KR100403755B1

KR100403755B1 - 연장된혈액보유도를나타내는진단영상조영제

Info

Publication number: KR100403755B1
Application number: KR1019970705230A
Authority: KR
Inventors: 제이. 맥머리 토마스; 히로나오 사지키; 엠. 스콧 대니얼; 비. 로퍼 랜달
Original assignee: 에픽스 메디칼, 인코포레이티드
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 2004-05-24
Also published as: CN1616111A; CA2211100C; BR9607136A; US20040208827A1; NO973510D0; US8017105B2; CN1172436A; EP1716871A2; DE69636635T2; CA2211100A1; NZ301181A; MX9705823A; KR19980701833A; MY128089A; EP0806968B1; US20020164289A1; NL300253I1; US20030180223A1; IL116847A; JP4064458B2

Abstract

본 발명은 향상된 혈액 보유도를 나타내는 진단용 조영 콘트라스트 작용제를 제공한다. 본 발명의 신규의 화합물은 a) 영상-증강(또는 신호-발생)부(IEM); b) 혈장 단백질 결합부(PPBM); 및 c) 혈액 반감기 연장부(BHEM)를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 화합물을 함유하는 약학 조성물 및 진단용 조영의 혈액 반감기 연장 및 콘트라스트 증강용으로 상기 화합물 및 약학 조성물을 사용하는 방법에 관한 것이다. 상기 콘트라스트 작용제는 신장에서의 흡수율 및 간세포에서의 흡수율을 감소시키고 RE 계에 의해서는 흡수되는 않는 것으로 나타난다. 상기 작용제는 혈액 풀 또는 임의의 기타 생물학적 성분을 표적으로 할 수 있다. 상기 작용제는 혈류로 부터 덜 신속히 상실되기 때문에, 보다 큰 안전 이익으로 보다 저용량을 사용할 수 있다. 이 방법은 대형 및 소형 분자 둘다에 적용된다.

Description

연장된 혈액 보유도를 나타내는 진단 영상 조영제

자기 공명 영상법(MRI), x-선, 핵 방사약학 영상법, 자외선/가시광/적외광, 초음파와 같은 진단 영상 기법이 의료 진단 분야에서 다년간 사용되어 왔다. 어떤 경우에는, 화질을 향상시키거나 또는 특정 정보를 제공하기 위해 조영매체를 다년간 사용하여 왔다. 광 또는 초음파를 사용한 영상화와 같이 다른 경우에는 조영매체의 도입이 시급하다.

조영제는 영상 기법에 사용된 전자기 방사선의 파장을 간섭하고, 조직의 물리적 성질을 변화시켜 변화된 신호를 산출하거나 또는 방사약학의 경우에서처럼 방사선 공급원 자체를 제공하여야 한다. 통상 사용되는 재료로는 유기 분자, 금속 이온, 염 또는 킬레이트, 입자(특히, 철 입자) 또는 표지된 펩티드, 단백질, 중합체 또는 리포좀을 들 수 있다. 투여 후, 작용제는 대사되고/되거나 분비되기 전에 신체 구획을 통해 비특이적으로 확산될 수 있고; 이들 작용제는 일반적으로 비특이적 작용제로 알려져 있다. 한편, 작용제는 특정 신체 구획, 세포, 기관 또는 조직에 대한 특이적 친화성을 가질 수 있으며; 이들 작용제는 표적화된 작용제로 언급할 수 있다.

체내로 주사되거나 흡수되고 혈액에 의해 분배되는 작용제의 경우에는 적합한 혈액 반감기를 가지는 것이 바람직하다. 극히 긴 반감기(즉, 수일 또는 수주)는 임상적 영상화 상황에서 불필요하며 위험할(독성을 나타낼 기회의 증가 및 보다 독성이 큰 분자로의 대사적 분해로 인해) 수도 있지만, 짧은 반감기 역시 바람직하지 않다. 영상 증강이 너무 짧은 시간 동안 지속되면, 환자의 고화질 영상을 얻기가 곤란하다. 또한, 표적화 작용제의 신속한 제거(clearance)는 표적 부위에 결합하는데 사용되는 작용제의 양을 감소시키고, 따라서 영상에서 표적 부위의 "밝기"를 감소시킬 것이다.

영상화제의 혈액 반감기의 증가는 하기 제거 메카니즘중 하나 이상을 방해하는 공정을 포함한다:

(1) 신장에서의 분비

60,000 달톤 이하의 분자량을 가진 분자, 특히 소분자는 신장에서 비특이적 사구체 여과에 의해 혈액으로부터 제거될 수 있다. 분자가 혈장 단백질 또는 기타 혈액 성분에 대해 어느 정도의 결합도를 나타내는 경우에는, 유리 분획만이 여과에이용되며, 따라서 신장에서의 분비율도 감소될 것이다.

(2) 간세포에서의 흡수

분자가 소수성인 경우에는, 복합체의 일부 분획은 간세포에 의해 흡수되고 담즙내로 분비된다. 일반적으로, 소수성의 정도가 클수록 분자의 간세포 흡수율이 커진다. 소수성은 또한 혈장 단백질의 결합 및 분자의 겉보기 유리 농도의 감소를 유도하지만, 간세포의 흡수율은 여전히 매우 높고(D. Sorrentino등, Prog. Liver Disease, 203-24면 (1990)), 따라서 혈액의 반감기를 감소시킬 수 있다. 혈액 반감기의 감소는 총 간 담즙 분비량의 증가, 즉 결국 변에서 나타나는 투여량 분획의 증가를 수반하거나 또는 수반하지 않을 수 있다. 후자의 양은 간세포 흡수율 이외의 다수의 요소, 예를 들면, 간세포 내부에 결합하는 시토졸 단백질의 양, 소관(간세포 대 담즙) 수송계에 대한 친화도, 담즙 유동 및 장간 재순환에 미치는 효과에 의해 측정된다. 혈액 반감기의 연장은 단순히 전체 간 담즙 분비량의 감소를 측정함에 의해서가 아니라 혈액 또는 혈장 샘플 추출에 의해 나타나야 한다. 유사하게, 단순히 당해 조영제의 상당한 혈장 단백질 결합을 얻고 측정하는 것은 보다 낮은 신장 분비로 인해 그 혈액 반감기가 더 길다는 것을 보여주기에는 충분하지 않다.

(3) 세망내피계(RE: reticuloendothelial) 또는 기타 계

리포좀, 중합체, 단백질 및 입자와 같은 고분자량 물질은 인식(예; 옵소닌 작용, 또는 세포내 흡수 전 단백질에 의한 코팅) 및 세포, 특히 간(쿠퍼세포), 비장 및 골수의 RE 세포 내로의 흡수에 의해 혈액으로부터 신속히 제거될 수 있다.

두 가지 일반적인 방법이 영상화제의 혈액 반감기를 증가시키는 것으로 보고되어 있다. 한 가지 방법은 강한 또는 대사가능한 화학 결합을 통해 영상화제를 고분자량의 중합체, 단백질, 리포좀 또는 입자에 공유적으로 부착시키는 것이다. 예를 들면, 가돌리늄 디에틸렌트리아민-펜타아세트산(Gd-DTPA)은 인간 혈청 알부민(HSA), 폴리-L-라이신 또는 덱스트란에 부착시켰다(A. N. Oksendal등, J. Magn. Reson. Imaging, 3, 157-165면 (1993); S. M. Rocklage, "Contrast Agents," Magnetic Resonance Imaging, Mosby Year Book, 372-437면 (1992)). 이것은 신장에서의 사구체 여과율을 감소시키고 혈액내에 작용제를 보유시키기 위해 수행한다. 그러나, 이것은 작용제의 장기간 보유를 초래할 수 있다. 또한, 견고하게 결합된 영상화제는 거대분자에 대한 대사 부위에서의 유리 금속 이온과 같은 독성의 부산물을 방출할 수도 있다. 또한, 대형 접합체는 체내 특정 부위로 표적화하기가 어려울 수 있다.

두 번째 방법은 통상 RE계에 의해 또는 기타 수단에 의해 순환계로부터 신속히 제거되는 리포좀, 중합체, 단백질 및 입자에 적용되었다. 폴리에틸렌글리콜(PEG)과 같은 긴 친수성 중합체를 물질 표면에 위치시키면, RE계 또는 기타 계에 의한 흡수가 감소된다(C. Tilcock등, Biochimica et Biophysica Acta. 1148, 77-84면 (1993); A. A. Bogdanoy등, Radiology, 187, 701-706면 (1993)). 강력하게 수화된 대형 중합체기는 물질의 인지 및 흡수에 필요한 분자적 과정을 방해하는 것으로 가정한다. 이 방법의 단점으로는 a) 고비용 및 취급 비용이성의 제조 공정; b) 대형 접합체의 표적화 가능성의 결핍; 및 c) 고분자량 물질로 한정되는 것으로 보이는 이용가능성을 들 수 있다.

특별한 과제는 약간의 지질친화성을 가지는 표적화 소분자에 대한 것이다. 이들 분자는 신속하게 간세포에서 흡수되고 혈액으로부터 제거되어 표적 부위에서 "밝기"가 감소될 수 있다. 이것은 단백질 또는 기타 생물학적 표적의 표적화를 달성하기 위해 지질친화성이 필요한 경우의 특별한 문제점이다.

이 문제의 특별한 경우가 소분자 혈액 풀 작용제의 개발이다. MRI용의 Gd-DTPA와 같은 현재의 소분자 비특이적 작용제는 혈액으로부터 비교적 신속하게 제거되고, 따라서 혈관의 영상화(즉, MR 혈관조영)에 또는 심장, 뇌, 종양 또는 기타 기관 또는 병변으로의 혈류의 모니터링에 최적인 것은 아니다. 혈장 단백질을 지향하는 지질친화성 작용제는 당해 분야에 공지되어 있다. 미국 특허 제 4,880,008호 및 제 5,250,285호 참조. 이들 작용제는 혈장 단백질, 특히 인간 혈청 알부민에 결합하지만, 이들은 또한 신속히 간세포에서 흡수되고 혈액의 반감기를 감소시킬 수 있다.

연장된 기간 동안 혈액에 보유되는 조영제에 대한 필요성은 여전히 존재한다.

본 발명은 진단 영상용 조영제(造影劑)에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 향상된 혈액 보유도를 나타내는 신규의 화합물에 관한 것이다. 이 화합물은 a) 영상 증강부(또는 신호 발생부)(IEM: image-enhancing moiety); b) 혈장 단백질 결합부(PPBM: plasma protein binding moiety); 및 c) 혈액 반감기 연장부(BHEM: blood half-life extending moiety)를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 화합물을 함유하는 약학 조성물, 혈액 반감기 연장 및 진단 영상의 콘트라스트 증강용을 위해 상기 화합물 및 조성물을 사용하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 향상된 혈액 보유도를 나타내는 진단 영상 조영제에 관한 것이다. 이 신규의 화합물은 a) 영상 증강부(또는 신호 발생부)(IEM); b) 혈장 단백질 결합부(PPBM); 및 c) 혈액 반감기 연장부(BHEM)를 포함한다. 본 발명은 또한 상기 화합물을 함유하는 약학 조성물, 혈액 반감기 연장 및 진단 영상의 콘트라스트 증강을 위해 상기 화합물 및 조성물을 사용하는 방법에 관한 것이다.

상기 조영제는 신장 및 간세포 둘 다에서 감소된 흡수율을 나타내며, RE계에 의해서는 외관상으로 흡수되지 않는다. 상기 조영제는 혈액 풀 또는 기타 임의의 생물학적 성분에 표적화될 수 있다. 상기 조영제는 혈류로부터 신속히 제거되지 않기 때문에, 보다 낮은 용량을 보다 높은 안전 한계에서 사용할 수 있다. 상기 방법은 대형 및 소형 분자 둘 다에 일반적이다.

본원에 개시하는 발명을 보다 완전히 이해되도록 하기 위하여 하기에 상세한 설명을 제시한다.

