物質分子(即ち、その残基)をポリマー(即ち、その残基)に直接連結させることができる。一方、構造式(III)の化合物の場合は、生理活性物質を指向性(adirectional)アミノ酸含有単位、例えばR²=HであるL-リジン含有単位のペンダント基と反応させることによって、さらに150までの生理活性物質をポリマーに連結させることができる。不飽和ポリマーでは、さらなる生理活性物質をポリマーの二重(または三重)結合と反応させることもできる。

本発明のポリマー組成物は、粒子もしくは外科的装置の形であろうとなかろうと、当技術分野において公知であり本明細書において後述の通りの複数の方法の任意の方法を用いて、化学的結合なしにポリマーに分散または「負荷」するのではなく、生理活性物質に直接共有結合性に接続させることができる。生理活性物質の量は、一般に、ポリマー組成物に対して約0.1％〜約60％(w/w)の生理活性物質、より好ましくは約1％〜約25％(w/w)の生理活性物質、さらにより好ましくは約2％〜約20％(w/w)の生理活性物質である。生理化生物質のパーセントは、以下により詳細に考察される通り、所望の用量および治療しようとする状態に依存する。

インビボにおいて移植可能な粒子の形で直接投与される場合、生理活性物質のための独立型送達系としての使用に加えて、本発明のPEAポリマー組成物は様々な種類の外科的装置の製造に使用することができる。この態様において、外科的装置の製造に用いられる本発明のポリマー組成物は、例えば、その表面に共有結合性に接続した本発明のポリマー組成物において、ポリマー中に分散した1つまたは複数の生理活性物質の周辺組織への制御された送達に有効である。

一つの態様において、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物は、縫合糸、外科的スクリュー、移植可能なプレートおよび移植可能なロッドのような内部固定用装置を含むがこれらに限定されない生分解性、生体適合性の外科的装置の形で、または血管ステントまたは透析用シャントとして製造されるために十分な剛性を持つ。押し出し成形、注入成形、鋳造または溶液加工(乾式および湿式紡糸)など、生分解性コポリマー外科的装置の製造に関する技術分野において公知の任意の方法がこの目的のために用いることができる。このような生分解性、生体適合性外科的装置は、実質的に生体適合性の分解産物を生じるために、装置の厚さおよびPEAポリマー内のビルディングブロックの組み合わせに応じて、例えば1年、3年または6年など、例えば約14日から数年の期間を通してゆっくりと生分解する。

従って、もう一つの態様において、本発明は、それを必要とする対象を治療するための方法であって、装置がゆっくりと、例えば完全に生分解するように、本発明の外科的装置を体内部位に移植する段階を含む方法を提供する。本明細書に記載されるように、装置が製造されるポリマー内に分散される任意の分散された生理活性物質は、例えば、そこの治癒を促進して疼痛を軽減するために、装置の生分解中に移植部位を取り巻く組織にゆっくりと放出される。例えば、血管ステントとして製造される場合、外科的装置から放出される生理活性物質は、外科的装置が移植される周辺部との接触によって創傷部位における内因性の治癒過程を促進する。装置が完全に生分解可能であるように設計されるポリマーから製造される態様において、その生分解特性のために、移植された外科的装置を除去するための追加の手術は要求されない。

もう一つの態様において、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物は、任意の所望の表面積の生分解性、生体適合性のパッド、シートまたはラップの形で製造することができる。例えば、ポリマーは、ポリマーのナノファイバーを作成するために電気紡糸によって任意の向きの繊維の薄いシートとして織るまたは形成することができる。このようなパッド、シートおよびラップは、例えば、創傷部位における内因性の治癒過程を促進することによって、様々な状態の治療のために多くの種類の包帯として用いることができる。このような創傷用包帯は、対象の必要に応じて、体内部位に移植または体表面に適用することができる。例えば、このような創傷用包帯は火傷または損傷した皮膚の表面に適用することができる。このような創傷用包帯内の本発明のPEAポリマーは経時的に生分解して、その内部に分散した生理活性物質が標的細胞のサイトゾル、核または双方の、細胞内で作用する創傷部位に吸収されるように生理活性物質を放出する。または、生理活性物質は、細胞に侵入することなく細胞反応を惹起するために細胞表面レセプター分子に結合することができる。関連するPEAポリマーを用いて作成される創傷用包帯、創傷治癒インプラントおよび外科的装置のコーティングに関する詳細な説明は、2005年5月12日に出願された同時係属中の米国特許出願第11/128,903号に記載されている。

本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物において用いられるポリマー内での分散について意図される生理活性物質には、抗増殖剤、ラパマイシンおよび任意のその類似体または誘導体、パクリタキセルまたは任意のそのタキセン類似体もしくは誘導体、エベロリウムス、シロリムス、タクロリムス、または-リムス名を持つ任意の薬物ファミリー、ならびにシンバスタチン、アトロバスタチン、フルバスタチン、プラバスタチン、ロバスタチン、ロスバスタチンのようなスタチン類、17AAG(17-アリルアミノ-17-デメトキシゲルダナマイシン)のようなゲルダナマイシン類；エポチロンDおよびその他のエポチロン類、17-ジメチルアミノエチルアミノ-17-デメトキシ-ゲルダナマイシン、ならびに熱ショックタンパク質90(Hsp90)、シロスタゾールなどのその他のポリケチド阻害剤が含まれる。

本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物ならびにそれから作成される粒子内での分散のための適切な生理活性物質は、内皮細胞によって内因性に産生される一酸化窒素のような治療的な天然の創傷治癒物質の内因性の産生を促進する物質から選択することもできる。または、分解中にポリマーから放出される生理活性物質は内皮細胞による天然の創傷治癒過程の促進において直接的に活性であり得る。これらの生理活性物質は、一酸化窒素を供与、運搬または放出して、内因性の一酸化窒素量を増加させ、一酸化窒素の内因性の合成を刺激して、もしくは一酸化窒素シンターゼのための基質として用いられる、または平滑筋細胞の増殖を阻害する任意の物質であることができる。このような物質には、例えば、アミノキシル、フロキサン、ニトロソチオール、ナイトレートおよびアントシアニン；アデノシンのようなヌクレオシドならびにアデノシン二リン酸(ADP)およびアデノシン三リン酸(ATP)のようなヌクレオチド；アセチルコリンおよび5-ヒドロキシトリプタミン(セロトニン/5-HT)のような神経伝達物質/神経調節物質；ヒスタミンならびにアドレナリンおよびノルアドレナリンのようなカテコールアミン；スフィンゴシン一リン酸およびリゾホスファチジン酸のような脂質分子；アルギニンおよびリジンのようなアミノ酸；ブラジキニン、サブスタンスPおよびカルシウム遺伝子関連ペプチド(CGRP)のようなペプチド、ならびにインスリン、血管内皮増殖因子(VEGF)およびトロンビンのようなタンパク質が含まれる。

