KR20100087116A - 하이드록시아파타이트-표적 다중팔 중합체 및 그로부터 제조된 컨쥬게이트 - Google Patents

하이드록시아파타이트-표적 다중팔 중합체 및 그로부터 제조된 컨쥬게이트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 생물학적 활성제와 반응하여 컨쥬게이트를 형성하기에 적합한 하이드록시아파타이트-표적, 다중팔(multiarm) 중합체 시약으로서, 하나 이상의 중합체 사슬 및 상기 중합체 사슬 중 하나 이상의 말단에 위치된 복수의 하이드록시아파타이트-표적 부분을 포함하는 중합체 시약을 제공한다. 다중팔 중합체는, 임의선택적으로, 하나 이상의 분해가능한 결합에 의해, 신장 클리어런스(renal clearance)에 적합한 분자량을 갖는 중합체 세그먼트로 분할 또는 분리된다. 본 발명의 중합체 시약은 실질적으로 선형인 구조를 가질 수 있지만, 분지형 또는 다중팔 구조가 마찬가지로 고려된다. 본 발명은 고분자량 중합체의 사용이 요구되는, 예를 들어 총 중합체 수평균 분자량이 선형 중합체의 경우에는 적어도 약 30,000 Da이고, 다중팔 중합체의 경우에는 20,000 Da인, 적용에 적합하다. 각각의 구조는 생체내에서 분해가능한 하나 이상의 결합을 포함한다. 각각의 중합체 분자 상의 다중 하이드록시아파타이트-표적 부분의 사용은 중합체 시약이 하이드록시아파타이트 표면을 선택적으로 표적으로 하고 하이드록시아파타이트 표면에 결합하는 능력을 향상시키며, 이러한 능력의 향상은 결과적으로, 골 부위에 전달되는 생물학적 활성 부분의 농도를 증가시킬 수 있다.

