JP2016040333A - Method for preparation of controlled release system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for the preparation of a controlled release system and especially to provide a method for the enclosure of a compound into a polymer carrier for controlled release of active ingredients, preferably bioactive ingredients, such as drugs.SOLUTION: This method results in a system for controlled release of active ingredients and especially for controlled drug delivery. In accordance with the present invention, the term "controlled release" encompasses all kinds of controlled release, including slow release, sustained release, and delayed release. Particularly, the present invention results in active ingredients which are enclosed in or otherwise incorporated in or coupled to polymer carriers, polymeric devices, such as micelles, nanoparticles, and microspheres, or other types of polymer devices for controlled release. The active ingredients are covalently bonded to the polymer carriers or polymeric devices.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、制御放出系の調製方法に関し、特に、薬物などの活性成分、好ましくは生物活性成分の制御放出のためにポリマー担体中に化合物を封入するための方法に関する。この方法により、活性成分の制御放出、特に制御された薬物送達のための系がもたらされる。本発明によると、用語「制御放出」は、徐放出、持続放出および遅延放出を含むあらゆる種類の制御放出を包含する。特に、本発明は、制御放出のための、ミセル、ナノ粒子、ミクロスフェア、ヒドロゲルなどのポリマー担体または高分子デバイスおよび他の種類のポリマー担体またはデバイスに封入された、または他の方法で組み入れられた、またはそれらに結合した活性成分をもたらす。活性成分は、高分子デバイスまたは担体に結合、特に共有結合している。   The present invention relates to a method for preparing a controlled release system, and in particular to a method for encapsulating a compound in a polymer carrier for the controlled release of an active ingredient such as a drug, preferably a bioactive ingredient. This method provides a system for controlled release of the active ingredient, particularly controlled drug delivery. According to the present invention, the term “controlled release” encompasses all types of controlled release including sustained release, sustained release and delayed release. In particular, the present invention is encapsulated or otherwise incorporated in polymer carriers or polymeric devices such as micelles, nanoparticles, microspheres, hydrogels and other types of polymer carriers or devices for controlled release. Or active ingredients bound to them. The active ingredient is bound, in particular covalently bound, to the polymer device or carrier.

ミセルなどのナノ粒子の高分子担体は、薬物の標的送達の有望な候補であると考えられる。こうした系は、さまざまな患部において、いわゆるERP効果(enhanced permeation and retention effect)を有するように構成することができる。標的送達のためのそのような高分子デバイスは、疎水性薬物などの多種多様な生物活性成分を含むことができる。   Nanoparticulate polymeric carriers such as micelles are considered promising candidates for targeted drug delivery. Such a system can be configured to have a so-called enhanced permeation and retention effect in various affected areas. Such polymeric devices for targeted delivery can include a wide variety of bioactive ingredients such as hydrophobic drugs.

この点については、疎水性修飾PEG-ポリメタクリルアミドブロックコポリマーをベースとするミセルについて記載しているUS-B-7,425,581およびEP-A-1 776 400を参照することができる。こうしたポリマーは、感温性と生分解性との独特の組合せを示し、これらがそれぞれ、容易に薬物を担持できる特性および制御放出特性をミセルにもたらす。   In this regard, reference may be made to US-B-7,425,581 and EP-A-1 776 400 which describe micelles based on hydrophobically modified PEG-polymethacrylamide block copolymers. Such polymers exhibit a unique combination of temperature sensitivity and biodegradability, each of which provides micelles with properties that allow easy drug loading and controlled release properties.

さらに、マウスに静脈内投与した後、長時間ミセルが血液循環することを実現するために、ミセルのコアにおけるポリマーの架橋、すなわち、共有結合が必須であったことがRijckenらにより、Biomaterials 28 (2007年)、5581〜5593ページで明らかにされた。さらに、彼らは、未架橋のミセルと比較した場合、空の架橋したミセルが、腫瘍組織に6倍高い程度まで蓄積することを見いだした。   Furthermore, Rijcken et al., Biomaterials 28 (incorporation of polymer cross-linking in the micelle core, ie, covalent bonding, was essential to achieve long-term micelle blood circulation after intravenous administration to mice. 2007), revealed on pages 5581-5593. In addition, they found that empty cross-linked micelles accumulate to 6 times higher in tumor tissue when compared to uncross-linked micelles.

しかしながら、高分子ミセル(または他のデバイス)中に非共有結合的に(物理的に)薬物または他の活性成分をカプセル化すると、in vivoにおいてなど、特に、活性成分がその活性を達成するよう意図された系に適用された後、活性成分が急速に減少することが多い。これは、急速な薬物拡散および/または担体の早期分解によるものである。この後者のメカニズムはミセルを架橋することによって防ぐまたは少なくとも遅らせることができるが、こうした架橋したミセルのコア中に非共有結合的に封入された薬物化合物は、静脈注入によってなどヒトまたは動物の体に取り込まれると直ちにバースト放出される傾向があった。安定化ミセルからの、この急速な放出は薬物拡散によるものである。   However, encapsulating a drug or other active ingredient non-covalently (physically) in a polymeric micelle (or other device) may cause the active ingredient to achieve its activity, particularly in vivo. The active ingredient often decreases rapidly after being applied to the intended system. This is due to rapid drug diffusion and / or premature degradation of the carrier. This latter mechanism can be prevented or at least delayed by cross-linking micelles, but drug compounds encapsulated non-covalently in the core of such cross-linked micelles can be introduced into the human or animal body, such as by intravenous infusion. There was a tendency for burst release immediately upon ingestion. This rapid release from stabilized micelles is due to drug diffusion.

さらに、上記US-B- 7,425,581およびEP-A-1 776 400に記載されているとおり、非共有結合的に封入された薬物を含むミセルの特性は、例えば、フリーズドライなどの攻撃的な処理(aggressive processing)の結果として悪影響を受けることが見いだされた。特に、医学的用途、具体的には薬物送達用途においては、薬物-担持粒子の良好な保存安定性が重要である。本発明は、例えば、凍結乾燥(フリーズドライ)によって、薬物送達系の長期生成物安定性を提供するための方法を提供することを目的とする。   Furthermore, as described in US-B-7,425,581 and EP-A-1 776 400 above, the properties of micelles containing non-covalently encapsulated drugs are characterized by aggressive treatments such as freeze drying ( It has been found to be adversely affected as a result of aggressive processing). Particularly in medical applications, specifically in drug delivery applications, good storage stability of the drug-carrying particles is important. The present invention aims to provide a method for providing long-term product stability of a drug delivery system, for example by freeze drying (freeze drying).

従来技術において、薬物を共有結合的にカプセル化するための方法が開発されてきた。共有結合的なカプセル化では、薬物分子などの活性成分はポリマー鎖に化学的に結合される。こうしたポリマーは、親水性のものとすることができ、その結果、かかる系は、それ自体を投与することができる、ポリマー-薬物複合物と称される。あるいは、ポリマーは、両親媒性のものとすることができ、水性環境において、それ自体を投与することができる、ミセルが形成される。そのような種類のミセルは、静脈内投与の際、個別の構成成分への分解につながる、安定性の問題に悩まされることもある。こうしたポリマーの修飾は、例えば有機合成を用いることによって行うことができる。   In the prior art, methods have been developed for covalently encapsulating drugs. In covalent encapsulation, active ingredients such as drug molecules are chemically bonded to the polymer chain. Such polymers can be hydrophilic so that such systems are referred to as polymer-drug conjugates that can be administered themselves. Alternatively, the polymer can be amphiphilic and micelles are formed that can be administered themselves in an aqueous environment. Such types of micelles can also suffer from stability problems that lead to degradation into individual components upon intravenous administration. Such polymer modifications can be made, for example, by using organic synthesis.

