JPH07103237B2 - 生物吸収性ポリデプシペプチド、その製造および用途 - Google Patents

生物吸収性ポリデプシペプチド、その製造および用途

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JPH07103237B2 JP63325714A JP32571488A JPH07103237B2 JP H07103237 B2 JPH07103237 B2 JP H07103237B2 JP 63325714 A JP63325714 A JP 63325714A JP 32571488 A JP32571488 A JP 32571488A JP H07103237 B2 JPH07103237 B2 JP H07103237B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はある種の3−置換−2,5−モルホリンジオンお
よび縫糸のごとき有用な医用移植装置を作ることができ
る生物吸収性デプシペプチド重合体へのその重合または
共重合に関する。
従来の技術 この10年間ほど、生物分解性傷縫合材としての多くの応
用例において天然のガットが合成再吸収性縫糸に置き換
わられてきているが、その理由は天然重合体と異なり合
成品はその強度および吸収性において要求を満たしまた
それが予測可能であるからである。
現在、合成縫糸市場では高分子量ポリグリコール酸(PG
A)および約10モルパーセント乳酸含有修飾PGA共重合体
が主である。しかしながらガットに対するそれらの優越
性にもかかわらず、これらの樹脂はある種の望まれる性
質が欠けている。例えば、これらは容易に吸収されすぎ
る傾向があり、単繊維としては堅く、照射により無菌化
できないなどである。
これらの制限を克服するためある種の修飾がこれらの樹
脂に導入されてきた。例えば米国特許第4,052,988号はP
GAと同様な構造を持っているが、しかしより低い再吸収
速度でしかもより容易に単繊維として取り扱えると称す
るポリ(p−ジオキサノン)(PDS)について記載して
いる。そのような性質の修正は重合体鎖内にアミド結合
を取り込ませた米国特許第4,209,607号および第4,343,9
31号による改良PGA重合体によってもまた特許請求され
ている。
米国特許第3,773,737号に記載されいてるごとく、ラセ
ミN−カルボキシ無水物とラセミアンヒドロ亜硫酸塩と
の共重合による妥当なポリデプシペプチドの製造の試み
がある。しかしながら、そのような共重合はランダムで
ラセミ体のエステル/アミド基を持つ不均一な生成物を
産生し、そのため結晶性重合体が得られない。米国特許
第4,441,496号に記載されている15モルパーセントまで
の2,5−モルホリンジオンを含むp−ジオキサノンの共
重合ではPDSの再吸収速度を改良したと称している。Hel
derら(Makromol.Chem.,Rapid Commun.,9-14,1985)
およびYonezawaら(同文献,,607-611,1985)による
最近の報告は6−置換−2,5−モルホリンジオンの開環
重合によるポリデプシペプチドの製造について説明して
いる。
発明が解決しようとする問題点 このような発展にもかかわらず、容易に融解加工処理で
き、適度な強度および再吸収速度を持つ、真に選択され
るべき生物吸収性重合体に対する要望が依然として存在
している。それゆえ、本発明の第1の目的はこれらの要
望を満足させることである。
問題を解決するための手段 本発明で使用される、N−(ブロモアセチル)−L−フ
ェニルアラニンの酸化銀触媒下の縮合による3−ベンジ
ル−2,5−モルホリンジオンの合成はRumshら(FEBS Let
ters,,64,1970)により報告されている。
現在はある種の光学活性3−置換−2,5−モルホリンジ
オンは新規で迅速な方法により容易に合成でき、その後
生物吸収性医用装置の製作に特に適した、明白な融解温
度を持つ半結晶性ポリデプシペプチド組成物へ開環重合
または共重合により変換される。