Description

하이드록시아파타이트-표적 다중팔 중합체 및 그로부터 제조된 컨쥬게이트{HYDROXYAPATITE-TARGETING MULTIARM POLYMERS AND CONJUGATES MADE THEREFROM}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 2007년 10월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/982,012호에 대하여 35 U.S.C. §119(e) 하에서 우선권의 이득을 주장하며, 이의 개시 내용은 본 출원에 참조로 포함된다.
기술분야
무엇보다도, 본 발명은 수용성, 비-펩티드성 중합체 및 그로부터 제조된 컨쥬케이트에 관한 것으로, 이 중합체는 적어도 하나의 하이드록시아파타이트-표적 부분을 포함한다.
약제학적으로 유용한 특성을 갖는 분자에의 친수성 중합체의 공유 부착은 약물 전달에 있어서 상당히 유용하다. 중합체의 컨쥬게이트가 임상 시험에 들어간 중합체의 리스트가 계속 증가되고 있다. 그들 중에 폴리에틸렌 글리콜("PEG"로 약칭됨)의 컨쥬게이트[Greenwald et al. (2003) Effective drug delivery by PEGylated drug conjugates. Adv . Drug Delivery Rev . 55:217-250; Harris et al. (2003) Effect of PEGylation on Pharmaceuticals. Nat . Rev . Drug Discovery 2:214-221)], 하이드록시에틸셀룰로스("HES"로 약칭됨)의 컨쥬게이트(국제특허 공개 제2006/050959호), 폴리(L-글루탐산)의 컨쥬게이트[Li (2002) Poly(L-glutamic acid)-anticancer drug conjugates. Adv . Drug Delivery Rev. 54: 695-713]가 있다. PEG 컨쥬게이트는 수 개가 시판 약물(예컨대, 심지아(CIMZIA)®, 뉴라스타(NEULASTA)®, 마쿠젠(MACUGEN)®, 소마버트(SOMAVERT)®, 페가시스(PEGASYS)® 및 페그-인트론(PEG-INTRON)®)인 정도로 현저하게 성공적이었다. PEG는 많은 유익한 특성을 갖는 중합체이다. 예를 들어, PEG는 물 및 많은 유기 용매에 용해성이며, 비-독성 및 비-면역원성이며, 표면에 부착될 때, PEG는 생체적합성의 보호 코팅을 제공한다. PEG의 일반적인 적용 또는 용도에는 (i) 예를 들어, 혈장 반수명을 연장시키고 신장을 통한 클리어런스를 감소시키기 위해서 단백질에의 공유 부착, (ii) 동맥 대체물, 혈액 접촉 장치, 및 바이오센서에서와 같은 표면에의 부착, (iii) 생체중합체 합성을 위한 용해성 담체로서의 용도, 및 (iv) 하이드로겔의 제조에 있어서 시약으로서의 용도가 포함된다. 일반적으로 사용되는 나머지 다른 친수성 중합체들은 유사한 특성 및 잠재적 용도를 나타낸다.
상기에 언급된 용도의 전부는 아니더라도 많은 경우에, 먼저 친수성 중합체의 활성 말단, 예컨대 PEG의 경우에는 하이드록실 기를, 원하는 표적 분자 또는 표면 내에서 발견되는 작용기, 예를 들어 단백질의 표면 상에 발견되는 작용기와 용이하게 반응할 수 있는 작용기로 전환함으로써 친수성 중합체를 활성화하는 것이 필요하다. 단백질의 경우, 전형적인 작용기에는 리신, 시스테인, 히스티딘, 아르기닌, 아스파르트산, 글루탐산, 세린, 트레오닌, 및 티로신의 측쇄와 관련된 작용기뿐만 아니라 N-말단 아미노 작용기 및 C-말단 카르복실산 작용기가 포함된다. 다른 비독성 생체생적합성 친수성 중합체가 치환될 수 있으며, 이것은 일반적으로 허용되는 대체물인데, 이때 중합체 개질 및 궁극적으로는 컨쥬게이션에서의 사용에 이용가능한 특이적 작용기에 기초한 온화한 변화가 있다.
이러한 부류의 대표로서 PEG를 사용하는데, 대부분의 PEG 활성화 반응을 위한 출발 물질로서 사용되는 PEG는 전형적으로 말단-캐핑된 PEG이다. 말단-캐핑된 PEG는, 전형적으로는 중합체의 말단에 위치된 하이드록실 기 중 하나 이상이 비-반응성 기, 예를 들어 메톡시, 에톡시, 또는 벤질옥시 기로 전환된 것이다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 메톡시PEG(mPEG로 약칭됨)이다. mPEG와 같은 말단-캐핑된 PEG가 일반적으로 바람직한데, 그 이유는 그러한 말단-캐핑된 PEG는 전형적으로 가교-결합 및 응집에 대한 내성이 더 크기 때문이다. 일반적으로 채용되는 두 가지 말단-캐핑된 PEG 알코올, mPEG 및 모노벤질 PEG (별칭으로서 bPEG로 알려짐)의 구조가 이하에 나타나 있다:
Figure pct00001
여기서, n은 전형적으로 약 10 내지 약 2,000의 범위이다.
약물 전달에 사용하기 위한 중합체 시약의 일 특정 실시예에서, 미국 특허 제6,436,386호는 골(bone) 부위에의 치료제의 전달을 위해 환자 내부의 골 표면을 선택적으로 표적으로 하는 데 사용될 수 있는 PEG-기반 하이드록시아파타이트-표적 중합체를 개시한다. 이러한 방법으로, 중합체 시약은 관심 있는 조직에의 분자의 활성 부분의 표적화된 전달 및 증가된 순환 시간 둘 모두를 제공한다.
많은 성공에도 불구하고, 활성제에의 중합체의 컨쥬게이션은 흔히 어려운 과제이다. 예를 들어, 상대적으로 긴 폴리(에틸렌 글리콜) 분자를 활성제에 부착하는 것은 전형적으로, 더 짧은 폴리(에틸렌 글리콜) 분자를 부착하는 것보다 더 큰 수용성을 부여함이 알려져 있다. 그러나, 중합체 부분을 갖는 일부 컨쥬게이트의 결점 중 하나는 그러한 컨쥬게이트는 생체내에서 실질적으로 불활성일 수 있을 가능성이다. 이들 컨쥬게이트는 중합체 사슬의 길이로 인해 실질적으로 불활성임이 가설화되어 왔는데, 이러한 중합체 사슬은 그 자체를 활성제 전체 둘레에 효과적으로 “래핑(wrap)”하고, 이에 의해 약리학적 활성에 요구되는 리간드에의 접근을 제한하게 된다.
결과로서, 약물 전달 적용을 위해 약물 부분에의 컨쥬게이션에 적합한 중합체 시약, 특히 바람직한 생체내 순환 시간을 갖지만, 또한 신체로부터의 클리어런스를 적시에 나타내는 컨쥬게이트를 제공하는 데 필요한 분자량을 갖는 중합체 시약에 대한 필요성이 당업계에 계속되고 있다. 그러한 중합체 시약에 대해서는 또한 신체의 특정 부위, 예를 들어 하이드로시아파타이프 표면을 표적으로 하는 능력을 제공하는 것이 특히 유익할 것이다. 본 발명은 당업계에서의 이러한 필요성 및 다른 필요성을 다룬다.
발명의 요약
본 발명은 생물학적 활성제와 반응하여 컨쥬게이트를 형성하기에 적합한 하이드록시아파타이트-표적, 다중팔 중합체 시약으로서, 하나 이상의 중합체 사슬 및 상기 중합체 사슬 중 하나 이상의 말단에 위치된 복수의 하이드록시아파타이트-표적 부분을 포함하는 중합체 시약을 제공한다. 다중팔 중합체는, 임의선택적으로, 하나 이상의 분해가능한 결합에 의해, 신장 클리어런스(renal clearance)에 적합한 분자량을 갖는 중합체 세그먼트로 분할 또는 분리된다. 본 발명의 중합체 시약은 실질적으로 선형인 구조를 가질 수 있지만, 분지형 또는 다중팔 구조가 마찬가지로 고려된다. 본 발명은 고분자량 중합체의 사용이 요구되는, 예를 들어 총 중합체 수평균 분자량이 선형 중합체의 경우에는 적어도 약 30,000 Da이고, 다중팔 중합체의 경우에는 20,000 Da인, 적용에 적합하다. 각각의 구조는 생체내에서 분해가능한 하나 이상의 결합을 포함한다. 각각의 중합체 분자 상의 다중 하이드록시아파타이트-표적 부분의 사용은 중합체 시약이 하이드록시아파타이트 표면을 선택적으로 표적으로 하고 하이드록시아파타이트 표면에 결합하는 능력을 향상시키며, 이러한 능력의 향상은 또한, 골 부위에 전달되는 생물학적 활성 부분의 농도를 증가시킬 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 하기 구조를 갖는 하이드록시아파타이트-표적, 다중팔 중합체를 제공한다:
[화학식 Ia]
Figure pct00002
여기서,
A는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-POLY2-Z2 또는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-Z2이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 POLY1 및 POLY2는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 X1, X2, X3, 및 X4는 스페이서 부분(spacer moiety)이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 L1, L2, 및 L3은 결합(linkage)이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 Z1은 Z2 또는 하이드록시아파타이트-표적 부분 또는 2 내지 약 10개의 하이드록시아파타이트-표적 부분을 포함하고, 임의선택적으로 적어도 하나의 수용성, 비-펩티드성 중합체를 포함하는 다중팔 구조이며, 단, b가 0일 때에는, 적어도 하나의 Z1은 하나 이상의 중합체 팔을 포함하는 다중팔 구조를 가지며, 단, 적어도 하나의 Z1은 하이드록사아파타이트-표적 부분이라는 조건에서이고;
Z2 는, 임의선택적으로 스페이서 부분을 통해 POLY2 에 부착된 작용기이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 a, b, c, d, e, 및 f는 0 또는 1이고;
R은 부착에 이용가능한 적어도 p+1 부위를 포함하는 분자로부터 유도된 단량체 또는 올리고머 다중팔 코어 분자이고;
p는 2 내지 32 범위의 정수이다.
소정의 실시 형태에서, 각각의 POLY1 및 POLY2는 하기 중 하나 이상을 만족하는 수평균 분자량을 갖는다: 약 22,000 Da 미만; 약 15,000 Da 미만; 그리고 약 8,000 Da 미만. POLY1 및 POLY2에 대한 예시적인 중합체에는 폴리(알킬렌 글리콜), 폴리(올레핀 알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(하이드록시알킬메타크릴아미드), 폴리(하이드록시알킬메타크릴레이트), 폴리(사카라이드), 폴리(a-하이드록시산), 폴리(아크릴산), 폴리(비닐 알코올), 폴리포스파젠, 폴리옥사졸린, 폴리(N-아크릴로일모르폴린), 및 이들의 공중합체, 삼원중합체, 또는 혼합물이 포함된다. 하이드록시아파타이트-표적 부분의 예에는 테트라사이클린, 칼세인, 비스포스포네이트, 폴리아스파르트산, 폴리글루탐산, 및 아미노인당(aminophosphosugar)이 포함된다.
본 발명의 중합체 시약의 소정의 실시 형태는 적어도 하나의 가수분해적으로 또는 효소적으로 개열가능한 결합, 예를 들어 L1, L2, 또는 L3 부분에서의 결합에서와 같은 것을 포함한다. 중합체 사슬, 예를 들어 POLY1 및 POLY2는 결합을 통해 부착된 2 내지 약 5개의 수용성, 비-펩티드성 중합체 세그먼트를 포함하는 세그먼트화된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, POLY1 및 POLY2 중 하나 또는 둘 모두는 화학식 -POLY-L-POLY-에 따른 구조를 가질 수 있으며, 여기서 각각의 POLY는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고, L은 결합이며, 이 결합은 임의선택적으로 분해가능하다.
말단 Z1 부분은 다중팔 구조, 예를 들어 임의의 하기 구조를 가질 수 있다:
Figure pct00003
여기서, 각각의 m은 1 내지 350이고, Me는 메틸이고, 각각의 Z는 하이드록시아파타이트-표적 부분이다.
코어 부분인 R은 구조 R1(OH)p를 갖는 폴리올로부터 유도될 수 있으며, 여기서 R은, 임의선택적으로 하나 이상의 에테르 결합을 포함하는 분지형 탄화수소이고, p는 적어도 3이다. 예시적인 폴리올에는 글리세롤, 펜타에리트리톨, 당-유도 알코올, 및 이들의 올리고머 또는 중합체가 포함된다. 대안적으로, R은 디설피드, 펩티드, 이들의 올리고머 또는 중합체로부터 유도될 수 있다. 소정의 실시 형태에서, R은 적어도 하나의 리신 잔기를 포함하는 디-펩티드 또는 트리-펩티드로부터 유도된다.
본 발명의 예시적인 중합체 시약에는 하기 중합체 구조가 포함된다:
Figure pct00004
; 및
Figure pct00005
여기서, n은 1 내지 350이다.
다른 태양에서, 본 발명은 본 발명의 중합체 시약과 생물학적 활성제의 반응 생성물을 포함하며, 하기 구조를 갖는 하이드록시아파타이트-표적, 다중팔 중합체 컨쥬게이트를 제공한다:
[화학식 Ib]
Figure pct00006
여기서, 화학식 Ia의 이전의 모든 변수는 화학식 Ib에 적용되며, 추가로 B는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-POLY2-L4-약물 또는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-L4-약물이고, 약물은 생물학적 활성 부분의 잔기이고, L4는 Z2와 생물학적 활성 부분 상의 작용기의 반응으로부터 생성되는 결합이고, Z3은 L5-약물 또는 하이드록시아파타이트-표적 부분이며, 여기서 L5는 Z1(여기서, Z1은 작용기임)과 생물학적 활성 부분 상의 작용기의 반응으로부터 생성되는 결합이며, 단, 적어도 하나의 Z3은 하이드록시아파타이트-표적 부분이라는 조건에서이다.
약물은 생물학적 활성 부분의 잔기이며, 예를 들어 성장 인자, 항생제, 화학요법제, 또는 진통제일 수 있다. 예시적인 성장 인자에는 섬유아세포 성장 인자, 혈소판-유래 성장 인자, 골 형태형성 단백질, 골형성 단백질, 형질전환 성장 인자, LIM 광화(mineralization) 단백질, 유골-유도 인자, 안지오게닌, 엔도텔린; 성장 분화 인자, ADMP-1, 엔도텔린, 간세포 성장 인자 및 각질형성세포 성장 인자, 헤파린-결합 성장 인자, 헤지호그 단백질, 인터루킨, 콜로니-자극 인자, 상피 성장 인자, 인슐린-유사 성장 인자, 사이토카인, 오스테오폰틴, 및 오스테오넥틴이 포함된다.
다중팔 구조가 가장 바람직하지만, 다른 태양에서, 본 발명은 하기 구조를 갖는 헤테로이작용성의 실질적으로 선형인 하이드록시아파타이트-표적 중합체를 제공한다:
Z-(X1)a-L1-(X2)b-[POLY1-(X3)c-L2-(X4)d]m-POLY2-(X5)e-Y
여기서,
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 POLY1 및 POLY2는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 X1, X2, X3, X4, 및 X5는 스페이서 부분이고;
L1은 결합이고;
각각의 L2는 카르바메이트 및 아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 가수분해적으로 또는 효소적으로 개열가능한 결합이고;
Z는 하이드록시아파타이트-표적 부분이고;
Y는 작용기이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 a, b, c, d, 및 e는 0 또는 1이고;
m은 1 내지 10 범위의 정수이다.
중합체 시약 및 그로부터 제조된 컨쥬게이트에 더하여, 본 발명은 그러한 시약 및 컨쥬게이트의 제조 방법뿐만 아니라, 본 발명의 중합체 시약의 생물학적 활성 컨쥬게이트를 사용한 치료 방법을 포함한다.
본 발명을 상세히 설명하기 전에, 본 발명이 특정 중합체, 합성 기술, 활성제 등으로 제한되지 않으며, 그 자체로서는 다양할 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에 사용된 용어들이 단지 특정 실시 형태만을 설명하기 위한 것이며, 제한하는 것으로 의도되지 않음이 이해되어야 한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수형("a" "an" 및 "the")은 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는다면 복수의 지시대상을 포함함이 주목되어야 한다. 따라서, 예를 들어, “중합체”에 대한 언급은 단일 중합체뿐만 아니라 2개 이상의 동일하거나 상이한 중합체도 포함하며, “컨쥬게이트”에 대한 언급은 단일 컨쥬케이트뿐만 아니라 2개 이상의 동일하거나 상이한 컨쥬게이트를 말하며, “부형제”에 대한 언급은 단일 부형제뿐만 아니라 2개 이상의 동일하거나 상이한 부형제를 포함하는 등등이다.
I. 정의
본 발명을 설명하고 주장함에 있어서, 하기 용어가 이하에 설명된 정의에 따라 사용될 것이다.
"PEG", "폴리에틸렌 글리콜" 및 "폴리(에틸렌 글리콜)"이 본 명세서에서 임의의 수용성 폴리(에틸렌 옥사이드)를 의미하는 데 사용된다. 전형적으로, 본 발명에 사용하기 위한 PEG는 다음 두 가지 구조 중 하나를 포함할 것이다: "-O(CH2CH2O)n-" 또는 "-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-" (여기서, n은 3 내지 3000이고, 전체적인 PEG의 말단 기 및 구성은 다양할 수 있음). “PEG”는 -CH2CH2O-인 하위단위를 과반수, 즉 50%보다 많이 함유하는 중합체를 의미한다.
일반적으로 채용되는 하나의 PEG는 말단-캐핑된 PEG이다. PEG가 "-O(CH2CH2O)n-"으로 정의될 때, 말단-캐핑 기는 일반적으로, 전형적으로 1 내지 20개의 탄소로 이루어진 탄소-함유 기이며, 바람직하게는 알킬(예컨대, 메틸, 에틸 또는 프로필)이지만, 그의 포화 및 불포화 형태뿐만 아니라 아릴, 헤테로아릴, 사이클로, 헤테로사이클로, 및 이들 중 임의의 것의 치환된 형태가 또한 상정된다. PEG가 "-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-"로 정의될 때, 말단-캐핑 기는 일반적으로, 전형적으로 1 내지 20개의 탄소 원자 및 산소 원자로 이루어진 탄소-함유 기인데, 산소 원자는 탄소-함유 기에 공유 결합되어 있으며, PEG의 한 말단에 공유 결합하는 데 이용가능하다. 이 경우에, 이 기는 전형적으로, 알콕시(예컨대, 메톡시, 에톡시 또는 벤질옥시)이며, 탄소-함유 기에 관하여, 임의선택적으로 포화 및 불포화될 수 있을 뿐만 아니라 아릴, 헤테로아릴, 사이클로, 헤테로사이클로, 및 이들 중 임의의 것의 치환된 형태일 수도 있다. 나머지 다른(“말단-캐핑되지 않은”) 말단은 전형적으로 하이드록실, 아민이거나, 또는 추가의 화학적 개질에 처해질 수 있는 활성화된 기이며, 이때 PEG는 "-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-"로 정의된다. 추가적으로, 말단-캐핑 기는 또한 실란일 수 있다.
본 발명에 사용하기 위한 특정 PEG 형태에는 다양한 분자량, 구조 또는 기하형상(예컨대, 분지형, 선형, 다중팔 등)을 갖는 PEG가 포함되며, 이들 PEG에 대해서는 이하에 더 상세히 설명된다.
말단-캐핑 기는 또한 유리하게는 검출가능한 표지를 포함할 수 있다. 중합체가 검출가능한 표지를 포함하는 말단-캐핑 기를 가질 때, 당해 중합체 및/또는 당해 중합체가 커플링된 관심 있는 부분(예컨대, 활성제)의 양 또는 위치가 적합한 검출기를 사용함으로써 측정될 수 있다. 그러한 표지에는, 제한 없이, 형광물질(fluorescer), 화학발광물질(chemiluminescer), 효소 표지에 사용되는 부분, 발색물질(colorimetric) (예컨대, 염료), 금속 이온, 방사성 부분 등이 포함된다.
본 명세서에 개시된 방법에 사용되는 중합체는 전형적으로 다분산계(즉, 중합체의 수평균 분자량 및 중량 평균 분자량이 동일하지 않음)이다. 그러나, 본 명세서에 개시된 방법에 따라 제조되는 중합체는 낮은 다분산성 값 - 중량 평균 분자량(Mw) 대 수평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)로 표현됨 - 을 가지며, 일반적으로 약 1.3 미만, 바람직하게는 약 1.2 미만, 더욱 더 바람직하게는 약 1.15 미만, 훨씬 더 바람직하게는 약 1.05 미만, 훨씬 더욱 더 바람직하게는 약 1.04 미만, 그리고 가장 바람직하게는 약 1.03 미만이다. 다중팔 PEG의 다분산성은 이러한 다중팔 PEG를 생성하는 데 사용되는 중합체 팔의 다분산성보다 훨씬 더 높을 수 있음이 주목된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 “이온성 작용기” 및 그의 변형은 수성 또는 다른 극성 매질 내 다른 이온성 종의 작용기와 상호작용함으로써 양성자를 얻거나 잃을 수 있는 작용기이다. 이온성 작용기에는 아민, 카르복실산, 알데히드 수화물, 케톤 수화물, 아미드, 히드라진, 티올, 페놀, 옥심, 디티오피리딘, 및 비닐피리딘이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 “카르복실산”은
Figure pct00007
작용기["-COOH" 또는 -C(O)OH 로도 표시됨]를 갖는 부분뿐만 아니라 카르복실산의 유도체인 부분이며, 그러한 유도체에는, 예를 들어 보호된 카르복실산이 포함된다. 따라서, 그 내용이 명백히 달리 지시하지 않는다면, 용어 카르복실산은 산 형태뿐만 아니라, 상응하는 에스테르 및 보호된 형태도 마찬가지로 포함한다. 문헌[Greene et al., "PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS" 3rd Edition, John Wiley and Sons, Inc., New York, 1999]을 참조한다.
“활성화된 카르복실산”은, 특히 친핵성 아실 치환에 대해서, 부모 카르복실산보다 더 반응성인 카르복실산의 작용성 유도체를 의미한다. 활성화된 카르복실산에는 산 할라이드(예를 들어, 산 클로라이드), 안하이드리드, 아미드 및 에스테르가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
용어 “반응성” 또는 “활성화된”은, 특정 작용기와 함께 사용될 때, 다른 분자 상의 친전자체 또는 친핵체와 용이하게 반응하는 반응성 작용기를 말한다. 이것은 반응을 위해서 강한 촉매 또는 매우 비현실적인 반응 조건을 요구하는 기(즉, “비반응성” 또는 “불활성”기)들과는 대조적이다.
용어 “보호된” 또는 “보호 기” 또는 “보호성 기”는 소정의 반응 조건 하에서 분자 내의 특정한 화학적으로 반응성인 작용기의 반응을 방지 또는 차단하는 부분(즉, 보호 기)의 존재를 말한다. 보호 기는 보호되고 있는 화학적으로 반응성인 기의 유형뿐만 아니라, 채용될 반응 조건, 그리고 만약 있다면 분자 내의 추가적인 반응성 기 또는 보호 기의 존재에 따라 다양할 것이다. 당업계에 알려진 보호 기는 Greene et al.(상기 참조)에서 찾아볼 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 “작용기” 또는 임의의 그의 동의어는 그의 보호된 형태를 포함하는 것으로 의미된다.
용어 “스페이서” 또는 “스페이서 부분”은 본 명세서에서, 임의선택적으로 상호연결 부분들, 예를 들어 수용성 중합체의 말단 및 작용기를 결합하는 데 사용되는, 원자 또는 원자들의 집합을 말하는 데 사용된다. 본 발명의 스페이서 부분은 가수분해적으로 안정할 수 있거나, 또는 생리학적으로 가수분해가능하거나 효소적으로 분해가능한 결합을 포함할 수 있다.
“알킬”은, 전형적으로 길이 약 1 내지 20개의 원소 범위의 탄화수소 사슬을 말한다. 그러한 탄화수소 사슬은 반드시 포화되어야 하는 것은 아니지만 포화된 것이 바람직하며, 분지쇄 또는 직쇄일 수 있지만, 전형적으로 직쇄가 바람직하다. 예시적인 알킬 기에는 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 2-메틸부틸, 2-에틸프로필 등이 포함된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, “알킬”은 알킬이 3개 이상의 탄소 원자를 포함할 수 있을 때 사이클로알킬을 포함한다.
“저급 알킬”은 1 내지 6개의 탄소 원자를 함유하는 알킬 기를 말하며, 직쇄 또는 분지형일 수 있으며, 메틸, 에틸, n-부틸, 이소-부틸, 3급-부틸에 의해 예시되는 바와 같다.
“사이클로알킬”은 포화 또는 불포화 사이클릭 탄화수소 사슬을 말하며, 브리지된, 융합된, 또는 스피로 사이클릭 화합물을 포함하며, 바람직하게는 3 내지 약 12개의 탄소 원자, 더욱 바람직하게는 3 내지 약 8개의 탄소 원자로 형성된다.