様々な生理活性物質、生理活性物質のためのコーティング分子およびリガンドが、ポリマーの粒子または外科的装置の表面に、例えば共有結合性に、接続させることができる。標的抗体、ポリペプチド(例えば、抗原)、および薬物のような生理活性物質は、ポリマー粒子の表面に共有結合性に抱合することができる。さらに、抗体もしくはポリペプチドの接続のためのリガンドとしてのポリエチレングリコール(PEG)、または粒子表面の接続部位ブロッキングの手段としてのホスファチジルコリン(PC)のような被覆分子は、粒子が投与される対象において標的以外の生物学的な分子および表面への粒子の固着を防ぐために粒子に表面抱合することができる。

例えば、細菌性のタンパク質AのBドメインおよびタンパク質Gの機能的に同等な領域などの小さなタンパク性モチーフは抗体分子に結合して、それによってFc領域が抗体分子を捕捉することが知られている。このようなタンパク性モチーフは、本発明のポリマーおよび組成物、特に本明細書に記載されるポリマー粒子の表面に生理活性物質をとして接続することができる。このような分子は、例えば、標的リガンドとしての使用のために抗体に接続するための、または血流から前駆細胞もしくは捕捉細胞を保持するための抗体を捕捉するためのリガンドとして作用する。従って、タンパク質Aまたはタンパク質Gの機能性領域を用いてポリマーコーティングに接続することができる抗体の種類はFc領域を含むものである。次いで、捕捉抗体はポリマー表面近くの前駆細胞(progenitor cells)のような前駆細胞(precursor cells)に結合して保持し、好ましくはポリマー内において培養媒質に含まれる前駆細胞は様々な因子を分泌して対象のその他の細胞と相互作用する。さらに、ブラジキニンのようなポリマー粒子内に分散した1つまたは複数の生理活性物質は前駆細胞を活性化し得る。

さらに、前駆細胞に接続するための、またはポリマー組成物を投与された対象の血流から前駆内皮細胞(PEC)を捕捉するための生理活性物質は、公知の先駆細胞表面マーカーに対して方向付けられたモノクローナル抗体である。例えば、内皮細胞の表面を装飾することが報告されている相補性決定因子(CD)にはCD31、CD34、CD102、CD105、CD106、CD109、CDw130、CD141、CD142、CD143、CD144、CDwl45、CD146、CD147およびCD166が含まれる。これらの細胞表面マーカーは様々な特異性であり得て、特定の細胞/分化の種類/段階における特異性の程度は多くの場合、それほど十分には特徴付けられていない。さらに、抗体が生じているこれらの細胞マーカー分子は(抗体認識の点で)同一細胞系譜の細胞で、内皮細胞の場合は単球においてCDと特に重複する。循環内皮前駆細胞は一応(骨髄)単球から成熟内皮細胞までの分化経路に沿っている。CD 106、142および144はある程度特異的に成熟内皮細胞をマークすることが報告されている。CD34は現在、前駆内皮細胞に特異的であることが公知であり、従って、一般に、活性物質の局所的送達のためにポリマー粒子が移植される部位において血液から前駆内皮細胞を捕捉するために好ましいとされている。このような抗体の例には、単鎖抗体、キメラ抗体、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、抗体断片、Fab断片、IgA、IgG、IgM、IgD、IgEおよびヒト化抗体、ならびにそれらの活性断片が含まれる。

次の生理活性物質および小分子薬物は、関心対象の創傷または体内の状態の処置に適切な治療的もしくは対症的効果に関して選択される場合、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物内での分散に関して特に有効である。

一つの態様において、適切な生理活性物質は、徐放性に示される場合、創傷治癒を促進または創傷治癒に寄与する様々なクラスの化合物を含むが、これらに限定されるものではない。このような生理活性物質には特定の前駆細胞を含む創傷治癒細胞が含まれて、これらは本発明の組成物中の生分解性ポリマーによって保護および送達することができる。このような創傷治癒細胞には、例えば、周皮細胞および内皮細胞、ならびに炎症治癒細胞が含まれる。このような細胞をインビボにおいて本発明のPEAポリマーを含む移植装置の位置に動員するために、移植可能な外科的装置などの本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物、または本発明において用いられるそれらの粒子および使用の方法は、「細胞接着分子」(CAM)に特異的に結合する、抗体および小分子リガンドのような細胞のリガンドを含むことができる。創傷治癒細胞における例示的リガンドには、ICAM-1(CD54抗原)、ICAM-2(CD102抗原)、ICAM-3(CD50抗原)、ICAM-4(CD242抗原)およびICAM-5のような細胞内接着分子(ICAM)；VCAM-1(CD106抗原)のような血管細胞接着分子(VCAM)；NCAM-1(CD56抗原)またはNCAM-2のような神経細胞接着分子(NCAM)；PECAM-1(CD31抗原)のような血小板内皮細胞接着分子PECAM；LECAM-1、またはLECAM-2(CD62E抗原)のような白血球内皮細胞接着分子(ELAM)などに特異的に結合するリガンドが含まれる。

もう一つの局面において、適切な生理活性物質は、例えば、共有結合性または非共有結合性に接続する、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物において用いられるポリマー粒子内に分散することができるポリマーの細胞外マトリックスタンパク質を含む。有用な細胞外マトリックスタンパク質の例には、例えば、通常タンパク質に連結するグリコサノミノグリカン(プロテオグリカン)および線維性タンパク質(例えば、コラーゲン、エラスチン、フィブロネクチンおよびラミニン)が含まれる。細胞外タンパク質の生物模倣物も用いることができる。これらは、通常、アルギネートおよびキチン誘導体など、非ヒト性ではあるが生体適合性の糖タンパク質である。このような細胞外マトリックスおよび/またはそれらの生物模倣物の特異的断片である創傷治癒ペプチドも用いることができる。

