JP2017519840A - カチオン性分子輸送体およびアニオン性生物活性材料を含有する皮膚浸透用組成物 - Google Patents

カチオン性分子輸送体およびアニオン性生物活性材料を含有する皮膚浸透用組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、カチオン性化合物がアニオン性生物活性材料とイオン的に組み合わされているイオンコンジュゲートを含有し、生物活性材料を皮膚内へ送達する皮膚浸透用組成物に関する。本発明によれば、様々な種類のアニオン性生物活性材料、たとえば診断薬、薬剤、および蛍光材料は、細胞膜および皮膚層に容易に通過させることができ、したがって、皮膚の表皮層および真皮層へ搬送することができる。

Description

発明の分野
本発明は、皮膚浸透用の、特に、表皮層内と真皮層内の一部とに生理活性材料を送達するための、カチオン性分子輸送体およびアニオン性生理活性材料を含む組成物に関する。
発明の背景
細胞は、すべての生物の基本単位であり、細胞内小器官が存在する細胞質と、細胞質を保護し、かつ細胞質を周囲から分離する細胞膜とから構成されている。細胞膜は、リン脂質二重層と、モザイク状に二重層中に分布している流動状態のタンパク質とから構成されている、選択的透過性がある障壁であることから、多くの有用な治療剤の通過を制限するものである。とりわけ、親水性分子、低分子量の高荷電分子、および巨大分子、たとえばペプチドおよびオリゴヌクレオチド、例を挙げると核酸または遺伝子を、細胞膜を越えて輸送することはできない。これらの分子を細胞内に輸送するための特別な方法が開発されてきたが([S.Futaki、Adv.Drug Delivery Rev.、2005、57、547−558]および[P.A.Wenderら、Adv.Drug Delivery Rev.、2008、60、452−472]を参照)、それらは細胞障害性を含む多くの問題を提起した。
一方、生体膜を越えて生理活性分子を送達するためのいくつかの分子輸送体が開発されている([S.K.Chungら、Int.J.Pharmaceutics、2008、354、16−22];[K.K.Maitiら、Angew.Chem.Int.Ed.、2007、46、5880−5884];[K.K.Maitiら、Angew.Chem.Int.Ed.、2006、45、2907−2912];ならびに韓国特許第10−0578732号、同第10−0699279号、同第10−0849033号、および同第10−1021078号を参照)。
しかし、このような分子輸送体を使用して水溶性アニオン性生理活性材料を皮膚内へ送達するという試みはなされていない。リン酸基またはカルボン酸基を有する生理活性材料、たとえば非ステロイド系抗炎症薬として既知のアスコルビン酸リン酸またはサリチル酸を皮膚内へ送達するために、本発明者らは、生理活性材料と既知の分子輸送体とを特定比でイオン結合させたイオン性複合体を調製し、調製したイオン性複合体が皮膚透過性を増大し得ることを見出しすことで本発明をなすに至った。
本発明の目的は、生理活性材料を皮膚内へ送達するための、皮膚浸透用の組成物を提供することである。
本発明の一側面によれば、以下の式(1)〜(4)で表した化合物から選択される何れか1個のカチオン性化合物とアニオン性生理活性材料とがイオン性結合により組み合わされているイオン性複合体を含む皮膚浸透用組成物であって、この組成物を、生理活性材料を皮膚内へ送達するために使用する、皮膚浸透用組成物を提供する:
(式中、
1およびR2はそれぞれ独立に、H、C1〜C6アルキル、C6〜C12アリールC1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、C3〜C8ヘテロアルキル、−(CH2mNHR’、−(CH2lCO2R”、−COR”’、−SO2R””、または輸送される生理活性材料であり、ここで、R’、R”、R”’、およびR””はそれぞれ独立に、H、C1〜C6アルキル、C6〜C12アリールC1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、またはC3〜C8ヘテロアルキルであり、mは、2〜5の範囲の整数であり、lは、1〜5の範囲の整数であり;
3は、
であり;
4は、
であり;
5は、
であり;
nは、1〜12の範囲の整数である)。
本発明による組成物は、細胞膜または皮膚層を通過するのが困難な分子、例を挙げるとアスコルビン酸リン酸、アスピリン、水溶性アニオン性生理活性材料を皮膚内へ輸送する優れた効果を有し、したがって、生理活性材料を皮膚内へ送達するのに効果的に使用することができる。
本発明の上記およびその他の目的および特徴は、以下の本発明の説明を添付図面と併せると明らかになるであろう。