従って、本発明のポリデプシペプチド(式V)を合成す
るための中間体は下記式を有する化合物である:式I: [式中RはC1−C12アルキル、C1−C6アルコキシ(C1−C
6アルキル)、アリール、アリール(C1−C12アルキ
ル)、C1−C12アルキルアリール、C1−C6アルキルアリ
ール(C1−C6アルキル)、C1−C6アルキルチオ(C1−C6
アルキル)、C1−C6アルキルスルフィニル(C1−C6アル
キル)、C1−C6アルキルスルホニル(C1−C6アルキ
ル)、シアノ(C1−C12アルキル)またはアミノカルボ
ニル(C1−C12アルキル)であり、各々のアリールは核
環に10までの炭素原子を持つ] を持つ3−置換−2,5−モルホリンジオンである。式I
の化合物の製造方法は以下のとおりである: (a)式: を持つアミノ酸を式: (式中Xは塩素または臭素である) を持つアルファーハロ酸ハライドと反応せしめて式: を持つ中間体を生成せしめた後、 (b)酸受容体の存在下、不活性溶媒中で中間体Nを環
化せしめる工程を特徴とする方法である。
望ましくは、工程(a)のアミノ酸はRが炭素数1から
4のアルキル、ベンジルまたは2−メチルチオエチルの
うちの1つであり(特に(L)−アラニン)、またアル
ファーハロ酸はクロロアセチルクロリドであり、一方工
程(b)における溶媒はジメチルホルムアミドであり、
酸受容体はトリエチルアミンである。
本発明は約5,000から200,000の分子量を持ち、式: [式中Rは前に定義したとおり、xおよびyは各々
(D)および(L)の光学活性体の相対量、およびx
(x+y)は約0.45未満または約0.55より上である] のポリデプシペプチド重合体を提供する。
望ましくはポリデプシペプチド重合体は半結晶性で加水
分解可能であり、特にRは炭素数1から4のアルキル、
ベンジルまたは2−メチルチオエチルであるもの、とり
わけ重合体または共重合体が約10,000から50,000の分子
量でRがメチルおよびx/(x+y)が約0.2から0.4およ
び約0,6から0.8であるものが望ましい。
本発明は触媒存在下式Iの構造式を持つ光学活性3−置
換−2,5−モルホリンジオンの重合化からなる前記ポリ
デプシペプチドの製造方法もまた提供する。
重合化は溶媒なしで約100から250℃の温度で良好に実施
される。
本発明はまた前記ポリデプシペプチドから製造される生
物吸収性外科用装置(望ましくは縫糸またはクリップの
形で)をさらに提供する。
本発明の前記およびその他の目的は、特色および利点は
添付した図(本発明のポリデプシペプチドの典型的な再
吸収速度が従来の重合体PGAのそれと比較してある。)
と共に、以下の詳細な説明から明らかにされるであろ
う。
本発明の半結晶性重合体は、式: [式中RはC1−C12アルキル、C1−C6アルコキシ(C1−C
6アルキル)、アリール、アリール(C1−C12アルキ
ル)、C1−C12アルキルアリール、C1−C6アルキルアリ
ール(C1−C6アルキル)、C1−C6アルキルチオ(C1−C6
アルキル)、C1−C6アルキルスルフィニル(C1−C6アル
キル)、C1−C6アルキルスルホニル(C1−C6アルキ
ル)、シアノ(C1−C12アルキル)またはアミノカルボ
ニル(C1−C12アルキル)であり、各々のアリールは核
環に10までの炭素原子を持っている] のある種の光学活性3−置換−2,5−モルホリンジオン
を触媒的に開環重合せしめる事により製造される。
上記3−置換−2,5−モルホリンジオン単量体は(光学
活性にせよ不活性にせよ)式: を持つアミノ酸を式: (式中Xは塩素または臭素である) を持つアルファーハロ酸ハライドと反応せしめて式: を持つ中間体を生成し、酸受容体存在下、不活性溶媒中
中間体Nを環化することを特徴とする方法により合成さ
れる。
3−置換−2,5−モルホリンジオン単量体の合成に光学
活性アミノ酸が使用された場合、単量体および誘導され
る重合体にもまた光学活性が保持されている。それ故、
(L)−アラニンからは(L)−3−メチル−2,5−モ