タンパク性成長因子は、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物における分散ならびに本明細書に記載される使用の方法に適した生理活性物質のもう一つのカテゴリーである。このような生理活性物質は、例えば、血小板由来成長因子-BB(PDGF-BB)、腫瘍壊死因子α(TNF-α)、上皮成長因子(EGF)、角化細胞増殖因子(KGF)、チモシンB4；ならびに血管内皮増殖因子(VEGF)、線維芽細胞成長因子(FGF)、腫瘍壊死因子β(TNF-β)、およびインスリン様成長因子-1(IGF-1)のような様々な血管新生因子など、当技術分野において公知の通り創傷治癒およびその他の疾患状態の促進に有効である。これらのタンパク性成長因子の多くは市販されており、または当技術分野において周知の技術を用いて組換え操作によって産生することができる。

または、様々な生体分子をコードする遺伝子を組み入れたベクター、特にアデノウイルスベクターを含む発現系は、徐放性送達のために、本発明の芳香族二塩基酸含有ポリマー組成物ならびにそれらの粒子中に分散することができる。このような発現系およびベクターを調製する方法は当技術分野において周知である。例えば、タンパク性の成長因子は、ポリマーデポーを形成するための大きさとした粒子を選択することによって局所送達のために所望の身体部位への、または循環に侵入する大きさの粒子を選択することによって全身性での成長因子の投与のために、本発明の生理活性組成物に分散することができる。VEGF、PDGF、FGF、NGFのような成長因子、ならびに進化的および機能的に関連する生物製剤、ならびにトロンビンのような血管新生酵素も本発明の生理活性物質として使用され得る。

小分子薬物は、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物における分散ならびに本明細書に記載される使用法に適した生理活性物質のもう一つのカテゴリーである。このような薬物には、例えば、抗菌および抗炎症物質、ならびに例えばビタミンAおよび脂質過酸化の合成阻害剤のような一部の治癒促進剤が含まれる。

感染を予防または制御することによって自然の治癒過程を間接的に促進するために、様々な抗生物質が本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物中に生理活性物質として分散することができる。適切な抗生物質には、アミノグリコシド抗生物質、またはキノロン、もしくは例えばシプロフロキサシン、ゲンタマイシン、トブラマイシン、エリスロマイシン、バンコマイシン、オキサシリン、クロキサシリン、メチシリン、リンコマイシン、アンピシリンおよびコリスチンなどのセファロスポリンのようなβ-ラクタムなど、多くのクラスが含まれる。適切な抗生物質については、文献に記載されている。

適切な抗生物質には、例えば、アドリアマイシンPFS/RDF(登録商標)(Pharmacia and Upjohn)、ブレノキサン(登録商標)(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、セルビジン(登録商標)(Bedford)、コスメゲン(登録商標)(Merck)、ダウノキソーム(登録商標)(NeXstar)、ドキシル(登録商標)(Sequus)、ドキソルビシン塩酸塩(登録商標)(Astra)、イダマイシン(登録商標)PFS(Pharmacia and Upjohn)、ミトラシン(登録商標)(Bayer)、ミタマイシン(登録商標)(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、ニペン(登録商標)(SuperGen)、ノバントロン(登録商標)(Immunex)およびルベックス(登録商標) (Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)が含まれる。一つの態様において、ペプチドは糖ペプチドであることができる。「糖ペプチド」は、任意でバンコマイシンのように糖の基で置換された多重環ペプチドコアを特徴とするオリゴペプチド(例えば、ヘプタペプチド)の抗生物質を指す。

抗菌剤のこのカテゴリーに含まれる糖ペプチドの例は、Raymond C. RaoおよびLouise W. Crandallの「Glycopeptides Classification, Occurrence, and Discovery」("Bioactive agents and the Pharmaceutical Sciences" Volume 63, edited by Ramakrishnan Nagarajan, published by Marcal Dekker, Inc.)に記載されている。糖ペプチドのさらなる例は、米国特許第4,639,433号、第4,643,987号、第4,497,802号、第4,698,327号、第5,591,714号、第5,840,684号および第5,843,889号；EP 0 802 199、EP 0 801 075、EP 0 667 353、WO 97/28812、WO 97/38702、WO 98/52589、WO 98/52592；ならびにJ. Amer. Chem. Soc.(1996) 118:13107-13108、J. Amer. Chem. Soc. (1997) 119:12041- 12047、およびJ. Amer. Chem. Soc. (1994) 116:4573-4590に開示されている。典型的な糖ペプチドには、A477、A35512、A40926、A41030、A42867、A47934、A80407、A82846、A83850、A84575、AB-65、アクタプラニン、アクチノイジン、アルダシン、アボパルシン、アズレオマイシン、バルヒミエイン(Balhimyein)、クロロオリエンチエイン(Chloroorientiein)、クロロポリスポリン、デカプラニン、-デメチルバンコマイシン、エルモマイシン、ガラカルジン、ヘルベカルジン、イズペプチン、キブデリン(Kibdelin)、LL-AM374、マンノペプチン、MM45289、MM47756、MM47761、MM49721、MM47766、MM55260、MM55266、MM55270、MM56597、MM56598、OA-7653、オレンチシン、パルボジシン、リストセチン、リストマイシン、シンモニシン、テイコプラニン、UK-68597、UD-69542、UK-72051、バンコマイシンなどが含まれる。また、本明細書で用いられるように「糖ペプチド」または「糖ペプチド抗生物質」という用語は、上記に開示されるその上に糖部分を持たない一般的なクラスの糖ペプチド、即ち、糖ペプチドの一連のアグリコンを含むことを意図する。例えば、軽度の加水分解によってバンコマイシン上のフェノールに付加した二糖部分が除去されるとバンコマイシンアグリコンが得られる。アルキル化およびアシル化誘導体を含めて、上記に開示される一般的なクラスの糖ペプチドの合成誘導体も「糖ペプチド抗生物質」という用語の範囲内に含まれる。さらに、バンコサミンと同様の方法で別の糖残基、特にアミノグリコシドがさらに付加している糖ペプチドもこの用語の範囲内である。

「脂質付加した糖ペプチド」という用語は、具体的には、脂質置換基を含むように合成的に修飾されている糖ペプチド抗生物質を指す。本明細書で用いられるように、「脂質置換基」という用語は、5つまたはそれよりも多い炭素原子、好ましくは10〜40の炭素原子を含む任意の置換基を指す。脂質置換基は、任意で、ハロ、酸素、窒素、硫黄およびリンから選択される1〜6個のヘテロ原子を含んでもよい。脂質付加した糖ペプチド抗生物質は当技術分野において周知である。例えば、参照によりそれらの全体が本明細書に組み入れられる米国特許第5,840,684号、第5,843,889号、第5,916,873号、第5,919,756号、第5,952,310号、第5,977,062号、第5,977,063号、EP 667,353、WO 98/52589、WO 99/56760、WO 00/04044、WO 00/39156を参照されたい。

