JP7446238B2 - 金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス及びその使用 - Google Patents

金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス及びその使用 Download PDF

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Description

本発明は医用デバイスの分野、より詳細には身体から金属を抽出するためのデバイスに関する。これらのデバイスは、たとえば体内の金属のホメオスタシスの異常調節に関連する病変、たとえば神経疾患の予防及び／又は治療のために用いることができる。
体内における金属の潜在的に有害な影響、特に神経レベルにおける影響は、増えつつある科学的研究によって強調されている（Ｃ． Ｍａｒｃｈｅｔｔｉら、Ｂｉｏｍｅｔａｌｓ、２０１４）。金属イオンの濃度を低下させることを目的としたキレート化療法は急性金属中毒の症例において既に多年にわたって用いられている。それぞれが特定の金属の群に関連するいくつかのキレート化剤がヒトで既に許容されている（Ｇ．Ｃｒｉｓｐｏｎｉら、Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ、２０１５）。キレート化療法はβ－サラセミアで輸血を受けた患者の治療において不可欠な手段であることも示されてきた。多数回の輸血を受けた患者は体内に鉄の蓄積を被る。これらの鉄の堆積はデスフェロキサミン、デフェリプロン、又はデフェラシロックス等の鉄キレート化剤の静脈内又は経口による投与によって調節されている（Ｐ．Ｖ．Ｂｅｒｎｈａｒｄｔら、Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ、２００７）。Ｄ－ペニシラミン及びトリエンチン（経口）によるキレート化療法も、銅カチオンを抽出し、銅のトランスポーターであるＡＴＰ７Ｂに影響する遺伝子異常に起因するウィルソン病を治療するために現在用いられている。この異常は銅の過負荷をもたらし、血液中に循環している銅を増加させ、その結果、臓器、主として肝臓及び脳への堆積を生じる（Ｍ．Ｌ．Ｓｃｈｉｌｓｋｙ，Ｃｌｉｎ． Ｌｉｖｅｒ． Ｄｉｓ．， ２０１７）。キレート化療法は症状発現前の治療の場合には良好な有効性を有するが、肝臓又は神経系の損傷の場合には有効性は低い（Ｍ．Ｗｉｇｇｅｌｉｎｋｈｕｉｚｅｎら、Ａｌｉｍｅｎｔ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．、２００９）。これは標的区域への到達が難しいことと、特異性が低いことによると思われる。
残念ながら、キレート化療法はまた、事前に医学的検証を行なうことなく、多くの他の病態（自閉症、間欠性跛行、その他）を治療するために静脈内で誤用されている。これらの誤った使用は、体内の必須な金属のホメオスタシスの過剰な異常調節による重篤な副作用、及び最も悲劇的な例では患者の死さえ、もたらすことがある（Ｇ．Ｃｒｉｓｐｏｎｉら、Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ、２０１５）。
金属、特に鉄、また銅、亜鉛、マンガン、及びアルミニウムでさえもが多くの神経障害において果たしている重要な役割を強調する科学的研究が増加している（Ｅ．Ｊ．ＭｃＡｌｌｕｍら、Ｊ． Ｍｏｌ． Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．、２０１６）。これは必然的に鉄の過負荷による神経障害の例で、脳のある区域における鉄の蓄積に関連する遺伝子異常に伴う稀な疾患であり、現在のところ姑息的治療でしか恩恵が受けられない（Ｓ．Ｗｉｅｔｈｏｆｆら、Ｈａｎｄｂ． Ｃｌｉｎ． Ｎｅｕｒｏｌ．、２０１７）。更に、鉄は加齢とともに脳に蓄積する傾向があることが多くの研究によって示されている（Ｊ．Ａｃｏｓｔａ－Ｃａｂｒｏｎｅｒｏら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ、２０１６）。鉄はミトコンドリア呼吸、ミエリン及び神経伝達物質の合成並びに代謝等の多くの脳の機能において重要な役割を果たしている（Ａ．Ａ．Ｂｅｌａｉｄｉら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０１６）。脳では、鉄は肝臓における場合と同程度のレベルで黒質緻密部及び中心灰白質核に主として局在化している。鉄は加齢とともに脳のある領域に蓄積する傾向があり、そこでは鉄は主としてフェリチン及びニューロメラニンと会合して見いだされる。鉄のレベルが最も増加する可能性のある区域は黒質、被殻、淡蒼球、尾状核、又は皮質であり、そのそれぞれが異なった神経変性障害に伴っている（Ｄ．Ｊ．Ｈａｒｅら、Ｎａｔ． Ｒｅｖ． Ｎｅｕｒｏｌ．、２０１５）。アルツハイマー病、パーキンソン病、及びハンチントン病等のいくつかの神経疾患には特定の区域における鉄のレベルの上昇が随伴しており、これが細胞の損傷及び酸化ストレスをもたらす（Ａ．Ａ．Ｂｅｌａｉｄｉら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０１６）。パーキンソン病においては、黒質、即ちパーキンソン病変性を受けやすい脳の領域における鉄の量の増加が観察されている。鉄のレベルの上昇は黒質に特異的であり、この疾患に冒されていない他の領域では起こらない。この鉄のレベルの上昇はフェントン反応に続く損傷をもたらす可能性があり、酸化損傷が神経変性疾患の特徴の１つであることが確立されている（Ｓ．Ａｙｔｏｎら、Ｂｉｏｍｅｄ． Ｒｅｓ． Ｉｎｔ．、２０１４）。アルツハイマー病も脳における金属の量の攪乱を特徴としているが、脳の他の領域及び他のタンパク質も伴っている。まさに、この場合には鉄のレベルの上昇と銅のレベルの低下が観察されるように思われる（Ｓ．Ｆ．Ｇｒａｈａｍら、Ｊ． Ａｌｚｈｅｉｍｅｒｓ Ｄｉｓ．、２０１４）。ハンチントン病は運動障害、認知の衰退、及び精神病的課題を含むもう１つの神経変性疾患である。この病変においては、脳において酸化ストレスの多くのマーカーが観察され、これらは鉄のホメオスタシスの異常調節に関連している可能性がある（Ｓ．Ｊ．Ａ．ｖａｎ ｄｅｎ Ｂｏｇａａｒｄら、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、２０１３）。いくつかの脳の領域（被殻、尾状核、及び淡蒼球）における鉄のレベルの上昇は、Ｂａｒｔｚｏｒｋｉｓ及び共同研究者の研究（Ｇ．Ｂａｒｔｚｏｒｋｉｓら、Ａｒｃｈｉｖｅｓ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｙ、１９９９）を含むいくつかのＭＲＩ研究によって検証されてきた。
多くの神経変性障害における鉄のホメオスタシスの異常調節の役割に関する豊富な証拠により、科学者らはこれらの病変に対するキレート化療法の影響を研究するようになった（Ｔａｂｌｅ １（表１））。たとえば、（β－サラセミアに対する輸血の間に起こる鉄の堆積の治療のために用いられる）デフェリプロンが、２２名の患者を含むフェーズＩＩ臨床試験（ＤｅｆｅｒｉｐｒｏｎＰＤ， ＮＣＴ０１５３９８３７）で用いられた（Ａ．Ｍａｒｔｉｎ－Ｂａｓｔｉｄａら、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ、２０１７）。この臨床試験では治療は６か月継続され、患者はそれによく耐えた。鉄のレベルの低下が歯状核及び尾状核で観察された。黒質における鉄のレベルの低減は３名の患者においてのみ観察された。淡蒼球及び被殻における鉄のレベルの変化は観察されなかった。この治験では、運動スコア及び生活の質が改善に向かう傾向が示されたが、統計的に有意ではなかった。デフェリプロンを用いるもう１つの治験が別のチームによって実施され（Ｆａｉｒ－Ｐａｒｋ Ｉ）、これは黒質における鉄のレベルの低下及び運動スコアの改善を示したが、これも統計的有意には達しなかった（Ｇ．Ｇｒｏｌｅｚら、ＢＭＣ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｙ、２０１５）。Ｆａｉｒ－Ｐａｒｋ Ｉの治験結果が勇気づけるものであったので、Ｆａｉｒ－Ｐａｒｋ ＩＩの治験が２０１６年に開始された（Ｔａｂｌｅ １（表１））。パーキンソン病の治験の勇気づけられる結果に鑑みて、デフェリプロンは最近、アルツハイマー病で臨床試験することが提案された（Ｔａｂｌｅ １（表１））。既に別の金属キレート化剤であるクリオキノールがそのアミロイド線維の形成に対する効果を研究するために試験されていた（Ｔａｂｌｅ １（表１））。この薬物は骨髄視神経症との関連が疑われたために１９７０年代に禁止されており（Ｃ．Ｗ．Ｒｉｔｃｈｉｅら、Ａｒｃｈ． Ｎｅｕｒｏｌ．、２００３）、この研究において再評価された。この研究において、いくつかの有害作用が報告されたものの、この製品の安全性は将来の臨床試験のためには十分であると考えられ、この疾患に最も罹患しやすい患者で臨床的有益性が観察された。この治験に続いて、クリオキノール誘導体（ＰＢＴ２）が開発され、フェーズＩＩａの治験に入った（Ｌ．Ｌａｎｎｆｅｌｔら、Ｌａｎｃｅｔ Ｎｅｕｒｏｌ．、２００８）。治療に対する良好な耐性が観察された。脳脊髄液ではＡβタンパク質のレベルの低下が観察されたが、血漿では観察されなかった。治療を受けた患者では２つの実行機能も改善された。
Figure 0007446238000001