Ulbrichらが、J. Contr. Rel. 87 (2003年)、33〜47ページの論文で抗癌剤であるドキソルビシンと結合した水溶性のHPMAコポリマーについて記載している。ドキソルビシンは、ヒドラゾン結合またはシス-アコニット酸残基のいずれかを含む加水分解に不安定なスペーサを介してポリマー担体に付着している。   Ulbrich et al., J. Contr. Rel. 87 (2003), 33-47, describe a water-soluble HPMA copolymer conjugated with the anticancer drug doxorubicin. Doxorubicin is attached to the polymer support through a hydrolytically unstable spacer that contains either a hydrazone bond or a cis-aconitic acid residue.

Rihovaらが、J. Contr. Rel. 74 (2001年)、225〜232ページにおいて、さらにKovarらが、J. Contr. Rel. 99 (2004年) 301〜314ページにおいて、加水分解放出可能なドキソルビシンを含む複合物についても記載している。   Rihova et al., J. Contr. Rel. 74 (2001), pages 225-232, and Kovar et al., J. Contr. Rel. 99 (2004) pages 301-314, hydrolysable release doxorubicin. Also described are composites containing.

Nakanishiらが、J. Contr. Rel. 74 (2001年) 295〜302ページにおいてドキソルビシン用のポリマーミセル担体系について記載している。まず、ドキソルビシンは、ポリエチレングリコールおよびポリアスパラギン酸のブロックコポリマーに結合される。次に、この修飾ポリマーを水性環境に溶解させることによってミセル担体系が形成される。この担体系は、さらに遊離(物理的に封入された)ドキソルビシンを包含する。   Nakanishi et al. Describe a polymer micelle carrier system for doxorubicin in J. Contr. Rel. 74 (2001) pages 295-302. First, doxorubicin is coupled to a block copolymer of polyethylene glycol and polyaspartic acid. The micelle carrier system is then formed by dissolving the modified polymer in an aqueous environment. This carrier system further includes free (physically encapsulated) doxorubicin.

Panarinら、Pharmaceutical Chemistry Journal 23、(1989年)、689〜694ページでは、水溶性ポリマーで誘導体化されたグルココルチコイドの誘導体が開示されている。具体的には、ヒドロコルチゾン、プレドニゾロンまたはデキサメタゾンは、ビニルピロリドンの無水マレイン酸とのコポリマーによってアシル化され、上記のグルココルチコイドのポリエステルを形成することが開示されている。   Panarin et al., Pharmaceutical Chemistry Journal 23, (1989), pages 689-694, disclose derivatives of glucocorticoids derivatized with water-soluble polymers. Specifically, it is disclosed that hydrocortisone, prednisolone or dexamethasone is acylated with a copolymer of vinyl pyrrolidone with maleic anhydride to form the glucocorticoid polyester described above.

ポリマー合成の際に、重合可能な薬物誘導体を共重合することによって薬物分子を共有結合させることもできる。Davaranら、J. Contr. Rel. 58、1999年、279〜287ページでは、薬物含有モノマーがメタクリル酸またはヒドロキシエチルメタクリレートとフリーラジカル共重合される。アクリルポリマーの主鎖は、エステルまたはアミド結合などの加水分解可能な結合を介して付着した側鎖置換基として、薬物単位を有する。   During polymer synthesis, drug molecules can also be covalently bonded by copolymerizing polymerizable drug derivatives. In Davaran et al., J. Contr. Rel. 58, 1999, pages 279-287, drug-containing monomers are free-radically copolymerized with methacrylic acid or hydroxyethyl methacrylate. The main chain of the acrylic polymer has drug units as side chain substituents attached via hydrolyzable bonds such as ester or amide bonds.

こうした既知の系の欠点は、有機合成を行って薬物分子を高分子量のポリマー鎖に結合する必要があること(結果として問題を有する)、ならびに新しいポリマーのプラットフォーム技術(platform technology)の適用性が限られる各薬物分子に対して新しいポリマーを開発する必要があることである。さらに、ポリマー-薬物複合物では、薬物分子の共有結合に主に水溶性ポリマーが用いられるため、こうしたポリマー-薬物複合物を水溶性の薬物に適用することは制限を受ける場合が多い。その上、親水性ポリマー-薬物複合物は水溶液と接触したままであるため、水溶液中で安定性が低下し、それにより容易に分解されてしまう。   Disadvantages of these known systems are the need to perform organic synthesis to attach drug molecules to high molecular weight polymer chains (which results in problems), as well as the applicability of new polymer platform technologies. There is a need to develop new polymers for each limited drug molecule. Furthermore, since a water-soluble polymer is mainly used for the covalent bond of a drug molecule in a polymer-drug complex, application of such a polymer-drug complex to a water-soluble drug is often limited. In addition, since the hydrophilic polymer-drug complex remains in contact with the aqueous solution, its stability is reduced in the aqueous solution and is thus easily degraded.

US-B-7,425,581US-B-7,425,581 EP-A-1 776 400EP-A-1 776 400

Rijckenら、Biomaterials 28 (2007年)、5581〜5593ページRijcken et al., Biomaterials 28 (2007), pages 5581-5593. Ulbrichら、J. Contr. Rel. 87 (2003年)、33〜47ページUlbrich et al., J. Contr. Rel. 87 (2003), pp. 33-47. Rihovaら、J. Contr. Rel. 74 (2001年)、225〜232ページRihova et al., J. Contr. Rel. 74 (2001), pp. 225-232 Kovarら、J. Contr. Rel. 99 (2004年) 301〜314ページKovar et al., J. Contr. Rel. 99 (2004) 301-314 Nakanishiら、J. Contr. Rel. 74 (2001年) 295〜302ページNakanishi et al., J. Contr. Rel. 74 (2001) 295-302 Panarinら、Pharmaceutical Chemistry Journal 23、(1989年)、689〜694ページPanarin et al., Pharmaceutical Chemistry Journal 23, (1989), pp. 689-694. Davaranら、J. Contr. Rel. 58、1999年、279〜287ページDavaran et al., J. Contr. Rel. 58, 1999, pp. 279-287 Kimら、Polym. Adv. Technol.、10 (1999年)、647〜654ページKim et al., Polym. Adv. Technol., 10 (1999), pp. 647-654 Leeら、Macromol. Biosci. 6 (2006年) 846〜854ページLee et al., Macromol. Biosci. 6 (2006) 846-854 Huら、Macromol. Biosci. 9 (2009年)、456〜463ページHu et al., Macromol. Biosci. 9 (2009), pages 456-463. Kimら、J. Control. Rel. 138 (2009年) 197〜204ページKim et al., J. Control. Rel. 138 (2009) 197-204 Bonthaら、J. Control. Rel. 114 (2006年) 163〜174ページBontha et al., J. Control. Rel. 114 (2006) 163-174 Leeら、Angew. Chem 121 (2009年) 5413〜4516ページLee et al., Angew. Chem 121 (2009) 5413-4516 Nishiyamaら、Cancer Res. 63 (2003年)、8977〜8983ページNishiyama et al., Cancer Res. 63 (2003), 8977-8893 Miyataら、J. Control. Rel. 109 (2005年) 15〜23ページMiyata et al., J. Control. Rel. 109 (2005) 15-23 Chemical Reviews 1971、volume 71、number 6Chemical Reviews 1971, volume 71, number 6

本発明により、上記の欠点を克服する方法が提供される。すなわち、薬物分子などの活性成分は、まず水性環境でポリマー相、特に富ポリマー相に非共有結合的に封入され、次いで3D-ポリマーネットワークに結合される、方法が提供される。   The present invention provides a method that overcomes the above disadvantages. That is, a method is provided wherein an active ingredient such as a drug molecule is first non-covalently encapsulated in a polymer phase, particularly a rich polymer phase, in an aqueous environment and then bound to a 3D-polymer network.