抗炎症性生理活性物質も、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物における分散ならびに本方法において有用である。治療しようとする身体部位および疾患に応じて、このような抗炎症性生理活性物質には、例えば、鎮痛薬(例えば、NSAIDSおよびサリチル酸塩)、ステロイド、抗リウマチ薬、消化管用物質、痛風調製物、ホルモン(糖質コルチコイド)、鼻腔用調製物、眼科用調製物、耳用調製物(例えば、抗生物質およびステロイドの組み合わせ)、呼吸器用物質、ならびに皮膚および粘膜用物質が含まれる。Physician's Desk Reference, 2005 Editionを参照されたい。具体的には、抗炎症物質は、化学的には(11θ,16I)-9-フルロ-11,17,21-トリヒドロキシ-16-メチルプレグナ-1,4-ジエン-3,20-ジオンと命名されるデキサメタゾンを含むことができる。または、抗炎症性生理活性物質はシロリムス(ラパマイシン)である、または含むことができて、これは放線菌(ストレプトミセスハイグロスコピカス)から分離されるトリエンマクロライド抗生物質である。

本発明の組成物および方法に含まれるポリペプチド生理活性物質は「ペプチド模倣物」も含み得る。本明細書で「ペプチド模倣物(peptide mimetics)」または「ペプチド模倣物(peptidomimetics)」と記載されるこのようなペプチド類似体は製薬業界で広く用いられており、鋳型ペプチドのそれと類似の特性を持ち(Fauchere, J. (1986) Adv. Bioactive agent Res., 15:29；Veber and Freidinger (1985) TINS, p. 392；およびEvans et al. (1987) J. Med. Chem., 30:1229)、通常はコンピュータ化された分子モデリングを用いて開発される。一般に、ペプチド模倣物は構造的にパラダイムポリペプチド(即ち、生化学的特性または薬理学的活性を持つポリペプチド)に類似するが、任意で当技術分野において公知であり、Spatola, A.F. in Chemistry and Biochemistry of Amino Acids, Peptides, and Proteins, B. Weinstein, eds., Marcel Dekker, New York, p. 267 (1983)；Spatola, A.F., Vega Data (March 1983), Vol. 1, Issue 3, 「Peptide Backbone Modifications」(総説)；Morley, J.S., Trends. Pharm. Sci., (1980) pp. 463-468(総説)；Hudson, D. et al., Int. J. Pept. Prot. Res., (1979) 14:177-185 (--CH₂NH--, CH₂CH₂-)；Spatola, A.F. et al., Life Sci., (1986) 38:1243-1249 (--CH₂-S--)；Harm, M. M.,J. Chem. Soc. Perkin Trans I (1982) 307-314 (--CH=CH--, cis and trans)；Almquist, R.G. et al., J. Med. Chem., (1980) 23:2533 (--COCH₂--)；Jennings-Whie, C. et al., Tetrahedron Lett., (1982) 23:2533 (--COCH₂--)；Szelke, M. et al., European Appln., EP 45665 (1982) CA:97:39405 (1982) (--CH(OH)CH₂--)；Holladay, M. W. et al., Tetrahedron Lett., (1983) 24:4401-4404 (--C(OH)CH₂--)；およびHruby, V.J., Life Sci., (1982) 31:189-199 (--CH₂-S--)の参照により詳しく説明されている方法によって、--CH₂NH--、--CH₂S--、CH₂-CH₂--、--CH=CH--(シスおよびトランス)、--COCH₂--、--CH(OH)CH₂--、および--CH₂SO-からなる群より選択される結合によって置換される1つまたは複数のペプチド結合を持つ。このようなペプチド模倣物は、例えば、より経済的な産生、より大きな化学的安定性、向上した薬学的特性(半減期、吸収性、力価、薬効など)、変化した特異性(例えば、生物活性の広いスペクトル)、抗原性の低下およびその他を含めて、天然のポリペプチドの態様を上回る顕著な利点を持ち得る。

さらに、ペプチド内の1つまたは複数のアミノ酸(例えば、L-リジンの代わりにD-リジンでの)の置換は、より安定なペプチドおよび内因性ペプチダーゼに対して抵抗性のペプチドを作成するために用いられ得る。または、生分解性ポリマーに共有結合性に結合した合成ポリペプチドはD-アミノ酸からも調製することができて、逆ペプチドと呼ばれる。ペプチドが固有のペプチド配列の反対の向きに構築される場合、それはレトロペプチドと呼ばれる。一般に、D-アミノ酸から調製されるポリペプチドは酵素加水分解に対して極めて安定である。レトロ逆ポリペプチドまたは部分的なレトロ逆ポリペプチドにおいて保存された生物活性の多くの事例が報告されている(US patent, 6,261,569 B1およびその参照；B. Fromme et al, Endocrinology (2003)144:3262-3269。

適切かつ有効量の少なくとも1つの任意の生理活性物質が、生分解性の内部固定用装置、ステント、もしくは透析用シャント、またはインビボにおいて導入されたそれらの粒子から形成されたデポー中の生理活性物質を含めて、本発明のポリマー組成物から経時的に放出されることができる。生理活性物質の適切かつ有効量は、典型的には、例えば、特定の芳香族二塩基酸含有PEAポリマーおよび存在するならば粒子またはポリマー/生理活性物質結合の種類に依存する。典型的には、約100％までの生理活性物質がインビボにおいて本発明のポリマーから放出され得る。具体的には、その約90％まで、75％まで、50％まで、または25％までがポリマーから放出されることができる。典型的にポリマーからの放出速度に影響を及ぼす要因は、ポリマー/生理活性物質結合の種類、ならびに製剤中に含まれるその他の物質の特徴および量である。

ヒトに加えて、本発明の芳香族二塩基酸含有PEAポリマー組成物、ならびにそれらから製造される粒子および外科的装置は、ペット(例えば、ネコ、イヌ、ウサギおよびフェレット)、家畜(例えば、ブタ、ウマ、ラバ、乳牛および肉牛)、ならびに競走馬のような様々な哺乳動物の患者を含む獣医学の業務における用途にも意図される。