このように、デスフェリオキサミン、クリオキノール、ＭＡＯ、Ｖｋ－２８、Ｍ３０、又はＭ３０Ａ等のいくつかの鉄キレート化剤（Ｎ．Ｗａｎｇら、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２０１７）が、神経変性疾患のキレート化治療のための前臨床試験、又は臨床試験の間でさえも、研究者の注目を集めてきた。それにも関わらず、これらの分子及びその他の鉄キレート化剤の有効性は、それらの体内での寿命が短いこと、高用量では細胞毒性の可能性があること、血液脳関門を通過して脳の最も冒された区域にターゲティングすることが難しいこと、並びに内因性カチオンによって事前に飽和されることから、未だに限界がある。
これらの研究と並行して、厳密な科学的プロトコールを用いて心臓血管系疾患の治療のためのＥＤＴＡの利益を確証するための臨床試験がＮａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ（ＮＩＨ）によって２００１年に要望された。まさに、ＥＤＴＡはアテローム性動脈硬化症のプラークのカルシウムをキレート化し、その分解を引き起こし得ることが１９５０年代に主張されていた。臨床結果がなかったために、大部分の心臓専門医はこの実施を拒絶していた。それにも関わらず臨床医はこれを使い続け、２００７年には米国で年間１１万人を超える患者がこの治療を受けていたことが研究で示された。２００２年にＮＩＨはＴｒｉａｌ ｔｏ Ａｓｓｅｓｓ Ｃｈｅｌａｔｉｏｎ Ｔｈｅｒａｐｙ（ＴＡＣＴ、ＮＣＴ，０００４４２１３）に資金を提供した。この研究はそれまで少なくとも６か月、心筋梗塞を患っていた年齢５０歳以上の１７０８名の患者を登録していた。治験により、登録した患者におけるＥＤＴＡ療法に対する良好な耐性が示された（Ｄ．Ｂ．Ｍａｒｋら、Ｃｉｒｃ． Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ． Ｑｕａｌ． Ｏｕｔｃｏｍｅｓ、２０１４）。ＥＤＴＡ治療を受けた患者について、ささやかであるが顕著な効果が観察された（Ｐ．Ｏｕｙａｎｇら、Ｃｕｒｒ． Ｃａｒｄｉｏｌ． Ｒｅｐ．、２０１５）。しかし、この効果は糖尿病を有する患者のサブグループ（６３３名の患者）でずっと大きかった（Ｅ．Ｅｓｃｏｌａｒら、Ｃｉｒｃ． Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ． Ｑｕａｌ． Ｏｕｔｃｏｍｅｓ、２０１４）。即ち、ＥＤＴＡによる治療を受けた糖尿病患者は、組み合わせた心臓血管系評価基準について相対リスクの４１％の低下（ｐ＜０．００１）、非致命的発作若しくは非致命的心筋梗塞のリスクについて４０％（ｐ＝０．０１７）の低下、及び死亡リスクについて４３％（ｐ＝０．０１１）の低下を示した。このように、この研究は特定のグループの患者、即ち糖尿病を患っている患者について将来の発作を避けるための標的キレート化療法の可能性を示している。
現在のところ、コカイン依存症の症状について最近示され（Ｋ．Ｄ．Ｅｒｓｃｈｅら、Ｔｒａｎｓｌ． Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ、２０１７）、また自閉症等の症候群について疑われている（Ｄ．Ａ．Ｒｏｓｓｉｇｎｏｌら、Ｔｒａｎｓｌ Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ、２０１４）ように、ますます多くの病変が体内の金属のホメオスタシスの異常調節に関連していることも議論されている。多くの出版物がＭＲＩによって可視化される鉄の役割を重視してきたが、
（ｉ） いわゆるマンガン中毒神経症候群におけるマンガン（Ｐ．Ｃｈｅｎら、Ｊ． Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍ．、２０１５）、
（ｉｉ） ウィルソン病の例における銅
等の他の内因性金属、又は
（ｉ） 神経毒性及び心臓損傷についての水銀（Ｊ．Ｏｈｌａｎｄｅｒら、Ｉｎｔ． Ｊ． Ｏｃｃｕｐ． Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｈｅａｌｔｈ、２０１６）、
（ｉｉ） たとえば中毒の例におけるカドミウム（Ｖ．Ｍ．Ａｎｄｒａｄｅ、Ａｄｖ． Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ、２０１７）、
（ｉｉｉ） 鉛中毒に付随する鉛（Ｇ．Ｂｊｏｒｋｌｕｎｄら、Ａｒｃｈ． Ｔｏｘｉｃｏｌ．、２０１７）
等の外因性金属
も、それらのホメオスタシスが外部要因又は遺伝子異常によって規制解除された場合には、重篤な神経障害を引き起こすことが示されてきた。
Ｃ．Ｍａｒｃｈｅｔｔｉら、Ｂｉｏｍｅｔａｌｓ、２０１４ Ｇ．Ｃｒｉｓｐｏｎｉら、Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｒｅｖｉｅｗｓ、２０１５ Ｐ．Ｖ．Ｂｅｒｎｈａｒｄｔら、Ｄａｌｔｏｎ Ｔｒａｎｓ、２００７ Ｍ．Ｌ．Ｓｃｈｉｌｓｋｙ， Ｃｌｉｎ． Ｌｉｖｅｒ． Ｄｉｓ．、２０１７ Ｍ．Ｗｉｇｇｅｌｉｎｋｈｕｉｚｅｎら、Ａｌｉｍｅｎｔ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ．、２００９ Ｅ．Ｊ．ＭｃＡｌｌｕｍら、Ｊ． Ｍｏｌ． Ｎｅｕｒｏｓｃｉ．、２０１６ Ｓ．Ｗｉｅｔｈｏｆｆら、Ｈａｎｄｂ． Ｃｌｉｎ． Ｎｅｕｒｏｌ．、２０１７ Ｊ．Ａｃｏｓｔａ－Ｃａｂｒｏｎｅｒｏら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ、２０１６ Ａ．Ａ．Ｂｅｌａｉｄｉら、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、２０１６ Ｄ．Ｊ．Ｈａｒｅら、Ｎａｔ． Ｒｅｖ． Ｎｅｕｒｏｌ．、２０１５ Ｓ．Ａｙｔｏｎら、Ｂｉｏｍｅｄ． Ｒｅｓ． Ｉｎｔ．、２０１４ Ｓ．Ｆ．Ｇｒａｈａｍら、Ｊ． Ａｌｚｈｅｉｍｅｒｓ Ｄｉｓ．、２０１４ Ｓ．Ｊ．Ａ．ｖａｎ ｄｅｎ Ｂｏｇａａｒｄら、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌｏｇｙ、２０１３ Ｇ．Ｂａｒｔｚｏｒｋｉｓら、Ａｒｃｈｉｖｅｓ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｙ、１９９９ Ａ．Ｍａｒｔｉｎ－Ｂａｓｔｉｄａら、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｒｅｐｏｒｔｓ、２０１７ Ｇ．Ｇｒｏｌｅｚら、ＢＭＣ Ｎｅｕｒｏｌｏｇｙ、２０１５ Ｃ．Ｗ．Ｒｉｔｃｈｉｅら、Ａｒｃｈ． Ｎｅｕｒｏｌ．、２００３ Ｌ．Ｌａｎｎｆｅｌｔら、Ｌａｎｃｅｔ Ｎｅｕｒｏｌ．、２００８ Ｎ．Ｗａｎｇら、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ、２０１７ Ｄ．Ｂ．Ｍａｒｋら、Ｃｉｒｃ． Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ． Ｑｕａｌ． Ｏｕｔｃｏｍｅｓ、２０１４ Ｐ．Ｏｕｙａｎｇら、Ｃｕｒｒ． Ｃａｒｄｉｏｌ． Ｒｅｐ．、２０１５ Ｅ．Ｅｓｃｏｌａｒら、Ｃｉｒｃ． Ｃａｒｄｉｏｖａｓｃ． Ｑｕａｌ． Ｏｕｔｃｏｍｅｓ、２０１４ Ｋ．Ｄ．Ｅｒｓｃｈｅら、Ｔｒａｎｓｌ． Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ、２０１７ Ｄ．Ａ．Ｒｏｓｓｉｇｎｏｌら、Ｔｒａｎｓｌ Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ、２０１４ Ｐ．Ｃｈｅｎら、Ｊ． Ｎｅｕｒｏｃｈｅｍ．、２０１５ Ｊ．Ｏｈｌａｎｄｅｒら、Ｉｎｔ． Ｊ． Ｏｃｃｕｐ． Ｅｎｖｉｒｏｎ． Ｈｅａｌｔｈ、２０１６ Ｖ．Ｍ．Ａｎｄｒａｄｅ、Ａｄｖ． Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ、２０１７ Ｇ．Ｂｊｏｒｋｌｕｎｄら、Ａｒｃｈ． Ｔｏｘｉｃｏｌ．、２０１７ Ｃ．Ｍ．Ｋｈｏ、Ｍｏｌ． Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ．、２０１６
したがって今日、金属のホメオスタシスの異常調節に関連する病変を予防し及び／又は治療することを目的として体内から金属を抽出する新規な手段を開発するニーズが存在する。これらは以下の利点の１つ又は複数を提供することになる。
－ 金属が大量で又は少量で存在するかに関わらず金属を標的として体内から抽出する。
－ 必須金属のホメオスタシスを調節する。
－ 細胞毒性がない。
－ 体内での寿命の制限がない。
－ 神経疾患の治療において血液脳関門を通る作用を促進する。
－ 金属のホメオスタシスの異常調節に関連するいずれの病変の予防及び／又は治療にも適合できる応用がある。
これらの及びその他の利点を以下の開示に記載する。
したがって、この文脈において、本発明の発明者らは金属カチオンを抽出するための少なくとも１つのキレート化剤を含む医用デバイスを開発した。
第１の態様では、本発明は治療目的のために金属のホメオスタシスを維持するためのデバイスであって、金属カチオンを抽出するための手段を含むことを特徴とするデバイスに関する。
「治療目的のために金属のホメオスタシスを維持する」は、特に病変に関与し得る過剰の金属カチオンを抽出する目的で体内のある金属のレベルを調節することを意味する。
１つの実施形態では、用語「金属のホメオスタシス」は、金属カチオンのホメオスタシス（より具体的には特定の金属カチオンのホメオスタシス）を意味する。
１つの実施形態では、金属カチオンを抽出するための前記手段は、
－ 少なくとも１つのキレート化剤がグラフト化されているインプラント、又は
－ 少なくとも１つのキレート化剤を含む灌流液
から選択される。