“비-간섭 치환기”는, 분자에 존재할 때, 전형적으로 당해 분자 내에 함유된 다른 작용기들과 비-반응성인 기이다.
용어 “치환된”은, 예를 들어 “치환된 알킬”에서와 같은 경우, 하나 이상의 비-간섭 치환기로 치환된 부분(예컨대, 알킬 기), 예를 들면, C3-C8 사이클로알킬, 예컨대, 사이클로프로필, 사이클로부틸 등; 할로, 예컨대, 플루오로, 클로로, 브로모, 및 요오도; 시아노; 알콕시, 저급 페닐(예컨대, 0 내지 2개의 치환된 페닐); 치환된 페닐 등(이로 한정되지 않음)을 말한다.
“치환된 아릴”은 치환기로서 하나 이상의 비-간섭 기를 갖는 아릴이다. 페닐 고리 상의 치환의 경우, 치환기는 임의의 배향(즉, 오르토, 메타, 또는 파라)일 수 있다.
“알콕시”는 -O-R 기를 말하며, 여기서 R은 알킬 또는 치환된 알킬, 바람직하게는 C1-C20 알킬(예컨대, 메톡시, 에톡시, 프로필옥시, 벤질옥시 등), 더욱 바람직하게는 C1-C8 알킬이다.
“아릴”은 각각 5 또는 6개의 코어 탄소 원자를 갖는 하나 이상의 방향족 고리를 의미한다. 아릴은 나프틸에서와 같이 융합될 수 있거나, 또는 바이페닐에서와 같이 비융합될 수 있는 다중 아릴 고리를 포함한다. 아릴 고리는 또한 하나 이상의 사이클릭 탄화수소, 헤테로아릴, 또는 헤테로사이클릭 고리와 융합 또는 비융합될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, “아릴”은 헤테로아릴을 포함한다.
“헤테로아릴”은 1 내지 4개의 헤테로원자, 바람직하게는 N, O, 또는 S, 또는 이들의 조합을 함유하는 아릴 기이다. 헤테로아릴 고리는 또한 하나 이상의 사이클릭 탄화수소, 헤테로사이클릭, 아릴, 또는 헤테로아릴 고리와 융합될 수 있다.
“친전자체”는 친전자성 중심, 즉 전자를 구하거나 친핵체와 반응할 수 있는 중심을 갖는 이온성일 수 있는, 이온 또는 원자 또는 원자들의 집합을 말한다.
“친핵체”는 친핵성 중심, 즉 친전자성 중심을 구하거나 친전자체와 반응할 수 있는 중심을 갖는 이온성일 수 있는, 이온 또는 원자 또는 원자들의 집합을 말한다.
“생체내에서 개열가능한” 결합은, 생체내에서 순환하는 동안, 가수분해 과정, 효소 과정, 화학적 과정, 또는 그러한 과정들의 조합에 의해 개열될 수 있는 결합을 말한다. 바꿔 말하면, 생체내에서 개열가능한 결합은 생리학적 조건 하에서(즉, 혈청 또는 다른 체액의 존재 하에서 약 pH 7 내지 7.5 및 온도 약 37℃에서) 분해될 수 있는 결합이다. 이러한 결합의 분해 반수명은 다양할 수 있지만, 생리학적 조건 하에서 전형적으로 약 0.1 내지 약 10일의 범위이다.
“가수분해적으로 개열가능한” 또는 “가수분해가능한” 또는 “가수분해적으로 분해가능한” 결합은 생리학적 조건 하에서 물과 반응하는(즉, 가수분해되는) 상대적으로 약한 결합이다. 결합이 물에서 가수분해되는 경향은 2개의 중심 원자를 연결하는 결합의 일반적인 유형뿐만 아니라, 이들 중심 원자에 부착된 치환기에도 좌우될 것이다. 적절한 가수분해적으로 불안정하거나 약한 결합에는 카르복실레이트 에스테르, 포스페이트 에스테르, 안하이드리드, 아세탈, 케탈, 아크릴옥시알킬 에테르, 이민, 오르토에스테르, 및 올리고뉴클레오티드가 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
“효소적으로 분해가능한 결합”은 생리학적 조건 하에서 하나 이상의 효소에 의해 분해에 처해지는 결합을 의미한다. 효소적 분해 과정은 또한 가수분해 반응을 포함할 수 있다. 효소적으로 분해가능한 결합은 소정의 아미드(-C(O)-NH-) 및 우레탄(-O-C(O)-NH-) 결합을 포함할 수 있는데, 이는 특히, 이들 결합이, 분해를 위한 활성화 또는 효소의 유인에 필요한 추가적인 부위를 제공할 수 있는 원자들의 다른 기와의 근접 배열에 있을 때이다. 예를 들어, 소정의 아미드와 근접 위치에 있는 우레탄, 예컨대 -O-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y’(여기서, Y는 H, 알킬, 치환된 알킬(예컨대, 아릴알킬, 하이드록시알킬, 티오알킬 등), 또는 아릴이고, Y’는 알킬 또는 치환된 알킬임)는 효소적으로 분해가능하다. 본 명세서에 정의된 바와 같이, “우레탄” 결합은 상기 구조를 갖는 결합을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 “화학적으로 분해가능한” 결합은 생체내 생리학적 조건 하에서 화학 반응을 통해 분해되는 결합이다. 예를 들어, 디설피드(-S-S-) 결합은 글루타티온과의 화학 반응을 통해 생체내에서 분해될 수 있다.
“가수분해적으로 안정한” 또는 “분해 불가능한” 결합 또는 연결은 물에서 실질적으로 안정한 화학 결합, 전형적으로는 공유 결합을 말하며, 이는 그것이 연장된 시간에 걸쳐 임의의 상당한 정도까지 생리학적 조건 하에서 가수분해적 또는 효소적 개열을 겪지 않음을 의미한다. 가수분해적으로 안정한 결합의 예에는 하기가 포함되지만 이로 한정되지 않는다: 탄소-탄소 결합(예컨대, 지방족 사슬 내), 에테르 등. 일반적으로, 가수분해적으로 안정한 결합은 생리학적 조건 하에서 하루당 약 1 내지 2% 미만의 가수분해 속도를 나타내는 것이다. 대표적인 화학 결합의 가수분해 속도는 대부분의 표준 화학 교재에서 찾아볼 수 있다.
중합체 또는 폴리올과 관련하여 “다작용성” 또는 “다치환된”은 2개 이상의 작용기를 함유한 중합체 또는 폴리올을 의미하며, 한편 이들 작용기는 동일하거나 상이할 수 있다. 본 발명의 다작용성 중합체 또는 폴리올은 전형적으로 하기 범위 중 하나 이상을 만족하는 다수의 작용기를 함유할 것이다: 약 2 내지 100개의 작용기, 2 내지 50개의 작용기, 2 내지 25개의 작용기, 2 내지 15개의 작용기, 2 내지 10개의 작용기. 따라서, 중합체 골격 또는 폴리올의 작용기의 개수는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 작용기 중 어느 하나일 수 있다.
“이작용성” 또는 “이치환된” 중합체 또는 폴리올은 동일하거나(즉, 호모이작용성) 또는 상이한(즉, 헤테로이작용성) 2개의 작용기를 함유한 중합체 또는 폴리올을 의미한다.
“단작용성” 또는 “단치환된” 중합체는 단일 작용기를 함유한 중합체(예컨대, mPEG 기반 중합체)를 의미한다.
본 명세서에 기재된 염기성 또는 산성 반응물에는 천연 형태, 하전된 형태, 및 이들의 임의의 상응하는 염 형태가 포함된다.
용어 “환자”는 컨쥬게이트의 투여로 방지 또는 치료될 수 있는 상태를 앓고 있거나 그러한 상태로 되기 쉬운 살아 있는 유기체를 말하며, 사람 및 동물 둘 모두를 포함한다.
“임의선택적” 또는 “임의선택적으로”는 이어서 기재되는 상황이 일어날 수도 있고 일어나지 않을 수도 있음을 의미하며, 따라서 이러한 기재는 그러한 상황이 일어나는 경우와 그것이 일어나지 않는 경우를 포함한다.
달리 기재되지 않는 한, 분자량은 본 명세서에서 수평균 분자량(Mn)으로서 표현되는데, 수평균 분자량(Mn)은
Figure pct00008
로 정의되며, 여기서 Ni는 분자량이 Mi인 중합체 분자들의 개수(또는 이들 분자의 몰수)이다.
각각의 용어 “약물”, “생물학적 활성 분자”, “생물학적 활성 부분”, “활성제” 및 “생물학적 활성제”는, 본 명세서에 사용될 때, 바이러스, 박테리아, 진균류, 식물, 동물, 및 사람으로 한정되지 않지만 이들을 포함하는 생물학적 유기체의 임의의 물리적 또는 생화학적 특성에 영향을 줄 수 있는 임의의 물질을 의미한다. 특히, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 생물학적 활성 분자는 사람 또는 다른 동물에서 질환의 진단, 치유, 완화, 치료, 또는 방지를 목적으로 하거나, 또는 그렇지 않으면 사람 또는 동물의 신체적 또는 정신적 웰빙을 향상시키기 위한 임의의 물질을 포함한다. 생물학적 활성 분자의 예에는 펩티드, 단백질, 효소, 소분자 약물, 염료, 지질, 뉴클레오시드, 올리고뉴클레오티드, 폴리뉴클레오티드, 핵산, 세포, 바이러스, 리포솜, 마이크로입자 및 미셀이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 본 발명에 사용하기에 적합한 생물학적 활성제의 부류에는 항생제, 살진균제, 항-바이러스제, 항-염증제, 항-종양제, 심혈관제, 항-불안제, 호르몬, 성장 인자, 스테로이드제 등이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, “비-펩티드성”은 펩티드 결합이 실질적으로 없는 중합체 골격을 말한다. 그러나, 이러한 중합체 골격은 당해 골격의 길이를 따라 간격을 두고 배치된 소수의 펩티드 결합, 예를 들어 약 50개의 단량체 단위당 약 1개 이하의 펩티드 결합을 포함할 수 있다.
용어 “컨쥬게이트”는 반응성 중합체 분자, 바람직하게는 하나 이상의 반응성 기를 갖는 폴리(에틸렌 글리콜)에의 분자, 예컨대 생물학적 활성 분자의 공유 부착의 결과로서 형성된 실체를 말하고자 한다.
II . 하이드록시아파타이트 -표적 중합체 및 그로부터 제조된 컨쥬게이트
일 태양에서, 본 발명은 중합체 시약, 및 당해 중합체 시약을 사용하여 제조된 생물학적 활성제와의 컨쥬게이트를 제공하며, 이들은 복수의 하이드록시아파타이트-표적 부분의 존재에 의해 특징지워진다. 단일 중합체 구조 내의 복수의 하이드록시아파타이트-표적 부분의 사용은 골 표면에의 중합체의 결합을 향상시킬 수 있으며, 이는 골 부위에서 당해 중합체 구조에 부착된 약물 분자의 체류 시간을 잠재적으로 증가시킬 수 있을 것이다.
본 발명의 다중팔 중합체의 일반화된 구조가 이하에 나타나 있으며, 이는 골-표적 부분 및 치료제를 컨쥬게이트하는 데 사용될 수 있는 반응성 핸들을 포함한다. 골-표적 부분(bone-targeting moiety, BTM)의 개수는 특정 BTM의 결합 효율에 따라 2 내지 20개 초과까지 광범위하게 다양할 수 있다. 중합체 분자량은, 중합체의 다양한 역할, 예를 들어 순환 시간, 용해도, 약물의 보호, 및 BTM의 담체로서의 역할에 있어서 최대 효율을 제공하도록 원하는 바대로 조정될 수 있다.
Figure pct00009
상기 구조에서, 각각의 POLY 및 임의선택적인 POLY2는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고, BTM은 골-표적 부분(본 명세서에서는 하이드록시아파타이트-표적 부분과 상호교환적으로 사용됨)이고, L1, L2, 및 L3은 결합이다. “반응성 핸들”과 치료제, 예를 들어 골 암 세포를 표적으로 할 수 있는 약물의 컨쥬게이션이 중합체-결합 약물을 골 세포를 위한 표적 약물이 되게 한다. 적용에서, 이러한 약물은 작용을 위해 골의 암성 부분 내로 직접 주입될 수 있을 것이다.
반응성 핸들은 바람직하게는 분자의 조작 및 정제에 이용될 수 있는 이온성 작용기이다. 예시적인 이온성 작용기에는 아민 및 카르복실산 기, 예를 들어 1 내지 약 25개의 탄소 원자의 탄소 길이(카르보닐 탄소를 포함함)를 갖는 알칸산(예컨대, 카르복시메틸, 프로판산, 및 부탄산)이 포함된다. 다른 적합한 작용기의 예에는 알데히드 수화물, 케톤 수화물, 아미드, 히드라진, 히드라지드, 티올, 설폰산, 아미데이트, 하이드록실아민, 페놀, 옥심, 디티오피리딘, 비닐피리딘, 2-치환된-1,3-옥사졸린, 2-치환된 1,3-(4H)-디하이드로옥사진, 2-치환된-1,3-티아졸린, 및 2-치환된 1,3-(4H)-디하이드로티아진이 포함된다.
본 발명의 다중팔 중합체의 대안적인 일반화된 구조가 이하에 나타나 있으며, 이는 단일 골-표적 부분 및 치료제를 함유하는 수 개의 부위를 포함한다. 역시, BTM의 개수는 특정 BTM의 결합 효율에 따라 1 내지 여러 개로 광범위하게 다양할 수 있지만, BTM 단위의 바람직한 개수는 낮다. 중합체 분자량은, 중합체의 다양한 역할, 예를 들어 순환 시간, 용해도, 및 BTM의 담체로서의 역할에 있어서 최대 효율을 제공하도록 원하는 바대로 조정될 수 있다. 이러한 적용에서 약물 부분은, 대안적으로, 표적화된 부위에서 약물의 전달을 허용하는 분해가능한 결합에 의해 중합체에 부착될 수 있는 낮은 분자량 단위일 것이다.
Figure pct00010
중합체 시약은 또한 하나 이상의 생체내에서 분해되는 개열가능한 또는 분해가능한 결합을 포함할 수 있다. 분해가능한 결합 또는 결합들은 생체내에서 결합의 분해시 방출되는 중합체 시약의 각각의 세그먼트가 당해 세그먼트의 신장 클리어런스를 저해하지 않는 분자량을 갖도록 중합체 사슬을 따라 또는 중심 코어 분자 내에 간격을 두고 배치된다. 본 발명의 중합체 시약은 이것이 신체로부터 중합체의 실질적으로 완전한 제거와 함께 상대적으로 높은 중합체 분자량 둘 모두가 요구되는 컨쥬게이트를 제조하는 데 사용될 수 있다는 점에서 특히 유리하다. 예를 들어, 중합체 시약(및 그로부터 제조된 컨쥬게이트)에 대한 총 중합체 수평균 분자량은 전형적으로 적어도 약 30,000 Da이며, 예를 들어 분자량이 약 30,000 내지 약 150,000 Da이다(예컨대, 총 분자량이 약 30,000 Da, 35,000 Da, 40,000 Da, 45,000 Da, 50,000 Da, 55,000 Da, 60,000 Da, 65,000 Da, 70,000 Da 등이다). 분해가능한 결합의 분해시에 방출된 각각의 중합체 세그먼트의 수평균 분자량은 바람직하게는 약 22,000 Da 이하, 더욱 바람직하게는 약 20,000 Da 이하, 훨씬 더 바람직하게는 약 15,000 Da 이하, 그리고 가장 바람직하게는 약 8,000 Da 이하이다. 일부 실시 형태에서, 중합체 세그먼트는 분자량이 약 5,000 Da 이하, 또는 약 2,500 Da 이하이다. 분해가능한 결합의 개열로부터 생성되는 중합체 세그먼트의 개수는 2 내지 약 40개로 다양할 수 있지만, 일반적으로는 2 내지 약 10개의 범위(예컨대, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 중합체 세그먼트)이다.
본 발명의 중합체 시약(및 그로부터 제조된 컨쥬게이트)의 구조 배치는 다양할 수 있다. 덜 바람직하지만, 중합체 시약은 실질적으로 선형인 형태를 가질 수 있다. 중합체 시약의 바람직한 실시 형태는 공통된 다작용성 코어 분자, 예를 들어 폴리올 또는 펩티드로부터 연장되는 2개 이상(바람직하게는 3개 이상)의 중합체 팔을 포함하는 “다중팔” 배치를 갖는다. 본 발명의 중합체의 바람직한 실시 형태는 하이드로겔의 형태가 아닌데, 이는 중합체 시약(및 그로부터 제조된 컨쥬게이트)이 물-팽윤성 매트릭스 내 다른 중합체들과 상당한 정도로 가교결합되지 않음을 의미한다.
중합체 시약(및 그로부터 제조된 컨쥬게이트) 내의 분해가능한 결합은 다양할 수 있다. 생체내에서 개열가능하고, 생리학적 조건 하에서(즉, pH 7 내지 7.5 및 온도 약 37℃에서) 반수명이 약 0.1 내지 약 10일인 분해가능한 결합을 사용하는 것이 바람직하다. 결합의 분해 속도는, 겔 투과 크로마토그래피("GPC")를 이용한, 유리된 중합체 세그먼트의 분석적 측정에 의해 측정될 수 있다. 본 발명의 중합체 시약이 분해가능한 결합으로서 하나 이상의 카르보네이트 기를 포함할 수 있더라도, 중합체 시약은 카르보네이트 기를 포함하지 않는 적어도 하나의 분해가능한 결합을 포함하는 것이 바람직하며, 어떠한 카르보네이트 기도 함유하지 않는 중합체 시약이 고려된다.
예시적인 분해가능한 결합에는 에스테르 결합; 카르보네이트 결합; 카르바메이트; 이미드; 디설피드; 디-, 트리-, 또는 테트라펩티드; 예를 들어, 아민과 알데히드의 반응으로부터 생성되는 이민 결합(예를 들어, 문헌[Ouchi et al. (1997) Polymer Preprints 38(1):582-3]을 참조하며, 이는 본 명세서에 참조로 포함됨); 예를 들어 알코올을 포스페이트 기와 반응시킴으로써 형성되는 포스페이트 에스테르 결합; 전형적으로 히드라지드와 알데히드의 반응에 의해 형성되는 하이드라존 결합; 전형적으로 알데히드와 알코올 사이의 반응에 의해 형성되는 아세탈 결합; 예를 들어, 포르메이트와 알코올 사이의 반응에 의해 형성되는 오르토 에스테르 결합; 및, 예를 들어, 포스포르아미다이트 기(예컨대, 중합체의 말단에 있음) 및 올리고뉴클레오티드의 5’ 하이드록실 기에 의해 형성되는 올리고뉴클레오티드 결합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
아미드 및 우레탄 결합은 일반적으로, PEG를 단백질, 예를 들어 인터페론에 결합시키는 데 안정한 기로 고려된다(예를 들어, 문헌[K. R. Reddy, M. W. Modi 및 S. Pedder (2002) Adv . Drug Delivery Rev . 54:571-586]). 그러나, 이들 안정한 기의 약간의 개열이 생체내에서 일어날 수 있다. 예를 들어, PEG 인터페론(“페가시스(PEGASYS)®”라는 브랜드로 시판됨)에서, 컨쥬게이트와 관련된 PEG 중 최대 30%가 우레탄 결합의 개열에 의해 클리어된다(문헌[M. W. Modi, J. S. Fulton, D. K. Buckmann, T. L. Wright, D. J. Moore (2000) "Clearance of Pegylated (40kDa) interferon alpha-2a (PEGASYS®) is Primarily Hepatic, Hepatology 32: 371A] 참조). 컨쥬게이트의 전체적인 클리어런스에 대한 기전은 상당히 느리며 수 일이 걸린다.
아미드 결합에 관하여, 펩티드 결합에서 발견되는 것과 같은 아미드 결합이 효소적 개열을 일으키기 쉬운 특별한 경우가 있다. Suzawa 등[Suzawa et al. (2000) Bioorg . Med . Chem . 8(8):2175-84)]은 L-알라닌-발린 디-펩티드 결합에 결합된 폴리(에틸렌 글리콜)은 모델 효소 서몰리신의 존재 하에서 개열함을 발견하였다. 본 발명에서의 사용을 찾아낼 수 있는 펩티드 결합의 추가적인 예(예컨대, 디-펩티드 또는 트리-펩티드 결합)는 미국 특허 제5,286,637호 및 제6,103,236호; 문헌[Goff 및 Carroll (1990) Bioconjugate Chem . 1:381-386)]; 및 문헌[Huang et al. (1998) Bioconjugate Chem . 9:612-617)]에서 찾아볼 수 있다. 따라서, 소정의 실시 형태에서, 중합체 시약(및 그로부터 형성된 컨쥬게이트) 내에 함유된 분해가능한 결합(들)은 아미드 또는 우레탄 결합을 포함할 수 있다.
에스테르는, 아미드 및 우레탄보다 더 가수분해적 개열을 일으키기 쉽지만, 또한 효소 과정에 의해서도 용이하게 개열될 수 있으며, 따라서 이에 의해 에스테르는 생체내에서 특히 불안정한 결합이 된다. 에스테르는 이것이 효소의 접근을 입체적으로 차단하는 작용기 부근에 기들을 가질 경우, 효소적 개열에 대한 내성이 더욱 커진다. 따라서, 이러한 유형의 입체적으로 방해된 에스테르 작용기를 포함함으로써, 에스테르 기는, 중합체가 수 시간 내지 수 일에 가수분해적으로 또는 효소적으로 분해되는 것이 바람직한 적용에 있어서 매력적인 링커가 될 수 있다.
입체 방해를 통한 안정성을 최상으로 촉진시키는 기는, 하기의 2개의 에스테르-함유 중합체(여기서, “POLY”는 수용성, 비-펩티드성 중합체임)를 갖는 경우와 같이, 에스테르의 카르보닐 탄소에 대하여 알파 위치에 위치한 기(예컨대, 알킬 기)이다. 효소적 개열에 대하여 입체 방해를 나타내도록 구조를 선택함에 있어서는, 카르보닐 기에 대하여 전자 구인성 효과를 갖는 기를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 이론에 의해 구애되고자 함은 아니지만, 그러한 전자 구인성 기는 산- 또는 염기-촉매 가수분해를 가속시키는 경향이 있을 것이다.
Figure pct00011
에스테르의 알킬 부분(예컨대, 산소 원자 - 이는 차례로 카르보닐 탄소에 부착됨 - 의 근위에 있는 부분 또는 원자)에서의 입체 방해가 또한 에스테르의 효소적 개열을 지연시킬 수 있다. 따라서, 효소적 개열의 속도에 영향을 주기 위해 입체 방해가 요구될 때, 카르보닐 탄소 및/또는 산소 원자 - 이는 차례로 에스테르기의 카르보닐 탄소에 부착됨 - 에 대하여 알파 및/또는 베타 위치에서 입체 방해를 부가하는 것이 고려된다. 그러나, SN1경로에 의한 에스테르의 친전자적 개열을 촉진시키도록 하기 위해서 입체 과밀화(steric crowding) 및 전자 공여의 조합을 부가하는 것이 중요하다. 또한, 전자 구인성 기의 치환에 의해, 알킬 부분을 대단히 우수한 이탈기로 하지 않는 것이 중요한데, 이것은 염기 촉매 가수분해가 유리하다. 하기 구조에 나타낸 바와 같이, 산소 원자 - 이는 차례로 에스테르 기의 카르보닐 탄소에 부착됨 - 의 알파 및 베타 위치에서 온화한 입체 지연(steric retardation)의 도입에 의해 균형이 달성될 수 있다.
Figure pct00012
상기 구조에서, L은 스페이서 부분이거나, 또는 POLY와 에스테르-함유 부분의 반응으로부터 생성되는 결합이며, POLY는 수용성, 비-펩티드성 중합체이다.
따라서, 바람직한 입체 방해 기에는 카르보닐 탄소에 인접하고/인접하거나 에스테르의 카르보닐 기에 부착된 산소 원자에 인접하여(즉, 알파 또는 베타 위치에) 위치한, 가장 바람직하게는 카르보닐 탄소에 인접하여 위치한 알킬 기(예컨대, C1-C10 알킬 기) 또는 아릴 기(예컨대, C6-C10 아릴 기)가 포함된다.
임의의 주어진 제안된 기가, 당해 제안된 기를 갖는 중합체 시약을 제조함으로써 원하는 입체 방해를 제공하기에 적합한지의 여부를 결정하는 것이 가능하다. 제안된 중합체 시약으로부터의 컨쥬게이트의 형성 후, 이어서 컨쥬게이트가 환자에게 투여되거나, 또는 적합한 모델에 가해진다. 환자에게 투여된 후(또는 적합한 모델에 가해진 후), 컨쥬게이트 내의 각각의 분해가능한 결합에 대한 분해 속도가, 예를 들어 혈액 샘플(또는 적합한 모델로부터의 액체의 분취량(aliquot))을 채취하고, 크로마토그래피 기술을 통해 컨쥬게이트의 분해 성분들을 확인함으로써 측정될 수 있다. 전체적인 분해 속도가 원하는 범위 내에 있고/있거나, 이것이 동일한 조건 하에서 시험된 대조 중합체 시약보다 개선된다면, 제안된 기는 원하는 입체 방해를 제공하기에 적합하다.
본 발명의 중합체 시약의 일부를 형성하는 수용성, 비-펩티드성 중합체(예컨대, POLY1, POLY2 등)는 비-독성이며 생체적합성이어야 하는데, 이는 당해 중합체가 해를 야기함 없이 살아 있는 조직 또는 유기체와 공존할 수 있음을 의미한다. 당해 중합체가 다수의 수용성, 비-펩티드성 중합체 중 임의의 것일 수 있음이 이해되어야 한다. 바람직하게는, 폴리(에틸렌 글리콜) (즉, PEG)이 본 명세서에 개시된 중합체 시약을 형성하는 데 사용되는 중합체이다. 다른 적합한 중합체의 예에는, 다른 폴리(알킬렌 글리콜), 에틸렌 글리콜과 프로필렌 글리콜의 공중합체, 폴리(올레핀 알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(하이드록시알킬메타크릴아미드), 폴리(하이드록시알킬메타크릴레이트), 폴리(사카라이드), 폴리(a-하이드록시산), 폴리(아크릴산), 폴리(비닐 알코올), 폴리포스파젠, 폴리옥사졸린, 미국 특허 제5,629,384호에 개시된 바와 같은 폴리(N-아크릴로일모르폴린)(이는 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함됨), 및 이들의 공중합체, 삼원중합체, 및 혼합물이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 상이한 중합체들이 동일한 중합체 골격 내로 혼입될 수 있다. 수용성 및 비-펩티드성 중합체들의 임의의 조합이 본 발명 내에 포함된다. 각각의 중합체 세그먼트(예컨대, 각각의 POLY1 또는 POLY2)는 또한 개열가능한 또는 안정한 결합에 의해 연결된 2개 이상의 중합체 세그먼트를 포함할 수 있다.
이들 중합체는 실질적으로 선형인 형태이거나, 또는 다중팔 또는 분지형, 예를 들어 미국 특허 제5,932,462호(이는 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함됨)에 설명된 분지형 PEG 분자일 수 있다. 일반적으로 말해서, 다중팔 또는 분지형 중합체는 중심 분지점으로부터 연장되는 2개 이상의 중합체 “팔”을 갖는다. 예를 들어, 예시적인 분지형 PEG 중합체는 하기 구조를 갖는다:
[화학식 IV]
Figure pct00013