特定の態様において、本発明の組成物、装置および投与の方法において用いられる生理活性物質は、1つまたは複数の関心対象の生理活性物質の「有効量」を含む。つまり、症状を予防、軽減または排除するために十分な治療的または対症的反応を引き起こす量の生理活性物質がポリマーに組み入れられる。必要な正確な量は、その他の要因の中でも、組成物を投与しようとする対象；対象の年齢および一般状態；対象の免疫系の能力、所望される治療的または対症的反応の程度；治療または検査しようとする状態の重症度；選択される特定の生理活性物質および組成物の投与モードに応じて変化する。適切な有効量は当業者によって容易に決定されることができる。従って、「有効量」は、定型の試験を通じて決定することのできる比較的広い範囲に収まるであろう。例えば、本発明のため、有効量は典型的には送達される生理活性物質の約1μg〜約100mg、例えば、約5μg〜約1mg、または約10μg〜約500μgの範囲である。

次の実施例は例証するために示すものであり、本発明を制限するものではない。

実施例1
材料:
4-ヒドロキシ安息香酸、1,3-ジブロモプロパン、p-ニトロフェノール、塩化チオニル、塩化オキサリル、トリエチルアミン、および無水N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)はAldrich Chemicals(St. Louis, MO)から購入して、さらなる精製を行わずに使用した。クロロホルムおよびクロロベンゼンは4A分子ふるいを通して乾燥させた。その他の溶媒および試薬であるジエチルエーテル、酢酸エチル、炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウムはFisher Chemicals(UK)から購入した。

材料の特性分析
NMRスペクトルは、¹H NMR分光法のために500MHzで稼働させるBruker AMX-500スペクトロメーター(Numega R. Labs, San Diego, CA)によって記録した。重水素化溶媒であるCDCl₃またはDMSO-d₆(Cambridge Isotope Laboratories, Cambridge, MA)は、テトラメチルシラン(TMS)を内部標準として使用した。

モノマーの融点は、自動Mettler Toledo FP62 Melting Point Apparatus(Mettler-Toledo International, Inc)で測定した。モノマーおよびポリマーの熱特性は、Mettler Toledo DSC 822e示差走査熱量計で性状分析した。試料はアルミニウムパンに載せた。測定は、窒素気流下にて10℃/分のスキャン速度で実施した。.

合成したポリマーの数および重量平均分子量(MwおよびMn)ならびに分子量分布は、高速液体クロマトグラフポンプ、Waters 2414屈折計を備えた、溶出剤(1.0mL/分)としてLiClの0.1％ DMAc溶液を用いたモデル515ゲル浸透クロマトグラフィー(Water Associates, Milford, MA)を用いて測定した。2本のStyragel HR 5E DMF型カラム(Waters Associates)を接続して、ポリスチレン標準を用いて検量した。

引張り強さ、破壊伸び％およびヤング率は、PCおよびNexygen FMソフトウェア(Amatek, Largo, FL)を組み込んだ引張り強さ測定装置(Chatillon TCD200)で100mm/分のクロスヘッドスピードにて測定した。負荷容量は50lbsであった。フィルム(4×1.6cm)はアレイ状であり、厚さ約0.125mmであった。

モノマー合成:
CPP合成(化合物1)
磁石スターラーおよび還流冷却器を備えた丸底フラスコで、4-ヒドロキシ安息香酸 30g(0.2172mol)を2M水酸化ナトリウム液 220mLに溶解した。続いて、1,3-ジブロモプロパンの11.1mL(0.1086mmol)を投入して、反応混合物を撹拌しながら加熱還流した。加熱は16時間続けて、その後、冷却した溶液を1M HCl 700mlに注ぎ入れた。白色のペーストが形成し、濾過した。濾過によって得られた類白色の固体をH₂O/エタノール 1:1溶液に懸濁して、再度濾過し、減圧下でオーブンで乾燥させた。収量は21.3g(62％)であり、白色固体が回収され、文献のmp 310℃(Aldrich Chemicals)に比して、前記のように得られた融点(mp)は310℃であった。生成物はDMF:水、1:1 w/wから再結晶化させた。

CPPのジ-p-ニトロフェニルエステル(化合物4)

この化合物の調製は2つの異なる方法によって実施されている:

方法A:縮合試薬として塩化チオニルを用いた、CPPのp-ニトロフェノールとの直接縮合
磁石スターラー、追加漏斗、還流冷却器、ならびに窒素流入口および排出口を備えた三ツ口丸底フラスコにCPP(化合物1)7.9g(25mmol)、p-ニトロフェノール 7.3g(52.5mmol)、ならびにDMF 数滴および乾燥クロロベンゼン 100mLを加えた。この混合物に、クロロベンゼン10mL中塩化チオニル4ml(54.8mmol)の溶解液を環境温度で20分かけて滴下しながら加えた。続いて、形成するガスを排除するために緩慢な窒素気流を送入しながら、反応混合物を79℃に加熱した。8時間後、反応混合物は均質となった。冷却した溶液をヘキサン120mLで希釈して、0℃で一晩置いた。化合物2の黄色の結晶を濾過により回収して、ヘキサンで洗い、45℃において一晩、減圧下で乾燥させた。収量は10.3g(74％)であった。アセトンからの再結晶化により、mp 161.6℃の淡黄色の結晶が得られた。

方法B:
塩化チオニルはもはや容易に入手できない規制物質であるため、酸塩化物を介した二段階合成が開発されて、この実施例では塩化オキサリルを用いて例証した。

第一段階:CPP-二塩化物の合成:
CPP 9.2g(29.1mmol)およびピリジン数滴を500mL容丸底フラスコで乾燥クロロホルム 120mLに懸濁した。追加漏斗を用いて室温において2M塩化オキサリル(Aldrich)のジクロロメタン溶液35mLを撹拌しながら滴下して加えた。撹拌を1時間継続して、溶液をさらに6時間加熱還流した:白色の懸濁液は黄色の均質な溶液に変化した。冷却後、熱機械的不純物を除去するために透明な反応溶液を不活性大気下においてガラスフリットに通して濾過して、濾液をヘキサン 500mLで希釈した。一晩静置後に濾液から分離された黄色の結晶をアルゴン下で濾過して、丸底フラスコに入れて、室温において減圧下で乾燥させた。収量 9.8g(95％)の未精製の生成物を活性化エステルに転換して、さらなる再結晶化は行わなかった。