具体的には、本発明により、活性成分を組み入れたポリマーマトリックスを含む制御放出系の調製方法であって、
(i)反応性部分を含む活性成分を、活性成分の反応性部分と反応可能な少なくとも1つの反応性部分を含むポリマー鎖を含む水溶液またはディスパージョンと混合するステップであり、ポリマー鎖がさらに分子内または分子間で架橋可能である、ステップと;
(ii)ポリマーマトリックスの形成と同時に、活性成分がこのポリマーマトリックス、すなわち形成された高分子ネットワークに封入されるような条件下で、この混合物を架橋に供して、ポリマーマトリックスを形成させるステップ
を含む、方法が見いだされた。ステップ(i)において、ポリマー鎖は、好ましくは互いに相互作用して(本明細書の下記参照のこと)水相にポリマー部分相を形成する。すなわち、比較的ポリマー鎖に富んだ相と比較的にポリマー鎖に乏しい相とが作り出される。最良の形態では、活性成分は、富ポリマー鎖相に存在するのが好まれる。富ポリマー鎖部分相における活性成分の部分局在(sub-location)は、活性成分とポリマー鎖との間の物理的な相互作用によって生じる。ステップ(i)では、活性成分はポリマー鎖と共有結合を形成しない。架橋ステップ(ii)においてのみ、活性成分とポリマー鎖が一緒になり3D-ネットワークを形成する。
Specifically, according to the present invention, a method for preparing a controlled release system comprising a polymer matrix incorporating an active ingredient, comprising:
(i) mixing an active ingredient comprising a reactive moiety with an aqueous solution or dispersion comprising a polymer chain comprising at least one reactive moiety capable of reacting with the reactive moiety of the active ingredient, wherein the polymer chain further comprises molecules Crosslinkable within or between molecules, and steps;
(ii) simultaneously with the formation of the polymer matrix, subjecting the mixture to crosslinking under conditions such that the active ingredient is encapsulated in the polymer matrix, i.e. the formed polymer network, to form a polymer matrix The method was found. In step (i), the polymer chains preferably interact with each other (see below herein) to form a polymer partial phase in the aqueous phase. That is, a phase that is relatively rich in polymer chains and a phase that is relatively poor in polymer chains are created. In the best form, the active ingredient is preferably present in the rich polymer chain phase. The sub-location of the active ingredient in the polymer rich partial phase is caused by the physical interaction between the active ingredient and the polymer chain. In step (i), the active ingredient does not form a covalent bond with the polymer chain. Only in the crosslinking step (ii) the active ingredient and the polymer chain come together to form a 3D-network.

遊離薬物、安定化高分子ミセルに非共有結合的および共有結合的に封入されたデキサメタゾンをマウスに静脈内投与した後の体内分布プロフィールおよび腫瘍蓄積を示すグラフであり、マウスは6、24または48時間後に屠殺された。FIG. 6 is a graph showing biodistribution profile and tumor accumulation after intravenous administration of dexamethasone, noncovalently and covalently encapsulated in free drug, stabilized polymeric micelles, to mice, 6, 24 or 48 Slaughtered after hours.

高分子担体またはデバイスを形成するポリマーの架橋と同時に、活性成分がポリマー担体と共有結合する。本発明の方法を用いて形成される架橋した活性成分-ポリマー複合物は、未架橋のポリマー粒子よりも高い熱力学的安定性を示す。さらに、高分子担体に共有結合させることにより、封入された薬物分子の急速な放出が妨げられる。   Simultaneously with the crosslinking of the polymer forming the polymeric carrier or device, the active ingredient is covalently bound to the polymeric carrier. Crosslinked active ingredient-polymer composites formed using the method of the present invention exhibit higher thermodynamic stability than uncrosslinked polymer particles. Furthermore, covalent binding to the polymeric carrier prevents rapid release of the encapsulated drug molecule.

本発明の方法は、薬物分子を予め単一のポリマー鎖に直接結合しておく必要はないため、これにより感熱性特性および/または薬物-担持ミセル形成の容易さなど、使用されるポリマーの初期特性が完全に保持される。一定の種類のポリマー、例えば生分解可能な感熱性ブロックコポリマーの使用により、薬物-担持デバイスの組成物を迅速かつ容易に変更/最適化できる、広く適用可能なプラットフォーム技術が提供される。   The method of the present invention does not require the drug molecules to be directly attached directly to a single polymer chain, which allows the initial use of the polymer used, such as thermosensitive properties and / or ease of drug-loaded micelle formation. The characteristics are completely retained. The use of certain types of polymers, such as biodegradable thermosensitive block copolymers, provides a widely applicable platform technology that can quickly and easily change / optimize the composition of drug-carrying devices.

本方法は、架橋後に高分子担体を形成できるポリマー鎖と非共有結合的に相互作用するあらゆる活性成分に対して適応可能である。水相において、ポリマー鎖(架橋ステップの前)が特定の構造、または少なくとも富ポリマー鎖ドメインとして構築されるのが好ましく、活性成分はこうした構築物中に局在化される。あらゆる種類の物理的相互作用が可能であるが(下記を参照のこと)、好適な実施形態では、この活性成分はどちらかと言えば疎水性、または少なくとも非親水性である。   The method is applicable to any active ingredient that interacts non-covalently with polymer chains that can form a polymeric carrier after crosslinking. In the aqueous phase, it is preferred that the polymer chains (before the cross-linking step) be built as a specific structure, or at least as a polymer rich domain, and the active ingredient is localized in such a construct. Although any type of physical interaction is possible (see below), in a preferred embodiment, the active ingredient is rather hydrophobic, or at least non-hydrophilic.

別の要件は、活性成分が高分子デバイスまたは担体のベースを形成するポリマー鎖の部分と反応できる部分を含む(または反応性置換基で修飾できる)ことだけである。   Another requirement is only that the active ingredient includes a moiety that can react (or can be modified with a reactive substituent) with the portion of the polymer chain that forms the base of the polymeric device or carrier.

ミセルのコア中などの、担体のコア中に薬物分子を共有結合的に封入すると、架橋した担体が体内で長時間、血液循環することから薬物が恩恵を受けることとなり、この結果、腫瘍組織における薬物濃度が上昇する。このように、本発明は、上で引用したUS-B-7,425,581およびEP-A-1 776 400を超える利点を有する。   Covalently encapsulating drug molecules in the carrier core, such as in the micelle core, will benefit the drug from the long-term blood circulation of the crosslinked carrier in the body, resulting in tumor tissue. Drug concentration increases. Thus, the present invention has advantages over US-B-7,425,581 and EP-A-1 776 400 cited above.

さらに、本発明の方法によって調製された生成物を凍結乾燥に供することによって、この生成物の長期生成物安定性を得ることができる。例えば、本発明の方法により調製された薬物-担持ミセルは、形態を損なうことなく容易にフリーズドライし、その後再懸濁することができ、乾燥粉末として長期保存性が得られる。   Furthermore, the long-term product stability of this product can be obtained by subjecting the product prepared by the method of the present invention to lyophilization. For example, drug-loaded micelles prepared by the method of the present invention can be easily freeze-dried without loss of morphology and then resuspended, providing long-term storage as a dry powder.