図1Aは、フルオレセイン(FITC)標識ウリジン二リン酸N−アセチルグルコサミン(UDPF)(1)、SG8−UDPF(1:1)イオン性複合体(2)、SG8−UDPF(2:1)イオン性複合体(3)、およびSG8−UDPF(4:1)イオン性複合体(4)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図1Bは、細胞の形態学的画像を示す。 図2Aは、FITC標識ビタゲン(ビタゲン−FITC)(1)、ARG6−ビタゲン−FITCイオン性複合体(2)、ARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(3)、SG6−ビタゲン−FITCイオン性複合体(4)、およびSG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(5)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図2Bは、細胞の形態学的画像を示し、図2Cは、AとBとの重ね合わせ画像(マージ)を示す。 図3Aは、FITC−標識イノシトールリン酸(IPF)(1)、ARG6−IPFイオン性複合体(2)、ARG8−IPFイオン性複合体(3)、SG6−IPFイオン性複合体(4)、およびSG8−IPFイオン性複合体(5)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図3Bは、細胞の形態学的画像を示し、図3Cは、AとBとの重ね合わせ画像を示す。 図4Aは、UDPF(1)、ARG6−UDPFイオン性複合体(2)、ARG8−UDPFイオン性複合体(3)、SG6−UDPFイオン性複合体(4)、およびSG8−UDPFイオン性複合体(5)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図4Bは、細胞の形態学的画像を示し、図4Cは、AとBとの重ね合わせ画像を示す。 図5Aは、FITC標識4−アミノ安息香酸(4−ABF)(1)およびARG8−4−ABFイオン性複合体(2)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図5Bは、細胞の形態学的画像を示し、図5Cは、AとBとの重ね合わせ画像を示す。 図6は、ビタゲン−FITC(1)、ARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(2)、SG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(3)、4−ABF(4)、ARG8−4−ABFイオン性複合体(5)、およびSG8−4−ABFイオン性複合体(6)の試料の各々で処理した後の皮膚下45μmの深さにおける細胞の蛍光画像を示す。 図7は、ビタゲン−FITC(1)、ARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(2)、SG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(3)、4−ABF(4)、ARG8−4−ABFイオン性複合体(5)、およびSG8−4−ABFイオン性複合体(6)の試料の各々で処理した後の皮膚下90μmの深さにおける細胞の蛍光画像を示す。
本発明の詳細な説明
本発明の一側面によれば、以下の式(1)〜(4)で表した化合物から選択される何れか1個のカチオン性化合物とアニオン性生理活性材料とがイオン性結合により組み合わされているイオン性複合体を含む皮膚浸透用組成物であって、この組成物を、生理活性材料を皮膚内へ送達するために使用する、皮膚浸透用組成物を提供する:
(式中、
1およびR2はそれぞれ独立に、H、C1〜C6アルキル、C6〜C12アリールC1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、C3〜C8ヘテロアルキル、−(CH2mNHR’、−(CH2lCO2R”、−COR”’、−SO2R””、または輸送される生理活性材料であり、ここで、R’、R”、R”’、およびR””はそれぞれ独立に、H、C1〜C6アルキル、C6〜C12アリールC1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、またはC3〜C8ヘテロアルキルであり、mは、2〜5の範囲の整数であり、lは、1〜5の範囲の整数であり;
3は、
であり;
4は、
であり;
5は、
であり;
nは、1〜12の範囲の整数である)。
以下、本発明をより詳細に説明する。
本発明の一態様では、イオン性複合体は、カチオン性化合物を含む。
