JP2010280594A - Biocompatible preparation containing composite particle - Google Patents

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Koji Ono
工司 大野
Takanobu Tsujii
敬亘 辻井
Yasuhiko Tabata
泰彦 田畑
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biocompatible preparation exhibiting improved retentivity in the blood. <P>SOLUTION: The biocompatible preparation includes a composite particles. The composite particle has macromolecular graft chains bonded to the surface of a fine particle in such an ultrahigh density that the steric repulsion between the graft chains is caused. The fine particles are preferably silica, a metal, a metal oxide or a metal sulfide. The biocompatible preparation is preferably used for delivering a medicament to a target diseased part. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複合粒子を含む生体適合性製剤に関する。   The present invention relates to a biocompatible formulation comprising composite particles.

ヒトを含む動物に薬物を投与するためには、血中へ薬物を投与する必要がある。また、ヒトを含む動物を診断するために、血中へ診断薬を投与する必要がある。いずれの場合も、薬物または診断薬は、必要な時間、必要な量で血中で滞留する必要がある。   In order to administer a drug to animals including humans, it is necessary to administer the drug into the blood. Moreover, in order to diagnose animals including humans, it is necessary to administer diagnostic agents into the blood. In either case, the drug or diagnostic agent needs to stay in the blood for the required amount of time and in the required amount.

薬物または診断薬を動物の血中へ投与するためには、その薬物または診断薬を投与用担体で抱合したり、担体と結合あるいは複合体化させたりする方法がある。その担体として、ポリマー等が知られている。一方、薬物または診断薬は、動物にとって異物であるため、異物排除システムが作動し、通常は血中から速やかに除去される。例えば前記ポリマー等は、生体適合性が低い傾向があった。具体的には、担体にオプソニンという血清抗体タンパク質が付着することにより、補体の助けをかりながら肝臓、脾臓などに存在する貪食細胞によって貪食(補足・分解)される(非特許文献1、2参照)。あるいは血液中の分解酵素などによって分解されることから担体は血中から速やかに排除される傾向がある。   In order to administer a drug or diagnostic agent into the blood of an animal, there are methods in which the drug or diagnostic agent is conjugated with an administration carrier, or is combined with or complexed with a carrier. As such a carrier, a polymer or the like is known. On the other hand, since the drug or the diagnostic agent is a foreign substance for the animal, the foreign substance exclusion system is activated and is normally quickly removed from the blood. For example, the polymer and the like tend to have low biocompatibility. Specifically, when a serum antibody protein called opsonin adheres to a carrier, it is phagocytosed (supplemented / decomposed) by phagocytic cells present in the liver, spleen, etc. with the aid of complement (Non-patent Documents 1 and 2). reference). Alternatively, the carrier tends to be quickly removed from the blood because it is degraded by degrading enzymes in the blood.

“アドバンスド・マテリアルズ(Advanced Materials)”、2004年、第16巻、p.1959−1966。“Advanced Materials”, 2004, Vol. 16, p. 1959-1966. “アナリティカル・ケミストリ(Analytical Chemistry)”、2008年、第80巻、p.9597−9603。“Analytical Chemistry”, 2008, volume 80, p. 9597-9603.

そこで、本発明は、血中滞留性を向上させた、生体適合性製剤の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a biocompatible preparation with improved blood retention.

本発明は、複合粒子を含む生体適合性製剤であって、前記複合粒子は、グラフト鎖間で立体反発が生じるまでに超高密度で高分子グラフト鎖が微粒子表面に結合した複合粒子である。   The present invention is a biocompatible preparation containing composite particles, wherein the composite particles are composite particles in which polymer graft chains are bonded to the surface of the fine particles at a very high density before steric repulsion occurs between the graft chains.

本発明は、生体適合性が向上し、その結果、血中滞留性が向上したという利点がある。   The present invention has the advantage that biocompatibility is improved and, as a result, blood retention is improved.

図1は、複合粒子(表1、Entry9)の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である。FIG. 1 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of the composite particles (Table 1, Entry 9). 図2は、複合粒子(微粒子はシリカ粒子)の高分子グラフト鎖の分子量と体内動態との関係を示すグラフである(実施例2)。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the molecular weight of polymer graft chains of composite particles (fine particles are silica particles) and pharmacokinetics (Example 2). 図3は、複合粒子(微粒子はシリカ粒子)の微粒子のコア粒径と体内動態との関係を示すグラフである(実施例2)。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the core particle size of the fine particles of composite particles (fine particles are silica particles) and pharmacokinetics (Example 2). 図4は、複合粒子(微粒子はシリカ粒子)の血中残存率の経時変化を示すグラフである(実施例2)。FIG. 4 is a graph showing the change over time in the residual ratio of blood of composite particles (fine particles are silica particles) (Example 2). 図5は、複合粒子(微粒子はシリカ粒子)の体内分布を示すグラフである(実施例2)。FIG. 5 is a graph showing in-vivo distribution of composite particles (fine particles are silica particles) (Example 2). 図6は、複合粒子(微粒子はシリカ粒子)のマウスにおける蛍光イメージングの画像である(実施例3)。FIG. 6 is an image of fluorescence imaging in a mouse of composite particles (fine particles are silica particles) (Example 3). 図7は、複合粒子(微粒子は酸化鉄ナノ微粒子)の透過型電子顕微鏡(TEM)写真である(実施例4)。FIG. 7 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of composite particles (fine particles are iron oxide nanoparticles) (Example 4).

本発明者らは、グラフト鎖間で立体反発が生じるまでに超高密度で高分子グラフト鎖が微粒子表面に結合した複合粒子が、担癌マウスの静脈内投与後1時間において高い血中残存率を示し、かつ担癌マウスにおいて高い割合でガン組織に集積することを新たに見出した。この知見に基づき、本発明者らは上記課題を解決した。   The inventors of the present invention show that a composite particle in which a polymer graft chain is bonded to the surface of a fine particle at an ultra-high density until a steric repulsion occurs between graft chains has a high blood residual rate 1 hour after intravenous administration to cancer-bearing mice. And newly found to accumulate in cancer tissues at a high rate in cancer-bearing mice. Based on this finding, the present inventors have solved the above problems.

すなわち、本発明は、前記のとおり、複合粒子を含む生体適合性製剤であって、前記複合粒子は、グラフト鎖間で立体反発が生じるまでに超高密度で高分子グラフト鎖が微粒子表面に結合した複合粒子である。   That is, as described above, the present invention is a biocompatible preparation containing composite particles, wherein the composite particles are super-high-density before the steric repulsion occurs between the graft chains, and the polymer graft chains are bonded to the surface of the fine particles. Composite particles.

本発明において、「高分子グラフト鎖」とは、微粒子表面から重合反応によってモノマーを2個以上伸長して形成されたポリマー鎖を意味する。また、「超高密度」とは、グラフト鎖間で立体反発が生じる程度までグラフト鎖が密集した場合のグラフト鎖の密度を意味し、この場合、グラフト鎖は、表面に垂直な方向にほぼ伸びきった形態をとる。また、「結合」とは、一般的な化学反応により形成される結合を意味し、例えば、共有結合、イオン結合等が挙げられる。   In the present invention, “polymer graft chain” means a polymer chain formed by extending two or more monomers from the surface of fine particles by a polymerization reaction. The term “ultra high density” means the density of graft chains when the graft chains are closely packed to such an extent that steric repulsion occurs between the graft chains. In this case, the graft chains extend substantially in the direction perpendicular to the surface. Takes the perfect form. The “bond” means a bond formed by a general chemical reaction, and examples thereof include a covalent bond and an ionic bond.