第二段階:CPP-二塩化物のp-ニトロフェノールとの縮合
p-ニトロフェノール 8g(57.5mmol)およびトリエチルアミン 8.1mLの乾燥酢酸エチル100mLへの冷却(0℃)溶液に、CPP-二塩化物 9.8g(27.8mmol)の酢酸エチル150ml溶液を30分かけて滴下しながら加えた。続いて、45℃にさらに2時間加温する前に、反応混合物を8時間、室温に加温した。酢酸エチルを留去して、得られた固体生成物を先ず酸性化水(pH 2〜3)で、続いて脱イオン水で洗って乾燥した。収量は9.0g(92％)であった。生成物をアセトンから再結晶化させた。

セバシン酸のジ-p-ニトロフェニルエステル(化合物5)の合成
セバシン酸のジ-p-ニトロフェニルエステルは、既報(Katsarava et al. J. Polym. Sci. Part A: Polym. Chem. (1999) 37. 391-407)の通り、塩化セバコイルをp-ニトロフェノールと反応させることによって調製した:

重合のため、その他の必要なモノマーはアミノ酸および脂肪族ジオールをベースとするビス-求電子剤であり、両者は既報の手順に従って合成された。

ビス-L-ロイシン-ヘキサン-1,6-ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物6)の調製
求核性モノマーであるジアミンのトシレート塩の合成は米国特許第6,503,538 B1号および2005年6月3日に出願された米国特許仮出願第60/687,570号において既に説明されている。ビス-L-ロイシン-ヘキサン-1,6-ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物6)は、既報の方法の変法によって調製した:

式中、トルエン250mL中、L-ロイシン(0.132mol)、p-トルエンスルホン酸一水和物(0.132mol)および1,6-ヘキサンジオール(0.06mol)を、Dean-Stark装置およびオーバーヘッドスターラーをセットしたフラスコに入れた。水4.3mL(0.24mol)を除去するまで、不均一な反応混合液を約12時間、加熱還流した。続いて、反応混合液を室温まで冷却して、濾過して、アセトンで洗い、メタノール/トルエン2:1混合液から2回、再結晶化させた。上記のように得られた収量およびmpは発表されたデータ(R. Katsarava et al. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. (1999) 37:391-407)と一致した。

O,O'-ビス(L-ロイシン)-1,4:3,6-ジアンヒドロソルビトール-ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物7)の調製
O,O'-ビス(L-ロイシン)-1,4:3,6-ジアンヒドロソルビトール-ジエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物6)の調製は、既報(Z. Gomurashvili, et al. J. Macromol. Sci. Pure Appl. Chem. (2000) A37: 215-227)の通り、Dean-Stark装置を用いてp-トルエンスルホン酸一水和物の存在下において還流中のトルエン内でイソソルビドをL-ロイシンと反応させることによって化合物3の場合と同様に実施した。

L-リジンベンジルエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物8)の調製
L-リジンベンジルエステルのジ-p-トルエンスルホン酸塩(化合物7)は、水の共沸除去を行いながら、トルエン中でベンジルアルコール、トルエンスルホン酸一水和物およびL-リジン一塩酸塩を還流することによって、米国特許第6,503,538 B1号において既に説明された通り調製した。

ポリマー合成:
表1におけるPEAポリマー#3の調製
8.5mLの無水N,N-ジメチルホルムアミド中、9mmolの化合物6、3mmolの化合物8、6mmolのpNP-CPP(化合物4)および6mmolの化合物5の撹拌した混合液に、12.3mmolのトリエチルアミンを加えて、65℃にて24時間加熱した。すべての場合において、反応は均質に進行した。得られた粘稠な反応溶液を冷水に注ぎ入れて、沈殿した生成物を濾過して回収し、水で十分に洗った。未精製のポリマーを乾燥させて100mLクロロホルムに再懸濁し、p-ニトロフェニル残渣を水で数回、抽出した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させて、濾過し、溶媒留去により濃縮した。ポリマーは酢酸エチル中で沈殿した。収量およびポリマーの特性は本明細書の表1に総括する通りである。

ポリマーの特性分析
前記の技術を用いて、セバシン酸およびCPPの様々な割合の組み合わせ(送り量)にて4つの異なるポリ(エステルアミド)を調製した。例示的な芳香族二塩基酸含有PEAポリマーは本明細書の表1に総括する通りの特性を有して、次式XIIによって記載される化学構造を有する:

式中、セバシン酸の場合は(R¹＝-(CH₂)₈-)および/またはCPPでは(R¹＝-C₆H₄-O-(CH₂)₃-O-C₆H₄-)。

すべての場合において、反応は均質に進行した。ポリマーは、ポリマーに含まれるCPP二塩基酸残留量(例えば、調製において用いられるCPP:脂肪族二塩基酸の送り量の増加)に直接比例してガラス転移温度(Tg)の上昇を示した。さらに、例示的な本発明のポリマーのTgは生理学的温度を上回って、45℃から78℃の範囲内であった(表1)。Tgは、イソソルビドのような二環性脂肪族糖ジオールの残基の位置における脂肪族線形1,6-ヘキサンジオール残基の置換によっても上昇した(表1の#4を参照されたい)。

35％を上回るCPP二塩基酸含有量を持つポリマーの示差走査熱量測定加熱記録は、一般に半晶質の材料に特徴的な現象である内因性の吸熱物質が存在することを示す(図2)。本発明のPEAの湿潤特性(親水性)に加えて水取り込みに関する能力は、CPP二塩基酸残渣の含有量が増加するにつれて低下する。

対照的に、例示的なCCP含有PEAポリマーの弾性特性(伸び％)は、CCP中の剛性フェニル基による影響であるポリマー中のCCP残留量に比例して低下した。

さらに、二塩基酸送り量におけるCPPの割合がPEAポリマー中25％を上回るまでに増加するとポリマーのエタノールにおける溶解度が減少することが発見された。しかし、PEAポリマーはクロロホルム、ジクロロメタン、ならびにN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMAc)およびジメチルスルホキシド(DMSO)のような非プロトン性極性溶媒には依然、可溶性である。

実施例2
材料
化合物のトランス-3-ヒドロキシ桂皮酸、トランス-4-ヒドロキシ桂皮酸、塩化アジポイル、塩化セバコイル、塩化オキサリル(塩化メチレン中2M)およびピリジンはAldich Chemicals(St, Louis, MO)から購入して、さらなる精製を行わずに使用した。無水溶媒のテトラヒドロフランおよびN'N-ジメチルホルムアミド(DMF、Aldrich)は受領した状態で使用した。