カチオン性化合物は、上記の式(1)〜(4)で表した化合物のうちの何れか1個であり得、分子輸送体として使用される(韓国特許第10−0578732号、同第10−0699279号、同第10−0849033号、および同第10−1021078号を参照)。
上記の式(1)〜(4)に示すように、カチオン性化合物は、様々な長さの側鎖を有するグアニジンまたはアルギニン基が糖または糖様骨格中に直鎖または分岐の形で導入されている構造を有し、それによって、水溶性および優れた生体膜透過性を示す。したがって、カチオン性化合物は、様々なアニオン性生理活性材料、たとえば診断薬、薬剤、蛍光材料などと一緒になったイオン性複合体の形で細胞膜および皮膚層を容易に通過することができる。
式(1)の化合物は、1〜8個のグアニジン基が糖アルコール誘導体のヒドロキシル末端に導入されている構造を有し、所望の官能基を、デンドリマー形の分岐を使用して骨格中に高密度で導入することができる。本発明の一態様によれば、nは、式(1)の化合物では1〜12の範囲の整数であり得る。好ましくは、式(1)の化合物は、たとえばソルビトール、マンニトール、またはガラクチトールの立体配座を有するアルジトール誘導体またはその塩であり得る。
式(2)の化合物では、nは1〜12の範囲の整数であり得る。より好ましくは、式(2)の化合物は、8個のグアニジン基が中に導入されているソルビトール誘導体またはその塩であり得る。
式(3)の化合物では、nは1〜12の範囲の整数であり得る。より好ましくは、式(3)の化合物は、6個のグアニジン基が中に導入されているソルビトール誘導体またはその塩であり得る。
式(4)の化合物は、アルギニン(nが1の場合)またはアルギニンオリゴマー(nが2〜12の範囲の整数の場合)であり得る。好ましくは、式(4)の化合物は、nが6〜8の範囲の整数であるアルギニンオリゴマーであり得る。
本発明の一態様では、イオン性複合体は、アニオン性生理活性材料を含む。
アニオン性生理活性材料は、カルボン酸基(−CO2H)、リン酸基(−OP(O)(OH)2)、またはスルホン酸基(−SO3H)を含む水溶性分子であり得る。好ましくは、アニオン性生理活性材料は、アスコルビン酸リン酸、ビタゲン、イノシトールリン酸(IP)、ウリジン二リン酸N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcNAc)、アセチルサリチル酸、4−アミノ安息香酸(4−AB)、ヒアルロン酸、硫酸デキストラン、およびそれらの組合せからなる群から選択することができる。
さらに、アニオン性生理活性材料は、フルオレセイン(FITC)、ダンシル(5−ジメチルアミノ−1−ナフタレンスルホニル)、ローダミン、およびそれらの組合せからなる群から選択される蛍光材料に連結していてもよい。
本発明の一態様によれば、アニオン性生理活性材料は、以下の材料から選択することができる:
本発明の一態様によれば、イオン性複合体は、カチオン性化合物とアニオン性生理活性材料とが電荷基準で1:1〜4:1の比でイオン性結合により組み合わされていることを特徴とする。カチオン性分子輸送体化合物とアニオン性生理活性材料との間の電荷の比は、分子を送達するためのイオン性複合体の製造にとって重要である。カチオン性分子輸送体:アニオン性生理活性材料の比が1:1以上である場合、基質とのイオン性複合体を形成することにより、1分子当たりのグアニジン基の数が適切となり、細胞透過性が増大される。比が4:1以下の場合、基質とのイオン性複合体の形成に関与していない遊離形態の余剰分子輸送体が細胞膜を通過して競合浸透することを防ぐことができる。その結果、イオン性複合体の浸透速度を増大させることができ、生理活性材料(基質)の送達効率を向上させることができる。
したがって、カチオン性化合物がアニオン性生理活性材料と電荷基準で2:1の比でイオン性結合により組み合わされている本発明のイオン性複合体が好ましい(図1を参照)。
本発明による皮膚浸透用組成物は、125〜200μmの深さまで、好ましくは150〜200μmの深さまで皮膚内に浸透することを特徴とする。この深さは、皮膚の角質層、生きた表皮層全体、および真皮層の上部に相当する。したがって、本発明による皮膚浸透用組成物は、細胞内または皮膚下、たとえば表皮層と真皮層との間に浸透して、生理活性材料を送達することができ(試験例2ならびに図6および7を参照)、したがって、機能性化粧品および皮膚障害用治療剤の送達を大きく向上させることができる。さらに、これは、皮下投与を必要とする様々な治療剤または診断剤ならびに巨大分子、たとえばタンパク質および遺伝子の輸送に適切に使用することができる。
以下の例は、本発明をさらに説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