ルホリンジオンが得られ、その重合化によりポリ(グリ
コール酸−コ−(L)−アラニン)を得る。この光学活
性重合体は融解遷移点が232℃で比施光度−67.8℃(C
=1,DMSO)の半結晶である。重合体の半結晶性のためラ
セミ重合体で実現されるものより優れた物理的/機械的
および再吸収の性質を持つ縫糸およびクリップのごとき
装置が製作される。
式IIの任意のアミノ酸が中間体Nの合成に使用できるが
表Iに示したアミノ酸が良好である。表Iはアミノ酸の
慣用名、構造式および基または置換基Rが示してあり、
基Rは続いて重合または共重合において付加物として現
れるアミノ酸の部分である。これらのアミノ酸の中で、
(L)−ロイシンおよび(L)−アラニンが特に好適で
ある。
アミノ酸およびアルファーハロ酸ハライドは塩基性水性
媒質中、約−5℃から+25℃の温度で良好に反応し、得
られる中間体Nは同時に反応媒質からエチルエーテルの
ごとき反応不活性で水と混和しない溶媒中へ抽出され
る。中間体Nはその後抽出溶媒の蒸発乾固により単離さ
れ、続いての環化反応に直接使用されるが、使用前に酢
酸エチルからの再結晶のごとき精製を行ってもよい。
中間体Nは続いて酸受容体存在下、不活性溶媒中で環化
される。中間体Nまたは酸受容体に対し反応性のない任
意の溶媒を使用する事ができるが、ジメチルホルムアミ
ドが良好である。環化は約25°から200℃の温度(好適
であるのは約75°から125℃)で通常実施され、それは
約0.5から20時間(通常約6から12時間)必要とする。
合成された3−置換−2,5−モルホリンジオンの光学活
性型は次に式: [式中Rは前に定義したとおり、xおよびyは(D)お
よび(L)光学異性体の相対量であり、およびx/(x+
y)は約0.45未満または約0.55より大きい] の重合体へのおのおのが重合化される。この重合体から
さらに約0.02から1.0モル(好適には約0.1から0.4モ
ル)の式VIIまたはVIII: の環状ラクトンと共重合せしめ式: [式中R,xおよびyは前に定義したとおり、R1は水素ま
たはメチル、z/(x+y+z)は約0.01から0.5(好適
なのは0.05から0.20)、およびnは1または5である。
ただしnが5の場合はR1は水素である。] の共重合体を得ることもできる。
光学活性3−置換−2,5−モルホリンジオン単量体によ
りとはそのような単量体が50パーセント以上の光学純度
を持っている事を意味する。この光学純度は異性体とそ
の対掌体の混合物中の光学的に純粋なある異性体のパー
セントとして表現される。それ故、80パーセントの光学
純度の光学活性(L)−3−メチル−2,5−モルホリン
ジオンは光学的に純粋な80パーセントの(L)−3−メ
チル−2,5−モルホリンジオンおよび光学的に純粋な20
パーセントの(D)−3−メチル−2,5−モルホリンジ
オンからなるであろう。そのような組成物は例えば、前
に示したごとく(L)−アラニンおよび(D,L)−アラ
ニンから各々合成される60部の(L)−3−メチル2,5
−モルホリンジオンおよび40部の(D,L)−3−メチル
−2,5−モルホリンジオンを混和する事により実現され
る。約55から100パーセントの(L)または(D)の光
学純度の(特に、60から80パーセント(L))の光学活
性単量体が好適である。
重合は、有機金属触媒存在下、ニート(溶媒なし)また
は反応不活性溶媒中で実施される。望ましくは、重合は
シートで実施される。この場合、反応混合物は融解状態
であるべきであるため重合化の温度は中間体Nの融解点
に依存する。それ故、重合は通常約120℃以上で実施さ
れ、好適には約150℃から250℃であり、より高い温度で
は生成物重合体の過度の分解が起こる。そのような温度
条件下では重合化は通常約1から10時間を必要とするで
あろう。溶媒を使う重合化も類似の条件を使用し、適し
た不活性溶媒には、ジメチルホルムアミド、ジメチルス
ルホキシドおよびドデカノールが含まれる。
重合には任意のラクトン重合化触媒が使用できる。その
ような触媒には例えば、ジルコニウムアセチルアセトナ