본 명세서에서 사용된 "특이적 친화성" 또는 "분자 친화성"이란 특정의 생물학적 성분에 의해 기타 성분보다는 상당히 높은 정도로 흡수되고, 보유되거나 또는 그 성분에 결합될 수 있는 능력을 말한다. 이 성질을 가진 조영제는 "표적" 성분에 "표적화된다"라고 언급된다.

본 발명은 진단 영상화에서 콘트라스트를 증강시키는 신규의 화합물에 관한 것이다. 이들 화합물은 a) 영상 증강부(또는 신호 발생부)(IEM); b) 혈장 단백질 결합부(PPBM); 및 c) 혈액 반감기 연장부(BHEM)를 포함한다. 진단 영상법의 예로는 MRI, x-선, 핵 방사약학 영상화, 자외선/가시광/적외광 및 초음파를 사용한 방법이 있으나, 이들로 국한되지 않는다.

영상 증강부("IME")

본 발명에 따르면, 첫 번째 영역인 IEM은 영상화시 신호 또는 콘트라스트를 제공하기 위해 사용되는 임의의 화학약품 또는 물질일 수 있다.

신호 증강 영역은 유기 분자, 금속 이온, 염 또는 킬레이트, 입자(특히 철입자) 또는 표지된 펩티드, 단백질, 중합체 또는 리포좀일 수 있다.

특히 유용한 IEM은 원자번호 21-29, 42, 44 또는 57-83의 1종 이상의 금속 이온과 착물을 이룬 1종 이상의 고리형 또는 비고리형 유기 킬레이트화제로 구성된 생리적으로 적합한 금속 킬레이트 화합물이다.

x-선 영상화의 경우, IEM은 원자번호 57 내지 83의 중금속 이온의 킬레이트 또는 요오드화된 유기 분자로 구성될 수 있다. 적합한 화합물의 예는 문헌[M. Sovak 편집, "Radiocontrast Agents," Springer-Verlag, 23-125면 (1984)] 및 미국 특허 제 4,647,447호에 개시되어 있다.

초음파 영상화의 경우, IEM은 알부넥스(Albunex), 에코비스트(Echovist) 또는 레보비스트(Levovist)와 같은 가스-충전된 기포 또는 금속 이온이 원자번호 21-29, 42, 44 또는 57-83인 금속 킬레이트로 구성된다. 적합한 화합물의 예는 문헌[Tyler등, Ultrasonic Imaging, 3, 323-29면 (1981) 및 D. P. Swanson, "Enhancement Agents for Ultrasound: Fundamentals," Pharmaceuticals in Medical Imaging, 682-87면 (1990)]에 개시되어 있다.

핵 방사약학 영상화 또는 방사선 치료법의 경우, IEM은 방사성 분자로 구성된다. 보다 바람직하게는 Tc, Re, Co, Cu, Au, Ag, Pb, Bi, In 및 Ga의 킬레이트로 구성된다. 더욱 바람직하게는 Tc-99m의 킬레이트로 구성된다. 적합한 화합물의 예는 문헌[Rayudu GVS, Radiotracers for Medical Applications, I, 201면 및 D. P. Swanson등 편집, Pharmaceuticals in Medical Imaging, 279-644면 (1990)]에 개시되어 있다.

자외광/가시광/적외광 영상화의 경우, IEM은 임의의 유기 또는 무기 염료 또는 임의의 금속 킬레이트로 구성된다.

MRI의 경우, IEM은 원자번호 21-29, 42, 44 또는 57-83의 금속 이온의 상자성 형태의 금속-리간드 착물로 구성된다.

NMR 영상을 효과적으로 증강시키기 위해서는, 착물은 물 양성자 또는 기타 영상 또는 분광핵(기타 생분자 또는 주입된 생마커상의 양성자, P-31, C-13, Na-23 또는 F-19 양성자를 포함함)의 완화율 1/T₁(종방향, 즉 스핀-격자) 및/또는 1/T₂(횡방향, 즉 스핀-스핀)을 증가시킬 수 있어야 한다. 완화(relaxivities) R₁및 R₂는 각각 금속 이온 1 mM당 1/T₁또는 1/T₂를 증가시키는 능력으로 정의되면; 단위는 mM^-1s^-1이다. 임상 MRI의 가장 흔한 형태인 물 양성자 MRI의 경우, 완화는 킬레이트화 리간드에 결합된 상자성 이온이 물의 교환을 위해 비어 있는 하나 이상의 배위 부위를 가진 경우에 최적이다(R.B. Lauffer, Chemical Reviews, 87, 901-927면 (1987)). 그러나, 이것은 빈 배위 부위의 수가 증가하면 일반적으로 감소하는 금속 킬레이트(하기 참조)의 안정성과 균형을 이루어야 한다. 그러므로, 착물은 단지 하나 또는 두 개의 빈 배위 부위를 가지는 것이 보다 바람직하다.

쌍극자-쌍극자 상호작용을 통해 조직핵의 1/T₁또는 1/T₂를 증가시키는 것외에도, MRI 작용제는 두 가지 다른 성질에 영향을 끼칠 수 있으며, 따라서 다음과 같이 임상적으로 사용할 수 있다.

1) 자화율이 높은 철 입자 또는 금속 킬레이트, 특히 Dy, Gd 또는 Ho의 킬레이트는 미세한 자화율 구배를 생성시키므로써 조직의 MRI 신호강도를 변화시킬 수 있다(A. Villringer등, Magn. Reson. Med. 6, 164-174면 (1988)). 킬레이트상의 빈 배위 부위는 이 용도에는 필요없다.

2) 철 입자 또는 금속 킬레이트는 또한 물 양성자 또는 기타 영상 또는 분광핵(기타 생 분자 또는 주입된 생 마커상의 양성자, P-31, C-13, Na-23 또는 F-19를 포함함)의 공명 주파수를 변동시키는 데에 사용할 수도 있다. 여기서는 사용된 핵 및 방법에 따라, 0 내지 3개의 빈 배위 부위를 이용할 수 있다.

바람직한 상자성 금속은 Gd(III), Fe(III), Mn(II 및 III), Cr(III), Cu(II), Dy(III), Tb(III), Ho(III), Er(III) 및 Eu(III)로 구성된 군에서 선택된다. 가장 바람직한 것은 Gd(III)이다.

상자성 금속은 착물 형태로 사용되지만, 독성 효과는 착물로부터 금속 이온의 분리로 인해 여전히 발생할 수 있다. 유기 킬레이트화 리간드는 생리적으로 적합해야 한다. 킬레이트화 리간드의 분자 크기는 상자성 금속의 크기와 적합해야 한다. 따라서, 결정 이온 반경이 0.938 ×10^-10m(0.938Å)인 가돌리늄(III)은 결정 이온 반경이 0.64 × 10^-10m(0.64Å)인 철(III)보다 큰 킬레이트화 리간드를 필요로 한다.

일반적으로, 금속 킬레이트의 독성 정도는 분비전 생체내 분리도와 관련이 있다. 독성은 일반적으로 유리 금속 이온의 양에 따라 증가한다. 동력학적 안정성이 낮은 착물의 경우, 높은 열역학적 안정성(형성상수가 10¹⁵M^-1이상, 보다 바람직하게는 10²⁰M^-1이상)이 분리 및 그 수반되는 독성을 최소화하는 데에 바람직하다. 동력학적 안정성이 비교적 높은 착물의 경우, 해리는 보다 낮은 형성상수, 즉 10¹⁰M^-1이상으로 최소화될 수 있다.

독성은 또한 착물내 빈 배위 부위의 수와 관련되어 있다. 배위 부위의 수가 적을수록 일반적으로 킬레이트화 작용제가 상자성 물질을 방출하는 경향이 적어진다. 그러므로, 착물이 2개, 1개 또는 0개의 빈 배위 부위를 가지는 것이 바람직하다. 일반적으로 두 개 이상의 빈 부위의 존재는 생체 내에서 금속 이온의 방출에 의해 독성을 허용한계를 넘어 증가시킬 것이다.

MRI 작용제용으로 다수의 적합한 킬레이트화 리간드가 당해 분야에 알려져 있다. 이들은 다른 형태의 생물학적 영상화를 위해 금속 킬레이트에 사용할 수도있다. MRI 영상화에 바람직한 IEM은 다음과 같다:

혈장 단백질 결합부("PPBM": plasma protein binding moiety)

본 발명에 따르면, 본 발명의 조영제의 제2 성분은 PPBM이다. 화합물의 이 부분은 조영제를 혈장 단백질에 결합시키고 신장에서의 분비율을 감소시킨다.

관심을 끄는 혈장 단백질로는 알부민, 특히 인간 혈청 알부민(HSA)을 들 수 있는데, 이것은 일부의 지질친화성 부분과 생리적 pH에서 음전하 또는 부분적으로 음전하를 띤 산소, 황 또는 불소를 보유하는 분자에 결합하며; 또한 글로불린을 들 수 있는데, 이것은 스테로이드성 분자에 결합하며; 주로 양전하를 띤 분자에 결합하는 알파산 당단백질 및 지질친화성 또는 지방산형 분자에 결합하는 지단백질을 들 수 있다. 그러므로 PPBM은 적합한 단백질에 결합하도록 적절히 선택되어야 한다. HSA가 혈청내에 최고 농도로 존재하고 광범위한 분자에의 고친화도 및 고결합능을 가지기 때문에, 바람직한 혈장 단백질은 혈액의 반감기를 증가시키는 데에 사용할 수 있다. HSA는 양전하를 띤 분자보다 독성이 더 적은 경향이 있는 음전하를 띤 분자에 결합하기 때문에, HSA 또한 바람직한 혈장 단백질이다.

HSA에의 결합용으로, 광범위한 소수성 또는 양쪽성 물질이 PPBM으로서 유용할 수 있다(U. Kragh-Hansen, Pharm. Rev., 33, 17-53면 (1981); X. M. He등, Nature, 358, 209-215면 (1992); D. C. Carter, Adv. Protein Chem., 45, 153-203면 (1994)). 이들의 예로는 임의의 개수의 질소, 산소, 황, 할로겐, 알킬기, 아미드, 에스테르 및 설폰아미드 치환체 뿐만 아니라, 탄소수 1 내지 60개의 지방족기 또는 아릴기를 들 수 있으나, 이들에 국한되는 것은 아니다. 한편, PPBM은 소수성 아미노산 잔기를 포함하는 펩티드 및/또는 소수성 또는 친수성 말단기가 존재 또는 부재하는 치환체를 포함하는 펩티드일 수 있다. 혈장에서 10%의 결합율을 얻기 위하여, 바람직한 PPBM은 7개 이상, 보다 바람직하게는 13개, 가장 바람직하게는 18개의 탄소 원자를 가진다.

전술한 바와 같이, HSA에의 결합에서, 광범위한 소수성 물질이 PPBM으로서 유용할 수 있다. 일반적으로 HSA 및 가능한 다른 단백질에의 결합 친화성은 PPBM의 소수성과 함께 증가할 것이다. PPBM과 같은 치환체의 소수성의 이론적인 산정치는 치환체에 대한 한슈(Hansch) π 상수를 사용하여 PPBM 자체에 대한 옥탄올-물(또는 옥탄올-완충액) 분배 계수의 log값에 대한 기여도(contribution)를 계산하여 얻을 수 있다. 문헌[A. Leo 및 C. Hansch, "Partition Coefficients and their Uses," Chemical Reviews, 71, 525-616면 (1971); K. C. Chu, "The Quantitative Analysisof Structure-Activity Relationships," Burger's Medicinal Chemistry, Part 1, 393-418, (4판, 1980)] 참조. 결합 친화성은 log P 기여도의 증가와 함께 증가할 것이다. 예를 들면, 지방족기 상의 치환체의 경우에는, 하기의 π 상수를 사용할 수 있다:

아릴기 상의 치환체의 경우, 하기의 π 상수를 사용할 수 있다:

따라서 IEM에 부착된 p-매틸벤질기에 대한 log P 기여도는 다음과 같이 계산될 수 있다(-CH₂-기에 대한 산정치로서 CH₃에 대한 π-지방족의 값을 사용함):

log P 기여도 = 0.50 + 2.15 + 0.56 = 3.21

HSA에의 결합시에, 상당한 결합을 이루기 위해서는 2의 최소 log P 기여도(4개의 CH₃기 또는 하나의 페닐 고리에 해당)가 필요하다. 보다 바람직한 것은 3의 log P 기여도이다. 보다 더 바람직한 것은 4의 log P 기여도이다.