調製例:蛍光標識アニオン性基質の調製
調製例1:ビタゲン−FITCの調製
ビタゲン(99mg、0.316mmol)をジメチルホルムアミドと水との混合物(2.5:1(v/v))(2mL)に溶解させ、次いで、それにフルオレセイン−5−イソシアナート(160mg、0.418mmol)およびトリエチルアミン(300μL、2.158mmol)を添加した。混合物を室温で1日間撹拌した。反応完了後、混合物を減圧下で濃縮し、その直後、カラムクロマトグラフィー(クロロホルム:エタノール:酢酸=16:3:1からジクロロメタン:メタノール=1:1)、続いて、DOWEX 50WX8−400イオン交換樹脂を使用したイオン交換カラムクロマトグラフィーによって精製した。得られたものに1NのNaOHを添加して、pHを8〜10に調節し、次いで、凍結乾燥して、表題化合物(240mg)を黄色粉末として得た。
調製例2:4−アミノ安息香酸−FITC(4−ABF)の調製
4−アミノ安息香酸(50mg、0.3308mmol)をテトラヒドロフランとエタノールとの混合物(3:2(v/v))(5mL)に溶解させ、次いで、それにフルオレセイン−5−イソシアナート(154mg、0.397mmol)およびトリエチルアミン(69μL、0.4962mmol)を添加した。混合物を室温で1日間撹拌した。反応完了後、混合物を減圧下で濃縮し、その直後、カラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール=10:1)によって精製して、表題化合物(145mg)を黄色粉末として得た。
例1:8個のグアニジン基を備えたソルビトール骨格を有するカチオン性化合物を含むイオン性複合体の調製
<1−1>8個のグアニジン基およびビタゲン−FITCを備えたソルビトール骨格を有するカチオン性化合物を含むイオン性複合体の調製
8個のグアニジン基(+8;グアニジン基1個につき正電荷1個)を有する、本発明による式(2)のカチオン性化合物(以下、「ソルビトールベースのG8分子輸送体」または「SG8」と称す)を、韓国特許第10−0699279号の例1に記載されている方法で調製した。次に、調製したSG8(52mg、30μmol)を三重蒸留水500μLに溶解させて、カチオン性ストック溶液を得た。
調製例1で得られたビタゲン−FITC(−1;ホスファート1個につき負電荷1個)(84mg、120μmol)を三重蒸留水2mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG8−ビタゲン−FITC」と称した。
<1−2>SG8およびmyo−イノシトール−1P−FITCを含むイオン性複合体の調製
SG8を含有するカチオン性ストック溶液を、例<1−1>に記載した方法で調製した。
myo−イノシトール−1P−FITC(以下、「IPF」と称す)(−1;ホスファート1個につき負電荷1個)(92mg、120μmol)を三重蒸留水2mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た(K.C.Seoら、Journal of Carbohydrate Chemistry、2007、26、305−327)。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG8−IPF」と称した。
<1−3>SG8およびUDP−カルバ−GlcNAc−FITC(UDPF)を含むイオン性複合体の調製
SG8を含有するカチオン性ストック溶液を、例<1−1>に記載した方法で調製した。
UDP−カルバ−GlcNAc−FITC(以下、「UDPF」と称す)(−2;ホスファート2個につき負電荷2個)(66mg、60μmol)を三重蒸留水1mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た(K.C.Seoら、Chemical Communications、2009、1733−1735)。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG8−UDPF(2:1)」と称した。
<1−4>SG8およびUDPFを含むイオン性複合体の調製
カチオン性化合物とアニオン性生理活性材料とを電荷基準で1:1の比で混合したこと以外は例<1−3>の手順を繰り返して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で1:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG8−UDPF(1:1)」と称した。
<1−5>SG8およびUDPFを含むイオン性複合体の調製