ート、塩化スズおよび特にカプリル酸スズが含まれる。
得られる重合体は望ましくは半結晶性で、決まった融解
温度を示し、安全な副生成物に対して生物吸収性で、重
合体の再吸収速度はR基の性質に依存している。そのよ
うな性質のためこれらの重合体は縫糸およびクリップの
ごとき生物吸収性医用装置を製作する際の使用に高度に
適している。
以下の実施例で本発明を例示する。
実施例1 (L)−3−メチル−2,5−モルホリンジオン 機械的撹拌器、pHプローブ、温度計、2つの1リットル
の滴下漏斗および窒素バブラーを備えた5リットルの4
径丸底フラスコ中に157g(3.93モル)の水酸化ナトリウ
ムおよび1800mlの水、続いて350g(3.93モル)のL−ア
ラニンを加える。すべての固体が溶解した後、600mlの
ジエチルエーテルを添加し、600mlのジエチルエーテル
に溶解したクロロアセチルクロライド溶液および希釈水
酸化ナトリウム溶液(500mlの水に225g)をpHを約11
に、外部冷却により温度を約0°に保ちながら同時に添
加する。反応混合物を放置により室温となし、エーテル
層を分離する。濃塩酸にて水層をpH1と酸性となし、1
リットルづつの酢酸エチルで4回抽出する。合併した有
機抽出液は無水硫酸マグネシウムにて乾燥し、回転しな
がら蒸発乾固して550g(85%)の2−クロロアセチル−
(L)−アラニンを融点(mp)93〜96℃の白色結晶性固
体として得る。この物質は酢酸エチルからの再結晶によ
り精製できるが、次の工程のためにはそれを必要としな
い。
全量で404g(2.44モル)の2−クロロアセチル−(L)
−アラニンを12リットルの丸底フラスコに入れ8リット
ルのジメチルホルムアミドで溶解する。撹拌しながら、
250g(2.47モル)のトリエチルアミンを添加し、得られ
る溶液を加熱し、100℃に6時間保つ。冷却により若干
の固体トリエチルアミン塩酸塩が結晶化する。この副生
成物を濾去し、濾液を回転エバポレーターで濃縮すると
(L)−3−メチル−2,5−モルホリンジオンおよびト
リエチルアミン塩酸塩の混合物を得る。所望の生成物は
混合物に530mlのクロロホルムを加え、得られるスラリ
ーを濾過し、濾液の溶媒を留去し、最終的に残渣をイソ
プロパノールから再結晶する事により単離する。これに
より下記の特性を持つ(L)−3−メチル−2,5−モル
ホリンジオンを157g(50%)得る: mp=153.5〜154.5℃ [アルファ]=−102°(C=2,アセトン) 元素分析:C5H7NO3として 計算値:C,46.49;H,5.47;N,10.85% 実測値:C,46.59;H,5.23;N,10.75% 粗(L)−3−メチル−2,5−モルホリンジオンの精製
はまた昇華により達成される。
実施例2 (D,L)−3−メチル−2,5−モルホリンジオン この単量体は実施例1に記載された方法で合成されるが
出発物質として(L)−アラニンのかわりに(D,L)−
アラニンを用いる。生成物は137.5〜138.5℃の融点を持
つ。
実施例3 (L)−3−イソブチル−2,5−モルホリンジオン この単量体は515g(3.93モル)の(L)−ロイシンを出
発物質として、実施例1に記載したごとくして合成され
る。生成物は下記のごとき特性を持つ; mp=127〜128℃ [アルファ]=−6.6°(C=2,アセトン) 元素分析:C8H13NO3として 計算値:C,56.11;H,7.66;N,8.18% 実測値:C,56.08;H,7.62;N,8.14% 実施例4 (L)−3−フェニルメチル−2,5−モルホリンジオン 本単量体は649g(3.93モル)の(L)−フェニルアラニ
ンを出発原料として実施例1に記載したごとくして合成
される。生成物は下記の特性を持つ: mp=145〜146℃ [アルファ]=−11.3°(C=2,アセトン) 元素分析:C11H11NO3として 計算値:C,64.38;H,5.40;N,6.83% 実測値:C,64.14;H,5.46;N,6.73% 実施例5 グリコール酸と(L)−アラニンとの共重合体(以下ポ
