JP5648931B2 - 薬物送達のための生分解性ブロック・ポリマー、およびそれに関連する方法 - Google Patents

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Description

本発明は生分解性ブロック・ポリマーに関し、さらに詳しくは薬物送達に使用するための、生物活性材料を含むその内包ミセルに関する。
臨床的に使用される薬剤の大部分は、低分子量ポリマー化合物（＜５００ダルトン）であり、血流中での短い半減期、および高いクリアランス率を示す。こうした低分子は、全身の健常組織および病変組織の両方に急速に拡散し、多くの場合、重篤な副作用を引き起こす。さらに、こうした治療薬は溶解性および安定性が限られているうえ、毒性があることが多いため、これら運搬に関する問題を解決する有効な薬物送達システムが非常に注目されている。ポリマー治療剤（薬剤を共有結合した、または物理的に組み込んだ重合薬剤、重合薬剤コンジュゲート、ポリマー−タンパク質コンジュゲート、ポリマー−ＤＮＡコンジュゲート、および重合ミセルなど）は、研究が進行している分野である。
最も広く研究された送達剤は、ブロックの１つが水に選択的に溶媒和されるブロック・コポリマーから生成される超分子である。こうしたミセルは、疎水性荷物(cargo)を封鎖することができるコア−シェル構造または区画構造を形成し、典型的には直径が数十ナノメートルであり、粒度分布が比較的狭い。薬剤のコア−シェル構造への非共有結合的封入に基づく超分子薬物送達システムの主な障害は、高度希釈でのポリマー・ミセルの安定性の欠如、および低い薬剤内包レベルにある。安定性の向上は、前混合ミセルのコアまたはシェルを架橋結合することにより、あるいは、たとえば、逆電荷のブロック・イオノマー間での多価電解質の複合体形成、立体複合体形成、または水素結合などブロック間の非共有結合性相互作用を促進する構造設計により達成されてきた。化学的な架橋結合により安定性は改善されたものの、このアプローチは、ゲスト分子の封入または生分解性にとって最適でない場合がある。
さらに、非共有結合性相互作用は、内包レベルを向上させ、荷物の放出速度を緩和するキャリア−荷物複合体を強化するために使用することもできる。たとえば、イオン対複合体の形成を伴うアンモニウム・イオンとカルボキシレート・アニオンとの間の相互作用は、分子認識プロセスの重要な典型例である。この酸塩基モチーフは、ジブロック・コポリマーの自己組織化を制御してドメイン・パターン、低分子混合物、界面、界面活性剤／ポリマー／デンドリマー超分子複合体、液晶／ポリマー複合体、熱応答性ゲル等を形成するためゲルの超分子集合体に利用されてきた。疎水性薬剤分子（Ｒ１−ＣＯＯＨ）とポリマー・セグメント（ＮＨ２−Ｒ２）との間の特異的な酸塩基相互作用により、水性媒体中のブロック・コポリマー・ミセルの薬剤内包能が改善された。同様に、コア内に酸官能基を含むコア／シェル・ミセルは、ＤＯＸの高い内包レベルを封鎖する。ただし、残念ながら、ＤＯＸ分子を、酸基を介してコアに化学的に連結する必要があり、癌の処置においては生物活性を示さなかった。同様に、別の非共有結合性相互作用の使用した立体複合体形成も、薬剤内包量を著しく改善するだけでなく、放出速度を制御するために使用されてきた。
薬物送達システムにとって超希釈条件におけるミセルの安定性、および荷物−キャリア内包レベルの向上は、依然として重要な課題である。
したがって、実施形態の１つでは、生分解性ブロック・コポリマーであって、
ポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロック、および
ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合（ＲＯＰ：ｒｉｎｇ ｏｐｅｎｉｎｇ ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）により得られる第１の反復単位を含む疎水性ブロックであり、第１の反復単位は尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む側鎖部分を含む疎水性ブロック、
を含み、
疎水性ブロックの側鎖は共有結合した生物活性材料を含まず、ブロック・コポリマーは水中で自己組織化して、非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適なミセルを形成し、ブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解される
生分解性ブロック・コポリマーを開示する。
別の実施形態では、生分解性ブロック・ポリマーを形成する方法であって、
ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合によりブロック・コポリマーを形成することを含み、ブロック・コポリマーは親水性ブロックおよび疎水性ブロックを含み、親水性ブロックはポリエーテルアルコールから誘導され、疎水性ブロックは尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む側鎖を含む第１の反復単位を含み、
疎水性ブロックは共有結合した生物活性材料を含む側鎖を含まず、ブロック・コポリマーは、非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適なミセルを水中で形成し、ブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解される
方法を開示する。
別の実施形態では、
第１の生分解性ブロック・コポリマーであって、ポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロックと、ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる第１の反復単位を含む疎水性ブロックとを含み、第１の反復単位は、尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む側鎖を含み、疎水性ブロックの側鎖は共有結合した生物活性材料を含まず、ブロック・コポリマーは非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適であり、ブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解される生分解性ブロック・コポリマー
を含むミセルを開示する。
別の実施形態では、細胞を処置する方法であって、
第１の生分解性ブロック・コポリマーであって、ポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロック、およびポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる第１の反復単位を含む疎水性ブロックを含み、第１の反復単位は尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む側鎖を含む生分解性ブロック・コポリマーと、
生物活性材料と
を含む内包ミセルのナノ粒子を含む水性混合物と細胞を接触させることを含み
第１のブロック・コポリマーは非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適であり、疎水性ブロックの側鎖は生物活性材料に共有結合しておらず、第１のブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解される
方法を開示する。
当業者であれば、以下の詳細な説明、図および添付の特許請求の範囲から本発明の上記および他の特徴と利点とを認識および理解するであろう。
保護されたブロック・コポリマー実施例３の１Ｈ ＮＭＲスペクトルである。 ベンジルエステル基をカルボン酸に水素化分解した後の実施例３の１Ｈ ＮＭＲスペクトルである。 トリブロック・コポリマー実施例７から作られたＤＯＸ内包ミセルの透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｇｒａｐｈ）画像である。 実施例５〜８のＤＯＸ放出プロファイルを示すグラフである。 （Ａ）ポリマー実施例５〜８により形成されたブランク・ミセルの濃度を関数としたＨｅｐＧ２細胞の生存率を示すグラフである。（Ｂ）ポリマー実施例５〜８により形成されたＤＯＸ内包ミセルの濃度を関数としたＨｅｐＧ２細胞の生存率を示すグラフである。 実施例１１、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ０．８−ｒ−ＭＴＣＵ０．２）］（５ｋ−５ｋ）をモノメチルＰＥＧ、ＭＰＥＧ１（５ｋ）と比較したＧＰＣ（Ｇｅｌ ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）クロマトグラムである。 実施例１２、１３および比較例２により形成されたミセルの動的光散乱（ＤＬＳ：ｄｙｎａｍｉｃ ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）の結果を比較したグラフである。 実施例１３、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ０．８−ＭＴＣＵ０．２）］（５ｋ−３ｋ）の薬剤内包ミセル（図８にＰ＋Ｄとプロット表示）と共に、実施例１３により形成された非内包ポリマー・ミセル（図８にＰとプロット表示）の粒度および粒度分布を示すグラフである。尿素基なしで調製された非内包ミセル、比較例４、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＴＭＣ）］（５ｋ−３ｋ）の大きさは、直径約２４ｎｍであったのに対し（図８にＰ’とプロット表示）、比較例４、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＴＭＣ）］（５ｋ−３ｋ）から調製された薬剤内包ミセルの大きさはかなり大きく、約４３０ｎｍであった（図８にＰ’＋Ｄとプロット表示）。 異なる尿素含有量を有するＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ１〜ｘ−ＭＴＣＵｘ）］ブロック・コポリマー（実施例１２、１３および比較例２、ｘはそれぞれ０．４、０．２および０．０であり、各々３０００のＭｎの疎水性ブロックを有する）による薬剤内包ミセルの薬剤内包量と大きさとの関係を示すグラフである。 比較例４（ｆ＝０）、実施例１３（ｆ＝０．２）および実施例１２（ｆ＝０．４）とのインキュベーション後のＭＣＦ７ヒト乳癌細胞の生存率を示す棒グラフである。 比較例４（ｆ＝０）、実施例１３（ｆ＝０．２）および実施例１２（ｆ＝０．４）を含むＢＴ４７４ヒト乳房癌細胞株の生存率を示す棒グラフである。
水中でミセルを形成し、非共有結合性相互作用により生物活性材料（本明細書では、生物活性材料とも呼ばれる）を封鎖するのに好適である生体適合性および生分解性ブロック・コポリマーを開示する。このブロック・コポリマーは、ポリエーテル骨格を含む親水性ブロックと、尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含むペンダント部分を含む第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合（ＲＯＰ）により得られる第１の反復単位を含む疎水性ブロックとを含む。疎水性ブロックは、側鎖に共有結合した生物活性材料（たとえば、薬剤、ペプチド、ヌクレオチド、または何らかの細胞特異的相互作用が可能な材料）をまったく有さない。ブロック・コポリマーは、単分散で両親媒性であり、０％〜２０％の細胞毒性を示し、より詳細には細胞毒性を示さない。
「生分解性」という用語は、米国材料試験協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）により、生物活性、特に酵素作用により分解され、材料の化学構造が大きく変化することと定義される。本明細書においては、材料は、ＡＳＴＭ Ｄ６４００により１８０日以内に６０％生分解される場合、「生分解性」である。
さらに詳しくは、ブロック・コポリマーは、グリコールでも、またはモノアルコールでもよいポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロックを含む。ポリエーテルアルコールは、１つまたは複数の環状カーボネート・モノマーの開環重合を開始させ、疎水性ブロックを形成するのに使用される。疎水性ブロックは、尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む第１の環式カルボニル・モノマーから誘導することができる。主鎖を分解することなく開環重合後にカルボン酸基に変換し得るエステル基は、潜在的(latent)カルボン酸基である。たとえば、潜在的カルボン酸基は、開環重合後に脱保護することができる保護されたエステルであってもよい。
より詳細には、疎水性ブロックは、以下の官能基、カルボン酸基、潜在的カルボン酸基または尿素基のいずれも含まない第２の環式カルボニル・モノマーから誘導される第２の繰り返し単位をさらに含む。環式カルボニル・モノマーを組み合わせると、ブロック・コポリマーの疎水性、自己会合挙動、およびブロック・コポリマーと薬剤などの生物活性のある「荷物(cargo)」材料との非共有結合相互作用が制御される。このため、ブロック・コポリマーは、特定のミセル形成特性を達成するように設計しても、あるいは特定の生物活性材料の内包もしくは放出またはその両方に関与する非共有結合相互作用を調節するように設計してもよい。
また、第１の環式カルボニル・モノマーは、必要に応じて尿素基および潜在的カルボン酸基を共に含んでもよい。尿素基は、分岐水素結合を介して会合することができ、その水素結合強度は、アミドおよびウレタンを上回る。尿素の自己認識（すなわち、尿素官能基が他の尿素官能基と相互作用する（Ａ−Ａ系））により、従来のＡ−Ｂ対（すなわち、尿素がケトンなどの異なる官能基と相互作用する）と比較して合成手順が簡素化される。また、尿素は、カルボキシレート誘導体およびそのイソスター(isosteres)（スルホネート、ホスホネートおよびホスフェート）と非共有結合して、ミセルの安定性および薬剤の内包量を改善することもできる。
水溶液中のブロック・コポリマーは、可逆的に自己会合し、ペンダント尿素もしくはカルボン酸基またはその両方を欠いたブロック・コポリマーから形成されたミセルと比較して低い臨界ミセル濃度（ＣＭＣ：ｃｒｉｔｉｃａｌ ｍｉｃｅｌｌｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を有するナノサイズのミセルを形成する。ブロック・コポリマーを単独で使用してホモミセルを形成しても、または組み合わせて使用して混合ミセルを形成してもよい。特に、カルボン酸含有ブロック・コポリマーを使用すれば、尿素含有ブロック・コポリマーとの混合ミセルを形成することができる。混合ミセルの尿素とカルボン酸とのモル分率は、ミセル形成組成物の薬剤内包量、鎖の凝集数、臨界ミセル濃度、および薬物放出特性の最適化を可能にするように、合成修飾ではなく配合により調整すると有利な場合がある。ブロック・コポリマーは、可逆的に荷物材料と会合し、ナノサイズの内包ミセルを形成する。低分子量荷物（Ｍｎ＜３００ダルトン）の高い内包量が実現されている。驚いたことに、内包ミセルの平均の大きさ（ブロック・コポリマー−荷物複合体(conjugate)とも呼ばれる）は、内包ミセルの乾燥重量に対して約１０ｗｔ．％〜４０ｗｔ．％の薬剤内包量で約１００ｎｍである。
ミセルを形成するブロック・コポリマーは、下記一般式（１）を持つものであり、
Ａ’−ｂ−［Ｐ（モノマー１、．．．）］（１）
式中、Ａ’はポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロックを表し、「−ｂ−」はブロックの境界を示し、［Ｐ（モノマー１、．．．）］は、１つまたは複数の環式カルボニル・モノマーの開環重合により形成される疎水性ブロックを表す。角括弧「［ ］」は疎水性ブロックを示し、「Ｐ（ ）」は、括弧内に含まれる１つまたは複数の環式カルボニル・モノマーの開環重合を示す。疎水性ブロックは、単一の環式カルボニル・モノマーから形成されるホモポリマー、２つ以上の環式カルボニル・モノマーから形成されるランダム・コポリマー（式（１）のモノマー名を区切る「−ｒ−」で示す）、２つ以上の環式カルボニル・モノマーから形成されるブロック・コポリマー（２つ以上の環式カルボニル・モノマーを区切る「−ｂ−」で示す）、またはこれらの混合物を含むポリマー鎖を含んでもよい。すなわち、疎水性ブロックはそれ自体に、これらのポリマー鎖の種類のいずれか１つを含んでも、あるいはそれらの混合物を含んでもよい。
たとえば、下記に詳述されるブロック・コポリマーは、式ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ−ｒ−ＭＴＣＵ）］で表され、親水性ブロックはモノメチルポリ（エチレングリコール）（ＭＰＥＧ１）から誘導され、疎水性ブロックは、下記構造を持つ２つの環式カルボニル・モノマーＭＴＣＯＥｔおよびＭＴＣＵから誘導されるランダム・コポリマーからなる。
式中、ｎは２〜１００００の整数である。ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ−ｒ−ＭＴＣＵ）］は、下記構造を持つ。
式中、疎水性ブロックのカーボネート反復単位の垂直方向のスタッキングは、反復単位のランダムな構成を示す。すなわち、どちらのカーボネート反復単位がＭＰＥＧ１鎖に結合してもよい。親水性ブロックは任意に、誘導体化末端反復単位、Ｚ’を含んでもよく、疎水性ブロックも任意に、誘導体化末端反復単位、Ｚ’’を含んでもよい。上記の例では、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ−ｒ−ＭＴＣＵ）］の親水性ブロックは、ＭｅＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−構造を持つ誘導体化末端反復単位を含む。Ｚ’およびＺ’’は、１〜１００個の炭素を含む一価のラジカルであってもよい。Ｚ’およびＺ’’は、エンドキャップされた末端の反復単位、たとえば、上記に示したようにアセチルまたはメチルでエンドキャップされた反復単位を表してもよい。あるいは、Ｚ’およびＺ’’は、親水性ブロックもしくは疎水性ブロックまたはその両方の末端反復単位のより複雑な合成誘導体を表してもよい。Ｚ’およびＺ’’が含み得る官能基については限定されるものではないが、ただし、ブロック・コポリマーの荷物内包特性、ミセル形成特性、薬物放出特性、もしくは細胞標的化特性またはその全部に悪影響を及ぼさないものとする。Ｚ’およびＺ’’は独立に以下の基、ケトン基、カルボン酸基、エステル基、チオエステル基、エーテル基、アミド基、アミン基、アルデヒド基、アルケン基、アルキン基、３〜１０個の炭素を含む環状脂肪族環、２〜１０個の炭素を含む複素環式環、または前述の追加官能基の組み合わせの１つまたは複数を含んでもよい。複素環式環は、酸素、硫黄もしくは窒素またはその全部を含んでもよい。
開環重合のためのポリエーテルアルコール開始剤は、１つまたは複数のヒドロキシ基を含んでもよい。より詳細には、ポリエーテルアルコールは、下記一般式（２）のポリ（アルキレングリコール）であってもよく、
ＨＯ−［ＣＨ２（ＣＨＲ５）ｘＣＨＲ５Ｏ］ｎ−Ｈ （２）
式中、ｘは０〜８であり、Ｒ５は各々水素、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、または６〜３０個の炭素を含むアリール基から独立に選択される一価のラジカルである。下付き文字ｎは２〜１００００の整数である。このため、エーテル反復単位は、各骨格酸素間に２〜１０個の骨格炭素を含む。あるいは、ポリ（アルキレングリコール）は、下記式（３）で表されるモノエンドキャップされたポリ（アルキレングリコール）であってもよい。
Ｒ６Ｏ−［ＣＨ２（ＣＨＲ５）ｘＣＨＲ５Ｏ］ｎ−Ｈ （３）
式中、Ｒ６は、１〜２０個の炭素を含む一価の炭化水素ラジカルである。
非限定的な例として、ポリエーテルアルコールは、ＨＯ−［ＣＨ２ＣＨＲ５Ｏ］ｎ−Ｈ構造を有するポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ：ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ））であってもよく、式中、エーテル反復単位ＣＨ２ＣＨＲ５Ｏ（角括弧で示す）は、骨格酸素に連結した２個の骨格炭素を含む。また、ポリエーテルアルコールは、ＨＯ−［ＣＨ２ＣＨＲ５ＣＨＲ５Ｏ］ｎ−Ｈ構造を持つポリ（プロピレングリコール）（ＰＰＧ：ｐｏｌｙ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ））であってもよく、式中、エーテル反復単位ＣＨ２ＣＨＲ５Ｏは、骨格酸素に連結した３個の骨格炭素を含む。モノエンドキャップされたＰＥＧの例には、市販されているモノメチルＰＥＧがあり、一末端反復単位は、ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−構造を持つ。モノ誘導体化ポリ（アルキレングリコール）の末端反復単位は、一般に下記一般式（４）で表されるより複雑な化学構造を含んでもよい。
Ｚ’−［ＣＨ２（ＣＨＲ５）ｘＣＨＲ５Ｏ］ｎ〜１−Ｈ （４）