モノマー合成:
3,3'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸(化合物3)の合成
3-ヒドロキシ桂皮酸(8.2g、0.05mol)を2N水酸化ナトリウム液100mLに溶解した溶液を激しく撹拌して約5℃に冷却した。直ちに、乾燥クロロホルム25mLで希釈した塩化アジポイル(4.6g、0.025mol)を加えた。30分撹拌後、沈殿全体を濾過して、1N HCl中の水で洗い、乾燥させた。DMSO/エタノール/水(pH 2〜3)から生成物を再結晶化させ、化合物3を6.6g(56％)、m.p. 238〜239℃(分解)で得た。基本的分析、C₂₄H₂₂O₈:算出値:C:65.75、H:5.06；実測値:C:65.27、H:5.34。母液から得られた一置換型副産物である3-アジポイルジオキシジ桂皮酸(生成物全体の約37％、m.p. 192〜194℃)は、恐らく、界面反応中に塩化アジポイルの部分的加水分解によって形成された。

4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の合成
手順は、4,4'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸(化合物2)の合成に関して記載した通りである。二塩化アジポイル(5.49g)を無水THF 20mLに溶解して、無水THF 80mLおよびピリジン 10mL中、p-ヒドロキシ桂皮酸 14.77g(0.09mol)の氷冷溶解液に滴下しながら加えた。反応混合液を室温で48時間撹拌して、続いて、氷冷した希塩酸(pH 2〜3)1Lに注ぎ入れた。得られた沈殿を１N 塩酸、水およびアセトンで同様に順次洗って、乾燥させて白色固体 10.2g(88％)を得た。この生成物をジオキサン中で再結晶化させた。融点(m.p.) 283℃。(文献由来のm.p.:282〜283℃)。(M. Nagata et al. Macromol. Biosci. (2003), 3: 412-419)

4,4'-(セバコイルジオキシ)ジ桂皮酸(式V、n＝8)はDMF:エタノール(1:1)から再結晶化させた。収率92％、m.p. 244.3℃、

合成した二塩基酸を酸塩化物に転換して、塩化オキサリルを適用した；一般的な手順は4,4'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸の塩化ジアシル(化合物9)について記載した通りである:

乾燥クロロホルム200mLに懸濁した化合物2の10g(22.8mmol)に数滴のピリジンを加えた後、氷冷水槽に入れて冷却した。追加の漏斗を用いて、反応溶液に塩化オキサリル8mLを滴下しながら加えて、1時間、継続して撹拌した。次いで、反応混合物を還流温度までゆっくりと加熱して、さらに8時間、引き続き撹拌した。白色の酸性懸濁液は透明な黄色溶液に変化した。次に反応混合液を窒素下で濾過して、濾液をヘキサン200mLで希釈した。室温で一晩静置後に黄色の結晶性生成物が形成された。生成物を濾過して、減圧下で乾燥させた。収量9.1 g(84％)。M.p.＝135℃、(文献からのm.p.:135〜136℃)。(M. Nagata, et al, 前記)。

4,4'-(セバコイルジオキシ)ジ桂皮酸の塩化ジアシル:

4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸のジ-4-ニトロフェニルエステル(式XIII)の合成:

一般的手順は次の通りである。乾燥酢酸エチル100mL中、4-ニトロフェノール8g(57.5mmol)およびトリエチルアミン8.1mLの冷却(0℃)溶液に、酢酸エチル150mL中、二塩基酸塩化物27.8mmolの溶液を30分かけて滴下しながら加えた。その後、反応混合液を8時間、室温に加温して、続いてさらに2時間、45℃に加温した。反応混合液を回転蒸発により濃縮して、濃縮物を酸性化した水200mL(HCl、pH 2〜3)および脱イオン水で順次洗って、濾過して乾燥した。

4,4'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸のジ-(4-ニトロフェニル)-エステル、(式XIII、n＝4):収率(65％)、mp＝140〜143℃、(クロロベンゼンより)。

4,4'-(セバコイルジオキシ)ジ桂皮酸のジ-(4-ニトロフェニル)-エステル(式XIII、n＝8):収率(68％)。mp 135〜137℃(酢酸エチルより；アセトンに可溶性)。

一般式(XIV)を持つPEAの合成

式中、R¹は、送り量1:1の2つの酸:4,4'-(セバコイルジオキシ)-ジ桂皮酸(式V、n＝8)50％およびセバシン酸(-(CH₂)₈-)50％の組み合わせである。

無水N,N-ジメチルホルムアミドの8.5mL中、化合物6の9mmol、化合物8の3mmol、化合物4,4'-(セバコイルジオキシ)ジ桂皮酸のジ-(4-ニトロフェニル)-エステル(式XIII、n＝8)の6mmolおよびビス-p-ニトロフェニルセバシネート(化合物5)の6mmolの撹拌した混合液にトリエチルアミン12.3mmolを加えて、混合液を65℃にて24時間加熱した。得られた粘稠な反応溶液を冷水に注ぎ入れて、沈殿した生成物を濾過して回収し、水で十分に洗った。未精製のポリマーを乾燥させて100mLクロロホルムに再懸濁し、p-ニトロフェニル残渣を水で数回、抽出した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させて、濾過し、溶媒留去により濃縮した。ポリマーは酢酸エチル中で沈殿した。ポリマー、平均分子量 35000DaおよびPDI 1.51、収率56％。Tg 49℃；引張り特性:引張り破壊応力＝33.9MPa、伸び2％、およびヤング率＝1129MPa。

すべての刊行物、特許、および特許資料は、それぞれが参照により組み入れられるように、参照により本明細書に組み入れられる。本発明は、様々な特異的および好ましい態様および技術に関連して説明されている。但し、本発明の精神および範囲内に留まりつつ、多くの変更および修正が行われ得ることが理解されるべきである。

本発明は上記の実施例に関連して説明されているが、修正および変更は本発明の精神および範囲内に含まれることが理解されるであろう。従って、本発明は添付される特許請求の範囲によってのみ限定される。

二塩基酸ビルディングブロックとしてCCPの50％を含む本発明のPEAポリマー(表1のポリマー#3)の¹H NMR(500MHz、DMSO-d₆)スペクトルである。本発明のPEAポリマー(表1のポリマー#3)の、1回目の加熱、加熱速度 10℃/分の示差走査熱量測定記録を示すグラフである。