リ(グリコール酸−コ−(L)−アラニン)と記載 炎で乾燥した重合化チューブ内へ、実施例1で合成した
10.0gの(L)−3−メチル−2,5−モルホリンジオンお
よび0.01gのカプリル酸スズを触媒として入れる。数回
チューブを脱気しては乾燥窒素で満たした後最終的に真
空下封管する。重合化チューブを180℃の油浴内へ2時
間つける。得られる澄色の重合体充填物を50mlのヘキサ
フルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解する。HFIP溶
液をかきまぜながら3リットルのアセトンを加え、得ら
れる固形物は濾過した後室温で風乾すると5.47g(55
%)のポリ(グリコール酸−コ−(L)−アラニン)を
粉末として得る。半結晶性重合体は下記の特性を持つ: Tm(mp)=232℃(DSC測定) inh=0.61(50mg/dLジクロロ酢酸) [アルファ]=−67.8°(C=2,DMSO) 実施例2で合成されたラセミ体の3−メチル−2,5−モ
ルホリンジオンはジルコニウムアセチルアセトナートを
触媒とし、同様の方法でポリ(グリコール酸−コ−(D,
L)−アラニン)へ重合化する。この重合体は60%の収
率で単離され、非晶質であり、DSC分析でTmを示さなか
った。
実施例6 単量体対掌体組成と重合体結晶性および融解温度との関
係 実施例1で合成された(L)−3−メチル−2,5−モル
ホリンジオンおよび実施例2で合成された(D,L)−3
−メチル−2,5−モルホリンジオンの種々の比率からな
る混合物を実施例5の方法により重合化せしめると表II
に示したごとく異った融解温度(Tm)の重合体を得る。
実施例7 グリコール酸と(L)−ロイシンとの共重合体(以下ポ
リ(グリコール酸−コ−(L)−ロイシン)と記載 実施例3で合成された(L)−3−イソブチル−2,5−
モルホリンジオンを実施例5の方法で重合化せしめると
下記の特性を持つ半結晶性ポリ(グリコール酸−コ−
(L)−ロイシン)を58%の収率で得る: inh=0.77(50mg/dLジクロロ酢酸) [アルファ]=−39.8°(C=2,DMSO) 実施例8 ポリ(グリコール酸−コ−(L)−フェニルアラニン) 実施例4で合成された(L)−3−フェニルメチル−2,
5−モルホリンジオンを実施例5の方法で重合化せしめ
ると[アルファ]=−2.05°(C=2,DMSO)の半結晶
性ポリ(グリコール酸−コ−(L)−フェニルアラニ
ン)を65%の収率で得る。
実施例9 (L)−3−イソブチル−2,5−モルホリンジオンおよ
びグリコリドの共重合 9gの(L)−3−イソブチル−2,5−モルホリンジオン
および1gのグリコリドの混合物を実施例5の方法に従っ
て共重合せしめる。生じる半結晶性共重合体は72%の収
率で単離され下記の特性を持つ: Tm=114℃(DSC) inh=0.69(50mg/dLジクロロ酢酸) [アルファ]=−27.1°(C=2,DMSO) 実施例10 ポリ(グリコール酸−コ−(L)−ロイシン)の融解紡
糸 実施例7で合成された重合体を真空オーブン中で一夜乾
燥せしめた後(55℃,0.05mmHg)、150℃にて小規模の実
験室用融解紡糸機に置き、平均直径が約0.07mmの繊維の
織り糸を製造する。このようにして紡糸された繊維の直
線引っ張り張力強度は12,000psiであり、85℃にて本来
の長さの2.5倍に引っ張ると26,000psiに増加した。
実施例11 ポリ(グリコール酸−コ−アラニン)の融解紡糸 (L)−および(D,L)−3−メチル−2,5−モルホリン
ジオンの30:70の混合物から実施例6のごとく合成され
た重合体(Tm=155℃)を乾燥し、160℃にて繊維に紡糸
する。繊維は約12,000から20,000の張力強度を持ってい
る。
実施例12 相対的再吸収速度の測定 いくつかの重合体の相対的再吸収速度を、37℃にて1N食
塩水溶液中での時間に対する分子量の減少をモニターす
る事により測定した。重合体試料は透明な20ミル(0.8m
m)フィルムの作製に適した温度で与えられた重合体を