式中、Ｚ’−は、末端反復単位の骨格炭素および酸素を含む一価のラジカルであり、２〜１００個の炭素を有していてもよい。以下の非限定的な例は、ＰＥＧをベースとしたポリエーテルアルコール開始剤のモノ末端誘導体化について説明する。上記のように、ＰＥＧの一末端単位は、上記に示したように、式中、Ｚ’−がＭｅＯＣＨ２ＣＨ２Ｏ−であるモノメチルＰＥＧなど、１〜２０個の炭素を持つ一価の炭化水素基でキャップしてもよい。別の例では、ＰＥＧの一末端単位は、式中のＺ’−がＯＣＨＣＨ２ＣＨ２Ｏ−であってもよいアルデヒドでもよい。アルデヒドを第一級アミンで処理すると、式中のＺ’−がＲ７Ｎ＝ＣＨＣＨ２ＣＨ２Ｏ−であるイミンが生成される。Ｒ７は、水素、１〜３０個の炭素のアルキル基、または６〜１００個の炭素を含むアリール基から選択される一価のラジカルである。続いて、イミンを式中のＺ’−がＲ７ＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２Ｏ−であるアミンに還元してもよい。別の例では、ＰＥＧの一末端反復単位を式中のＺ’−がＨＯＯＣＣＨ２Ｏ−であるカルボン酸に酸化してもよい。公知の方法を用いて、このカルボン酸を式中のＺ’−がＲ７ＯＯＣＣＨ２Ｏ−になるエステルに変換してもよい。あるいは、カルボン酸をＺ’がＲ７ＮＨＯＣＣＨ２Ｏ−になるアミドに変換してもよい。他の多くの誘導体も可能である。特定の実施形態では、Ｚ’−は、特定の細胞型と相互作用する生物活性部分を含む基である。たとえば、Ｚ’基は、肝細胞を特異的に認識するガラクトース部分を含んでもよい。この例では、Ｚ’−は、下記構造を有していてもよく、
式中、−Ｌ’−は、親水性ブロックの末端単位を含む２〜５０個の炭素を含む二価の結合基である。Ｌ’の右側のハイフンは、疎水性ブロックに対する結合である。Ｚ’は、マンノースなど他の生物活性部分を含んでもよい。
開環重合の開始剤として使用されるポリエーテルアルコールは、ポリ（アルキレングリコール）、モノ誘導体化ポリ（アルキレングリコール）またはこれらの混合物を含んでもよい。ポリエーテルアルコール開始剤は、モノ誘導体化末端反復単位を含んでいてもよいし、あるいは、モノ誘導体化末端反復単位を開環重合後に形成してもよい。
ポリエーテルアルコールの数平均分子量は、１００〜１００，０００、さらに詳しくは１００〜１００００、さらに一層詳しくは１００〜５０００であってもよい。
ブロック・コポリマーの疎水性ブロックは、開環重合により１つまたは複数の環式カルボニル・モノマーから誘導される繰り返し単位を含む。第１の環式カルボニル・モノマーは、尿素基、潜在的カルボン酸基またはこれらの混合物を含むペンダント部分を含む。ペンダント部分は、疎水性ブロックの側鎖になる。実施形態の１つでは、第２の環式カルボニル・モノマーが存在する場合、尿素基、潜在的カルボン酸基またはこれらの混合物を含むペンダント部分を含まない。環式カルボニル・モノマーがさらに存在する場合、尿素基、潜在的カルボン酸基またはこれらの混合物を含むペンダント部分を任意に含んでもよい。環式カルボニル・モノマーのいくつかの一般式を下記に示す。
環式カルボニル・モノマーは、下記一般式（５）を有していてもよく、
式中、ｔは０〜６の整数であり、ｔが０である場合、４および６と表記された炭素は一緒に単結合によりに連結している。Ｙは各々
から独立に選択される二価のラジカルであり、式中、ダッシュ「−」は環の結合点を示す。後者の２つの基は、−Ｎ（Ｑ１）−および−Ｃ（Ｑ１）２−とも表される。Ｑ１は各々水素、ハロゲン化物、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素原子を含むアリール基、および下記構造を持つ基であり、
式中、Ｍ１は、−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１または−ＳＲ１（前と同様、式中、ダッシュは結合点を表す）から選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである。Ｒ１は、１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から選択される一価のラジカルである。Ｑ１基は各々独立に尿素基、潜在的カルボン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含んでもよい。Ｑ１が水素でない場合、Ｑ１は、開環重合後に疎水性ブロックの側鎖になる環式カルボニル環のペンダント部分を表す。尿素基は、下記式の一価の尿素ラジカル、
または下記式の二価の尿素ラジカルを含んでもよく、
式中、Ｒａは独立に水素、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、または６〜３０個の炭素を含むアリール基から選択される一価のラジカルを含む。尿素基は、ペンダント部分の末端の尿素基であってもよい。Ｑ１基は各々独立に分岐でも、または非分岐でもよい。Ｑ１基は各々独立にケトン基、アルデヒド基、アルケン基、アルキン基、３〜１０個の炭素を含む環状脂肪族環、２〜１０個の炭素を含む複素環式環、エーテル基、アミド基、エステル基および前述の追加官能基の組み合わせからなる群から選択される１つまたは複数の追加官能基を含んでもよい。複素環式環は、酸素、硫黄もしくは窒素またはその全部を含んでもよい。２つ以上のＱ１基は一緒に環を形成してもよい。実施形態の１つでは、１つのＱ１基は、一価の尿素ラジカルを含む。別の実施形態では、１つまたは複数のＱ１基は、開環重合後にカルボン酸に変換することができる潜在的カルボン酸基を含む。実施形態の１つでは、第１の環式カルボニル・モノマーは、式（５）の化合物であり、式中、１つまたは複数のＱ１基は、尿素基、潜在的カルボン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む。
環式カルボニル・モノマーは、下記一般式（６）を有していてもよく、
式中、Ｑ２は、水素、ハロゲン化物、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素原子を含むアリール基、および下記構造を持つ基であり、
式中、Ｍ１は−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１および−ＳＲ１からなる群から選択される一価のラジカルであり、Ｒ１は１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、Ｑ３は、水素、１〜３０個の炭素を持つアルキル基、および６〜３０個の炭素を持つアリール基からなる群から選択される一価のラジカルであり、Ｒ２は、１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである。Ｑ２およびＱ３が水素でない場合、Ｑ２およびＱ３は、開環重合後に疎水性ブロックの側鎖になる環式カルボニル環のペンダント部分を表す。また、−ＣＯ２Ｒ２基も、開環重合後に疎水性ブロック側鎖になる。Ｑ２、Ｑ３もしくはＲ２基またはその全部は各々独立に１つまたは複数の尿素基、１つまたは複数の潜在的カルボン酸基またはこれらの組み合わせを含んでもよい。尿素基は、上記のような一価の尿素ラジカルを含んでも、または二価の尿素ラジカルを含んでもよい。実施形態の１つでは、Ｒ２基は、尿素基、潜在的カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む。別の実施形態では、Ｑ２は水素であり、Ｑ３はメチルまたはエチル基であり、Ｒ２基は、尿素基、潜在的カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む。別の実施形態では、第１の環式カルボニル・モノマーは式（６）の化合物を含み、式中、１つまたは複数のＱ ２ 、Ｑ ３ もしくはＲ ２ 基またはその全部は各々、尿素基、潜在的カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む。
環式カルボニル・モノマーは、下記一般式（７）を有していてもよく、
式中、Ｑ４は各々水素、ハロゲン化物、カルボキシ基、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素原子を含むアリール基、および下記構造を持つ基であり、
式中、Ｍ１は−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１または−ＳＲ１から選択される一価のラジカルであり、Ｒ１は各々１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、ｕは１〜８の整数である。Ｑ４が水素でない場合、Ｑ４は開環重合後に疎水性ブロックの側鎖になる環式カルボニル環のペンダント部分を表す。Ｑ４は各々独立に尿素基、潜在的カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含んでもよい。このラクトン環は任意に炭素−炭素二重結合を含んでもよく、すなわち、任意に式（３）の
は独立に
を表してもよい。また、ラクトン環は、環カルボニルまたは環酸素に連結していないヘテロ原子、たとえば酸素、窒素、硫黄またはこれらの組み合わせを含んでもよく、すなわち、任意に式（３）の
は独立に−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨＲ１−または−ＮＲ１Ｒ１−基を表してもよい。実施形態の１つでは、ｕは１〜６の整数であり、Ｑ４は各々水素である。実施形態の１つでは、第１の環式カルボニル・モノマーは式（７）を持ち、式中、１つまたは複数のＱ４基は尿素基、潜在的カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む。
環式カルボニル・モノマーは、下記一般式（８）を有していてもよく、
式中、Ｑ５は各々水素、ハロゲン化物、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素原子を含むアリール基、および下記構造を持つ基であり、
式中、Ｍ１は−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１または−ＳＲ１から選択される一価のラジカルであり、式中、ダッシュは結合点を表し、Ｒ１は各々１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、Ｑ６は各々水素、１〜３０個の炭素を持つアルキル基、および６〜３０個の炭素を持つアリール基からなる群から独立に選択される一価の基であり、ｖは各々独立に１〜６の整数である。Ｑ５およびＱ６が水素でない場合、Ｑ５およびＱ６は、開環重合後に疎水性ブロックの側鎖になる環式カルボニル環のペンダント部分を表す。Ｑ５およびＱ６基は各々独立に尿素基、潜在的カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含んでもよい。実施形態の１つでは、ｖは各々１であり、Ｑ５は各々水素であり、Ｑ６は各々１〜６個の炭素を含む炭化水素基である。実施形態の１つでは、第１の環式カルボニル・モノマーは式（８）を持ち、式中、１つまたは複数のＱ５基もしくはＱ６基またはその両方は、尿素基、潜在的カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む。
潜在的カルボン酸の非限定的な例として、温和な条件下で加水分解できるエステルがある（たとえば、トリフルオロエチルエステル、ペンタフルオロフェニルエステルまたはｐ−ニトロフェニルエステル、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、トリメチルシリルエステル、テトラヒドロピラニルエステル）。他の潜在的カルボン酸としては、熱に不安定な第三級エステルが挙げられる（たとえば、ｔ−ブチルエステル）。さらに他の潜在的カルボン酸としては、水素および好適な触媒を用いて還元により開裂することができるエステルがある（たとえば、Ｈ／Ｐｄ−Ｃにより開裂するベンジルエステル）。実施形態の１つでは、潜在的カルボン酸基は、触媒による水素化でカルボン酸に変換することができる任意のカルボン酸エステルである。触媒による水素化でカルボン酸に変換することができる潜在的カルボン酸を含む環式カルボニル・モノマーの非限定的な例としてＭＴＣＯＢｎがある。
ＭＴＣＯＢｎのベンジルエステルは、開環重合後にＨ／Ｐｄ−Ｃを用いてカルボン酸に開裂される。別の実施形態では、疎水性ブロックの骨格がエステル反復単位もしくはカーボネート反復単位またはその両方を含む場合、潜在的カルボン酸は、メチル、エチル、またはより長い炭化水素鎖エステルを除外する。
潜在的カルボン酸基の別の例は、アセタールで保護されたカルボン酸基であり、本明細書ではアセタールエステル基ともいう。アセタールエステル基は下記一般式（９）を持ち、
式中、＊−は、環式カルボニル部分に対する結合を表し、ＲｃおよびＲｄは、独立に１〜２０個の炭素を含む一価のラジカルである。実施形態の１つでは、Ｒｃはメチルであり、Ｒｄはエチルである。別の実施形態では、第２の環式カルボニル・モノマーはＭＴＣＯＥＥである。
ポリマーに共重合されると、ＭＴＣＯＥＥから誘導される反復単位は、酸性エンドソーム環境で容易に脱保護される側鎖アセタールエステルを含む。カチオン性のポリマーの得られたカルボン酸基は、細胞質に遊離すると、脱プロトン化できるため、キャリアの総電荷を中和し、生物活性材料の放出を促進する可能性がある。
尿素基を含むペンダント部分を含む環式カルボニル・モノマーの非限定的な例として、ＭＴＣＵが挙げられる。実施形態の１つでは、第１の環式カルボニル・モノマーはＭＴＣＵである。
炭素５に結合したメチルおよびエステル基は各々ペンダント部分である。
式（６）、（７）および（８）の追加の環式カルボニル・モノマーを表１に示す。
環式カルボニル・モノマーは、モノマーから可能な限り多くの水を除去するように特に注意を払いながら、酢酸エチルなどの溶媒からの再結晶によるか、または他の公知の精製方法により精製してもよい。モノマーの含水量は、モノマーの１〜１０，０００重量ｐｐｍ、１〜１，０００重量ｐｐｍ、１〜５００重量ｐｐｍ、最も具体的には１〜１００重量ｐｐｍであってもよい。
環式カルボニル・モノマーは、環式カルボニル・モノマーの同位体標識形態をさらに含んでもよい。これらは、１３Ｃ、１４Ｃ、１５Ｎ、ジュウテリウム、トリチウムおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される元素を含む官能基を含む。環式カルボニル・モノマーは、癌細胞などの特定の細胞型を標的とするのに好適な放射性部分をさらに含んでもよい。放射性部分は、重金属放射性同位元素を含んでもよい。
上記の環式カルボニル・モノマーは開環重合して、ポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロックに連結したブロック・コポリマーの疎水性ブロックを形成する。疎水性ブロックは、単一の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる反復単位を含むホモポリマー鎖を含んでもよく、この反復単位は尿素、カルボン酸、またはこれら混合物から選択される官能基を含む側鎖を含む。疎水性ブロックは、第１の環式カルボニル・モノマーと第２の環式カルボニル・モノマーとの混合物の開環重合により得られる第１の反復単位および第２の反復単位を含むランダム・コポリマー鎖を含んでもよい。第１の環式カルボニル・モノマーから誘導される第１の反復は、尿素、カルボン酸、またはこれら混合物から選択される官能基を含む側鎖部分を含む。実施形態の１つでは、第２の環式カルボニル・モノマーから誘導される第２の反復単位は、尿素基、カルボン酸基またはこれらの混合物を含む側鎖部分を含まない。
疎水性ブロックは、第１の環式カルボニル・モノマーと第２の環式カルボニル・モノマーとの逐次開環重合により得られる第１のコア・ブロックおよび第２のコア・ブロックを含むコア・ブロック・コポリマーをさらに含んでもよい。第１の環式カルボニル・モノマーは、尿素、潜在的カルボン酸、またはこれら混合物から選択される官能基を含む部分を含む。重合については、任意の望ましい順序で行ってもよい。疎水性ブロックのコア・ブロックの数は限定されるものではないが、ミセル形成特性とミセルの薬剤内包特性および薬物放出特性とを劣化させないことを条件とする。たとえば、疎水性ブロックは、第１のコア・ブロックおよび第２のコア・ブロックを含んでもよい。第１のコア・ブロックは親水性ブロックに連結し、第１のコア・ブロックは、たとえば第１の環式カルボニル・モノマーから誘導される第１の反復単位を含む。第２のコア・ブロックは第１のコア・ブロックに連結し、第２のサブ・ブロックは、たとえば、第２の環式カルボニル・モノマーから誘導される第２の反復単位を含む。あるいは、第１のコア・ブロックは、第２の環式カルボニル・モノマーから誘導されてもよく、第２のコア・ブロックは、第１の環式カルボニル・モノマーから誘導されてもよい。実施形態の１つでは、第２の反復単位は、尿素基、カルボン酸基またはこれらの混合物を含む側鎖部分を含まない。
疎水性ブロックは、アタクチック型で生成しても、シンジオタクチック型で生成しても、またはアイソタクチック型で生成してもよい。個々の立体規則性は、環式モノマー（単数または複数）、異性体純度および反応条件に依存する。
ミセルを形成するブロック・コポリマーは、１つまたは複数の環式カルボニル・モノマーであり、その少なくとも１つが尿素、潜在的カルボン酸、またはこれら混合物から選択される官能基を含む１つまたは複数の環式カルボニル・モノマーと、触媒と、任意の促進剤と、任意の溶媒と、ポリエーテルアルコール開始剤とを含む反応混合物から調製する。開環重合は一般に、窒素またはアルゴンなどの不活性雰囲気下にて反応器で行う。重合は、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキサン、ジオキサン、クロロホルムおよびジクロロエタンなどの不活性な溶媒を用いた溶液重合により行っても、またはバルク重合により行ってもよい。ＲＯＰの反応温度は、ほぼ周囲温度から２５０℃であってもよい。一般に、重合を行うには反応混合物を大気圧で０．５〜７２時間加熱して第２の混合物を形成する。
ＲＯＰ重合の例示的な触媒として、金属酸化物、たとえば、テトラメトキシジルコニウム、テトラ−イソ−プロポキシジルコニウム、テトラ−イソ−ブトキシジルコニウム、テトラ−ｎ−ブトキシジルコニウム、テトラ−ｔ−ブトキシジルコニウム、トリエトキシアルミニウム、トリ−ｎ−プロポキシアルミニウム、トリ−イソ−プロポキシアルミニウム、トリ−ｎ−ブトキシアルミニウム、トリ−イソ−ブトキシアルミニウム、トリ−ｓｅｃ−ブトキシアルミニウム、モノ−ｓｅｃ−ブトキシ−ジ−イソ−プロポキシアルミニウム、エチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス（エチルアセトアセテート）、テトラエトキシチタン、テトラ−イソ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラ−ｎ−ブトキシチタン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシチタン、テトラ−ｔ−ブトキシチタン、トリ−イソ−プロポキシガリウム、トリ−イソ−プロポキシアンチモン、トリ−イソ−ブトキシアンチモン、トリメトキシボロン、トリエトキシボロン、トリ−イソ−プロポキシボロン、トリ−ｎ−プロポキシボロン、トリ−イソ−ブトキシボロン、トリ−ｎ−ブトキシボロン、トリ−ｓｅｃ−ブトキシボロン、トリ−ｔ−ブトキシボロン、トリ−イソ−プロポキシガリウム、テトラメトキシゲルマニウム、テトラエトキシゲルマニウム、テトラ−イソ−プロポキシゲルマニウム、テトラ−ｎ−プロポキシゲルマニウム、テトラ−イソ−ブトキシゲルマニウム、テトラ−ｎ−ブトキシゲルマニウム、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシゲルマニウムおよびテトラ−ｔ−ブトキシゲルマニウム；ハロゲン化化合物、たとえば、アンチモンペンタクロリド、塩化亜鉛、臭化リチウム、スズ（ＩＶ）クロリド、カドミウムクロリドおよび三フッ化ホウ素ジエチルエーテル；アルキルアルミニウム、たとえば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリドおよびトリ−イソ−ブチルアルミニウム；アルキル亜鉛、たとえば、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛およびジイソプロピル亜鉛；第三級アミン、たとえば、トリアリルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミンおよびベンジルジメチルアミン；ヘテロポリ酸、たとえば、リンタングステン酸、リンモリブデン酸、ケイタングステン酸およびこれらのアルカリ金属塩；ジルコニウム化合物、たとえば、塩化ジルコニウム酸、オクタン酸ジルコニウム、ステアリン酸ジルコニウムおよび硝酸ジルコニウムが挙げられる。より詳細には、触媒は、オクタン酸ジルコニウム、テトラアルコキシジルコニウムまたはトリアルコキシアルミニウム化合物である。
他のＲＯＰ触媒としては、予測可能で制御された分子量、および狭い多分散性を有するポリマーの基盤となり得る、金属を含まない有機触媒が挙げられる。環式エステル、カーボネートおよびシロキサンのＲＯＰの有機触媒の例として、４−ジメチルアミノピリジン、ホスフィン、Ｎ−複素環式カルベン（ＮＨＣ：Ｎ−ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｃａｒｂｅｎｅ）、二官能性アミノチオ尿素、ホスファゼン、アミジンおよびグアニジンがある。実施形態の１つでは、触媒はＮ−（３，５−トリフルオロメチル）フェニル−Ｎ’−シクロヘキシル−チオ尿素（ＴＵ）である。
別の実施形態では、触媒および促進剤は、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデク−７−エン（ＤＢＵ）などの同じ化合物である。別の金属を含まないＲＯＰ触媒は、少なくとも１つの１，１，１，３，３，３−ヘキサフルオロプロパン−２−オール−２−イル（ＨＦＰ）基を含む。単水素結合を供与する触媒は、下記式（１０）を持つ。
Ｒ２−Ｃ（ＣＦ３）２ＯＨ （１０）。