本発明によれば、用語「キレート化剤」は、少なくとも１つの金属カチオンと複合体化することができる有機基を意味する。好ましい実施形態によれば、キレート化剤は、抽出することが望ましい金属カチオンと複合体化することができ、前記キレート化剤の前記金属カチオンの少なくとも１つとの複合化定数ｌｏｇ（ＫＣ１）は１０より大きく、特に１１、１２、１３、１４、１５であり、好ましくは１５より大きいかこれに等しい。有利には、キレート化剤は金属の銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、水銀（Ｈｇ）、カドミウム（Ｃｄ）、鉛（Ｐｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、マンガン（Ｍｎ）、ヒ素（Ａｓ）、水銀（Ｈｇ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）、ビスマス（Ｂｉ）、スズ（Ｓｎ）、セレン（Ｓｅ）、タリウム（Ｔｈ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジム（Ｐｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテシウム（Ｌｕ）、アクチニウム（Ａｃ）、トリウム（Ｔｈ）、プロトアクチニウム（Ｐａ）、ウラニウム（Ｕ）、ネプツニウム（Ｎｐ）、プルトニウム（Ｐｕ）、アメリシウム（Ａｍ）、キュリウム（Ｃｍ）、バークリウム（Ｂｋ）、カリフォルニウム（Ｃｆ）、アインスタイニウム（Ｅｓ）、フェルミウム（Ｆｍ）、メンデレビウム（Ｍｄ）、ノーベリウム（Ｎｏ）、及びローレンシウム（Ｌｒ）のカチオンのうち少なくとも１つと複合体化する。更により有利には、キレート化剤は金属の銅、鉄、亜鉛、水銀、カドミウム、鉛、アルミニウム、マンガン、マグネシウム、カルシウム、及びガドリニウムのカチオンのうち少なくとも１つと、特にマンガン及びガドリニウムと複合体化する。更により有利には、キレート化剤は金属の銅、鉄、及び／又は亜鉛のカチオンのうち少なくとも１つと複合体化する。
本発明によれば、用語「少なくとも１つのキレート化剤」は、単一の種類のキレート化剤、異なるキレート化剤の混合物、又はいくつかの同一のキレート化剤の混合物を意味する。
有利には、抽出すべき前記金属（金属カチオン）に対するキレート化剤の特異性は他のカチオン性微量元素と比較して高く、特に複合化定数の差は好ましくは３より大きく、より詳細にはカルシウム及びマグネシウムとの複合化定数の差は好ましくは３より大きく、更に５より大きい。
好ましい実施形態によれば、前記デバイスはまた、カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、亜鉛、及びマンガンから選択される微量元素を、前記ポリマー、インプラント、若しくは固体中に直接、又は灌流液中に含む。それにより、たとえば必須金属のホメオスタシスを調節することが可能になる。
好ましい実施形態によれば、前記デバイスの前記手段は、特に金属カチオンの含量が１ｐｐｍ未満、特に０．１ｐｐｍ、０．０１ｐｐｍ、好ましくは１ｐｐｂ未満のときに、生物学的流体、臓器、又は組織から前記金属カチオンを抽出することを可能にする。有利には、存在するカチオンの少なくとも半分を超える量を抽出することができる。
本発明によれば、用語「生物学的流体」は、本発明のデバイスが接触させられる血液、脳脊髄液、滑液、又は腹水等の任意の流体を意味する。
本発明によれば、用語「臓器」は、本発明のデバイスを接触させることができる、又は本発明のデバイスを埋め込み若しくは挿入することができる脳、肝臓、膵臓、腸、又は肺等の任意の臓器を意味する。
本発明によれば、用語「組織」は、本発明のデバイスを接触させることができる、又は本発明のデバイスを埋め込み若しくは挿入することができる腹膜又は腫瘍組織等の任意の組織（適用できる場合には腫瘍組織）を意味する。たとえば、前記デバイスは内視鏡によって、特に腫瘍中に、接触させられ、挿入され、又は埋め込まれる。
好ましい実施形態によれば、金属カチオンを抽出するための前記手段は、たとえば材料であり、その質量の少なくとも１％、好ましくはその質量の１０％超に相当する量の金属カチオンを抽出することを可能にする。
金属抽出のための手段は透析システムである。
有利には、また好ましい実施形態によれば、金属カチオンを抽出するための手段は、
ａ．多孔質透析膜、及び
ｂ．灌流液を含むリザーバー
を含む透析システムである。
本発明によれば、用語「透析システム」は、人工膜を通して金属カチオンを通過させる任意のシステムである。
この特定の実施形態によれば、前記デバイスは有利にはミクロ透析システムである。数年間にわたって、局所的な分析物質若しくは試料の採取又は局所的な薬物送達のための新規な技術（ミクロ透析）が開発されてきた。ミクロ透析は目的の区域において様々な物質を回収し及び送達するために１９５０年代の終わりに開発された（Ｃ．Ｍ．Ｋｈｏ、Ｍｏｌ． Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ．、２０１６）。ミクロ透析によって、そのカットオフ閾値が意図した用途に従って選ばれる半透膜を通過することができる試料のみを採取し又は送達することが可能になる。透析の場合には、これは膜のそれぞれの側の間の拡散する化学種の濃度の相違によって導かれる動的拡散現象であることが多い。低濃度の化学種の場合には、駆動力が急速に限界に達し又は飽和することが多く、関心がある化学種の捕捉は平衡濃度によって制限される。
有利には、本発明によるミクロ透析デバイスは、少なくとも１つの標的金属と複合体化する化学種を透析膜の内部に維持することによって、従来のキレート化剤の問題を迂回し、極めて高い割合で標的金属イオンを局所的に抽出することを可能にする。複合体化する化学種は膜のカットオフより大きな質量を有する高分子又はナノ粒子中に存在し、したがって複合体化する化学種は透析膜の中の液体（即ち灌流液）中に残存している。次いで複合体化する化学種を含む透析デバイスは目的の区域、たとえば神経変性疾患の治療のためには脳に設置される。
膜のカットオフより小さなカチオンは膜を通ってキレート化剤を含む溶液に拡散することが可能である。用いるリガンドの複合体化特性が強ければ、標的金属が極めて少量で存在していても、標的金属をキレート化することが可能になる。したがって、このキレート化によって膜の内部の溶液中の遊離標的イオンの濃度が低減され、膜の外側と内側の濃度の間の標的金属イオンの強い濃度勾配が維持され、抽出時間が長くなり、カチオンの流れが維持される。他の金属カチオンのホメオスタシスを妨害しないために、同等の濃度のこれらのイオンを透析膜に配置してもよい。
本発明によれば、それが多孔質透析膜及び上述の少なくとも１つのキレート化剤を含む灌流液を含むリザーバーを含む限り、当業者公知の任意のミクロ透析デバイスを用いてよい。この点において、多孔質膜のカットオフ閾値はキレート化剤の質量より低い。例として、本発明に関して用いることができるデバイスとしては、Ｍ Ｄｉａｌｙｓｉｓ ＡＢ社（Ｓｗｅｄｅｎ）が開発した医用デバイス、たとえばミクロ透析カテーテル（商品番号８０１０５０９、Ｐ００００４９、８０１０３３７。このリストは網羅的なものではない）がある。
この好ましい実施形態によれば、灌流液は、その平均直径が前記多孔質透析膜の孔より大きなナノ粒子のコロイド状懸濁液であり、前記ナノ粒子は有効成分として少なくとも１つのキレート化剤を含む。１つの態様では、多孔質透析膜のカットオフ閾値はキレート化剤の質量、即ち、少なくとも１つのキレート化剤を含むナノ粒子の質量より小さい。
或いは、灌流液は、その平均直径が前記透析膜の孔より大きなポリマーのコロイド状懸濁液であり、前記ポリマーは少なくとも１つのキレート化剤である有効成分にグラフト化されている。この点において、多孔質透析膜のカットオフ閾値はキレート化剤の質量、即ち、少なくとも１つのキレート化剤がグラフト化されているポリマーの質量より小さい。
本発明によれば、用語「コロイド状懸濁液」は、液体と均一に分散したままの中実で不溶性の粒子との混合物を意味し、粒子は混合物を安定で均一に保持するために十分小さい（微視的及び超微視的に）ことが多い。
１つの実施形態によれば、前記平均直径は前記透析膜の孔より少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、又は１００％大きい。
本発明によれば、用語「平均直径」は、少なくとも１つのキレート化剤がグラフト化されているナノ粒子又はポリマーの直径の調和平均を意味する。ナノ粒子又はポリマーの寸法分布は、たとえば市販の粒径解析装置、たとえば平均水力学的直径を特徴とする光子相関分光（ＰＣＳ）に基づくＭａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａ Ｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ－Ｓ粒径解析装置を用いて測定される。このパラメーターを測定するための方法はＩＳＯ １３３２１：１９９６にも記載されている。
１つの実施形態では、コロイド状懸濁液は、１質量％を超える、特に２質量％、３質量％、４質量％、５質量％、６質量％、７質量％、８質量％、９質量％、好ましくは１０質量％を超えるナノ粒子又はポリマーを含む。
本発明によるデバイス、特に透析システム又はインプラントにおいて用いることができるナノ粒子
本発明において用いることができるナノ粒子は２つの基本的な特徴を有する。
－ これらはポリシロキサン系又はシリカ系である。
－ これらは３ｎｍより大きく、好ましくは５０ｎｍ未満の平均直径を有する。
１つの実施形態では、前記ナノ粒子は有効成分として金属カチオンと複合体化することができる少なくとも１つのキレート化剤を含み、前記キレート化剤は１０より大きく、好ましくは１５より大きいかこれに等しい、前記金属カチオンの少なくとも１つとの複合化定数ｌｏｇ（ＫＣ１）を有する。