本発明の生体適合性製剤において、前記高分子グラフト鎖のグラフト密度は、0.1〜1.2本鎖/nm2であるのが好ましく、0.3〜1.2本鎖/nm2であるのがより好ましい。このグラフト密度を制御することにより、本発明の生体適合性製剤における複合粒子の血中滞留性を制御することが可能である。本発明において、「グラフト密度」または「密度」とは、微粒子表面の単位面積(nm2)あたりの表面に結合したグラフト鎖の本数を意味する。グラフト密度(σ)は、元素分析により微粒子表面から伸長して形成された高分子グラフト鎖の量(グラフト量、w)を求め、その値とコア微粒子の表面積(S、nm2)、グラフトポリマーの数平均分子量Mnならびにアボガドロ数(Av)を用いて以下のようにして算出される。
算出方法:σ=(w/Mn)Av/S
本発明の生体適合性製剤において、前記高分子グラフト鎖の数平均分子量(Mn)は、10,000〜320,000であるのが好ましく、13,000〜290,000であるのがより好ましい。このグラフト鎖の数平均分子量を制御することにより、本発明の生体適合性製剤の血中滞留性を制御することが可能である。具体的には、グラフト鎖の数平均分子量が大きい場合、生体適合性製剤の血中滞留性は向上する。また、前記高分子グラフト鎖の重合度は、例えば10〜100,000である。
In biocompatible formulations of the present invention, the graft density of said polymeric graft chain is preferably from 0.1 to 1.2 stranded / nm 2, at 0.3 to 1.2 strands / nm 2 More preferably. By controlling this graft density, it is possible to control the blood retention of the composite particles in the biocompatible preparation of the present invention. In the present invention, “graft density” or “density” means the number of graft chains bonded to the surface per unit area (nm 2 ) of the fine particle surface. Graft density (σ) is determined by the amount of polymer graft chains (graft amount, w) formed by extending from the fine particle surface by elemental analysis, and the value and the surface area of core fine particles (S, nm 2 ), graft polymer The number average molecular weight Mn and the Avogadro number (Av) are used as follows.
Calculation method: σ = (w / Mn) Av / S
In the biocompatible preparation of the present invention, the number average molecular weight (Mn) of the polymer graft chain is preferably 10,000 to 320,000, and more preferably 13,000 to 290,000. By controlling the number average molecular weight of the graft chain, it is possible to control the blood retention of the biocompatible preparation of the present invention. Specifically, when the number average molecular weight of the graft chain is large, the blood retention of the biocompatible preparation is improved. The degree of polymerization of the polymer graft chain is, for example, 10 to 100,000.

本発明の生体適合性製剤において、前記高分子グラフト鎖は、例えば微粒子表面上の重合開始基を基点としたモノマーのリビングラジカル重合によって得ることができる。上記モノマーの種類としては、アクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、アクリルアミド誘導体、メタクリルアミド誘導体およびスチレン誘導体からなる群から選択される1以上が好ましいが、これらに限定されず、当業者の認識する範囲で適宜選択されてもよい。この高分子グラフト鎖は、別の高分子グラフト鎖と結合していてもよい。具体的にはリビングラジカル重合において、モノマーの1種として架橋性モノマーを用いてブロック共重合体をグラフトし、導入した架橋性基を反応させてもよい。またリビングラジカル重合は、ランダム重合、ブロック重合、組成傾斜型等であってもよい。高分子グラフト鎖は、その末端および末端近傍に特異的なリガンドを導入されていてもよい。そのようなリガンドを有する複合粒子を含む生体適合性製剤は、選択的にリガンドを患部へ届けることができるので好ましい。特異的なリガンドとしては、当該分野で知られる特異的なリガンドであれば特に限定されない。   In the biocompatible preparation of the present invention, the polymer graft chain can be obtained, for example, by living radical polymerization of a monomer based on a polymerization initiating group on the surface of fine particles. The type of the monomer is preferably one or more selected from the group consisting of acrylic acid derivatives, methacrylic acid derivatives, acrylamide derivatives, methacrylamide derivatives, and styrene derivatives, but is not limited thereto, and is within the scope recognized by those skilled in the art. You may select suitably. This polymer graft chain may be bonded to another polymer graft chain. Specifically, in living radical polymerization, a block copolymer may be grafted using a crosslinkable monomer as one kind of monomer, and the introduced crosslinkable group may be reacted. Living radical polymerization may be random polymerization, block polymerization, composition gradient type, or the like. In the polymer graft chain, a specific ligand may be introduced at the terminal and in the vicinity of the terminal. A biocompatible preparation containing composite particles having such a ligand is preferable because the ligand can be selectively delivered to the affected area. The specific ligand is not particularly limited as long as it is a specific ligand known in the art.

また、本発明の生体適合性製剤の複合粒子において、微粒子に近い領域の高分子グラフト鎖が、薬物担持層であり、微粒子から遠い領域の高分子グラフト鎖が、外部刺激に応答する高分子である二層構造の複合粒子であってもよい。このような粒子であれば、外部刺激により、微粒子から遠い領域の高分子グラフト鎖の物理化学的性質が変化し、その結果、微粒子に近い領域の高分子グラフト鎖からの薬物放出が制御される。前記薬物担持層は、高分子グラフト鎖と薬物とを、疎水性相互作用、錯体形成等の作用により結合させてもよい。そのような作用による結合は、外部刺激(例えばpH、熱、光)により結合が切断されるからである。前記薬物としては、治療薬、または予防薬等が挙げられる。また、前記薬物の代わりに化粧品等を用いてもよい。   In the composite particle of the biocompatible preparation of the present invention, the polymer graft chain in the region close to the fine particle is a drug-supporting layer, and the polymer graft chain in a region far from the fine particle is a polymer that responds to external stimulation. It may be a composite particle having a certain two-layer structure. With such particles, physicochemical properties of the polymer graft chain in the region far from the fine particle are changed by external stimulation, and as a result, drug release from the polymer graft chain in the region near the fine particle is controlled. . The drug carrying layer may bind the polymer graft chain and the drug by an action such as hydrophobic interaction or complex formation. This is because the bond due to such action is broken by an external stimulus (for example, pH, heat, light). Examples of the drug include therapeutic drugs or preventive drugs. In addition, cosmetics or the like may be used in place of the drug.

本発明の生体適合性製剤において、前記微粒子は、例えばシリカ等のケイ素酸化物;金属;金属酸化物;金属硫化物等が挙げられ、ケイ素酸化物;金属;金属酸化物が好ましい。前記金属としては、例えば、Au、Ag、Pt、Pd等の貴金属;Ti、Zr、Ta、Sn、Zn、Cu、V、Sb、In、Hf、Y、Ce、Sc、La、Eu、Ni、Co、Fe等の遷移金属等が挙げられる。微粒子の種類に応じて、本発明の生体適合性製剤は様々な用途に用いられることができる。具体的には、例えば微粒子が金属または金属酸化物であれば、本発明の生体適合性製剤は、診断用に用いることができる。また、この微粒子は、単分散型の粒子が好ましい。   In the biocompatible preparation of the present invention, examples of the fine particles include silicon oxide such as silica; metal; metal oxide; metal sulfide and the like, and silicon oxide; metal; metal oxide is preferable. Examples of the metal include noble metals such as Au, Ag, Pt, and Pd; Ti, Zr, Ta, Sn, Zn, Cu, V, Sb, In, Hf, Y, Ce, Sc, La, Eu, Ni, Examples include transition metals such as Co and Fe. Depending on the type of microparticles, the biocompatible formulation of the present invention can be used for various applications. Specifically, for example, if the fine particles are a metal or a metal oxide, the biocompatible preparation of the present invention can be used for diagnosis. The fine particles are preferably monodisperse particles.