このため、本発明は、水性環境において高分子担体に(薬物)分子を非共有結合的に封入するための方法に関し、これにより、この高分子担体のポリマー鎖は少なくとも1つの反応性部分を含む。この非共有結合的な封入の後、任意であるが、一般的には修飾された(薬物)分子とポリマー鎖との間で同時に起こる架橋反応が続き、これにより絡み合ったネットワークが形成される。   Thus, the present invention relates to a method for non-covalently encapsulating (drug) molecules in a polymeric carrier in an aqueous environment, whereby the polymer chain of the polymeric carrier comprises at least one reactive moiety. . This non-covalent encapsulation is optional but generally followed by a simultaneous cross-linking reaction between the modified (drug) molecule and the polymer chain, thereby forming an intertwined network.

ミセルなどの得られた薬物-担持高分子デバイスは、活性成分の早期放出は示さず、長時間の血液循環が示された。これにより、例えば腫瘍蓄積が(大いに)促進される。   The resulting drug-carrying polymer devices such as micelles did not show an early release of the active ingredient and showed a long blood circulation. This, for example, promotes (to a great extent) tumor accumulation.

分解可能なリンカーを介して薬物が封入されると、治療上活性な化合物の持続した放出が確保される。生理的条件下で薬物分子などの活性成分と高分子担体との間の、好ましくは分解可能な、リンカーまたは連結基が切断されることによって、または本明細書の下で説明および詳述されているような局所の環境要因または外部刺激によって、担体からの(薬物)分子の制御放出が達成される。さらに、このカプセル化は、そうでなければ遊離薬物が静脈内投与された後、直ちに起こると考えられる、有毒な高ピーク薬物レベル(toxic high drug peak level)に血液が暴露されるのを防ぐ。さらに重要なことに、薬物の正常な組織への移動を防ぐことによって、急性毒性作用を減少させることができる。反対に、(薬物)分子は、架橋したミセルのコアなどの、架橋したポリマー担体の形成された3次元のネットワーク内に閉じ込めることによって上記の環境から完全に保護され、これにより早期分解および/またはクリアランスを防ぐ。こうした特有の態様により、適所に適時、予測される有効用量で薬物が送達される。   Encapsulation of the drug via a degradable linker ensures a sustained release of the therapeutically active compound. Described and detailed herein, by cleaving a linker or linking group, preferably degradable, between an active ingredient such as a drug molecule and a polymeric carrier under physiological conditions Controlled release of (drug) molecules from the carrier is achieved by such local environmental factors or external stimuli. Furthermore, this encapsulation prevents blood from being exposed to toxic high drug peak levels that would otherwise occur immediately after the free drug is administered intravenously. More importantly, acute toxic effects can be reduced by preventing the transfer of drugs to normal tissues. Conversely, (drug) molecules are fully protected from the above environment by confining them within a formed three-dimensional network of cross-linked polymer carriers, such as cross-linked micelle cores, thereby premature degradation and / or Prevent clearance. These unique aspects deliver the drug at the expected and effective dose in time and in place.

本発明の段階的な方法は、2つの基本的な連続的ステップを含む。   The stepwise method of the present invention involves two basic sequential steps.

第一のステップでは、架橋性ポリマーおよび活性成分が水性環境において混合される。すなわち、任意に好ましくは水またはエタノールのような低級アルコールもしくはテトラヒドロフランなどの水混和性溶媒である適切な溶媒中の活性成分を、ポリマー水溶液またはディスパージョンに添加することによって達成されるのが好ましい。存在するポリマーおよび活性成分は、ポリマーと活性成分とが密接して接触するよう選択され、好適な実施形態では、活性成分は、ポリマー鎖と接触していることが好ましい。言い換えると、第一のステップにおいて、ポリマー鎖と活性成分との間の物理的な非共有結合性相互作用により、高分子デバイスの特定領域において化合物の選択的局在化がもたらされる。   In the first step, the crosslinkable polymer and the active ingredient are mixed in an aqueous environment. That is, it is preferably achieved by adding the active ingredient in a suitable solvent, optionally a water or a lower alcohol such as ethanol or a water miscible solvent such as tetrahydrofuran, to the aqueous polymer solution or dispersion. The polymer and active ingredient present are selected so that the polymer and active ingredient are in intimate contact, and in preferred embodiments, the active ingredient is preferably in contact with the polymer chain. In other words, in the first step, the physical non-covalent interaction between the polymer chain and the active ingredient results in selective localization of the compound in a specific region of the polymer device.

第一のステップの結果、活性成分を形成する分子が溶液中のポリマー鎖内およびポリマー鎖間に非共有結合的に封入される。本明細書および添付の特許請求の範囲において、「非共有結合性相互作用」の概念は、共有結合性でないあらゆる相互作用、すなわち、原子間のあらゆる弱い結合、または電子対の共有が関与しない結合を意味する。非共有結合性相互作用の例としては、疎水性、芳香族、水素結合、静電気、ステレオコンプレックス(stereocomplex)および金属イオン相互作用がある。   As a result of the first step, the molecules forming the active ingredient are non-covalently encapsulated within and between polymer chains in solution. As used herein and in the appended claims, the term “non-covalent interaction” refers to any interaction that is not covalent, ie, any weak bond between atoms, or a bond that does not involve the sharing of an electron pair. Means. Examples of non-covalent interactions include hydrophobic, aromatic, hydrogen bonding, static electricity, stereocomplex and metal ion interactions.

本発明の方法の、第二の基本的なステップでは、非共有結合的に封入された活性成分は、新たに形成する/形成されたポリマーネットワークに共有結合する。すなわち、ポリマー鎖が架橋する反応が起こる。これは、分子間および分子内の両方で起こることがあるが、分子間の架橋が明らかに好ましく、分子間の架橋が好ましい任意のステップが本請求の方法の好適な実施形態である。架橋ステップと同時に、活性成分の反応性部分も共架橋し、ポリマーと活性成分との絡み合ったネットワークが形成される。   In the second basic step of the method of the invention, the non-covalently encapsulated active ingredient is covalently bound to the newly formed / formed polymer network. That is, a reaction occurs in which the polymer chain is crosslinked. This can occur both intermolecularly and intramolecularly, but any step where intermolecular crosslinking is clearly preferred and intermolecular crosslinking is preferred is a preferred embodiment of the claimed method. Simultaneously with the cross-linking step, the reactive portion of the active ingredient is also co-cross-linked to form an intertwined network of polymer and active ingredient.

このステップは、開始剤を必要とする場合が多いが、物理的な環境によって架橋および複合物を形成する反応が引き起こされることもある。開始剤が必要とされる場合、開始剤は、活性成分と共にポリマー溶液に添加されてもよいが、前の段階または後の段階において反応系に添加されてもよい。   This step often requires an initiator, but the physical environment can cause reactions to form crosslinks and composites. If an initiator is required, the initiator may be added to the polymer solution along with the active ingredient, but may be added to the reaction system in the previous or subsequent stage.

活性成分の適切な量は、ポリマー+活性成分の重量に対して1〜10重量%の量などの0.1〜30重量%、好ましくは0.5〜15重量%の量である。活性成分の組み入れの程度は95〜100%と高くすることができるため、形成される3D-ネットワークに同様の量を組み入れることができる。   A suitable amount of active ingredient is an amount of 0.1-30 wt.%, Preferably 0.5-15 wt.%, Such as an amount of 1-10 wt. Since the degree of incorporation of the active ingredient can be as high as 95-100%, a similar amount can be incorporated into the 3D-network formed.