本発明によれば、用語「シリカ系ナノ粒子」は、少なくとも８％のシリカの質量百分率を特徴とするナノ粒子を意味する。
本発明によれば、用語「ポリシロキサン系ナノ粒子」は、少なくとも８％のケイ素の質量百分率を特徴とするナノ粒子を意味する。
本発明によれば、用語「ポリシロキサン」は、シロキサンの鎖からなる無機架橋ポリマーを意味する。
ポリシロキサンの構造単位は、同一であっても異なっていても、以下の式
Ｓｉ（ＯＳｉ）ｎＲ４－ｎ
を有し、式中、
－ ＲはＳｉ－Ｃ共有結合によってケイ素に連結された有機分子であり、
－ ｎは１～４の整数である。
好ましい例として、用語「ポリシロキサン」は特に、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）とアミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）とのゾルゲルプロセスによる縮合に起因するポリマーを含む。
したがって有利には、前記ナノ粒子は
ａ．ケイ素の質量比がナノ粒子の全質量の少なくとも８％、好ましくはナノ粒子の全質量の８％～５０％であるポリシロキサン、
ｂ．好ましくはナノ粒子あたり５～１０００、好ましくは５～１００の割合のキレート化剤、
ｃ．必要な場合、たとえばナノ粒子あたり５～１００、好ましくは５～２０の割合の、キレート化剤に複合体化した金属元素
を含む。
更により有利には、前記ナノ粒子は以下の式（Ｉ）
Ｓｉｎ［Ｏ］ｍ［ＯＨ］ｏ［Ｃｈ１］ａ［Ｃｈ２］ｂ［Ｃｈ３］ｃ［Ｍｙ＋］ｄ［Ｄｚ＋］ｅ［Ｇｆ］ｆ （Ｉ）
を有し、
式中、
・ ｎは２０～５０，０００、好ましくは５０～１０００であり、
・ ｍはｎより大きく４ｎ未満であり、
・ ｏは０～２ｎであり、
・ Ｃｈ１、Ｃｈ２、及びＣｈ３は同一又は異なって、Ｓｉ－Ｃ共有結合によってポリシロキサンのＳｉに連結されたキレート化剤であり、ａ、ｂ、及びｃは０～ｎの整数であり、ａ＋ｂ＋ｃはｎより小さいかこれに等しく、好ましくはａ＋ｂ＋ｃは５～１００、たとえば５～２０であり、
・ Ｍｙ＋及びＤｚ＋は、同一又は異なる金属カチオンであり、ｙ及びｚは１～６であり、ｄ及びｅは０～ａ＋ｂ＋ｃの整数であり、ｄ＋ｅはａ＋ｂ＋ｃより小さいかこれに等しく、
・ Ｇｆは、同一又は異なる標的グラフトであり、それぞれがＳｉ－Ｃ結合によってＳｉに連結され、標的分子のグラフト化に由来し、それによりナノ粒子の目的の生物学的組織、たとえば腫瘍組織へのターゲティングが可能になり、ｆは０～ｎの整数である。
１つの実施形態では、本発明によって使用可能なナノ粒子は金属元素を含まない。換言すれば、上の定義において前記ナノ粒子はａ．（ポリシロキサン又はシリカ）及びｂ．（キレート化剤）のみを含む。
１つの実施形態では、キレート化剤は金属Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｇｄのカチオンと複合体化する。
１つの実施形態では、キレート化剤は、以下の複合体化分子又はその誘導体、たとえば、特にＤＯＴＡ（１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’－四酢酸）、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢酸）、以下の式（Ｉ）のＤＯ３Ａ－ピリジン、
Figure 0007446238000002
ＥＤＴＡ（２，２’，２’’，２’’’－（エタン－１，２－ジイルジニトリロ）四酢酸）、ＥＧＴＡ（エチレングリコール－ビス（２－アミノエチルエーテル）－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－四酢酸）、ＢＡＰＴＡ（１，２－ビス（ｏ－アミノフェノキシ）エタン－Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－四酢酸）、ＮＯＴＡ（１，４，７－トリアザシクロノナン－１，４，７－三酢酸）、ＤＯＴＡＧＡ（（２－（４，７，１０－トリス（カルボキシメチル）－１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン－１－イル）ペンタンジオン酸）、ＤＦＯ（デフェロキサミン）、たとえばＤＯＴＡＭ（１，４，７，１０－テトラキス（カルバモイルメチル）－１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン）又はＮＯＴＡＭ（１，４，７－テトラキス（カルバモイルメチル）－１，４，７－トリアザシクロノナン）等のアミド誘導体並びに混合カルボン酸／アミド誘導体、ＤＯＴＰ（１，４，７，１０－テトラアザシクロドデカン－１，４，７，１０－テトラキス（メチレンホスホネート））又はＮＯＴＰ（１，４，７－テトラキス（メチレンホスホネート）－１，４，７－トリアザシクロノナン）等のホスホン酸誘導体、ＴＥＴＡ（１，４，８，１１－テトラアザシクロテトラデカン－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’－四酢酸）、ＴＥＴＡＭ（１，４，８，１１－テトラアザシクロテトラデカン－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’－テトラキス（カルバモイルメチル））、ＴＥＴＰ（１，４，８，１１－テトラアザシクロテトラデカン－Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’’－テトラキス（メチレンホスホネート））等のシクラム誘導体又はそれらの混合物から選択されるポリアミノポリカルボン酸及びその誘導体のうちの１つをナノ粒子にグラフト化（共有結合）することによって得られる。
好ましくは、上記キレート化剤はナノ粒子のポリシロキサンのシリカに直接又は間接に共有結合で連結されている。用語「間接」連結は、ナノ粒子とキレート化剤との間の分子「リンカー」又は「スペーサー」の存在を意味し、前記リンカー又はスペーサーはナノ粒子の構成成分の１つに共有結合している。
好ましい実施形態によれば、前記ナノ粒子は３～５０ｎｍの平均直径を有し、ＤＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、又はＤＴＰＡをナノ粒子にグラフト化することによって得られるキレート化剤を含むポリシロキサン系ナノ粒子である。
好ましい実施形態によれば、前記ナノ粒子は２０ｋＤａより大きく１ＭＤａ未満の平均寸法を有し、ＤＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、又はＤＴＰＡをナノ粒子にグラフト化することによって得られる前記キレート化剤を含むポリシロキサン系ナノ粒子である。
好ましい実施形態では、前記ナノ粒子を含む前記コロイド状懸濁液は、カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、亜鉛、又はマンガンから選択される微量元素をも含む。
本発明によるナノ粒子は、特許出願ＦＲ１０５３３８９に記載されたプロセスによって得ることができる。
本発明によるデバイスにおいて用いることができるポリマー
本発明の別の実施形態では、上述のナノ粒子の代わりにポリマーを用いることができる。そのような場合には、前記ポリマーは少なくとも１つのキレート化剤にグラフト化される。
本発明によれば、用語「ポリマー」は、１つ又は複数のモノマーから誘導された極めて多数の繰り返し単位の共有結合による配列によって形成された任意の高分子を意味する。本発明において好ましく用いられるポリマーは、たとえばキトサン、ポリアクリルアミド、ポリアミン、又はポリカルボン酸のファミリーのものである。たとえば、これらはキトサン等のアミノ官能基を含むポリマーであってよい。好ましい実施形態によれば、前記ポリマーは生体親和性である。
１つの実施形態によれば、前記ポリマーにグラフト化されたキレート化剤又はその誘導体は、特にＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ、上式（Ｉ）のＤＯ３Ａ－ピリジン、ＥＤＴＡ、ＥＧＴＡ、ＢＡＰＴＡ、ＮＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、ＤＦＯ、ＤＯＴＡＭ、ＮＯＴＡＭ、ＤＯＴＰ、ＮＯＴＰ、ＴＥＴＡ、ＴＥＴＡＭ、及びＴＥＴＰ、又はこれらの混合物から選択されるポリアミノポリカルボン酸及びその誘導体である。
好ましくは、上記のキレート化剤は、該ポリマーに、又は１０ｋＤａを超える、好ましくは１００ｋＤａを超えるポリマー鎖に、直接又は間接に共有結合によって連結されている。用語「間接」連結は、ポリマーとキレート化剤との間の分子「リンカー」又は「スペーサー」の存在を意味し、前記リンカー又はスペーサーは前記ポリマーの構成成分の１つに共有結合している。
１つの実施形態では、前記ポリマーにグラフト化されたキレート化剤又はその誘導体は、ジチオカルバメート官能基を含むことになる。
好ましい実施形態によれば、キレート化剤がグラフト化された前記ポリマーは、ＤＰＴＡ－ＢＡがグラフト化されたキトサン又はＤＦＯがグラフト化されたキトサンから選択される。
好ましい実施形態では、前記ポリマーを含む前記コロイド状懸濁液は、カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、亜鉛、又はマンガンから選択される微量元素をも含む。
本発明によるデバイスにおいて用いることができるキレート化分子
或いは、灌流液はキレート化分子の溶液である。前記キレート化分子は前記透析膜の孔より大きな平均直径、即ち透析膜流体中に維持されるために膜のカットオフ閾値より大きな平均直径を有するか、又は前記多孔質透析膜の孔より小さな平均直径を有してよく、この場合には、これらは膜の孔を通過した後で体内に入り、腎又は肝臓によって自然に排出される。