Ｒ２は水素、または１〜２０個の炭素を持つ一価のラジカル、たとえば、アルキル基、置換アルキル基、シクロアルキル基、置換シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、置換ヘテロシクロアルキル基、アリール基、置換アリール基、またはこれらの組み合わせを表す。例示的な単水素結合を供与する触媒を表２に示す。
二重水素結合を供与する触媒は、下記一般式（１１）で表されるＨＦＰ基を２つ持ち、
式中、Ｒ３は、アルキレン基、置換アルキレン基、シクロアルキレン基、置換シクロアルキレン基、ヘテロシクロアルキレン基、置換ヘテロシクロアルキレン基、アリーレン基、置換アリーレン基またはこれらの組み合わせなど１〜２０個の炭素を含む二価のラジカル架橋基である。式（１１）の代表的な二重水素結合触媒としては、表３に示したものが挙げられる。特定の実施形態では、Ｒ３はアリーレンまたは置換アリーレン基であり、ＨＦＰ基は芳香環上で相互にメタ位を占める。
一実施形態では、触媒は、４−ＨＦＡ−Ｓｔ、４−ＨＦＡ−Ｔｏｌ、ＨＦＴＢ、ＮＦＴＢ、ＨＰＩＰ、３，５−ＨＦＡ−ＭＡ、３，５−ＨＦＡ−Ｓｔ、１，３−ＨＦＡＢ、１，４−ＨＦＡＢおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される。
また、担体に結合したＨＦＰ含有基を含む触媒も意図している。一実施形態では、担体として、ポリマー、架橋ポリマー・ビーズ、無機粒子、または金属粒子がある。ＨＦＰ含有ポリマーは、ＨＦＰ含有モノマー（たとえば、メタクリレート・モノマー３，５−ＨＦＡ−ＭＡまたはスチリル・モノマー３，５−ＨＦＡ−Ｓｔ）の直接重合など公知の方法により形成することができる。直接重合（またはコモノマーとの重合）が可能なＨＦＰ含有モノマーの官能基には、アクリレート、メタクリレート、α，α，α−トリフルオロメタクリレート、α−ハロメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、ノルボルネン、ビニル、ビニルエーテル、および当該技術分野において公知の他の基がある。こうした重合可能なＨＦＰ含有モノマーの典型的な例については、Ｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ｐｏｌｙｍ．Ａｄｖ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２００６，１７（２），１０４−１１５，Ｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，Ａｄｖ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．２００５，１７２，３７−２４５，Ｉｔｏ ｅｔ ａｌ．，米国特許出願公開第２００６０２９２４８５号，Ｍａｅｄａ ｅｔ ａｌ．国際公開第２００５０９８５４１号，Ａｌｌｅｎ ｅｔ ａｌ．米国特許出願公開第２００７０２５４２３５号、およびＭｉｙａｚａｗａ ｅｔ ａｌ．国際公開第２００５００５３７０号で確認することができる。あるいは、結合基を介してＨＦＰ含有基をポリマーまたは担体に化学的に結合することにより、前形成ポリマーおよび他の固体担体表面を修飾してもよい。こうしたポリマーまたは担体の例については、Ｍ．Ｒ．Ｂｕｃｈｍｅｉｓｅｒ，ｅｄ．「Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ，」Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ，２００３，Ｍ．Ｄｅｌｇａｄｏ ａｎｄ Ｋ．Ｄ．Ｊａｎｄａ「Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ Ｓｕｐｐｏｒｔｓ ｆｏｒ Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，」Ｃｕｒｒ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．２００２，６（１２），１０３１−１０４３，Ａ．Ｒ．Ｖａｉｎｏ ａｎｄ Ｋ．Ｄ．Ｊａｎｄａ「Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ：Ａ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｓｉｎ」， Ｊ．Ｃｏｍｂ．Ｃｈｅｍ．２０００，２（６），５７９−５９６，Ｄ．Ｃ．Ｓｈｅｒｒｉｎｇｔｏｎ「Ｐｏｌｙｍｅｒ−ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ Ｒｅａｇｅｎｔｓ，Ｃａｔａｌｙｓｔｓ，ａｎｄ Ｓｏｒｂｅｎｔｓ：Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ −Ａ Ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄ Ｖｉｅｗ，」Ｊ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．Ａ．Ｐｏｌｙｍ．Ｃｈｅｍ．２００１，３９（１４），２３６４−２３７７，およびＴ．Ｊ．Ｄｉｃｋｅｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．「Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ａｓ Ｓｃａｆｆｏｌｄ ｆｏｒ Ｒｅｃｏｖｅｒａｂｌｅ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ ａｎｄ Ｒｅａｇｅｎｔｓ，」Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２００２，１０２（１０），３３２５−３３４３に引用されている。結合基の例として、Ｃ１〜Ｃ１２アルキル、Ｃ１〜Ｃ１２ヘテロアルキル、エーテル基、チオエーテル基、アミノ基、エステル基、アミド基またはこれらの組み合わせが挙げられる。また、ポリマーまたは担体表面上の逆電荷の部位へのイオン会合により結合した荷電ＨＦＰ含有基を含む触媒も意図している。
ＲＯＰ反応混合物は、少なくとも１つの触媒、さらに適切な場合に複数の触媒を一緒に含む。ＲＯＰ触媒は、環式カルボニル・モノマーに対して１／２０〜１／４０，０００モル、好ましくは１／１，０００〜１／２０，０００モルの比率で加える。
開環重合は、促進剤、特に窒素塩基の存在下で行う。例示的な窒素塩基促進剤については下記に示し、表４に示すように、ピリジン（Ｐｙ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノシクロヘキサン（Ｍｅ２ＮＣｙ）、４−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジン（ＤＡＭＰ）、トランス１，２−ビス（ジメチルアミノ）シクロヘキサン（ＴＭＣＨＤ）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデク−７−エン（ＤＢＵ）、１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン（ＴＢＤ）、７−メチル−１，５，７−トリアザビシクロ［４．４．０］デカ−５−エン（ＭＴＢＤ）、（−）−スパルテイン（Ｓｐ）、１，３−ビス（２−プロピル）−４，５−ジメチルイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−１）、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）イミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−２）、１，３−ビス（２，６−ジ−ｉ−プロピルフェニル）イミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−３）、１，３−ビス（１−アダマンチル）イミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−４）、１，３−ジ−ｉ−プロピルイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−５）、１，３−ジ−ｔ−ブチルイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−６）、１，３−ビス（２，４，６−トリメチルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−７）、１，３−ビス（２，６−ジ−ｉ−プロピルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン、１，３−ビス（２，６−ジ−ｉ−プロピルフェニル）−４，５−ジヒドロイミダゾール−２−イリデン（Ｉｍ−８）またはこれらの組み合わせが挙げられる。
実施形態の１つでは、促進剤は２または３個の窒素を有し、各々が、たとえば（−）−スパルテイン構造のようにルイス塩基として関与することができる。強塩基である方が重合速度を高めるのが一般的である。
開環重合は、溶媒を使用してまたは使用せずに、より詳細には溶媒を用いて行ってもよい。任意の溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、ベンゼン、トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、ベンゾトリフルオリド、石油エーテル、アセトニトリル、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、２，２，４−トリメチルペンタン、シクロヘキサン、ジエチルエーテル、ｔ−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、または前述の溶媒の１つを含む組み合わせが挙げられる。溶媒が存在する場合、好適な環式カルボニル・モノマーの濃度は、１リットル当たり約０．１〜５モル、より詳細には１リットル当たり約０．２〜４モルである。特定の実施形態では、開環重合の反応混合物は溶媒を含まない。
開環重合は、ほぼ周囲温度またはそれ以上の温度、さらに詳しくは１５℃〜２００℃、より詳細には２０℃〜２００℃の温度で行ってもよい。バルクで反応を行う場合、重合は、５０℃またはそれ以上、より詳細には１００℃〜２００℃の温度で行う。反応時間は溶媒、温度、撹拌速度、圧力および機器によって異なるが、一般に重合は、１〜１００時間以内に終了する。
溶液で行うか、それともバルクで行うかに関わらず、重合は、１００〜５００ＭＰａ（１〜５ａｔｍ）の圧力、より典型的には１００〜２００ＭＰａ（１〜２ａｔｍ）の圧力で不活性（すなわち、乾燥）雰囲気にて行う。反応の終了時に、減圧して溶媒を除去してもよい。
窒素塩基促進剤は、環式カルボニル・モノマーの全モル数に対して０．１〜５．０ｍｏｌ％、０．１〜２．５ｍｏｌ％、０．１〜１．０ｍｏｌ％、または０．２〜０．５ｍｏｌ％の量で存在する。
ポリエーテルアルコール開始剤の量については、アルコール開始剤のヒドロキシル基１つ当たりの当量分子量に基づき計算する。ヒドロキシル基は、環式カルボニル・モノマーの全モル数に対して０．００１〜１０．０ｍｏｌ％、０．１〜２．５ｍｏｌ％、０．１〜１．０ｍｏｌ％、および０．２〜０．５ｍｏｌ％の量で存在する。たとえば、開始剤の分子量が１００ｇ／ｍｏｌｅであり、開始剤が２つのヒドロキシル基を有する場合、ヒドロキシル基１つ当たりの当量分子量は、５０ｇ／ｍｏｌｅである。重合にモノマー１モル当たり５ｍｏｌ％ヒドロキシル基を必要とする場合、開始剤の量は、モノマー１モル当たり０．０５×５０＝２．５ｇである。
特定の実施形態では、触媒は、開始剤のヒドロキシル基１つ当たりの当量分子量に対して約０．２〜２０ｍｏｌ％の量で存在し、窒素塩基促進剤は０．１〜５．０ｍｏｌ％の量で存在し、開始剤のヒドロキシル基は０．１〜５．０ｍｏｌ％の量で存在する。
上記のように、開環重合は、リビング・ポリマー・セグメントを含む最初の疎水性ブロックを形成する。実施形態の１つでは、疎水性ブロックの１つの骨格繰り返し単位は、カーボネート繰り返し単位である。上記のように、疎水性ブロックはそれ自体、１つまたは複数のブロック・セグメントを含んでもよく、ブロック・セグメントは各々独立に、たとえば、ポリエステル・ホモポリマー、ランダム・ポリエステル・コポリマー、ポリカーボネート・ホモポリマー、ランダム・ポリカーボネート・コポリマー、またはランダム・ポリエステルカーボネート・コポリマーを含む骨格を含んでもよい。疎水性ブロックは、末端のヒドロキシル基、末端のチオール基、または末端のアミン基を含んでもよく、その各々がＲＯＰ鎖成長を開始することができる。一部の環境では、その後の鎖成長を防止する、もしくは他の方法で骨格を安定化する、またはその両方を行うように最初の疎水性ブロックをエンドキャップして、エンドキャップされた疎水性ブロックを形成することが望ましい場合がある。エンドキャップ材料および技術は、ポリマー化学において十分確立している。これらには、たとえば、ヒドロキシルを末端に持つ第１のポリマーを酸無水物、酸クロリドまたは反応性エステルで処理して前駆体ポリマーを形成することにより末端のヒドロキシル基をエステルに変換することがある。実施形態の１つでは、疎水性ブロックを酢酸無水物で処理し、鎖をアセチル基でエンドキャップする。
親水性ブロックおよび疎水性ブロックを含むブロック・コポリマーは、サイズ排除クロマトグラフィにより判定して少なくとも２５００ｇ／ｍｏｌ、さらに詳しくは４０００ｇ／ｍｏｌ〜１５００００ｇ／ｍｏｌ、さらに一層詳しくは１００００ｇ／ｍｏｌ〜５００００ｇ／ｍｏｌの数平均分子量Ｍｎを有していてもよい。実施形態の１つでは、ブロック・コポリマーは、１００００〜２００００ｇ／ｍｏｌｅの数平均分子量Ｍｎを有する。また、ブロック・コポリマーは、一般に１．０１〜１．３５、より詳細には１．１〜１．３０、より一層詳細には１．１〜１．２５という狭い多分散性指数（ＰＤＩ：ｐｏｌｙｄｉｓｐｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ）を有する。
触媒は、選択的沈殿法により、あるいは固体担持触媒の場合には、単純な濾過で除去することができる。ブロック・コポリマーは、第１のポリマーおよび残留触媒の総重量に対して０ｗｔ．％を超える量で残留触媒を含んでもよい。また、残留触媒の量は、第１のポリマーおよび残留触媒の総重量に対する２０ｗｔ．％未満、１５ｗｔ．％未満、１０ｗｔ％未満、５ｗｔ．％未満、１ｗｔ．％未満または最も具体的には０．５ｗｔ．％未満であってもよい。
最初のまたはエンドキャップされた疎水性ブロックは、ベンジルエステル形態の保護されたカルボン酸など潜在的カルボン酸基を含んでもよい。この例では、最初のまたはエンドキャップされた疎水性ブロックを、Ｈ／Ｐｄ−Ｃを使用して脱保護し、ペンダント・カルボン酸基を含む脱保護された疎水性ブロックを形成することができる。保護されたカルボン酸がｔ−ブチルエステルなど熱に不安定なカルボン酸エステルである場合、最初のまたはエンドキャップされた疎水性ブロックを加熱して、脱保護された疎水性ブロックを形成することができる。保護されたカルボン酸がトリフルオロエチルエステルなど加水分解に不安定である場合、最初のまたはエンドキャップされた疎水性ブロックを温和な水性酸または塩基で脱保護して、脱保護された疎水性ブロックを形成することができる。特定の実施形態では、保護されたカルボン酸は、ベンジルエステルである。
また、生分解性両親媒性ブロック・ポリマーを形成する方法も開示する。この方法は、ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合によりブロック・コポリマーを形成することを含み、ブロック・コポリマーは親水性ブロックおよび疎水性ブロックを含み、親水性ブロックはポリエーテルアルコールから誘導され、疎水性ブロックは尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む側鎖を含む第１の反復単位を含む。疎水性ブロックは共有結合した生物活性材料を含む側鎖を含まず、ブロック・コポリマーは、非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適なミセルを水中で形成する。実施形態の１つでは、第１の反復単位は、ＭＴＣＵから誘導される。この方法は、親水性ブロックの末端単位を誘導体化することをさらに含んでもよく、誘導体化された末端単位は、特定の細胞型と相互作用することができる部分を含む。誘導体化された末端単位は、たとえば、肝細胞と相互作用するガラクトース部分を含んでもよい。この方法は、好適な触媒を使用した潜在的カルボン酸の水素化により疎水性ブロックの任意の側鎖潜在的カルボン酸基をカルボン酸に変換することをさらに含んでもよい。
生分解性両親媒性ブロック・コポリマーを調製するより具体的な方法は、尿素基を含むペンダント部分を含む第１の環式カルボニル・モノマーと、触媒と、促進剤と、ポリエーテルアルコール開始剤と、任意の溶媒とを含む反応混合物を形成すること；１つまたは複数の環式カルボニル・モノマーの開環重合により両親媒性ブロック・コポリマーの最初の疎水性ブロックを形成すること；任意に疎水性ブロックをエンドキャップすること；親水性ブロックの末端単位を誘導体化することにより、生物活性部分を含む誘導体化された末端単位を形成すること、および任意に疎水性ブロックの保護されたいずれかのカルボン酸基を脱保護して両親媒性ブロック・コポリマーを形成することを含む。実施形態の１つでは、ポリエーテルアルコール開始剤は、ポリ（エチレングリコール）もしくはポリ（プロピレングリコール）またはその両方から誘導されるモノアルコールである。疎水性ブロックは共有結合した生物活性材料を含む側鎖を含まず、ブロック・コポリマーは、非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適なミセルを水中で形成する。別の実施形態では、両親媒性ブロック・コポリマーの最初の疎水性ブロックの形成は、第１の環式カルボニル・モノマーと第２の環式カルボニル・モノマーとを逐次開環重合して、コア・ブロック・コポリマーを含む疎水性ブロックを形成することにより行い、コア・ブロック・コポリマーは、親水性ブロックに連結した、第１の反復単位を含む第１のコア・ブロックと、第２のカルボニル・モノマーから誘導される第２の反復単位を含む、第１のコア・ブロックに連結した第２のコア・ブロックとを含む。
両親媒性ブロック・コポリマーは、ブロック・コポリマー１グラム当たり１〜２５０ミリモルのカルボン酸、より詳細にはブロック・コポリマー１グラム当たり３ミリモル超から５０ミリモルのカルボン酸、より一層詳細にはブロック・コポリマー１グラム当たり３〜４０ミリモルのカルボン酸を含んでもよい。両親媒性ブロック・コポリマーは、ブロック・コポリマー１グラム当たり１〜２５０ミリモルの尿素官能基、より詳細にはブロック・コポリマー１グラム当たり３〜５０ミリモルの尿素官能基、より一層詳細にはブロック・コポリマー１グラム当たり３〜４０ミリモルの尿素官能基を含んでもよい。
両親媒性ブロック・コポリマーは、水溶液中で自己組織化し、Ｈｅ−Ｎｅレーザ・ビームを備えた動的光散乱（ブルックヘブン・インスツルメント・コーポレーション（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｒｐ．）、ホルツビル（Ｈｏｌｔｓｖｉｌｌｅ）、ニューヨーク州，米国）により６５８ｎｍ（散乱角：９０°）で測定すると、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、１０ｎｍ〜２５０ｎｍ、より詳細には５０ｎｍ〜２００ｎｍ、５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、５０ｎｍ〜１２０ｎｍ、より一層詳細には５０ｎｍ〜１００ｎｍの平均粒度を有するミセルを形成する。粒度の測定はサンプルごとに５回繰り返し、粒度を５つの測定値の平均として報告する。前述の粒度では、水溶液のｐＨを５．０〜８．０とすればよい。
両親媒性ブロック・コポリマーは、０．０１〜３００ｍｇ／リットル、より詳細には０．１〜２００ｍｇ／リットル、より一層詳細には０．１〜１００ｍｇ／リットルの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）を有する。ミセルは、上記の方法のいずれかにより調製された１つまたは複数の両親媒性ブロック・コポリマーを含んでもよい。実施形態の１つでは、ミセルは、０％〜１５％、０％〜１０％、０％〜５％、またはより詳細には０％〜１％の細胞毒性を示す。
ミセルは、第２の生分解性生体適合性ブロック・コポリマーを含む混合ミセルであってもよく、第２のブロック・コポリマーは、第２のポリエーテルアルコールから誘導される第２の親水性ブロックと、第２のポリエーテルアルコールにより開始される第２の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる第２の疎水性ブロックとを含み、第２の疎水性ブロックの側鎖は、共有結合した生物活性材料を含まない。実施形態の１つでは、第２のブロック・コポリマーは、側鎖カルボン酸基を含む第２の疎水性ブロックを含む。別の実施形態では、疎水性ブロックのカルボン酸基は、ベンジルエステルを含む環式カルボニル化合物の開環重合、続いて好適な触媒によるベンジルエステルの水素化により得られる。