本発明の好適な方法によると、両親媒性ポリマーは、溶媒に完全に溶解させてもよい;
(生物)活性化合物は、溶媒中に含めても、または上記ポリマーを溶解した後に添加してもよく、この(生物)活性化合物は、ポリマー溶液中全体に分布されることになる;
次に、この系は、特定の環境(例えば、温度、pH、溶媒)変化を受けることもあり、これにより少なくともポリマーの一部がポリマーの他の部分と異なる挙動を示す状態がもたらされ、クラスター化が起こる;
(生物)活性薬剤の物理的特性により、こうした薬剤は新たに形成されたクラスター化したポリマーの溶液の特定の領域に局在化する;
この局在化の後、架橋が起こって、その好適な領域に(生物)活性化合物が固定される。
According to a preferred method of the invention, the amphiphilic polymer may be completely dissolved in the solvent;
The (biological) active compound may be included in the solvent or added after dissolving the polymer, which will be distributed throughout the polymer solution;
The system can then be subject to certain environmental (e.g., temperature, pH, solvent) changes, resulting in a state where at least some of the polymer behaves differently from the rest of the polymer, Clustering occurs;
Due to the physical properties of (biological) active agents, these agents are localized to specific regions of the newly formed clustered polymer solution;
After this localization, cross-linking takes place and the (bio) active compound is immobilized in its preferred area.

本発明の方法の好適な実施形態において、感熱性ブロックコポリマーが使用される。例えば、活性成分は水性環境において混合され、ここには下限臨界溶液温度(LCST)未満または臨界ミセル形成温度(CMT: critical micelle formation temperature)未満の温度においては未架橋の感熱性ブロックコポリマーも存在している。このLCST未満のいかなる温度においても、上記系は溶液の状態であり、このCMT未満のいかなる温度においても、ミセル形成は起こらない。ただし、そのような系、粒子またはミセルは、加熱することによって形成され、それにより疎水性コア中に疎水性活性成分を封入する。次に、さらにコア中で絡み合ったミセルのネットワークを形成する架橋反応は、LCSTまたはCMTよりも高い温度において起こる。この架橋反応は、ポリマー溶液の加熱前または未架橋の粒子またはミセルの形成後のいずれかにおいて開始剤を添加することによって促進することができる。   In a preferred embodiment of the method of the present invention, a heat sensitive block copolymer is used. For example, the active ingredients are mixed in an aqueous environment, where there are also uncrosslinked thermosensitive block copolymers at temperatures below the lower critical solution temperature (LCST) or below the critical micelle formation temperature (CMT). ing. At any temperature below this LCST, the system is in solution and no micelle formation occurs at any temperature below this CMT. However, such systems, particles or micelles are formed by heating, thereby encapsulating the hydrophobic active ingredient in the hydrophobic core. The cross-linking reaction, which then forms a network of entangled micelles further in the core, occurs at higher temperatures than LCST or CMT. This crosslinking reaction can be facilitated by adding an initiator either before heating the polymer solution or after formation of uncrosslinked particles or micelles.

本発明で使用できる適切なポリマー鎖は、例えば、感熱性ブロックコポリマーである。特に、部分的にメタクリル化されたオリゴラクテート単位を有するPEG-b-ポリ(N-ヒドロキシアルキルメタクリルアミド-オリゴラクテート)をベースとするコポリマーが好適である。種々の他の(メタ)アクリルアミドエステルは、感熱性ブロックコポリマーの構成に使用でき、例えば、HPMAm(ヒドロキシプロピルメタクリルアミド)またはHEMAm(ヒドロキシエチルメタクリルアミド)のエステル、好ましくは(オリゴ)乳酸エステルおよびN-(メタ)アクリロイルアミノ酸エステルである。好適な感熱性ブロックコポリマーは、HPMAm-乳酸エステルポリマーなどのメタクリレート基によって修飾されうる官能基を含むモノマーから得られる。   Suitable polymer chains that can be used in the present invention are, for example, heat-sensitive block copolymers. In particular, copolymers based on PEG-b-poly (N-hydroxyalkylmethacrylamide-oligolactate) with partially methacrylated oligolactate units are preferred. A variety of other (meth) acrylamide esters can be used in the construction of thermosensitive block copolymers, e.g., esters of HPMAm (hydroxypropyl methacrylamide) or HEMAm (hydroxyethyl methacrylamide), preferably (oligo) lactic acid esters and N -(Meth) acryloyl amino acid ester. Suitable thermosensitive block copolymers are obtained from monomers containing functional groups that can be modified by methacrylate groups, such as HPMAm-lactic acid ester polymers.

使用できる他の種類の機能的な感熱性(コ)ポリマーは、疎水性修飾ポリ(N-ヒドロキシアルキル)(メタ)アクリルアミド、反応性官能基を含むモノマーとのN-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)のコポリマー組成物(例えば、酸性のアクリルアミドおよびN-アクリルオキシスクシンイミドなどの他の成分(moieties))または類似のポリ(アルキル)2-オキサゾリンのコポリマーなどである。   Other types of functional thermosensitive (co) polymers that can be used are hydrophobically modified poly (N-hydroxyalkyl) (meth) acrylamide, a copolymer of N-isopropylacrylamide (NIPAAm) with monomers containing reactive functional groups Compositions (eg, other moieties such as acidic acrylamide and N-acryloxy succinimide) or similar poly (alkyl) 2-oxazoline copolymers.

別の好適な感熱性基は、NIPAAmおよび/またはアルキル-2-オキサゾリンをベースとするものが可能であり、このモノマーは、ヒドロキシル、カルボキシル、アミンまたはスクシンイミド基を含む、(メタ)アクリルアミドまたは(メタ)アクリレートなどの反応性官能基を含むモノマーと反応できる。   Another suitable thermosensitive group can be based on NIPAAm and / or alkyl-2-oxazoline, where the monomer comprises a (meth) acrylamide or (meta) containing a hydroxyl, carboxyl, amine or succinimide group. It can react with monomers containing reactive functional groups such as acrylates.

適切な感熱性ポリマーは、US-B-7,425,581およびEP-A-1 776 400に記載されている。   Suitable thermosensitive polymers are described in US-B-7,425,581 and EP-A-1 776 400.

ただし、必ずしも感熱性である必要はなく、架橋性反応基を含む、もしくは架橋性反応基で修飾されてもよい他の種類の両親媒性ブロックコポリマーまたはイオン性ミセルが使用されてもよい。そのような場合、直接溶解、透析および溶媒蒸発などの最新技術の方法を使用して、ミセルを形成できる。   However, it is not necessarily thermosensitive, and other types of amphiphilic block copolymers or ionic micelles that contain or may be modified with a crosslinkable reactive group may be used. In such cases, micelles can be formed using state of the art methods such as direct lysis, dialysis and solvent evaporation.

水中で富ポリマー相を形成し(conform)(例えば、疎水性相互作用またはイオン性相互作用により)、反応性部分を含むもしくは、反応性部分を結合するために使用可能な部分を含むこうした他の種類のポリマーは、例えば、(例えば、Kimら、Polym. Adv. Technol.、10 (1999年)、647〜654ページに詳細に記載されているような)PEG-PLA-メタクリレート、(例えば、LeeらがMacromol. Biosci. 6 (2006年) 846〜854ページで記載しているような)メタクリル化PLA-PEG-PLA、(例えば、Huらが、Macromol. Biosci. 9 (2009年)、456〜463ページにおいて記載しているような)メタクリル化PEG-ポリカプロラクトン、ならびにポリ乳酸、ポリ乳酸グリコール酸および/またはポリカプロラクトンをベースとする(ブロックコ)ポリマーを含む他の反応性部分である。   Such other polymer containing a reactive moiety or containing a reactive moiety that forms a rich polymer phase in water (e.g., by hydrophobic or ionic interactions) Types of polymers include, for example, PEG-PLA-methacrylate (eg, as described in detail in Kim et al., Polym. Adv. Technol., 10 (1999), pages 647-654) (eg, Lee Et al., Macromol. Biosci. 6 (2006), pages 846-854) (for example, Hu et al., Macromol. Biosci. 9 (2009), 456- Other reactive moieties including methacrylated PEG-polycaprolactone (as described on page 463) and (block co) polymers based on polylactic acid, polylactic glycolic acid and / or polycaprolactone.