HSA 결합은 pH 7.4 완충액중 4.5% 중량/부피의 HSA를 사용하여 평형 투석 또는 한외여과에 의해 평가할 수 있다. 바람직하게는 10% 이상, 보다 바람직하게는 50% 이상, 보다 더 바람직하게는 80% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 조영제가 생리적으로 적절한 농도(MRI, x-선, 광 및 초음파의 경우 혈장에서 0.01-10 mM; 방사약제의 경우 〈 1μM)로 HSA에 결합된다. 이 용도에서, 조영제가 HSA에 결합하는 비율(%)의 측정은 약 +/- 5%의 오차를 가진다. 다른 단백질 또는 혈청에 대한 단백질의 결합은 유사한 방식으로 평가할 수 있다.

지질친화성 기를 조영제에 첨가하면, 작용제의 용해도는 감소되는 것으로 보인다. 임상적으로 효과적인 용량 레벨 또는 그 이상에서 조영제의 효율적인 용해도를 보유하기 위해서는, 하나 이상의 수소-결합기(산소, 질소등)를 PPBM내로 혼입시키는 것이 바람직할 수 있다.

순수한 지방족 기를 PPBM으로 사용할 수 있지만, 이들은 혼합된 지방족-아릴기 또는 순수한 아릴기로서 바람직하지 않을 수도 있다. 음전하가 순수한 지방족기, 특히 길고 가요성인 지방족기에 부착될 때 특히, 조영제는 지방산 같은 내인성 분자의 대사 또는 막 단백질과 지질 사이의 상호작용을 방해할 수 있다. 이것이 작용제의 독성을 증가시킬 수 있다. 따라서, PPBM은 1종 이상의 아릴기를 포함하는 것이 바람직하다.

혈액 풀, 종양 또는 조직 증강용 HSA-결합된 MRI 작용제의 경우에는, 조영제가 2개 이상의 구별되는 지질 친화성기를 포함하여, 단백질에 결합될 때 작용제를 완전히 고정시키는 것이 특히 바람직하다. 이들 기는 하나의 PPBM상에 있거나, 또는 조영제에 부착된 2개 이상의 별개의 화학기로서 존재할 수 있다. 그 부피가 대형이라는 특성 및 견고성으로 인해, 2개 이상의 기는 각각 방향족 고리로 이루어지고, 전체 분자내 2개 이상의 고리는 견고하고 비평면성 배향으로 배열되는 것이 바람직하다.

MRI 작용제의 자기 효율성 또는 완화는 작용제가 HSA와 거의 동일한 회전 상관 시간을 가질 때 일반적으로 최고이다(R. B. Lauffer, Chemical Reviews, 87, 901-927면 (1987)). Gd-DTPA와 같은 소분자가 약 0.1 나노초(nsec)의 회전 상관 시간을 가지지만, HSA는 5 내지 10 nsec보다 큰 상관 시간을 가지며; 킬레이트가 보다 긴 상관 시간을 가진다면, 상자성 이온과 물 양성자 사이의 자기 변동은 라모르(Larmor) 주파수와 동일한 시간 규모로 일어나서 가장 효율적인 가능한 종방향(T₁) 완화 및 따라서 최고의 가능한 완화를 생성시킨다. 단백질에 결합될때 킬레이트의 임의의 가요성은 효과적인 회전 상관 시간을 감소시키고 따라서 완화를 감소시킬 것으로 예상된다. 단백질에 부착하는 하나의 부위는 여러 방향으로 여전히 가요성을 산출할 수 있기 때문에, 부가의 부착 부위가 바람직할 수 있다.

작용제가 최대 완화를 위해 조정되는 정도는 HSA의 존재하에 결합 완화(결합 R₁)를 측정하여 평가할 수 있다. 이것은 완화(관찰 R₁) 및 4.5% HSA중의 작용제의 결합율(%) 뿐만 아니라 유리 킬레이트의 완화(유리 R₁)를 측정하는 것을 필요로 한다. 관찰 R₁은 유리 R₁및 결합 R₁의 중량 평균의 몰 분율이다:

관찰 R₁= (유리 분획 x 유리 R₁) + (결합 분획 x 결합 R₁)

따라서,

[수학식 1]

견고하고 비평면 유형으로 유지되는 2개 이상의 아릴 고리의 이점은 하기 표에서 확인할 수 있는데, 하기 표는 MS-317 (34 mM^-1s^-1)에 대한 MS-322 (56 mM^-1s^-1) 및 MS-325 (42 mM^-1s^-1)의 결합 완화를 나타낸다. MS-322 및 MS-325의 비페닐 및 디페닐기는 HSA-결합된 조영제의 이동성을 제한하는 것으로 보인다. 이 용도에서, 결합 완화값의 측정과 관련한 오차는 약 +/- 5%이다.

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 비평면 배향으로 견고하게 유지되는 두 개의 고리를 가진 화합물은 보다 높은 결합 완화값을 가졌다.

상기 방정식에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실제의 관찰 R₁은 결합 분획을 증가시키므로써, 즉 작용제의 HSA에 대한 결합 친화성을 증가시키므로써 증가시킬 수 있다. 이것은 또한 보다 낮은 신장 분비율 및 보다 긴 혈액 반감기를 유도할 수 있고, 따라서 상승효과가 있다. 그럼에도 불구하고, 최저의 용량을 사용하고 최고의 안전 한계를 얻기 위해서는, 결합 R₁을 최대화하므로써 작용제의 효능을 최대화하는 것이 여전히 중요하다.

혈액 반감기 연장부("BHEM")

본 발명의 조영제의 제3 영역인 BHEM은 조영제의 간세포 흡수율을 감소시킨다. 분자의 친수성과 지질친화성의 균형이 그 간세포 흡수율을 결정한다.

본 발명의 조영제에서, 본 발명의 BHEM은 PPBM의 효능을 부당하게 방해하지 않고 간세포 흡수율을 감소 또는 제거한다. BHEM은 물과 수소결합할 수 있는 극도로 친수성인 기이다. 조영제상에 친수성 BHEM의 존재는 작용제의 간세포 흡수율을 감소시킨다.

BHEM으로 작용할 수 있는 화학기의 예로는 탄소, 인, 텅스텐, 몰리브덴 또는 황 원자를 들 수 있는데, 이들은 물과의 수소 결합을 위해 두 개 이상의 비공유 전자쌍(즉, 완전 또는 부분적 음전하) 또는 전기적으로 양성인 수소 원자(즉, 양성자화된 아민)를 보유하는 산소, 질소, 황 또는 할로겐(특히, 불소)과 같은 전하를 띠거나 또는 중성인 이형원자가 부착되어 있다. 상기 기의 예로는 설폰, 에테르, 우레아, 티오-우레아, 아민, 설폰아미드, 카르바메이트, 펩티드, 에스테르, 카르보네이트 및 아세탈과 같은 기를 들 수 있다. 바람직한 기로는 음전하를 띤 원자가 IEM과의 공유 결합 또는 배위 공유 결합에 의해 부분적으로 또는 완전히 중화될 수 없는 생리적 pH의 수성 용액에서 1종 이상의 부분적 또는 완전한 음전하를 보유하는 기들이 있다. 상기 바람직한 BHEM의 예로는 포스페이트 모노에스테르, 포스페이트디에스테르, 카르복실레이트 및 설포네이트와 같은 음전하를 띤 기들이 있다. 보다 바람직한 것은 포스페이트기 또는 이것의 임의의 에스테르 형태를 가지는 것들이다. 보다 더 바람직한 것은 포스페이트 디에스테르인데, 그 이유는 a) 이들은 4개의 수소결합하는 산소를 가져 매우 친수성이고; b) 이들은 하기에 제시하는 기법을 사용하여 비교적 쉽게 합성되고; c) 이들은 IEM과 PPBM 사이에 우수한 링커로서 작용하며; d) 포스페이트 화합물이 체내에 자연적으로 존재하고, 대사되기 때문에, 포스페이트 디에스테르-함유 조영제는 비독성일 것으로 예상되기 때문이다.

상기 기들 모두는 그들을 IEM, PPBM 또는 그 둘 다에 연결하는 차례로 링커부에 부착될 수 있다. 링커부는 IEM, PPBM 또는 BHEM의 기능을 방해하지 않는 생리적으로 적합한 임의의 화학기이다. 바람직한 링커는 합성에 의해 조영제내로 혼입시키는 것이 용이하다. 이들은 또한 비정상적으로 크지 않아 조영제에 대해 그 자신의 목적하지 않은 생물학적 기능이나 조영제에로의 표적화에 대한 영향을 나타내지 않는다. 링커의 길이는 1 내지 50 Å이 바람직하고, 1 내지 10 Å이 보다 바람직하다.

본 발명의 조영제 내로 BHEM을 혼입하면 작용제의 혈액 보유도가 증가한다. 혈액 보유도는 래트의 혈장 약리역학 실험에서 특정의 시간 길이(예; 0-10분, 0-30분, 0-60분, 0-120분 또는 0-무한대) 동안 시간에 대한 혈장 농도의 곡선하의 면적("곡선하의 면적(Area Under the Curve)" 또는 "AUC-농도")을 계산하므로써 측정하는 것이 바람직하다. 혈액 보유도(AUC-농도에 의해 측정함)는 조영제를 래트, 토끼 또는 보다 고등 포유류에 투여하여 실험적으로 평가할 수 있다. 혈액 반감기연장도는 래트에서보다 토끼 및 고등 포유류에서 더 크다는 것이 관찰되었다. 이 용도에서, AUC-농도로 측정되는 혈액 반감기 데이터는 래트에서의 실험을 나타낸다. 이 데이터와 관련된 오차는 약 +/- 10%이다.

반감기 측정법 자체를 사용하지 않는 이유는 이 양의 수학적인 정의가 종종 명확하지 않으며, 생성된 산정치는 사용된 약리역학 모델 및 혈액 샘플이 얻어진 시간 길이에 따라 가변적이기 때문이다.

예를 들면, 두 마리의 래트에서 Gd¹⁵³-표지된 Gd-DTPA 0.1 mmol/kg을 꼬리 정맥내 주사후에 관찰된 평균 혈장 농도를 하기에 제시한다. 매킨토시 프로그램 칼레이다그래프를 사용하여 0 내지 10분 동안 이 AUC-농도를 3.5 mM 분으로 계산하였다.

본 발명의 조영제는 BHEM을 IEM 및 PPBM에 첨가할 때 20% 이상의 AUC-농도 증가를 나타낸다. 이들은 바람직하게는 40% 이상, 보다 바람직하게는 70% 이상, 더 바람직하게는 100% 이상의 AUC-농도 증가를 나타낸다. 일반적으로, BHEM에 의해 야기된 AUC-농도의 증가는 혈장에서의 결합율이 상당한 경우, 예를 들면, 20%-50% 또는 그 이상인 경우에 더 크다. AUC-농도의 계산된 증가율은 상이한 시간 간격에 대해 측정한 AUC-농도의 경우에 상이할 수 있다. 일반적으로, BHEM에 의해 야기된 AUC-농도의 증가율은 보다 긴 간격, 예를 들면, 0-10분이 아니라 0-30분에 걸쳐 취한 AUC-농도의 경우에 오히려 더 크다.