Claims

一般的構造式(I)によって記載される化学式または一般的構造式(III)によって記載される化学構造を持つポリ(エステルアミド)(PEA)ポリマーの少なくとも1つまたは混合物を含むポリマー組成物:

式中、nは約20〜約150であり；各R¹はα,ω-ビス(o,m,またはp-カルボキシフェノキシ)-(C₁-C₈)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基から独立して選択されて；各nモノマーのR³は水素、(C₁-C₆)アルキル、(C₂-C₆)アルケニル、(C₂-C₆)アルキニル、(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルおよび-(CH₂)₂S(CH₂)からなる群より独立して選択されて；R⁴は(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレン、(C₂-C₈)アルキルオキシ、(C₂-C₂₀)アルキレン、一般式(II)の1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環性断片、およびその組み合わせからなる群より独立して選択される；

式中、mは約0.1〜約0.9であり；pは約0.9〜約0.1であり、nは約20〜約150であり、R¹はα,ω-ビス(o,mまたはp-カルボキシフェニルオキシ)-(C₁-C₈)アルカン、3,3'-(アルケンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸または4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の約0.1部分〜約0.9部分、および(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレンまたはその混合物から選択される約0.9部分〜約0.1部分の組み合わせであり；R²は水素、または(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルもしくは保護基であり；各R³は独立して水素、(C₁-C₆)アルキル、(C₂-C₆)アルケニル、(C₂-C₆)アルキニルおよび(C₆-C₁₀)アリール(C₁-C₆)アルキルならびに-(CH₂)₂S(CH₂)であり；各R⁴は(C₂-C₂₀)アルキレン、(C₂-C₂₀)アルケニレン、(C₂-C₈)アルキルオキシ(C₂-C₂₀)アルキレン、一般式IIIの1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールの二環性断片、およびその組み合わせからなる群より選択されて；R⁵は独立して(C₂-C₂₀)アルキルまたは(C₂-C₂₀)アルキレンである。
R³がCH₂Phである、請求項1記載の組成物。
R³が水素、CH₂-CH(CH₃)₂、CH₃、CH(CH₃)₂、CH(CH₃)-CH₂-CH₃、CH₂-C₆H₅、または(CH₂)₂SCH₃から選択される、請求項1記載の組成物。
R³のすべてが水素、CH₂-CH(CH₃)₂、CH₃、CH(CH₃)₂、CH(CH₃)-CH₂-CH₃、CH₂-C₆H₅、-(CH₂)₃、または(CH₂)₂SCH₃)から選択される、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つがα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)プロパンの残基である、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つがα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)ヘキサンの残基である、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つがα,ω-ビス(4-カルボキシフェノキシ)メタンの残基である、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つが4,4'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基である、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つが4,4'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基である、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つが4,4'-(セバコイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基である、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つが3,3'-(アルカンジオイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基である、請求項1記載の組成物。
R¹の少なくとも1つが3,3'-(アジポイルジオキシ)ジ桂皮酸の残基である、請求項1記載の組成物。
R⁴の約0.1部分から約0.9部分が1,4:3,6-ジアンヒドロヘキシトールである、請求項1記載の組成物。
1,4;3,6-ジアンヒドロヘキシトールがD-グルシトール、D-マンニトールまたはL-イジトールに由来する、請求項1記載の組成物。
1,4;3,6-ジアンヒドロヘキシトールが1,4:3,6-ジアンヒドロソルビトール(DAS)である、請求項1記載の組成物。
約14日〜約6年の期間に渡って生分解する、請求項1記載の組成物。
生分解して1つから複数の異なるアミノ酸を形成する、請求項1記載の組成物。
ポリマーが約15000Daから約600000Daまでの範囲の分子量を持つ、請求項1記載の組成物。
ポリマーが約22℃から約120℃までの範囲のガラス転移温度(Tg)を持つ、請求項1記載の組成物。
ポリマーのフィルムが約20MPaから約90Mpaの引張り降伏応力を持つ、請求項1記載の組成物。
ポリマーのフィルムが降伏点において約5％から約400％の伸びパーセントを持つ、請求項1記載の組成物。
ポリマーのフィルムが降伏点において約400MPaから約2000MPaの範囲のヤング率を持つ、請求項1記載の組成物。
ポリマー中に分散した少なくとも1つの生理活性物質の有効量をさらに含む、請求項1記載の組成物。
ポリマー分子鎖当たり約5から約150の分子の生理活性物質を含む、請求項23記載の組成物。
少なくとも1つの生理活性物質がポリマーに共有結合する、請求項23記載の組成物。
少なくとも1つの生理活性物質が実質的に組成物の表面積の生分解の結果として制御された割合で組成物から放出される、請求項23記載の組成物。
少なくとも2つの生理活性物質が組成物中に分散される、請求項23記載の組成物。
ポリマーが約15000Daから約600000Daまでの範囲の分子量を持つ、請求項1記載の組成物。
請求項1記載の組成物を用いて、生分解性、生体適合性の外科的装置を製造する工程を含む方法。
組成物がポリマー中に分散された生理活性物質をさらに含む、請求項29記載の方法。
外科的装置が約14日〜約6年から選択される期間に渡って生理学的条件下で生分解される、請求項29記載の方法。
外科的装置が内固定用装置である、請求項29記載の組成物。
外科的装置が血管ステントまたは透析用シャントである、請求項32記載の組成物。
生理学的条件下において約2日〜約6年以内に完全に生分解して実質的に生体適合性の分解産物を産生する、請求項1記載の組成物を含む装置。
ポリマー中に分散された生理活性物質をさらに含む、請求項34記載の装置。
移植可能な内固定用装置である、請求項34記載の装置。
内固定用装置が縫合糸である、請求項35記載の装置。
内固定用装置が外科用スクリューである、請求項34記載の装置。
内固定用装置が移植可能なプレートである、請求項34記載の装置。
内固定用装置が移植可能なロッドである、請求項34記載の装置。
外科的装置が移植可能な血管ステントである、請求項34記載の装置。
移植可能な透析用シャントである、請求項34記載の装置。
組成物が生分解して実質的に生体適合性の分解産物を生じると同時に、体内部位を固定するために請求項1記載の組成物を含む外科的内固定用装置を体内部位に移植する工程を含む方法。
装置が約2日〜約6年以内に完全に生分解する、請求項41記載の方法。
組成物がポリマー中に分散される生理活性物質をさらに含み、かつ生理活性物質が装置の生分解中に周辺組織に放出される、請求項41記載の方法。