여기서, PEG1 및 PEG2는 본 명세서에 개시된 임의의 형태 또는 기하형상의 PEG 중합체이며, 이들은 동일하거나 상이할 수 있고, L'는 가수분해적으로 안정한 결합이다. 화학식 I의 예시적인 분지형 PEG는 하기 구조를 갖는다:
[화학식 IVa]
Figure pct00014

여기서, polya 및 polyb는 PEG 골격, 예를 들어 하이드록시 폴리(에틸렌 글리콜)이고; R”는 비반응성 부분, 예를 들어 H, 메틸 또는 PEG 골격이고; P 및 Q는 비반응성 결합이다. 바람직한 실시 형태에서, 분지형 PEG 중합체는 하이드록시 폴리(에틸렌 글리콜) 이치환된(disubstituted) 리신이다.
화학식 IV의 분지형 PEG 구조는 이하에 나타낸 바와 같이 제3 올리고머 또는 중합체 사슬에 부착될 수 있다:
[화학식 V]
Figure pct00015

여기서, PEG3은 제3 PEG 올리고머 또는 중합체 사슬이며, 이것은 PEG1 및 PEG2와 동일하거나 상이할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 본 발명에 사용되는 분지형 PEG는 하기 구조를 갖는다:
Figure pct00016
여기서, 각각의 POLY는 수용성, 비-펩티드성 중합체 또는 올리고머 세그먼트(예컨대, PEG 세그먼트)이고, 각각의 Z는 캐핑 기, 작용기, 또는 골-표적 기이다.
이하의 예시적인 중합체 구조에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 중합체 시약은, 당해 중합체 시약과 생물학적 활성제 사이의 공유 결합(이는 임의선택적으로 생체내에서 개열가능할 수 있음)을 형성하기 위해서, 전형적으로 당해 생물학적 활성제 상의 상보적인 작용기와의 반응에 적합한 하나 이상의 작용기를 포함할 것이다. 적합한 작용기의 예에는 하이드록실, 활성 에스테르(예컨대, N-하이드록시석신이미딜 에스테르 및 1-벤조트리아졸릴 에스테르), 활성 카르보네이트(예컨대, N-하이드록시석신이미딜 카르보네이트, 1-벤조트리아졸릴 카르보네이트, 및 p-니트로페닐 카르보네이트), 아세탈, 1 내지 25개의 탄소의 탄소 길이를 갖는 알데히드(예컨대, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 및 부티르알데히드), 알데히드 수화물, 알케닐, 아크릴레이트, 메타크릴레이트, 아크릴아미드, 활성 설폰, 아민, 히드라지드, 티올, 1 내지 약 25개의 탄소 원자의 탄소 길이(카르보닐 탄소를 포함함)를 갖는 알칸산(예컨대, 카르복실산, 카르복시메틸, 프로판산, 및 부탄산), 산 할라이드, 이소시아네이트, 이소티오시아네이트, 말레이미드, 비닐설폰, 디티오피리딘, 비닐피리딘, 요오도아세트아미드, 에폭사이드, 글리옥살, 디온, 메실레이트, 토실레이트, 및 트레실레이트가 포함된다. 예시적인 작용기는 하기 참조문헌에 논의되어 있다: N-석신이미딜 카르보네이트(예를 들어, 미국 특허 제5,281,698호, 제5,468,478호 참조), 아민(예를 들어, 문헌[Buckmann et al. Makromol.Chem. 182:1379 (1981)], 문헌[Zalipsky et al. Eur. Polym. J. 19:1177 (1983)] 참조), 히드라지드(예를 들어, 문헌[Andresz et al. Makromol. Chem. 179:301 (1978)] 참조), 석신이미딜 프로피오네이트 및 석신이미딜 부타노에이트(예를 들어, 문헌[Olson et al. in Poly(ethylene glycol) Chemistry & Biological Applications, pp 170-181, Harris & Zalipsky Eds., ACS, Washington, DC, 1997] 참조; 또한 미국 특허 제5,672,662호 참조), 석신이미딜 석시네이트(예를 들어, 문헌[Abuchowski et al. Cancer Biochem. Biophys. 7:175 (1984)] 및 문헌[Joppich et al., Makromol. Chem. 180:1381 (1979)] 참조), 석신이미딜 에스테르(예를 들어, 미국 특허 제4,670,417호 참조), 벤조트리아졸 카르보네이트(예를 들어, 미국 특허 제5,650,234호 참조), 글리시딜 에테르(예를 들어, 문헌[Pitha et al. Eur. J. Biochem. 94:11 (1979), Elling et al., Biotech. Appl. Biochem. 13:354 (1991)] 참조), 옥시카르보닐이미다졸(예를 들어, 문헌[Beauchamp, et al., Anal. Biochem. 131:25 (1983)], 문헌[Tondelli et al. J. Controlled Release 1:251 (1985)] 참조), p-니트로페닐 카르보네이트(예를 들어, 문헌[Veronese, et al., Appl. Biochem. Biotech., 11:141 (1985)]; 및 문헌[Sartore et al., Appl. Biochem. Biotech., 27:45 (1991)] 참조), 알데히드(예를 들어, 문헌[Harris et al. J. Polym. Sci. Chem. Ed. 22:341 (1984)], 미국 특허 제5,824,784호, 미국 특허 제5,252,714호 참조), 말레이미드(예를 들어, 문헌[Goodson et al. Bio/Technology 8:343 (1990)], 문헌[Romani et al. in Chemistry of Peptides and Proteins 2:29 (1984), 및 문헌[Kogan, Synthetic Comm. 22:2417 (1992)] 참조), 오르토피리딜-디설피드(예를 들어, 문헌[Woghiren, et al. Bioconj. Chem. 4:314 (1993)] 참조), 아크릴올(예를 들어, 문헌[Sawhney et al., Macromolecules, 26:581 (1993)] 참조), 비닐설폰(예를 들어, 미국 특허 제5,900,461호 참조). 상기 참조문헌은 모두 본 명세서에 참조로 포함된다.
소정의 실시 형태에서, 중합체 시약(및 그로부터 형성된 컨쥬게이트)의 캐핑 기, 작용 기, 또는 하이드록시아파타이트-표적 기("Z" 부분, 예를 들어 Z1, Z2, Z3 등)는 다중팔 구조를 가질 것이다. 예를 들어, "Z" 부분은 2 내지 약 10개의 작용기(예컨대, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 작용기)를 포함하는 다중팔 반응성 구조일 수 있다. 예시적인 다중팔 기에는 하기 구조를 갖는 것들이 포함된다:
Figure pct00017
여기서, 동일하거나 상이할 수 있는 각각의 Z는 작용기, 캐핑 기, 또는 하이드록시아파타이트 표적 기이며, 임의선택적으로 스페이서 부분을 포함하고, m은 1 내지 약 350, 바람직하게는 1 내지 약 10, 더욱 바람직하게는 1 내지 약 4의 범위의 정수이다.
중합체 시약(및 그로부터 형성된 컨쥬게이트)은, 특히 2개의 중합체 종의 반응 또는 중합체와 생물학적 활성제의 반응으로부터 생성되는 분해가능한 또는 안정한 결합의 양쪽 어느 곳에 위치된, 하나 이상의 스페이서 부분("X" 부분, 예를 들어 X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7, X8, X9 등)을 포함할 수 있다. 예시적인 스페이서 부분에는 -C(O)O-, -OC(O)-, -CH2-C(O)O-, -CH2-OC(O)-, -C(O)O-CH2-, -OC(O)-CH2-, -C(O)-, -C(O)-NH-, -NH-C(O)-NH-, -O-C(O)-NH-, -C(S)-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-, -O-CH2-, -CH2-O-, -O-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-O-, -O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-, -O-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-O-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-O-CH2-, -CH2-C(O)-O-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-O-CH2-, -C(O)-O-CH2-CH2-, -NH-C(O)-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -O-C(O)-NH-CH2-, -O-C(O)-NH-CH2-CH2-, -NH-CH2-, -NH-CH2-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-CH2-NH-CH2-, -C(O)-CH2-, -C(O)-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, -NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, 2가 사이클로알킬 기, -O-, -S-, 아미노산, 디- 또는 트리-펩티드, -N(R6)-, 및 이들 중 임의의 둘 이상의 조합이 포함되며, 여기서 R6은 H이거나, 또는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 아릴 및 치환된 아릴 로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 라디칼이고, h는 0 내지 6이고, j는 0 내지 20이다. 다른 특정 스페이서 부분은 하기 구조를 갖는다: -C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 및 -O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 여기서 각각의 메틸렌 다음에 오는 하첨자 값은 당해 구조에 함유된 메틸렌의 개수를 나타내며, 예를 들어 (CH2)1-6 은 당해 구조가 1, 2, 3, 4, 5 또는 6개의 메틸렌을 함유할 수 있음을 의미한다. 스페이서 부분은 또한, 전술된 스페이서 부분에 더하여 또는 그 대신에, 1 내지 25개의 에틸렌 옥사이드 단량체 단위[즉, -(CH2CH2O)1-25]를 포함하는 에틸렌 옥사이드 올리고머/중합체 사슬을 포함할 수 있다. 다른 스페이서 부분에 더하여 사용될 때, 에틸렌 옥사이드 올리고머 사슬은, 당해 스페이서 부분의 전이나 후에, 그리고 임의선택적으로 2개 이상의 원자로 이루어진 스페이서 부분의 임의의 2개의 원소 사이에서 발생될 수 있다.
본 발명의 컨쥬게이트에 사용하기에 바람직한 생리학적 활성제에는 상대적으로 낮은 수-용해도를 갖는 활성제, 예를 들어 소정의 단백질, 펩티드, 및 소분자 약물이 포함된다. 특히 바람직한 생물학적 활성제에는 환자 내의 골 조직에 생물학적 효과를 갖도록 의도된 것, 예를 들어 성장 인자, 항생제, 화학요법제, 또는 진통제가 포함된다. 예시적인 성장 인자에는 섬유아세포 성장 인자, 혈소판-유래 성장 인자, 골 형태형성 단백질, 골형성 단백질, 형질전환 성장 인자, LIM 광화 단백질, 유골-유도 인자, 안지오게닌, 엔도텔린; 성장 분화 인자, ADMP-1, 엔도텔린, 간세포 성장 인자 및 각질형성세포 성장 인자, 헤파린-결합 성장 인자, 헤지호그 단백질, 인터루킨, 콜로니-자극 인자, 상피 성장 인자, 인슐린-유사 성장 인자, 사이토카인, 오스테오폰틴, 및 오스테오넥틴이 포함된다.
본 발명의 중합체 시약에 공유 부착될 수 있는 상대적으로 소수성인 활성제의 다른 예에는 아비에트산, 아세글라톤, 아세나프텐, 아세노코우르나롤, 아세토헥사미드, 아세토메록톨, 아세톡솔론, 아세틸디기톡신, 아세틸렌 디브로마이드, 아세틸렌 디클로라이드, 아세틸살리실산, 알란토락톤, 알드린, 알렉시톨 소듐, 알레트린, 알릴에스트레놀, 알릴설피드, 알프라졸람, 알루미늄 비스(아세틸살리실레이트), 암부세타미드, 아미노클로테녹사진, 아미노글루테티미드, 아밀 클로라이드, 안드로스테네디올, 아네톨 트리톤, 아닐아진, 안트랄린, 안티마이신 A, 아플라스모마이신, 아르세노아세트산, 아시아티코시드, 아스테르니졸, 오로독스, 오로티오글리카니드, 8-아자구아닌, 아조벤젠, 바이칼레인, 발삼 페루, 발삼 톨루, 바르반, 박스트로빈, 벤다작, 벤다졸, 벤드로플루메티아지드, 베노밀, 벤자틴, 벤제스톨, 벤조데파, 벤족시퀴논, 벤즈페타민, 벤즈티아지드, 벤질 벤조에이트, 벤질 신나메이트, 비브로카톨, 비페녹스, 비나파크릴, 비오레스메트린, 비사볼롤, 비사코딜, 비스(클로로페녹시)메탄, 요오도차몰식자산 비스무트, 차몰식자산 비스무트, 주석산 비스무트, 비스페놀 A, 비티오놀, 보르닐, 브로모이소발레레이트, 보르닐 클로라이드, 보르닐 이소발레레이트, 보르닐 살리실레이트, 브로디파코움, 브로메탈린, 브록시퀴놀린, 푸펙사막, 부타미레이트, 부테탈, 부티오베이트, 부틸화 하이드록시아니솔, 부틸화 하이드록시톨루엔, 요오도스테아르산 칼슘, 사카린산 칼슘, 스테아르산 칼슘, 카포벤산, 카프탄, 카르바마제핀, 카르보클로랄, 카르보페노틴, 카르보쿠온, 카로텐, 카르바크롤, 세파엘린, 세팔린, 차울무그르산, 케노디올, 키틴, 클로르단, 클로르페낙, 클로르페네톨, 클로로탈로닐, 클로로트리아니센, 클로르프로틱센, 클로르퀸알돌, 크로모나르, 실로스타졸, 신코니딘, 시트랄, 클리노피브레이트, 클로파지민크, 클로피브레이트, 클로플루카르반, 클로니트레이트, 클로피돌, 클로린디온, 클록사졸람, 코록손, 코르티코스테론, 코르나클로르, 코마포스, 코미토에이트 크레실 아세테이트, 크리미딘, 크루포메이트, 쿠프로밤, 시아메마진, 시클란델레이트, 시클라르바메이트 시마린, 시클로스포린 A, 사이퍼메트릴, 다프손, 데포스파미드, 델타메트린, 데옥시코르티코코스테론 아세테이트, 데속시메타손, 덱스트로모라미드, 디아세타조토, 디알리포르, 디아티모설폰, 데카프톤, 디클로플루아니, 디클로로펜, 디클로르페나미드, 디코폴, 디크릴, 디쿠마롤, 디엔스트롤, 디에틸스틸베스트롤, 디페나미졸, 디하이드로코데이논 에놀 아세테이트, 디하이드로에르고타민, 디하이드로모르핀, 디하이드로타키스테롤, 디메스트롤, 디메티스테론, 디옥사티온, 디페난, N-(1,2-디페닐에틸)니코틴아미드, 3,4-디-[1-메틸 6-니트로-3-인돌릴]-1H-피롤-2,5-디온(MNIPD), 디피로세틸, 디설파미드, 디티아논, 독세니토인, 드라족솔론, 두라파타이트, 에디펜포스, 에모딘, 엔페남산, 에르본, 에르고코르니닌, 에리트리틸 테트라니트레이트, 에리트로마이신 스테아레이트, 에스트리올, 에타베린, 에티스테론, 에틸 비스코르나세테이트, 에틸하이드로쿠프레인, 에틸 멘탄 카르복사미드, 유제놀, 유프로신, 엑살라미드, 페바르바메이트, 페날라미드, 펜벤다졸, 페니펜톨, 페니트로티온, 페노피브레이트, 펜퀴존, 펜티온, 페프라존, 플릴핀, 필릭스산, 플록타페닌, 플루아니손, 플루메퀸, 플루오코르틴 부틸, 플루옥시메스테론, 플루로틸, 플루타졸람, 푸마질린, 5-푸르프티릴-5-이소프로필바르비투르산, 푸사프틈진; 글라페닌, 글루카곤, 글루테티미드, 글리부티아졸, 그리세오풀빈, 구아이아콜 카르보네이트, 구아이아콜 포스페이트; 할시노니드, 헤마토포르피린, 헥사클로로펜, 헥세스트롤, 헥세티딘, 헥소바르비탈, 하이드로클로로티아지드, 하이드로코돈, 이부프록삼, 이데베논, 인도메타신, 이노시톨 니아시네이트, 요벤잠산, 요세탐산, 요디파미드, 요메글람산, 이포데이트, 이소메테프텐, 이소녹신, 2-이소발레릴인단-1,3-디온, 조사마이신, 11-케토프로게스테론, 라우로카프람, 3-O-라우로일피리독솔 디아세테이트, 리도카인, 린단, 리놀렌산, 리오티로닌, 루켄소마이신, 만코젭, 만델산, 이소아밀 에스테르, 마진돌, 메벤다졸, 멥하이드롤린, 메비퀸, 멜라르소프롤, 멜팔란, 메나디온, 멘틸 발레레이트, 메페녹살론, 메펜테르민, 메페니토인, 메프릴카인, 메스타놀론, 메스트라놀, 메설펜, 메테르골린, 메탈라탈, 메탄드리올, 메타쿠알론, 메틸콜란트렌, 메틸펜니데이트, 17-메틸테스토스테론, 메티프라놀롤, 미나프린, 미요오랄, 나프탈로포스, 나프토피딜, 나프탈렌, 2-나프틸 락테이트, 2-(2-나프틸옥시)에탄올, 나프틸 살리실레이트, 나프록센, 네알바르비탈, 네마덱틴, 니클로사미드, 니코클로네이트, 니코모르핀, 니푸로퀸, 니푸록사지드, 니트라크린, 니트로메르솔, 노갈라마이신, 노르다제팜, 노레탄드롤론, 노르제스트리에논, 옥타베린, 올레안드린, 올레산, 옥사제파른, 옥사졸람, 옥셀라딘, 옥세타자인, 옥시코돈, 옥시메스테론, 옥시페니스탄 아세테이트, 파클리탁셀, 파라헤르쿠아미드, 파라티온, 페몰린, 펜타에리트리톨 테트라니트레이트, 펜틸페놀, 페르페나진, 펜카르바미드, 페니라민, 2-페닐-6-클로로페놀, 펜트네틸바르비투르산, 페니토인, 포살론, O-프탈릴설파티아졸, 필로퀴논, 피카덱스, 피파르닌, 피케톱펜, 피프로졸린, 피로자딜, 피발로일옥시메틸 부티레이트, 플라피브리드, 플라우노톨, 폴라프레징크, 폴리티아지드, 프로베네시드, 프로게스테론, 프로메게스톤, 프로파니디드, 프로파르기트, 프로팜, 프로쿠아존, 프로티오나미드, 피리메타민, 피리미테이트, 피르비늄 파모에이트, 퀘르세틴, 퀸볼론, 퀴잘로포-에틸, 라폭사니드, 레스신나민, 로시베린, 론넬, 살렌, 스칼렛 레드, 식카닌, 시마진, 시메트리드, 심바스타틴, 소부족산, 솔란, 스피로놀락톤, 스쿠알렌, 스타놀론, 수크랄페이트, 설파벤즈, 설파구아놀, 설파살라진, 설폭시드, 설피리드, 석시부존, 탈부탈, 테르구이드, 테스토스테론, 테트라브로모크레졸, 테트란드린, 티아세타존, 티오콜키신, 티옥트산, 티오퀴녹스, 티오리다진, 티람, 티밀 N-이소아밀카르바메이트, 티옥시다졸, 티옥솔론, 토코페롤, 톨시클레이트, 톨나프테이트, 트리클로산, 트리플루살, 트리파라놀, 우르솔산, 발리노마이신, 베라파밀, 빈블라스틴, 비타민 A, 비타민 D, 비타민 E, 젠부신, 자일라진, 잘토프로펜, 및 제아랄레논이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.
일 실시 형태에서, 본 발명은 하기 구조를 갖는 하이드록시아파타이트-표적, 다중팔 중합체를 제공한다:
[화학식 Ia]
Figure pct00018
여기서,
A는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-POLY2-Z2 또는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-Z2이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 POLY1 및 POLY2는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 X1, X2, X3, 및 X4는 스페이서 부분이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 L1, L2, 및 L3은 결합이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 Z1은 Z2 또는 하이드록시아파타이트-표적 부분 또는 2 내지 약 10개의 하이드록시아파타이트-표적 부분을 포함하고, 임의선택적으로 적어도 하나의 수용성, 비-펩티드성 중합체를 포함하는 다중팔 구조이며, 단, b가 0일 때에는, 적어도 하나의 Z1은 하나 이상의 중합체 팔을 포함하는 다중팔 구조를 가지며, 단, 적어도 하나의 Z1은 하이드록사아파타이트-표적 부분이라는 조건에서이고;
Z2 는, 임의선택적으로 스페이서 부분을 통해 POLY2 에 부착된 작용기(예컨대, 이온성 작용기)이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 a, b, c, d, e, 및 f는 0 또는 1이고;
R은 부착에 이용가능한 적어도 p+1 부위를 포함하는 분자로부터 유도된 단량체 또는 올리고머 다중팔 코어 분자이고;
p는 2 내지 32 범위의 정수이다.
소정의 실시 형태에서, 각각의 POLY1 및 POLY2는 수평균 분자량이 약 22,000 Da 미만, 약 15,000 Da 미만, 또는 약 8,000 Da 미만이다. POLY1 및 POLY2에 대한 예시적인 중합체에는 폴리(알킬렌 글리콜), 폴리(올레핀 알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(하이드록시알킬메타크릴아미드), 폴리(하이드록시알킬메타크릴레이트), 폴리(사카라이드), 폴리(a-하이드록시산), 폴리(아크릴산), 폴리(비닐 알코올), 폴리포스파젠, 폴리옥사졸린, 폴리(N-아크릴로일모르폴린), 및 이들의 공중합체, 삼원중합체, 또는 혼합물이 포함된다. 하이드록시아파타이트-표적 부분의 예에는 테트라사이클린, 칼세인, 비스포스포네이트, 폴리아스파르트산, 폴리글루탐산, 및 아미노인당이 포함된다.
본 발명의 중합체 시약의 소정의 실시 형태에는 전술된 바와 같은 적어도 하나의 가수분해적으로 또는 효소적으로 개열가능한 결합, 예를 들어 L1, L2, 또는 L3 위치에서의 것이 포함된다. 중합체 사슬, 예를 들어 POLY1 및 POLY2는 결합을 통해 부착된 2 내지 약 5개의 수용성, 비-펩티드성 중합체 세그먼트를 포함하는 세그먼트화된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, POLY1 및 POLY2 중 하나 또는 둘 모두는 화학식 -POLY-L-POLY-에 따른 구조를 가질 수 있으며, 여기서 각각의 POLY는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고, L은 효소적으로 또는 가수분해적으로 개열가능할 수 있는 결합이다.
다른 태양에서, 본 발명은 본 발명의 중합체 시약과 생물학적 활성제의 반응 생성물을 포함하며, 하기 구조를 갖는 하이드록시아파타이트-표적, 다중팔 중합체 컨쥬게이트를 제공한다:
[화학식 Ib]
Figure pct00019
여기서, B는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-POLY2-L4-약물 또는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-L4-약물이고, 약물은 생물학적 활성 부분의 잔기이고, L4는 Z2와 생물학적 활성 부분 상의 작용기의 반응으로부터 생성되는 결합이고, Z3은 L5-약물 또는 하이드록시아파타이트-표적 부분이며, 여기서 L5는 Z1(여기서, Z1은 작용기임)과 생물학적 활성 부분 상의 작용기의 반응으로부터 생성되는 결합이며, 단, 적어도 하나의 Z3은 하이드록시아파타이트-표적 부분이라는 조건에서이다.
코어 분자 R은 중합체 세그먼트의 부착을 위한 3개 이상의 반응성 부위를 제공하는 임의의 단량체 또는 올리고머 분자일 수 있으며, 전형적으로 3 내지 약 32개의 반응성 부위, 더욱 바람직하게는 3 내지 약 25개의 반응성 부위, 그리고 가장 바람직하게는 3 내지 약 10개의 반응성 부위(예컨대, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10개의 반응성 부위)를 포함할 것이다. 코어 분자 상의 반응성 부위의 개수는 중합체 세그먼트에의 부착에 실제로 사용되는 부위의 개수보다 더 클 수 있음(즉, 반응성 부위의 개수는 p보다 더 클 수 있음)을 주목한다. 이들 반응성 부위는 작용기화된 중합체 세그먼트와의 반응에 이용가능한 말단 작용기를 포함하며, 하나보다 많은 유형의 작용기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 디- 또는 트리-펩티드 코어 분자는 하나 이상의 카르복실산 기 및 하나 이상의 아민 기 둘 모두를 포함할 것이다. 전술된 바와 같이, R 코어 분자는, 중합체 팔이 폴리올의 하이드록실 기의 부위에서 및/또는 폴리펩티드 또는 디설피드 상의 임의의 자유 반응성 기의 부위에서 부착될 수 있는 다중팔 코어 분자를 형성하기 위해, 폴리펩티드(예컨대, 디- 또는 트리-펩티드) 또는 디설피드와 폴리올의 조합일 수 있다. R 코어 분자가 중합체 팔의 부착에 앞서 사전형성되어야 할 필요는 없음을 주목한다. 대신에, 코어 분자는 중합체 팔이 최종적인 코어 분자를 형성하게 될 성분들 중 하나에 부착된 후에 생성될 수 있다. 예를 들어, 중합체 팔은 디설피드 또는 디-펩티드 링커를 통해 함께 2개의 중합체-개질된 폴리올 분자의 부착에 앞서 폴리올 분자에 부착될 수 있다.
코어 분자로서 사용되는 폴리올은 복수의 이용가능한 하이드록실 기를 포함한다. 중합체 팔의 원하는 개수에 따라, 폴리올은 전형적으로 3 내지 약 25개의 하이드록실 기, 바람직하게는 약 3 내지 약 22개의 하이드록실 기, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 12개의 하이드록실 기를 포함할 것이다. 하이드록실 기들 사이의 간격이 폴리올마다 다양하겠지만, 각각의 하이드록실 기 사이에는, 전형적으로 1 내지 약 20개의 원자, 예를 들어 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 약 5개의 원자가 있다. 선택된 특정 폴리올은 중합체 팔의 부착 부위로서 필요한 하이드록실 기의 원하는 개수에 좌우될 것이다. 폴리올 출발 재료의 수평균 분자량은 전형적으로 약 100 내지 약 2,000 Da이다. 폴리올은 전형적으로 분지형 구조를 갖는데, 이는 폴리올의 탄화수소 코어 구조 내의 하나 이상의 탄소 원자가 탄소 원자 및 에테르-결합된 산소 원자(즉, 2개의 탄소 원자에 부착된 산소 원자)로부터 선택된 3 또는 4개의 원자에 공유 부착됨을 의미한다.
코어 분자로서 사용하기에 바람직한 폴리올에는 글리세롤 올리고머 또는 중합체, 예를 들어 헥사글리세롤, 펜타에리트리톨 및 이들의 올리고머 또는 중합체(예컨대, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 및 테트라펜타에리트리톨), 및 당-유도 알코올, 예를 들어 소르비톨, 아라바니톨, 및 만니톨이 포함된다. 또한, 이온성 기를 함유하는 많은 구매가능한 폴리올, 예를 들어 2-아미노-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올(TRIS), 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올, {[2-하이드록시-1,1-비스(하이드록시메틸)에틸]아미노}아세트산(Tricine),　2-[(3-{[2-하이드록시-1,1-비스(하이드록시메틸)에틸]아미노}프로필)아미노]-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올, 2-{[2-하이드록시-1,1-비스(하이드록시메틸)에틸]아미노}에탄설폰산(TES), 4-{[2-하이드록시-1,1-비스(하이드록시메틸)에틸]아미노}-1-부탄설폰산, 및 2-[비스(2-하이드록시에틸)아미노]-2-(하이드록시메틸)-1,3-프로판디올 하이드로클로라이드가 적합한 출발 재료이다. 전형적으로, 본 발명에 사용되는 중합체 폴리올은 약 25개 이하의 단량체 단위를 포함할 것이다. 디펜타에리트리톨 및 트리펜타에리트리톨의 구조가 헥사글리세롤에 대하여 가능한 구조 중 하나와 함께 이하에 제공된다.
Figure pct00020
Figure pct00021
Figure pct00022