両親媒性ブロック・コポリマーは、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤またはこれらの組み合わせなど生物活性のある荷物材料を含む内包ミセルを形成する。ｐＨ５．０〜８．０の水溶液中、ミセルは、Ｈｅ−Ｎｅレーザ・ビームを備えた動的光散乱（ブルックヘブン・インスツルメント・コーポレーション，ホルツビル，ニューヨーク州、米国）により６５８ｎｍ（散乱角：９０°）で測定すると、１０ｎｍ〜５００ｎｍ、１０ｎｍ〜２５０ｎｍ、より詳細には５０ｎｍ〜２００ｎｍ、５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、５０ｎｍ〜１２０ｎｍ、より一層詳細には５０ｎｍ〜１００ｎｍの平均粒度を有する。粒度の測定はサンプルごとに５回繰り返し、粒度を５つの測定値の平均として報告する。内包ミセルは、たとえば、内包ミセルの全乾燥重量に対して０．１〜９０ｗｔ．％、より詳細には５〜５０ｗｔ．％、より一層詳細には１５〜５０ｗｔ．％の生物活性材料を含んでもよい。ミセルは、上記の方法を用いて調製される１つまたは複数の両親媒性ブロック・コポリマーを含んでもよい。実施形態の１つでは、生物活性のある荷物材料は薬剤である。
また、細胞を処置するための内包ミセルを調製する方法であって、生分解性生体適合性ブロック・コポリマーを含む第１の水性混合物を、生物活性のある荷物材料を含む第２の水性混合物と接触させて、内包ミセルを含む第３の混合物を形成することを含み、内包ミセルは、ｐＨ５．０〜８．０で１０ｎｍ〜５００ｎｍの粒度を有する方法も開示する。生分解性生体適合性ブロック・コポリマーは、ポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロックと、ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる第１の反復単位を含む疎水性ブロックとを含み、第１の反復単位は、尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む側鎖を含み、疎水性ブロックの側鎖は、共有結合した生物活性材料を含まず、ブロック・コポリマーは、非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適である。実施形態の１つでは、親水性ブロックは、特定の細胞型と相互作用することができる部分を含む誘導体化された末端単位を含む。別の実施形態では、誘導体化された末端単位は、ガラクトース部分またはマンノース部分を含む。別の実施形態では、生物活性のある荷物材料はドキソルビシンである。
さらに、細胞を処置する方法であって、内包ミセルのナノ粒子を含む水性混合物と細胞を接触させることを含み、内包ミセルは、ポリエーテルアルコールから誘導される親水性ブロック、およびポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる、尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む側鎖を含む第１の反復単位を含む疎水性ブロックを含む生分解性生体適合性第１のブロック・コポリマーと、生物活性のある荷物材料とを含む方法も開示する。第１のブロック・コポリマーは、非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適であり、疎水性ブロックの側鎖は生物活性材料に共有結合していない。親水性ブロックは任意に、特定の細胞型と相互作用することができる部分を含む誘導体化された末端単位を含んでもよい。生物活性のある荷物は、単一の生物活性材料を含んでも、または生物活性材料の混合物を含んでもよい。生物活性のある荷物は、薬剤、たとえば、キソルビシンであってもよい。ポリエーテルアルコールの末端単位は、特定の細胞型と選択的に相互作用する部分を含んでもよい。実施形態の１つでは、末端単位は、ガラクトース部分またはマンノース部分を含む。細胞は、インビトロで接触させても、エキソビボで接触させても、またはインビボで接触させてもよい。接触させると、０％〜２０％、０％〜１５％、０％〜１０％、０％〜５％、０％〜２％、またはより詳細には０％〜１％の細胞毒性が誘導される。実施形態の１つでは、接触させても細胞毒性が誘導されない。
本両親媒性ブロック・コポリマーを用いて送達することができる薬剤の種類は多くあり、１００ダルトン〜約１，０００ダルトンの大きさの範囲の低分子量化合物、および約１，０００ダルトン〜約１００，０００ダルトンを超える大きさの範囲のペプチドおよびタンパク質薬剤などより大きな高分子薬剤をどちらも含む。例示的なタンパク質薬剤には、ペプチドホルモン、たとえば、インスリン、グルカゴン、副甲状腺ホルモン、カルシトニン、バゾプレッシン、レニン、プロラクチン、成長ホルモン、絨毛性ゴナドトロピンなどのゴナドトロピン、卵胞刺激ホルモン、甲状腺刺激ホルモンおよび黄体化ホルモン；生理活性酵素、たとえば、トランスフェラーゼ、加水分解酵素、リアーゼ、イソメラーゼ、ホスファターゼ、グリコシダーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、第ＶＩＩＩ因子、プラスミノーゲン活性化因子；ならびにタンパク質因子を含む他の治療薬、たとえば、上皮増殖因子、インスリン様成長因子、腫瘍壊死因子、トランスフォーミング増殖因子、線維芽細胞増殖因子、血小板由来増殖因子、エリスロポエチン、コロニー刺激因子、骨形成タンパク質、インターロイキンおよびインターフェロンがある。例示的な非タンパク質巨大分子として、多糖類、核酸ポリマー、ならびにビンブラスチン、ビンクリスチン、タキソールおよび同種のものなど植物生成物を含む治療用の二次代謝産物が挙げられる。
他の例示的な薬剤としては、アスピリン、ジフルニサル、ジクロフェナク、アセクロフェナク、アセメタシン、エトドラク、インドメタシン、スリンダク、トルメチン、イブプロフェン、カルプロフェン、フェンブフェン、フェノプロフェン、フルルビプロフェン、ケトプロフェン、ケトロラク、ロキソプロフェン、ナプロキセン、オキサプロジン、チアプロフェン酸、スプロフェン、メフェナム酸、メクロフェナム酸、ルミラコキシブ、オキシフェンブタゾン、ピロキシカム、ロルノキシカム、メロキシカムおよびテノキシカムが挙げられる。ステロイド系抗炎症剤としては、ヒドロコルチゾン、プレドニゾン、プレドニゾロン、メチルプレドニゾロン、デキサメタゾン、ベタメタゾン、トリアムシノロン、ベクロメタゾン、酢酸フルドロコルチゾンおよびアルドステロンが挙げられる。化学療法剤としては、ドキソルビシン、ならびにＤＮＡアルキル化剤、たとえばメルファラン、クロラムブシル、ダカルバジン、テモゾロミドおよびストレプトゾトシンが挙げられる。代謝拮抗剤としては、メトトレキサート、ペメトレキセド、ラルチトレキセド、チオグアニン、フルダラビン、ペントスタチン、クラドリビン、フロクスウリジンおよびゲムシタビンが挙げられ、アルカロイド剤としては、ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビノレルビン、ビンデシンおよびトポイソメラーゼが挙げられる。阻害剤としては、エトポシド、テニポシド、イリノテカンおよびトポテカンが挙げられる。タキサンとしては、パクリタキセルおよびドセタキセルが挙げられる。抗凝固薬として、ワルファリン、アセノクマロール、フェンプロクモン、アルガトロバンおよびキシメラガトランが挙げられる。
なお他の例示的な市販されている薬剤としては、１３−シス−レチノイン酸、２−ＣｄＡ、２−クロロデオキシアデノシン、５−アザシチジン、５−フルオロウラシル、５−ＦＵ、６−メルカプトプリン、６−ＭＰ、６−ＴＧ、６−チオグアニン、アブラキサン、Ａｃｃｕｔａｎｅ（商標）、アクチノマイシン−Ｄ、Ａｄｒｉａｍｙｃｉｎ（商標）、Ａｄｒｕｃｉｌ（商標）、Ａｆｉｎｉｔｏｒ（商標）、Ａｇｒｙｌｉｒｉ（商標）、Ａｌａ−Ｃｏｒｔ（商標）、アルデスロイキン、アレムツズマブ、ＡＬＩＭＴＡ、アリトレチノイン、Ａｌｋａｂａｎ−ＡＱ（商標）、Ａｌｋｅｒａｎ（商標）、オール・トランスレチノイン酸、αインターフェロン、アルトレタミン、アメトプテリン、アミフォスチン、アミノグルテチミド、アナグレリド、Ａｎａｎｄｒｏｎ（商標）、アナストロゾール、アラビノシルシトシン、Ａｒａ−Ｃ、Ａｒａｎｅｓｐ（商標）、Ａｒｅｄｉａ（商標）、Ａｒｉｍｉｄｅｘ（商標）、Ａｒｏｍａｓｉｎ（商標）、Ａｒｒａｎｏｎ（商標）、三酸化ヒ素、アスパラギナーゼ、ＡＴＲＡ、Ａｖａｓｔｉｎ（商標）、アザシチジン、ＢＣＧ、ＢＣＮＵ、ベンダムスチン、ベバシズマブ、ベキサロテン、ＢＥＸＸＡＲ（商標）、ビカルタミド、ＢｉＣＮＵ、Ｂｌｅｎｏｘａｎｅ（商標）、ブレオマイシン、ボルテゾミブ、ブスルファン、Ｂｕｓｕｌｆｅｘ（商標）、Ｃ２２５、ロイコボリンカルシウム、Ｃａｍｐａｔｈ（商標）、Ｃａｍｐｔｏｓａｒ（商標）、カンプトテシン−１１、カペシタビン、Ｃａｒａｃ（商標）（商標）、カルボプラチン、カルムスチン、カルムスチン・ウエハ、Ｃａｓｏｄｅｘ（商標）、ＣＣ−５０１３、ＣＣＩ−７７９、ＣＣＮＵ、ＣＤＤＰ、ＣｅｅＮＵ、Ｃｅｒｕｂｉｄｉｎｅ（商標）、セツキシマブ、クロラムブシル、シスプラチン、Ｃｉｔｒｏｖｏｒｕｍ因子、クラドリビン、コルチゾン、Ｃｏｓｍｅｇｅｎ（商標）、ＣＰＴ−１１、シクロホスファミド、Ｃｙｔａｄｒｅｎ（商標）、シタラビン、シタラビンリポソーマル、Ｃｙｔｏｓａｒ−Ｕ（商標）、Ｃｙｔｏｘａｎ（商標）、ダカルバジン、ダコゲン、ダクチノマイシン、ダルベポエチン・アルファ、ダサチニブ、ダウノマイシン、ダウノルビシン、塩酸ダウノルビシン、ダウノルビシンリポソーマル、ＤａｕｎｏＸｏｍｅ（商標）、デカドロン、デシタビン、Ｄｅｌｔａ−Ｃｏｒｔｅｆ（商標）、Ｄｅｌｔａｓｏｎｅ（商標）、デニロイキンジフチトクス、ＤｅｐｏＣｙｔ（商標）、デキサメタゾン、酢酸デキサメタゾン、リン酸デキサメタゾンナトリウム、デキサソン、デクスラゾキサン、ＤＨＡＤ、ＤＩＣ、ジオデキス、ドセタキセル、Ｄｏｘｉｌ（商標）、ドキソルビシン、ドキソルビシンリポソーマル、Ｄｒｏｘｉａ（商標）、ＤＴＩＣ、ＤＴＩＣ−Ｄｏｍｅ（商標）、Ｄｕｒａｌｏｎｅ（商標）、Ｅｆｕｄｅｘ（商標）、Ｅｌｉｇａｒｄ（商標）、Ｅｌｌｅｎｃｅ（商標）、Ｅｌｏｘａｔｉｎ（商標）、Ｅｌｓｐａｒ（商標）、Ｅｍｃｙｔ（商標）、エピルビシン、エポエチン・アルファ、アービタックス、エルロチニブ、エルウィニアＬ−アスパラギナーゼ、エストラムスチン、エチオール、Ｅｔｏｐｏｐｈｏｓ（商標）、エトポシド、リン酸エトポシド、Ｅｕｌｅｘｉｎ（商標）、エベロリムス、Ｅｖｉｓｔａ（商標）、エキセメスタン、Ｆａｒｅｓｔｏｎ（商標）、Ｆａｓｌｏｄｅｘ（商標）、Ｆｅｍａｒａ（商標）、フィルグラスチム、フロクスウリジン、Ｆｌｕｄａｒａ（商標）、フルダラビン、Ｆｌｕｏｒｏｐｌｅｘ（商標）、フルオロウラシル、フルオロウラシル（クリーム）、フルオキシメステロン、フルタミド、フォリン酸、ＦＵＤＲ（商標）、フルベストラント、Ｇ−ＣＳＦ、ゲフィチニブ、ゲムシタビン、ツズマブオゾガマイシン、ジェムザール、Ｇｌｅｅｖｅｃ（商標）、Ｇｌｉａｄｅｌ（商標）ウエハ、ＧＭ−ＣＳＦ、ゴセレリン、顆粒球−コロニー刺激因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、Ｈａｌｏｔｅｓｔｉｎ（商標）、Ｈｅｒｃｅｐｔｉｎ（商標）、ヘキサドロール、Ｈｅｘａｌｅｎ（商標）、ヘキサメチルメラミン、ＨＭＭ、Ｈｙｃａｍｔｉｎ（商標）、Ｈｙｄｒｅａ（商標）、Ｈｙｄｒｏｃｏｒｔ Ａｃｅｔａｔｅ（商標）、ヒドロコルチゾン、リン酸ヒドロコルチゾンナトリウム、コハク酸ヒドロコルチゾンナトリウム、リン酸ハイドロコートン、ヒドロキシ尿素、イブリツモマブ、イブリツモマブチウキセタン、Ｉｄａｍｙｃｉｎ（商標）、イダルビシン、Ｉｆｅｘ（商標）、ＩＦＮ−α、イホスファミド、ＩＬ−１１ ＩＬ−２、メシル酸イマチニブ、イミダゾールカルボキサミド、インターフェロンα、インターフェロンα−２ｂ（ＰＥＧコンジュゲート）、インターロイキン−２、インターロイキン−１１、Ｉｎｔｒｏｎ Ａ（商標）（インターフェロンα−２ｂ）、Ｉｒｅｓｓａ（商標）、イリノテカン、イソトレチノイン、イクサベピロン、Ｉｘｅｍｐｒａ（商標）、Ｋ Ｋｉｄｒｏｌａｓｅ（商標）、Ｌａｎａｃｏｒｔ（商標）、ラパチニブ、Ｌ−アスパラギナーゼ、ＬＣＲ、レナリドマイド、レトロゾール、ロイコボリン、ロイケラン、Ｌｅｕｋｉｎｅ（商標）、ロイプロリド、ロイロクリスチン、Ｌｅｕｓｔａｔｉｎ（商標）、リポソームＡｒａ−Ｃ、Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｒｅｄ（商標）、ロムスチン、Ｌ−ＰＡＭ、Ｌ−サルコリシン、Ｌｕｐｒｏｎ（商標）、Ｌｕｐｒｏｎ Ｄｅｐｏｔ（商標）、Ｍａｔｕｌａｎｅ（商標）、マキシデックス、メクロレタミン、塩酸メクロレタミン、Ｍｅｄｒａｌｏｎｅ（商標）、Ｍｅｄｒｏｌ（商標）、Ｍｅｇａｃｅ（商標）、メゲストロール、酢酸メゲストロール、メルファラン、メルカプトプリン、メスナ、Ｍｅｓｎｅｘ（商標）、メトトレキサート、メトトレキサートナトリウム、メチルプレドニゾロン、Ｍｅｔｉｃｏｒｔｅｎ（商標）、マイトマイシン、マイトマイシン−Ｃ、ミトキサントロン、Ｍ−Ｐｒｅｄｎｉｓｏｌ（商標）、ＭＴＣ、ＭＴＸ、Ｍｕｓｔａｒｇｅｎ（商標）、ムスチン、Ｍｕｔａｍｙｃｉｎ（商標）、Ｍｙｌｅｒａｎ（商標）、Ｍｙｌｏｃｅｌ（商標）、Ｍｙｌｏｔａｒｇ（商標）、Ｎａｖｅｌｂｉｎｅ（商標）、ネララビン、Ｎｅｏｓａｒ（商標）、Ｎｅｕｌａｓｔａ（商標）、Ｎｅｕｍｅｇａ（商標）、Ｎｅｕｐｏｇｅｎ（商標）、Ｎｅｘａｖａｒ（商標）、Ｎｉｌａｎｄｒｏｎ（商標）、ニルタミド、Ｎｉｐｅｎｔ（商標）、ナイトロジェンマスタード、Ｎｏｖａｌｄｅｘ（商標）、Ｎｏｖａｎｔｒｏｎｅ（商標）、オクトレオチド、酢酸オクトレオチド、Ｏｎｃｏｓｐａｒ（商標）、Ｏｎｃｏｖｉｎ（商標）、Ｏｎｔａｋ（商標）、Ｏｎｘａｌ（商標）、オプレベルキン、Ｏｒａｐｒｅｄ（商標）、Ｏｒａｓｏｎｅ（商標）、オキサリプラチン、パクリタキセル、タンパク質結合パクリタキセル、パミドロネート、パニツムマブ、Ｐａｎｒｅｔｉｎ（商標）、Ｐａｒａｐｌａｔｉｎ（商標）、Ｐｅｄｉａｐｒｅｄ（商標）、ＰＥＧインターフェロン、ペガスパルガーゼ、ペグフィルグラスチム、ＰＥＧ−ＩＮＴＲＯＮ（商標）、ＰＥＧ−Ｌ−アスパラギナーゼ、ペメトレキセド、ペントスタチン、フェニルアラニンマスタード、Ｐｌａｔｉｎｏｌ（商標），Ｐｌａｔｉｎｏｌ−ＡＱ（商標）、プレドニゾロン、プレドニゾン、Ｐｒｅｌｏｎｅ（商標）、プロカルバジン、ＰＲＯＣＲＩＴ（商標）、Ｐｒｏｌｅｕｋｉｎ（商標）、プロリフェプロスパン２０カルムスチンインプラント、Ｐｕｒｉｎｅｔｈｏｌ（商標）、ラロキシフェン、Ｒｅｖｌｉｍｉｄ（商標）、Ｒｈｅｕｍａｔｒｅｘ（商標）、Ｒｉｔｕｘａｎ（商標）、リツキシマブ、Ｒｏｆｅｒｏｎ−Ａ（商標）（インターフェロンα−２ａ）Ｒｕｂｅｘ（商標）、塩酸ルビドマイシン、Ｓａｎｄｏｓｔａｔｉｎ（商標）、Ｓａｎｄｏｓｔａｔｉｎ ＬＡＲ（商標）、サルグラモスチム、Ｓｏｌｕ−Ｃｏｒｔｅｆ（商標）、Ｓｏｌｕ−Ｍｅｄｒｏｌ（商標）、ソラフェニブ、ＳＰＲＹＣＥＬ（商標）、ＳＴＩ−５７１、ストレプトゾシン、ＳＵ１１２４８、スニチニブ、Ｓｕｔｅｎｔ（商標）、タモキシフェン、Ｔａｒｃｅｖａ（商標）、Ｔａｒｇｒｅｔｉｎ（商標）、Ｔａｘｏｌ（商標）、Ｔａｘｏｔｅｒｅ（商標）、Ｔｅｍｏｄａｒ（商標）、テモゾロミド、テムシロリムス、テニポシド、ＴＥＳＰＡ、サリドマイド、Ｔｈａｌｏｍｉｄ（商標）、ＴｈｅｒａＣｙｓ（商標）、チオグアニン、Ｔｈｉｏｇｕａｎｉｎｅ Ｔａｂｌｏｉｄ（商標）、チオホスファミド、Ｔｈｉｏｐｌｅｘ（商標）、チオテパ、ＴＩＣＥ（商標）、Ｔｏｐｏｓａｒ（商標）、トポテカン、トレミフェン、Ｔｏｒｉｓｅｌ（商標）、トシツモマブ、トラスツズマブ、Ｔｒｅａｎｄａ（商標）、トレチノイン、Ｔｒｅｘａｌｌ（商標）、Ｔｒｉｓｅｎｏｘ（商標）、ＴＳＰＡ、ＴＹＫＥＲＢ（商標）、ＶＣＲ、Ｖｅｃｔｉｂｉｘ（商標）、Ｖｅｌｂａｎ（商標）、Ｖｅｌｃａｄｅ（商標）、ＶｅＰｅｓｉｄ（商標）、Ｖｅｓａｎｏｉｄ（商標）、Ｖｉａｄｕｒ（商標）、Ｖｉｄａｚａ（商標）、ビンブラスチン、硫酸ビンブラスチン、Ｖｉｎｃａｓａｒ Ｐｆｓ（商標）、ビンクリスチン、ビノレルビン、酒石酸ビノレルビン、ＶＬＢ、ＶＭ−２６、ボリノスタット、ＶＰ−１６、Ｖｕｍｏｎ（商標）、Ｘｅｌｏｄａ（商標）、Ｚａｎｏｓａｒ（商標）、Ｚｅｖａｌｉｎ（商標）、Ｚｉｎｅｃａｒｄ（商標）、Ｚｏｌａｄｅｘ（商標）、ゾレドロン酸、ゾリンザおよびゾメタが挙げられる。
上記の内包ミセルで処置することができる細胞の種類については、限定されるものではない。特に、細胞は、真核細胞、哺乳動物細胞、より詳細には齧歯動物でも、またはヒト細胞でもよい。細胞は、胚外もしくは胚性幹細胞、全能性もしくは多能性細胞、分裂もしくは非分裂細胞、実質もしくは上皮細胞、不死化もしくは形質転換細胞または同種のものなど様々な組織に由来してもよい。細胞は幹細胞でも、または分化細胞でもよい。分化する細胞型としては、脂肪細胞、線維芽細胞、筋細胞、心筋細胞、内皮、樹状細胞、ニューロン、グリア、マスト細胞、血液細胞および白血球（たとえば、赤血球、巨核球、Ｂ細胞、Ｔ細胞およびナチュラルキラー細胞などのリンパ球、マクロファージ、好中球、好酸球、好塩基球、血小板、顆粒球）、上皮細胞、ケラチノサイト、軟骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、肝実質細胞、および内分泌腺または外分泌腺の細胞のほか、感覚細胞が挙げられる。
上記の内包ミセルは、非ウイルス性トランスフェクション・ベクターとして使用してもよい。標的遺伝子は、任意の特定の種類の標的遺伝子またはヌクレオチド配列に限定されるものではない。たとえば、標的遺伝子は、細胞遺伝子、内在性遺伝子、オンコジーン、導入遺伝子、または翻訳ＲＮＡおよび非翻訳ＲＮＡを含むウイルス遺伝子であってもよい。考えられる例示的な標的遺伝子として、転写因子および発生遺伝子（たとえば、接着分子、サイクリン依存性キナーゼ阻害剤、Ｗｎｔファミリー・メンバー、Ｐａｘファミリー・メンバー、ウィングド・ヘリックス・ファミリー・メンバー、Ｈｏｘファミリー・メンバー、サイトカイン／リンホカインおよびその受容体、増殖／分化因子およびその受容体、神経伝達物質およびその受容体）；オンコジーン（たとえば、ＡＢＬＩ、ＢＣＬＩ、ＢＣＬ２、ＢＣＬ６、ＣＢＦＡ２、ＣＢＬ、ＣＳＦＩＲ、ＥＲＢＡ、ＥＲＢＢ、ＥＲＢＢ２、ＥＴＳＩ、ＥＴＶ６、ＦＧＲ、ＦＯＳ、ＦＹＮ、ＨＣＲ、ＨＲＡＳ、ＪＵＮ、ＫＲＡＳ、ＬＣＫ、ＬＹＮ、ＭＤＭ２、ＭＬＬ、ＭＹＢ、ＭＹＣ、ＭＹＣＬＩ、ＭＹＣＮ、ＮＲＡＳ、ＰＩＭＩ、ＰＭＬ、ＲＥＴ、ＳＫＰ２、ＳＲＣ、ＴＡＬＩ、ＴＣＬ３およびＹＥＳ）；腫瘍抑制因子遺伝子（たとえば、ＡＰＣ、ＢＲＡＩ、ＢＲＣＡ２、ＣＴＭＰ、ＭＡＤＨ４、ＭＣＣ、ＮＦＩ、ＮＦ２、ＲＢＩ、ＴＰ５３およびＷＴＩ）；ならびに酵素（たとえば、ＡＣＰデサチュラーゼおよびヒドロキシラーゼ、ＡＤＰ−グルコース・ピロホリラーゼ、ＡＴＰアーゼ、アルコール・デヒドロゲナーゼ、アミラーゼ、アミログルコシダーゼ、カタラーゼ、シクロオキシゲナーゼ、デカルボキシラーゼ、デキストリナーゼ、ＤＮＡおよびＲＮＡポリメラーゼ、ガラクトシダーゼ、グルコースオキシダーゼ、ＧＴＰアーゼ、ヘリカーゼ、インテグラーゼ、インスリナーゼ、インベルターゼ、イソメラーゼ、キナーゼ、ラクターゼ、リパーゼ、リポキシゲナーゼ、リゾチーム、ペルオキシダーゼ、ホスファターゼ、ホスホリパーゼ、ホスホリラーゼ、プロテイナーゼおよびペプチダーゼ、リコンビナーゼ、逆転写酵素、ＲＮＡ成分もしくはタンパク質成分またはその両方を含むテロメラーゼ、ならびにトポイソメラーゼ）が挙げられる。
有機分子触媒的開環重合により生成される生分解性両親媒性ブロック・コポリマーは、効果的な薬物送達システムになる。生分解性尿素もしくはカルボン酸またはその両方の組み合わせを含む、疎水性ブロックの反復単位は、多様な大きさおよび官能性を持つ生物活性材料に対して内包ミセルの結合強度を、したがって放出特性を調整する際に汎用性を与える。両親媒性ブロック・コポリマーは、低分子薬剤およびタンパク質の送達、さらに薬剤と遺伝子、または薬剤とタンパク質との同時送達に使用してもよい。
上記のポリマーに基づくミセルの調製および使用について、以下の例によりさらに説明する。
材料。
購入した材料を表５に示す。
フルカ（Ｆｌｕｋａ）から入手した５０００ｇ／ｍｏｌ（ＭＰＥＧ１）および２４００ｇ／ｍｏｌ（ＭＰＥＧ２）の数平均分子量を有するモノメチルＰＥＧを使用前に共沸蒸留し、トルエンから再結晶化させた。トリメチレンカーボネート（ベーリンガー・インゲルハイム（Ｂｏｅｈｒｉｎｇｅｒ−Ｉｎｇｅｌｈｅｉｍ））をトルエンから共沸蒸留させ、使用前に再結晶化した。スパルテインを使用前に水素化カルシウムから蒸留させた。安息香酸、エタノールアミンおよびフェニルイソチオシアネート（すべてアルドリッチ（Ａｌｄｒｉｃｈ））については、入手したまま使用した。イノベイティブ（Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ）製の溶媒乾燥システムを使用して乾燥ＴＨＦおよびＣＨ２Ｃｌ２を得た。
Ｒ．Ｃ．Ｐｒａｔｔ，Ｂ．Ｇ．Ｇ．Ｌｏｈｍｅｉｊｅｒ，Ｄ．Ａ．Ｌｏｎｇ，Ｐ．Ｎ．Ｐ．Ｌｕｎｄｂｅｒｇ，Ａ．Ｄｏｖｅ，Ｈ．Ｌｉ，Ｃ．Ｇ．Ｗａｄｅ，Ｒ．Ｍ．Ｗａｙｍｏｕｔｈ，ａｎｄ Ｊ．Ｌ．Ｈｅｄｒｉｃｋ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２００６，３９（２３），７８６３−７８７１が報告したようにＮ−（３，５−トリフルオロメチル）フェニル−Ｎ’−シクロヘキシル−チオ尿素（ＴＵ）を調製し、ＣａＨ２で乾燥させたＴＨＦ中で撹拌して乾燥させ、濾過し、真空下で溶媒を除去した。
解析方法。
１Ｈ−ＮＭＲスペクトルは、Ｂｒｕｋｅｒ Ａｖａｎｃｅ ４００装置を用い４００ＭＨｚで得た。ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）は、細孔サイズを大きくしながら（１０Å、１００Å、１０００Å、１０５Å、１０６Å）直列に連結した５マイクロメートルのＷａｔｅｒｓカラム（３００ｍｍ×７．７ｍｍ）を４つ備えたＷａｔｅｒｓクロマトグラフ、Ｗａｔｅｒｓ ４１０示差屈折計、および９９６フォトダイオードアレイ検出器を使用し、ＴＨＦまたはクロロホルムを用いて実施し、ポリスチレン標準で校正した（７５０−２×１０６ｇ ｍｏｌ−１）。
モノマーの調製。