カチオン性化合物とアニオン性生理活性材料とを電荷基準で4:1の比で混合したこと以外は例<1−3>の手順を繰り返して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で4:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG8−UDPF(4:1)」と称した。
例2:6個のグアニジン基を備えたソルビトール骨格を有するカチオン性化合物を含むイオン性複合体の調製
<2−1>6個のグアニジン基およびビタゲン−FITCを備えたソルビトール骨格を有するカチオン性化合物を含むイオン性複合体の調製
6個のグアニジン基(+6;グアニジン基1個につき正電荷1個)を有する、本発明による式(3)のカチオン性化合物(以下、「ソルビトールベースのG6分子輸送体」または「SG6」と称す)を、韓国特許第10−0699279号の例8に記載されている方法で調製した。次に、調製したSG6(40mg、30μmol)を三重蒸留水500μLに溶解させて、カチオン性ストック溶液を得た。
調製例1で得られたビタゲン−FITC(63mg、90μmol)を三重蒸留水1.5mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG6−ビタゲン−FITC」と称した。
<2−2>SG6およびIPFを含むイオン性複合体の調製
SG6を含有するカチオン性ストック溶液を例<2−1>に記載した方法で調製した。
例<1−2>に記載した方法で調製したIPF(69mg、90μmol)を三重蒸留水1.5mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG6−IPF」と称した。
<2−3>SG6およびUDPFを含むイオン性複合体の調製
SG6を含有するカチオン性ストック溶液を例<2−1>に記載した方法で調製した。
例<1−3>に記載した方法で調製したUDPF(50mg、45μmol)を三重蒸留水750μLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「SG6−UDPF」と称した。
例3:アルギニン八量体カチオン性化合物を含むイオン性複合体の調製
<3−1>アルギニン八量体およびビタゲン−FITCを含むイオン性複合体の調製
本発明による式(4)のカチオン性化合物、アルギニン八量体(以下、「ARG8」と称す)(n=8;+8)は、Peptron Incから得た。次に、ARG8(61mg、30μmol)を三重蒸留水500μLに溶解させて、カチオン性ストック溶液を得た。
調製例1で得られたビタゲン−FITC(84mg、120μmol)を三重蒸留水2mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「ARG8−ビタゲン−FITC」と称した。
<3−2>ARG8およびIPFを含むイオン性複合体の調製
ARG8を含有するカチオン性ストック溶液を例<3−1>に記載した方法で調製した。
例<1−2>に記載した方法で調製したIPF(92mg、120μmol)を三重蒸留水2mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「ARG8−IPF」と称した。
<3−3>ARG8およびUDPFを含むイオン性複合体の調製
ARG8を含有するカチオン性ストック溶液を例<3−1>に記載した方法で調製した。
例<1−3>に記載した方法で調製したUDPF(66mg、60μmol)を三重蒸留水1mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「ARG8−UDPF」と称した。
<3−4>ARG8および4−ABFを含むイオン性複合体の調製
ARG8を含有するカチオン性ストック溶液を例<3−1>に記載した方法で調製した。
調製例2で得られた4−ABF(−1;カルボキシラート1個につき負電荷1個)(65mg、120μmol)を10%DMSOを含有する三重蒸留水2mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「ARG8−4−ABF」と称した。
例4:アルギニン六量体カチオン性化合物を含むイオン性複合体の調製
<4−1>アルギニン六量体およびビタゲン−FITCを含むイオン性複合体の調製
本発明による式(4)のカチオン性化合物、アルギニン六量体(以下、「ARG6」と称す)(n=6;+6)は、Peptron Incから得た。次に、ARG6(46mg、30μmol)を三重蒸留水500μLに溶解させて、カチオン性ストック溶液を得た。
調製例1で得られたビタゲン−FITC(63mg、90μmol)を三重蒸留水1.5mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「ARG6−ビタゲン−FITC」と称した。