本発明の生体適合性製剤において、前記微粒子は、3nm〜5μmの粒径を有する微粒子であるのが好ましく、10nm〜3μmの粒径を有する微粒子であるのがより好ましい。この微粒子の粒径を制御することにより、本発明の生体適合性製剤の血中滞留性を制御することが可能である。具体的には、微粒子の粒径が小さい場合、生体適合性製剤の血中滞留性は向上する。また、本発明の生体適合性製剤の大きさはこの微粒子の粒径と高分子グラフト鎖の長さ(数平均分子量)とにより、制御することができる。すなわち、前記微粒子の粒径を大きくすれば、高分子グラフト鎖の長さが同じであっても、生体適合性製剤の大きさは大きくなる。なお、本発明の生体適合性製剤において、前記微粒子の粒径は、1種類であっても2種類以上の混合であってもよい。微粒子の粒径が1種類である場合、生体適合性製剤の大きさが均一となり、DDS用途のためには、好ましい。   In the biocompatible preparation of the present invention, the fine particles are preferably fine particles having a particle size of 3 nm to 5 μm, more preferably fine particles having a particle size of 10 nm to 3 μm. By controlling the particle size of the fine particles, it is possible to control the blood retention of the biocompatible preparation of the present invention. Specifically, when the particle size of the fine particles is small, the retention in the blood of the biocompatible preparation is improved. The size of the biocompatible preparation of the present invention can be controlled by the particle size of the fine particles and the length of the polymer graft chain (number average molecular weight). That is, when the particle size of the fine particles is increased, the size of the biocompatible preparation is increased even if the length of the polymer graft chain is the same. In the biocompatible preparation of the present invention, the particle size of the fine particles may be one type or a mixture of two or more types. When the particle size of the fine particles is one, the size of the biocompatible preparation is uniform, which is preferable for DDS applications.

本発明の生体適合性製剤において、前記高分子グラフト鎖の分子量分布は、1〜1.5であるのが好ましく、1〜1.3であるのがより好ましい。分子量分布が1〜1.5の範囲で或る場合、生体適合性製剤は均質なグラフト表面を有するからである。   In the biocompatible preparation of the present invention, the molecular weight distribution of the polymer graft chain is preferably 1 to 1.5, more preferably 1 to 1.3. This is because if the molecular weight distribution is in the range of 1 to 1.5, the biocompatible preparation has a homogeneous graft surface.

本発明の生体適合性製剤は、例えば、標的とする患部(臓器、組織、細胞、病原体等)へ、好ましくは癌細胞への薬剤運搬用に用いられるのが好ましい。本発明の生体適合性製剤は、血中からの除去のために働くタンパク質の吸着が抑制されており、その結果、血中残存率が高いことが特徴である。そのため、本発明の生体適合性製剤は癌組織への集積が高い。この理由としては、EPR効果(Enhanced Permeability and Retention Effect)が考えられる。50〜250nmの分子サイズをもつ物質は癌組織の血管の解剖学特徴によって、集積することが知られている(“キャンサー・リサーチ(Cancer Research)”、1986年、第46巻、p.6387−6392)。本発明の生体適合性製剤は血中滞留性が高く、その結果として、血流を介して癌組織を通過する確率が高くなる。この結果として、癌により多く集積すると考えられる。   The biocompatible preparation of the present invention is preferably used, for example, for drug delivery to a target affected part (organ, tissue, cell, pathogen, etc.), preferably cancer cells. The biocompatible preparation of the present invention is characterized in that the adsorption of proteins acting for removal from the blood is suppressed, and as a result, the residual ratio in blood is high. Therefore, the biocompatible preparation of the present invention has a high accumulation in cancer tissue. As this reason, EPR effect (Enhanced Permeability and Retention Effect) can be considered. Substances with a molecular size of 50-250 nm are known to accumulate depending on the anatomical characteristics of the blood vessels of cancer tissue (“Cancer Research”, 1986, 46, p. 6387- 6392). The biocompatible preparation of the present invention has high blood retention, and as a result, the probability of passing through cancer tissue through the bloodstream increases. As a result, it is thought that it accumulates more in cancer.

また、複合粒子の微粒子が金ナノ粒子である本発明の生体適合性製剤は、X線増感剤として用いることができる。金ナノ粒子がX線吸収特性を有するからである。また、複合粒子の微粒子が金ナノロッドである本発明の生体適合性製剤は、近赤外光温熱療法における剤等として用いることができる。金ナノロッドが熱を吸収次いで発熱することができるからである。複合粒子の微粒子が酸化鉄粒子である本発明の生体適合性製剤は、磁性剤、MRI造影剤、温熱療法における剤等として用いることができる。また、複合粒子の微粒子が量子ドット(例えばCdSe、CdS)である本発明の生体適合性製剤は、蛍光プローブにおける剤として用いることができる。複合粒子の微粒子が中空微粒子である本発明の生体適合性製剤は、ガス内包粒子、超音波造影剤等として用いることができる。微粒子の複合化も可能である。例えば、X線吸収Au粒子とMRIプローブ酸化鉄粒子とを混合したものが複合粒子の微粒子である本発明の生体適合性製剤は、マルチモダリティをもつ診断分子プローブとして用いることができる。   Moreover, the biocompatible preparation of the present invention in which the fine particles of the composite particles are gold nanoparticles can be used as an X-ray sensitizer. This is because gold nanoparticles have X-ray absorption characteristics. In addition, the biocompatible preparation of the present invention in which the fine particles of the composite particles are gold nanorods can be used as an agent in near infrared thermotherapy. This is because gold nanorods can absorb heat and then generate heat. The biocompatible preparation of the present invention in which the fine particles of the composite particles are iron oxide particles can be used as a magnetic agent, an MRI contrast agent, an agent in thermotherapy, and the like. Moreover, the biocompatible preparation of the present invention in which the fine particles of the composite particles are quantum dots (for example, CdSe, CdS) can be used as an agent in a fluorescent probe. The biocompatible preparation of the present invention in which the fine particles of the composite particles are hollow fine particles can be used as gas-containing particles, ultrasonic contrast agents, and the like. It is also possible to combine fine particles. For example, the biocompatible preparation of the present invention in which a mixture of X-ray absorbing Au particles and MRI probe iron oxide particles is a fine particle of composite particles can be used as a diagnostic molecular probe having multimodality.

本発明の生体適合性製剤において、複合粒子は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、重合開始基含有カップリング剤としての化合物を、化学吸着法により微粒子表面に固定する。そして、1種類以上のモノマーを供給してリビングラジカル・グラフト重合を行う。重合開始基含有カップリング剤を予め微粒子表面に固定することにより、微粒子表面上でグラフト密度を一定に保持しつつグラフト重合を進行させることができる。つまり、グラフト量はグラフト鎖のMn(数平均分子量)に比例して増大させることができ、重合をリビング的に進行させ、微粒子表面上のほぼすべてのグラフト鎖をほぼ均等に成長させることができる。すなわち、本発明の複合粒子においては、微粒子表面上の隣接グラフト鎖間の立体障害が軽減されているのである。なお、リビングラジカル・グラフト重合の間、微粒子の表面に固定していない重合開始剤を共存させてもよい。   In the biocompatible preparation of the present invention, the composite particles can be produced, for example, as follows. First, a compound as a polymerization initiating group-containing coupling agent is fixed to the surface of the fine particles by a chemical adsorption method. Then, one or more types of monomers are supplied to perform living radical graft polymerization. By fixing the polymerization initiating group-containing coupling agent on the surface of the fine particles in advance, the graft polymerization can be advanced while keeping the graft density constant on the surface of the fine particles. In other words, the graft amount can be increased in proportion to the Mn (number average molecular weight) of the graft chain, the polymerization can proceed in a living manner, and almost all the graft chains on the surface of the fine particles can be grown almost uniformly. . That is, in the composite particle of the present invention, steric hindrance between adjacent graft chains on the surface of the fine particle is reduced. During the living radical / graft polymerization, a polymerization initiator not fixed on the surface of the fine particles may be allowed to coexist.

重合開始基含有カップリング剤としての化合物は、微粒子との親和性等を考慮して選択することができる。具体的には、例えば微粒子が金や銀、白金などの金属である場合、その重合開始基含有カップリング剤としては、例えば、下式(I)に示すジスルフィド化合物が好ましい。

(Br(CH32CCOO(CH211S)2− (I)

微粒子が金や銀、白金などの金属である場合、その重合開始基を含有しないカップリング剤としては、アルキルジスルフィド化合物等が挙げられる。
The compound as the polymerization initiating group-containing coupling agent can be selected in consideration of the affinity with the fine particles. Specifically, for example, when the fine particles are a metal such as gold, silver, or platinum, as the polymerization initiating group-containing coupling agent, for example, a disulfide compound represented by the following formula (I) is preferable.

(Br (CH 3) 2 CCOO (CH 2) 11 S) 2 - (I)

When the fine particles are a metal such as gold, silver, or platinum, examples of the coupling agent that does not contain the polymerization initiating group include alkyl disulfide compounds.