官能性生分解性モノマーの特に有用なシントンとして、２，２−ビス（メチロール）プロピオン酸（ｂｉｓＭＰＡ）から誘導される環状カーボネート・モノマーのいわゆるＭＴＣファミリーがある。ＢｉｓＭＰＡは、スキーム１に示すように５−メチル−５−カルボキシル−１，３−ジオキサン−２−オン（ＭＴＣＯＨ）およびその誘導体への容易な経路となる。
このアプローチは、（メタ）アクリレート誘導体化の経路と同様の経路であり、開環重合（ＲＯＰ）が可能な幅広い官能性モノマーを生成することが明らかになっている。図示した例では、２，２−ビス（メチロール）プロピオン酸（ＢｉｓＭＰＡ）をまず（ｉ）ベンジルエステルＢｎＭＰＡに変換し、続いて（ｉｉ）ＢｎＭＰＡをトリホスゲンと反応させて環式カルボニル・モノマー、ＭＴＣＯＢｎを形成する。ＭＴＣＯＢｎを脱ベンジル化して（ｉｉｉ）環式カルボニルカルボン酸、ＭＴＣＯＨを生成する。ＭＴＣＯＨからエステルを形成する経路を２つ示す。第１の経路では、（ｉｖ）ＭＴＣＯＨをジシクロヘキシルカルボジイミド（ＤＣＣ）などの好適なカルボキシ活性化剤で処理し、これをＲＯＨと反応させてＭＴＣＯＲを一段階で形成する。あるいは、最初にＭＴＣＯＨを（ｖ）酸クロリドＭＴＣＣｌに変換し、続いて（ｖｉ）塩基の存在下でＭＴＣＣｌをＲＯＨで処理してＭＴＣＯＲを形成してもよい。どちらの経路も例示であり、限定することを意図するものではない。以下の条件は、スキーム１に示した反応に典型的なものである。（ｉ）ベンジルブロミド（ＢｎＢｒ）、ＫＯＨ、ＤＭＦ、１００℃、１５時間、ビス−ＭＰＡのベンジルエステルの収率６２％、（ｉｉ）トリホスゲン、ピリジン、ＣＨ２Ｃｌ２、−７８℃〜０℃、ＭＴＣＯＢｎの収率９５％；（ｉｉｉ）Ｐｄ／Ｃ（１０％）、Ｈ２（３ａｔｍ）、ＥｔＯＡｃ、室温、２４時間、ＭＴＣＯＨの収率９９％、（ｉｖ）ＲＯＨ、ＤＣＣ、ＴＨＦ、室温、１〜２４時間、（ｖ）（ＣＯＣｌ）２、ＴＨＦ、室温、１時間、ＭＴＣＣｌの収率９９％、（ｖｉ）ＲＯＨ、ＮＥｔ３、ＲＴ、３時間、ＭＴＣＯＲを得る。
上記の条件を用いれば、ＭＴＣＣｌを、ＢｎＭＰＡ中間体を経由してエステルなど様々な環式カルボニル誘導体に変換することができる。あるいは、下記に例示するように、トリホスゲンを使用して閉環することができる別のアルコール（たとえば、ＥｔＭＰＡを形成するためのエタノール）を用いてｂｉｓＭＰＡを直接エステル化し、対応するＭＴＣエステルを形成してもよい。
（ｉ）２，２−ビス（メチロール）プロピオン酸（ｂｉｓＭＰＡ）（１８．０ｇ、０．１３４ｍｏｌ）と、ＫＯＨ（８５％アッセイ；８．９ｇ、０．１３５ｍｏｌ）と、ＤＭＦ（１００ｍＬ）との混合物を１００℃まで１時間を加熱した（反応混合物は、０．５時間の反応後均一な溶液になった）。この高温の溶液にベンジルブロミド（２７．６ｇ、０．１６２ｍｏｌ）を撹拌しながら加え、反応を１００℃で１６時間継続した。反応混合物を冷却し、溶媒を真空下で除去した。残渣に酢酸エチル（１２０ｍＬ）、ヘキサン（１２０ｍＬ）および水（８０ｍＬ）を加えた。有機層を保持し、水（８０ｍＬ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、蒸発させた。得られた固体をトルエン（３０ｍＬ）から再結晶化させ、純粋なベンジル２，２−ビス（メチロール）プロピオネート（ＢｎＭＰＡ）を得た（１９．５ｇ、６５％）。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．３８（ｍ，５Ｈ，ＰｈＨ），５．１９（ｓ，２Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），３．９４（ｄ，２Ｈ，−ＣＨ２ＯＨ），３．７３（ｄ，２Ｈ，−ＣＨ２ＯＨ），１．１２（ｓ，３Ｈ，−ＣＨ３）。
（ｉｉ）ベンジル２，２−ビス（メチロール）プロピオネート（ＢｎＭＰＡ）（１１．２ｇ、０．０５ｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（１５０ｍＬ）およびピリジン（２５ｍＬ、０．３ｍｏｌ）に溶解させ、この溶液をＮ２雰囲気下、ドライアイス／アセトンで−７５℃まで冷却した。トリホスゲン（７．５ｇ、２５ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（１５０ｍＬ）に溶かした溶液を１時間にわたり滴下して加え、次いで反応混合物を室温まで２時間昇温した。飽和水性ＮＨ４Ｃｌ（７５ｍＬ）を添加して反応をクエンチし、その後有機層を１Ｍの水性ＨＣｌ（３×１００ｍＬ）、飽和水性ＮａＨＣＯ３（１×１００ｍＬ）で洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、濾過し、蒸発させた。得られた固体を酢酸エチル（１５ｍＬ）から再結晶化させてＭＴＣＯＢｎを白色の固体として得た（１０．７ｇ、８６％）。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ １．３１（ｍ，５Ｈ，ＰｈＨ），５．２０（ｓ，２Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．６９（ｄ，２Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ），４．２３（ｄ，２Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ），１．３１（ｓ，３Ｈ，−ＣＨ３）。
撹拌子を備えた１００ｍＬの乾燥丸底フラスコに、エタノールアミン（２．９６ｇ、４８．５ｍｍｏｌ、１当量）を仕込んだ。乾燥ＴＨＦ（３０ｍＬ）を加え、得られた溶液を氷浴で０℃まで冷却した。滴下漏斗を装着し、フェニルイソシアネート（５．１９ｇ、４．７４ｍＬ、４３．６ｍｍｏｌ、０．９当量）および３０ｍＬの乾燥ＴＨＦを仕込んだ。得られた溶液を３０分の時間にわたり滴下して加えた。得られた溶液を周囲温度まで昇温し、次いでさらに１６時間撹拌しながら放置した。翌朝、回転蒸発によりＴＨＦを除去した。粗生成物を酢酸エチルから再結晶化させ、次いでさらに４時間激しく撹拌した。こうして形成された固体を濾過により除去し、さらに酢酸エチルで洗浄し、恒量になるまで乾燥させ、７．０ｇ（約８６％）を得た。１Ｈ−ＮＭＲ（ＤＭＳＯ−ｄ６）δ：８．５９（ｓ，１Ｈ，ＮＨ），７．３９（ｄ，２Ｈ，ＡｒＨ），７．２１（ｔ，２Ｈ，ＡｒＨ），６．９５（ｔ，１Ｈ，ＡｒＨ），６．１０（ｔ，１Ｈ，ＮＨ），４．７８（ｔ，１Ｈ，ＯＨ），３．４３（ｑ，２Ｈ，ＣＨ２），３．１７（ｑ，２Ｈ，ＣＨ２）。
最初にＭＴＣＯＨ（３．０４ｇ、１９ｍｍｏｌ）を上述の条件を用いて塩化オキサリルでＭＴＣＣｌに変換した。形成された中間体を５０ｍＬの乾燥塩化メチレンに溶解させ、添加漏斗に仕込んだ。撹拌子を備えた５００ｍＬの乾燥丸底フラスコに、フェニル尿素エタノール（ＰＵＥ）（４．１０ｇ、２２．８ｍｍｏｌ）、ピリジン（１．８１ｇ、１．８５ｍＬ、２２．８ｍｍｏｌ）および乾燥塩化メチレン（１５０ｍＬ）を仕込んだ。窒素下で添加漏斗を装着し、フラスコを氷浴で０℃まで冷却した。ＭＴＣＣｌ溶液を３０分の時間にわたり滴下して加え、溶液をさらに３０分撹拌しながら放置した。氷浴を除去し、溶液を周囲温度まで穏やかに昇温し、さらに１６時間撹拌しながら放置した。翌朝、この粗生成物を、シリカゲルを用いてカラム・クロマトグラフィにより精製した。溶離液として最初に酢酸エチル／ヘキサン（１／１）を使用してから、極性を穏やかに上げて、酢酸エチルで終了した。この生成物画分を集めて、溶媒を回転蒸発により除去した。単離した生成物を、恒量に達するまで真空下で乾燥させ、６．０ｇ（約８０％）のオフホワイト／淡黄色の油を得、放置してゆっくりと結晶化させた。１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：７．３９（ｄ，２Ｈ，ＡｒＨ），７．２５（ｍ，３Ｈ，ＡｒＨ），７．０２（ｔ，１Ｈ，ＮＨ），５．４０（ｔ，１Ｈ，ＮＨ），４．６８（ｄ，２Ｈ，ＣＨ２），４．３０（ｔ，２Ｈ，ＣＨ２），４．２０（ｄ，２Ｈ，ＣＨ２），３．５５（ｔ，２Ｈ，ＣＨ２），１．３０（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３）．ＨＲ−ＭＳ−ＥＳＩ：ｍ／ｚ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｆｏｒ Ｃ１５Ｈ１８Ｎ２Ｏ６＋Ｎａ ３４５．３１ ｆｏｕｎｄ ３４５．１０。
２，２−ビス（メチロール）プロピオン酸（ｂｉｓＭＰＡ；２２．１ｇ、０．１６５ｍｏｌ）を、Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ−１５（６．８ｇ）を含むエタノール（１５０ｍＬ）に加え、一晩還流させた。次いでこの樹脂を濾去し、濾液を蒸発させた。得られた粘性液体に塩化メチレン（２００ｍＬ）を加えて未反応試薬および副生成物を濾過した。この溶液をＭｇＳＯ４で乾燥させ、蒸発させた後、エチル２，２−ビス（メチロール）プロピオネート（ＥｔＭＰＡ）を透明で無色の液体として得た（２１．１ｇ、８６％）。
トリホスゲン（１９．５ｇ、０．０６５ｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（２００ｍＬ）に溶かした溶液を、エチル２，２−ビス（メチロール）プロピオネート（ＭＰＡＥｔ）（２１．１ｇ、０．１３１ｍｏｌ）およびピリジン（６４ｍＬ、０．７８６ｍｏｌ）のＣＨ２Ｃｌ２溶液（１５０ｍＬ）にドライアイス／アセトンを用いて−７５℃で３０分かけて段階的に加えた。反応混合物を冷却条件下でさらに２時間撹拌しながら維持し、次いで室温まで昇温した。反応混合物に飽和ＮＨ４Ｃｌ水溶液（２００ｍＬ）を加えて過剰のトリホスゲンを分解した。次いで有機相を１ＮのＨＣｌ水溶液（２００ｍＬ）、続いて飽和ＮａＨＣＯ３（２００ｍＬ）、ブライン（２００ｍＬ）、および水（２００ｍＬ）で処理した。ＣＨ２Ｃｌ２溶液をＭｇＳＯ４で乾燥させ、蒸発させた後、残渣を酢酸エチルから再結晶して白色の結晶を得た（１３．８ｇ、５６％）。１Ｈ ＮＭＲ：δ ４．６８（ｄ，２Ｈ，ＣＨ２ＯＣＯＯ），４．２５（ｑ，１Ｈ，ＯＣＨ２ＣＨ３），４．１９（ｄ，２Ｈ，ＣＨ２ＯＣＯＯ），１．３２（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３），１．２９（ｔ，３Ｈ，ＣＨ３ＣＨ２Ｏ）．１３Ｃ ＮＭＲ：δ １７１．０，１４７．５，７２．９，６２．１，３９．９，１７．３，１３．８．ＨＲ−ＥＳＩ−ＭＳ：ｍ／ｚ ｃａｌｃｄ ｆｏｒ Ｃ８Ｈ１２Ｏ５・Ｎａ，２１１．０５８２；ｆｏｕｎｄ，２２１．０５７８。
Ｉ．カルボン酸を含むブロック・コポリマー。
［実施例１〜４および比較例１（ＣＥｘ．１）］
保護されたカルボン酸を含むブロック・コポリマー。
２つの環式カルボニル・モノマー、ＭＴＣＯＢｎおよびＭＴＣＯＥｔは、生体適合性であり、高収率で調製しやすいうえ、ペンダント・カルボン酸およびエチルエステル基をそれぞれブロック・コポリマーに導入できるため、ＭＴＣＯＢｎおよびＭＴＣＯＥｔをビルディング・ブロックとして選択した。マクロ開始剤、モノメチルでエンドキャップされたポリ（エチレングリコール）（Ｍｎ２，４００ｇ／ｍｏｌ、ＰＤＩ １．０４）（ＭＰＥＧ２）から開始される、ＭＴＣＯＢｎ、ＭＴＣＯＥｔまたはこれらの混合物のリビングＲＯＰを、有機触媒を含むＣＨ２Ｃｌ２を用いて行った。ＲＯＰのためいくつかの有機触媒を調査したが、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデク−７−エン（ＤＢＵ）が望ましい触媒性能を示した。ＤＢＵの存在下では、ＭＴＣＯＢｎおよびＭＴＣＯＥｔはどちらもほぼ同じ重合速度を示し、２時間で完全に重合した。こうして、２種のペンダント官能基がポリカーボネート・セグメントに逆ブロック配列で配置されるトリブロック・コポリマー（実施例２および３）を段階的な開環重合により構築した。２時間の反応で一方のモノマーを使い尽くした後、他方のモノマーを反応液に加えた。反応が終了するまで、この溶液をさらに２時間撹拌した。ＧＰＣモニタリング実験では、２時間および４時間でのブロック・コポリマーの分子量（ＭＷ）の増加がフィードに加えたモノマーとよく一致したことから、実施例２および３のトリブロック・コポリマーの形成が成功したことが示唆された。さらに、同じ反応速度から、ポリカーボネート・セグメントにランダムに分布したペンダント官能基を有するブロック・コポリマー実施例４の形成も確認される。最後に、水素ガス雰囲気下、Ｐｄ−Ｃ（１０％ｗ／ｗ）の存在下で、実施例１〜４のブロック・コポリマーのベンジル基を除去することができ、対応するブロック・コポリマー５〜８が得られるのに対し、比較例１（ＣＥｘ．１）では、この反応においてＭＴＣＯＥｔの水素化分解が観察されなかった。１Ｈ ＮＭＲ分光法を用いてブロック・コポリマーの組成を定量的に研究した。ＭＰＥＧ２のメチレン基のピークの積分強度と、ＭＴＣＯＢｎ、ＭＴＣＯＥｔまたはその両方のメチル基のピークの積分強度とを比較すると、表６に示すようにブロック・コポリマーの組成が得られる。
実施例４を生成するための、ＭＴＣＯＢｎおよびＭＴＣＯＥｔの混合物（モル比１：１）とＭＰＥＧ２とのＲＯＰの手順は、典型的な手順である。ＭＴＣＯＢｎ（０．３ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を、ＭＴＣＯＥｔ（０．２２６ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液と混合し、次いでこの混合物を、ＭＰＥＧ２（０．１４４ｇ、０．０６ｍｍｏｌ）およびＤＢＵ（９．２ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液に撹拌しながら移した。４時間の反応後、安息香酸（５〜１０ｍｇ）を加えて重合をクエンチした。次いで反応混合物をジエチルエーテル（４０ｍＬ）に沈殿させ、沈殿物を遠心し、減圧乾燥させた。最後に、粗生成物を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、実施例４を無色の粘性液体として得た（０．５６ｇ、８４％）。
疎水性ブロックを形成するための環式カルボニル・モノマーの逐次開環重合を、実施例２、ＭＰＥＧ２５４−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＢＮ）２０−ｂ−Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）１９］の調製により説明する。下付き文字は、反復単位の数を表す。まず、ＭＴＣＯＢｎ（０．３ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を、ＭＰＥＧ（０．１４４ｇ、０．０６ｍｍｏｌ）およびＤＢＵ（９．２ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液に撹拌しながら加えた。２時間の反応後、ＭＴＣＯＥｔ（０．２２６ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を加えた。反応をさらに２時間継続してから、安息香酸を加えて反応をクエンチした。ブロック・コポリマー実施例３も同様の手順を用いて合成した。５つのブロック・コポリマーすべての収率および分析データを下記に示す。
［実施例１］
ＭＰＥＧ２５４−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）３６］、式中、下付き文字は、反復単位の数を表す。
収率、８２％。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．２９（ｍ，１８０Ｈ，ＰｈＨ），５．１２（ｓ，７２Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．２７（ｍ，１３９Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ），３．６３（ｍ，２１７Ｈ，Ｈ ｏｆ ＭＰＥＧ），１．２２（ｓ，１０８Ｈ，−ＣＨ３）。
［実施例２］
ＭＰＥＧ２５４−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０−ｂ−（ＭＴＣＯＥｔ）１９］、式中、下付き文字は、反復単位の数を表す。
収率、８６％。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．２９（ｍ，１００Ｈ，ＰｈＨ），５，１２（ｓ，４０Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．２７（ｍ，１９０Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．６３（ｍ，２１９Ｈ，Ｈ ｏｆ ＭＰＥＧ），１．２３（ｍ，１７４Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［実施例３］
ＭＰＥＧ２５４−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）１８−ｂ−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）１９］、式中、下付き文字は、反復単位の数を表す。
収率、８４％。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．２８（ｍ，９５Ｈ，ＰｈＨ），５．１ １（ｓ，３５Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．２１（ｍ，１８２Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．６４（ｍ，２１４Ｈ，Ｈ ｏｆ ＭＰＥＧ），１．２１（ｍ，１６５Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［実施例４］
ＭＰＥＧ２５４−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ１７−ｒ−ＭＴＣＯＢｎ１７）］、式中、下付き文字は、反復単位の数を表す。
収率、８４％。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．３１（ｍ，８５Ｈ，ＰｈＨ），５．１４（ｓ，３４Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．２７（ｍ，１６７Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．６５（ｍ，２１８Ｈ，Ｈ ｏｆ ＭＰＥＧ），１．２２（ｓ，１５３Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［比較実施例］
ＭＰＥＧ２５４−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）３５］、式中、下付き文字は、反復単位の数を表す。
収率、８５％。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ４．２０（ｍ，２０６Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．６５（ｍ，２１４Ｈ，Ｈ ｏｆ ＭＰＥＧ），１．２５（ｓ，２１ ＯＨ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［実施例９］
ＭＰＥＧ１１１３−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）５−ｂ−Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）９］。
このポリマーを実施例２に上記したように調製した。ＭＴＣＯＢｎ（０．０７５ｇ、０．３ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を、ＭＰＥＧ１（０．３ｇ、０．０６ｍｍｏｌ）およびＤＢＵ（９．２ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液に撹拌しながら加えた。２時間後、ＭＴＣＯＥｔ（０．１１３ｇ、０．６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を加えた。反応をさらに２時間継続してから、安息香酸を加えて反応をクエンチした。次いで反応混合物をジエチルエーテル（４０ｍＬ）に沈殿させ、沈殿物を遠心し、減圧乾燥させた。最後に、粗生成物を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、生成物を無色の粘性液体として得た（０．４６ｇ、８４％）。
［実施例１０］
ＭＰＥＧ１１１３−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＨ）５−ｂ−Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）９］。
このブロック・ポリマーを実施例５〜８のため上記のように調製した。実施例９で得られた生成物と、ＴＨＦ（７．５ｍＬ）と、メタノール（７．５ｍＬ）と、Ｐｄ−Ｃ（１０％ｗ／ｗ、０．２ｇ）との混合物をＨ２（７ａｔｍ）下で一晩回転（ｓｗｉｒｌ）させた。Ｈ２雰囲気の除去後、混合物をＴＨＦで湿らせたセライトで濾過した。完全に変換するように、さらにＴＨＦ（１５ｍＬ）およびメタノール（１５ｍＬ）を使用した。集めた洗液を蒸発させ、残渣を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、最終生成物を無色の粘性液体として得た。収率は９０％を超え、１Ｈ ＮＭＲスペクトルは、保護された基が水素化後除去されたことを示した。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ４．１６（ｍ，７４Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．４７（ｍ，４５２Ｈ，Ｈ ｏｆ ＭＰＥＧ），１．１４（ｓ，６９Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