<4−2>ARG6およびIPFを含むイオン性複合体の調製
ARG6を含有するカチオン性ストック溶液を例<4−1>に記載した方法で調製した。
例<1−2>に記載した方法で調製したIPF(69mg、90μmol)を三重蒸留水1.5mLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「ARG6−IPF」と称した。
<4−3>ARG6およびUDPFを含むイオン性複合体の調製
ARG6を含有するカチオン性ストック溶液を例<4−1>に記載した方法で調製した。
例<1−3>に記載した方法で調製したUDPF(50mg、45μmol)を三重蒸留水750μLに溶解させて、アニオン性ストック溶液を得た。
得られたアニオン性ストック溶液をカチオン性ストック溶液にゆっくり添加し、濁っている混合物溶液が透明になるまで、混合物を2〜3時間撹拌した。混合物を凍結乾燥して、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体を得た。
調製したイオン性複合体を「ARG6−UDPF」と称した。
試験例1:細胞膜透過性の測定
上記の例で調製したイオン性複合体の細胞膜透過性を確認するために、FITC−標識生理活性材料(基質)の蛍光を共焦点レーザー走査顕微鏡(Olympus FV1000)によって測定した。
最初、HeLa細胞(ATCC(登録商標)CCL−2(商標))をディッシュプレートにおいて培養した。細胞を、10%ウシ胎仔血清を含有するDMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)を使用して24時間安定化させた後、無血清培地上で24時間培養して細胞を飢餓状態にした。その後、細胞を、例1−1〜4−3で調製したイオン性複合体を用いて48μMの濃度(基質の濃度)で37℃で1時間処理した。細胞をPBS(リン酸緩衝液)で5回洗浄した後、細胞膜を通る透過性を共焦点顕微鏡により直ちに観察した。この場合、ビタゲン−FITC、IPF、UDPF、および4−ABF(基質)の各々を対照として使用した。
蛍光材料の励起にArレーザー(488nm)を使用し、細胞を60倍拡大で観察した。結果は図1〜5に示す。図1〜5の各々において、列Aは試料で処理した細胞の蛍光画像を示し、列Bは試料で処理した細胞の形態学的画像を示し、列Cは蛍光画像と形態学的画像との重ね合わせ画像を示す。
図1Aは、UDPF(対照)(1)、例<1−4>のSG8−UDPF(1:1)イオン性複合体(2)、例<1−3>のSG8−UDPF(2:1)イオン性複合体(3)、および例<1−5>のSG8−UDPF(4:1)イオン性複合体(4)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図1Bは、細胞の形態学的画像を示す。
図1に示すように、本発明のイオン性複合体で処理した細胞(図1A(2)〜(4))は、UDPF基質のみで処理したもの(図1A(1))より非常に強い蛍光強度を示す。とりわけ、カチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を電荷基準で2:1の比で含むイオン性複合体で処理した細胞(図1A(3))は、最も強い蛍光強度を示す。したがって、本発明のカチオン性化合物:アニオン性生理活性材料を含むイオン性複合体の電荷の最適比が、4:1、好ましくは2:1であることが確認される。
上記の結果は、分子輸送体(カチオン)の比が低すぎると、1分子当たりのグアニジン基の数が、基質とのイオン性複合体の形成に起因して相対的に低くなり、その結果、細胞浸透が低くなることを示している。一方、分子輸送体の比が高すぎると、基質とのイオン性複合体の形成に関与していない遊離形態の余剰分子輸送体が、細胞膜に競合的に浸透し、それによって、イオン性複合体の浸透速度が低減される。
図2Aは、ビタゲン−FITC(対照)(1)、例<4−1>のARG6−ビタゲン−FITCイオン性複合体(2)、例<3−1>のARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(3)、例<2−1>のSG6−ビタゲン−FITCイオン性複合体(4)、および例<1−1>のSG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(5)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図2Bは、細胞の形態学的画像を示し、図2Cは、AとBとの重ね合わせ画像を示す。
