JP4497592B2

JP4497592B2 - Cyclodextrins having amino sugars in the branched side chain, process for producing the same, and use thereof

Info

Publication number: JP4497592B2
Application number: JP25652199A
Authority: JP
Inventors: 憲治郎服部; 直孝保田; 秀吉安部; 健一濱保; 仁橋本
Original assignee: Ensuiko Sugar Refining Co Ltd
Current assignee: Ensuiko Sugar Refining Co Ltd
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP2001081104A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アミノ糖を分岐側鎖に有する分岐シクロデキストリン、その製造法およびその利用に関する。詳しくは、カルボン酸結合型シクロデキストリンとアミノ糖を酸アミド結合させたアミノ糖を分岐側鎖に持つシクロデキストリン誘導体とその製造方法並びにこのシクロデキストリン誘導体を用いた標的指向性薬物キャリヤー等としての利用である。
本発明により得られるシクロデキストリン誘導体は医薬品工業、化学工業の分野で広く利用される。
【０００２】
【従来の技術】
シクロデキストリン（以下、ＣＤと略記することがある。）は、澱粉類に微生物酵素を作用させて得られる環状オリゴ糖で、グルコース分子がα−１，４結合で連なっており、グルコースが６，７，８個からなるα−，β−，γ−ＣＤが良く知られている。
ＣＤは、環の外部は親水性を示し、内部は疎水性を示す、きわめて特異な物質である。ＣＤは、この空洞内に酸やアミンのような有極性イオン物質から無極性の脂肪族あるいは芳香族の炭化水素や希ガスまで、様々な物質を取り込んで包接複合体を形成することができる。
この包接機能を利用して、ＣＤは環内に包接された物質の安定性の向上、物性の改変、異臭・異味除去、さらには難溶性物質の可溶化などを目的に食品、化粧品、医薬品、繊維、建材などの幅広い分野で使用されている。
【０００３】
さらに、ＣＤの有用性が認識されるに従って、ＣＤの溶解度の向上、あるいは人や動物に対する安全性を高めることを目的として、酵素反応によりＣＤに糖の側鎖を結合させた分岐ＣＤや、ＣＤ環を構成するグルコースの水酸基を有機合成により、メチル化、エチル化、ヒドロキシプロピル化などを行った置換ＣＤなどのＣＤ誘導体が開発されている。
【０００４】
なかでも、糖質酸化菌を用いて合成するカルボン酸結合型シクロデキストリン、例えばグルクロニルグルコシル−β−ＣＤ（以下、ＧＵＧ−β−ＣＤと略記することがある。) は、イオン交換樹脂を用いた精製法により、容易に高純度の製品を得ることができるとともに、安全性に優れており、医薬品向けのＣＤとして最適である（特開平07-076594 号、同10-070993 号、同10-210996 号）。
【０００５】
一方、自然界に存在する糖質で、細胞表層の糖鎖は、細胞や組織認識に深く関わっている。Ｎ−アセチルグルコサミン（以下、ＧｌｃＮＡｃと略記することがある。）、Ｎ−アセチルガラクトサミン（以下、ＧａｌＮＡｃと略記することがある。）、Ｎ−アセチルマンノサミン（以下、ＭａｎＮＡｃと略記することがある。）がそのような糖鎖の構成成分である。
【０００６】
しかしながら、従来の合成されたＣＤやマルトシルＣＤ、ＧＵＧ−β−ＣＤにはＧｌｃＮＡｃなどのアミノ糖を結合したものはなく、組織親和性の面から標的指向性薬物キャリヤーとしては不完全であった。
【０００７】
本発明者らは先にタチナタマメなどを由来とするＮ−アセチルヘキソサミニダーゼ、または卵白リゾチームの酵素の縮合反応、または糖転移反応を利用して、β−ＣＤおよびマルトシル−β−ＣＤをはじめとした各種ＣＤ類にＧｌｃＮＡｃやＧａｌＮＡｃを結合させることに成功している（特開平08-325304 号、同10-25305号）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの方法は、使用する酵素が入手が困難なもので、高価であるため、コスト高になるほか、これらの合成方法は加水分解酵素の逆反応や転移反応を利用するため、その収率は一般的に低かった。
これらの課題を解決するため、本発明者らはカルボン酸結合型シクロデキストリンとアミノ糖を酸アミド結合することを特徴とするアミノ糖を分岐側鎖にもつ新規分岐シクロデキストリンを合成し、これらの分岐シクロデキストリン誘導体を用いた標的指向性薬物キャリヤーとしての利用方法を開発した。
【０００９】
本発明の目的は、カルボン酸結合型シクロデキストリンとアミノ糖を酸アミド結合させた新規分岐シクロデキストリンとその製造法並びにこれら化合物の標的指向性薬物キャリヤーとしての利用を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような事情に鑑み、本発明者らはＧＵＧ−β−ＣＤをはじめとしてカルボン酸結合型シクロデキストリンとグルコサミン（ＧｌｃＮ）、ガラクトサミン（ＧａｌＮ）、マンノサミン（ＭａｎＮ）などのをアミノ糖をＤＣＣ−ＨＯＮＳｕ法による縮合反応によって、アミノ糖を分岐側鎖にもつ新規分岐シクロデキストリン誘導体の合成に成功した。さらに、光学バイオセンサーを利用して、この化合物の標的指向性薬物キャリヤーとしての有用性を検討し、本発明を完成させた。
【００１１】
請求項１に記載の本発明は、一般式（１）、（２）、（３）のいずれかで表される、アミノ糖を分岐側鎖に有する分岐シクロデキストリンである。
【００１２】
【化７】