また、微粒子がケイ素酸化物、金属酸化物、または金属硫化物の粒子である場合、その重合開始基含有カップリング剤としては、下式(II)に示すシラン化合物が好ましい。   When the fine particles are silicon oxide, metal oxide, or metal sulfide particles, the polymerization initiation group-containing coupling agent is preferably a silane compound represented by the following formula (II).

Figure 2010280594
Figure 2010280594

前記式中、nは整数であり、3〜10が好ましく、4〜8がより好ましい。R1は、C1〜C3アルキル基であり、C1またはC2アルキル基が好ましい。R2は、C1またはC2アルキル基である。Xはハロゲン原子であり、臭素または塩素原子が好ましい。式(II)で表わされる化合物としては、(2−ブロモ−2−メチル)プロピオニルオキシプロピルトリエトキシシラン(BPE)、(2−ブロモ−2−メチル)プロピオニルオキシヘキシルトリエトキシシラン(BHE)等が挙げられる。 In said formula, n is an integer, 3-10 are preferable and 4-8 are more preferable. R 1 is a C 1 -C 3 alkyl group, preferably a C 1 or C 2 alkyl group. R 2 is a C 1 or C 2 alkyl group. X is a halogen atom, preferably a bromine or chlorine atom. Examples of the compound represented by the formula (II) include (2-bromo-2-methyl) propionyloxypropyltriethoxysilane (BPE), (2-bromo-2-methyl) propionyloxyhexyltriethoxysilane (BHE) and the like. Can be mentioned.

微粒子がケイ素酸化物、金属酸化物、または金属硫化物である場合、その重合開始基を含有しないカップリング剤としては、アルキルシランカップリング剤等が挙げられる。   When the fine particles are silicon oxide, metal oxide, or metal sulfide, examples of the coupling agent that does not contain the polymerization initiating group include alkylsilane coupling agents.

微粒子表面のグラフト密度は、重合開始基含有カップリング剤と重合開始基を含有しないカップリング剤との割合を調整することで、変更することができる。具体的には、微粒子がケイ素酸化物の粒子である場合、重合開始基含有カップリング剤と重合開始基を含有しないカップリング剤との割合が1:0であれば、グラフト密度は0.1本鎖/nm2以上である。 The graft density on the surface of the fine particles can be changed by adjusting the ratio of the polymerization initiator-containing coupling agent to the coupling agent not containing the polymerization initiator group. Specifically, when the fine particles are silicon oxide particles, if the ratio of the polymerization initiator-containing coupling agent to the coupling agent not containing a polymerization initiator group is 1: 0, the graft density is 0.1. This is a chain / nm 2 or more.

重合終了後、目的とする複合粒子は、反応液から当該分野で通常用いられる方法、例えば抽出、蒸留、洗浄、濃縮、沈殿、ろ過、乾燥、吸着、析出、クロマトグラフィーなどの方法を単独または組み合わせることにより、単離することができる。   After completion of the polymerization, the target composite particles can be used alone or in combination with methods usually used in the art from the reaction solution, such as extraction, distillation, washing, concentration, precipitation, filtration, drying, adsorption, precipitation, chromatography, and the like. Can be isolated.

以下に本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例により限定されない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.

本明細書の記載において、以下の略語を使用する。
THF:テトラヒドロフラン
DMF:ジメチルホルムアミド
DMSO:ジメチルスルホキシド
Cy5.5:1H−ベンザ[e]インドリウム,2−[5−[3−[6−[(2,5−ジオキソ−1−ピロリジニル)オキシ]−6−オキソヘキシル]−1,3−ジヒドロ−1,1−ジメチル−6,8−ジスルホ−2H−ベンザ[e]インドール−2−イリデン]−1,3−ペンタジエン−1−イル]−3−エチル−1,1−ジメチル−6,8−ジスルホ−,分子内塩,ナトリウム塩(1:3);1H-Benz[e]indolium, 2-[5-[3-[6-[(2,5-dioxo-1-pyrrolidinyl)oxy]-6-oxohexyl]-1,3-dihydro-1,1-dimethyl-6,8-disulfo-2H-benz[e]indol-2-ylidene]-1,3-pentadien-1-yl]-3-ethyl-1,1-dimethyl-6,8-disulfo-, inner salt, sodium salt (1:3)
The following abbreviations are used in the description of the present specification.
THF: Tetrahydrofuran DMF: Dimethylformamide DMSO: Dimethyl sulfoxide Cy5.5: 1H-Benza [e] Indolium, 2- [5- [3- [6-[(2,5-Dioxo-1-pyrrolidinyl) oxy]- 6-oxohexyl] -1,3-dihydro-1,1-dimethyl-6,8-disulfo-2H-benz [e] indole-2-ylidene] -1,3-pentadien-1-yl] -3- Ethyl-1,1-dimethyl-6,8-disulfo-, inner salt, sodium salt (1: 3); 1H-Benz [e] indolium, 2- [5- [3- [6-[(2, 5-dioxo-1-pyrrolidinyl) oxy] -6-oxohexyl] -1,3-dihydro-1,1-dimethyl-6,8-disulfo-2H-benz [e] indol-2-ylidene] -1,3 -pentadien-1-yl] -3-ethyl-1,1-dimethyl-6,8-disulfo-, inner salt, sodium salt (1: 3)

複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の製造例
(1)重合開始基含有カップリング剤(2−ブロモ−2−メチル)プロピオニルオキシプロピルトリエトキシシラン(BPE)の合成
Production example of composite particles (fine particles are silica particles) (1) Synthesis of polymerization initiator-containing coupling agent (2-bromo-2-methyl) propionyloxypropyltriethoxysilane (BPE)

Figure 2010280594
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BPEの合成は、2段階反応により行った。第1段階として、アリルアルコール(170g)、トリエチルアミン(237g)およびジクロロメタン(2L)の混合溶液を氷冷し、その中へ2−ブロモイソブチリルブロマイド(450g)を滴下した。その後、反応液を0℃で3時間攪拌し、さらに室温で10時間攪拌した。反応液を濃縮し、THFを加え塩を析出させ、濾過し、濾液を濃縮した後、得られたものをクロロホルム(1L)により希釈し、それを1N塩酸水溶液(2×1L)、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液(2×1L)、純水(2×1L)の順で洗浄した。有機相を乾燥し、濃縮後、減圧蒸留により精製し、1−(2−ブロモ−2−メチル)プロピオニルオキシ−2−プロペン(BPP)を収率90%で得た。   The synthesis of BPE was performed by a two-step reaction. As a first step, a mixed solution of allyl alcohol (170 g), triethylamine (237 g) and dichloromethane (2 L) was ice-cooled, and 2-bromoisobutyryl bromide (450 g) was added dropwise thereto. Thereafter, the reaction solution was stirred at 0 ° C. for 3 hours, and further stirred at room temperature for 10 hours. The reaction solution was concentrated, THF was added to precipitate a salt, and the mixture was filtered. The filtrate was concentrated, and the resulting solution was diluted with chloroform (1 L), which was diluted with 1N hydrochloric acid aqueous solution (2 × 1 L), saturated bicarbonate. A sodium aqueous solution (2 × 1 L) and pure water (2 × 1 L) were washed in this order. The organic phase was dried, concentrated, and purified by distillation under reduced pressure to obtain 1- (2-bromo-2-methyl) propionyloxy-2-propene (BPP) in a yield of 90%.

第2段階として、フラスコの中へBPP(100g)、トリエトキシシラン(170g)およびカルステッド触媒(600μL)を順次入れ、その混合液をアルゴン雰囲気下、室温で12時間攪拌した。反応後減圧蒸留により精製し、BPEを収率70%で合成した。   As a second step, BPP (100 g), triethoxysilane (170 g) and calsted catalyst (600 μL) were sequentially added into the flask, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours in an argon atmosphere. After the reaction, it was purified by distillation under reduced pressure, and BPE was synthesized with a yield of 70%.