전체 조영제 분자의 구조 및 물리적 특성이 혈장에서의 그 결합을 좌우하기 때문에, 목적하는 결합율에 적합한 IEM과 BHEM을 선별하는 것이 중요하다. 예를 들면, HSA상의 양전하를 띤 결합부위에 결합시키기 위해서는, 순중성 또는 순음전하의 IEM과 BHEM을 가져 반발 가능성을 감소시키고, 아마도 심지어 결합 친화력을 증가시키는 것이 바람직하다. 알파산 당단백질에 결합시키기 위해서는 조영제의 적어도 일부분은 천연적으로 스테로이드성이어야 한다. 지질단백질에 결합시키기 위해서는, 조영제의 적어도 일부분은 지질친화성 또는 지방산 유사성이어야 한다.

본 발명의 조영제는 일반적으로 3개의 범주로 분류된다:

1) 혈액 풀 작용제

혈장 단백질에 대한 결합 친화성이 높은(즉, 결합율이 50% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상임) 경우에, 작용제는 주로 혈액 풀 작용제로 작용하는 경향이 있다. 작용제는 모세혈관 외부 간극(세포들 사이의 세포외 공간)에 접근할 수 있지만, 일반적으로 HSA와 같은 관련 혈장 단백질의 농도는 혈장에 비교되는 그 공간에서는 보다 낮다. 따라서, 작용제의 혈장 농도는 간극 농도보다 높고, 그러므로, 혈관 또는 다량의 혈관을 함유하는 조직과 같은 체내 구조물은 낮은 혈액량을 가진 구조물보다 더 증가된다. 이러한 작용제의 이용분야로는 혈관조영(혈관의 영상화), 관류(신속한 영상화에 사용하는 조직 또는 종양 내로의 혈류 속도 측정) 및 혈액 용량 측정(예; 악성 종양과 혈액 용량이 보다 낮은 양성 종양에서 유래한 양호한 혈액 공급의 구별)이 있다.

2) 조직-증강 작용제 또는 종양-증강 작용제

일부 경우에는 조영제가 신속히 간극에 접근하여 거기에서 혈장 단백질에 결합하게 할 수도 있다. 예를 들면, MRI에서는 주사후 가능한 한 빨리 조직 또는 종양으로부터 최대로 가능한 증강을 얻고자 할 수도 있다. 단백질 결합된 MRI 작용제가 유리 작용제보다 더 고도의 증강을 산출하기 때문에, 최선의 작용제는 간극으로 들어가서 단백질에 결합할 수 있는 작용제이다. 그러나, 작용제가 혈장내에 고도로, 즉 결합율 95% 이상으로 결합하면, 모세관을 횡단하는 전이 속도(유리 농도에 의해 측정함)가 너무 느리고, 작용제의 극소량만이 간극으로 들어가서 조직의 신호 증강을 일으킨다. 마찬가지로, 결합율이 단지 10%라면, 작용제는 자유로이 간극으로 들어갈 수 있으나, 신호 증강력은 매우 약하다. 따라서, 전이 속도 및 결합 친화성의 적절한 균형이 요구된다. 이들 용도의 경우, 혈장에서의 작용제의 결합은 10% 이상 95% 미만이거나, 또는 바람직하게는 50% 이상 95% 미만이다.

이 방법은 MRI를 이용하는 종양 영상화에 특히 유용하다. 악성 종양은 종종 양성 종양보다 양호한 혈액 유동을 가지며, 따라서 종양(및 간극) 흡수의 신속한 영상화는 종종 상기 종양 유형을 구별할 수 있다. 그러나, 임상적 용도로, 보다 선명한 식별을 허용하기 위해 두 개의 조직 사이에 최대의 신호 차이를 필요로 한다.이 관계에서 단백질 결합을 통한 신호 증강이 도움될 것이다. 또한, 새로운, 빠르게 성장하는 악성 종양의 모세혈관은 누출되어 이들 종양의 간극에서 보다 고농도의 혈장 단백질을 유도할 것이다. 이것은 보다 적은 누출 모세혈관을 가진 양성 종양에 비교하여 악성 종양에서 보다 큰 신호 증강을 초래할 수 있다.

3) 표적화 작용제

작용제가 체내 특이 조직 또는 병변을 표적으로 하는 경우에, 상기 두 단락에서 기술한 것과 유사한 논리가 적용된다. 혈장 단백질 및 표적 부위에 대한 작용제의 상대 친화성은 작용제가 표적에 결합하도록 일부 접근 및 결합하고 동시에 혈장 단백질에 일부 결합하여 혈액의 반감기를 증가시키도록 균형을 이룰 필요가 있다. 표적화를 위해 혈장내 작용제의 결합율은 10% 이상 95% 미만이어야 하고, 바람직하게는 50% 이상 95% 미만이다.

표적화 부분은 지질친화성 물질, 수용체 리간드, 항체 또는 영상화하고자 하는 특정 생물학적 성분내 농축물로 알려진 기타 생분자일 수 있다.

구조적 위치 설정

본 발명의 조영제의 3개 부분은 서로와 관련하여 다양한 위치로 배열될 수 있는 것으로 생각된다. 그러나, 상기 부분들의 위치는 하나의 부위가 다른 하나의 의도된 기능을 방해하는 것은 아닐 수도 있다. 예를 들면, HSA-결합 조영제에서 BHEM의 배치는 PPBM이 작용제를 HSA에 결합시키는 능력을 차단해서는 안 된다. HSA내 주요 결합 부위는 양말형이기 때문에(X. M. He등, Nature, 358, 209-215면 (1992); D. C. Carter, Adv. Protein Chem., 45, 153-203면(1994)), 소수성의내부(특히 "발끝" 영역 근처) 및 양전하를 띤 "발목" 영역과 함께 PPBM의 결합 친화성은 PPBM의 말단부가 극히 친수성으로 된다면 감소할 것이다. 이를 나타내는 예로서, PPBM이 페닐 고리이면, 고리상의 가장 바람직한 BHEM 위치는 오르토이고, 다음이 메타이다. 파라 위치의 친수성기는 HSA에 대한 PPBM의 결합 친화성을 감소시킬 것이다.

금속 킬레이트로 구성되는 IEM의 경우, BHEM 및 PPBM은 IEM에 부착하지 않아서 금속 이온과 킬레이트화 리간드 사이의 결합 강도를 현저히 감소시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 킬레이트화 암이 아세테이트인 경우에, BHEM 또는 PPBM은 아세테이트 산소에 부착하지 않는 것이 바람직하다.

또 다른 위치 요건은 BHEM의 음전하를 띤 원자가 IEM에의 공유결합 또는 배위 공유결합에 의해 부분적으로 또는 완전히 중화되지 않아야 한다는 것이다; 이것은 수성 시스템에서 BHEM의 매우 친수성인 원자가 고도로 용매화될 것임을 확인시킨다. 예를 들면, IEM이 금속 킬레이트일 경우에, BHEM의 음전하를 띤 원자가 가장 안정한 고리 크기인 5-원 또는 6-원 킬레이트 고리의 형성을 통해 배위공유결합하므로써 IEM의 양전하를 띤 금속 이온(Mⁿ⁺)에 의해 중화될 수 없도록 위치시키는 것이 중요하다. 5-원 킬레이트 고리가 IEM에 대한 소정 금속 이온(예; 가돌리늄)에 대해 가장 안정하기 때문에, 그들의 형성을 방지하는 것이 가장 중요하다. 따라서, 하기에 도시한 바와 같이, 포스피네이트(-PO₂-) 또는 포스포네이트(-PO₃-) BHEM은 매우 안정한 5-원 킬레이트 고리를 형성하기 때문에 -CH₂- 링커를 통해 아미노카르복실레이트 킬레이트화 작용제의 질소 원자에 부착되지 않아야 한다. 유사하게, 포스포디에스테르(-OPO₃-) BHEM은 매우 안정한 6-원 킬레이트 고리를 형성하기 때문에 -CH₂- 링커를 통해 아미노카르복실레이트 킬레이트화 작용제의 질소 원자에 부착되지 않아야 한다. 그러나, 이들 BHEM은 둘 다 리간드의 에틸렌 주쇄와 같이, 다른 위치에 부착될 수 있다. 일부 경우에는, 도시한 바와 같이, 5-원 또는 6-원 고리가 형성될 수 없도록 링커기의 길이를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.

포스피네이트 BHEM

본 발명의 상기 구성 부분들은 하기의 구조가 산출되도록 조영제에 위치시킬수 있다:

구조식 1

구조식 2

구조식 3

상기 구조식들에서, IEM은 영상-증강부이고, L은 링커부, BHEM은 혈액 반감기 연장부이고, PPBM은 혈장 단백질 결합부이고, m은 0 내지 4일 수 있고, s, o 및 p는 동일하거나 상이하며 1 내지 4 이고, r 및 q는 1 이상이다.

본 발명의 상기 구성 부분들이 상기 구조식 1과 같이 조영제내에 배치되면, BHEM은 설폰, 우레아, 티오-우레아, 아민, 설폰아미드, 카르바메이트, 펩티드, 에스테르, 카르보네이트, 아세탈이 바람직하고, 보다 바람직하게는

또는 에스테르형이다.

상기 식에서, Z = P, W, Mo 또는 S이고, Y¹, Y²= O 또는 S이고, Y³, Y⁴= O,S 또는 존재하지 않으며, R₂= H, C_1-6알킬 또는 존재하지 않는다.

가장 바람직한 BHEM은 포스페이트기이다.

본 발명의 상기 구성 부분들이 상기 구조식 2와 같이 조영제에 위치하면, BHEM은 설폰, 우레아, 티오-우레아, 아민, 설폰아미드, 카르바메이트, 펩티드, 에스테르, 카르보네이트, 아세탈이 바람직하고, 보다 바람직하게는 BHEM은 하기 식

상기 식에서, Z = P, W, Mo 또는 S이고, Y¹, Y²= O 또는 S이고, Y³, Y⁴= O, S 또는 존재하지 않으며, R₂= H, C_1-6알킬 또는 존재하지 않는다.

가장 바람직한 BHEM은 포스페이트기이다.

본 발명의 상기 구성 부분들이 상기 구조식 3과 같이 조영제내에 배치되면, BHEM은 SO₃ ^-또는 에스테르형, 설폰, 우레아, 티오-우레아, 아민, 설폰아미드, 카르바메이트, 펩티드, 에스테르, 카르보네이트, 아세탈이 바람직하고, 보다 바람직하게는

또는 에스테르형이다.

상기 식에서, Z= P, W, Mo 또는 S이고, Y¹, Y²= O 또는 S이고, Y³, Y⁴= O, S또는 존재하지 않으며, R₂= H, C_1-6알킬 또는 존재하지 않는다.

가장 바람직한 BHEM은 포스페이트기이다.

본 발명의 상기 구성 부분들이 상기 구조식 3과 같이 조영제내에 배치되면, 바람직한 조영제는 하기 화학식 1 및 2로 표시된다:

[화학식 1]

또는

[화학식 2]

상기 화학식 1 및 2에서, M은 원자번호 21-29, 42, 44 또는 57-83의 금속 이온이고, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈, R₉, R₁₀, R₁₁및 R₁₆은 이들 R중 적어도 하나는 PPBM이고 적어도 다른 하나는 BHEM일 것을 조건으로, 동일하거나 상이하며, H, PPBM, BHEM 및 C_1-6알킬로 구성된 군에서 선택되고,

R₁₂, R₁₃및 R₁₄는 동일하거나 상이하며, O^-및 N(H)R₁₇로 구성된 군에서 선택되고,

R₁₅= H, CH₂CH(OH)CH₃, 히드록시알킬 또는 CH(R₁₆)COR₁₂이고,

R₁₇= H 또는 C_1-6알킬이다.