図2に示すように、本発明のイオン性複合体で処理した細胞(図2A(2)〜(5))は、ビタゲン−FITC基質のみで処理したもの(図2A(1))より非常に強い蛍光強度を示す。これらの結果は、ビタゲン基質のアニオン性ホスファートとカチオン性化合物(分子輸送体)のカチオン性グアニジン基の一部との間のイオン性結合の形成のために増強された細胞膜浸透、および分子輸送体の残存グアニジン基に起因する。
図3Aは、IPF(対照)(1)、例<4−2>のARG6−IPFイオン性複合体(2)、例<3−2>のARG8−IPFイオン性複合体(3)、例<2−2>のSG6−IPFイオン性複合体(4)、および例<1−2>のSG8−IPFイオン性複合体(5)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図3Bは、細胞の形態学的画像を示し、図3Cは、AとBとの重ね合わせ画像を示す。
図3に示すように、本発明のイオン性複合体で処理した細胞(図3A(2)〜(5))は、IPF基質のみで処理したもの(図3A(1))より非常に強い蛍光強度を示す。これらの結果は、IPF基質のアニオン性ホスファートとカチオン性化合物(分子輸送体)のカチオン性グアニジン基の一部との間のイオン性結合の形成のために増強された細胞膜浸透、および分子輸送体の残存グアニジン基に起因する。
図4Aは、UDPF(対照)(1)、例<4−3>のARG6−UDPFイオン性複合体(2)、例<3−3>のARG8−UDPFイオン性複合体(3)、例<2−3>のSG6−UDPFイオン性複合体(4)、および例<1−3>のSG8−UDPFイオン性複合体(5)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図4Bは、細胞の形態学的画像を示し、図4Cは、AとBとの重ね合わせ画像を示す。
図4に示すように、本発明のイオン性複合体で処理した細胞(図4A(2)〜(5))は、UDPF基質のみで処理したもの(図4A(1))より非常に強い蛍光強度を示す。これらの結果は、UDPF基質のアニオン性ホスファートとカチオン性化合物(分子輸送体)のカチオン性グアニジン基の一部との間のイオン性結合の形成のために増強された細胞膜浸透、および分子輸送体の残存グアニジン基に起因する。
図5Aは、4−ABF(対照)(1)および例<3−4>のARG8−4−ABFイオン性複合体(2)の各々で処理した細胞の蛍光画像を示し、図5Bは、細胞の形態学的画像を示し、図5Cは、AとBとの重ね合わせ画像を示す。
図5に示すように、本発明のイオン性複合体で処理した細胞(図5A(2))は、4−ABF基質のみで処理したもの(図5A(1))より非常に強い蛍光強度を示す。これらの結果は、4−ABF基質のアニオン性カルボキシラートとカチオン性化合物(分子輸送体)のカチオン性グアニジン基の一部との間のイオン性結合の形成のために増強された細胞膜浸透、および分子輸送体の残存グアニジン基に起因する。
試験例2:マウス皮膚への浸透およびその中の分布の測定
例<3−1>で調製したARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体26mg(ARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体中の基質をベースとしたビタゲン−FITCを16mgの量で秤量したARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体)を、水84μLに溶解させ、ポリエチレングリコール(PEG)400の300mgと混合して、4%試料溶液を調製した。
上述の方法に従って、例<1−1>で調製したSG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体および例<3−4>で調製したARG8−4−ABFイオン性複合体の各々を使用して、4%試料溶液を調製した。
4週齢のBALB/cヌードマウスをガスで麻酔し、上で調製した各試料溶液50μLを、後脚大腿部の皮膚に1cm×1cmの面積で塗布した。マウスを麻酔状態下で暗室に3時間置いた。脚に塗布した試料を蒸留水および70%エタノールで洗浄した後、マウスを二酸化炭素で安楽死させた。大腿部の真皮組織を剥離し、スライドガラス上に配置し、カバーガラスで固定した。スライドガラス上の各試料の経皮透過性を2光子レーザー走査顕微鏡(Leica)を用いて観察し、蛍光材料の励起にフェムト秒レーザー(960nm)を使用した。皮下組織を2μm深さの間隔で連続撮影し、代表的な深さ(45μmおよび90μm)の画像を観察した。