(2)シリカ微粒子表面への開始基の導入
シリカ微粒子としては、平均粒径130、290、740および1550nmのシリカ微粒子(日本触媒(株)製、製品名「シーホスター(登録商標)KE−E10」(平均粒径130nm)、「シーホスター(登録商標)KE−E30」(平均粒径290nm)、「シーホスター(登録商標)KE−E70」(平均粒径740nm)、「シーホスター(登録商標)KE−E150」(平均粒径1550nm))、リシン添加法により調製した平均粒径15nmのシリカ微粒子、および逆ミセル法により調製した平均粒径60nmのシリカ微粒子を用いた。
(2) Introduction of initiating group on the surface of silica fine particles As silica fine particles, silica fine particles having an average particle size of 130, 290, 740 and 1550 nm (manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd., product name “Seahoster KE-E10”) (Average particle size 130 nm), “Seahoster (registered trademark) KE-E30” (average particle size 290 nm), “Seahoster (registered trademark) KE-E70” (average particle size 740 nm), “Seahoster (registered trademark) KE-E150 (Average particle size 1550 nm)), silica fine particles having an average particle size of 15 nm prepared by the lysine addition method, and silica fine particles having an average particle size of 60 nm prepared by the reverse micelle method were used.

シリカ微粒子表面への開始基導入の典型例を以下に示す。シリカ微粒子のエタノール分散液(7.7wt%,30mL)を28%アンモニア水溶液(13.9g)とエタノール(200mL)の混合液中へ加えた。その混合液を40℃で2時間攪拌した後、エタノール(10mL)に溶解したBPE(2g)を滴下し、40℃で18時間攪拌した。その後、シリカ微粒子を遠心分離機により回収し、エタノール、次いでアニソールにより洗浄した後、開始基を有するシリカ微粒子を得た。この開始基を有するシリカ微粒子は、アニソール中で保存した。   A typical example of initiating group introduction to the surface of silica fine particles is shown below. A dispersion of silica fine particles in ethanol (7.7 wt%, 30 mL) was added to a mixed solution of 28% aqueous ammonia (13.9 g) and ethanol (200 mL). The mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours, BPE (2 g) dissolved in ethanol (10 mL) was added dropwise, and the mixture was stirred at 40 ° C. for 18 hours. Thereafter, the silica fine particles were collected by a centrifuge and washed with ethanol and then anisole to obtain silica fine particles having an initiating group. Silica fine particles having this initiating group were stored in anisole.

(3)シリカ微粒子を用いた表面開始リビングラジカル重合   (3) Surface-initiated living radical polymerization using silica fine particles

Figure 2010280594
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開始基を有するシリカ微粒子、ポリエチレングリコールメタクリレート(PEGMA)、(4−ヒドロキシフェニル)エチルメタクリレート(PEMA)、Cu(I)Cl、ジノニルビピリジンおよびエチル2−ブロモイソブチレート(EBIB)をパイレックス製ガラス管に入れ凍結融解法により脱気し真空下で封管した後70℃で所定時間重合して、高分子グラフト鎖がシリカ微粒子表面に結合した複合粒子を得た。高分子グラフト鎖におけるモノマー転化率はNMRにより、EBIBから生成する遊離ポリマーの分子量及び分子量分布はゲル濾過クロマトグラフィ(GPC)により求めた。複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の精製は、遠心分離とアセトン、純水への再分散を繰り返すことにより行った。複合粒子は、純水に分散させ室温保存した。複合粒子をフッ化水素で処理することにより、高分子グラフト鎖をシリカ微粒子から切り出し、高分子グラフト鎖の分子量及び分子量分布をGPCにより求めた。熱重量分析(TGA)により求めたグラフト量から、グラフト密度を算出し、全てのサンプルにおいて、0.2鎖/nm2以上の高いグラフト密度を有していることを確認した。なお、ここで用いた重合条件、重合結果を表1にまとめ、また、それをサンプルリストとした。図1に、複合粒子(Entry9)の透過型電子顕微鏡(TEM)写真を示した。 Pyrex glass with silica fine particles having initiating groups, polyethylene glycol methacrylate (PEGMA), (4-hydroxyphenyl) ethyl methacrylate (PEMA), Cu (I) Cl, dinonylbipyridine and ethyl 2-bromoisobutyrate (EBIB) The tube was put in a tube, deaerated by a freeze-thaw method, sealed under vacuum, and then polymerized at 70 ° C. for a predetermined time to obtain composite particles in which polymer graft chains were bonded to the surface of silica fine particles. The monomer conversion rate in the polymer graft chain was determined by NMR, and the molecular weight and molecular weight distribution of the free polymer produced from EBIB were determined by gel filtration chromatography (GPC). The purification of the composite particles (fine particles are silica particles) was performed by repeating centrifugation and redispersion in acetone and pure water. The composite particles were dispersed in pure water and stored at room temperature. By treating the composite particles with hydrogen fluoride, the polymer graft chains were cut from the silica fine particles, and the molecular weight and molecular weight distribution of the polymer graft chains were determined by GPC. The graft density was calculated from the graft amount determined by thermogravimetric analysis (TGA), and it was confirmed that all samples had a high graft density of 0.2 chain / nm 2 or more. The polymerization conditions and polymerization results used here are summarized in Table 1 and used as a sample list. FIG. 1 shows a transmission electron microscope (TEM) photograph of the composite particle (Entry 9).

Figure 2010280594
Figure 2010280594

(4)複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の放射性同位元素(RI)による標識
複合粒子(微粒子がシリカ粒子、実施例1(3)において製造)の分散液(濃度=1wt%、溶媒=純水、100μL)をマイクロ遠心チューブに入れ、さらにNa125I(5μL、Perkinelmer NEZ033)、次いでChloramine T溶液(濃度=0.2mg/ml、溶媒=0.5Mリン酸緩衝水溶液(pH7.5、0.5M NaCl含有、100μL))を加え、ボルテックスミキサーで2分間攪拌した。そこへSodium metabisulfite溶液(濃度=4mg/mL、溶媒=純水、100μL)をさらに加え、ボルテックスミキサーで2分間攪拌した。得られた混合物をPD−10カラム(GE Healthcare社製)で分離精製(溶出液:生理食塩水)し、微粒子(125I標識複合粒子)含有留出分を125I標識複合粒子分散液として回収した。
(4) Labeling of composite particles (fine particles are silica particles) with radioisotope (RI) Dispersion liquid (concentration = 1 wt%, solvent = pure water) of composite particles (fine particles are silica particles, produced in Example 1 (3)) , 100 μL) into a microcentrifuge tube, followed by Na 125 I (5 μL, Perkinelmer NEZ033), then Chloramine T solution (concentration = 0.2 mg / ml, solvent = 0.5 M phosphate buffer aqueous solution (pH 7.5, 0.00). 5M NaCl, 100 μL) was added, and the mixture was stirred with a vortex mixer for 2 minutes. Thereto was further added a sodium metalsulfite solution (concentration = 4 mg / mL, solvent = pure water, 100 μL), and the mixture was stirred with a vortex mixer for 2 minutes. The obtained mixture was separated and purified with a PD-10 column (manufactured by GE Healthcare) (eluent: physiological saline), and the distillate containing fine particles ( 125 I-labeled composite particles) was recovered as a 125 I-labeled composite particle dispersion. did.

RI標識複合粒子の体内動態評価
125I標識複合粒子分散液(実施例1(4)において製造、100μL)を、健常および担癌マウス(6週齢)の尾より静脈内投与した。マウス眼より採血しガンマカウンター(ARC−301B,アロカ(株))により放射活性を測定し、複合粒子の血中濃度を求めた。また、所定時間経過後にマウスを犠牲死させ、各組織の放射活性を測定し、複合粒子の体内分布を評価した。
Pharmacokinetic evaluation of RI-labeled composite particles
A 125 I-labeled composite particle dispersion (produced in Example 1 (4), 100 μL) was intravenously administered from the tails of healthy and cancer-bearing mice (6 weeks old). Blood was collected from the mouse eye and the radioactivity was measured with a gamma counter (ARC-301B, Aloka Co., Ltd.) to determine the blood concentration of the composite particles. In addition, the mice were sacrificed after a predetermined time, the radioactivity of each tissue was measured, and the distribution of the composite particles in the body was evaluated.