【００１３】
【化８】

【００１４】
【化９】

（式中、Ｒはグルコサミニル基、ガラクトサミニル基またはマンノサミニル基である。）
【００１５】
請求項２に記載の本発明は、縮合剤の存在下、グルクロニルグルコシルシクロデキストリンとグルコサミン、ガラクトサミンおよびマンノサミンの中から選ばれた１種のアミノ糖を溶液中で反応させることを特徴とする請求項１記載のアミノ糖を分岐側鎖に有する分岐シクロデキストリンの製造法である。
【００１７】
請求項３に記載の本発明は、縮合剤が、Ｎ−エチル−Ｎ’−３−ジメチルアミノプロピルカルボジイミドまたはジシクロヘキシルカルボジイミドである請求項２記載の製造法である。
【００１８】
請求項４に記載の本発明は、一般式（４）で表されるグルコサミニドグルクロニルグルコシル−β−シクロデキストリンである。
【００１９】
【化１０】

【００２０】
請求項５に記載の本発明は、一般式（５）で表されるガラクトサミニドグルクロニルグルコシル−β−シクロデキストリンである。
【００２１】
【化１１】

【００２２】
請求項６に記載の本発明は、一般式（６）で表されるマンノサミニドグルクロニルグルコシル−β−シクロデキストリンである。
【００２３】
【化１２】

【００２４】
請求項７に記載の本発明は、請求項１記載のアミノ糖を分岐側鎖に有する分岐シクロデキストリンからなる標的指向性薬物キャリヤーである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明に関わる新規シクロデキストリン誘導体の合成材料としては、ＧＵＧ−β−ＣＤをはじめとしたカルボン酸結合型シクロデキストリンおよびＧｌｃＮ、ＧａｌＮ、ＭａｎＮなどのアミノ糖である。
【００２６】
本発明に関わる新規シクロデキストリン誘導体は、一般式（１）〜（３）の構造式で表され、アミノ糖がカルボン酸とアミド結合した構造を有するシクロデキストリン類である。
当該シクロデキストリン誘導体のうち、代表的な化合物は前記一般式（４）〜（６）の構造式で表される。
【００２７】
上記の一般式から明らかなように、本発明に関わるシクロデキストリン誘導体としては、シクロデキストリン誘導体に少なくともＧｌｃＮ、ＧａｌＮ、ＭａｎＮが結合した分岐側鎖を当該シクロデキストリン誘導体当たり１分子含んでいればよく、ＣＤとしては、いわゆる複分岐ＣＤも使用でき、また分岐側鎖の鎖長についても制限はない。
【００２８】
次に、本発明に関わるシクロデキストリン誘導体の製造法について説明する。
このシクロデキストリン誘導体は、カルボン酸結合型シクロデキストリンとアミノ糖を縮合反応させることによって得られる。
このときに用いる縮合剤としては、Ｎ−エチル−Ｎ’−３−ジメチルアミノプロピルカルボジイミド（ＥＤＣ）またはジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＤＣ）が挙げられ、ＥＤＣが特に好ましい。
この反応を行うにあたり、コハク酸イミド（ＨＯＮＳｕ）を反応液に加えてもよい。加える場合は、ＥＤＣ：ＨＯＮＳｕ＝１０：１〜１：１が好ましいが、これに限定されない。ＤＤＣの場合も同様である。
【００２９】
本発明の方法では、基本的にＧＵＧ−β−ＣＤをはじめとしたカルボン酸結合型シクロデキストリンとアミノ糖がある程度溶解する溶液中で実施すればよく、通常は水溶液として反応を行うが、水以外の有機溶媒、例えばＤＭＦなどの有機溶媒や水と該有機溶媒との混合液を使用することができる。
【００３０】
次に、上記方法で生成したシクロデキストリン誘導体は、必要に応じて反応液をイオン交換樹脂、溶媒沈殿法、高速液体クロマトグラフィーなどで分画、分取して精製することが可能である。