この実施形態では、前記キレート化分子は１０より大きく、好ましくは１５より大きいかこれに等しい、前記金属カチオンの少なくとも１つとの複合化定数ｌｏｇ（ＫＣ１）を有する。
この実施形態では、前記キレート化分子の溶液は、カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、亜鉛、又はマンガンから選択される微量元素をも含む。
本発明によるデバイスにおいて用いることができるキレート化剤グラフトインプラント
或いは、金属カチオンを抽出するための手段は、少なくとも１つのキレート化剤を含むインプラントである。
１つの実施形態によれば、金属カチオンを抽出するための手段は、その上に少なくとも１つのキレート化剤がグラフト化されたインプラントである。
本発明によれば、「インプラント」は体内に導入することを意図した任意の要素を意味する。これは、本明細書に記載した「ポリマー」又は「他の任意の固体」であってよい。
本実施形態では、上述したようなポリマーを灌流液中で用いることができる。
本発明によれば、用語「他の任意の固体」は、制限的ではなく、任意選択で表面官能化されていても表面官能化されていなくてもよく、種々の形状（球状、管状、平板状、その他）を有してよい、セラミック、金属、コンポジット、中実又は多孔質の部品を意味する。
本実施形態では、前記インプラントは特に一時的に埋め込み、次いで取り外すことができる。
優先的には、前記インプラントは、予防され及び／又は治療される対象の脳、肝臓、膵臓、その他に埋め込むことができる。前記インプラントは吸収性であり、身体によって自然に徐々に排出することができる。前記インプラントは体内でゆっくりと拡散する少なくとも１つのキレート化剤を含んでもよく、拡散はたとえば１日あたり放出されるキレート化分子が１００ｍｇ未満、好ましくは１日あたり１０ｍｇ未満、及び／又は１日あたり全質量の１％未満の拡散が可能である。前記インプラントは組織と直接接触するように、又は皮下に設置してよい。
或いは、前記インプラントは治療すべき対象と接触する透析液とともにリザーバー中にあってもよい。
第２の態様では、本発明は上述のコロイド状懸濁液の使用、特に上述のようなデバイスにおける使用に関する。
したがって本発明は、治療目的の使用のための有効成分を含むナノ粒子のコロイド状懸濁液であって、多孔質透析膜を含む金属のホメオスタシスを維持するためのデバイスに含まれ、前記ナノ粒子の平均直径が前記デバイスの多孔質透析膜の孔より大きいことを特徴とするコロイド状懸濁液に関する。有利には、前記デバイスはミクロ透析デバイスである。
１つの実施形態では、本発明は治療目的の使用のための有効成分にグラフト化されたポリマーのコロイド状懸濁液であって、多孔質透析膜を含む金属のホメオスタシスを維持するためのデバイスに含まれ、その平均直径が前記多孔質透析膜の孔より大きく、前記ポリマーが有効成分にグラフト化されていることを特徴とするコロイド状懸濁液に関する。
有利には、前記デバイスはミクロ透析デバイスである。
１つの実施形態では、本発明は、前記デバイスが、それを
－ 血液、脳脊髄液、滑液、若しくは腹水等の生物学的流体、又は
－ 脳、肝臓、膵臓、腸、若しくは肺等の臓器、又は
－ 腹膜若しくは腫瘍組織等の組織
に透析膜を介して接触するように設置するか、又はこれらに埋め込むことを可能にする手段を含むことを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイスに関する。
好ましい実施形態によれば、本発明は金属のホメオスタシスの維持における使用のための上述のコロイド状懸濁液に関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明はパーキンソン病、アルツハイマー病、脳への鉄の蓄積を伴う神経変性（ＮＢＩＡ、脳への鉄の過負荷を伴う神経変性とも称される）、ウィルソン病、若しくはハンチントン病等の神経疾患又は脳変性の治療における使用のための上述のコロイド状懸濁液に関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明は自閉症の治療における使用のための上述のコロイド状懸濁液に関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明はＩＩ型糖尿病又は心臓血管系疾患の治療における使用のための上述のコロイド状懸濁液に関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明は腫瘍の治療における使用のための上述のコロイド状懸濁液に関する。
第３の態様では、本発明は上述のナノ粒子の使用、特に上述のようなデバイスにおける使用に関する。
１つの実施形態では、本発明はしたがって金属のホメオスタシスを維持するためのデバイスにおける治療目的の使用のための３ｎｍより大きく、好ましくは５０ｎｍ未満の直径を有するポリシロキサン系ナノ粒子に関し、前記ナノ粒子は有効成分として金属カチオンと複合体化することができる少なくとも１つのキレート化剤を含み、前記金属カチオンの少なくとも１つとの複合化定数ｌｏｇ（ＫＣ１）が１０より大きく、好ましくは１５より大きいかこれに等しいことを特徴とする。有利には、前記デバイスはミクロ透析デバイスである。
好ましい実施形態によれば、本発明は金属のホメオスタシスの維持における使用のための上述のナノ粒子に関する。
別の好ましい実施形態では、本発明はＮＢＩＡ型疾患、パーキンソン病、アルツハイマー病、ウィルソン病、又はハンチントン病等の神経疾患又は脳変性の治療における使用のための上述のナノ粒子に関する。
別の好ましい実施形態では、本発明は自閉症の治療における使用のための上述のナノ粒子に関する。
別の好ましい実施形態では、本発明はＩＩ型糖尿病又は心臓血管系疾患の治療における使用のための上述のナノ粒子に関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明は腫瘍の治療における使用のための上述のナノ粒子に関する。
第４の態様では、本発明は上述のポリマーの使用、特に上述のようなデバイスにおける使用に関する。
１つの実施形態では、本発明はしたがって金属のホメオスタシスを維持するためのデバイスにおける治療目的の使用のためのポリマーに関し、前記ポリマーは金属カチオンと複合体化することができる少なくとも１つのキレート化剤にグラフト化されており、前記金属カチオンの少なくとも１つとの複合化定数ｌｏｇ（ＫＣ１）が１０より大きく、好ましくは１５より大きいかこれに等しいことを特徴とする。有利には、前記デバイスはミクロ透析デバイスである。
好ましい実施形態によれば、本発明は金属及び／又はタンパク質のホメオスタシスの維持における使用のための上述のポリマーに関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明はＮＢＩＡ型疾患、パーキンソン病、アルツハイマー病、ウィルソン病、又はハンチントン病等の神経疾患又は脳変性の治療における使用のための上述のポリマーに関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明は自閉症の治療における使用のための上述のポリマーに関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明はＩＩ型糖尿病又は心臓血管系疾患の治療における使用のための上述のポリマーに関する。
別の好ましい実施形態によれば、本発明は腫瘍の治療における使用のための上述のポリマーに関する。
本発明はまた、その上に少なくとも１つのキレート化剤がグラフト化されたインプラントの投与、又は上述のようなデバイス中の少なくとも１つのキレート化剤を含む灌流液の使用を含む、対象から金属カチオンを抽出するための方法に関する。
本発明によれば、前記「対象」は、予防又は治療が提供されるヒト又は動物を意味する。
本発明は以下の実施例及び図面によって最も良く説明される。以下の実施例は本発明の主題を明確にすること及び有利な実施形態を説明することを意図しているが、本発明の範囲を限定することを意図するものでは決してない。
ＭｎＣｌ２溶液の灌流の終了時に得られた画像を示す図である。これはミクロ透析膜における冠状断面である（黒点）。膜の周囲の強調はＭｎ２＋（陽性ＭＲＩ造影剤）の存在に対応している。 ナノ粒子懸濁液による灌流の終了時に得られた画像を示す図である。これはミクロ透析膜における冠状断面である（黒点）。膜の周囲の強調はＭｎ２＋（陽性ＭＲＩ造影剤）の存在に対応している。 前の２つの画像（図１及び図２に示す）の差分に対応し、Ｍｎ２＋の組織内濃度の減少（ミクロ透析プローブにおいて強調されている）を強調する画像を示す図である。 ＭｎＣｌ２溶液による灌流の終了時に得られた画像を示す図である。これはミクロ透析膜における冠状断面である（黒点）。膜の周囲の強調はＭｎ２＋（陽性ＭＲＩ造影剤）の存在に対応している。 食塩液による灌流の終了時に得られた画像を示す図である。これはミクロ透析膜における冠状断面である（黒点）。膜の周囲の強調はＭｎ２＋（陽性ＭＲＩ造影剤）の存在に対応している。 前の２つの画像（図４及び図５に示す）の差分に対応し、Ｍｎ２＋の組織内濃度の減少が存在しないこと（ミクロ透析プローブにおいて強調がほとんどない）を強調する画像を示す図である。 溶液１、２、３、４、及び５のＭＲＩ画像を示す図である。 実施例７で得られたナノ粒子の水力学的直径を示す図である。 実施例８で得られたナノ粒子の水力学的直径を示す図である。
［実施例］
（実施例１）
げっ歯類の脳からのマンガンイオンの抽出
本研究は雄ウィスターラット（体重２５０ｇ）について実施した。