상기에 제시한 식의 화합물을 포함하는 조영제의 경우, 금속 이온 M은 Gd(III), Fe(III), Mn(II), Mn(III), Cr(III), Cu(II), Dy(III), Tb(III), Ho(III), Er(III) 또는 Eu(III)가 보다 바람직하고, Gd(III)가 가장 바람직하다. BHEM은 설폰, 에테르, 우레아, 티오-우레아, 아민, 아미드, 설폰아미드, 카르바메이트, 펩티드, 에스테르, 카르보네이트, 아세탈이 바람직하고, 보다 바람직하게는

다.

HSA-결합 조영제의 경우에, BHEM은 상기 구조(1)에서 제시한 IEM과 PPBM 사이에 또는 상기 구조(3)에 제시한 PPBM으로부터 떨어진 IEM 상에 배치할 수 있다. 이러한 방식으로, 소수성 PPBM기의 완전한 결합력은 친수성 BHEM 기로부터 방해 없이 나타날 수 있다.

하기 두쌍의 실시예는 IEM Gd-DTPA와 두 개의 상이한 PPBM 사이에 삽입된 포스페이트 BHEM기, 옥틸 C₈지방족기 및 나프틸메틸기의 이점을 나타내는 작용을 한다. 레트에게 0.1 mmol/kg의 Gd¹⁵³방사능 표지된 착물을 정맥(꼬리 정맥)내로 주사하였다. 30분에 걸쳐서 혈장 농도를 측정하고, 표준 2중 지수의 2-구획 모델(bi-exponential two-compartment model)에 적용시켰다. 또한, 혈장 샘플의 1/T₁을 기록하여(20 MHZ, 37℃에서) MRI 작용제로서의 효능을 평가하였다. 이들 값은 시간에 대한 1/T₁곡선(AUC-1/T₁)하의 면적을 최초 10분에 대해 나타냈다.

[표 2]

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 포스페이트 BHEM을 MS-301 및 MS-310(각각 MS-315 및 MS-321을 산출함)에 첨가하면, 조영제의 혈액 반감기(AUC-농도로 측정함)를 각각 26% 및 78% 증가시켰다.

IEM Gd-DTPA는 비교적 친수성이고 HSA에의 결합을 거의 또는 전혀 나타내지 않는다. 따라서, 혈장내 완화성은 최적화되지 않으며, 시간에 따라 1/T₁(및 MRI에 대한 혈액 신호)을 변화시키는 능력이 제한된다(비교적 낮은 AUC-1/T₁값 참조). 이것은 15분의 비교적 긴 혈액 반감기에도 불구하고 그러하다.

HSA 결합 및 완화성을 향상시키기 위해, C₈옥틸기를 DTPA 주쇄의 1-위치에 배치할 수 있다. 이것은 킬레이트에의 결합 및 혈액 신호의 약간의 향상을 부여하지만, 지질친화성기는 단독으로 혈장 반감기를 현저히 단축시킨다. 포스페이트계 BHEM의 삽입은 실제로 HSA 결합을 증가시키고, 혈의 반감기를 Gd-DTPA와 유사한 값으로 회복시킨다. 결과적으로, 혈액 신호가 상당히 개선된다.

이들 실시예에서 BHEM의 적절한 배치는 본 발명의 일 양태의 중요성을 나타낸다. 친수성이 강한 기를 MS-301 또는 MS-310에 첨가하면 결합을 어느 정도 향상시켰다. IEM과 PPBM 사이에 MS-315 및 MS-321의 포스페이트기를 배치하면 PPBM의 완전한 소수성 표면이 HSA 부위의 내부와 상호작용하고 동시에 화합물과 HSA 부위의 "발목" 영역 사이에 새로운 유익한 상호작용(예: 정전기적 결합 또는 수소결합)을 산출할 수 있다. 구체적으로, 음전하를 띤 포스페이트기는 "발목"영역을 확정하는 양전하를 띤 잔기와 상호작용하도록 잘 위치시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, AUC-농도의 증가율(%)은 측정 시간에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들면, 포스페이트 BHEM을 MS-310에 첨가하여 MS-321을 만들면, AUC-농도는 0 내지 10분 동안 1.8 mM 분으로부터 3.2 mM 분까지 78%의 증가율로 증가하였다. 그러나, 0 내지 30분 동안 AUC-농도는 2.46 mM 분으로부터 5.57 mM 분까지 126%의 증가율로 증가하였다.

하기의 조영제를 제조하였다:

[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

상기 작용제에서, n은 1 내지 4일 수 있다.

[화학식 13]

[화학식 14]

상기 작용제에서, R은 지방족기 및/또는 1종 이상의 아릴 고리를 포함하거나 또는 소수성 아미노산 잔기를 포함하는 펩티드 및/또는 소수성 또는 친수성 말단기 있거나 없는 치환체를 가진 펩티드를 포함한다.

본 발명의 바람직한 조영제는 다음과 같다:

[화학식 15]

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

[화학식 19]

[화학식 20]

[화학식 21]

[화학식 22]

본 발명의 보다 바람직한 조영제는 MS-317, MS-322, MS-325 및 MS-328이다. 가장 바람직한 조영제는 MS-325이다.

조영제의 추가 성질

상이한 키랄 형태의 약제 또는 생분자는 생체내에서 그 성능에 영향을 끼치기 때문에, 본 발명의 조영제도 역시 그러할 것 같다. 모든 주어진 키랄 중심에 대해, 한가지 형태는 보다 높은 완화성, 혈액 반감기, 보다 낮은 독성, 보다 적은 수의 대사물질, 또는 일부 기타 장점 또는 이들 장점의 조합을 가질 수 있다. 이러한 키랄 형태가 바람직할 것이다.

투여 및 흡수를 용이하게 하기 위해, 본 발명의 조영제는 양호한 수용성을 가져야 한다. 조영제는 실온에서 물중 1.0 mM 이상의 농도, 바람직하게는 10 mM, 보다 바람직하게는 100 mM의 농도로 가용성인 것이 바람직하다.

주사용으로, 제형화된 작용제는 신속하고 편리한 주사를 위해 단지 중간 정도의 점도만을 가져야 한다. 점도는 10.20 × 10^-4kg-s/㎡(10 센티포와즈) 미만이어야 하고, 바람직하게는 5.10 × 10^-4kg-s/㎡(5 센티포와즈) 미만, 보다 바람직하게는 2.04 × 10^-4kg-s/㎡(2 센티포와즈) 미만이다.

주사용으로, 제형화된 작용제는 과다한 오스몰농도(osmolality)를 가져서도 안되는데, 과다한 오스몰농도는 독성을 증가시키기 때문이다. 오스몰농도는 3000 밀리오스몰/kg 미만이어야 하고, 바람직하게는 2500 밀리오스몰/kg 미만, 가장 바람직하게는 900 밀리오스몰/kg 미만이다.

조영제의 용도

IEM이 약학적 허용염을 포함할 수 있다는 것이 고려되기도 한다. 본 발명의 약학적 허용염은 무기 또는 유기 산 및 염기에서 유래한 것들을 포함한다. 그러한 산 염의 예로는 아세테이트, 아디페이트, 알기네이트, 아스파르테이트, 벤조에이트, 벤젠설포네이트, 비설페이트, 부티레이트, 시트레이트, 캄포레이트, 캄포르설포네이트, 시클로펜탄프로피오네이트, 디글루코네이트, 도데실설페이트, 에탄설포네이트, 푸마레이트, 글루코헵타노에이트, 글리세로포스페이트, 헤미설페이트, 헵타노에이트, 헥사노에이트, 히드로클로라이드, 히드로브로마이드, 히드로요오다이드, 2-히드록시-에탄설포네이트, 락테이트, 말레에이트, 메탄설포네이트, 2-나프탈렌설포네이트, 니코티네이트, 옥살레이트, 파모에이트, 펙티네이트, 퍼설페이트, 3-페닐-프로피오네이트, 피크레이트, 피발레이트, 프로피오네이트, 숙시네이트, 타르트레이트, 티오시아네이트, 토실레이트 및 운데카노에이트가 있다. 염기염으로는 암모늄염, 알칼리 금속염(예; 나트륨 및 칼륨 염), 알칼리 토금속염(예; 칼슘, 마그네슘 및 아연염), 유기 염기와의 염(예; 디시클로헥실아민염, N-메틸-D-글루카민) 및 아미노산(아르기닌, 라이신등)과의 염이 있다. 또한, 염기성 질소-함유 기는 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸 클로라이드, 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸 브로마이드 및 메틸, 에틸, 프로필 및 부틸 요오다이드와 같은 저급 알킬 할라이드; 디메틸, 디에틸, 디부틸 및 디아밀 설페이트와 같은 디알킬 설페이트; 클로라이드, 데실, 라우릴, 미리스틸 및 스테아릴 브로마이드 및 데실, 라우릴, 미리스틸 및 스테아릴 요오다이드와 같은 장쇄 할라이드; 벤질 및 펜에틸 브로마이드와 같은 아르알킬 할라이드 등의 작용제로 4가로 만들 수 있다. 이렇게 하여 수용성 또는 오일-가용성 또는 수분산성 또는 오일-분산성 제품이 수득된다. 본 발명의 바람직한 염은 N-메틸-D-글루카민, 칼슘 및 나트륨염이다.

본 발명의 약학 조성물은 본 발명의 착물중 어느 하나, 또는 그 약학적 허용염을 약학적 허용 담체, 보조제 또는 부형제와 함께 함유한다. 본 발명의 약학 조성물에 사용될 수 있는 약학적 허용 담체, 보조제 및 부형제로는 이온 교환기, 알루미나, 스테아린산알루미늄, 레시틴, 혈청 단백질(예; 인간 혈청 알부민), 완충 물질(예; 포스페이트), 글리신, 소르빈산, 소르빈산칼륨, TRIS(트리스(히드록시메틸)아미노메탄), 식물성 포화 지방산의 부분적 글리세라이드 혼합물, 물, 염 또는 전해질(예; 프로타민 설페이트, 이나트륨 히드로겐 포스페이트, 칼륨 히드로겐 포스페이트, 염화나트륨, 아연염), 콜로이드성 실리카, 마그네슘 트리실리케이트, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스계 물질, 폴리에틸렌 글리콜, 나트륨 카르복시메틸셀룰로스, 폴리아크릴레이트, 왁스, 폴리에틸렌-폴리옥시프로필렌-블록 중합체, 폴리에틸렌 글리콜 및 울 지방이 있으나, 이들에 국한되지 않는다.

본 발명에 따르면, 약학 조성물은 멸균된 주사가능한 수성 또는 유성 현탁액과 같은 멸균된 주사가능한 제제의 형태일 수 있다. 이 현탁액은 적합한 분산제 또는 습윤제 및 현탁제를 사용하여 당해 분야에 공지된 기술에 따라 제형화할 수 있다. 멸균된 주사가능한 제제는 비독성의 비경구적으로 허용가능한 희석제 또는 용매중의 멸균된 주사가능한 용액 또는 현탁액, 예를 들면, 1,3-부탄디올중의 용액일 수도 있다. 이용될 수 있는 허용가능한 부형제 및 용매는 물, 링거액 및 염화나트륨 등장액이다. 또한, 멸균 고정된 오일은 통상 용매 또는 현탁 매질로서 이용된다. 이 목적을 위해, 임의의 약독성의 고정된 오일, 예를 들면, 합성의 모노- 또는 디-글리세라이드를 이용할 수 있다. 올레산 및 그 글리세라이드 유도체와 같은 지방산은 올리브유 또는 카스터유와 같은 천연의 약학적 허용성 오일, 특히 그 폴리옥시에틸화된 것에서와 같이 주사물의 제조에 유용하다. 이들 오일 용액 또는 현탁액은 또한 Ph. Helv 또는 유사 알코올과 같은 장쇄 알코올 희석제 또는 분산제를 함유할 수도 있다.