本発明において、反応液から未反応のアミノ糖を除去するためのイオン交換樹脂としては、ＣＭ−Ｓｅｐｈａｄｅｘなどのカチオン交換樹脂が用いられ、カルボン酸結合型シクロデキストリンを除去するためのイオン交換樹脂としては、ダイヤイオンＰＡ−４０６、ＤＥＡＥ−Ｓｅｐｈａｄｅｘなどのアニオン交換樹脂が用いられる。しかし、これら未反応の原料を除く方法は、イオン交換樹脂を用いる方法に限るものではなく、電気透析などを用いても良い。
【００３１】
ここで、シクロデキストリン誘導体の具体的な取得方法について述べると、上記の方法により得られた反応液から、未反応の原料をイオン交換樹脂を用いて除去したのち、アセトン再沈、高速液体クロマトグラフィーを用いて目的とするシクロデキストリン誘導体を分画することができる。
生成物が、目的とするシクロデキストリン誘導体であることは、ＦＡＢ−ＭＳにて分子量を測定し、 ¹Ｈ−ＮＭＲおよび¹³Ｃ−ＮＭＲにより構造解析を行って確認することができる。
その結果、実施例で得られた化合物は、一般式（４）〜（６）の構造式で表されるものであることを確認した。
【００３２】
シクロデキストリンは、難溶性薬物を包接、可溶化、安定化することができるので、薬物単独で投与する場合に比べて、バイオアベイラビリティーが改善されることが報告されている。本発明に関わるシクロデキストリン誘導体は、包接能に加えてアミノ糖を分岐側鎖に持つことから、その組織親和性は標的指向性を有する。
【００３３】
本発明のシクロデキストリン誘導体のリガンドおよびゲスト物質との相互作用の解析は、ＦＡＳＴ社製の光学バイオセンサーｌＡｓｙｓを用いて測定することができる。すなわち、光学バイオセンサーのキュベット表面に固定化したリガンド（レクチン、薬剤）を調製し、これに当該シクロデキストリン誘導体を加え、分子間相互作用によって変動する相互差用量（レスポンス）を観察するものである。
【００３４】
当該シクロデキストリン誘導体の標的指向性と、包接能を利用して標的指向性薬物キャリヤーとして使用することができる。薬物などの化合物を、このシクロデキストリン誘導体と包接させる方法としては、水溶液中で当該シクロデキストリン誘導体（ホスト) と薬物（ゲスト) を包接させ、凍結乾燥、噴霧乾燥などで乾燥物を得るような通常の包接物の調製方法を適用することができる。
【００３５】
以下に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
実施例１
ＧＵＧ−β−ＣＤ（ナトリウム塩) は特開平07-76594号の実施例４に記載の方法従って合成した。
次に、ＧＵＧ−β−ＣＤを蒸留水に溶解し、ＥＤＣとＨＯＮＳｕを加え、０℃で１時間攪拌した後、マンノサミンを加え、０℃で２時間攪拌した。次いで、室温下にて２４時間攪拌し、反応させた。
反応終了後、イオン交換樹脂アンバーライトＭＢ３を用いてバッチ法にて、未反応物および塩を除去し、濃縮後、アセトンを加えて再沈させることによって、マンノサミニドグルクロニルグルコシル−β−ＣＤ（ＭａｎＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤ）を収率８４％で得た。
【００３６】
さらに、分取用高速液体クロマトグラフィーにて精製し、当該シクロデキストリン誘導体を得た。ＯＤＳカラムを用いたＨＰＬＣクロマトグラムを図１に示した。なお、ＨＰＬＣ分析条件は以下の通りである。
カラム：ＯＤＳ−８０Ｔｓ（４．６ｍｍＩ．Ｄ．×１５０ｍｍ）
溶媒：５％アセトニトリル
流速：０．４ｍＬ／ｍｉｎ
【００３７】