なお、従来の微粒子製剤(シリカ微粒子それ自体、シリカ微粒子の表面にポリエチレングリコールを結合させた微粒子等)の血中滞留性は、“アドバンスド・マテリアルズ(Advanced Materials)”、2004年、第16巻、p.1959−1966および“アナリティカル・ケミストリ(Analytical Chemistry)”、2008年、第80巻、p.9597−9603を参照。   The retention in blood of conventional microparticle preparations (silica microparticles themselves, microparticles in which polyethylene glycol is bonded to the surface of silica microparticles, etc.) is described in “Advanced Materials”, 2004, Volume 16. , Pp. 1959-1966 and “Analytical Chemistry”, 2008, 80, p. 9597-9603.

図2に、複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の体内動態におけるグラフト鎖長依存性を示す。ここで用いた複合粒子のシリカ微粒子の平均粒径は130nmであり、グラフト鎖の分子量は13000(表1中エントリー1)、49000(表1中エントリー2)、95000(表1中エントリー3)および290000(表1中エントリー5)である。図2には、投与1時間後の血中残存率を示した。図2から、本発明の生体適合性製剤は、50〜70%程度の高い血中残存率を示すとともに、グラフト鎖長が大きくなるにともない血中残存率が高くなる傾向にあることが確認できた。   FIG. 2 shows the graft chain length dependence in the pharmacokinetics of composite particles (fine particles are silica particles). The average particle size of the silica fine particles of the composite particles used here is 130 nm, and the molecular weight of the graft chain is 13000 (entry 1 in table 1), 49000 (entry 2 in table 1), 95000 (entry 3 in table 1) and 290000 (entry 5 in Table 1). FIG. 2 shows the residual ratio in blood 1 hour after administration. From FIG. 2, it can be confirmed that the biocompatible preparation of the present invention has a high blood survival rate of about 50 to 70%, and the blood survival rate tends to increase as the graft chain length increases. It was.

図3に、複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の体内動態におけるコア(微粒子)粒径依存性を示す。ここで用いた複合粒子のシリカ微粒子(コア)の平均粒径は、15nm(表1中エントリー9)、60nm(表1中エントリー10)、130nm(表1中エントリー3)、290nm(表1中エントリー6)、740nm(表1中エントリー7)および1550nm(表1中エントリー8)である。図3には、投与1時間後の複合粒子の血中残存率を示した。本発明の生体適合性製剤は、コア粒径が大きくなるにともない血中残存率が低くなるものの、コア粒径が130nm以下の場合、50%以上の高い血中残存率を示すことが確認できた。   FIG. 3 shows the core (fine particle) particle size dependence in the pharmacokinetics of composite particles (fine particles are silica particles). The average particle size of the silica fine particles (core) of the composite particles used here is 15 nm (entry 9 in Table 1), 60 nm (entry 10 in Table 1), 130 nm (entry 3 in Table 1), 290 nm (in Table 1). Entry 6), 740 nm (entry 7 in Table 1) and 1550 nm (entry 8 in Table 1). FIG. 3 shows the residual ratio of the composite particles in the blood 1 hour after administration. It can be confirmed that the biocompatible preparation of the present invention shows a high residual ratio in blood of 50% or more when the core particle diameter is 130 nm or less, although the residual ratio in blood decreases as the core particle diameter increases. It was.

図4に、複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の血中残存率の経時変化を示す。ここでは、健常及び担癌マウスを用いた。用いた複合粒子のシリカ微粒子の平均粒径は、15nm(表1中エントリー9)および290nm(表1中エントリー6)であり、グラフト鎖の分子量は、それぞれ98000(表1中エントリー9)および113000(表1中エントリー6)である。図4中、「15nmSiP_健常」は健常マウスを用いて複合粒子として表1中エントリー9の複合粒子を、「15nmSiP_担癌」は担癌マウスを用いて複合粒子として表1中エントリー9の複合粒子を、「290nmSiP_健常」は健常マウスを用いて複合粒子として表1中エントリー6の複合粒子を、「290nmSiP_担癌」は担癌マウスを用いて複合粒子として表1中エントリー6の複合粒子を用いた場合の結果を示す。図3の結果と同様、本発明の生体適合性製剤は、微粒子(コア)粒径が小さい(15nm)場合、長期にわたって血中を滞留し、24時間後においても40%程度の高い血中残存率が確認できた。また、本発明の生体適合性製剤の担癌マウスでの血中残存率は、健常マウスの場合と比較し、低くなる傾向にあることが確認できた。   FIG. 4 shows the change over time in the residual ratio of the composite particles (fine particles are silica particles) in blood. Here, healthy and cancer-bearing mice were used. The average particle diameter of the silica fine particles of the composite particles used is 15 nm (entry 9 in Table 1) and 290 nm (entry 6 in Table 1), and the molecular weight of the graft chain is 98000 (entry 9 in Table 1) and 113000, respectively. (Entry 6 in Table 1). In FIG. 4, “15 nm SiP_healthy” is a composite particle of Table 9 as a composite particle using a healthy mouse, and “15 nm SiP_cancer-bearing” is a composite particle of Table 9 as a composite particle using a tumor-bearing mouse. "290nmSiP_healthy" uses healthy mice as composite particles in Table 1 for entry 6, and "290nmSiP_cancer-bearing" uses tumor-bearing mice as composite particles in Table 1 for entry 6 composite particles. The result is shown. Similar to the results in FIG. 3, the biocompatible preparation of the present invention retains the blood for a long period of time when the particle size (core) is small (15 nm), and remains in the blood as high as about 40% even after 24 hours. The rate was confirmed. Moreover, it has confirmed that the blood residual rate in the cancer bearing mouse | mouth of the biocompatible formulation of this invention has the tendency which becomes low compared with the case of a healthy mouse | mouth.

図5に、複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の体内分布を示す。測定試料は図4で用いたものと同じであり、図4の実験終了後(投与し48時間後)の体内分布を評価した。本発明の生体適合性製剤は、シリカ微粒子(コア)の平均粒径が290nmの複合粒子は、肝臓や脾臓などに多く集積することが確認できた。血中滞留性に優れる、シリカ微粒子(コア)の平均粒径が15nmの複合粒子の場合には、本発明の生体適合性製剤は肝臓や脾臓などへの集積が比較的少なく、腫瘍組織に5〜10%程度集積することが確認できた。   FIG. 5 shows the distribution in the body of the composite particles (fine particles are silica particles). The measurement sample was the same as that used in FIG. 4, and the distribution in the body after the end of the experiment of FIG. 4 (48 hours after administration) was evaluated. In the biocompatible preparation of the present invention, it was confirmed that a large amount of composite particles having an average particle diameter of silica fine particles (core) of 290 nm accumulated in the liver, spleen and the like. In the case of composite particles having excellent blood retention and silica fine particles (core) having an average particle size of 15 nm, the biocompatible preparation of the present invention has relatively little accumulation in the liver, spleen, etc., and 5 in tumor tissue. It was confirmed that about 10% was accumulated.