본 발명의 조영제는 혈장 단백질에 결합하기 때문에, 일부 경우에는 주사 용량 및 속도에 따라 혈장 단백질상의 결합 부위가 포화될 수 있다. 이것은 작용제의 감소된 결합률을 초래하며 반감기 또는 허용도를 손상시킬 수 있다. 따라서, 사전-결합된 작용제를 멸균된 알부민 또는 혈장 대체 용액에 주사하는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 조영제를 함유하고 주사기내로 유인된 혈액과 혼합하는 장치/주사기를 사용할 수 있다; 이것이 환자에게 재주사된다.

본 발명의 화합물 및 약학 조성물은 경구적으로, 비경구적으로, 흡입 분무제에 의해, 국소적으로, 직장내로, 비강내로, 구강내로, 질내로 또는 이식된 저장기를 통해 통상의 비독성 약학적 허용 담체, 보조제 및 부형제를 함유하는 투여 제제로 투여될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "비경구적"이란 말은 피하, 정맥내, 근육내, 동맥내, 활액내, 흉골내, 포막내, 간내, 병변내 및 두개골내 주사 또는 주입 기술을 포함하는 개념이다.

경구적으로 투여시에, 본 발명의 약학 조성물은 캡슐, 정제, 수성 현탁액 또는 용액과 같은 임의의 경구적으로 허용가능한 투여 형태로 투여할 수 있으나, 이들 형태에 국한되는 것은 아니다. 경구용 정제의 경우에, 통상 사용되는 담체로는 락토스 및 옥수수 전분을 들 수 있다. 스테아린산마그네슘과 같은 윤활제도 통상 첨가된다. 캡슐 형태로 경구 투여하기 위해 유용한 희석제로는 락토스 및 건조된 옥수수 전분이 있다. 수성 현탁액이 경구용으로 필요한 경우에, 활성 성분은 유화제 및 현탁제와 배합한다. 필요에 따라, 특정 감미제, 향미제 또는 착색제를 첨가할 수도 있다.

한편, 직장 투여용 좌약 형태로 투여하는 경우에, 본 발명의 약학 조성물은 본 발명의 작용제를 실온에서 고체이나 직장 온도에서는 액체인 적합한 비자극성 부형제와 혼합하여 제조할 수 있으며, 그러므로 직장내에서 용해되어 약제를 방출할 것이다. 그러한 재료로는 코코아 버터, 밀랍 및 폴리에틸렌 글리콜이 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 약학 조성물은 치료할 표적이 눈, 피부 또는 하부 장관과 같이 국소 투여에 의해 쉽게 접근가능한 영역 또는 기관을 포함할 경우에 특히 국소적으로 투여할 수도 있다. 적합한 국소 제제는 상기 영역 또는 기관의 각각에 대해 쉽게 제조된다.

하부 장관에 대한 국소 투여는 직장 좌약 제제(상기 참조)로 적합한 관장 제제로 수행할 수 있다. 국소-경피용 패치를 사용할 수도 있다.

국소 투여용으로, 약학 조성물은 하나 이상의 담체에 현탁 또는 용해된 활성 성분을 함유하는 적합한 연고로 제형화할 수 있다. 본 발명의 화합물의 국소 투여용 담체로는 광유, 액체 바셀린, 백색 바셀린, 프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌 화합물, 유화용 왁스 및 물을 들 수 있으나, 이들에 국한되는 것은 아니다. 한편, 약학 조성물은 1종 이상의 약학적 허용 담체에 현탁 또는 용해된 활성 성분을 함유하는 적합한 로션 또는 크림으로 제형화할 수 있다. 적합한 담체로는 광유, 소르비탄 모노스테아레이트, 폴리소르베이트 60, 세틸 에스테르 왁스, 세테아릴 알코올, 2-옥틸도데칸올, 벤질 알코올 및 물을 들 수 있다.

안과용으로, 약학 조성물은 염화벤질알코늄과 같은 방부제를 함유하거나 또는 함유하지 않고, 등장의 pH 조정된 멸균 염수중의 미분 현탁액으로, 또는 바람직하게는 등장의 pH 조정된 멸균 염수중의 용액으로 제형화할 수 있다. 한편, 안과용으로, 약학 조성물은 바셀린과 같은 연고로 제형화될 수 있다.

비강 에어러졸 또는 흡입에 의한 투여용으로, 본 발명의 약학 조성물은 약학 제제 분야에 널리 알려진 기술에 따라 제조되고, 벤질 알코올 또는 기타 적합한 방부제, 생체이용률을 증가시키기 위한 흡수 촉진제, 플루오로카본 및/또는 기타 통상의 가용화제 또는 분산제를 이용하여 염수중의 용액으로 제조할 수 있다.

투여량은 조영제의 조성뿐만 아니라, 진단용 조영 기기의 민감도에 따라 좌우된다. 예를들면, MRI 영상화의 경우, 고도의 상자성 물질(예; 가돌리늄(III))을 함유하는 조영제는 일반적으로 보다 낮은 자기모멘트를 가진 상자성 물질(예; 철(III))을 함유하는 조영제보다 낮은 투여량을 필요로 한다. 투여량은 하루에 체중 1 kg당 약 0.001 내지 1 mmol의 활성 금속-리간드 착물의 범위를 가질 것이다. 투여량은 하루에 체중 1 kg당 약 0.005 내지 0.05 mmol의 활성 금속-리간드 착물의 범위를 가지는 것이 보다 더 바람직하다.

그러나, 특정 환자에게 특이적인 투여 체계는 또한 다양한 요소, 예를 들면, 나이, 체중, 전반적인 건강상태, 성별, 식사, 투여 시간, 배설 속도, 약제 배합 및 처치 의사의 판단에 따라 좌우될 것임을 이해하여야 한다.

본 발명의 용도가 MRI 영상화인 경우에는, 조영제의 적합한 투여량의 투여후 MRI 영상화를 수행한다. 펄스 순서의 선택(반전 회수도, IR; 스핀 에코, SE, 에코 플래나, EPI; 비행 시간, TOF(time-of-flight); 터보 플래시; 그래디언트 에코, GE) 및 영상화 변수(에코 시간, TE; 반전 시간, TI; 반복 시간, TR; 플립 앤젤등)는 추구하는 진단 정보에 의해 좌우될 것이다. 일반적으로, T₁-가중된 영상을 얻고자 하는 경우, TE는 T₁-가중치를 최대화하기 위해 30 밀리초(즉, 최대값)미만이어야 한다. 역으로, T₂를 측정하고자 하는 경우에는, 경쟁적인 T₁효과를 최소화하기 위해 TE는 30 밀리초보다 더 커야 한다. TI 및 TR은 T₁- 및 T₂-가중된 영상 둘다에 대해 거의 동일한 상태로 유지될 것이고; TI 및 TR은 일반적으로 각각 약 5 내지1000 및 2 내지 1000 밀리초의 크기이다.

본 발명의 MRI 조영제는 종양, 혈액-뇌-관문 파열 및 기타 병변의 일반적인 영상화에 유용하다. 또한, 이들은 관류 즉 조직(심장, 뇌, 다리, 폐, 신장, 종양등) 및 혈관(MR 혈관조영술) 내외로의 혈류의 검사에 매우 유용하다. 또한, 상기 작용제는 인식 현상중에 뇌에서의 신호 변화를 증강시키는데(작용성 MRI)에 사용될 수 있다.

본 발명의 조영제는 초음파 및 광 영상화 뿐만 아니라 진단용 X-선 영상화를 증강시키는 데에도 사용할 수 있다. 이들 경우에, 상기 작용제의 용량은 대략 MRI의 용량(0.001-10 mmol/kg)과 동일한 것이다. 그러나, 핵 영상화의 경우, 용량은 미량의 레벨일 것이다. 이러한 기술의 모든 경우에, 조영제의 용도 및 투여방법 및 영상화 기기상의 설치법은 당해 분야에 알려져 있거나 통상 용인되는 원리를 사용한다.

본 발명이 보다 상세히 이해되도록 하기에 실시예를 제시한다.

실험예

달리 언급하지 않으면, 모든 재료는 시중의 공급업체로부터 입수하였으며 추가의 정제과정 없이 사용하였다. THF는 사용 직전에 칼륨 벤조페논 케틸로부터 증류하였다. 염화메틸렌은 수소화칼슘상에서 증류시켰다. 모든 칼럼 크로마토그래피는 Still의 문헌에 개시된 플래시 방법으로 실리카겔(230-400 메시, EM 세퍼레이션)을 사용하여 질소하에서 수행하였다. 모든 반응은 알루미늄-지지된 실리카겔 60F₂₅₄, 0.20-mm 평판(EM 세퍼레이션)상에서 실시되는 박막 크로마토그래피(TLC)로 모니터하고, 화합물들은 UV 광(254 nm), 닌히드린-플러스 시약 또는 드라겐도르프 시약(둘다 알테크에서 입수함)하에서, 계속 가열하면서 가시화하였다. 스펙트럼이 D₂O에서 기록된 것을 제외하고는 내부 표준과 동일하게 TMS를 사용하여 통상의 양성자 NMR 스펙트럼을 CDCl₃에서 300 MHZ로 기록하였다. 커플링 상수(J)는 헤르츠(Hz)로 보고한다.³¹P NMR 스펙트럼은 121.4 MHZ에서 수득되었다.

포스포르아미다이트 중간체의 제조

A. 세린 에틸렌디아민 아미드

세린 메틸 에스테르 염산염(36.03g, 232 mmol)을 400 ㎖의 에틸렌디아민에 용해시키고, 실온에서 16 시간 동안 교반하였다. 에틸렌디아민을 감압하에 증발시켜 제거하였다. 잔류물을 80 ㎖의 4 N NaOH에 용해시키고, 감압하에 농축시켰다. 이 재료를 메탄올(150 ㎖)에 용해시키고, 여과하고, 2회 농축시켰다. 이 잔류물을 염화메틸렌(150 ㎖)에 현탁시키고, 유상 잔류물이 용해될 때까지 가열하면서 메탄올(5-10 ㎖)을 첨가하였다. 그 용액을 Na₂SO₄로 건조시키고, 셀라이트를 통해 여과하고, 농축시켰다. 점성의 유상 생성물을 추가의 정제 없이 계속 사용하였다.

B. 2-히드록시메틸디에틸렌트리아민 3염산염

미정제 아미드(<230 mmol)를 100 ㎖의 THF에 용해시켰다. 교반한 용액에 보란 · THF(1150 ㎖, 1.0 M)를 서서히 첨가하였다. 반응물을 아르곤하에 16시간 동안 환류시켰다. 과량의 보란을 0℃의 250 ㎖의 메탄올을 주의 깊게 첨가하여 급랭시켰다. 그 반응 혼합물을 감압 하에 농축하였다. 농축된 HCl(100 ㎖)을 냉각하면서 서서히 첨가하고, 그 용액을 24 시간 동안 환류시켰다. 생성 혼합물을 감압하에 농축하고, MeOH/EtOH로부터 결정화하였다. 생성물로 백색 고체 39.92g을 얻었다(메틸 에스테르로부터 71%).

C. 1-히드록시메틸-DTPA-펜타-t-부틸 에스테르(1)

질소하의 실온에서 무수 DMF 300 ㎖ 중의 히드록시메틸 디에틸렌트리아민 3염산염(30.25 g, 124.70 mmol) 및 디이소프로필에틸아민(218 ㎖, 1.25 mol)의 용액에 t-부틸 브로모아세테이트(126 ㎖, 0.78 mol)를 첨가하고, 실온에서 24 시간 동안 교반하였다. 용매를 진공에서 증발시키고, 잔류물을 EtOAc에 용해시키고, H₂O, NaHCO₃(포화), H₂O 및 NaCl(포화)로 추출하였다. 그 잔류물은 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(CHCl₃만-CHCl₃: MeOH = 100 : 1)로 정제하여 순수한 생성물을 수득하였다(오일, 70.12g, 81.7%): Rf(CHCl₃: MeOH = 10 : 1)0.54(에테르 : 헥산 = 2 : 1)0.23;¹H-NMR(CDCl₃) d 1.44(brs, 45H), 2.44-3.06(m, 6H), 3.24 및 3.29(각각 d, 각각 1H, J=16.8), 3.34-3.58(m, 10H), 3.66(dd, 1H, J=11.2, 5.3), 4.20-4.70(br, 1H).