融解プレスする事により製作する。フィルム(5cm平
方)を塩溶液に沈め、時間の関数として、食塩インキュ
ベート試料の分子量をサイズエクスクルージョンクロマ
トグラフィーにより測定する。
添付した図に示した比較結果は、ポリデプシペプチドは
時間と共に加水分解を受け、その再吸収速度は重合体型
を選択する事により変化し制御できる事を示している。
このように、実施例5のポリ(グリコール酸−コ−
(L)−アラニン)は通常の再吸収縫糸物質であるポリ
グリコール酸(PGA)よりわずかに遅い速度を示してい
る。反対に、実施例7のポリ(グリコール酸−コ−
(L)−ロイシン)はPGAよりかなり遅い速度を示し
た。
実施例13 L−アラニンをD−アラニンに置換して実施例1の方法
を繰り返した。生じる(D)−3−メチル−2,5−モル
ホリンジオンを実施例5の方法で重合化すると、半結晶
性ポリ(グリコール酸−コ−(D)−アラニン)を得
る。
【図面の簡単な説明】
添付図面は本発明のポリデプシペプチドの再吸収速度を
従来の重合体PGAと比較したグラフであって、図面中■
はポリグリコール酸、○はグリコール酸と(L)−アラ
ニンとの共重合体、△はグリコール酸と(L)−ロイシ
ンとの共重合体を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−17416(JP,A) 特開 昭52−62238(JP,A) 特開 昭58−77849(JP,A) 特開 昭58−154537(JP,A) 特開 昭58−164546(JP,A) 特開 昭61−134351(JP,A) Adv.Biomater.(1986), 6(Biol.Biomech.Per f.Biomater.),245−50 J.Polym.Sci.,Poly m.Symp.(1978),62(Int.S ymp.Macromol.),173−88 Fed.Eur.Biochem.So c.Lett.,9〔2〕(1970)64−66

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】約5,000から200,000の分子量を持ちおよび
    式: [式中RはC1−C12アルキル、C1−C6アルコキシ(C1−C
    6アルキル)、アリール、アリール(C1−C12アルキ
    ル)、C1−C12アルキルアリール、C1−C6アルキルアリ
    ール(C1−C6アルキル)、C1−C6アルキルチオ(C1−C6
    アルキル)、C1−C6アルキルスルフィニル(C1−C6アル
    キル)、C1−C6アルキルスルホニル(C1−C6アルキ
    ル)、シアノ(C1−C12アルキル)またはアミノカルボ
    ニル(C1−C12アルキル)であり、各々のアリール基は
    その核環に10までの炭素原子を持ち、xおよびyは各々
    (D)および(L)光学異性体の相対量であり、および
    x/(x+y)は約0.45未満または約0.55より大きい] のポリデプシペプチド。
  2. 【請求項2】Rが炭素数1から4のアルキル、ベンジル
    または2−メチルチオエチルであり、および重合体が半
    結晶性および加水分解可能である特許請求の範囲第1項
    記載のポリデプシペプチド。
  3. 【請求項3】分子量が約10,000から50,000であり、Rが
    メチルであり、およびx/(x+y)が約0.2から0.4また
    は約0.6から0.8である特許請求の範囲第2項記載のポリ
    デプシペプチド。
  4. 【請求項4】触媒存在下、式: を持つ光学活性3−置換−2,5−モルホリンジオンを重
    合することからなる特許請求の範囲第1項記載のポリデ
    プシペプチドの製造方法。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第2項記載のポリデプシペ
    プチドから製作される生物吸収性外科用装置。
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