さらに、イオン性相互作用によりミセルを形成できるポリマーを使用することができ、例えば、ポリ(エチレンオキシド)-b-ポリ(メタクリル酸)コポリマーと二価金属カチオンとのブロックイオノマー複合体(block ionomer complex)(例えば、Kimらが、J. Control. Rel. 138 (2009年) 197〜204ページにおいて、さらにBonthaらが、J. Control. Rel. 114 (2006年) 163〜174ページにおいて記載しているような)、ポリ(エチレングリコール)およびポリ(アミノ酸)のブロックコポリマーをベースとするポリイオン複合体(polyionic complex)(例えば、Leeら、Angew. Chem 121 (2009年) 5413〜4516ページ;Nishiyamaら、Cancer Res. 63 (2003年)、8977〜8983ページ、またはMiyataら、J. Control. Rel. 109 (2005年) 15〜23ページにおいて教示されているような)などである。   In addition, polymers that can form micelles by ionic interactions can be used, such as block ionomer complexes of poly (ethylene oxide) -b-poly (methacrylic acid) copolymers and divalent metal cations. (See, for example, Kim et al., J. Control. Rel. 138 (2009) pp. 197-204, and Bontha et al., J. Control. Rel. 114 (2006) pp. 163-174. A) polyionic complexes based on block copolymers of poly (ethylene glycol) and poly (amino acids) (e.g. Lee et al. Angew. Chem 121 (2009) 5413-4516; Nishiyama et al., Cancer Res. 63 (2003), 8977-8893, or Miyata et al., J. Control. Rel. 109 (2005) 15-23, etc.).

一般に、適切な溶媒系で異なる部分相を作り出すことができるあらゆるポリマーを、そのような部分相に選択的に局在させることが可能な生物活性薬剤と共に使用することができる。   In general, any polymer that can create different partial phases in a suitable solvent system can be used with a bioactive agent that can selectively localize to such partial phases.

ポリマーに封入される活性成分としては、薬物分子、ペプチド/タンパク質、造影剤、遺伝物質またはこうした化合物の組合せが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、こうした活性成分は、本明細書の上に記載されているポリマーのポリマー鎖と物理的な非共有結合的な様式で相互作用する傾向のあるような性質をもつものである必要がある。好適な実施形態において感熱性ポリマーを使用する場合、本発明は、特に疎水性化合物のカプセル化に有用である。logPが1を超える、好ましくは2を超える活性成分で良好な結果が得られる。logPの定義については、Chemical Reviews 1971、volume 71、number 6を参照できる。   Active ingredients encapsulated in the polymer include, but are not limited to, drug molecules, peptides / proteins, contrast agents, genetic material, or combinations of such compounds. Preferably, such active ingredients should be of a nature that tends to interact in a physical non-covalent manner with the polymer chains of the polymers described hereinabove. . When using a thermosensitive polymer in a preferred embodiment, the present invention is particularly useful for encapsulating hydrophobic compounds. Good results are obtained with an active ingredient with a log P of more than 1, preferably more than 2. Refer to Chemical Reviews 1971, volume 71, number 6 for the definition of logP.

ポリマー鎖および活性成分は、以下に限定されるものではないが、末端二重結合(例えば、ビニル基、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミド)を含む反応性部分および/もしくは重合可能な部分、特にフリーラジカル重合可能な部分ならびに不飽和化合物(例えば、炭素-炭素二重結合を含む直鎖)を含むか、またはこれらを含むように修飾されてもよい。当然のことながら、活性成分は、フリーラジカル開始反応のみにより反応基から結合が形成されるよう選択または修飾される。これにより、目的とする最終用途において活性成分が所望の効果を維持することが保証される。   Polymer chains and active ingredients include, but are not limited to, reactive and / or polymerizable moieties including terminal double bonds (e.g., vinyl groups, (meth) acrylates, (meth) acrylamides), In particular, it may contain or be modified to contain free radically polymerizable moieties as well as unsaturated compounds (eg, straight chain containing carbon-carbon double bonds). Of course, the active ingredient is selected or modified such that a bond is formed from the reactive group only by a free radical initiation reaction. This ensures that the active ingredient maintains the desired effect in the intended end use.

使用されるポリマーは、活性成分の反応基と架橋および反応できるだけの十分に多くの反応性置換基を含む必要がある。例えば、10〜15%のポリマーのモノマー単位が反応性置換基を有すると、適切な結果が得られるが、最大100%のモノマー単位が反応性置換基で誘導体化されてもよい。   The polymer used should contain sufficiently many reactive substituents to crosslink and react with the reactive groups of the active ingredient. For example, 10-15% of the polymer monomer units have reactive substituents with suitable results, but up to 100% of the monomer units may be derivatized with reactive substituents.

活性成分の放出速度は、反応性部分を活性成分に結合するための、異なる種類のリンカーを使用することによって、容易に制御することができる。周知の適切な種類の分解可能なリンカー分子としては、エステルに限定されるものではないが、カーボネート、カルバメート、コハク酸もしくはオルトエステル、ケタール、アセタール、ヒドラゾンおよび酵素により分解可能なリンカー(例えば、ペプチド)またはこれらの組合せが挙げられる。さらに、感光性/感温性/超音波感受性(ultrasound- sensitive)などの周知のあらゆる種類の刺激応答性(stimuli sensitive)リンカー、および他のリンカーを使用することもできる。生物活性成分を修飾する場合、その治療活性を確実にするために、放出の際に本来の分子だけが放出され、誘導体は放出されないように結合の種類に注意を払う。生分解可能な結合を用いることによって、特定の制御放出プロフィールにより薬物分子などの本来の活性成分が放出され、その後その活性、特にその治療効果を発揮することになる。   The release rate of the active ingredient can be easily controlled by using different types of linkers to attach the reactive moiety to the active ingredient. Well known suitable types of degradable linker molecules are not limited to esters, but include carbonates, carbamates, succinic acid or orthoesters, ketals, acetals, hydrazones and enzymatically degradable linkers (e.g., peptide ) Or a combination thereof. In addition, all known types of stimuli sensitive linkers, such as photosensitive / temperature sensitive / ultrasound-sensitive, and other linkers can be used. When modifying a bioactive ingredient, care is taken in the type of binding so that only the original molecule is released and no derivative is released upon release, in order to ensure its therapeutic activity. By using a biodegradable bond, a specific controlled release profile releases the original active ingredient, such as a drug molecule, and then exerts its activity, particularly its therapeutic effect.

本発明の方法によって得られる生成物は、ミセル、ナノ粒子、ミクロスフェア、ヒドロゲルなどのポリマー担体および他の種類のポリマー担体、または封入され活性成分でコーティングされたデバイスなどの、制御放出のために封入された、もしくは他の方法で組み入れられた活性成分を含むデバイスである。   The products obtained by the method of the present invention are for controlled release, such as polymeric carriers such as micelles, nanoparticles, microspheres, hydrogels and other types of polymeric carriers, or devices encapsulated and coated with active ingredients. A device containing an active ingredient encapsulated or otherwise incorporated.