０日目に、ミクロ透析カニューレの挿入のため、手順及び回復相の間に用いた加熱マットを用いて、動物をガス麻酔（Ｏ２／Ｎ２（８０：２０）の下、２．５％イソフルラン）する。皮膚を切開して頭蓋骨を清浄化する前に、リドカイン（Ｘｙｌｏｖｅｔ ２１．３３ｍｇ／ｍＬ）の皮下注射による局所麻酔を実施する（０．９％ ＮａＣｌで希釈して４ｍｇ／ｋｇ、注射量１０μＬ／ｇ）。皮膚を切開した後、頭蓋骨の穿刺のためのミクロドリル（直径１ｍｍ未満）を位置決めするために、頭蓋骨を清浄化する。プローブの挿入は定位脳手術で行なう。透析カニューレ（直径５００μｍ未満）を、脳の中の所望の場所及び深さに、穏やかに挿入する。カニューレを位置決めした後、迅速硬化固定レジンを塗布して動物の頭蓋骨にねじ込む。次いで皮膚を縫合して創傷を閉鎖する。動物が覚醒する前に、鎮痛剤（Ｂｕｐｒｅｃａｒｅ）を皮下投与する。ミクロ透析プローブを挿入した後２日間、８～１２時間の間隔で鎮痛剤の投与を繰り返す。動物の脱水を制限するため、手順の開始時に０．９％のＮａＣｌ（マウスには約０．５ｍＬ、ラットには５ｍＬ）の皮下注射を行なう。ドライアイを防止するため、手順の開始時に眼科用軟膏（Ｌｉｐｏｓｉｃ）を適用する。
３日目にＭＲＩ分光及び画像プロトコールを実施する。手順及び回復相の間に用いた加熱マットを用い、ＮＭＲの取得の間には呼吸管理を行なって、ガス麻酔（Ｏ２／Ｎ２（８０：２０）の下、２．５％イソフルラン）下の動物についてプロトコールを実施する。ＭＲＩ（Ｂｒｕｋｅｒ社、Ｂｉｏｓｐｉｎ、４．７テスラ）中に動物を位置決めする前に、ミクロ透析カニューレ中にミクロ透析プローブ（膜長さ２ｍｍ、カットオフ６ｋＤａ、ＣＭＡ Ｍｉｃｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ ＡＢ社、Ｋｉｓｔａ、Ｓｗｅｄｅｎ）を挿入する。動物の頭蓋骨の上に、ミクロ透析プローブに対して垂直にＭＲＩ表面アンテナ（Ｄｏｔｙ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、直径８ｍｍ、送信及び受信に用いる）を位置決めする。ミクロ透析プローブの灌流の間、連続的に、ＭＲＩの取得（Ｔ１重みづけフラッシュシーケンス、エコー時間２ｍｓ、繰り返し時間１５０ｍｓ、冠状断面、断面厚み１ｍｍ、取得時間３分）を実施する。
結果
（実施例１Ａ）
食塩液中１ｍＭのＭｎＣｌ２溶液を用いて流量１０μＬ／分で３０分、ミクロ透析プローブを灌流する。次いでその表面に遊離のＤＯＴＡＧＡを有するポリシロキサンナノ粒子の懸濁液（２８．１ｍｇを１ｍＬの食塩液と１００μＬのＮａＯＨ及びＨＣｌで希釈して平衡化し、ｐＨ７とする。即ち全体積１１００μＬ中２８．１ｍｇ）を用いて流量１０μＬ／分で３０分、ミクロ透析プローブを灌流する。用いるポリシロキサンナノ粒子はＤＯＴＡＧＡの環状キレート化剤がグラフト化されたポリシロキサンマトリックスからなっている。これらのナノ粒子は１１．５±６．３ｎｍの水力学的直径を有している。この寸法により、これらのナノ粒子が２～３ｎｍの孔径を有する透析膜を通過することが防止される。
ＭｎＣｌ２溶液の灌流の終了時に得られた画像を図１に示し、ナノ粒子懸濁液による灌流の終了時に得られた画像を図２に示す。図３には、前の２つの画像の差分に対応し、組織内Ｍｎ２＋濃度の減少（ミクロ透析プローブにおいて強調されている）を強調する画像を示す。
（実施例１Ｂ）
食塩液中１ｍＭのＭｎＣｌ２溶液を用いて流量１０μＬ／分で３０分、ミクロ透析プローブを灌流する。次いで食塩液を用いて１０μＬ／分で３０分、ミクロ透析プローブを灌流する。ＭｎＣｌ２溶液の灌流の終了時に得られた画像を図４に示し、食塩液による灌流の終了時に得られた画像を図５に示す。図６には、前の２つの画像の差分に対応し、Ｍｎ２＋の組織内濃度の減少が存在しないこと（ミクロ透析プローブにおいて強調がほとんどない）を示す画像を示す。
結論
ＭＲＩによって、Ｍｎ２＋カチオン（常磁性ＭＲＩ造影剤）の組織内濃度の変動の具体化が可能になる。灌流液中のキレート化ナノ粒子の存在により、局所的組織Ｍｎ２＋濃度の減少によるＭＲＩ断面における強度の有意の減少がもたらされる。この強度の減少は、キレート化ナノ粒子の非存在下では観察されない。
（実施例２）
ナノ粒子溶液の灌流による組織内ガドリニウムの抽出
本研究は雄ウィスターラット（体重２５０ｇ）について実施した。
０日目に、ミクロ透析カニューレの挿入のため、手順及び回復相の間に用いた加熱マットを用いて、動物をガス麻酔（Ｏ２／Ｎ２（８０：２０）の下、２．５％イソフルラン）する。皮膚を切開して頭蓋骨を清浄化する前に、リドカイン（Ｘｙｌｏｖｅｔ ２１．３３ｍｇ／ｍＬ）の皮下注射による局所麻酔を実施する（０．９％ ＮａＣｌで希釈して４ｍｇ／ｋｇ、注射量１０μＬ／ｇ）。皮膚を切開した後、頭蓋骨の穿刺のためのミクロドリル（直径１ｍｍ未満）を位置決めするために、頭蓋骨を清浄化する。プローブの挿入は定位脳手術で行なう。透析カニューレ（直径５００μｍ未満）を、脳の中の所望の場所及び深さに、穏やかに挿入する。カニューレを位置決めした後、迅速硬化固定レジンを塗布して動物の頭蓋骨にねじ込む。次いで皮膚を縫合して創傷を閉鎖する。動物が覚醒する前に、鎮痛剤（Ｂｕｐｒｅｃａｒｅ）を皮下投与する。ミクロ透析プローブを挿入した後２日間、８～１２時間の間隔で鎮痛剤の投与を繰り返す。動物の脱水を制限するため、手順の開始時に０．９％のＮａＣｌ（マウスには約０．５ｍＬ、ラットには５ｍＬ）の皮下注射を行なう。ドライアイを防止するため、手順の開始時に眼科用軟膏（Ｌｉｐｏｓｉｃ）を適用する。
３日目にミクロ透析灌流プロトコールを実施する。手順及び回復相の間に用いた加熱マットを用い、呼吸頻度の管理を行なって、ガス麻酔（Ｏ２／Ｎ２（８０：２０）の下、２．５％イソフルラン）下の動物についてプロトコールを実施する。ミクロ透析カニューレ中にミクロ透析プローブ（膜長さ２ｍｍ、カットオフ６ｋＤａ、ＣＭＡ Ｍｉｃｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ ＡＢ社、Ｋｉｓｔａ、Ｓｗｅｄｅｎ）を挿入し、流量１０μＬ／分で灌流を実施する。
灌流は１ｍＭのＧｄＣｌ３を添加した食塩液からなる灌流液（溶液１）を用いて３０分にわたって行なう。ミクロ透析の終了時に透析液を収集する（溶液２）。
次いでナノ粒子の懸濁液ＶＬ２９－５（２８．１ｍｇを１ｍＬの食塩液と１００μＬのＮａＯＨ及びＨＣｌで希釈して平衡化し、ｐＨ７とする。即ち全体積１１００μＬ中２８．１ｍｇ）を用いて３０分、ミクロ透析プローブを灌流する（溶液３）。ミクロ透析の終了時に透析液を収集する（溶液４）。用いるナノ粒子は実施例１のものと同一である。即ち、これらは１１．５±６．３ｎｍの水力学的直径を有している。この寸法により、これらのナノ粒子が２～３ｎｍの孔径を有する透析膜を通過することが防止される。
これら４種の溶液（並びに食塩溶液５）について、Ｔ１重みづけ勾配エコーシーケンス（繰り返し時間４０ｍｓ、エコー時間２．６ｍｓ、傾き角８０°）で４．７テスラのＭＲＩでイメージングを実施する。
５本の管の画像を図７に示す。
結果
図７の結果はこのように、溶液５と比較して溶液４の強度の増加を強調しており、これはナノ粒子溶液がミクロ透析プローブを通過している間に組織Ｇｄの取り込み及びキレート化が起こっていることを明らかに示している。
（実施例３）
キトサン－ＤＴＰＡ－ＢＡの合成
用いるキトサンは２００ｋＤａの平均分子量を有している。ＤＴＰＡ－ＢＡ（ジエチレントリアミン五酢酸二無水物はＣｈｅｍａｔｅｃｈ社、Ｄｉｊｏｎ、Ｆｒａｎｃｅからの供給を受け、そのまま用いた。ＶＩＶＡＦＬＯＷカセットはＳａｒｔｏｒｉｕｓ社から購入し、そのまま用いた。灌流液（Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ ＣＮＳ Ｓｔｅｒｉｌｅ、商品番号Ｐ０００１５１）はＰｈｙｍｅｐ社から購入し、そのまま用いた。
質量０．５ｇのキトサンを秤量し、５００ｍＬの容器に入れた。体積２５０ｍＬの蒸留水を加え、溶液を撹拌した。ｐＨメーターと５０％の酢酸溶液を用いてｐＨを４．０±０．１に調節した。溶液を２４時間撹拌した。２４時間後、ｐＨを再び４．０±０．１に調節した。全てのキトサンが完全に溶解するまで、この手順を繰り返した。
質量５．３６ｇのＤＴＰＡ－ＢＡを秤量し、得られた溶液に加えた。溶液を４８時間撹拌した。４８時間後にカットオフ１００ｋＤａのＶｉｖａｆｌｏｗカセットを用いて少なくとも１０万倍の精製度が得られるまで溶液を精製した。再びＶｉｖａｆｌｏｗカセットを用いて溶媒を同じ濃度でＣＮＳ灌流液に置き換える。
（実施例４）
キトサン－ＤＦＯの合成
用いるキトサンは２００ｋＤａの平均分子量を有している。ｐ－ＮＣＳ－Ｂｚ－ＤＦＯ（Ｎ１－ヒドロキシ－Ｎ１－（５－（４－（ヒドロキシ（５－（３－（４－イソチオシアナトフェニル）チオウレイド）ペンチル）アミノ）－４－オキソブタンアミド）ペンチル）－Ｎ４－（５－（Ｎ－ヒドロキシアセトアミド）ペンチル）スクシンアミド）はＣｈｅｍａｔｅｃｈ Ｍｄｔ社から購入し、そのまま用いた。ＶＩＶＡＦＬＯＷカセットはＳａｒｔｏｒｉｕｓ社から購入し、そのまま用いた。灌流液（Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ ＣＮＳ Ｓｔｅｒｉｌｅ、商品番号Ｐ０００１５１）はＰｈｙｍｅｐ社から購入し、そのまま用いた。
質量０．５ｇのキトサンを秤量し、５００ｍＬの容器に入れた。体積２５０ｍＬの蒸留水を加え、溶液を撹拌した。ｐＨメーターと５０％の酢酸溶液を用いてｐＨを４．０±０．１に調節した。溶液を２４時間撹拌した。２４時間後、ｐＨを再び４．０±０．１に調節した。全てのキトサンが完全に溶解するまで、この手順を繰り返した。
質量５００ｍｇのｐ－ＮＣＳ－Ｂｚ－ＤＦＯを秤量し、得られた溶液に加えた。溶液を４８時間撹拌した。４８時間後にカットオフ１００ｋＤａのＶｉｖａｆｌｏｗカセットを用いて少なくとも１０万倍の精製レベルに達するまで溶液を精製した。再びＶｉｖａｆｌｏｗカセットを用いて溶媒を同じ濃度でＣＮＳ灌流液に置き換える。