21개의 이용가능한 하이드록실 기를 갖는 하이드록시프로필-β-사이클로덱스트린은 다른 예시적인 폴리올이다. 또 다른 예시적인 폴리올은 이하에 나타낸 독일 프라이부르크의 하이퍼폴리머즈 게엠바하(Hyperpolymers GmbH)로부터 입수가능한 초분지형 폴리글리세롤이다.
Figure pct00023
폴리올은 폴리올 코어에 부착된 PEG 올리고머 또는 중합체 세그먼트를 포함할 수 있다. 폴리올 출발 재료는 전형적으로 생성물들의 혼합물, 예를 들어 상이한 분자량의 폴리올 올리고머들 또는 중합체들의 혼합물 또는 상이한 분자량의 에톡실화 폴리올 구조들의 혼합물의 형태이며, 아마도 원래의 폴리올 단량체 단위, 예를 들어 글리세롤의 잔류량을 추가로 포함할 수 있을 것이다. 그러나, 출발 혼합물 내의 폴리올 중 적어도 하나는 전형적으로, 화학식 R(OH)p(여기서, R은, 임의선택적으로 하나 이상의 에테르 결합을 포함하는 분지형 탄화수소이고, p는 적어도 3, 전형적으로는 3 내지 약 25, 그리고 바람직하게는 3 내지 약 10임)에 따른 적어도 3개의 이용가능한 하이드록실 기를 갖는 분지형 폴리올이다.
하이드록실 기들의 간격이 촘촘한 폴리올이 본 발명의 소정의 실시 형태에서 특히 바람직한데, 이는 하이드록실-보호 기로서 사이클릭 아세탈 또는 케탈 기의 사용을 용이하게 한다. 폴리올 구조 내의 하이드록실 기들 사이의 2 또는 3개의 탄소 원자의 간격은 소정의 바람직한 헤테로사이클릭 보호 기의 형성을 가능하게 한다. 예를 들어, 펜타에리트리톨 올리고머 또는 중합체의 하이드록실 기들 사이의 촘촘한 간격은 당업계에 알려진 기술을 이용하여 사이클릭 아세탈 또는 케탈 기의 형성을 가능하게 한다. 사이클릭 아세탈 또는 케탈 기는 폴리올을 알데히드 시약, 예를 들어 화학식 R'-CHO(여기서, R'는 알킬, 치환된 알킬, 아릴, 또는 치환된 아릴임)를 갖는 시약, 또는 케톤 시약(예컨대, 사이클로헥사논)과 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 예시적인 알데히드 시약은 벤즈알데히드이다.
폴리올의 대다수의 하이드록실 기를 보호된 형태로 배치함으로써, 폴리올 코어가 이온성 작용기를 포함하는 시약과 반응하여, 생성물에 존재하는 이온성 작용기의 개수에 의해 차별화된 복수의 생성물을 생성할 수 있다. 전형적으로, 당해 반응은 단작용기화된 생성물, 이작용기화된 생성물, 및 잔류의 미반응된 폴리올을 생성할 것이다. 이온 교환 크로마토그래피 시스템을 사용하여, 전하의 차이에 기초하여 각각의 생성물 분획을 분리할 수 있으며, 이에 의해 원하는 단작용성 생성물의 정제가 가능해진다. 전하 차이에 기초하여 PEG 중합체 종을 정제하는 과정은 미국 특허 출원 공개 제2005/0054816호에 설명되어 있으며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.
당해 정제 과정에 이용되는 이온 교환 컬럼 또는 컬럼들은 전하에 기초하여 혼합물을 분리하는 데 통상적으로 사용되는 임의의 이온 교환 컬럼일 수 있다(Ion Exchange Chromatography. Principles and Method. Pharmacia Biotech 1994; "Chromatography: a laboratory handbook of chromatographic and electrophoretic techniques." Heftman, E (Ed.), Van Nostrand Rheinhold Co., New York, 1975). 각각의 컬럼은 이온 교환 매체 및 당해 이온 교환 매체를 통과하는 이동상 또는 용리액을 포함한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 이온 교환 컬럼에는 어플라이드 바이오시스템즈(Applied Biosystems)에 의해 제조된 포로스(POROS)® 이온 교환 매체 및 파르마시아(Pharmacia)에 의해 제조된 세파로즈(SEPHAROSE)® 이온 교환 매체가 포함된다.
소정의 실시 형태에서, 각각의 POLY1은 폴리(에틸렌 글리콜) 중합체이고, R은 디설피드 링커, 디펩티드, 트리펩티드, 또는 테트라펩티드이며, 이는 R 부분이 적어도 하나의 디설피드 결합(디설피드 링커로부터) 또는 아미드 결합(예컨대, 펩티드 잔기들 사이의 결합)을 포함할 것임을 의미한다. 바람직한 R 기에는 적어도 하나의 리신 잔기를 포함하는 것들이 포함된다. 적합한 디설피드 링커에는 -S-S- 결합 및 총 4 내지 25개의 원자의 사슬 길이를 포함하는 다양한 링커들이 포함되며, 바람직한 디설피드 분자는 중합체 세그먼트들의 부착에 이용가능한 4 내지 8개의 작용기를 갖는다. 소정의 실시 형태에서, 각각의 POLY1 및 POLY2는 분지형 폴리(에틸렌 글리콜) 중합체이다.
중합체 시약은 하기 구조를 갖는 디설피드 분자로부터 유도된 R 부분을 포함할 수 있다:
Figure pct00024
다른 실시 형태에서, 각각의 POLY1은 폴리(에틸렌 글리콜) 중합체를 포함하고, R은 적어도 하나의 펩티드 잔기를 포함한다. R 부분은 디설피드 결합을 추가로 포함할 수 있다. 소정의 실시 형태에서, R은, 지방족 탄소 사슬, 디설피드 결합을 포함하는 지방족 탄소 사슬은, 및 폴리(에틸렌 글리콜) 올리고머(예컨대, 1 내지 25개의 단량체 단위를 갖는 올리고머)로 이루어진 군으로부터 선택된 링커에, 아미드 결합에 의해 결합된 적어도 2개의 리신 잔기를 포함한다.
또 다른 실시 형태에서, 각각의 POLY1은 폴리(에틸렌 글리콜) 중합체를 포함하고, R은 적어도 하나의 디설피드 결합 및 적어도 2개의 아미드 결합을 포함하는 비-펩티드성 잔기를 포함한다. “비-펩티드성”은 R 분자가 펩티드 잔기를 포함하지 않음을 의미한다(즉, 아미드 및 디설피드 결합은 펩티드 분자의 일부가 아니다). 이러한 방법으로, R 코어 분자가 아미드 결합의 포함으로 인해 구조상 펩티드성 분자를 모방하는 데 사용될 수 있지만, 이는 기술적으로는 본래 펩티드성이 아니다.
다중팔 구조가 가장 바람직하더라도, 다른 태양에서, 본 발명은 하기 구조를 갖는, 헤테로이작용성의 실질적으로 선형인 하이드록시아파타이트-표적 중합체를 제공한다:
Z-(X1)a-L1-(X2)b-[POLY1-(X3)c-L2-(X4)d]m-POLY2-(X5)e-Y
여기서,
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 POLY1 및 POLY2는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 X1, X2, X3, X4, 및 X5는 스페이서 부분이고;
L1은 결합이고;
각각의 L2는 카르바메이트 및 아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 가수분해적으로 또는 효소적으로 개열가능한 결합이고;
Z는 하이드록시아파타이트-표적 부분이고;
Y는 작용기이고;
동일하거나 상이할 수 있는 각각의 a, b, c, d, 및 e는 0 또는 1이고;
m은 1 내지 10 범위의 정수이다.
본 발명의 예시적인 중합체 시약은 하기 중합체 구조를 포함한다:
Figure pct00025
Figure pct00026
실시예 1은 전술된 제1 구조에 대한 예시적인 합성 경로를 제공한다. 상기 제2 구조는 글리세롤 코어를 갖는 "PEG2" 분자, PEG 사슬 말단 상의 2개의 원격 비스포스포네이트 기, 및 부탄산 작용기를 통한 약물 부착을 위한 부위를 기초로 한다. 이러한 분자를 구성하기 위해서, 전형적인 메톡시-캐핑된 PEG(m-PEG)보다는 벤질-캐핑된 PEG(b-PEG)를 사용할 수 있다. 그리고 나서, 적절한 처리 단계에서, 이들 벤질 기가 수소화분해에 의해 제거될 수 있으며, 일련의 단계를 통해, 비스포스포네이트 작용기가 부가될 수 있다. 실시예 2는 이러한 유형의 분자에 대해 가능한 합성 경로를 예시한다. 실시예 3은 전술된 트리리신-기반 중합체 시약에 대한 예시적인 합성을 제공한다.
본 발명의 하이드록시아파타이트-표적 다중팔 중합체를 형성하는 방법은 다양할 수 있다. 이하의 반응식 1은 이온성 반응성 팔(보호된 카르복실산)로서 에스테르를 갖는, 펜타에리트리톨을 기재로 한 6-팔 폴리올을 구성하는 한 가지 방법을 예시한다. 이 예에서, 링커 L3은 리신과 같은 다작용성 링커이다.
[반응식 1]
Figure pct00027