単離した当該シクロデキストリン誘導体はＦＡＢ−ＭＳ（ＪＥＯＬ−ＬＡ５００）にて分子量を測定したところ、分子量１６３４であることがわかった。ＦＡＢ−ＭＳスペクトラムを図２に示した。
さらに、 ¹Ｈ−ＮＭＲ（ＪＥＯＬＳＸ−１０２Ａ）分析を行った。当該シクロデキストリ誘導体の ¹Ｈ−ＮＭＲスペクトラムを図３に示した。図から明らかなように、５．０〜５．１ｐｐｍのアノメリックＣ１プロトンと糖鎖、シクロデキストリンを含めたＣ１プロトン以外のノンアノメリックプロトンの３．２〜４．０ｐｐｍの積分値の比は１：６となっており、これは計算値の“６”とよく一致した。また、これ以外のピーク面積は相対的に少ないことから、当該シクロデキストリン誘導体、つまり一般式（６）で示されるＭａｎＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤであることを確認できた。
【００３８】
実施例２
ＧＵＧ−β−ＣＤ、ＥＤＣおよびＨＯＮＳｕを蒸留水に溶解し、０℃で１時間攪拌した後、グルコサミンを加え、０℃で２時間攪拌した。次いで、室温下にて２４時間反応させた。
反応終了後、イオン交換樹脂アンバーライトＭＢ３を用いてバッチ法にて、未反応物および塩を除去し、濃縮後、アセトンを加えて再沈させることによって、グルコサミニドグルクロニルグルコシル−β−ＣＤ（ＧｌｃＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤ）を収率９４％で得た。
さらに、分取用高速液体クロマトグラフィーにて精製し、当該シクロデキストリン誘導体を得た。
【００３９】
単離した当該シクロデキストリン誘導体は、ＦＡＢ−ＭＳ（前出）にて分子量を測定したところ、分子量１６３４であることがわかった。さらに、 ¹Ｈ−ＮＭＲ（前出）と¹³Ｃ−ＮＭＲの結果より、当該シクロデキストリン誘導体は、一般式（４）で表されるＧｌｃＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤであることを確認した。
【００４０】
実施例３
ＧＵＧ−β−ＣＤ、ＥＤＣおよびＨＯＮＳｕをを蒸留水に溶解し、０℃で１時間攪拌した後、ガラクトサミンを加え、０℃で２時間攪拌した。その後、室温下にて２４時間反応させた。
反応終了後、イオン交換樹脂アンバーライトＭＢ３を用いてバッチ法にて、未反応物および塩を除去し、濃縮後、アセトンを加えて再沈させることによって、ガラクトサミニドグルクロニルグルコシル−β−ＣＤ（ＧａｌＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤ）を収率８９％で得た。
さらに、分取用高速液体クロマトグラフィーにて精製し、当該シクロデキストリン誘導体を得た。
【００４１】
単離した当該シクロデキストリン誘導体は、ＦＡＢ−ＭＳ（前出）にて分子量を測定したところ、分子量１６３４であることがわかった。さらに、 ¹Ｈ−ＮＭＲ（前出）と¹³Ｃ−ＮＭＲの結果より、当該シクロデキストリン誘導体は、一般式（５）で示されるＧａｌＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤであることを確認した。
【００４２】
実施例４
実施例１、2 、3 で得られた当該シクロデキストリン誘導体の標的指向性薬物キャリヤーの可能性を検討するために、各々当該シクロデキストリン誘導体の末端糖残基に特異的認識を持つコンカナバリンＡ（ＣｏｎＡ）およびＳｏｙｂｅａｎＬｅｃｔｉｎ（ＳＢＡ）をキュベット表面上に固定化した光学バイオセンサーにより、各々解析した。会合定数を表１に示した。
【００４３】
【表１】
第１表