上記のとおり、本発明の方法の、第二の基本的なステップにおいて、架橋および結合が達成される。これには、重合による架橋のために、以下に限定されるものではないが、KPS(過硫酸カリウム)/TEMED、光開始剤、熱不安定性の(thermo labile)開始剤、レドックス開始剤および開環メタセシス重合のための金属配位子を含む数種類の(フリーラジカル)開始剤を使用してもよい。さらに、リビングフリーラジカル重合技術を利用してもよい(例えば、原子移動ラジカル重合(ATRP)および可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT))。カプセル化された活性成分の最終用途に応じて、開始剤の残基は、繰返し洗浄することによって、または他の既知の技術によって除去することができる。   As mentioned above, crosslinking and bonding is achieved in the second basic step of the method of the invention. This includes, but is not limited to, KPS (potassium persulfate) / TEMED, photoinitiators, thermo labile initiators, redox initiators and open-circuits due to cross-linking by polymerization. Several (free radical) initiators containing metal ligands for ring metathesis polymerization may be used. In addition, living free radical polymerization techniques may be utilized (eg, atom transfer radical polymerization (ATRP) and reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT)). Depending on the end use of the encapsulated active ingredient, the initiator residues can be removed by repeated washing or by other known techniques.

例として、本発明の方法の特定の実施形態の形成を記載する。この実施形態では、部分的にメタクリル化されたオリゴラクテート単位を有するPEG-b-ポリ(N-ヒドロキシアルキルメタクリルアミド-オリゴラクテート)をベースとするコポリマーから開始される。疎水性(薬物)分子は、カルバミン酸エステルなどの分解可能なリンカーを介して薬物分子に付着した重合可能な部分で誘導体化される。上記感熱性ブロックコポリマーの水溶液は、その後、ポリマーのCMT未満、すなわちミセル形成されない温度で、(わずかに)疎水性の薬物分子の、水混和性有機溶媒(好ましくは、低沸点の例えばエタノールまたはテトラヒドロフランなど)の少量の濃縮溶液(典型的には、10:1の体積比)と混合される。その後、開始剤溶液(KPS-TEMED)が添加され、次いで直ちに臨界ミセル形成温度(CMT)を超えるまで急速に加熱される。この結果、単分散高分子ミセル(大きさが約70nm)が形成される。これには、(薬物)化合物が疎水性相互作用により疎水性コアに非共有結合的に局在化している。ミセル形成後、窒素雰囲気が作り出される。これにより、開始剤のラジカルが、メタクリル化ポリマーと、反応性部分を有する重合可能な薬物化合物との重合を誘導することになる。この架橋プロセスの結果、絡み合ったネットワークが形成され、ミセルの大きさまたは均一性に影響を与えることなくミセルのコア内に共有結合的に薬物が固定される。   By way of example, the formation of a specific embodiment of the method of the invention will be described. In this embodiment, it is initiated from a copolymer based on PEG-b-poly (N-hydroxyalkylmethacrylamide-oligolactate) with partially methacrylated oligolactate units. Hydrophobic (drug) molecules are derivatized with a polymerizable moiety attached to the drug molecule via a degradable linker such as a carbamate. The aqueous solution of the heat-sensitive block copolymer is then a water-miscible organic solvent (preferably a low boiling point such as ethanol or tetrahydrofuran) of a (slightly) hydrophobic drug molecule at a temperature below the CMT of the polymer, i.e., at a temperature that does not form micelles Etc.) with a small amount of concentrated solution (typically 10: 1 volume ratio). Thereafter, the initiator solution (KPS-TEMED) is added and then immediately heated until the critical micelle formation temperature (CMT) is exceeded. As a result, monodisperse polymer micelles (about 70 nm in size) are formed. In this, (drug) compounds are non-covalently localized to the hydrophobic core by hydrophobic interactions. After micelle formation, a nitrogen atmosphere is created. This causes the initiator radicals to induce polymerization of the methacrylated polymer and the polymerizable drug compound having a reactive moiety. As a result of this cross-linking process, an intertwined network is formed and the drug is covalently immobilized within the core of the micelle without affecting the size or uniformity of the micelle.

このように、(薬物)分子は、架橋したミセルに共有結合的に封入される。本実施形態におけるミセルは、生理環境において未修飾オリゴラクテート単位の(部分的な)加水分解後、水和によって膨潤し、その後、分解可能なリンカーが切断される際に薬物が放出される。この切断は、局所の環境要因または外部刺激によるものでもよい。   Thus, (drug) molecules are covalently encapsulated in cross-linked micelles. The micelles in this embodiment swell by hydration after (partial) hydrolysis of unmodified oligolactate units in a physiological environment, after which the drug is released when the degradable linker is cleaved. This cutting may be due to local environmental factors or external stimuli.

本発明の方法は、ミセルを形成できるポリマーの使用に限られるものではない。これも、高分子ナノ粒子、ミクロスフェア、ヒドロゲルまたはコーティング中への(薬物)分子の非共有結合的な封入および次いで起こる共有結合的な架橋を可能にする。(薬物)化合物を含むこうしたデバイスの適用に関して、本発明は、以下の非限定的な実施形態を包含する:
(a)in vivoにおける投与の際の、例えば、経口適用、血流への注入または器官もしくは腫瘍への直接注入による、架橋したミセルに封入された(薬物)分子の制御放出;
(b)局所投与の際の、架橋した高分子ミクロスフェアまたはヒドロゲルに封入された薬物および/またはタンパク質の制御放出;および
(c) 封入された薬物分子によるデバイスのコーティングの際の、(薬物)分子の制御放出。これは、感熱性ポリマーの相転移温度を超える温度に保たれている医療用デバイスに氷冷のポリマー水溶液および(有機溶媒の)薬物溶液を二重にスプレーすることなどにより、次いで起こる架橋および溶媒の蒸発の後、架橋したコーティングが形成される。
The method of the present invention is not limited to the use of polymers capable of forming micelles. This also allows non-covalent encapsulation of the (drug) molecule in the polymer nanoparticle, microsphere, hydrogel or coating and subsequent covalent cross-linking. For the application of such devices comprising (drug) compounds, the present invention encompasses the following non-limiting embodiments:
(a) Controlled release of (drug) molecules encapsulated in cross-linked micelles upon administration in vivo, e.g. by oral application, injection into the bloodstream or direct injection into an organ or tumor;
(b) controlled release of drugs and / or proteins encapsulated in cross-linked polymeric microspheres or hydrogels upon topical administration; and
(c) Controlled release of (drug) molecules during device coating with encapsulated drug molecules. This is due to subsequent cross-linking and solvent, such as by double spraying an ice-cold aqueous polymer solution and (organic solvent) drug solution onto a medical device that is maintained above the phase transition temperature of the thermosensitive polymer. After evaporation of a cross-linked coating is formed.

ここで、本発明について、以下の非限定的実施例により説明する。   The invention will now be illustrated by the following non-limiting examples.

本実施例では、デキサメタゾンをモデル薬物の化合物として選択した。これは、デキサメタゾンの二重の作用メカニズム、すなわち、炎症性サイトカインおよび癌化促進シグナル(pro-oncogenic signal)のダウンレギュレーションのためである。このため、デキサメタゾンは、抗炎症薬として広く使用されており、最近では、腫瘍への標的送達後にコルチコステロイドの顕著な抗腫瘍効果が確認された。   In this example, dexamethasone was selected as the model drug compound. This is due to the down-regulation of dexamethasone's dual mechanism of action: inflammatory cytokines and pro-oncogenic signals. For this reason, dexamethasone has been widely used as an anti-inflammatory drug, and recently the remarkable antitumor effect of corticosteroids has been confirmed after targeted delivery to the tumor.