ＤＢＵ触媒系の有用性は、予測可能な分子量を持つ、狭分散性の最初のブロック・コポリマーが合成されたことで明らかにされた。１Ｈ ＮＭＲスペクトルおよびＧＰＣ解析から推定される、ベンジルエステルを脱保護する前の最初のブロック・コポリマー実施例１〜４、９および比較例１の分子特性を表６にまとめてある。下付き文字は、反復単位の数に相当する。
表６のポリマーのＧＰＣデータは、最初のブロック・コポリマーがＧＰＣクロマトグラムで１つの単峰ピークを示すことを示した。このポリマーは、ほぼ単分散し、ＭＷが８，８１０〜１１，４９０の幅があり、多分散性が１．１４〜１．２０の狭い範囲にあることが明らかになった。１Ｈ ＮＭＲスペクトルから推定される最初のブロック・コポリマーの組成は、ＧＰＣの結果の分子量の値とよく一致し、仕込み率とも整合した。
［実施例５〜８および１０］
カルボン酸を含むブロック・コポリマー実施例１〜４および９の水素化。
ブロック・コポリマー、実施例１〜４を含む保護されたカルボン酸の水素化の一般的な手順は、以下の通りである。ペンダント・ベンジルエステル（０．５ｇ）、ＴＨＦ（７．５ｍＬ）、メタノール（７．５ｍＬ）およびＰｄ−Ｃ（１０％ｗ／ｗ、０．２ｇ）を組み合わせ、Ｈ２（７ａｔｍ）下で一晩回転させた。Ｈ２雰囲気の除去後、混合物をＴＨＦで湿らせたセライトで濾過した。完全に変換するように、さらにＴＨＦ（１５ｍＬ）およびメタノール（１５ｍＬ）を使用した。集めた洗液を蒸発させ、残渣を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、実施例５〜８を無色の粘性液体として得た。その構造は、ベンジルエステルがカルボン酸であることを除いて、実施例１〜４上記に示したものと同じである。収率は９０％を超えた。
１Ｈ ＮＭＲスペクトルは、保護された基が水素化後除去されたことを示す。たとえば、図１は、ＣＤＣｌ３中の保護されたブロック・コポリマー実施例３の１Ｈ ＮＭＲスペクトルであり、図２は、ＤＭＳＯ−ｄ６中の対応する脱保護されたブロック・コポリマー実施例７の１Ｈ ＮＭＲスペクトルである。図２では、図１と比較して、７．２８および５．１１ｐｐｍのピークが消失していることから、保護していたベンジル基が水素化分解により明確に除去されたことが示される。１３．１８ｐｐｍのピークは、遊離カルボン酸のプロトンに起因するものであり、ＭＴＣＯＢｎから誘導される繰り返し単位の脱保護を示す直接の証拠となる。
実施例５〜８、１０および比較例１を用いたブランク・ミセルおよび内包ミセルの調製。
ミセルの調製および薬剤の内包量の判定。実施例５〜８、１０および比較例１の純粋なブロック・コポリマーのミセルを、ポリマーを水に直接分散し、続いて超音波処理してミセル形成およびミセルの水分散を促進して調製した。ドキソルビシン（ＤＯＸ）内包ミセルでは、ＤＯＸ（５ｍｇ）を、１．５ｍＬのＤＭＡｃに溶解させ、２モル過剰のトリエチルアミンで中和させた。ＤＯＸ溶液に、１０ｍｇのブロック・コポリマーを０．５ｍＬのＤＭＡｃに溶解させたポリマー溶液を加え、ボルテックスで５分間混合した。薬剤およびポリマー溶液を、プローブ型ソニケータ（Ｖｉｂｒａ Ｃｅｌｌ ＶＣＸ １３０）を用いて１３０Ｗにて超音波処理しながら、ＤＩ（）水（１０ｍＬ）に滴下して加え、超音波処理を２分間継続した。次いでこの溶液を、分子量カットオフ１０００Ｄａの透析バッグ（Ｓｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ ７、スペクトラム・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド（Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ Ｉｎｃ．））を用いて１０００ｍＬのＤＩ水に対して４８時間透析した。水は、最初の６時間に２時間ごとに交換し、翌日もう１回交換した。透析後、透析バッグ中の溶液を０．４５マイクロメートルのシリンジ・フィルタで濾過した。ＤＯＸの内包レベルを判定するため、上記のミセル溶液を２日間凍結乾燥させ、次いで 既知量のＤＯＸ内包ミセルを１ｍＬのＤＭＳＯに溶解させた。ＤＯＸ濃度は、４８０ｎｍでＵＶ−ＶＩＳ分光光度計を用いて推定した。薬剤内包量は、ＤＯＸを含むＤＭＳＯ溶液から得られた標準曲線に基づき計算した。
蛍光測定。脱イオン（ＤＩ：ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ）水中のポリマーの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）を、ピレンをプローブとして用いて判定した。蛍光スペクトルは、室温でＬＳ ５０Ｂ発光分光計（パーキン・エルマー（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ）、米国）により記録した。サンプルについては、測定を行う場合にはその前に１０分間平衡処理した。ピレンのアセトン溶液のアリコート（６．１６×１０−５Ｍ、１０マイクロリットル）を容器に加え、アセトンを蒸発させた。この容器に様々な濃度のポリマー溶液（１ｍＬ）を加え、２４時間平衡化させた。各サンプルの最終ピレン濃度は、６．１６×１０−７Ｍとした。発光スペクトルは励起波長３３９ｎｍで３６０〜４１０ｎｍをスキャンし、励起スペクトルは発光波長３９５ｎｍで３００〜３６０ｎｍをスキャンした。励起および発光のバンド幅はどちらも２．５ｎｍに設定した。励起スペクトルのＩ３３６／Ｉ３３４の強度（ピーク高さ）比をポリマー濃度の関数として解析した。ＣＭＣは、曲線の屈曲点の接線と低濃度点での接線との交点から取得した。
動的光散乱。実施例５〜８、１０および比較例１から新たに調製したブランク・ミセルおよびＤＯＸ内包ミセルの粒度を、０．４５マイクロメートルのシリンジ・フィルタで濾過後、散乱角９０°で動的光散乱（ＺｅｔａＰＡＬＳ、ブルックヘブン・インスツルメント・コーポレーション、米国）を用いて測定した。各測定を５回繰り返した。５回の測定から平均値を得た。各サンプルがそれぞれのミセルおよび凝集体を含む可能性があるため、マルチモデル解析を選択して寸法測定を行い、分解能を最大化した。
実施例５〜８、１０および比較例１で得られたブランク・ミセルおよびＤＯＸ内包ミセルの臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）値、および粒度の測定値を表７に示す。
表７に示すように、実施例５〜８および１０はＣＭＣ値が低いとはいえ、その値は５．２〜１５２．８ｍｇ／Ｌの幅があり、疎水性ポリカーボネート・ブロックのペンダント官能基の分布に強く依存する。ブロック・コポリマーのミセル構造は主に、親水性ＭＰＥＧ２シェルと疎水性ポリカーボネート・コアとに分かれる。実施例５は、ポリカーボネート・コアがＭＴＣＯＨのホモポリマーであるため、最も高いＣＭＣを示した。ペンダント・カルボン酸基は、周囲の水分子と水素結合を形成して、水中の疎水性ブロックの溶解性を高めると同時に疎水性を低下させることができた。実施例６および７は、疎水性ブロック内のブロック配列に配置された２種類のペンダント官能基を含むトリブロック・コポリマーである。そのミセル構造内は、疎水性コアが、ペンダント・カルボン酸基を含む疎水性が低いポリカーボネート・ブロックから作られた外側のコアと、ペンダント・エチルエステル基を含む疎水性が高いポリカーボネート・ブロックから作られた内側のコアとにさらに分かれる。これらの詳細に明らかにされたコア−シェル構造により、ブロック・コポリマーの中で最も低いＣＭＣが得られた。同様に、実施例８のポリカーボネート・セグメントのランダムに分布したペンダント官能基もミセルのコアの疎水性を低下させるが、ＣＭＣは、実施例６〜７よりも高くなった。投与後の血液中のミセルの解離は封入薬剤を急速に放出させ、インビボで重度の副作用を引き起こす恐れがあるため、低いＣＭＣは、ミセルの重要なパラメータである。
こうしてＣＭＣの結果と同様の傾向は、動的光散乱（ＤＬＳ）により測定されたＤＯＸ内包ミセルの流体力学的直径でも観察された（表７）。粒度および均一性は、薬剤内包ミセルの重要な因子である。物理的性質が、そのどちらにも強く依存するためである。表７は、ブロック・コポリマー実施例５〜８から作られたドキソルビシン（ＤＯＸ）内包ミセルの粒度を示す。粒度は、４７〜１６５ｎｍの範囲であり、粒度分布は、比較的狭く０．２〜０．２８の範囲である。ミセルの粒度が小さいと、ミセルが細網内皮系（ＲＥＳ：ｒｅｔｉｃｕｌｏｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌ ｓｙｓｔｅｍ）によるクリアランスの影響を受けにくくすることができる。実施例６〜７の最も小さい流体力学的直径は、その詳細に明らかにされたミセル構造に起因する可能性がある。また、実施例５および８は、実施例６および７より大きな粒度を示す。理論に束縛されるものではないが、より大きな粒度は、外部環境に接触しやすく周囲の水分子と相互作用し、かつポリカーボネート・セグメントの疎水性を低下させて、ミセルのコアを緩やかなパッキングにするコアの親水性ペンダント・カルボン酸基に起因する。実施例８ではミセルのコアのカルボン酸基に対する疎水性エチルエステル基の希釈作用により、その粒度が実施例５の粒度より小さくなっている。ＤＯＸ内包ミセルの構造の直接観察は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて行った。
図３は、トリブロック・コポリマー実施例７から作られたＤＯＸ内包ミセルの透過型電子顕微鏡写真（ＴＥＭ）画像である。ミセルは、ほぼ球状の形をとり、内包ミセルの大部分は、乾燥状態で３２〜４５ｎｍの範囲の直径を有し、対応する流体力学的直径より若干小さい。この結果は、コポリマーの遊離親水性セグメントの崩壊のほか、ポリマー鎖の脱水に起因する可能性がある。
さらに、ブロック・コポリマー実施例５〜８から作られるＤＯＸ内包ミセルは、極めて高い薬剤内包レベル、および封入効率を示した。表７に示すように、実施例５〜８の薬剤内包レベルは、乾燥ブロック・コポリマーの重量に対して比較例１の２．２ｗｔ．％と比較して２３．７ｗｔ．％〜４３．１ｗｔ．％の範囲であった。ブロック・コポリマー・ミセルへのＤＯＸの封入は、超音波処理／膜透析法により行った。濾過により大きな粒子を除去したため、ブロック・コポリマー実施例５および８で調製したＤＯＸ内包ミセルは、より低い薬剤内包レベルを示した。実施例６および７は、４０ｗｔ．％を超える薬剤内包レベルを示した。高い薬剤内包レベルは、ＤＯＸとブロック・コポリマーのペンダント・カルボン酸基との静電的相互作用に起因する可能性があったため、開環重合にＭＴＣＯＥｔを用いてペンダント・エチルエステル基を導入しても、ＤＯＸに対するカルボン酸基の結合能に大きな影響を与えないと考えられる。
実施例５〜８および比較例１により形成されたＤＯＸ内包ミセルのインビトロでの薬物放出試験
新たに調製したＤＯＸ内包ミセル溶液（３ｍＬ）を、ＭＷＣＯ１，０００Ｄａの透析膜チューブ（Ｓｐｅｃｔｒａ／Ｐｏｒ ７、スペクトラム・ラボラトリーズ・インコーポレイテッド）に移した。次いでチューブを、５０ｍＬのＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．４）を含むビーカーに浸し、これを１００ｒｅｖ／分の速度で振盪し、３７℃でインキュベートした。一定の時間間隔で、外液から１ｍＬの溶液を取り除き、新鮮なＰＢＳ緩衝液と入れ換えた。サンプル中のＤＯＸ含有量は、４８０ｎｍでＵＶ−ＶＩＳ分光光度計を用いて解析し、ＤＯＸのＨ２Ｏ溶液から得られた標準曲線に基づき算出した。
ＤＯＸの放出プロファイルを図４に示す。どのミセルでも、明らかな初期バースト放出は観察されなかった。実施例６および７により形成されたミセルから放出されたＤＯＸが約５５％であったのに対し、実施例８により形成されたミセルからは、７時間以内に８０％を超える薬物が放出された。これは、ミセルのコアが緩やかにパッキングされていたためと考えられる。さらに、コア内のランダムに分布したカルボン酸基はよく分離しており、エチルエステル基により希釈されて、隣接するカルボン酸基間の分子内水素結合が低下するため、ミセルのコアが外部の水性環境に接触しやすくなる。実施例５により形成されたミセルは最も遅い薬物放出プロファイルを示し、ＤＯＸとペンダント・カルボン酸基との間の強い静電引力のため、７時間後に放出されたＤＯＸは４２％にとどまった。
実施例５〜８により形成されたＤＯＸ内包ミセルの細胞毒性。
実施例５〜８から形成されたＤＯＸ内包ミセル、およびブランク・コポリマー（実施例５〜８）の細胞毒性試験を、ＨｅｐＧ２細胞を用いて行い、遊離ＤＯＸと比較した。培養細胞をブランク・コポリマーに接触させたところ、著しい細胞毒性は、３７℃で４８時間後、２００ｍｇ／Ｌまで観察されなかった。図５Ａは、ブランク・ポリマー実施例５〜８の濃度を関数としたＨｅｐＧ２細胞の生存率を示すグラフである。図５Ｂは、実施例５〜８の内包ミセル、およびＤＯＸの濃度を関数としたＨｅｐＧ２細胞の生存率を示すグラフである。ＤＯＸ内包ミセルは、ミセルの細胞毒性に対して強い用量依存的作用を示し、その細胞生存率プロファイルは、遊離ＤＯＸの細胞生存率プロファイルに非常に類似している。ＨｅｐＧ２における遊離ＤＯＸのＩＣ５０値は１．１４ｍｇ／Ｌであり、ブロック・コポリマー実施例５〜８から作られたミセルのＩＣ５０値と同じであった。
ＩＩ．尿素を含むブロック・コポリマーの調製。
スキーム２は、式ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ−ｒ−ＭＴＣＵ）］で表されるポリ（エチレングリコール）−ブロック−ポリ（ＭＴＣＯＥｔ−ランダム−ＭＴＣＵ）コポリマーの合成を図示する。
モノメチルエーテル−ＰＥＧ（５，０００ｇ／ｍｏｌ）（ＭＰＥＧ１）をマクロ開始剤、ＴＵ／スパルテインを触媒として使用し、様々な量の環式モノマーＭＴＣＯＥｔおよびＭＴＣＵの開環重合によりランダム・ポリカーボネート鎖を形成して、ブロック・コポリマーを調製した。下付き文字ｎ’は、市販のＭＰＥＧ１における反復単位の数である。ブロック・コポリマーの尿素含有量は、ＭＴＣＯＥｔモノマーとＭＴＣＵモノマーとの仕込み比を変化させて制御した。下付き文字ｘは、各環式カルボニル・モノマーのモル分率であり、モル分率の合計は１と等しい。環式モノマーの開環は、水素結合によりモノマーおよびアルコールをどちらも二官能性に活性化するように設計されたチオ尿素触媒および第三級アミン触媒を用いてグローブ・ボックスで行った。
［実施例１１〜１４および比較例２〜５］
実施例１１、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ０．８−ｒ−ＭＴＣＵ０．２）］（５ｋ−５ｋ）の以下の調製は、代表的なものである。グローブ・ボックス内で、チオ尿素触媒（ＴＵ）（３７ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）、スパルテイン（２４ｍｇ、０．１ｍｍｏｌ）およびＭＰＥＧ１（０．５ｇ、０．１ｍｍｏｌ）を、撹拌子を備えた２０ｍＬの乾燥ガラスバイアルに仕込んだ。少量の塩化メチレンを加え、形成された溶液を撹拌しながら１０分間維持した。ＭＴＣＯＥｔ（０．３５ｇ、１．８６ｍｍｏｌ）およびＭＴＣＵ（０．１５ｇ、０．４７ｍｍｏｌ）を追加の塩化メチレン（モノマーに対して総濃度１Ｍ）と共に加え、得られた溶液を撹拌しながら１６時間維持した。１Ｈ ＮＭＲから判定した開環重合反応の終了時に、安息香酸（１５ｍｇ、０．１２ｍｍｏｌ）を加えて触媒をクエンチし、粗ポリマーを５００ｍＬの冷ジエチルエーテルに沈殿させた。この非溶媒を穏やかに周囲温度まで昇温し、その後上清をデカントした。オフホワイトの固体を集めて、真空下で恒量になるまで乾燥させた。収率０．７５ｇ（７５％）。１Ｈ−ＮＭＲ（ＣＤＣｌ３）δ：７．３８（ｍ，２Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＵ）−ＡｒＨ），７．２２（ｍ，３Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＵ）−ＡｒＨ），６．９５（ｔ，１Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＵ）−ＮＨ），４．３０（ｂｒ，ｍ，４Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＵ ａｎｄ ＭＴＣＯＥｔ）−ＣＨ２，２Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＵ）−ＣＨ２），４．１０（ｍ，２Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＯＥｔ）−ＣＨ２ＣＨ３），３．６８（ｓ，４Ｈ，ＰＥＧ），３．３８（ｓ，３Ｈ，ａ−ｅｎｄ），１．３８（ｂｒ，ｍ，３Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＵ ａｎｄ ＭＴＣＯＥｔ）−ＣＨ３；３Ｈ，ｐｏｌｙＭＴＣ（ＭＴＣＯＥｔ）−ＣＨ２ＣＨ３）（図Ｓ１を参照）。ＧＰＣ（ＴＨＦ，ＰＳ 標準（ｓｔａｎｄａｒｄ））：ＰＤＩ＝１．１１。図６は、実施例１１、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ０．８−ｒ−ＭＴＣＵ０．２）］（５ｋ−５ｋ）をモノメチルでエンドキャップされたＰＥＧ、ＭＰＥＧ１（５ｋ）と比較したＧＰＣクロマトグラムである。
また、ＭＰＥＧ１が２倍の分子量のＭＰＥＧ２を持つこと以外は比較例１と同様の構造を持つ比較例２（ＣＥｘ．２）を、上記の手順を用いてＭＰＥＧ１およびＭＴＣＯＥｔから調製した。各々ポリ（エチレングリコール）−ブロック−ポリ（トリメチレンカーボネート）ブロック・コポリマーであるいくつかの追加比較例３〜５を、上記の手順を用いてＭＰＥＧ１およびＴＭＣから調製した。これらは、式ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＴＭＣ）］で表される。
比較例２〜５は各々水素結合尿素基を欠いている。比較例３〜５は、ＴＭＣから誘導される疎水性ブロックの分子量が異なる。
［実施例１５］
ＭＰＥＧ１１１３−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）４−ｒ−Ｐ（ＭＴＣＵ）５］。
ＭＴＣＯＢｎ（０．０８５ｇ、０．３３７５ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を、ＭＴＣＵ（０．１０８７ｇ、０．３３７５ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（１ｍＬ）に溶かした溶液と混合し、次いでこの混合物を、ＭＰＥＧ１（０．２２５ｇ、０．０４５ｍｍｏｌ）、ＴＵ（１６．６５ｍｇ、０．０４５ｍｍｏｌ）およびスパルテイン（１０．３５マイクロリットル、０．０４５ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（１ｍＬ）に溶かした溶液に撹拌しながら移した。一晩の反応後、安息香酸（２０ｍｇ）を加えて重合をクエンチした。次いで反応混合物をジエチルエーテル（４０ｍＬ）に沈殿させ、沈殿物を遠心し、減圧乾燥させた。最後に、粗生成物を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、生成物を白色の粘性固体として得た（０．３３ｇ、８０％）。収率、８０％。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．４５（ｓ，１０Ｈ，ＰｈＨ），７．１８（ｓ，１０Ｈ，ＰｈＨ），６．８３（ｓ，５Ｈ，ＰｈＨ），４．０６−４．２３（ｂｒ，ｍ，４６Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ，−ＯＣＨ２ＣＨ３，ａｎｄ −ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２ＮＨ−ｏｆ ｐｏｌｙＭＴＣＵ），３．４８（ｍ，４６２Ｈ，Ｈ ｏｆ ＭＰＥＧ ａｎｄ −ＣＯＯＣＨ２ＣＨ２ＮＨ−ｏｆ ｐｏｌｙＭＴＣＵ），１．１２（ｍ，２７Ｈ，−ＣＨ３）。
［実施例１６］
ＭＰＥＧ１１１３−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＨ）４−ｒ−Ｐ（ＭＴＣＵ）５］。
実施例１５で得られた上記の生成物と、ＴＨＦ（７．５ｍＬ）と、メタノール（７．５ｍＬ）と、Ｐｄ−Ｃ（１０％ｗ／ｗ、０．２ｇ）との混合物をＨ２（７ａｔｍ）下で一晩回転させた。Ｈ２雰囲気の除去後、混合物をＴＨＦで湿らせたセライトで濾過した。完全に変換するように、さらにＴＨＦ（１５ｍＬ）およびメタノール（１５ｍＬ）を使用した。集めた洗液を蒸発させ、残渣を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、最終生成物を無色の粘性液体として得た。収率は９０％を超え、１Ｈ ＮＭＲスペクトルは、保護された基が水素化後除去されたことを示した。
蛍光測定。脱イオン（ＤＩ）水中の実施例１１〜１４および比較例２〜５の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）を、ピレンをプローブとして用いて判定した。蛍光スペクトルは、室温でＬＳ ５０Ｂ発光分光計（パーキン・エルマー、米国）により記録した。サンプルについては、測定を行う場合にはその前に１０分間平衡処理した。ピレンのアセトン溶液のアリコート（６．１６×１０−５Ｍ、１０μＬ）を容器に加え、アセトンを蒸発させた。この容器に様々な濃度のポリマー溶液（１ｍＬ）を加え、２４時間平衡化させた。各サンプルの最終ピレン濃度は、６．１６×１０−７Ｍとした。発光スペクトルは励起波長３３９ｎｍで３６０〜４１０ｎｍをスキャンし、励起スペクトルは発光波長３９５ｎｍで３００〜３６０ｎｍをスキャンした。励起および発光のバンド幅はどちらも２．５ｎｍに設定した。励起スペクトルのＩ３３６／Ｉ３３４の強度（ピーク高さ）比をポリマー濃度の関数として解析した。ＣＭＣは、曲線の屈曲点の接線と低濃度点での接線との交点から取得した。