【００４４】
ＭａｎＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤおよびＧｌｃＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤはＣｏｎＡと会合挙動を示し、ＧａｌＮ−ＧＵＧ−β−ＣＤはＳＢＡと会合挙動を示した。それぞれ末端糖鎖を認識するレクチンとの間に当該シクロデキストリン誘導体の認識性が確認された。
【００４５】
実施例５
実施例４と同様に、医薬モデル物質としてコール酸および制癌剤ドキソルビシンをキュベット表面上に固定化した光学バイオセンサーを用いて、これら薬剤と当該シクロデキストリン誘導体の包接会合相互作用を各々解析した。
その結果、当該シクロデキストリン誘導体は、いずれもコール酸およびドキソルビシンとの間で包接会合挙動を示した。会合定数を表２に示した。
【００４６】
【表２】
第２表

【００４７】
以上のことから、当該シクロデキストリン誘導体は、特定のレクチンタンパク質と会合相互作用を示し、医薬モデル物質や制癌剤との間で包接会合作用することが確認でき、二重認識を行う化合物であることを示せたことから、標的指向性薬物キャリヤーの用途が期待できる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明により、アミノ糖を分岐側鎖に有するシクロデキストリン誘導体とその製造法が提供される。当該シクロデキストリン誘導体を用いて抗がん剤、抗炎症剤などの医薬品化合物を包接させることによって、医薬品化合物の生体内動態、生体内安定性および生体刺激性を改善し、作用時間を遅延し、さらにはバイオアベイラビリティーを改善することが期待できる。特に、当該シクロデキストリン誘導体を、組織親和性を高めた標的指向性薬物キャリヤーとして利用することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のマンノサミニドグルクロニルグルコシル−β−ＣＤのＯＤＳカラムの高速液体クロマトグラムを示す。
【図２】実施例１のマンノサミニドグルクロニルグルコシル−β−ＣＤのＦＡＢ−ＭＳスペクトラムを示す。
【図３】実施例１のマンノサミニドグルクロニルグルコシル−β−ＣＤの ¹Ｈ−ＮＭＲスペクトラムを示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a branched cyclodextrin having an amino sugar in the branched side chain, a production method thereof and use thereof. Specifically, a cyclodextrin derivative having an amino sugar in which a carboxylic acid-linked cyclodextrin and an amino sugar are combined with an acid amide in a branched side chain, a method for producing the same, and use as a target-directed drug carrier using the cyclodextrin derivative It is.
The cyclodextrin derivative obtained by the present invention is widely used in the fields of pharmaceutical industry and chemical industry.
[0002]
[Prior art]
Cyclodextrin (hereinafter sometimes abbreviated as “CD”) is a cyclic oligosaccharide obtained by allowing a microbial enzyme to act on starch, in which glucose molecules are linked by α-1,4 bonds, Seven, eight α-, β-, and γ-CD are well known.
CD is a very specific substance in which the outside of the ring is hydrophilic and the inside is hydrophobic. CD can include various substances from polar ionic substances such as acids and amines to nonpolar aliphatic or aromatic hydrocarbons and rare gases in this cavity to form an inclusion complex. .
Using this inclusion function, CD is used for food, cosmetics, etc. for the purpose of improving the stability of substances included in the ring, modifying physical properties, removing off-flavors and tastes, and solubilizing insoluble substances. It is used in a wide range of fields such as pharmaceuticals, textiles, and building materials.
[0003]
Furthermore, for the purpose of improving the solubility of CD or improving the safety for humans and animals as the usefulness of CD is recognized, a branched CD in which a sugar side chain is bonded to CD by an enzymatic reaction, CD CD derivatives such as substituted CDs in which the hydroxyl group of glucose constituting the ring is methylated, ethylated, hydroxypropylated, etc. by organic synthesis have been developed.
[0004]
Among them, carboxylic acid-linked cyclodextrins synthesized using saccharide-oxidizing bacteria, such as glucuronylglucosyl-β-CD (hereinafter sometimes abbreviated as GUG-β-CD), are ion exchange resins. By using the purification method used, it is possible to easily obtain a high-purity product, and it is excellent in safety and optimal as a CD for pharmaceuticals (Japanese Patent Laid-Open Nos. 07-076594, 10-070993, and 10). -210996).
[0005]
On the other hand, sugar chains that exist in nature, and sugar chains on the cell surface layer are deeply involved in cell and tissue recognition. N-acetylglucosamine (hereinafter abbreviated as GlcNAc), N-acetylgalactosamine (hereinafter abbreviated as GalNAc), N-acetylmannosamine (hereinafter abbreviated as ManNAc). .) Is a component of such a sugar chain.
[0006]
However, none of conventionally synthesized CDs, maltosyl CDs, and GUG-β-CDs have amino sugars such as GlcNAc bound thereto, and are incomplete as target-directed drug carriers in terms of tissue affinity.
[0007]
The present inventors have previously used β-CD and maltosyl-β-CD by utilizing the condensation reaction of the enzyme of N-acetylhexosaminidase or egg white lysozyme derived from sea cucumber bean or the like, or transglycosylation. The present inventors have succeeded in binding GlcNAc and GalNAc to various CDs (Japanese Patent Laid-Open Nos. 08-325304 and 10-25305).
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, these methods are difficult to obtain and expensive because of the use of enzymes, and the cost is high. In addition, these synthesis methods utilize the reverse reaction or transfer reaction of hydrolase, so that the cost is low. The rate was generally low.
In order to solve these problems, the present inventors synthesized a novel branched cyclodextrin having an amino sugar in the branched side chain, which is characterized by an acid amide bond between a carboxylic acid-linked cyclodextrin and an amino sugar. A method of using as a drug carrier targeting by using a branched cyclodextrin derivative was developed.
[0009]
An object of the present invention is to provide a novel branched cyclodextrin in which a carboxylic acid-linked cyclodextrin and an amino sugar are bonded with an acid amide, a method for producing the same, and use of these compounds as a target-directed drug carrier.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In view of such circumstances, the present inventors have converted amino sugars such as GUG-β-CD, carboxylic acid-linked cyclodextrin, glucosamine (GlcN), galactosamine (GalN), mannosamine (ManN), etc. into DCC-HONSu. We succeeded in synthesizing a novel branched cyclodextrin derivative having an amino sugar in the branched side chain. Furthermore, the usefulness of this compound as a targeting drug carrier was investigated using an optical biosensor, and the present invention was completed.
[0011]
The present invention according to claim 1 is a branched cyclodextrin having an amino sugar in a branched side chain, which is represented by any one of the general formulas (1), (2), and (3).
[0012]
[Chemical 7]