이하의 반응식 2는 반응식 1의 상기 일반화된 구조를 (벤질 에스테르의 수소화분해에 의해) 탈보호하고, 이어서 아민-말단 치료제와의 후속 반응을 위해 활성화하는 방법을 나타낸다.
[반응식 2]
Figure pct00028

이하의 반응식 3은 골-표적 부분을 리신 코어 및 이온성 반응성 팔로서 카르복실산 기를 갖는 중합체의 말단에 부착시키는 방법을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 트리틸 기를, 수소화분해에 이어, 산기의 에스테르화에 의해 보호된 산을 형성하고, 이어서 그 말단과 골-표적제 - 이것은 이 경우에 AHPDP(3-아미노-1-하이드록시프로판-1,1-디포스폰산의 유도체)임 - 의 반응에 처한다. 이하의 반응식 3에서 얻어진 중합체 종은 수소화분해에 처하여 벤질 에스테르 기를 제거할 수 있다. 이어서, 미국 특허 제6,436,386 B1호(이는 참조로 포함됨)에 사용된 것과 유사한 조건에 따라 DCC/NHS와 반응시켜 이 골-표적 중합체를, 치료제, 예컨대 N-말단 리신 상의 이용가능한 아민 기를 통해 당해 치료제를 컨쥬게이트하는 데 사용될 수 있는 활성 에스테르 시약(NHS 에스테르)으로 전환시킬 수 있다.
[반응식 3]
Figure pct00029

상기에 나타낸 바와 같이, 자유 카르복실 기를 갖는 아미노산, 예를 들어 폴리아스파르트산 또는 폴리글루탐산의 소정의 단독-올리고머는 하이드록시아파타이트에 대하여 우수한 결합 능력을 갖는다. 그러므로, 펜던트 기로서 이러한 유형의 폴리펩티드 기를 사용하여 골-표적 중합체의 대안적인 구조를 제조할 수 있다. 이하의 반응식(반응식 4)에 나타낸 것은 구매가능한 헤테로이작용성 PEG 유도체를 폴리아스파르트산과 반응시킬 수 있는 방법이며, 이는 당업계에 알려져 있다. 차단된 아민 및 말단 카르복시산 둘 모두를 여전히 갖는 이 생성물은 추가로 조작하여 아민 기를 탈차단할 수 있다. 이 중간체는 다중팔 시약을 형성하는 데 직접 사용할 수 있거나(예를 들어, 반응식 5 참조), 또는 이것은 추가로 조작하여 활성 에스테르를 형성할 수 있으며, 이 활성 에스테르는 상이한 다중팔 시약으로 전환시킬 수 있다(이는 도시되지 않음).
[반응식 4]
Figure pct00030

이하의 반응식 5는 폴리펩티드-함유 골-표적 다중팔 중합체 시약을 제조하는 데 사용되는 아민- 및 산-보호된 중간체의 형성을 예시한다.
[반응식 5]
Figure pct00031

이하의 반응식 6에서는, 반응식 5로부터의 메틸 에스테르 중간체가 염기 가수분해에 의해 탈보호되는데, 이는 t-부틸 에스테르에 영향을 주지 않을 것이다. 이어서, 얻어진 카르복실산을 디사이클로헥실카르보디이미드 및 N-하이드록시석신이미드에 의해 에스테르화하여 활성 에스테르로 한다. 말레이미드를 형성하기 위한 아민-함유 시약과의 반응으로부터, 말레이미드 기를 가지며 폴리펩티드 부분 상에 카르복실산 에스테르를 여전히 갖는 중합체 시약이 생성된다. 온화한 산 가수분해는 보호 기를 제거할 것이며, 이로부터 티올-함유 치료제에 대해 반응성인 시약이 생성된다.
[반응식 6]
Figure pct00032

이하의 반응식 7에서는, 상기 시약과의 컨쥬게이션이 치료제 - 이것은 티올 기를 갖는 폴리펩티드임 - 와 함께 예시된다.
[반응식 7]
Figure pct00033

본 발명은 중합체 시약 및 그로부터 제조된 컨쥬게이트를 포함하며, 당해 컨쥬게이트는 전구약물로서 작용하고 골 부위에서 생물학적 활성 부분을 방출하도록 설계된다. 이 경우에, 분해가능한 작용기가 약물에의 컨쥬게이션이 일어나는 부위에 부가된다. 페놀레이트 또는 FMOC 타입의 분해가능한 작용기는 이러한 유형의 분자 내로 용이하게 혼입되며, 따라서 이들은 이러한 부류의 시약의 특징부로서 여기에 포함된다.
이하의 반응식 8에는 트리펩티드 링크를 함유하는 중합체 시약의 예가 나타나 있는데, 이러한 트리펩티드 링크는 생체내에서 효소적으로 개열되어 중합체가 보다 작은 단편으로 클리어될 수 있게 한다. 코어 트리펩티드로서 구매가능한 트리리신을 사용하여, 자유 아민 기를 벤질 보호된 활성 카르보네이트 PEG (b-PEG-BTC)와 반응시킨다. 이는 제거가능한 벤질 기로 보호된 원격 말단을 갖는 4-팔 중합체의 형성으로 이어진다. 이 중합체는, 당해 중합체의 정제 및, 또한 약물 분자에의 연결을 위한 활성화에 사용될 수 있는 카르복시산 기를 가짐을 주목한다.
[반응식 8]
Figure pct00034

반응식 8의 생성물로의 일련의 처리 단계의 완료는 골-표적 작용기 및 약물의 부가를 가능하게 하여, 이하에 설명되는 4-팔 비스포스포네이트에 이르게 된다.
Figure pct00035

대안적인 방법으로, 4-팔 구조는 단일차단된(monoblocked) (에스테르) 디설피드가 결합된 디펩티드 Lys-Cys(즉, 이하에 도시됨)의 사용으로부터 유도될 수 있다.
Figure pct00036
이러한 소분자는 이하에 예시된 4-팔 비스포스포네이트 중합체 약물 전달 컨쥬게이트로 정교화될 수 있다. 세그먼트화된 중합체 종을 사용하는 이점은 이러한 중합체들이 효소 또는 세포내 화학 작용에 의해 보다 작고 선형인 단편들 - 이들은 소정의 폴리올을 기재로 한 것과 같은 안정한 다중팔 분자보다 더 빠르게 체내로부터 클리어될 것임 - 로 분해될 수 있는 능력에 있다.
Figure pct00037

당업계에 알려진 경로에 따라, 상기 분자는 점선에 의해 설계된 결합 부위에서 개열할 수 있을 것이다. 단일 점선은 효소 또는 세포내 화학 개열이 일어날 가능성이 높은 부위이며, 이중 점선은 이웃한 아미드 기를 참여시키는 화학 과정을 통해 탈PEG화(depegylation)가 일어날 수 있는 부위를 나타낸다(Guiotto et al, Biorg. Med . Chem . 2004, 12, 5031-5037). 수용성 중합체-결합된 약물 분자 내의 디설피드 결합은 글루타티온과 같은 제제에 의해 혈청이나 세포 내에서 개열을 겪는 것으로 알려져 있다(Zalipsky et al Bioconj . Chem . 1999, 10, 703-707; 미국 특허 제6,342,244B1호; 미국 특허 출원 제2005/0170508A1호; Huang et al, Bioconj Chem. 1998, 9, 612-617). 펩티드 결합의 효소적 개열이 또한 수용성 중합체에 대하여 보고되어 있다(Ulbrich et al Makromol . Chem. 1986, 187, 1131-1144; Suzawa et al, J. Controlled Rel . 2000, 69, 27-41; Suzawa et al 미국 특허 제6,103,236호).
비스포스포네이트 골-표적 기를 갖는 세그먼트화된 중합체의 사용은, 골 표적화가 달성될 때까지 컨쥬게이트의 전달 및 체류를 향상시키기 위해서 고분자량의 중합체가 요구될 경우에 중요할 수 있다. 이어서, 세그먼트 개열은, 중합체 단편들이 모두, 링커를 갖는 분자량이 보다 낮고 대개 선형인 중합체일 것이기 때문에, 중합체 단편들의 클리어런스를 가능하게 할 것이다.
중합체 시약, 그로부터 제조된 컨쥬게이트, 및 전술된 합성 방법에 더하여, 본 발명은 골 표면으로의 생물학적 활정제의 표적화된 전달로부터 이익을 얻을 수 있는 다양한 상태 및 질환 상태를 치료하는 데 치료학적으로 중합체 컨쥬게이트를 사용하는 방법을 추가로 포함한다. 치료될 예시적인 상태에는 골암, 골 조직의 감염, 골 조직의 연령-유발 퇴행, 외상에 의해 야기된 골 결손 등이 포함된다. 투여 경로, 생물학적 활성 부분, 및 투여량 범위의 선택은 임상의에 의해 용이하게 결정될 수 있으며, 치료될 상태, 환자의 상태, 손상 또는 질환의 중증도 등을 포함한 다수의 인자에 기초하여 다양할 것이다.
본 명세서에서 참조된 모든 논문, 서적, 특허, 특허 출원 및 기타 간행물은 전체적으로 본 명세서에 참조로 포함된다.
실험예
본 발명은 소정의 바람직한 그의 특정 실시 형태와 연결해서 설명되어 있지만, 상기의 설명뿐만 아니라 하기의 실시예는 예시하려는 것이며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아님이 이해되어야 한다. 본 발명의 범주 내의 다른 태양, 이점 및 변형이 당업자들에게 명백할 것이다. 예를 들어, 소정의 적용에서는, 상기 화학식 중에서 그 화학식 내의 모든 결합이 분해가능하기보다는 안정한 임의의 것에 따른 중합체 시약을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
첨부된 실시예에 언급되는 모든 PEG 시약은, 달리 지시되지 않는다면 상업적으로 입수가능하며, 예를 들어 미국 앨라배마주 헌츠빌 소재의 넥타르 테라퓨틱스(Nektar Therapeutics)로부터 구매가능하다. 모든 1HNMR 데이터는 브루커(Bruker)에 의해 제조된 300 또는 400 MHz NMR 분광계에 의해 생성되었다. 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)는 아질런트(Agilent) 1100 HPLC 시스템(아질런트), 겔 투과 또는 이온 교환 컬럼, 이동상으로서 수성 포스페이트 완충액, 및 굴절률(refractive index, RI) 검출기를 사용하여 수행하였다.
실시예 1
I. PEG (5,000 Da )-α- 하이드록시 -ω-부탄산, 메틸 에스테르
무수 메탄올 (400 ml) 중 PEG(5,000)-α-하이드록시-ω-부탄산 (70 g, 0.0140 몰) (넥타르 테라퓨틱스)의 용액에 진한 황산 (8.0 ml)을 첨가한 후, 이어서 실온에서 3시간 동안 혼합물을 교반하였다. NaHCO3 (8% 수용액)을 첨가하여 혼합물의 pH를 7.0으로 조정하였다. 메탄올을 감압 하에서 증류시키고, 생성물을 CH2Cl2 (2 x 350 ml)로 추출하였다. 추출물을 건조시키고(MgSO4), 용매를 감압 하에서 증류시켰다. 수득량 60 g.
NMR (d6-DMSO): 1.72 ppm (m, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.34 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 4.57 ppm (t, -OH, 1H), 3.58 ppm (s, CH3O-, 3H).
II . PEG (5,000 Da )-α- 석신이미딜 카르보네이트 -ω-부탄산, 메틸 에스테르
아세토니트릴 (300 ml) 중 PEG(5,000 Da)-α-하이드록시-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (60 g, 0.0120 몰)의 용액에 피리딘 (1.60 ml) 및 디석신이미딜 카르보네이트 (3.92 g)를 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 혼합물을 여과하고, 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시켰다. 젖은 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 57 g.
NMR (d6-DMSO): 1.72 ppm (m, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.34 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 2.81 ppm(s, -CH2CH2- (석신이미드), 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.58 ppm (s, -CH3O-, 3H), 4.45 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 2H).
III . PEG (5,000 Da )-α- AHPDP -ω-부탄산
아세토니트릴 (400 ml) 중 PEG(5,000 Da)-α-석신이미딜 카르보네이트-ω-부탄산, 메틸 에스테르 (40 g, 0.0080 몰)의 용액에 3-아미노-1-하이드록시프로판-1,1-디포스폰산, 디테트라부틸암모늄 염 (AHPDP-2Bu4N) (6.2 g) 및 트리에틸아민 (2.4 ml)을 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 탈이온수(DI water) (400 ml)에 용해시키고, 1 M 수산화나트륨을 사용하여 용액의 pH를 12.0으로 조정하였다. 1 M 수산화나트륨의 주기적인 첨가에 의해 pH를 12로 유지하면서 용액을 2시간 교반하고 나서, 그것을 앰버라이트(Amberlite) IR 120 (플러스) 컬럼 (200 ml)을 통해 여과하였다. 여과액으로부터, 물을 감압 하에서 증류시켰다. 젖은 생성물을 염화메틸렌 (600 ml)에 용해시키고 나서, 용매를 증발시켰다. 마지막으로, 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 35 g.
NMR (d6-DMSO): 1.72 ppm (m, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.02 ppm (m, -CH2 - (AHPDP), 2H), 2.34 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 4.03 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 2H), 7.11 ppm (t, -(C=O)NH-, 1H).
IV . PEG (5,000)-α- AHPDP -ω-부탄산, N- 하이드록시석신이미드 에스테르
무수 염화메틸렌 (300 ml) 중 PEG(5,000 Da)-α-AHPDP-ω-부탄산 (30 g, 0.0060 당량)의 용액에 N-하이드록시석신이미드 (0.83 g, 0.0072 몰)를 첨가한 후, 이어서 1,3-디사이클로헥실카르보디이미드 (염화메틸렌 중 1.0 M 용액, 7.2 ml, 0.0072 몰)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 혼합물을 여과하고, 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시켰다. 마지막으로, 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 27 g.
NMR (d6-DMSO): 1.84 ppm (m, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.02 ppm (m, -CH2 - (AHPDP), 2H), 2.71 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 2.81 ppm (s, -CH2CH2- (석신이미드), 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 4.03 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 2H), 7.11 ppm (t, -(C=O)-NH-, 1H).
V. PEG (5,000)-α- AHPDP -ω- 부티르알데히드 디에틸 아세탈
무수 염화메틸렌 (250 ml) 중 PEG(5,000 Da)-α-AHPDP-ω-부탄산, N-하이드록시석신이미드 에스테르 (25 g, 0.0050 당량)의 용액에 테트라(에틸렌 글리콜)-α-아미노-ω-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (넥타르 테라퓨틱스; 2.0 g, 0.0059 몰)을 첨가한 후, 이어서 트리에틸아민(1.70 ml)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 혼합물을 여과하고, 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시켰다. 마지막으로, 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 22 g.
NMR (d6-DMSO): 1.10 ppm (t, CH3-C, 6H), 1.51 ppm (m, C-CH2-CH2 -, 부티르알데히드, 4H), 1.72 ppm (m, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.02 ppm (m, -CH2 - (AHPDP), 2H), 2.10 ppm (t, -CH2COO-, 2H) , 3.51 ppm (s, PEG 골격), 4.03 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 2H), 4.46 ppm (t, -CH-, 아세탈, 1H), 7.11 ppm (t, -(C=O)-NH-, 1H).
VI . PEG (5,000)-α- AHPDP -ω- 부티르알데히드
PEG(5,000)-α-AHPDP-ω-부티르알데히드 디에틸 아세탈 (20 g)을 300 ml의 물에 용해시키고, 희석된 인산을 사용하여 용액의 pH를 2.5로 조정하였다. 용액을 실온에서 3시간 교반하였다. 다음에, 0.5 M 수산화나트륨을 사용하여 용액의 pH를 7로 조정하였다. 생성물을 염화메틸렌으로 추출하고, 디에틸 에테르를 사용하여 침전시켰다. 마지막으로, 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 17.5 g.
NMR (d6-DMSO): 1.75 ppm (m, -CH 2 CH2CHO, 2H 및 -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.02 ppm (m, -CH2 - (AHPDP), 2H), 2.10 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 2.44 ppm (dt, -CH 2 CHO, 2H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 4.03 ppm (m, -CH2O(C=O)-, 2H), 7.11 ppm (t, -(C=O)-NH-, 1H), 9.66 ppm (t, -CHO, 1H).
실시예 2
I. 글리세롤-기반 전구체 분자의 제조
Figure pct00038
글리세롤-기반 전구체 분자(화합물 1)
톨루엔 (100 ml) 중 시스-1,3-O-벤질리덴글리세롤 (7.2 g, 0.040 몰) (미국 미조리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 코포레이션(Sigma-Aldrich Corporation))의 용액을, 톨루엔을 증류시킴으로써 공비혼합적으로 건조시켰다. 건조된 화합물을 무수 톨루엔 (100 ml)에 용해시키고, 3급-부탄올 (60 ml, 0.060몰) 중 포타슘 3급-부톡사이드의 1.0 M 용액 및 1-(3-브로모프로필)-4-메틸-2,6,7-트리옥사바이사이클로[2,2,2]옥탄 (14.0 g, 0.0558 몰)을 첨가하고, 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 100oC에서 하룻밤 교반하였다. 혼합물을 여과하고, 용매를 감압 하에서 증류시켜 15.7 g의 고체 생성물 (화합물 2)을 수득하였다. NMR (d6-DMSO): 0.74 ppm (s, 3H), 1.61 ppm (m, 4H), 1.88 ppm (m, 2H), 3.44 ppm (t, 2H), 3.81 ppm(s, 6H), 4.05 ppm (m,　4H), 5.55 ppm (s, 1H), 7.37 ppm (m, 5H).
개략적으로, 본 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure pct00039