特に、3H-デキサメタゾンを分解可能なカルバミン酸エステルリンカーを介してメタクリレート単位で修飾し、血液および組織サンプルの液体シンチレーション計数により個別に薬物および担体の薬物動態および体内分布を追跡するために14C標識ポリマーを使用した。部分的にメタクリル化されたオリゴラクテート単位を有するPEG-b-ポリ(N-2-ヒドロキシプロピルメタクリルアミド-オリゴラクテート)(CMTが11℃)をベースとする上記の特定の実施形態によって、修飾されたデキサメタゾンを物理的に封入し、次いで、架橋したミセルのコアに共有結合的に付着させた。遊離薬物、または架橋した高分子ミセルに非共有結合的にもしくは共有結合的に封入されデキサメタゾンを、B16F10腫瘍を有するマウスに静脈内投与し、そのマウスを6、24または48時間後に屠殺した。その結果を図1に示す。図1には、マウスに静脈内投与した後の、遊離薬物、ミセル中に非共有結合的に封入されデキサメタゾンおよび共有結合的に封入されデキサメタゾンの体内分布プロフィールおよび腫瘍蓄積が示されている。これらのマウスは6、24または48時間後に屠殺されている。 Specifically, 3 H-dexamethasone is modified with methacrylate units via a degradable carbamate linker, and 14 C to track the pharmacokinetics and biodistribution of drugs and carriers individually by liquid scintillation counting of blood and tissue samples Labeled polymer was used. Modified by the specific embodiment described above based on PEG-b-poly (N-2-hydroxypropylmethacrylamide-oligolactate) (CMT is 11 ° C.) with partially methacrylated oligolactate units Dexamethasone was physically encapsulated and then covalently attached to the core of the cross-linked micelle. Free drug, or dexamethasone encapsulated non-covalently or covalently in cross-linked polymeric micelles, was administered intravenously to mice bearing B16F10 tumors, and the mice were sacrificed after 6, 24 or 48 hours. The results are shown in FIG. FIG. 1 shows the biodistribution profile and tumor accumulation of free drug, non-covalently encapsulated dexamethasone and covalently encapsulated dexamethasone in micelles after intravenous administration to mice. These mice are sacrificed after 6, 24 or 48 hours.

架橋したミセルに未修飾デキサメタゾンを非共有結合的に封入しても、薬物の血液循環を引き延ばさなかった。しかしながら、共有結合的に封入されたデキサメタゾンの場合、遊離デキサメタゾンの0.3%と比較して、6時間後の血流に95%を超える共有結合的な薬物-担持ミセルがなおも存在していた。その上、皮下腫瘍1グラムあたりに、共有結合されたデキサメタゾンの注入量のうちの10パーセントが蓄積された。これは、遊離デキサメタゾンと比較すると23倍多い。最終的に、薬物とミセルの間の生分解性リンカーが、封入された薬物の治療活性を決定する。   Encapsulating unmodified dexamethasone non-covalently in cross-linked micelles did not prolong the blood circulation of the drug. However, in the case of covalently encapsulated dexamethasone, there was still more than 95% covalent drug-loaded micelles in the bloodstream after 6 hours compared to 0.3% of free dexamethasone. In addition, 10 percent of the dose of covalently bound dexamethasone accumulated per gram of subcutaneous tumor. This is 23 times more compared to free dexamethasone. Ultimately, the biodegradable linker between the drug and micelle determines the therapeutic activity of the encapsulated drug.

Claims (12)

三次元に架橋した絡み合ったポリマーネットワークである制御放出系であって、前記三次元に架橋した絡み合ったポリマーネットワークに分解可能なリンカーを介して共有結合的に連結し、前記三次元に架橋した絡み合ったポリマーネットワークに封入された活性成分を含み、前記三次元に架橋した絡み合ったポリマーネットワークが、重合可能な部分を含むポリマー鎖と前記活性成分に連結した重合可能な部分との架橋ポリマーによって構成される、制御放出系。   A controlled release system that is an entangled polymer network cross-linked three-dimensionally, covalently linked to the three-dimensional cross-linked entangled polymer network via a degradable linker, and entangled cross-linked to the three-dimensional The three-dimensionally entangled polymer network comprising an active ingredient encapsulated in a polymer network is constituted by a cross-linked polymer of a polymer chain containing a polymerizable moiety and a polymerizable moiety linked to the active ingredient. Controlled release system. 前記ポリマー鎖が、感熱性ポリマー鎖である、請求項1に記載の制御放出系。   2. The controlled release system of claim 1, wherein the polymer chain is a thermosensitive polymer chain. 前記感熱性ポリマー鎖が、N-ヒドロキシアルキル-(メタ)アクリルアミドまたはN-(メタ)アクリロイルアミノ酸の疎水性修飾エステルを含む(コ)ポリマーである、請求項2に記載の制御放出系。   3. The controlled release system of claim 2, wherein the thermosensitive polymer chain is a (co) polymer comprising a hydrophobically modified ester of N-hydroxyalkyl- (meth) acrylamide or N- (meth) acryloyl amino acid. 前記ポリマー鎖が、メタクリル化されている官能基を含む請求項1から3のいずれか一項に記載の制御放出系。   4. The controlled release system according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer chain includes a functional group that has been methacrylated. 前記ポリマー鎖が、N-ヒドロキシアルキルメタクリルアミド-オリゴラクテートの(コ)ポリマーを含む、請求項4に記載の制御放出系。   5. The controlled release system of claim 4, wherein the polymer chain comprises a (co) polymer of N-hydroxyalkyl methacrylamide-oligo lactate. 前記感熱性ポリマー鎖が、N-イソプロピルアクリルアミドおよび/またはアルキル-2-オキサゾリン由来のモノマーを含む、請求項2から5のいずれか一項に記載の制御放出系。   6. The controlled release system according to any one of claims 2 to 5, wherein the thermosensitive polymer chain comprises a monomer derived from N-isopropylacrylamide and / or alkyl-2-oxazoline. 前記ポリマー鎖が、PEGとのジ-またはトリブロックコポリマーである、請求項1から6のいずれか一項に記載の制御放出系。   7. The controlled release system according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer chain is a di- or triblock copolymer with PEG. ヒドロゲル、ナノ粒子またはミクロスフェアの形態である、請求項1から7のいずれか一項に記載の制御放出系。   8. A controlled release system according to any one of claims 1 to 7, which is in the form of a hydrogel, nanoparticles or microspheres. 前記活性成分が、薬物分子、造影剤またはこれらの化合物の組合せである、請求項1から8のいずれか一項に記載の制御放出系。   9. The controlled release system according to any one of claims 1 to 8, wherein the active ingredient is a drug molecule, a contrast agent or a combination of these compounds. 前記活性成分が、疎水性である、請求項9に記載の制御放出系。   10. A controlled release system according to claim 9, wherein the active ingredient is hydrophobic. 活性成分が、コルチコステロイドである、請求項9または10に記載の制御放出系。   11. The controlled release system according to claim 9 or 10, wherein the active ingredient is a corticosteroid. 活性成分が、デキサメタゾンである、請求項10に記載の制御放出系。   11. A controlled release system according to claim 10, wherein the active ingredient is dexamethasone.
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