D. 포스포르아미다이트 중간체(2)

증류된 CH₂Cl₂(100 ㎖)중의 펜타 t-부틸 에스테르(1) (12.88g, 18.72 mmol)및 디이소프로필에틸아민(4.55g, 36 mmol)의 교반된 용액에 실온에서 2-시아노에틸 N,N-디이소프로필클로로포스포르아미다이트(5.92g, 25 mmol)를 첨가하였다. 그 혼합물을 실온에서 2 시간 동안 교반하고, 그 용액을 CH₂Cl₂100 ㎖로 희석하고, 빙냉된 10% NaHCO₃용액(100 ㎖), H₂O(100 ㎖) 및 염수(100 ㎖)로 세척하고, MgSO₄로 건조시켰다. 유기층을 증발시켜 미정제 생성물을 연황색 오일(2)로서 수득하였다. 이 미정제 오일은 추가의 정제 없이 다음의 커플링 반응에 사용할 수 있다.

하기 실시예 1-6은 하기의 반응식에 따른 본 발명의 바람직한 조영제의 일부의 합성을 나타낸 것이다:

포스포디에스테르 리간드의 합성

[반응식 1]

실시예 1

MS-315-(2)-(3a)-(4a)-(5a)의 제조

A. n-옥틸옥시 포스페이트(3a)

(3d)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 미정제 포스포르아미다이트 중간체(2)(1-히드록시메틸-DTPA-펜타-t-부틸 에스테르(1) 4.40g, 6.40 mmol로부터 제조됨)를 제조하고 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(CHCl₃/MeOH)로 정제하였다[(2)로부터 2.71g, 44.7%의 총수율]. Rf (CHCl₃: MeOH = 10 : 1) 0.33.

B. n-옥틸 포스포디에스테르(4a)

(4e)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 포스페이트(3a)(2.70g, 2.84 mmol)로부터 제조하였다(2.17g, 85.1%).

C. MS-315(5a)

트리플루오로아세트산(20 ㎖)중 (4a)(2.16g, 2.41 mmol)의 용액을 실온에서 1 시간 동안 정치시켰다. 용매를 증발시키고, 잔류물을 H₂O 5 ㎖로 용해시켰다. 그 용액을 C₁₈역상 실리카겔 칼럼(Sep-Pak 사전-패킹된 카트리지, 워터스)(H₂O 단독-CH₃CN : H₂O = 1 : 4)으로 정제하여 순수한 생성물(5a)(1.13g, 76.2%)을 수득하였다.³¹P-NMR (D₂O) d2.3.

실시예 2

MS-317-(2)-(3b)-(4b)-(5b)의 제조

A. 5-페닐-1-펜틸옥시 포스페이트(3b)

미정제 생성물(3b)을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피 없이 다음 반응에 사용한 것을 제외하고는, (3d)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 미정제 포스포르아미다이트 중간체(2)(1-히드록시-DTPA-펜타-t-부틸 에스테르(1) 2.72g, 3.96 mmol로부터 제조됨)로부터 제조하였다(4.28g 미정제물). Rf(CHCl₃: MeOH = 10 : 1) 0.26.

B. 5-페닐-1-펜틸 포스포디에스테르(4b)

미정제 생성물을 세파덱스 LH 20 크로마토그래피로 정제한 것을 제외하고는, (4e)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 포스페이트(3b)로부터 제조하였다(2.72g 미정제물). Rf (CHCl₃: MeOH = 10 : 1) 0.11.

C. MS-317(5b)

(5a)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 미정제물(4b)(2.72g)로부터 제조하였다. [포스포르아미다이트 중간체(2)로부터 1.12g, 43.5% 총수율].³¹P-NMR-(D₂O) d0.1.

실시예 3

MS-322-(2)-(3c)-(4c)-(5c)의 제조

A. 2-(4-비페닐릴)-1-에톡시 포스페이트(3c)

미정제 생성물(3c)(4.13g 미정제물)을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피 없이 다음 반응에 사용한 것을 제외하고는, (3b)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 정제된 포스포르아미다이트 중간체(2)(3.50g, 3.87 mmol)로부터 제조하였다.

B. 2-(4-비페닐릴)-1-에틸 포스포디에스테르(4c)

미정제 생성물을 세파덱스 LH 20 크로마토그래피로 정제한 것을 제외하고는, (4e)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 포스페이트(3c)(4.13g 미정제물)로부터 제조하였다(2.34g 미정제물).

C. MS-322(5c)

(5a)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 미정제물(4c)(2.34g)로부터 제조하였다. [포스포르아미다이트 중간체(2)로부터 1.15g, 43.5% 총수율].³¹P-NMR-(D₂O) d3.7.

실시예 4

MS-323-(2)-(3d)-(4a)-(5a)의 제조

A. 10-페닐-1-데카녹시 포스페이트(3d)

증류된 CH₃CN(50 ㎖)중의 정제된 포스포르아미다이트(2)(15.20g, 16.81 mmol)에 증류된 CH₃CN(50 ㎖)중의 10-페닐-1-데칸올(9.00g, 38.39 mmol) 및 1H-테트라졸(2.36g, 33.70 mmol)을 첨가하였다. t-부틸히드로퍼옥사이드(90%, 2.33 ㎖, 21.00 mmol)을 첨가하여 반응시키고, 실온에서 1 시간 동안 방치하였다. 용매를 진공에서 농축하고(약 10 ㎖), 잔류물을 AcOEt와 H₂O 사이에 분배시켰다. 유기층을 H₂O 및 NaCl(포화)로 세척하고, MgSO₄건조시키고, 증발시켰다. 잔류물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피(헥산 단독-헥산 : 에테르 = 1 : 1 및 CHCl₃: MeOH = 100 : 1 - 50 : 1)로 정제하여 생성물(3d)(14.12g, 79.7%)을 수득하였다. Rf(CHCl₃: MeOH = 10 : 1) 0.35.

B. 10-페닐-1-데카닐 포스포디에스테르(4d)

(4e)에 대해 기술할 것과 동일한 방법으로 포스페이트(3d)(12.27g, 11.65 mmol)로부터 제조하였다. Rf (CHCl₃: MeOH = 10 : 1) 0.15.

C. MS-323(5d)

cHCl(미량 금속 등급, 15 ㎖) 및 에테르(15 ㎖)중의 (4d)(10.50g, 10.50 mmol)의 혼합물을 실온에서 하룻밤 동안 교반하고, 에테르는 진공에서 증발시켰다. 생성된 수성층(pH〈0)에 cNH₄OH를 첨가하여 pH를 1.5로 조정하였다. 침전된 백색 고체는 여과에 의해 수집하고, 증류된 HCl 용액(pH 1.5, 3회, 각각 100 ㎖)및 에테르(3회, 각각 200 ㎖)로 세척하였다. 백색 고체는 실온에서 24 시간 동안 펌프하에 건조시켜 순수한 생성물 (5d) (6.80g, 90.0%)을 수득하였다.³¹P-NMR(D₂O + NaOD, pH = 13.5) d4.9.

실시예 5

MS-325-(2)-(3e)-(4e)-(5e)의 제조

A. 4,4-디페닐시클로헥실옥시 포스페이트(3e)

실리카겔 칼럼 크로마토그래피 용매(CH₂Cl₂단독-CH₂Cl₂: MeOH = 100 : 1)를 제외하고는 (3d)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 정제된 포스포르아미다이트 중간체(2)(4.52g, 5.00 mmol)로부터 제조하였다. Rf (CHCl₃: MeOH = 10 : 1) 0.47.

B. 4.4-디페닐시클로헥실 포스포디에스테르(4e)

2 M NH₃-MeOH(30 ㎖)중의 (3e)(2.14g, 2.00 mmol)의 용액을 실온에서 5 시간동안 교반하였다. 용매를 증발시키고, 잔류물(4e)(2.00g, 98.3%)을 추가 정제없이 다음 반응에 사용하였다. Rf (CHCl₃: MeOH = 10 : 1) 0.12.

C. MS-325(5e)

cHCl(미량 금속 등급, 5 ㎖) 및 에테르(5 ㎖)중의 (4b)(2.00g, 1.96 mmol)의 혼합물을 실온에서 하루밤 동안 교반하였다. 용매를 증발시키고 잔류물을 H₂O(100 ㎖)로 분쇄시켰다. 생성된 침전물을 여과하고 H₂O(5회, 각각 10 ㎖) 및 에테르(5회, 각각 50 ㎖)로 세척하였다. 고체 생성물은 실온에서 24 시간 동안 펌프하에 건조시켜 순수한 생성물 (5b) (1.18g, 81.5%)을 수득하였다.³¹P-NMR (D₂O + NaOD, pH = 13.5)d - 0.3.

실시예 6

MS-328-(2)-(3f)-(4f)-(5f)의 제조

A. 4,4-비스(4-메톡시페닐)펜틸 포스페이트(3f)

(3d)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 32.5g(36 mmol)의 미정제 포스포르아미다이트(2) 및 4,4-비스(4-메톡시페닐)펜탄올(21.06g, 70 mmol)로부터 제조하였다. 크로마토그래피를 50% EtOAc/헥산중에서 실시하여 출발 알코올로 심각하게 오염된 황색 오일 18.27g을 수득하였다. Rf (50% EtOAc/Hex) 0.4.

B. 4,4-비스(4-메톡시페닐)펜틸 포스포디에스테르(4f)

(4e)에 대해 기술한 것과 동일한 방법으로 (3f)(18.27g)의 용액을 제조하였다(17.26g).

C. MS-328(5f)

(5a)에 대해 기술한 방법으로 (4f)(17.26g)로부터 백색 고체(포스포르아미다이트로부터 4.87 mmol, 13% 수율) 4.88g을 제조하였다.³¹P-NMR (D₂O)d2.3.

실시예 7

5a (MS-315) (200 mM, 5 ㎖)의 가돌리늄 착물의 N-메틸-글루카민염의 동일계 제형화

산화가돌리늄(Gd₂O₃)(0.181g, 0.5 mmol), 화합물(5a)(92 중량%, 0.703g, 1.05 mmol) 및 N-메틸-글루카민(NMG)(4.1g, 3.6 mmol)을 시험관에 계량해 넣었다. 탈이온수(3.5 ㎖)를 첨가하고, 그 혼합물을 95℃에서 7 시간 동안 교반한 후, 그 용액을 실온으로 냉각시키고, 탈이온수로 부피를 5.0 ㎖로 조정하였다. 이 용액을 2 × 10^-6m(2 미크론) 필터를 통해 여과하여 표제의 화합물의 수용액을 수득하였다.

실시예 8

5b (MS-317) (200 mM, 4 ㎖)의 가돌리늄 착물의 N-메틸-글루카민염의 동일계 제형화

산화가돌리늄(Gd₂O₃)(0.145g, 0.4 mmol), 화합물(5b)(81 중량%, 0.706g, 0.84 mmol) 및 N-메틸-글루카민(NMG)(0.60g, 8.1 mmol)을 시험관에 계량해 넣었다. 탈이온수(3 ㎖)를 첨가하고, 그 혼합물을 95℃에서 6 시간 동안 교반한 후, 그 용액을 실온으로 냉각시키고, 탈이온수로 부피를 4.0 ㎖로 조정하였다. 이 용액을 2 × 10^-6m(2 미크론) 필터를 통해 여과하여 표제의 화합물의 수용액을 수득하였다.