動的光散乱（ＤＬＳ）。Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ ＢＩ−２００ＳＭゴニオメータ・システム（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）で動的光散乱（ＤＬＳ）実験を行い、実施例９〜１２および比較例２〜５により形成されたミセルの粒度（Ｄｈ）を判定した。光源は、波長６３３ｎｍの出力調整可能で垂直偏光の７５ｍＷ ＨｅＮｅイオン・レーザとする。
表８に、尿素を含むブロック・コポリマー実施例１１〜１４、１６および比較例２〜５の構造および特徴付けをまとめてある。親水性ブロックおよび疎水性ブロックの数平均分子量をサンプル式の隣の括弧内に示す。たとえば、実施例１２の場合、（５ｋ−３ｋ）という表現は、親水性ブロックが５０００のＭｎを有し、疎水性ブロックが３０００のＭｎを有していたことを意味する。式中の各モノマーの後にある下付き文字は、疎水性ブロックの環式カルボニル・モノマーのモル分率であり、モル分率の合計は１．０である。実施例１１〜１４の疎水性ブロックは、ＭＴＣＯＥｔおよびＭＴＣＵのランダム・コポリマーを含む。
実施例１２、１３および比較例２のミセル形成能。
比較的低分子量の疎水性ブロック（ポリカーボネート・ブロックのＭｎ：１．５ｋ、３ｋおよび５ｋ）を有する表８の各ブロック・コポリマーは、水中で自己分散することができた。典型的には、ブロック・コポリマーを脱イオン水で直接自己分散し、１０分間超音波処理してミセルの形成、およびブロック・コポリマー・ミセルの水分散を促進した。ミセル形成能に対するＨ結合尿素基の作用を、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ１〜ｘ−ＭＴＣＵｘ）］（５ｋ−３ｋ）ブロック・コポリマー、実施例１２、１３および比較例２を用いて検討した。これらのポリマーはそれぞれ、尿素のモル分率ｘを０．４、０．２および０．０有する。図７は、実施例１２、１３および比較例２により形成されたミセルの動的光散乱の結果を比較したグラフである。ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ１〜ｘ−ＭＴＣＵｘ）］（５ｋ−３ｋ）ブロック・コポリマーは、表８にまとめてあるように平均直径２０〜４０ｎｍを有し、さらに０．０８４〜０．１３３という狭い粒度分布を有するナノサイズのミセルを形成した。尿素基の導入に伴う特徴的な変化は、図７の臨界ミセル濃度（ＣＭＣ）で観察された。ＣＭＣは、ミセルによる薬剤送達系のインビボでの安定性を予測するのに使用できる重要なパラメータである。ＣＭＣ値の測定は、ピレンをプローブとして使用して定常状態の蛍光分光法により行った。興味深いことに、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ１〜ｘ−ＭＴＣＵｘ）］（５ｋ−３ｋ）のＣＭＣ値は、ブロック・コポリマーのペンダント尿素の量が増加すると著しく低下するが、その分子量は、よく似ていた。これは、水性環境で強いＨ結合尿素により引き起こされる自己会合の安定化がミセルのＣＭＣを低下させることを示す。
尿素を含むブロック・コポリマー、実施例１１〜１４の内包ミセル。
尿素官能性ブロック・コポリマーをさらに抗癌剤ドキソルビシン（ＤＯＸ）のナノキャリアとして使用した。超音波処理−膜透析技術によりブロック・コポリマー／薬剤ハイブリッド・ミセルを調製した。典型的には、過剰（３×）のトリエチルアミンを含むＤＭＡＣ（１．５ｍＬ）で中和したＤＯＸ（５ｍｇ）を、ＤＭＡＣ（２ｍＬ）に溶解させたブロック・コポリマー（１０ｍｇ）（実施例１１〜１４）と混合し、１０ｍＬの脱イオン（ＤＩ）水中で１０分間超音波処理し、次いでＤＩ水に対して２日間透析した。この溶液を寸法測定の前に０．４５マイクロメートルのシリンジ・フィルタで濾過し、２日間凍結乾燥した。図８は、実施例１３、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ０．８−ＭＴＣＵ０．２）］（５ｋ−３ｋ）の薬剤内包ミセル（図８にＰ＋Ｄとプロット表示）と共に、実施例１３により形成された非内包ポリマー・ミセル（図８にＰとプロット表示）の粒度および大きさの分布を示すグラフである。尿素基なしで調製された非内包ミセル、比較例４、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＴＭＣ）］（５ｋ−３ｋ）の大きさは、直径約２４ｎｍであったのに対し（図８にＰ’とプロット表示）、比較例４、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＴＭＣ）］（５ｋ−３ｋ）から調製された薬剤内包ミセルの大きさはかなり大きく、約４３０ｎｍであった（図８にＰ’＋Ｄとプロット表示）。大きさの増加からは、比較例４のミセル形成中に疎水性薬剤が存在すると、その過程で熱力学および速度論に影響を与え、凝集体の構造を大きくすることが示唆される。この現象は、薬物送達に使用する際に大きな欠点となる可能性がある。ナノ送達系の大きさは、体の防御機構を回避すべく、理想的には約２００ｎｍ未満にとどめるべきであるためである。図８に示すように、２０％の尿素含有量を有する実施例１３、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ０．８−ＭＴＣＵ０．２）］（５ｋ−３ｋ）から得られた薬剤内包ミセルは、大きさが２００ｎｍ未満であり、尿素を含まない比較例４、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＴＭＣ）］（５ｋ−３ｋ）または比較例２、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ１．０）］のそれと比較して著しく安定化している。
図９は、異なる尿素含有量を有するＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ１〜ｘ−ＭＴＣＵｘ）］ブロック・コポリマー（実施例１２、１３および比較例２、ｘはそれぞれ０．４、０．２および０．０であり、各々３０００のＭｎの疎水性ブロックを有する）による薬剤内包ミセルの薬剤内包量と大きさとの関係を示すグラフである。ナノ粒子の薬剤含有量については、ミセル溶液を凍結乾燥し、その塊をＤＭＡＣ再溶解させ、続いて４８５ｎｍのＵＶ可視分光法により判定した。尿素含有量が増加するのに伴い、薬剤内包量もｘ＝０．０での６．３ｗｔ％からｘ＝０．４での８．５ｗｔ％に増加した一方、同時に、薬剤内包ミセルの平均粒度がｘ＝０．０での３６０ｎｍからｘ＝０．４での１１０ｎｍに小さくなった。
実施例１１、１３および１４における疎水性ブロックの分子量の作用。
最後に、１．５ｋ、３ｋおよび５ｋのポリカーボネート・ブロックを有するコポリマーを用いて、薬剤内包量およびミセル形成挙動に対する疎水性ブロックの分子量の作用をさらに調査した。これらの薬剤内包サンプルにおけるミセルの大きさ（安定性）および薬剤の内包量は、表８にまとめてあるように疎水性ブロックの鎖長および特徴に高度に依存する。最も大きな疎水性ブロックを有する比較例３、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＴＭＣ）］（５ｋ−５ｋ）では、薬剤内包ミセルの大きさが２００ｎｍを若干上回った。Ｈ結合尿素ブロック・コポリマーは、ブロック・コポリマー・ミセルのＣＭＣ、薬剤内包能、ならびに薬剤内包ミセルの大きさおよび粒度分布をさらに改善する。これらの相違は、比較的短い疎水性ブロックを有するブロック・コポリマーでより顕著になる。
ＭＣＦ７およびＢＴ４７４ヒト乳房癌細胞株に対するポリマー（比較例４、実施例１３および実施例１２）の細胞毒性を試験した。図１０および図１１に示すように、これらのポリマーのいずれも、最大３００ｍｇ／Ｌの濃度で著しい細胞毒性を示さなかった。
ＩＩＩ．酸塩基混合ミセル。
２つのブロック・コポリマー組成物を含む混合ミセル組成物を調製した。第１のブロック・コポリマーは、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＨ）５−ｂ−Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）９］、実施例１０であった。第２のブロック・コポリマーは、ＭＰＥＧ１−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ０．６−ｒ−ＭＴＣＵ０．４）］、実施例１２であった。表９に示すように、これらのブロック・コポリマーを様々な尿素／ＣＯＯＨモル比で混合した。
膜透析法によりＤＯＸをミセルに内包させた。簡単に説明すると、過剰の（３×）トリエチルアミンを含むＤＭＡＣ（１．５ｍＬ）で中和したＤＯＸ（５ｍｇ）を、ＤＭＡｃ（０．５ｍＬ）に溶解させたブロック・コポリマー（１０ｍｇ）と混合し、１０ｍＬのＤＩ水中で２分間超音波処理し、次いで１０００ｍＬのＤＩ水に対して２日間透析した。外側の水は、３時間、６時間および２４時間で交換した。透析後、２日間の凍結乾燥により粒子を集めた。ＤＯＸの内包レベルを判定するため、既知量の凍結乾燥したＤＯＸ内包ナノ粒子を１ｍＬのＤＭＳＯに溶解させた。ＤＯＸ濃度は、４８０ｎｍでＵＶ−可視分光光度計を使用して推定した。薬剤内包量は、ＤＯＸを含むＤＭＳＯ溶液から得られた標準検量線に基づき計算した。
粒度の測定。表９のＤＯＸ内包混合ミセルを寸法測定前にＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．４）に直接溶解させた。
ミセルの粒度は、Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ ＢＩ−２００ＳＭゴニオメータ・システム（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）を用いて行った動的光散乱（ＤＬＳ）により測定した。光源は、波長６３３ｎｍの出力調整可能で垂直偏光の７５ｍＷ ＨｅＮｅイオン・レーザである。
新たに調製したブランク・ミセルおよびＤＯＸ内包ミセルの粒度を、０．４５マイクロメートルのシリンジ・フィルタで濾過後、散乱角９０°で動的光散乱（ＺｅｔａＰＡＬＳ、ブルックヘブン・インスツルメント・コーポレーション、米国）を用いて測定した。各測定を５回繰り返した。５回の測定から平均値を得た。各サンプルがそれぞれのミセルおよび凝集体を含む可能性があるため、マルチモデル解析を選択して寸法測定を行い、分解能を最大化した。
臨界ミセル濃度。ＰＢＳ緩衝液（ｐＨ７．４）中の実施例１２および実施例１７〜２５のブランク混合ミセルのＣＭＣを、ピレンをプローブとして用いて判定した。蛍光スペクトルは、室温でＬＳ ５０Ｂ発光分光計（パーキン・エルマー、米国）により記録した。サンプルについては、測定を行う場合にはその前に１０分間平衡処理した。ピレンのアセトン溶液のアリコート（６．１６×１０−５Ｍ、１０μＬ）を容器に加え、アセトンを蒸発させた。この容器に様々な濃度のポリマー溶液（１ｍＬ）を加え、２４時間平衡化させた。各サンプルの最終ピレン濃度は、６．１６×１０−７Ｍとした。発光スペクトルは励起波長３３９ｎｍで３６０〜４１０ｎｍをスキャンし、励起スペクトルは発光波長３９５ｎｍで３００〜３６０ｎｍをスキャンした。励起および発光のバンド幅はどちらも２．５ｎｍに設定した。励起スペクトルのＩ３３６／Ｉ３３４の強度（ピーク高さ）比をポリマー濃度の関数として解析した。ＣＭＣは、曲線の屈曲点の接線と低濃度点での接線との交点から取得した。
このアプローチを用いることにより、ＣＭＣを低下させたり、薬剤内包レベルを増加させたり、生物学的リガンドの表面密度を調整したり、あるいはダブル・ターゲティングのため２つの生物学的リガンドを付着させたりするように混合ミセルを製剤化することができる。
ＩＶ．ターゲティングのための官能基の導入。
チオール基（スキーム３）、アルデヒド基（スキーム４）、またはＰＥＧのＮ−ヒドロキシスクシンイミド官能基を持つＣＯＯＨ末端の基（スキーム５）を介してＰＥＧのもう一方の遠位末端にガラクトースなどの生物学的官能基を導入してもよい。ガラクトースを使用すれば、肝細胞を標的とすることができる。また、ターゲティングのため、同様のアプローチによりペプチド、タンパク質または抗体などの他の生物学的リガンドをポリカーボネート・ベースのブロック・コポリマーにコンジュゲートしてもよい。
［実施例２６］
チオールを持つＰＥＧ−ブロック−ポリカーボネート、ＨＳ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２３−ｂ−Ｐ（ＭＴＣ−ＯＢｎ）１９］の調製。
ＭＴＣＯＥｔ（０．１１３ｇ、０．６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を、ＨＳ−ＰＥＧ−ＯＨ（０．０９７ｇ、Ｍｎ＝３２２８、０．０３ｍｍｏｌ）およびＤＢＵ（４．６ｍｇ、０．０３ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液に撹拌しながら加えた。２時間後、ＭＴＣＯＢｎ（０．１５ｇ、０．６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を加えた。反応をさらに２時間継続してから、安息香酸を加えて重合をクエンチした。次いで反応混合物をジエチルエーテル（２０ｍＬ）に沈殿させ、沈殿物を遠心し、減圧乾燥させた。最後に、粗生成物を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、ＨＳ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２３−ｂ−Ｐ（ＭＴＣ−ＯＢｎ）１９］を無色の粘性液体として得た（０．５９ｇ、８２％）。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．３（ｍ，９５Ｈ，ＰｈＨ），５．１５（ｓ，３８Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．２５（ｍ，２１４Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．６４（ｍ，２９０Ｈ，Ｈ ｏｆ ＰＥＧ），２．７８（ｄ，２Ｈ，−ＯＣＨ２ＣＨ２ＳＨ），２．４９（ｔ，２Ｈ，−ＯＣＨ２ＣＨ２ＳＨ），１．２３（ｓ，１９５Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［実施例２７］
アルデヒドを持つＰＥＧ−ブロック−ポリカーボネート、ＣＨＯ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１−ｂ−Ｐ（ＭＴＣ−ＯＢｎ）２０］（スキーム４）調製。
ＭＴＣＯＥｔ（０．２２６ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を、ＯＣＨ−ＰＥＧ−ＯＨ（０．１２ｇ、Ｍｎ２０００、０．０６ｍｍｏｌ）およびＤＢＵ（９．２ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液に撹拌しながら加えた。２時間後、ＭＴＣＯＢｎ（０．３ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を加えた。反応をさらに２時間継続してから、安息香酸を加えて重合をクエンチした。次いで反応混合物をジエチルエーテル（４０ｍＬ）に沈殿させ、沈殿物を遠心し、減圧乾燥させた。最後に、粗生成物を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、ＯＣＨ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］を無色の粘性液体として得た（０．５２ｇ、８０％）。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ９．７８（ｓ，０．４Ｈ，−ＣＨＯ），７．２９（ｍ，１００Ｈ，ＰｈＨ），５．１１（ｓ，４０Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．２５（ｍ，２０６Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．６４（ｍ，１７９Ｈ，Ｈ ｏｆ ＰＥＧ），１．２３（ｓ，１８６Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［実施例２８］
ｐ−アミノフェニルβ−Ｄ−ガラクトピラノシドを末端に持つＰＥＧ（ＡＰＧ−ＰＥＧ）ポリカーボネート・ブロック・コポリマー、ＡＰＧ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］の合成（スキーム４）。
実施例２７で得られた上記の生成物ＯＣＨ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］（０．５２ｇ、０．０４７ｍｍｏｌ）を１０ｍＬのＤＭＳＯに溶解させ、この溶液に７−アミノフェニルβ−Ｄ−ガラクトピラノシド（ＡＰＧ）（０．１２７ｇ、０．４７ｍｍｏｌ）を加えた。混合物を撹拌し、４０℃まで５時間加熱した。次いで、これを周囲温度まで冷却し、ＮａＢＨ３ＣＮ（８．９ｍｇ、０．１４１ｍｍｏｌ）を加えてイミン結合をアミンに還元した。混合物を一晩撹拌し、水に対して透析し（分子量カットオフ１，０００ダルトン）、凍結乾燥した。最後に、ＡＰＧ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１−ｂ−Ｐ（ＭＴＣ−ＯＢｎ）２０］を無色の粘着性液体として得た（０．４５ｇ、７０％）。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ３，２２℃）：δ ７．２９（ｍ，１００Ｈ，ＰｈＨ），５．１１（ｓ，４０Ｈ，−ＯＣＨ２Ｐｈ），４．２５（ｍ，２０６Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．６４（ｍ，１７９Ｈ，Ｈ ｏｆ ＰＥＧ），１．２３（ｓ，１８６Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［実施例２９］
ガラクトースを末端に持つブロック・コポリマーＡＰＧ−ＰＥＧ−ｂ［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１−ｂ−Ｐ（ＭＴＣＯＨ）２０］の調製（スキーム４）。
実施例２８で得られた上記の生成物ＡＰＧ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１−ｂ−Ｐ（ＭＴＣ−ＯＢｎ）２０］（０．４５ｇ）と、ＴＨＦ（７．５ｍＬ）と、メタノール（７．５ｍＬ）と、Ｐｄ−Ｃ（１０％ｗ／ｗ、０．２ｇ）との混合物をＨ２（７ａｔｍ）下で一晩回転させた。Ｈ２雰囲気の除去後、混合物をＴＨＦで湿らせたセライトで濾過した。完全に変換するように、さらにＴＨＦ（１５ｍＬ）およびメタノール（１５ｍＬ）を使用した。集めた洗液を蒸発させ、残渣を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、ガラクトースを末端に持つブロック・コポリマー、ＡＰＧ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２１−ｂ−Ｐ（ＭＴＣ−ＯＢｎ）２０］を得た（０．３５ｇ、９２％）。１Ｈ ＮＭＲ（４００ＭＨｚ，ＤＭＳＯ−ｄ６，２２℃）：δ １０．５８（ｓ，１０Ｈ，−ＣＯＯＨ），７．３３（ｍ，３．９Ｈ，２，６−ＰｈＨ−ΝＨ），６．６７（ｍ，３．９Ｈ，３，５−ＰｈＨ−ＮＨ），４．１３（ｍ，２０６Ｈ，−ＣＨ２ＯＣＯＯ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３），３．５１（ｍ，１７９Ｈ，Ｈ ｏｆ ＰＥＧ），１．１３（ｓ，１８６Ｈ，−ＣＨ３ ａｎｄ −ＯＣＨ２ＣＨ３）。
［実施例３０］
Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド誘導体化ＰＥＧ（ＮＨＳ−ＰＥＧ）ブロック・ポリカーボネート・コポリマー、ＮＨＳ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］の調製（スキーム５）。
ＭＴＣＯＥｔ（０．２２６ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を、モノＮ−ヒドロキシスクシンイミド誘導体化ＰＥＧ、ＮＨＳ−ＰＥＧ−ＯＨ（０．２１ｇ、Ｍｎ２０００、０．０６ｍｍｏｌ）およびＤＢＵ（９．２ｍｇ、０．０６ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液に撹拌しながら加えた。２時間後、ＭＴＣＯＢｎ（０．３ｇ、１．２ｍｍｏｌ）をＣＨ２Ｃｌ２（０．７５ｍＬ）に溶かした溶液を加えた。反応をさらに２時間継続してから、安息香酸を加えて重合をクエンチした。次いで反応混合物をジエチルエーテル（４０ｍＬ）に沈殿させ、沈殿物を遠心し、減圧乾燥させた。最後に、粗生成物を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、ＮＨＳ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］を得た。
［実施例３１］