[0013]
[Chemical 8]

[0014]
[Chemical 9]

(In the formula, R is a glucosaminyl group, a galactosaminyl group or a mannosaminyl group.)
[0015]
The present invention according to claim 2 is characterized in that glucuronylglucosylcyclodextrin and one amino sugar selected from glucosamine, galactosamine and mannosamine are reacted in a solution in the presence of a condensing agent. It is a manufacturing method of the branched cyclodextrin which has the amino sugar of Claim 1 in a branched side chain.
[0017]
The present invention according to claim 3 is the production method according to claim 2, wherein the condensing agent is N-ethyl-N′-3-dimethylaminopropylcarbodiimide or dicyclohexylcarbodiimide.
[0018]
The present invention of claim 4 is a glucosaminide glucuronyl glucosyl -β- cyclodextrin represented by the general formula (4).
[0019]
[Chemical Formula 10]

[0020]
The present invention according to claim 5 is galactosaminide glucuronylglucosyl-β-cyclodextrin represented by the general formula (5).
[0021]
Embedded image

[0022]
The present invention according to claim 6 is mannosaminide glucuronylglucosyl-β-cyclodextrin represented by the general formula (6).
[0023]
Embedded image

[0024]
The present invention of claim 7 is a targeting drug carrier consisting of branched cyclodextrin having an amino sugar of claim 1, wherein the branched side chain.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Synthetic materials for the novel cyclodextrin derivatives according to the present invention include carboxylic acid-linked cyclodextrins such as GUG-β-CD and amino sugars such as GlcN, GalN, and ManN.
[0026]
The novel cyclodextrin derivatives according to the present invention are cyclodextrins represented by the general formulas (1) to (3) and having a structure in which an amino sugar is bonded to a carboxylic acid by an amide bond.
Among the cyclodextrin derivatives, typical compounds are represented by the structural formulas of the general formulas (4) to (6).
[0027]
As is clear from the above general formula, as the cyclodextrin derivative according to the present invention, it suffices if the cyclodextrin derivative contains at least one molecule of a branched side chain in which GlcN, GalN, ManN is bound, As the CD, so-called multi-branched CDs can be used, and the chain length of the branched side chain is not limited.
[0028]
Next, the manufacturing method of the cyclodextrin derivative concerning this invention is demonstrated.
This cyclodextrin derivative can be obtained by subjecting a carboxylic acid-linked cyclodextrin and an amino sugar to a condensation reaction.
Examples of the condensing agent used at this time include N-ethyl-N′-3-dimethylaminopropylcarbodiimide (EDC) or dicyclohexylcarbodiimide (DDC), and EDC is particularly preferable.
In carrying out this reaction, succinimide (HONSu) may be added to the reaction solution. When adding, EDC: HONSu = 10: 1 to 1: 1 is preferable, but not limited thereto. The same applies to DDC.
[0029]
In the method of the present invention, the reaction may be basically carried out in a solution in which carboxylic acid-linked cyclodextrin such as GUG-β-CD and amino sugar are dissolved to some extent, and the reaction is usually carried out as an aqueous solution. Or an organic solvent such as DMF or a mixture of water and the organic solvent can be used.
[0030]
Next, the cyclodextrin derivative produced by the above method can be purified by fractionating and fractionating the reaction solution by ion exchange resin, solvent precipitation, high performance liquid chromatography or the like, if necessary.
In the present invention, as an ion exchange resin for removing unreacted amino sugar from a reaction solution, a cation exchange resin such as CM-Sephadex is used, and as an ion exchange resin for removing a carboxylic acid-bonded cyclodextrin. Anion exchange resins such as Diaion PA-406 and DEAE-Sephadex are used. However, the method of removing these unreacted raw materials is not limited to the method using an ion exchange resin, and electrodialysis may be used.
[0031]
Here, a specific method for obtaining a cyclodextrin derivative will be described. After removing unreacted raw materials from the reaction solution obtained by the above method using an ion exchange resin, reprecipitation with acetone, high performance liquid chromatography. Can be used to fractionate the desired cyclodextrin derivative.
It can be confirmed that the product is the target cyclodextrin derivative by measuring the molecular weight with FAB-MS and conducting structural analysis with ¹ H-NMR and ¹³ C-NMR.
As a result, it was confirmed that the compounds obtained in the examples were those represented by the structural formulas of the general formulas (4) to (6).
[0032]
Cyclodextrins have been reported to improve bioavailability compared to administration of drugs alone because they can include, solubilize and stabilize poorly soluble drugs. Since the cyclodextrin derivative according to the present invention has an amino sugar in the branched side chain in addition to the inclusion ability, its tissue affinity has a target directivity.