（実施例５）
ＭｅｔａｌＳｏｒｂの精製及び条件調整
ジチオカルバメート官能基を含むポリアクリルアミドポリマーであるＭｅｔａｌｓｏｒｂ ＦＺはＳＮＦ社、Ｆｒａｎｃｅから供給を受け、そのまま用いた。ＶＩＶＡＦＬＯＷカセットはＳａｒｔｏｒｉｕｓ社から購入し、そのまま用いた。灌流液（Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ ＣＮＳ Ｓｔｅｒｉｌｅ、商品番号Ｐ０００１５１）はＰｈｙｍｅｐ社から購入し、そのまま用いた。
体積５０ｍＬのＭｅｔａｌｓｏｒｂ ２０％ｗ／ｗを測定して２５０ｍＬの容器に入れた。体積１５０ｍＬの水を加えて溶液を２時間撹拌した。２時間後にカットオフ１００ｋＤａのＶｉｖａｆｌｏｗカセットを用いて少なくとも１０万倍の精製度が得られるまで溶液を精製した。再びＶｉｖａｆｌｏｗカセットを用いて溶媒を同じ濃度でＣＮＳ灌流液に置き換えた。
（実施例６）
実施例３、４、及び５で得られた材料の使用
上記の実施例３、４、及び５で得られた材料は、本発明による金属カチオンを抽出するための手段として有利に用いることができる。溶液は直接、又は灌流液を形成するように処方を適合させることによって用いることができ、或いはポリマーを抽出して固化させ、埋め込むことができる巨視的固体を形成させてもよい。
（実施例７）
ポリシロキサン－ＥＤＴＡナノ粒子の合成
ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）型キレートＳｉ＠ＥＤＴＡを含むポリシロキサン粒子は、３種のシラン前駆体：（ｉ）ＴＥＯＳ（テトラエチルオルトシリケート）－（（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、９８％－Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社、Ｆｒａｎｃｅ））、（ｉｉ）ＡＰＴＥＳ（３－（３－アミノプロピル）トリエトキシシラン－（Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３－Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）３、９９％－Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社、Ｆｒａｎｃｅ））、及び（ｉｉｉ）Ｓｉ－ＥＤＴＡ（Ｎ－（トリメトキシシリルプロピル）エチレンジアミン三酢酸三ナトリウム塩－（Ｎ－［３－トリメトキシシリルプロピル］エチレンジアミン三酢酸三ナトリウム塩、水中４５％、ＡＢＣＲ社、Ｇｅｒｍａｎｙ）を混合することによって得られる。３種の前駆体をモル比２：１：３（ＴＥＯＳ／ＡＰＴＥＳ／Ｓｉ－ＥＤＴＡ）としてＤＥＧ（ジエチレングリコール－ＤＥＧ、９９％－ＳＤＳ Ｃａｒｌｏ Ｅｒｂａ社（Ｆｒａｎｃｅ））中に入れる。混合物を室温で３０分、撹拌下に保ち、３倍体積の水を加えて同じ温度で１７時間、新たに撹拌する。次いで温度を８０℃に上げ、６時間撹拌を維持する（２時間の加熱後にｐＨを７．４の値に調節する）。次いで加熱を止め、溶液を１７時間、撹拌下に保つ。次いで溶液を接線流濾過によって精製する。ナノ粒子はＰＣＳに基づくＭａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａ Ｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ－Ｓ粒径解析装置を用いる動的光散乱（ＤＬＳ）で２１±９ｎｍの水力学的直径を有する（図８）。
（実施例８）
ポリシロキサン－ＤＴＰＡナノ粒子の合成
ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン五酢酸）型のキレートを含むナノ粒子のためには、キレートをシランにグラフト化する予備的ステップが必要である。ＤＴＰＡを含むシランは、ＤＴＰＡの誘導体であるＤＴＰＡ－ＢＡ（ジエチレントリアミン五酢酸二無水物－ＣｈｅＭａｔｅｃｈ、Ｄｉｊｏｎ、Ｆｒａｎｃｅ）をＤＥＧ中でＡＰＴＥＳとＤＴＰＡ－ＢＡ／ＡＰＴＥＳの比１：１で反応させることによって得られる。溶液を２４時間、撹拌下に放置する。次いでＴＥＯＳをＴＥＯＳ／ＡＰＴＥＳ／ＤＴＰＡ－ＢＡの比を３：１：１として加える。ＤＥＧ中で１時間撹拌した後、水を加える（用いるＤＥＧの体積の１０倍）。次いで溶液を室温で２４時間撹拌し、５０℃に加熱して再び２４時間撹拌する。最後に溶液を室温に冷却し、７２時間撹拌下に放置する。次いで接線流濾過によってナノ粒子を精製し、ｐＨを７．４に上げる。ナノ粒子はＰＣＳに基づくＭａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａ Ｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ－Ｓ粒径解析装置を用いて評価するＤＬＳで７±３ｎｍの水力学的直径を有し、第２集団は２０±７ｎｍである（図９）。
（実施例９）
金属の抽出におけるミクロ透析流量の比較
本実施例では、ミクロ透析デバイス中のキレート化剤を含む灌流液の、いくつかの金属イオンを含む水性溶液からの抽出性能を比較した。
同じ灌流液（水中に分散したＥＤＴＡの濃度を１５ｍＭとしてその合成を実施例８に記載したポリシロキサン－ＥＤＴＡナノ粒子）を用いていくつかの流量（１、２、及び５μＬ／分）を試験した。ミクロ透析膜（６３ Ｍｉｃｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ Ｃａｔｈｅｔｅｒ、Ｍ Ｄｉａｌｙｓｉｓ ＡＢ社、Ｓｗｅｄｅｎ）は２０ｋＤａのカットオフを有していた。灌流液のキレート化能を試験するために用いた溶液は、それぞれ１００ｐｐｂの濃度でＡｌ（ＩＩＩ）、Ｃｄ（ＩＩ）、Ｚｎ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、及びＰｂ（ＩＩ）イオンを含む水性溶液であった。溶液のｐＨは７．４に調節し、ＨＥＰＥＳ（４－（２－ヒドロキシエチル）－１－ピペラジンエタンスルホン酸、Ｓｉｇｍａ Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社、Ｆｒａｎｃｅ）を濃度１．２ｇ／Ｌで緩衝剤として加えた。溶液の全体積は６００ｍＬである。
ミクロ透析による抽出は流量２及び５μＬ／分で４０分を要した。１μＬ／分の試料は１００分で得た。これらの試料をＩＣＰ／ＭＳで解析し、それぞれの金属の量をＴａｂｌｅ ２（表２）に報告した。この実験を４回行ない、キレート化ナノ粒子に基づく灌流液を用いて試験した全ての条件下で金属のそれぞれについて、灌流液が初期には水（Ｈ２Ｏ）のみを含む従来のミクロ透析使用と比較して良好な抽出を示す。キレート化剤を含む灌流液を用いた場合には、精製すべき媒体中におけるそれらの「拡散濃度」を超える濃度における金属の取り込みが観察された。アルミニウムの寸法が小さいので、キレート化はアルミニウムの場合に特に効果的であり、それにより膜を通るより速い拡散が可能になる。２μＬ／分の流量が効率的な抽出と試料量との良好な妥協であると思われ、実施例１０及び１１のために選択した。
（実施例１０）
ポリシロキサン－ＤＴＰＡとポリシロキサン－ＥＤＴＡのナノ粒子に基づく灌流液の比較
カットオフ２０ｋＤａのミクロ透析膜を用い、ミクロ透析流量２μＬ／分、試料採取時間４０分とし、実施例９に記載したものと同じ金属混合物を用いて、実施例７及び８で得られたナノ粒子の相対的効率を比較した。キレート化剤の濃度を１５ｍＭとし、３種の異なった灌流液、（ｉ）水、（ｉｉ）ポリシロキサン－ＥＤＴＡナノ粒子、及び（ｉｉｉ）ポリシロキサン－ＤＴＰＡナノ粒子を用いて得られた結果をＴａｂｌｅ ３（表３）にまとめる。ＤＴＰＡ系ナノ粒子はアルミニウムに対するキレート化剤の親和性が極めて高いので、アルミニウムの抽出容量が極めて高い。アルミニウムの存在が表面のキレート化剤を飽和し、他の金属に対する灌流液の効率を低減しているように思われる。ポリシロキサン－ＤＴＰＡナノ粒子によって、アルミニウムの抽出に対して極めて特異性が高い灌流液を得ることが可能になる。
（実施例１１）
脳脊髄液（ＣＳＦ）のための灌流液としてのポリシロキサン－ＥＤＴＡナノ粒子の使用
ＣＳＦのモデルとするため、ＮａＣｌ（１４７ｍＭ）、ＫＣｌ（２．７ｍＭ）、ＣａＣｌ２（１．２ｍＭ）、及びＭｇＣｌ２（０．８５ｍＭ）を含む溶液を合成した。干渉する可能性のある様々なイオンによって抽出力が減退していないことを確認するため、この溶液を用いて金属の抽出を行なった。実施例９における溶液と同様の溶液（即ち、１００ｐｐｂのＡｌ（ＩＩＩ）、Ｃｄ（ＩＩ）、Ｚｎ（ＩＩ）、Ｃｕ（ＩＩ）、及びＰｂ（ＩＩ）のそれぞれのイオンを含む６００ｍＬの再構成ＣＳＦ）を作成した。用いたミクロ透析膜（６３ Ｍｉｃｒｏｄｉａｌｙｓｉｓ Ｃａｔｈｅｔｅｒ、Ｍ Ｄｉａｌｙｓｉｓ ＡＢ社、Ｓｗｅｄｅｎ）は２０ｋＤａのカットオフを有しており、流量は２μＬ／分に設定し、採取時間は４０分とした。抽出した金属量の解析はＩＣＰ／ＭＳによって実施した。灌流液は、再構成ＣＳＦ、又はその合成を実施例７に記載した、再構成ＣＳＦに分散したポリシロキサン－ＥＤＴＡナノ粒子のいずれかからなっていた。抽出の結果をＴａｂｌｅ ４（表４）に示す。ＣＳＦのみを含む灌流液の抽出容量は極めて低いことが注目される。灌流液にナノ粒子を加えることによって、金属の抽出が金属に関わらず顕著に増大する。これらの条件では、鉛については５を超える、銅については７を超える、カドミウムについては２５を超える、アルミニウムについては１２５を超える金属抽出倍率が得られる。

Claims (24)

  1. 治療目的のために金属のホメオスタシスを維持するためのデバイスであって、
    ａ．多孔質透析膜、及び