실시예 9

5c (MS-322) (200 mM, 4 ㎖)의 가돌리늄 착물의 N-메틸-글루카민염의 동일계 제형화

산화가돌리늄(Gd₂O₃)(0.145g, 0.4 mmol), 화합물(5c)(79 중량%, 0.729g, 0.84 mmol) 및 N-메틸-글루카민(NMG)(0.61g, 3.1 mmol)을 시험관에 계량해 넣었다. 탈이온수(3 ㎖)를 첨가하고, 그 혼합물을 95℃에서 6 시간 동안 교반한 후, 그 용액을 실온으로 냉각시키고, 탈이온수로 부피를 4.0 ㎖로 조정하였다. 이 용액을 2 × 10^-6m(2 미크론) 필터를 통해 여과하여 표제의 화합물의 수용액을 수득하였다.

실시예 10

5e (MS-325) (200 mM, 5 ㎖)의 가돌리늄 착물의 N-메틸-글루카민염의 동일계 제형화

산화가돌리늄(Gd₂O₃)(0.181g, 0.5 mmol), 화합물(5e)(95 중량%, 0.820g, 1.05 mmol) 및 N-메틸-글루카민(NMG)(0.68g, 3.5 mmol)을 시험관에 계량해 넣었다. 탈이온수(3.5 ㎖)를 첨가하고, 그 혼합물을 95℃에서 6 시간 동안 교반한 후, 그 용액을 실온으로 냉각시키고, 탈이온수로 부피를 5.0 ㎖로 조정하였다. 이 용액을 2 × 10^-6m(2 미크론) 필터를 통해 여과하여 표제의 화합물의 수용액을 수득하였다.

실시예 11

5f (MS-328) (200 mM, 5 ㎖)의 가돌리늄 착물의 N-메틸-글루카민염의 동일계 제형화

산화가돌리늄(Gd₂O₃)(0.181g, 0.5 mmol), 화합물(5e)(97 중량%, 0.850g, 1.05 mmol) 및 N-메틸-글루카민(NMG)(0.62g, 3.2 mmol)을 시험관에 계량해 넣었다. 탈이온수(3.5 ㎖)를 첨가하고, 그 혼합물을 95℃에서 6 시간 동안 교반한 후, 그 용액을 실온으로 냉각시키고, 탈이온수로 부피를 5.0 ㎖로 조정하였다. 이 용액을 2 × 10^-6m(2 미크론) 필터를 통해 여과하여 표제의 화합물의 수용액을 수득하였다.

실시예 12

5b (MS-317)의 가돌리늄 착물의 N-메틸-글루카민염의 제조

산화가돌리늄(Gd₂O₃)(0.50g, 1.38 mmol), 화합물(5b)(87 중량%, 1.87g, 2.5 mmol) 및 N-메틸-글루카민(NMG)(1.53g, 7.8 mmol)을 시험관에 계량해 넣었다. 탈이온수(8 ㎖)를 첨가하고, 그 혼합물을 95℃에서 6 시간 동안 교반한후, 그 용액을 실온으로 냉각시키고, 탈이온수로 부피를 9.0 ㎖로 조정하였다. 이 용액을 10-g Sep-Pak(등록상표) 칼럼상에 적재하고, 물로 용출시켰다. 용매를 감압하에 증발시키고, 고체이며 백색인 유리질 잔류물을 고진공에서 48 시간 동안 건조시켰다. 수율: 3.50g(2.48 mmol, 99%). (NMGH⁺)₃[Gd(5e^5-)(H₂O)](C₄₇H₉₁GdN₆O₃₀P)에 대한 분석. 계산치 : C, 40.08; H, 6.51; N, 5.97: Gd, 11.16. 실측치 : C, 40.24; H, 6.69; N,5.88; Gd, 10.11.

실시예 13

5d (MS-323)의 가돌리늄 착물의 N-메틸-글루카민염의 제조

염화가돌리늄 6수화물(GdCl₃· 6H₂O)(2.11g, 5.68 mmol), 화합물(5d)(74 중량%, 5.82g, 5.98 mmol) 및 N-메틸-글루카민(NMG)(6.06g, 31 mmol)을 50-㎖의 둥근 바닥 플라스크에 계량해 넣었다. 탈이온수(16 ㎖)를 첨가하고, 그 혼합물을 95℃에서 4 시간 동안 교반하고, 실온으로 냉각시켰다. 이 용액을 C-18 칼럼(200g)상에 적재하고, 물-메탄올 1:1 혼합물로 용출시켰다. 용매를 감압하에 증발시켜 백색의 유리질 고체를 수득하였다. 수율: 8.0g(5.41 mmol, 95%). (NMGH⁺)₃[Gd(5d^5-)(H₂O)](C₅₂H100GdN₆O₃₀P)에 대한 분석. 계산치 : C, 42.27; H, 6.82; N, 5.69; Gd, 10.64. 실측치 : C, 42.04; H, 7.03; N, 5.83; Gd, 9.55.

실시예 14

하기 조영제의 HSA에의 결합률은 95% 이상이다:

화학식 18

상기 조영제는 하기 유사물의 AUC-농도보다 100% 이상의 AUC-농도(0 내지 10분 동안)를 가지는 것으로 나타났다:

[화학식 18a]

Claims

화학식 IEM-[L-BHEM-PPBM]_q의 MRI 조영제:

상기 식에서,

q는 1 이상이고,

IEM은

화학식 1

또는

화학식 2

이며, 여기서 M은 금속 이온 또는 이의 생리적으로 허용가능한 염인데, 이때금속 이온의 원자 번호는 21-29, 42, 44 또는 57-83이며; R₁내지 R₁₁및 R₁₆중 적어도 하나는 -L-BHEM-PPBM이고; -L-BHEM-PPBM이 아닌 R₁내지 R₁₁및 R₁₆은 수소인데, 이때 각각의 L은 1 내지 4개의 -CH₂- 기로 이루어진 링커이며; R₁₂, R₁₃및 R₁₄는 동일하거나 상이하며, O^-및 N(H)R₁₇로 이루어진 군으로부터 선택되며; R₁₅는 H, CH₂CH(OH)CH₃, 히드록시 알킬 및 CH(R₁₆)-COR₁₂로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택되며; 각각의 R₁₇은 H와 C_1-6알킬로 이루어진 군으로부터 개별적으로 선택되며; 각각의 PPBM은 1 내지 60개의 탄소 원자를 보유하는 지방족기 또는 아릴기를 개별적으로 포함하는 혈장 단백질 결합부인데, 이때 상기 탄소 원자는 질소, 산소 또는 할로겐으로 구성되는 군으로부터 선택되는 원자

= P 또는 S 이면, Y¹, Y²= O 또는 S 이며, Y³, Y⁴= O, S 또는 존재하지 않고, X = H, C_1-6알킬, PPBM 또는 존재하지 않음)의 화합물인 혈액 반감기 연장부이다.
제1항에 있어서, 상기 PPBM은 1 내지 60개의 탄소 원자를 보유하는 지방족기또는 아릴기를 개별적으로 포함하고, 이때 수소 원자는 탄소 원자의 원자가를 완성시키는 데 사용되며; BHEM은 포스포디에스테르 또는 아미드인 MRI 조영제.
제1항에 있어서, R₅내지 R₁₁및 R₁₆이 수소인 MRI 조영제.
하기 화학식중 하나의 화합물:

[화학식 23]

[화학식 24]

[화학식 25]

또는

[화학식 26]

상기 식에서,

n 은 1 내지 4 이고,

PPBM은 1 내지 60개의 탄소 원자를 보유하는 지방족기 또는 아릴기를 개별적으로 포함하는데, 이때 상기 탄소 원자는 질소, 산소, 황 또는 할로겐으로 구성되는 군으로부터 선택되는 원자로 대체될 수 있으며,

X는 화학식

(상기 식에서, Z = P 또는 S 이며, Y¹, Y²= O 또는 S 이며, Y³, Y⁴= O, S 또는 존재하지 않고, X = H, C_1-6알킬, PPBM 또는 존재하지 않음)의 화합물인 BHEM이다.
제4항에 있어서, 하기 화학식의 화합물:

화학식 24

상기 식에서,

X 는 하기 화학식의 BHEM이다.

(상기 식에서, Y¹, Y², Y³, Y⁴= O이고, X = H, C_1-6알킬 또는 존재하지 않고, n = 1 내지 4임)
제5항에 있어서, 하기 화학식중 하나의 화합물:

화학식 19

화학식 15

화학식 16

화학식 17

화학식 18

화학식 22

화학식 20

화학식 21
(a) 제4항 내지 제6항중 어느 하나의 항에 따른 화합물; 및

(b) Gd(III), Fe(III), Mn(II), Cr(III), Cu(II), Dy(III), Tb(III), Ho(III), Er(III) 및 Eu(III)으로 구성되는 군으로부터 선택되는 금속 M 및 이의 약학적으로 허용가능한 염

을 포함하는 MRI 조영제.
제7항에 있어서, 상기 M이 Gd(III) 및 이의 약학적으로 허용가능한 염인 MRI 조영제.
제8항에 있어서, 상기 화합물이 하기 화학식의 화합물인 MRI 조영제:

화학식 19
제1항 또는 제2항에 따른 MRI 조영제 및 담체, 보조제 또는 부형제를 포함하는 자기 공명 영상화용 약학 조성물.
제7항에 따른 MRI 조영제 및 담체, 보조제 또는 부형제를 포함하는 자기 공명 영상화용 약학 조성물.
제4항 내지 제6항중 어느 한 항에 따른 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 자기 공명 영상화용 약학 조성물로서, 상기 화합물이 화학양론적으로 과량의 금속인 약학 조성물.
제12항에 있어서, 칼슘, 나트륨, 메글루민 또는 이의 조합 염을 더 포함하는 약학 조성물.
(a) 생리적으로 관련된 농도 및 pH 7.4에서, 시험관 내에서 혈장 단백질에 10% 결합을 나타내는, 래트 혈장 약리역학 실험에서 0 내지 10분 동안 혈장 농도 대 시간 곡선 하단 면적이 3.2 mM-분 이상이 되도록 비인간 동물에게 MRI 조영제를 투여하는 단계;

(b) MRI를 이용하여 상기 비인간 동물 내에서 혈액 푸울을 영상화하는 단계

를 포함하는, 비인간 동물 내에서 혈액 푸울의 자기 공명 영상화 방법.
제14항에 있어서, 상기 혈장 단백질이 인간 혈청 알부민을 포함하는 방법.
제14항에 있어서, 상기 조영제가 혈장 단백질에 대해 약 50% 이상의 결합을 나타내는 방법.
제14항에 있어서, 상기 조영제가 혈장 단백질에 대해 약 80% 이상의 결합을 나타내는 방법.
제14항에 있어서, 상기 조영제가 혈장 단백질에 대해 약 95% 이상의 결합을 나타내는 방법.
(a) 비인간 동물에게 진단학적 유효량의 제1항, 제2항 및 제7항 내지 제9항중 어느 한 항에 따른 조영제를 투여하는 단계; 및

(b) 상기 비인간 동물에 대해 자기 공명 영상화를 수행하는 단계

를 포함하는, 생물학적 조직, 조직 성분의 자기 공명 영상화 방법 또는 다른 생물학적 용도에서 콘트라스트를 증강시키는 방법.
제19항에 있어서, 상기 생물학적 용도가 혈류의 측정, 혈액-뇌 관문 파열의 측정 또는 관류의 측정인 방법.
제19항에 있어서, 상기 조직이 심장, 뇌, 다리, 폐, 신장, 종양, 혈액 및 혈관으로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
제19항에 있어서, 상기 조직이 혈액 또는 혈관인 방법.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 혈장 단백질 결합부가 7개 이상의 탄소 원자를 보유하는 선형 알킬 사슬을 포함하는 것인 MRI 조영제.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 혈장 단백질 결합부가 5 내지 8개의 탄소 원자를 보유하는 시클로알킬 고리를 포함하는 것인 MRI 조영제.
제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 혈장 단백질 결합부가 2개 이상의 아릴 고리를 포함하는 것인 MRI 조영제.