화합물 2의 가수분해. 화합물 2 (15.0 g)를 아세토니트릴 (150 ml)과 증류수 (35 ml)의 혼합물에 용해시켰다. 다음에, H3PO4의 10% 용액을 첨가하여 pH를 4.5로 조정하였다. 혼합물을 pH = 4.5에서 1시간 동안 교반하였다. NaCl (2 g)을 첨가하고, pH를 7.5로 조정하였다. 생성물을 CH2Cl2 (600 및 150 ml)로 추출하였다.
추출물을 건조시키고 (MgSO4), 용매를 감압 하에서 증류시켜 고체 생성물 (화합물 3)을 수득하였다. 수득량은 14.2 g인 것으로 측정되었다.
NMR (d6-DMSO): 0.78 ppm (s, 3H), 1.79 ppm (m,　2H), 2.41 ppm (t, 2H), 3.25 ppm (m, 6H), 3.49 ppm (t, 2H), 4.05 ppm (m, 4H), 4.48 ppm (t,　3H), 5.56 ppm (s, 1H), 7.37 ppm (m, 5H).
개략적으로, 본 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure pct00040

화합물 3 (14.2 g)을 아세토니트릴 (80 ml)과 증류수 (80 ml)의 혼합물에 용해시켰다. 다음에, NaOH의 6% 용액을 첨가하여 pH를 12.5로 조정하였다. 용액을 NaOH의 6% 용액의 주기적인 첨가에 의해 유지된 12.3 내지 12.8 범위의 pH에서 5.5시간 동안 교반하였다. NaCl (5 g)을 첨가하고, 5% H3PO4를 사용하여 pH를 7.5로 조정하였다. 비-산성 불순물을 CH2Cl2(2회 처리, 첫 번째에는 300 ml를 사용하고, 두 번째에는 200 ml를 사용함)로 추출하였다. H3PO4를 사용하여 용액의 pH를 3.0으로 조정하고, 생성물을 CH2Cl2(2회 처리, 첫 번째에는 200 ml를 사용하고, 두 번째에는 100 ml를 사용함)로 추출하였다.
추출물을 건조시키고 (MgSO4), 용매를 감압 하에서 증류시켰다. 얻어진 생성물 (화합물 4)은 수득량이 8.7 g이었다.
NMR (d6-DMSO): 1.76 ppm (m,　2H), 2.31 ppm (t, 2H), 3.46 ppm (t, 2H), 4.05 ppm (m, 4H), 5.56 ppm (s, 1H), 7.37 ppm (m,　5H).
개략적으로, 본 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure pct00041

화합물 4 (8.0 g)를 무수 메탄올 (120 ml)에 용해시켰으며, 용해시, 진한 H2SO4 (1.6 ml)를 첨가하였다. 용액을 실온에서 4시간 동안 교반하였다. NaHCO3 (8% 용액)을 첨가하여 혼합물의 pH를 7.5로 조정하였다. 생성물을 CH2Cl2(2회 처리, 각각 100 ml를 사용함)로 추출하였다.
추출물을 건조시키고 (MgSO4), 휘발성 화합물을 60℃에서 감압 (0.05 mm Hg) 하에서 증류시켰다. 얻어진 생성물 (화합물 1)은 수득량이 4.8 g이었다.
NMR (d6-DMSO): 1.72 ppm (m, 2H), 2.37 ppm (t, 2H), 3.20 ppm (m, 1H), 3.42 ppm (bm, 4H), 3.49 ppm (t, 2H), 3.59 ppm (s, 3H), 4.46 ppm (t, 2H).
개략적으로, 본 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure pct00042

II . " HO - PEG2 (20K) -부탄산, N- 하이드록시석신이미드 에스테르"의 제조
Figure pct00043
(여기서, HO-PEG10K는 분자량이 10,000 Da인 PEG를 나타냄)
"HO-PEG2(20K)-부탄산, N-하이드록시석신이미드 에스테르"
상기 전구체 분자 내의 하이드록실 기의 활성화
화합물 1 (2.0 g, 0.0208 당량)을 무수 아세토니트릴 (50　ml)에 용해시키고, 무수 피리딘 (2.2 ml, 0.272 몰) 및 N,N-디석신이미딜 카르보네이트 (5.86 g, 0.0229 몰, DSC)를 첨가하였다. 용액을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 혼합물을 여과하고, 용매를 증류시켰다. 조 생성물을 CH2Cl2 (50 ml)에 용해시키고, 5% H3PO4 용액으로 세척하였다. 이어서, 용액을 건조시키고 (MgSO4), 용매를 증류시켰다. 얻어진 생성물 (화합물 5)은 수득량이 2.8 g이었다.
NMR (d6-DMSO): 1.76 ppm (m, 2H), 2.35 ppm (t, 2H), 2.82 ppm (s,　8H), 3.56 ppm (t, 2H), 3.58 ppm (s, 3H), 3.96 ppm (m, 1H), 4.37 ppm (m, 2H), 4.52 ppm (m,　2H).
개략적으로, 본 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure pct00044
화합물 1 화합물 5
상기 활성화된 전구체와 아민-함유 수용성 중합체의 커플링
벤질옥시-PEG(5K)-아민 (BzO-PEG(5K)-아민) (20 g, 0.0040 몰) (미국 앨라배마주 헌츠빌 소재의 넥타르 테라퓨틱스), 염화메틸렌 (200 ml), 및 트리에틸아민 (1.4 ml)의 혼합물에 화합물 5 (0.901 g, 0.0038 당량)를 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 용매를 감압 하에서 증류시켰다.
개략적으로, 본 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure pct00045
화합물 6
BzO - PEG2 (20K) -부탄산의 탈보호 단계 및 크로마토그래피 정제
얻어진 화합물 6 (본 명세서에서는 BzO-PEG2(20K)-부탄산, 메틸 에스테르로 불림)을 400 ml의 증류수에 용해시키고, 0.5 M NaOH 용액을 사용하여 용액의 pH를 12.2로 조정하였다. 용액을 12.0 내지 12.2 범위의 pH에서 3시간 동안 교반하였다. 다음에, NaCl (20 g)을 첨가하고, 5% H3PO4 용액을 사용하여 pH를 3.0으로 조정하였다. 생성물을 CH2Cl2 (150 ml x 2)로 추출하였다. 추출물을 건조시키고 (MgSO4), 용매를 감압 하에서 증류시켜 19 g의 고체 생성물을 수득하였다. 생성물을 미국 특허 제5,932,462호에 개시된 바와 같이 이온 교환 크로마토그래피로 정제하여 14.5 g의 100% 순수한 생성물을 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.72 ppm (q, -CH 2 CH2COO-, 2H) 2.24 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 3.12 ppm (q, -CH 2 NH-, 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.99 ppm (m, -CH 2 O(C=O)NH-, 4H), 4.49 ppm (s, -CH2- (벤질), 4H), 7.19 ppm (t, -(C=O)NH-, 2H), 7.33 ppm (m, C6H5-, 10H).
개략적으로, 본 반응은 하기와 같이 표시된다:
Figure pct00046
BzO-PEG2(10K)-부탄산, 메틸 에스테르 BzO-PEG2(10K)-부탄산
BzO - PEG2 (10K) -부탄산, N- 하이드록시석신이미드 에스테르의 제조
Figure pct00047

BzO-PEG2(10K)-부탄산 (14.5 g, 0.00145 몰) (전술된 바와 같이 제조됨)을 무수 디클로로메탄 (150 ml)에 용해시키고, N-하이드록시석신이미드 (0.179 g, 0.00156 몰) 및 1,3-디사이클로카르보디이미드 (0.336 g, 0.00163 몰)를 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 용매의 일부를 감압 하에서 증류시키고, 생성물을 실온에서 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시키고, 진공 하에서 건조시켜 14.0 g의 백색 분말을 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.81 ppm (q, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.70 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 2.81 ppm (s, -CH2CH2- (석신이미드), 4H), 3.12 ppm (q, -CH 2 NH-, 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.99 ppm (m, -CH 2 O(C=O)NH-, 4H), 4.49 ppm (t, -CH2- (벤질), 4H), 7.22 ppm (t, -(C=O)NH-, 2H), 7.33 ppm (m, C6H5-, 10H).
HO - PEG2 (10K) -부탄산, N- 하이드록시석신이미드 에스테르의 제조
Figure pct00048

BzO-PEG2(10K)-부탄산, N-하이드록시석신이미드 에스테르 (12.3 g, 0.00123 몰) (전술된 바와 같이 제조됨)를 무수 에틸 알코올 (240 ml)에 용해시키고, 활성탄 상의 수산화팔라듐 (20 중량%의 Pd, 물 함량 50%; 0.7 g)을 첨가하고, 반응 혼합물을 하룻밤 40 psi의 수소 하에서 수소화하였다. 다음에, 혼합물을 여과하고, 용매를 감압 하에서 증류시켰다. 생성물을 실온에서 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시키고, 진공 하에서 건조시켜 11.5 g의 백색 분말을 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.81 ppm (q, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.70 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 2.81 ppm (s, -CH2CH2-, 석신이미드, 4H), 3.12 ppm (q, -CH 2 NH-, 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.99 ppm (m, -CH 2 ONH(C=O), 4H), 4.57 ppm (t, -OH, 2H), 7.22 ppm (t, -(C=O)-NH-, 2H).
HO - PEG2 (20K) - 부티르알데히드 , 디에틸 아세탈의 제조
HO-(CH2CH2O)4CH2(CH2)2-CH(OCH2CH2)2
테트라(에틸렌 글리콜) (97.1 g, 0.500 몰)와 톨루엔 (200 ml)의 혼합물을 감압(회전 증발기) 하에서 톨루엔을 중류시킴으로써 공비혼합적으로 건조시켰다. 건조된 테트라(에틸렌 글리콜)을 무수 톨루엔 (180 ml)에 용해시키고, 3급-부탄올 (120.0 ml, 0.120 몰) 중 포타슘 3급-부톡사이드의 1.0 M 용액 및 4-클로로부티르알데히드 디에틸 아세탈 (18.1 g, 0.100 몰) (미국 매사추세츠주 워드 힐 소재의 알파 에이서(Alfa Aesar))을 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 하룻밤 95 내지 100 ℃ 에서 교반하였다. 실온으로 냉각시킨 후, 혼합물을 여과하고, 용매를 감압 하에서 증류시켰다. 조 생성물을 1000 ml의 탈이온수에 용해시키고, 얻어진 용액을 활성탄을 통해 여과하였다. 염화나트륨 (100 g)을 첨가하고, 생성물을 디클로로메탄 (250, 200, 및 150 ml)으로 추출하였다. 추출물을 (MgSO4에서) 건조시키고, 용매를 (회전 증발에 의해) 감압 하에서 증류시켰다.
조 생성물을 300 ml의 10% 포스페이트 완충액 (pH = 7.5)에 용해시키고, 불순물을 에틸 아세테이트 (2 x 50 ml)로 추출하였다. 얻어진 생성물을 디클로로메탄 (200, 150, 및 100 ml)으로 추출하였다. 추출물을 (MgSO4에서) 건조시키고, 용매를 (회전 증발에 의해) 감압 하에서 증류시켰다. 수득량: 20.3 g.
NMR (d6-DMSO): 1.10 ppm (t, CH3-C-) 1.51 ppm (m, C-CH2-CH2 -), 3.49 ppm (bm, -OCH2CH2O-), 4.46 ppm (t, -CH, 아세탈), 4.58 ppm (t, -OH). 순도: 약 100% (미반응된 출발 재료에 대한 어떠한 신호도 없음).
테트라 (에틸렌 글리콜)-α- 메실레이트 -ω- 부티르알데히드 , 디에틸 아세탈의 제조
CH3-S(O)2-O-(CH2CH2O)4CH2(CH2)2-CH(OCH2CH2)2
테트라(에틸렌 글리콜) 모노-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (12.5 g, 0.037 몰) 및 톨루엔 (120 ml)의 혼합물을 감압(회전 증발기) 하에서 톨루엔을 증류시킴으로써 공비혼합적으로 건조시켰다. 건조된 테트라(에틸렌 글리콜) 모노-부티르알데히드, 디에틸 아세탈을 무수 톨루엔 (100 ml)에 용해시켰다. 용액에 20 ml의 무수 디클로로메탄 및 5.7 ml의 트리에틸아민 (0.041 몰)을 첨가하였다. 이어서, 4.5 g의 염화 메탄설포닐 (0.039 몰)을 적가하였다. 용액을 하룻밤 질소 분위기 하에서 실온에서 교반하였다. 다음에, 탄산나트륨 (5 g)을 첨가하고, 혼합물을 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 용액을 여과하고, 용매를 감압(회전 증발기) 하에서 증류시켰다.
NMR (d6-DMSO): 1.10 ppm (t, CH3-C-) 1.51 ppm (m,　C-CH2-CH2-), 3.17 ppm (s, CH3- 메탄설포네이트), 3.49 ppm (bm, -OCH2CH2O-), 4.30 ppm (m, -CH2- 메탄설포네이트), 4.46 ppm (t, -CH, 아세탈). 순도: 약 100%.
테트라 (에틸렌 글리콜)-α-아미노-ω- 부티르알데히드 , 디에틸 아세탈
H2N-(CH2CH2O)4CH2(CH2)2-CH(OCH2CH2)2
테트라(에틸렌 글리콜)-α-메실레이트-ω-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (14.0 g), 진한 수산화암모늄 (650 ml), 및 에틸 알코올 (60 ml)의 혼합물을 실온에서 42시간 동안 교반하였다. 다음에, 모든 휘발성 물질을 감압 하에서 증류시켰다. 조 생성물을 150 ml의 탈이온수에 용해시키고, 1.0 M NaOH를 사용하여 용액의 pH를 12로 조정하였다. 생성물을 디클로로메탄 (3 x 100 ml)으로 추출하였다. 추출물을 건조시키고 (MgSO4), 용매를 감압 (회전 증발기) 하에서 증류시켰다. 수득량 10.6 g.
NMR (D2O): 1.09 ppm (t, CH3-C-) 1.56 ppm (m, C-CH2-CH2-), 2.69 ppm (t, CH2-N), 3.56 ppm (bm,　-OCH2CH2O-), 4.56 ppm (t, -CH, 아세탈). 순도: 약 100%.
HO - PEG2 (10 KDa )- 부티르알데히드 , 디에틸 아세탈
Figure pct00049

염화메틸렌 (100 ml) 중 HO-PEG2(10K)-부탄산, N-하이드록시석신이미드 에스테르 (10.6 g, 0.00106 몰)의 용액에 테트라(에틸렌 글리콜)-α-아미노-ω-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (0.40 g, 0.00118 몰) 및 트리에틸아민 (0.037 ml)을 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 회전 증발기를 사용하여 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시켰다. 젖은 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 10.5 g.
NMR (d6-DMSO): 1.10 ppm (t, CH 3 CH2-, 6H), 1.51 ppm (m, -CH2CH2- (부티르알데히드), 4H), 1.67 ppm (m, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.12 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 3.12 ppm (q, -CH 2 NH-, 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.99 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 4H), 4.46 ppm (t, 1H, 아세탈). 4.57 ppm (t, -OH, 2H), 7.22 ppm (t, -(C=O)NH-, 2H), 7.82 ppm (t, -(C=O)NH-, 1H). 치환율: 약 100%.
BTC - PEG2 (10 KDa )- 부티르알데히드 , 디에틸 아세탈
Figure pct00050

무수 아세토니트릴 (140 ml) 중 HO-PEG2(10K)-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (10.5 g, 0.00105 몰)의 용액에 피리딘 (0.68 ml) 및 디벤조트리아졸릴 카르보네이트 (0.89 g의 70% 혼합물, 0.00210 몰)를 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 회전 증발기를 사용하여 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시켰다. 젖은 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 10.0 g.
NMR (d6-DMSO): 1.10 ppm (t, CH 3 CH2-, 6H), 1.51 ppm (m, -CH2CH2- (부티르알데히드), 4H), 1.67 ppm (m, -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.12 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 3.12 ppm (q, -CH 2 NH-, 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.99 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 4H), 4.46 ppm (t, 1H, 아세탈), 4.62 ppm (m, PEG-O-CH2 -O(C=O)O-, 4H), 7.19 ppm (t, -(C=O)NH-, 2H), 7.41-8.21 ppm (complex mult., 벤조트리아졸 양성자, 4H), 7.80 ppm (t, -(C=O)NH-, 1H). 치환율: 약 100%.
AHPDP - PEG2 (10 KDa )- 부티르알데히드
Figure pct00051