複合粒子の腫瘍組織へのターゲッティングと蛍光イメージング
(1)蛍光色素標識複合粒子の調製
開始基を有するシリカ微粒子(実施例1(2)において製造)、ポリエチレングリコールメタクリレート(PEGMA)、ビニルベンジルフタルイミド(VBP)、Cu(I)Cl、ジノニルビピリジンおよびエチル2−ブロモイソブチレート(EBIB)をパイレックス製ガラス管に入れ凍結融解法により脱気し真空下で封管した後70℃で所定時間重合して、高分子グラフト鎖がシリカ微粒子表面に結合した複合粒子を得た(出発原料の割合は表1のエントリー13を参照)。複合粒子(微粒子がシリカ粒子)の精製は、遠心分離とアセトン、純水への再分散を繰り返すことにより行った。精製後、複合粒子エタノール分散液(35mL)にヒドラジン1水和物(0.51mL)を加え、90℃で1時間還流した。その後、エタノール、アセトン、純水、炭酸緩衝液(0.1M,pH=9.3)でそれぞれ2回、遠心、再分散を繰り返し、複合粒子を洗浄した。炭酸緩衝液に分散した複合粒子と反応性蛍光色素であるCy5.5(登録商標、GE Healthcare社製(#Q15408)、1本)、を室温で3日間反応させた。遠心、純水分散を繰り返すことにより精製し、蛍光標識複合粒子分散液(濃度=1.3wt%)を調製した。
Targeting of composite particles to tumor tissue and fluorescence imaging (1) Preparation of fluorescent dye-labeled composite particles Silica fine particles having an initiation group (produced in Example 1 (2)), polyethylene glycol methacrylate (PEGMA), vinylbenzyl phthalimide (VBP) ), Cu (I) Cl, dinonylbipyridine and ethyl 2-bromoisobutyrate (EBIB) were placed in a Pyrex glass tube, degassed by freeze-thawing, sealed under vacuum, and polymerized at 70 ° C. for a predetermined time. Thus, composite particles in which the polymer graft chains were bonded to the surface of the silica fine particles were obtained (see entry 13 in Table 1 for the ratio of starting materials). The purification of the composite particles (fine particles are silica particles) was performed by repeating centrifugation and redispersion in acetone and pure water. After purification, hydrazine monohydrate (0.51 mL) was added to the composite particle ethanol dispersion (35 mL), and the mixture was refluxed at 90 ° C. for 1 hour. Thereafter, centrifugation and redispersion were repeated twice each with ethanol, acetone, pure water, and carbonate buffer (0.1 M, pH = 9.3) to wash the composite particles. The composite particles dispersed in a carbonate buffer solution and a reactive fluorescent dye, Cy5.5 (registered trademark, manufactured by GE Healthcare (# Q15408), one) were reacted at room temperature for 3 days. Purification was carried out by repeating centrifugation and pure water dispersion to prepare a fluorescently labeled composite particle dispersion (concentration = 1.3 wt%).

(2)高分子グラフト鎖を有さない蛍光標識シリカ微粒子の調製
アミノプロピルトリエトキシシラン(20μg)、ジメチルアミノピリジン(1μg)、Cy5.5(登録商標、GE Healthcare社製(#Q15408)、1本)およびDMSO(100mg)を80℃で3日間混合してDMSO溶液を調製した。純水(960mg)、L−リシン(1mg)およびオクタン(50mg)を60℃で混合し、次いで、前述のDMSO溶液とテトラエトキシシラン(72mg)を加え24時間攪拌し、さらに、100℃で24時間攪拌した。反応液を純水に対して透析し精製した。微粒子分散液の最終濃度は1.1wt%であった。
(2) Preparation of fluorescent labeled silica fine particles having no polymer grafted chain Aminopropyltriethoxysilane (20 μg), dimethylaminopyridine (1 μg), Cy5.5 (registered trademark, manufactured by GE Healthcare (# Q15408), 1 This) and DMSO (100 mg) were mixed at 80 ° C. for 3 days to prepare a DMSO solution. Pure water (960 mg), L-lysine (1 mg) and octane (50 mg) were mixed at 60 ° C., then the above DMSO solution and tetraethoxysilane (72 mg) were added, and the mixture was stirred for 24 hours. Stir for hours. The reaction solution was purified by dialysis against pure water. The final concentration of the fine particle dispersion was 1.1 wt%.

(3)蛍光イメージング測定
蛍光標識複合粒子分散液(実施例3(1)において製造、100μL)を、担癌マウス(6週齢)の尾より静脈内投与した。図6(図6上段、「PPEGMA−SiP」参照)に、複合粒子分散液を投与後、1時間(t=1h)、6時間(t=6h)、24時間(t=24h)および48時間(t=48h)経過したときの蛍光強度、すなわち、複合粒子の分布状態を示す。蛍光イメージは、LAS4000イメージング装置(富士フイルム(株)製)により得た。腫瘍組織はマウスの左脚付け根付近にあり、その辺りが時間の経過とともに濃く色づいていることが分かる。つまり、複合粒子が腫瘍組織に高い割合で集積することが明らかとなった。これは、EPR効果(Enhanced Permeability and Retention Effect、ガン細胞においては正常細胞に比べて血管壁の透過性が亢進しており、ある程度の大きさまでの物質が集積しやすい)によって達成されたものであり、複合粒子が血中滞留性に優れていることに起因する。一方、高分子グラフト鎖を有さない蛍光標識シリカ微粒子(実施例3(2)において製造)の場合は、1時間(t=1h)および24時間(t=24h)経過したときの蛍光強度から、僅かに腫瘍組織に集積していることが確認できた(図6下段、「SiP without brush」参照)。このことは、高分子グラフト鎖が微粒子表面に結合することが、長期の血中滞留性ならびに腫瘍組織への集積化に極めて有効であることを示している。
(3) Fluorescence imaging measurement A fluorescence labeled composite particle dispersion (manufactured in Example 3 (1), 100 μL) was intravenously administered from the tail of a tumor-bearing mouse (6 weeks old). In FIG. 6 (see the upper part of FIG. 6, “PPEGMA-SiP”), 1 hour (t = 1 h), 6 hours (t = 6 h), 24 hours (t = 24 h) and 48 hours after administration of the composite particle dispersion. The fluorescence intensity when (t = 48 h) has elapsed, that is, the distribution state of the composite particles is shown. The fluorescence image was obtained with a LAS4000 imaging device (manufactured by FUJIFILM Corporation). It can be seen that the tumor tissue is near the base of the left limb of the mouse, and the area around it is darkly colored over time. That is, it was revealed that the composite particles accumulate at a high rate in the tumor tissue. This is achieved by the EPR effect (Enhanced Permeability and Retention Effect. Cancer cells have increased blood vessel wall permeability compared to normal cells, and substances up to a certain size can easily accumulate). This is because the composite particles are excellent in blood retention. On the other hand, in the case of fluorescently labeled silica fine particles having no polymer graft chain (produced in Example 3 (2)), the fluorescence intensity after 1 hour (t = 1h) and 24 hours (t = 24h) has passed. It was confirmed that it was slightly accumulated in the tumor tissue (see “SiP without brush” in the lower part of FIG. 6). This indicates that binding of the polymer graft chain to the surface of the fine particles is extremely effective for long-term blood retention and accumulation in tumor tissue.

複合粒子(微粒子が酸化鉄ナノ粒子)の製造例
シリカ微粒子の代わりに、平均粒径16nmのマグネタイト(Fe34)ナノ粒子(鉄−オレイン酸複合体法により調製、平均粒子径は透過型電子顕微鏡法により投影面積円相当径を測定)を用いる以外は実施例1(表1中エントリー11)と同様にして複合粒子(微粒子が酸化鉄ナノ粒子)を合成した。図7にその電子顕微鏡写真を示す。得られた複合粒子の高分子グラフト鎖の分子量および分子量分布指数は、それぞれ12000および1.18であった。
Production Example of Composite Particles (Fine Particles are Iron Oxide Nanoparticles) Instead of silica fine particles, magnetite (Fe 3 O 4 ) nanoparticles with an average particle diameter of 16 nm (prepared by the iron-oleic acid complex method, average particle diameter is transmission type) Composite particles (fine particles were iron oxide nanoparticles) were synthesized in the same manner as in Example 1 (entry 11 in Table 1) except that the projected area equivalent circle diameter was measured by electron microscopy. The electron micrograph is shown in FIG. The molecular weight and molecular weight distribution index of the polymer graft chain of the obtained composite particles were 12000 and 1.18, respectively.