[0033]
The analysis of the interaction of the cyclodextrin derivative of the present invention with the ligand and the guest substance can be measured using an optical biosensor lAsys manufactured by FAST. That is, a ligand (lectin, drug) immobilized on the cuvette surface of an optical biosensor is prepared, and the cyclodextrin derivative is added to this to observe a differential dose (response) that varies due to intermolecular interaction. .
[0034]
The cyclodextrin derivative can be used as a target drug carrier by utilizing the target directivity and inclusion ability. As a method for inclusion of a compound such as a drug with this cyclodextrin derivative, the cyclodextrin derivative (host) and the drug (guest) are included in an aqueous solution, and a dried product is obtained by freeze drying, spray drying, or the like. The usual preparation method of inclusions can be applied.
[0035]
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【Example】
Example 1
GUG-β-CD (sodium salt) was synthesized according to the method described in Example 4 of JP-A-07-76594.
Next, GUG-β-CD was dissolved in distilled water, EDC and HONSu were added and stirred at 0 ° C. for 1 hour, then mannosamine was added and stirred at 0 ° C. for 2 hours. Subsequently, it was made to react by stirring for 24 hours at room temperature.
After completion of the reaction, unreacted substances and salts are removed by a batch method using the ion exchange resin Amberlite MB3, concentrated, and then reprecipitated by adding acetone, whereby mannosaminide glucuronylglucosyl-β -CD (ManN-GUG-β-CD) was obtained in 84% yield.
[0036]
Furthermore, the cyclodextrin derivative was obtained by purification by preparative high performance liquid chromatography. An HPLC chromatogram using an ODS column is shown in FIG. The HPLC analysis conditions are as follows.
Column: ODS-80Ts (4.6 mm ID × 150 mm)
Solvent: 5% acetonitrile Flow rate: 0.4 mL / min
[0037]
When the molecular weight of the isolated cyclodextrin derivative was measured by FAB-MS (JEOL-LA500), it was found to have a molecular weight of 1634. The FAB-MS spectrum is shown in FIG.
Further, ¹ H-NMR (JEOL SX-102A) analysis was performed. The ¹ H-NMR spectrum of the cyclodextri derivative is shown in FIG. As is clear from the figure, the ratio of the integral value of 3.2 to 4.0 ppm of non-anomeric protons other than C1 protons including 5.0 to 5.1 ppm of anomeric C1 protons and sugar chains and cyclodextrins is 1 : 6, which is in good agreement with the calculated value “6”. Moreover, since the other peak areas were relatively small, it was confirmed that the cyclodextrin derivative was ManN-GUG-β-CD represented by the general formula (6).
[0038]
Example 2
GUG-β-CD, EDC and HONSu were dissolved in distilled water and stirred at 0 ° C. for 1 hour, glucosamine was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. Subsequently, it was made to react at room temperature for 24 hours.
After completion of the reaction, glucosaminid glucuronylglucosyl-β- was obtained by removing unreacted substances and salts by batch method using ion exchange resin Amberlite MB3, concentrating and then reprecipitating with acetone. CD (GlcN-GUG-β-CD) was obtained with a yield of 94%.
Furthermore, the cyclodextrin derivative was obtained by purification by preparative high performance liquid chromatography.
[0039]
The isolated cyclodextrin derivative was measured for molecular weight by FAB-MS (supra) and found to have a molecular weight of 1634. Furthermore, from the results of ¹ H-NMR (supra) and ¹³ C-NMR, it was confirmed that the cyclodextrin derivative was GlcN-GUG-β-CD represented by the general formula (4).
[0040]
Example 3
GUG-β-CD, EDC and HONSu were dissolved in distilled water and stirred at 0 ° C. for 1 hour, galactosamine was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 2 hours. Then, it was made to react at room temperature for 24 hours.
After completion of the reaction, unreacted substances and salts are removed by a batch method using the ion-exchange resin Amberlite MB3, concentrated, and then reprecipitated by adding acetone, whereby galactosaminid glucuronylglucosyl-β- CD (GalN-GUG-β-CD) was obtained with a yield of 89%.
Furthermore, the cyclodextrin derivative was obtained by purification by preparative high performance liquid chromatography.
[0041]
The isolated cyclodextrin derivative was measured for molecular weight by FAB-MS (supra) and found to have a molecular weight of 1634. Furthermore, from the results of ¹ H-NMR (supra) and ¹³ C-NMR, it was confirmed that the cyclodextrin derivative was GalN-GUG-β-CD represented by the general formula (5).
[0042]
Example 4
In order to investigate the possibility of targeting drug carriers of the cyclodextrin derivatives obtained in Examples 1, 2 and 3, concanavalin A (Con A) having specific recognition on the terminal sugar residues of the cyclodextrin derivatives, respectively. ) And Soybean Lectin (SBA) were each analyzed by an optical biosensor immobilized on the cuvette surface. The association constants are shown in Table 1.
[0043]
[Table 1]
Table 1