무수 염화메틸렌 (100 ml) 중 BTC-PEG2(10 KDa)-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (10 g, 0.0010 몰)의 용액에 3-아미노-1-하이드록시프로판-1,1-디포스폰산, 디테트라부틸암모늄 염 (AHPDP-2Bu4N) (1.7 g) 및 트리에틸아민 (3.0 ml)을 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 탈이온수 (200 ml)에 용해시키고, 용액을 앰버라이트 IR 120 (플러스) 컬럼 (100 ml)을 통해 여과하였다. 다음에, 5% H3PO4를 사용하여 용액의 pH를 2.5로 조정하였다. 용액을 3시간 교반하고 나서, 1 M 수산화나트륨을 사용하여 pH를 6.6으로 재조정하였다. 저분자량 화합물을 한외여과에 의해 용액으로부터 제거하였다. 다음에, 물을 감압 하에서 증류시켜 6.2 g의 백색 고체 생성물을 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.75 ppm (m, -CH 2 -CH2-CHO, 2H 및 -CH 2 CH2COO-, 2H), 2.02 ppm (m, -CH2 - (AHPDP), 4H), 2.10 ppm (t, -CH2COO-, 2H), 2.44 ppm (dt, -CH 2 -CHO, 2H), 3.12 ppm (q, -CH 2 NH-, 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 4.03 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 4H), 7.19 ppm (t, -(C=O)-NH-, 2H), 7.80 ppm (t, -(C=O)-NH-, 1H), 9.66 ppm (t, -CHO, 1H).
실시예 3
1. 트리리신 기반 BzO - PEG4 (20K) -산의 제조
Figure pct00052
트리리신 기반 BzO-PEG4(20K)-산
트리리신 (1.0 g, 0.00666 당량) (미국 미조리주 세인트 루이스 소재의 시그마-알드리치 코포레이션)을 0.1 M 붕산 용액 (200 ml)에 용해시키고, 0.1 M NaOH를 사용하여 용액의 pH를 8.5로 조정하였다. 다음에, 벤질옥시-PEG(5K)-벤조트리아졸릴 카르보네이트 (BzO-PEG(5K)BTC) (40.0 g, 0.00800 몰) (미국 앨라배마주 헌츠빌 소재의 넥타르 테라퓨틱스)를 45분에 걸쳐 첨가하였으며, 이 동안에는 교반을 하였다. BzO-PEG(5K)BTC를 첨가하는 동안, 0.1 M NaOH의 주기적인 첨가에 의해 pH를 8.5 내지 9.0으로 유지하였다. 이어서, 반응 혼합물을 실온에서 하룻밤 교반하였다. 염화나트륨을 첨가하고 (10 g), H3PO4의 10% 용액을 사용하여 혼합물의 pH를 2.0으로 조정하였다. 조 생성물을 CH2Cl2로 추출하였다. 추출물을 건조시키고 (MgSO4), 용매를 감압 하에서 증류시켰다.
조 생성물을 미국 특허 제5,932,462호에 개시된 바와 같이 이온 교환 크로마토그래피로 정제하여 22.8 g의 100% 순수한 생성물을 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.10-175 ppm (complex mult., -CH-(CH 2 )3- (리신), 18H), 3.12 ppm (q, -CH 2 -NH(C=O)-, 6H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.92 ppm (m, -CH-COOH, 1H), 4.03 ppm (m,　-CH2O(C=O)NH-, 8H), 4.49 ppm (s, -CH2- (벤질), 8H), 7.14 ppm (t, -CH2 NH(C=O)-, 3H), 7.32 ppm (m, -C6H5, 20H 및 -CHNH(C=O)-, 1H).
2. 트리리신 기반 HO - PEG4 (20K) -산
Figure pct00053

트리리신 기반 BzO-PEG4(20K) 산 (22.0 g, 0.00110 몰) (전술된 바와 같이 제조됨)를 에틸 알코올 (96%, 200 ml)에 용해시키고, 활성탄 상의 수산화팔라듐 (20 중량%의 Pd, 물 함량 50%; 1.5 g)을 첨가하고, 반응 혼합물을 하룻밤 40 psi의 수소 하에서 수소화하였다. 다음에, 혼합물을 여과하고, 용매를 감압 하에서 증류시켰다. 조 생성물을 CH2Cl2 (300 ml)에 용해시켰다. 용액을 건조시키고 (MgSO4), 용매를 감압 하에서 증류시켰다. 젖은 생성물을 진공 하에서 건조시켜 19.5 g의 백색 고체를 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.10-175 ppm (complex mult., -CH-(CH 2 )3- (리신), 18H), 3.12 ppm (q, -CH 2 -NH(C=O)-, 6H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.92 ppm (m, -CH-COOH, 1H), 4.03 ppm (m,　-CH2O(C=O)NH-, 8H), 4.56 ppm (t, -OH, 4H), 7.14 ppm (t, -CH2 NH(C=O)-, 3H), 7.31 ppm (d, -CHNH(C=O)-, 1H).
3. 트리리신 기반 HO - PEG4 (20K) - 부티르알데히드 , 디에틸 아세탈
Figure pct00054
트리리신 기반 HO-PEG4(20K)-산 (20.0 g, 0.00100 몰) (전술된 바와 같이 제조됨)을 무수 디클로로메탄 (200 ml)에 용해시키고, 테트라(에틸렌 글리콜)-α-아미노-ω-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (3.70 g, 0.00110 몰) 및 1-하이드록시벤조트리아졸 (0.140 g, 0.00105 몰), 및 N,N-디사이클로헥실카르보디이미드 (2.30 g, 0.00111 몰)를 첨가하였다. 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 용매의 일부를 감압 하에서 증류시키고, 생성물을 실온에서 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시키고, 진공 하에서 건조시켜 19.5 g의 백색 분말을 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.10 ppm (t, CH 3 CH2-, 6H), 1.10-175 ppm (complex mult., -CH-(CH 2 )3- (리신), 18H 및 -CH2CH2- (부티르알데히드), 4H), 3.12 ppm (q, -CH 2 -NH(C=O)-, 6H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.92 ppm (m, -CH-COO-, 1H), 4.03 ppm (m,　-CH2O(C=O)NH-, 8H), 4.46 ppm (t, -CH (아세탈) ,1H), 4.56 ppm (t, -OH, 4H), 7.14 ppm (t, -CH2 NH(C=O)-, 3H), 7.31 ppm (d, -CHNH(C=O)-, 1H). 치환율: 약 100%.
4. 트리리신 기반 BTC - PEG4 (20K) - 부티르알데히드 , 디에틸 아세탈의 제조
Figure pct00055
무수 아세토니트릴 (200 ml) 중 트리리신 기반 HO-PEG4(20K)-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (19.5 g, 0.00390 -OH 당량)의 용액에 피리딘 (1.25 ml) 및 디벤조트리아졸릴 카르보네이트 (3.30 g의 70% 혼합물, 0.007800 몰)를 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 혼합물을 여과하고, 회전 증발기를 사용하여 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 염화메틸렌에 용해시키고, 이소프로필 알코올을 사용하여 침전시켰다. 젖은 생성물을 감압 하에서 건조시켰다. 수득량 19.0 g.
NMR (d6-DMSO): 1.10 ppm (t, CH 3 CH2-, 6H), 1.10-1.75 ppm (complex mult, -CH-(CH 2 )3- (리신), 18H 및 -CH2CH2- (부티르알데히드), 4H), 3.12 ppm (q, -CH 2 -NH(C=O)-, 6H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.92 ppm (m, -CH-COO-, 1H), 4.03 ppm(m, -CH2-O(C=O)-, 8H), 4.45 ppm (t, 1H, 아세탈), 4.62 ppm (m, mPEG-O-CH2 -O(C=O)O-, 8H), 7.14 ppm (t, -CH2 NH(C=O)-, 3H), 7.31 ppm (d, -CHNH(C=O)-, 1H), 7.41-8.21 ppm (complex mult, 벤조트리아졸 양성자, 16H). 치환율: 약 100%.
5. 트리리신 기반 AHPDP - PEG2 (20 K) - 부티르알데히드의 제조
Figure pct00056
무수 염화메틸렌 (300 ml) 중 트리리신 기반 BTC-PEG4(20 K)-부티르알데히드, 디에틸 아세탈 (19 g, 0.0380 -BTC 당량)의 용액에 3-아미노-1-하이드록시프로판-1,1-디포스폰산, 디테트라부틸암모늄 염 (AHPDP-2Bu4N) (6.4 g) 및 트리에틸아민 (5.8 ml)을 첨가하고, 반응 혼합물을 아르곤 분위기 하에서 실온에서 하룻밤 교반하였다. 다음에, 용매를 증발 건조시켰다. 조 생성물을 탈이온수 (400 ml)에 용해시키고, 용액을 앰버라이트 IR 120 (플러스) 컬럼 (100 ml)을 통해 여과하였다. 다음에, 5% H3PO4를 사용하여 용액의 pH를 2.5로 조정하였다. 용액을 3시간 교반하고 나서, 1 M 수산화나트륨을 사용하여 pH를 6.6으로 재조정하였다. 저분자량 화합물을 한외여과에 의해 용액으로부터 제거하였다. 다음에, 물을 감압 하에서 증류시켜 17.4 g의 백색 고체 생성물을 수득하였다.
NMR (d6-DMSO): 1.10-1.75 ppm (complex mult., -CH-(CH 2 )3- (리신), 18H), 2.02 ppm (m, -CH2- (AHPDP), 8H), 2.44 ppm (dt, -CH 2 CHO, 2H), 3.12 ppm (q, -CH 2 NH(C=O)-, 4H), 3.51 ppm (s, PEG 골격), 3.92 ppm (m, -CH-COO-, 1H), 4.03 ppm (m, -CH2-O(C=O)-, 8H), 7.14 ppm (t, 2H), 7.31 ppm (d, 1H), 9.66 ppm (t, -CHO, 1H).

Claims (28)

  1. 하기 구조를 갖는 중합체:
    [화학식 Ia]
    Figure pct00057

    여기서,
    A는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-POLY2-Z2 또는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-Z2이고;
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 POLY1 및 POLY2는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고;
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 X1, X2, X3, 및 X4는 스페이서 부분(spacer moiety)이고;
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 L1, L2, 및 L3은 결합(linkage)이고;
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 Z1은 Z2, 하이드록시아파타이트-표적 부분, 및 2 내지 약 10개의 하이드록시아파타이트-표적 부분을 포함하고, 임의선택적으로 적어도 하나의 수용성, 비-펩티드성 중합체를 포함하는 다중팔 구조로 이루어진 군으로부터 선택되며, 단, b가 0일 때에는, 적어도 하나의 Z1은 하나 이상의 중합체 팔을 포함하는 다중팔 구조를 가지며, 단, 적어도 하나의 Z1은 하이드록사아파타이트-표적 부분이라는 조건에서이고;
    Z2 는, 임의선택적으로 스페이서 부분을 통해 POLY2 에 부착된 작용기이고;
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 a, b, c, d, e, 및 f는 0 또는 1이고;
    R은 부착에 이용가능한 적어도 p+1 부위를 포함하는 분자로부터 유도된 단량체 또는 올리고머 다중팔 코어 분자이고;
    p는 2 내지 32 범위의 정수임.
  2. 제1항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 수평균 분자량이 약 22,000 Da 미만인, 중합체.
  3. 제2항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 수평균 분자량이 약 15,000 Da 미만인, 중합체.
  4. 제3항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 수평균 분자량이 약 8,000 Da 미만인, 중합체.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 Z1은 테트라사이클린, 칼세인, 비스포스포네이트, 폴리아스파르트산, 폴리글루탐산, 및 아미노인당(aminophosphosugar)으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는, 중합체.
  6. 제1항에 있어서, L1, L2, 및 L3 중 적어도 하나는 가수분해적으로 또는 효소적으로 개열가능한, 중합체.
  7. 제1항에 있어서, 존재할 경우 POLY1 및 POLY2 중 하나 또는 둘 모두는 결합을 통해 부착된 2개 내지 약 5개의 수용성, 비-펩티드성 중합체 세그먼트를 포함하는 세그먼트화된 구조(segmented structure)를 갖는, 중합체.
  8. 제7항에 있어서, 존재할 경우 POLY1 및 POLY2 중 하나 또는 둘 모두는 화학식 -POLY-L-POLY-에 따른 구조를 가지며, 여기서 각각의 POLY는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고, L은 결합인, 중합체.
  9. 제1항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 폴리(알킬렌 글리콜), 폴리(올레핀 알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(하이드록시알킬메타크릴아미드), 폴리(하이드록시알킬메타크릴레이트), 폴리(사카라이드), 폴리(a-하이드록시산), 폴리(아크릴산), 폴리(비닐 알코올), 폴리포스파젠, 폴리옥사졸린, 폴리(N-아크릴로일모르폴린), 및 이들의 공중합체, 삼원중합체, 또는 혼합물로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 중합체인, 중합체.
  10. 제1항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 폴리(에틸렌 글리콜)인, 중합체.
  11. 제1항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 구조 -CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2- (여기서, n은 1 내지 350임)를 갖는, 중합체.
  12. 제1항에 있어서, 각각의 Z1은 하기로 이루어진 군으로부터 선택되는 다중팔 구조를 갖는, 중합체:
    Figure pct00058

    여기서, 각각의 m은 1 내지 350이고, Me는 메틸이고, 각각의 Z는 하이드록시아파타이트-표적 부분임.
  13. 제1항에 있어서, p는 3 내지 약 10인, 중합체.
  14. 제1항에 있어서, R은 구조 R1(OH)p를 갖는 폴리올로부터 유도되며, 여기서 R은, 임의선택적으로 하나 이상의 에테르 결합을 포함하는 분지형 탄화수소이고, p는 적어도 3인, 중합체.
  15. 제14항에 있어서, 폴리올은 글리세롤, 펜타에리트리톨, 및 당-유도 알코올, 및 이들 각각의 올리고머 또는 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중합체.
  16. 제1항에 있어서, p는 2 내지 약 10이고, R은 폴리올, 디설피드, 및 펩티드, 및 이들 각각의 올리고머 또는 중합체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 분자로부터 유도되는, 중합체.
  17. 제1항에 있어서, R은 적어도 하나의 리신 잔기를 포함하는 디-펩티드 또는 트리-펩티드로부터 유도되는, 중합체.
  18. 제1항에 있어서, 하기 구조를 갖는 중합체:
    Figure pct00059

    여기서, n은 1 내지 350임.
  19. 제1항에 있어서, 하기 구조를 갖는 중합체:
    Figure pct00060

    여기서, n은 1 내지 350임.
  20. 제1항의 중합체와 생물학적 활성제의 반응 생성물을 포함하며, 하기 구조를 갖는 중합체 컨쥬게이트:
    [화학식 Ib]
    Figure pct00061

    여기서,
    B는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-POLY2-L4-약물 또는 -(X3)d-(L3)e-(X4)f-L4-약물이고;
    약물은 생물학적 활성 부분의 잔기이고;
    L4는 Z2와 생물학적 활성 부분 상의 작용기의 반응으로부터 생성되는 결합이고;
    Z3은 L5-약물 또는 하이드록시아파타이트-표적 부분이며, 여기서 L5는 Z1(여기서, Z1은 작용기임)과 생물학적 활성 부분 상의 작용기의 반응으로부터 생성되는 결합이며, 단, 적어도 하나의 Z3은 하이드록시아파타이트-표적 부분이라는 조건에서이고; 및
    다른 모든 변수는 제1항에 제공된 바와 같이 정의됨.
  21. 제20항에 있어서, 약물은 성장 인자, 항생제, 화학요법제, 및 진통제로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중합체 컨쥬게이트.
  22. 제21항에 있어서, 약물은 섬유아세포 성장 인자, 혈소판-유래 성장 인자, 골 형태형성 단백질, 골형성 단백질, 형질전환 성장 인자, LIM 광화(mineralization) 단백질, 유골-유도 인자, 안지오게닌, 엔도텔린; 성장 분화 인자, ADMP-1, 엔도텔린, 간세포 성장 인자 및 각질형성세포 성장 인자, 헤파린-결합 성장 인자, 헤지호그 단백질, 인터루킨, 콜로니-자극 인자, 상피 성장 인자, 인슐린-유사 성장 인자, 사이토카인, 오스테오폰틴, 및 오스테오넥틴으로 이루어진 군으로부터 선택되는 성장 인자인, 중합체 컨쥬게이트.
  23. 하기 구조를 갖는 헤테로이작용성의 실질적으로 선형인 하이드록시아파타이트-표적 중합체:
    Z-(X1)a-L1-(X2)b-[POLY1-(X3)c-L2-(X4)d]m-POLY2-(X5)e-Y
    여기서,
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 POLY1 및 POLY2는 수용성, 비-펩티드성 중합체이고;
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 X1, X2, X3, X4, 및 X5는 스페이서 부분이고;
    L1은 결합이고;
    각각의 L2는 카르바메이트 및 아미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 가수분해적으로 또는 효소적으로 개열가능한 결합이고;
    Z는 하이드록시아파타이트-표적 부분이고;
    Y는 작용기이고;
    동일하거나 상이할 수 있는 각각의 a, b, c, d, 및 e는 0 또는 1이고; 및
    m은 1 내지 10 범위의 정수임.
  24. 제23항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 수평균 분자량이 약 22,000 Da 미만인, 중합체.
  25. 제24항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 수평균 분자량이 약 15,000 Da 미만인, 중합체.
  26. 제25항에 있어서, 존재할 경우 각각의 POLY1 및 POLY2는 수평균 분자량이 약 8,000 Da 미만인, 중합체.
  27. 제23항에 있어서, Z는 테트라사이클린, 칼세인, 비스포스포네이트, 폴리아스파르트산, 폴리글루탐산, 및 아미노인당으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 중합체.
  28. 제1항 또는 제23항에 있어서, 존재할 경우 각각의 X1, X2, X3, X4, 및 X5는 -C(O)O-, -OC(O)-, -CH2-C(O)O-, -CH2-OC(O)-, -C(O)O-CH2-, -OC(O)-CH2-, -C(O)-, -C(O)-NH-, -NH-C(O)-NH-, -O-C(O)-NH-, -C(S)-, -CH2-, -CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-, -O-CH2-, -CH2-O-, -O-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-O-, -O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-, -O-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-O-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-O-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-O-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-, -CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-, -C(O)-O-CH2-, -CH2-C(O)-O-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-O-CH2-, -C(O)-O-CH2-CH2-, -NH-C(O)-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-CH2-, -C(O)-NH-CH2-CH2-, -O-C(O)-NH-CH2-, -O-C(O)-NH-CH2-CH2-, -NH-CH2-, -NH-CH2-CH2-, -CH2-NH-CH2-, -CH2-CH2-NH-CH2-, -C(O)-CH2-, -C(O)-CH2-CH2-, -CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-, -CH2-CH2-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-, -CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-, -C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, 및 -O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-, -O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, -NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-, 2가 사이클로알킬 기, -O-, -S-, -N(R6)-, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 R6은 H이거나, 또는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 아릴 및 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 라디칼이고, h는 0 내지 6이고, j는 0 내지 20인, 중합체.
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