ＮＨＳ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］とｐ−アミノフェニルβ−Ｄ−ガラクトピラノシド（ＡＰＧ）との反応 ＡＰＧ２−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］（スキーム５）。
まず、ＮＨＳ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］（０．０５ｍｍｏｌ）に対して１０ｍｏｌ過剰のｐ−アミノフェニルβ−Ｄ−ガラクトピラノシド（ＡＰＧ）（０．５０ｍｍｏｌ）を１ｍｌの無水Ν，Ν−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解させた。次いで、この溶液を、１．５ｍｌの無水ＤＭＦに溶解させた実施例３０で得られた０．０５ｍｍｏｌのＮＨＳ−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］に加えた。反応混合物を窒素下、室温で６時間穏やかに撹拌した。生成物のガラクトースを末端に持つＡＰＧ２−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］をＤＭＳＯおよび蒸留水に対する透析（ＭＷＣＯ１０００Ｄａの透析チューブ）により精製し、凍結乾燥した。
［実施例３２］
ガラクトースを末端に持つＡＰＧ２−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＨ）２０］の調製（スキーム５）
実施例３１で得られた上記の生成物、ＡＰＧ２−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＢｎ）２０］と、ＴＨＦ（７．５ｍＬ）と、メタノール（７．５ｍＬ）と、Ｐｄ−Ｃ（１０％ｗ／ｗ、０．２ｇ）との混合物をＨ２（７ａｔｍ）下で一晩回転させた。Ｈ２雰囲気の除去後、混合物をＴＨＦで湿らせたセライトで濾過した。完全に変換するように、さらにＴＨＦ（１５ｍＬ）およびメタノール（１５ｍＬ）を使用した。集めた洗液を蒸発させ、残渣を、ＴＨＦを溶離液としてＳｅｐｈａｄｅｘ ＬＨ−２０カラムを用いたカラム・クロマトグラフィにより精製して、ガラクトースを末端に持つＡＰＧ２−ＰＥＧ−ｂ−［Ｐ（ＭＴＣＯＥｔ）２０−Ｐ（ＭＴＣＯＨ）２０］を得た。
要約すると、モノメチルでエンドキャップされたＰＥＧおよび官能性ポリカーボネートを含む一連のブロック・コポリマーは、ＤＯＸ送達の高度に効率的なキャリアであることが明らかになった。このブロック・コポリマーは低いＣＭＣ値を有し、その水中ミセルは小さな粒度を示した。ＣＭＣおよび粒度の変化は、ブロック・コポリマーのポリカーボネート・セグメントにおけるペンダント官能基の分布の相違に起因する可能性があった。疎水性ブロックに尿素もしくはカルボン酸またはその両方を含むペンダント基を含むポリマーは、高いＤＯＸ内包レベルを実現する。ＤＯＸの速やかな放出は、３７℃で７時間以内に著しい初期バーストを起こさずに達成され、放出されるＤＯＸは、ポリカーボネート・セグメントのペンダント官能基の分布に応じて４２％〜８０％までの幅があった。さらに、ＤＯＸ内包ミセルは、無毒のブランク・ブロック・コポリマーと比較して、ＨｅｐＧ２細胞に対して遊離ＤＯＸとほぼ同じ細胞毒性を示した。ブロック・コポリマーはさらに骨格構造、ペンダント官能基、および分布（ランダム共重合とブロック共重合）を調整して、様々な分子構造および物理化学的特性を有する他の種類の薬剤を効率的に組み込むこともできる。
他の特定の実施形態。
１つの特定の実施形態では、生分解性ブロック・コポリマーは、疎水性ブロックに連結したポリエーテル骨格を含む親水性ブロックを含み、疎水性ブロックは、第１の反復単位を含み、第１の反復単位は、ｉ）エステル、カーボネート、カルバメート、尿素、チオカルバメート、チオカルボネートおよびジチオカルボネートからなる群から選択される第１の骨格官能基と、ｉｉ）尿素基、カルボン酸基およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基とを含む第１の側鎖を含み、疎水性ブロックの側鎖は共有結合した生物活性材料を含まず、ブロック・コポリマーは水中で自己組織化して、非共有結合性相互作用により生物活性材料を封鎖するのに好適なミセルを形成する。追加の実施形態では、ブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解される。別の追加実施形態では、親水性ブロックは、特定の細胞型と相互作用する部分を含む末端単位を含む。別の追加実施形態では、下記構造を持つ末端単位は、ガラクトース部分を含む。式中、−Ｌ’−は２〜５０個の炭素を含む二価の結合基である。
別の特定の実施形態では、水性ミセルが、上記の生分解性ブロック・コポリマーを含む。追加の実施形態では、ミセルは、内包ミセルの全乾燥重量に対して５ｗｔ．％〜５０ｗｔ．％の非共有結合した生物活性材料を含む内包ミセルである。別の追加実施形態では、ミセルは、第２の生分解性ブロック・コポリマーをさらに含み、第２のブロック・コポリマーは、疎水性ブロックに連結したポリエーテル骨格を含む親水性ブロックを含み、疎水性ブロックは反復単位を含み、反復単位は、ｉ）エステル、カーボネート、カルバメート、尿素、チオカルバメート、チオカルボネートおよびジチオカルボネートからなる群から選択される骨格官能基、およびｉｉ）カルボン酸基を含む側鎖を含み、第２のブロック・コポリマーの疎水性ブロックの側鎖は、共有結合した生物活性材料を含まない。別の追加実施形態では、第２のブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解される。
別の特定の実施形態では、細胞を処置する方法が、上記の内包ミセルのナノ粒子を含む水性混合物と細胞を接触させることを含む。
別の特定の実施形態では、上記に詳述した開環重合方法は、有機触媒により触媒される。
本明細書に使用される用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本発明を限定的することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、複数形も同様に含むことを意図している。さらに、「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」もしくは「を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」またはその両方の用語は、本明細書に使用される場合、上記の特徴、整数、ステップ、作業、構成要素、もしくは成分またはその全部の存在を明記するものであるが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、作業、構成要素、成分、もしくはこれらの群またはその全部の存在または追加を排除するものではないことも理解されよう。
下記特許請求の範囲におけるミーンズ・プラス・ファンクション構成要素またはステップ・プラス・ファンクション構成要素に対応する構造、材料、動作、および等価物は、特許請求の範囲に記載されている他の構成要素と組み合わせて、その機能を明確に特許請求されているように実行するための任意の構造、材料または動作を含むことを意図している。例示および説明を目的として本発明について記載してきたが、本発明の記載は、網羅的であること、または開示した形態に本発明を限定することを意図するものではない。本発明の範囲および精神を逸脱することなく多くの修正および変形が当業者には明らかになるであろう。各実施形態については、本発明の原理およびその実用的用途を最もよく説明し、当業者が本発明を理解できるように選択し、記載した。

Claims (30)

  1. 生分解性ブロック・コポリマーであって、
    ポリエーテルアルコールから誘導される親水性の第１のブロック、および
    前記ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる第１の反復単位を含む第２のブロックであり、前記第１の反復単位は尿素基を有する官能基を含む側鎖部分を含む疎水性の第２のブロック
    を含み、
    前記第２のブロックの側鎖は、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される共有結合した生物活性材料を含まず、
    前記ブロック・コポリマーは水中で自己組織化して、非共有結合性相互作用により、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される生物活性材料を封鎖するミセルを形成する、生分解性ブロック・コポリマー。
  2. 前記第２のブロックはポリエステル、ポリカーボネートおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される骨格を含む、請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  3. 前記第２のブロックは前記第１の反復単位のホモポリマーを含む、請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  4. 前記第２のブロックは開環重合により第２の環式カルボニル・モノマーから誘導される第２の反復単位を含み、前記第１の反復単位は尿素基を含み、前記第２の反復単位はカルボン酸基を含む、請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  5. 前記第２のブロックは、前記第１の環式カルボニル・モノマーおよび前記第２の環式カルボニル・モノマーを含む混合物の開環重合により得られるランダム・コポリマー鎖を含む、請求項４に記載のブロック・コポリマー。
  6. 前記第２のブロックは前記第１の環式カルボニル・モノマー、続いて前記第２の環式カルボニル・モノマーの逐次開環重合により得られる、請求項４に記載のブロック・コポリマー。
  7. 前記第２のブロックは前記第２の環式カルボニル・モノマー、続いて前記第１の環式カルボニル・モノマーの逐次開環重合により得られる、請求項４に記載のブロック・コポリマー。
  8. 前記第２のブロックは２〜１００個の炭素を含むエステルとしてエンドキャップされている、請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  9. 前記第１の環式カルボニル化合物は下記式（５）で表される化合物であり、
    式中、
    ｔは０〜６の整数であり、
    Ｙは各々
    からなる群から独立に選択され、
    Ｑ１は各々水素、ハロゲン化物、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素原子を含むアリール基、および
    構造を持つ基であり、式中、Ｍ１は−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１および−ＳＲ１からなる群から選択される一価のラジカルであり、Ｒ１は各々１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、
    １つまたは複数のＱ１基は尿素基、潜在カルボン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む
    化合物である、請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  10. 前記第１の環式カルボニル化合物は下記式（６）で表される化合物であり、
    式中、
    Ｑ２は各々水素、ハロゲン化物、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素原子を含むアリール基、および
    構造を持つ基であり、式中、Ｍ１は−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１または−ＳＲ１からなる群から選択される一価のラジカルであり、Ｒ１は各々１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、
    Ｒ２は１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、
    Ｑ３は水素、１〜３０個の炭素を持つアルキル基、および６〜３０個の炭素を持つアリール基からなる群から選択される一価のラジカルであり、
    １つまたは複数のＱ２基、Ｑ３基もしくはＲ２基またはその全部は尿素基、潜在カルボン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む
    請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  11. 前記第１の環式カルボニル化合物は下記式（７）で表される化合物であり、
    式中、
    ｕは１〜８の整数であり、
    Ｑ４は各々水素、ハロゲン化物、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素原子を含むアリール基、および
    構造を持つ基であり、式中、Ｍ１は−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１および−ＳＲ１からなる群から選択される一価のラジカルであり、Ｒ１は各々１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、
    任意に、
    は独立に−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨＲ１または−ＮＲ１Ｒ１からなる群から選択される二価のラジカルを表し、
    任意に、ｕが２以上である場合、
    は独立に
    を表し、
    １つまたは複数のＱ４基は尿素基、潜在カルボン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む
    請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  12. 前記第１の環式カルボニル化合物は式（８）で表される化合物であり、
    式中、
    Ｑ５は各々水素、ハロゲン化物、１〜３０個の炭素を含むアルキル基、６〜３０個の炭素を含むアリール基、および
    構造を持つ基であり、式中、Ｍ１は−Ｒ１、−ＯＲ１、−ＮＨＲ１、−ＮＲ１Ｒ１および−ＳＲ１からなる群から選択される一価のラジカルであり、Ｒ１は各々１〜３０個の炭素を含むアルキル基および６〜３０個の炭素を含むアリール基からなる群から独立に選択される一価のラジカルである基からなる群から独立に選択される一価のラジカルであり、
    Ｑ６は各々水素、１〜３０個の炭素を持つアルキル基、および６〜３０個の炭素を持つアリール基からなる群から独立に選択される一価の基であり、
    ｖは各々独立に１〜６の整数を表し、
    １つまたは複数のＱ５基もしくはＱ６基またはその両方は尿素基、潜在カルボン酸およびこれらの混合物からなる群から選択される官能基を含む
    請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  13. 前記第１の環式カルボニル・モノマーは下記である、請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  14. 生分解性ブロック・コポリマーであって、
    疎水性の第２のブロックに連結したポリエーテル骨格を含む親水性の第１のブロックを含み、
    前記第２のブロックは第１の反復単位を含み、
    前記第１の反復単位はｉ）エステル、カーボネート、カルバメート、尿素、チオカルバメート、チオカルボネートおよびジチオカルボネートからなる群から選択される第１の骨格官能基と、ｉｉ）尿素基を有する官能基とを含む第１の側鎖を含み、
    前記第２のブロックの側鎖は、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される共有結合した生物活性材料を含まず、
    前記ブロック・コポリマーは水中で自己組織化して、非共有結合性相互作用により、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される生物活性材料を封鎖するミセルを形成する、生分解性ブロック・コポリマー。
  15. 前記ブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解する、請求項１または１４に記載のブロック・コポリマー。
  16. 前記第１のブロックは特定の細胞型と相互作用する部分を含む誘導体化された末端単位を含む、請求項１または１４に記載のブロック・コポリマー。
  17. 前記誘導体化された末端単位は下記構造を持つガラクトース部分を含み、
    式中、−Ｌ’−は前記第１のブロックの前記末端単位を含む２〜５０個の炭素を含む二価の結合基である、請求項１６に記載のブロック・コポリマー。
  18. 前記ブロック・コポリマーは両親媒性であり、ｐＨ５．０〜８．０の水中で自己組織化して１０ｎｍ〜５００ｎｍの平均粒度を有するナノ粒子を形成する、請求項１に記載のブロック・コポリマー。
  19. 生分解性ブロック・コポリマーを形成する方法であって、
    ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合によりブロック・コポリマーを形成することを含み、前記ブロック・コポリマーは親水性の第１のブロックおよび疎水性の第２のブロックを含み、前記第１のブロックは前記ポリエーテルアルコールから誘導され、前記第２のブロックは尿素基を有する官能基を含む側鎖を含む第１の反復単位を含み、
    前記第２のブロックは、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される共有結合した生物活性材料を含む側鎖を含まず、
    前記ブロック・コポリマーは水中でミセルを形成し、非共有結合性相互作用により、遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される生物活性材料を封鎖し、
    前記ブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解する、方法。
  20. 前記第１のブロックの末端単位を誘導体化することをさらに含む請求項１９に記載の方法であって、前記誘導体化された末端単位は特定の細胞型と相互作用することができる部分を含む方法。
  21. 前記誘導体化された末端単位は肝細胞と相互作用するガラクトース部分を含む、請求項２０に記載の方法。
  22. 前記第２のブロックの任意の側鎖潜在カルボン酸をカルボン酸に変換することをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
  23. 前記開環重合は有機触媒により触媒される、請求項１９に記載の方法。
  24. 請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のブロック・コポリマーからなる第１の生分解性ブロック・コポリマーを含む、水性ミセル。
  25. 前記第１の生分解性ブロック・コポリマーは０．０１〜３００ｍｇ／Ｌの臨界ミセル濃度を有する、請求項２４に記載のミセル。
  26. 前記ミセルは０％〜１５％の細胞毒性を有する、請求項２４に記載のミセル。
  27. 前記ミセルは内包ミセルであって、前記内包ミセルの全乾燥重量に対して５ｗｔ．％〜５０ｗｔ．％の非共有結合した生物活性材料を含む内包ミセルである、請求項２４に記載のミセル。
  28. 第２の生分解性ブロック・コポリマーであって、第２のポリエーテルアルコールから誘導される第３のブロックと、前記第２のポリエーテルアルコールにより開始される第２の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる第４のブロックとを含み、前記第４のブロックの側鎖は共有結合した生物活性材料を含まず、前記第２の生分解性ブロック・コポリマーは側鎖カルボン酸基を含む第４のブロックを含む、請求項２４に記載のミセル。
  29. 第２の生分解性ブロック・コポリマーをさらに含み、前記第２の生分解性ブロック・コポリマーは第２のブロックに連結したポリエーテル骨格を含み、前記第２のブロックは反復単位を含み、前記反復単位はｉ）エステル、カーボネート、カルバメート、尿素、チオカルバメート、チオカルボネートおよびジチオカルボネートからなる群から選択される骨格官能基と、ｉｉ）カルボン酸基を含む側鎖とを含み、前記第２の生分解性ブロック・コポリマーの前記第２のブロックの側鎖は共有結合した生物活性材料を含まない、請求項２４に記載のミセル。
  30. 細胞を処置する方法であって、
    第１の生分解性ブロック・コポリマーであって、ポリエーテルアルコールから誘導される親水性の第１のブロック、および前記ポリエーテルアルコールにより開始される第１の環式カルボニル・モノマーの開環重合により得られる第１の反復単位を含む疎水性の第２のブロックを含み、前記第１の反復単位は尿素基を有する官能基を含む側鎖を含む生分解性ブロック・コポリマーと、
    遺伝子、ヌクレオチド、タンパク質、ペプチド、薬剤およびこれらの組み合わせからなる群から選択される生物活性材料と
    を含む内包ミセルのナノ粒子を含む水性混合物と細胞を接触させるステップを含み、
    前記第１の生分解性ブロック・コポリマーは非共有結合性相互作用により前記生物活性材料を封鎖し、前記第２のブロックの側鎖は前記生物活性材料に共有結合しておらず、前記第１の生分解性ブロック・コポリマーは、ＡＳＴＭ Ｄ６４００によれば１８０日以内に６０％生分解する、方法。
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