図6は、4%ビタゲン−FITC(対照)(1)、4%ARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(2)、および4%SG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(3);ならびに4%4−ABF(対照)(4)、4%ARG8−4−ABFイオン性複合体(5)、および4%SG8−4−ABFイオン性複合体(6)の試料の各々で処理した後の皮膚下45μmの深さにおける細胞の蛍光画像を示す。
さらに、図7は、4%ビタゲン−FITC(対照)(1)、4%ARG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(2)、および4%SG8−ビタゲン−FITCイオン性複合体(3);ならびに4%4−ABF(対照)(4)、4%ARG8−4−ABFイオン性複合体(5)、および4%SG8−4−ABFイオン性複合体(6)の試料の各々で処理した後の皮膚下90μmの深さにおける細胞の蛍光画像を示す。
図6および7に同様に示すように、基質と分子輸送体化合物とがそれぞれイオン性結合により組み合わされている本発明のイオン性複合体試料は、対照群のビタゲン−FITCまたは4−ABFと比較して、マウスの皮膚に効果的に浸透することができる。さらに、皮膚の深さとともに生理活性材料の量が減少し、その結果、蛍光強度が弱くなることが観察されている。
さらに、2光子レーザー走査顕微鏡(Leica)で測定した経皮浸透の結果は、蛍光標識生理活性材料が、皮膚の角質層、生きた表皮層全体、および真皮層の上部に相当する、少なくとも125〜200μmの深さに浸透したことを示している。
その結果、本発明に従って調製したイオン性複合体が、細胞膜に対する優れた透過性および優れた経皮浸透を示すことが確認されている。したがって、本発明のイオン性複合体は、水溶性アニオン性生理活性材料を細胞内または皮膚(生きた表皮層および真皮層)下へ送達するのに効果的に使用することができる。
本発明を上記の特定の態様に関して説明してきたが、様々な改変および変更が、当業者によって本発明に実施され得、それらも、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲内にあることも認識されたい。

Claims (7)

  1. 以下の式(1)〜(4)で表した化合物から選択される何れか1個のカチオン性化合物とアニオン性生理活性材料とがイオン性結合により組み合わされているイオン性複合体を含む皮膚浸透用組成物であって、前記組成物を、前記生理活性材料を皮膚内へ送達するために使用する、皮膚浸透用組成物:
    (式中、
    1およびR2はそれぞれ独立に、H、C1〜C6アルキル、C6〜C12アリールC1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、C3〜C8ヘテロアルキル、−(CH2mNHR’、−(CH2lCO2R”、−COR”’、−SO2R””、または輸送される生理活性材料であり、ここで、R’、R”、R”’、およびR””はそれぞれ独立に、H、C1〜C6アルキル、C6〜C12アリールC1〜C6アルキル、C3〜C8シクロアルキル、またはC3〜C8ヘテロアルキルであり、mは、2〜5の範囲の整数であり、lは、1〜5の範囲の整数であり;
    3は、
    であり;
    4は、
    であり;
    5は、
    であり;
    nは、1〜12の範囲の整数である)。
  2. 前記イオン性複合体において、前記カチオン性化合物が前記アニオン性生理活性材料と電荷基準で1:1〜4:1の比で組み合わされている、請求項1に記載の皮膚浸透用組成物。
  3. 前記アニオン性生理活性材料が、カルボン酸基(−CO2H)、リン酸基(−OP(O)(OH)2)、またはスルホン酸基(−SO3H)を含む水溶性分子である、請求項1に記載の皮膚浸透用組成物。
  4. 前記アニオン性生理活性材料が、アスコルビン酸リン酸、ビタゲン、イノシトールリン酸(IP)、ウリジン二リン酸N−アセチルグルコサミン(UDP−GlcNAc)、アセチルサリチル酸、4−アミノ安息香酸(4−AB)、ヒアルロン酸、硫酸デキストラン、およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項3に記載の皮膚浸透用組成物。
  5. 前記アニオン性生理活性材料が、フルオレセイン(FITC)、ダンシル(5−ジメチルアミノ−1−ナフタレンスルホニル)、ローダミン、およびそれらの組合せからなる群から選択される蛍光材料に連結している、請求項3に記載の皮膚浸透用組成物。
  6. 前記組成物が、皮膚の表皮層と真皮層との間に浸透する、請求項1に記載の皮膚浸透用組成物。
  7. 前記組成物が、125〜200μmの深さまで皮膚内に浸透する、請求項6に記載の皮膚浸透用組成物。
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