[0044]
ManN-GUG-β-CD and GlcN-GUG-β-CD showed association behavior with ConA, and GalN-GUG-β-CD showed association behavior with SBA. The recognizability of the cyclodextrin derivative was confirmed between each lectin that recognizes the terminal sugar chain.
[0045]
Example 5
In the same manner as in Example 4, by using an optical biosensor in which cholic acid and the anticancer drug doxorubicin were immobilized on the cuvette surface as pharmaceutical model substances, the inclusion association interaction between these drugs and the cyclodextrin derivative was analyzed.
As a result, all of the cyclodextrin derivatives showed inclusion association behavior between cholic acid and doxorubicin. The association constants are shown in Table 2.
[0046]
[Table 2]
Table 2

[0047]
Based on the above, the cyclodextrin derivative is a compound that exhibits an association interaction with a specific lectin protein, can be confirmed to have an inclusion association with a pharmaceutical model substance or an anticancer agent, and performs double recognition. Therefore, the use of a target-directed drug carrier can be expected.
[0048]
【The invention's effect】
The present invention provides a cyclodextrin derivative having an amino sugar in the branched side chain and a method for producing the same. Inclusion of pharmaceutical compounds such as anticancer agents and anti-inflammatory agents using the cyclodextrin derivative improves the in vivo kinetics, in vivo stability and biostimulation of the pharmaceutical compounds and delays the action time. In addition, it can be expected to improve bioavailability. In particular, the cyclodextrin derivative can be expected to be used as a target-directed drug carrier with enhanced tissue affinity.
[Brief description of the drawings]
1 is a high-performance liquid chromatogram of an ODS column of mannosaminidoglucuronylglucosyl-β-CD of Example 1. FIG.
2 shows an FAB-MS spectrum of mannosaminid glucuronylglucosyl-β-CD of Example 1. FIG.
3 shows the ¹ H-NMR spectrum of mannosaminid glucuronylglucosyl-β-CD in Example 1. FIG.

Claims

A branched cyclodextrin having an amino sugar in a branched side chain represented by any one of the general formulas (1), (2), and (3).

(In the formula, R is a glucosaminyl group, a galactosaminyl group or a mannosaminyl group.)

The amino sugar according to claim 1, wherein glucuronyl glucosyl cyclodextrin and one amino sugar selected from glucosamine, galactosamine and mannosamine are reacted in a solution in the presence of a condensing agent. A method for producing a branched cyclodextrin having a chain.

The process according to claim 2, wherein the condensing agent is N-ethyl-N'-3-dimethylaminopropylcarbodiimide or dicyclohexylcarbodiimide.

Glucosaminid glucuronylglucosyl-β-cyclodextrin represented by the general formula (4).

Galactosaminid glucuronylglucosyl-β-cyclodextrin represented by the general formula (5).

Mannosaminidoglucuronylglucosyl-β-cyclodextrin represented by the general formula (6).

A target-directed drug carrier comprising a branched cyclodextrin having the amino sugar of claim 1 in a branched side chain.