複合粒子(微粒子が金ナノ粒子)の製造例
(1)リビングラジカル重合の開始剤を表面に有する金ナノ粒子の製造
沸騰した純水(1500mL)の中に、純水(20mL)に溶解したクロロ金酸(HAuCl4,220mg)を加えて激しく攪拌した。そこへ、純水(20mL)に溶解したクエン酸ナトリウム(750mg)を加えた。5分間激しく攪拌した後、反応液を氷水で冷やし、その中へテトラヒドロフラン(500mL)に溶解した式(I)のジスルフィド開始剤(1.70mg)を加え、12時間室温で攪拌した。生成した金ナノ粒子を、遠心機により回収し、メタノールと水(メタノール:水=1:1)の混合液、ヘキサンと酢酸エチル(ヘキサン:酢酸エチル=1:1)の混合液で洗浄した後、風乾してリビングラジカル重合の開始剤を表面に有する金ナノ粒子を得た(収量:100mg、平均粒子径:12nm、平均粒径は透過型電子顕微鏡法により投影面積円相当径を測定)。

(Br(CH32CCOO(CH211S)2− (I)

(2)金ナノ粒子存在下におけるリビングラジカル重合
開始剤を表面に有する金ナノ粒子(実施例5(1)において製造、100mg)、微粒子表面に結合していない重合開始剤2−ブロモイソ酪酸エチル(64mg)、メチルメタクリレート(MMA、10g)、スパルテイン(240mg)およびジメチルホルムアミド(9.4g)の混合液を、CuBr(71mg)の入ったガラス管の中に加え、その溶液を凍結融解法により脱気し、封管した。重合は、40℃で3時間または15時間行った。
Example of production of composite particles (fine particles are gold nanoparticles) (1) Production of gold nanoparticles having living radical polymerization initiator on the surface Chloro dissolved in pure water (20 mL) in boiling pure water (1500 mL) Gold acid (HAuCl 4 , 220 mg) was added and stirred vigorously. Thereto was added sodium citrate (750 mg) dissolved in pure water (20 mL). After vigorously stirring for 5 minutes, the reaction solution was cooled with ice water, and a disulfide initiator of the formula (I) (1.70 mg) dissolved in tetrahydrofuran (500 mL) was added thereto, followed by stirring for 12 hours at room temperature. The generated gold nanoparticles were collected by a centrifuge and washed with a mixed solution of methanol and water (methanol: water = 1: 1) and a mixed solution of hexane and ethyl acetate (hexane: ethyl acetate = 1: 1). Then, it was air-dried to obtain gold nanoparticles having a living radical polymerization initiator on the surface (yield: 100 mg, average particle diameter: 12 nm, average particle diameter was measured by a transmission electron microscope to determine the equivalent diameter of the projected area).

(Br (CH 3) 2 CCOO (CH 2) 11 S) 2 - (I)

(2) Living radical polymerization in the presence of gold nanoparticles Gold nanoparticles having an initiator on the surface (manufactured in Example 5 (1), 100 mg), polymerization initiator not bonded to the surface of fine particles 2-bromoisobutyrate ( 64 mg), methyl methacrylate (MMA, 10 g), sparteine (240 mg) and dimethylformamide (9.4 g) were added into a glass tube containing CuBr (71 mg), and the solution was freeze-thawed. Degassed and sealed. The polymerization was carried out at 40 ° C. for 3 hours or 15 hours.

重合終了後、アセトン/水系を用いた沈殿分別法により、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)の高分子グラフト鎖を微粒子表面に有する複合粒子(微粒子が金ナノ粒子)を回収した。   After the completion of the polymerization, composite particles (microparticles are gold nanoparticles) having a polymer graft chain of poly (methyl methacrylate) (PMMA) on the surface of the microparticles were collected by a precipitation fractionation method using an acetone / water system.

(3)金ナノ粒子表面の高分子グラフト鎖の分析
PMMAの高分子グラフト鎖を微粒子表面に有する複合粒子(微粒子が金ナノ粒子、実施例5(2)において製造、20mg)を、ヨウ素のジクロロメタン溶液(1mg/mL、2mL)に溶解し、12時間攪拌することにより、高分子グラフト鎖を微粒子(金ナノ粒子)表面から切断した。切断された高分子グラフト鎖の分析を、ゲル濾過クロマトグラフィーにより行った。これにより、次の結果を得た。
(3) Analysis of polymer graft chain on the surface of gold nanoparticle Composite particles having a polymer graft chain of PMMA on the surface of microparticles (fine particles are gold nanoparticles, manufactured in Example 5 (2), 20 mg) were dissolved in iodine dichloromethane. The polymer graft chain was cleaved from the surface of the fine particles (gold nanoparticles) by dissolving in a solution (1 mg / mL, 2 mL) and stirring for 12 hours. Analysis of the cleaved polymer graft chain was performed by gel filtration chromatography. As a result, the following results were obtained.

複合粒子(微粒子が金ナノ粒子)1(重合時間、3時間)
高分子グラフト鎖の数平均分子量=12,000
高分子グラフト鎖の分子量分布指数=1.24。
Composite particles (fine particles are gold nanoparticles) 1 (polymerization time, 3 hours)
Number average molecular weight of polymer graft chain = 12,000
Molecular weight distribution index of polymer graft chain = 1.24.

複合粒子(微粒子が金ナノ粒子)2(重合時間、15時間)
高分子グラフト鎖の数平均分子量=22,000
高分子グラフト鎖の分子量分布指数=1.30。
Composite particles (fine particles are gold nanoparticles) 2 (polymerization time, 15 hours)
Number average molecular weight of polymer graft chain = 22,000
Molecular weight distribution index of polymer graft chain = 1.30.

また、Mnおよび元素分析により測定したグラフト量から、グラフト密度は約0.3鎖/nm2と見積もられた。 Moreover, the graft density was estimated to be about 0.3 chain / nm 2 from the graft amount measured by Mn and elemental analysis.

本発明の生体適合性製剤は、薬物ナノキャリア、イメージング試薬等としての用途にも適用できる。   The biocompatible preparation of the present invention can also be applied for use as a drug nanocarrier, imaging reagent and the like.

Claims (8)

複合粒子を含む生体適合性製剤であって、
前記複合粒子が、グラフト鎖間で立体反発が生じるまでに超高密度で高分子グラフト鎖が微粒子表面に結合した複合粒子である製剤。
A biocompatible formulation comprising composite particles,
A preparation in which the composite particle is a composite particle in which a polymer graft chain is bonded to the surface of the fine particle at a very high density until steric repulsion occurs between the graft chains.
前記高分子グラフト鎖のグラフト密度が、0.1〜1.2本鎖/nm2である請求項1に記載の製剤。 The grafting density of the polymer graft chain, formulation of claim 1 which is 0.1 to 1.2-stranded / nm 2. 前記高分子グラフト鎖の数平均分子量(Mn)が、10,000〜320,000である請求項1または2に記載の製剤。   The formulation according to claim 1 or 2, wherein the polymer graft chain has a number average molecular weight (Mn) of 10,000 to 320,000. 前記高分子グラフト鎖が、微粒子表面上の重合開始基を基点としたアクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、アクリルアミド誘導体、メタクリルアミド誘導体およびスチレン誘導体からなる群から選択される1以上のリビングラジカル重合によって得られる請求項1〜3のいずれかに記載の製剤。   The polymer graft chain is obtained by one or more living radical polymerizations selected from the group consisting of acrylic acid derivatives, methacrylic acid derivatives, acrylamide derivatives, methacrylamide derivatives and styrene derivatives based on polymerization initiation groups on the surface of the fine particles. The preparation according to any one of claims 1 to 3. 前記微粒子が、ケイ素酸化物、金属、金属酸化物または金属硫化物である請求項1〜4のいずれかに記載の製剤。   The preparation according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine particles are silicon oxide, metal, metal oxide, or metal sulfide. 前記高分子グラフト鎖の分子量分布が、1〜1.5である請求項1〜5のいずれかに記載の製剤。   The formulation according to any one of claims 1 to 5, wherein the molecular weight distribution of the polymer graft chain is 1 to 1.5. 前記微粒子が、3nm〜5μmの粒径を有する微粒子である請求項1〜6のいずれかに記載の製剤。   The preparation according to any one of claims 1 to 6, wherein the fine particles are fine particles having a particle diameter of 3 nm to 5 µm. 標的とする患部への薬剤運搬用の請求項1〜7のいずれかに記載の製剤。   The preparation according to any one of claims 1 to 7, which is used for transporting a drug to a target affected area.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017213107A1 (en) * 2016-06-07 2017-12-14 公立大学法人大阪府立大学 Nanocapsule accumulation method and accumulation device

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