    ｂ．灌流液を含むリザーバー
    を含む透析システムを含み、
    前記灌流液が、
    （１）前記多孔質透析膜の孔より大きな平均直径を有するナノ粒子のコロイド状懸濁液であって、前記ナノ粒子は、金属カチオンと複合体化することができる少なくとも１つのキレート化剤にグラフト化されている、コロイド状懸濁液、又は
    （２）金属カチオンと複合体化することができる少なくとも１つのキレート化剤に直接又は間接に共有結合によってグラフト化された、１０ｋＤａより大きなポリマーのコロイド状懸濁液、
    のいずれかを含む、デバイス。
  2. 前記キレート化剤が金属カチオンと複合体化することができることを特徴とし、前記キレート化剤の前記金属カチオンの少なくとも１つとの複合化定数ｌｏｇ（ＫＣ１）が１０より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  3. 前記キレート化剤が金属カチオンと複合体化することができることを特徴とし、前記キレート化剤の前記金属カチオンの少なくとも１つとの複合化定数ｌｏｇ（ＫＣ１）が１５より大きいかこれに等しいことを特徴とする、請求項２に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  4. 前記キレート化剤が金属カチオンと複合体化することができることを特徴とし、前記カチオンが金属Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｇｄ、及びＡｌのカチオンから選択されることを特徴とする、請求項２に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  5. 前記キレート化剤が金属カチオンと複合体化することができることを特徴とし、前記カチオンが金属Ｃｕ、Ｆｅ、及びＺｎのカチオンから選択されることを特徴とする、請求項４に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  6. カルシウム、マグネシウム、鉄、銅、亜鉛、又はマンガンから選択される微量元素を含むことを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  7. 前記手段が、金属カチオンの含量が１ｐｐｍ未満のときに、生物学的流体、臓器、又は組織から前記金属カチオンを抽出することを可能にすることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  8. 前記金属カチオンの含量が０．１ｐｐｍ未満であることを特徴とする、請求項７に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  9. 前記金属カチオンの含量が０．０１ｐｐｍ未満であることを特徴とする、請求項７に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  10. 前記金属カチオンの含量が１ｐｐｂ未満であることを特徴とする、請求項７に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  11. 前記キレート化剤が、その質量の少なくとも１％に相当する量の金属カチオンを抽出することを可能にすることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  12. 前記キレート化剤が、その質量の１０％超に相当する量の金属カチオンを抽出することを可能にすることを特徴とする、請求項１１に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  13. 前記コロイド状懸濁液が、１質量％を超えるナノ粒子又はポリマーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  14. 前記コロイド状懸濁液が、１０質量％を超えるナノ粒子又はポリマーを含むことを特徴とする、請求項１に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  15. 前記ナノ粒子が３ｎｍより大きい平均直径を有するポリシロキサン系ナノ粒子であることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  16. 前記ナノ粒子が５０ｎｍ未満の平均直径を有するポリシロキサン系ナノ粒子であることを特徴とする、請求項１５に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  17. 前記ナノ粒子が、
    ａ．ケイ素の質量比が前記ナノ粒子の全質量の少なくとも８％であるポリシロキサン、
    ｂ．ナノ粒子あたり５～１０００の割合のキレート化剤、
    ｃ．５～１００の割合の、前記キレート化剤に複合体化した金属元素
    を含むことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  18. 前記ナノ粒子が、
    ａ．ケイ素の質量比が前記ナノ粒子の全質量の８％～５０％であるポリシロキサン、
    ｂ．ナノ粒子あたり５～１００の割合のキレート化剤、
    ｃ．ナノ粒子あたり５～２０の割合の、前記キレート化剤に複合体化した金属元素
    を含むことを特徴とする、請求項１７に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  19. 前記ナノ粒子が以下の式（Ｉ）
    Ｓｉｎ［Ｏ］ｍ［ＯＨ］ｏ［Ｃｈ１］ａ［Ｃｈ２］ｂ［Ｃｈ３］ｃ［Ｍｙ＋］ｄ［Ｄｚ＋］ｅ［Ｇｆ］ｆ （Ｉ）
    を有し、
    式中、
    ｎは２０～５０，０００であり、
    ｍはｎより大きく４ｎ未満であり、
    ｏは０～２ｎであり、
    Ｃｈ１、Ｃｈ２、及びＣｈ３は同一又は異なって、Ｓｉ－Ｃ共有結合によってポリシロキサンのＳｉに連結されたキレート化剤であり、ａ、ｂ、及びｃは０～ｎの整数であり、ａ＋ｂ＋ｃはｎより小さいかこれに等しく、
    Ｍｙ＋及びＤｚ＋は、同一又は異なる金属カチオンであり、ｙ及びｚは１～６であり、ｄ及びｅは０～ａ＋ｂ＋ｃの整数であり、ｄ＋ｅはａ＋ｂ＋ｃより小さいかこれに等しく、
    Ｇｆは、同一又は異なる標的グラフトであり、それぞれがＳｉ－Ｃ結合によってＳｉに連結され、標的分子のグラフト化に由来し、それによりナノ粒子の目的の生物学的組織へのターゲティングが可能になり、ｆは０～ｎの整数であることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  20. 前記ナノ粒子が以下の式（Ｉ）
    Ｓｉｎ［Ｏ］ｍ［ＯＨ］ｏ［Ｃｈ１］ａ［Ｃｈ２］ｂ［Ｃｈ３］ｃ［Ｍｙ＋］ｄ［Ｄｚ＋］ｅ［Ｇｆ］ｆ （Ｉ）
    を有し、
    式中、
    ｎは５０～１０００であり、
    ｍはｎより大きく４ｎ未満であり、
    ｏは０～２ｎであり、
    Ｃｈ１、Ｃｈ２、及びＣｈ３は同一又は異なって、Ｓｉ－Ｃ共有結合によってポリシロキサンのＳｉに連結されたキレート化剤であり、ａ＋ｂ＋ｃは５～１００であり、
    Ｍｙ＋及びＤｚ＋は、同一又は異なる金属カチオンであり、ｙ及びｚは１～６であり、ｄ及びｅは０～ａ＋ｂ＋ｃの整数であり、ｄ＋ｅはａ＋ｂ＋ｃより小さいかこれに等しく、
    Ｇｆは、同一又は異なる標的グラフトであり、それぞれがＳｉ－Ｃ結合によってＳｉに連結され、標的分子のグラフト化に由来し、それによりナノ粒子の腫瘍組織へのターゲティングが可能になり、ｆは０～ｎの整数であることを特徴とする、請求項１９に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  21. 前記ナノ粒子がグラフト化された又は前記ポリマーがグラフト化された前記キレート化剤が、金属カチオンと複合体化することができる以下のキレート化剤（ＤＯＴＡ、ＤＴＰＡ、ＥＤＴＡ、ＥＧＴＡ、ＢＡＰＴＡ、ＮＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、ＤＦＯ、ＤＯＴＡＭ、ＮＯＴＡＭ、ＤＯＴＰ、ＮＯＴＰ、ＴＥＴＡ、ＴＥＴＡＭ、ＴＥＴＰ、及びＤＴＰＡＢＡ、又はそれらの混合物）のうちの１つであることを特徴とする、請求項１から２０のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  22. 前記ナノ粒子が３～５０ｎｍの平均直径を有するポリシロキサン系ナノ粒子であり、前記キレート化剤はＤＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、又はＤＴＰＡであることを特徴とする、請求項１から２１のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  23. 前記ナノ粒子が２０ｋＤａより大きく１ＭＤａ未満の平均寸法を有するポリシロキサン系ナノ粒子であり、前記キレート化剤はＤＯＴＡ、ＤＯＴＡＧＡ、又はＤＴＰＡであることを特徴とする、請求項１から２２のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
  24. 前記デバイスを、
    血液、脳脊髄液、滑液、若しくは腹水等の生物学的流体、又は
    脳、肝臓、膵臓、腸、若しくは肺等の臓器、又は
    腹膜若しくは腫瘍組織等の組織
    に透析膜を介して接触させるか、又はこれらに埋め込むことを可能にする手段を含むことを特徴とする、請求項１から２３のいずれか一項に記載の金属のホメオスタシスを維持するためのデバイス。
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