KR20190083332A - 황화수소 방출 폴리머 화합물 - Google Patents

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마틴 호퍼
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크로마-파르마 게젤샤프트 엠.베.하.
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Abstract

본 발명은 다당류 백본을 갖는 황화수소 방출 폴리머 화합물 및 그의 용도를 제공하고, 상기 화합물은 적어도 2개 하부구조체를 갖고, 상기 하부구조체는 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있다. 추가적으로 피부 상태, 안구 질병 또는 골관절염의 치료 및 예방 방법이 제공된다.

Description

황화수소 방출 폴리머 화합물
본 발명은 황화수소 방출 폴리머 화합물 및 그의 용도에 관한 것이다.
황화수소(H2S)는 생물학적 신호전달 분자이다. 이의 기능은 보다 연구된 기체성 전달자 산화질소(NO)와 비교할만하며 잠재적으로 관련되어 있는 것으로 보여진다. 황화수소는 혈관신생 및 염증과 같은 과정에 관련이 있는 것으로 여겨진다. H2S 및/또는 H2S 방출 화합물은 항염증성 효과를 갖고, 혈관 내피 세포 및 심장근육세포에서 아포토시스를 억제하고, 혈관확장(vasodilation)을 유도하는 것으로 나타났다. 기체성 화합물인, 황화수소는 투여하기 어렵다. 그러므로, 다양한 컨셉의 황화수소 방출 화합물이 성립되었다. 개요는 Zhao et al (Zhao, Y.; Biggs, T.D.; Xiang, M. Hydrogen sulfide(H2S) releasing agents: chemistry and biological applications. Chem Commun, 2014; 50:11788)에서 볼 수 있다.
황화수소 방출 화합물은 예를 들어 다음을 포함한다:
- 무기 설파이드염(Na2S 및 NaHS), 로웨슨 시약 유도체(Lawesson's reagent 유도체) GYY4137, 포스포로디티오에이트(phosphorodithioate) 및 1,2-디티올-3-티온(DTTs), 예를 들어 5-(4-히드록시페닐)-3H-1,2-디티올-3-티온(ADT-OH)과 같은 가수분해에 의한 H2S 방출 화합물,
- 광 활성화시 H2S 방출 화합물(제미널 디티올 화합물, 케토프로페네이트-케이지드 화합물), 및
- 티올 활성화에 의한 H2S 방출 화합물.
가수분해에 의해 황화수소를 방출하는 모든 화합물의 주된 단점은, 수용액 내에서 이들의 불안정성이다. 이들 화합물이 일단 물에 용해하면, 황화수소는 제어불가능한 방법으로 방출된다.
WO 2016/161445는 락톤 및 락탐 형성을 통해 전구체 화합물의 환형화를 통해 언마스킹제(unmasking agent)와 접촉시 황화수소를 방출하는 H2S 공여자를 설명하고 있다. 이 예시들은 생물학적 언마스킹제로서 에스테라제을 갖는 효소적 메커니즘을 기초로 한다. 전구체 화합물은 약물 또는 당인 모이어티를 포함할 수 있다.
또한 시스테인 및 N-아세틸시스테인은 인비보의 특정 환경하에서 H2S 공급원일 수 있다. N-아세틸시스테인은 시스테인으로 변형되고 어느 피리독실 5'-포스페이트 종속 효소는 시스테인으로부터 H2S를 생성할 수 있다(US 2007/0197479).
특히 티올 활성화 메커니즘을 갖는 H2S 방출 화합물이 흥미롭다. 이들은 유리 티올기를 포함하는 반응 파트너의 존재하에서 H2S 를 방출한다. 반응 파트너는 투여 부위에서 자연적으로 존재하거나(생물학적 및 내생적), 또는 외부적으로 투여된 반응 파트너(외생적)일 수 있다. 티올 활성화 메커니즘은 이들 황화수소 방출 화합물로부터 상기 기체를 제어되거나 또는 환경-종속적으로 방출할 수 있게 한다. 티올 활성화 메커니즘을 갖는 H2S를 방출하는 하부구조체의 집단은 예를 들어 다음을 포함한다:
- 퍼티올(-SSH기가 보호되어, 그 결과 (-SSR)하부구조체를 얻음, US 9,096,504 참조)
- N-(아실티오)-벤즈아미드, 또한 소위 N-메르캅토-계 H2S 공여자(예를 들어, N-(벤조일티오)벤즈아미드 NSHD1 resp. H2S 공여자 5a),
- 디티오퍼옥시무수물,
- 아릴티오아미드, 및
- 마늘-유래 황 화합물, 예를 들어 디알릴 -디설파이드 및 -트리설파이드.
H2S 방출 화합물에 대한 하나의 잠재적 응용 분야는 피부 관련 질환, 특히 당뇨성 상처이다. Wang 등은 2% 소듐 비설파이드 연고를 사용하여 당뇨병 랫트에서 상처 치유를 개선한 것을 나타내었다(Wang, G.; Li, W.; Chen, Q.; Jiang, Y.; Lu, X.; Zhao, X. Hydrogen sulfide accelerates wound healing in diagetic rats. Int J Clin Exp Pathol. 2015; 8:5097-104). Yang 등은, N-메르캅토-계 H2S 공여자 NSHD1가 당뇨성 상처가 있는 각질형성세포 모델에서 유리한 효과를 갖는다는 것을 설명하고 있다(Yang et al. A Novel Controllable Hydrogen Sulfide-Releasing Molecule Protects Human Skin Keratinocytes Against Methylglyoxal-Induced Injury and Dysfunction. Cell Physiol Biochem 2014; 34:1304-1317). 조직 공학 분야에서 잠재적 응용분야는 Feng 등에 의해 제안되었으며, 이들은 전자방사(electrospinning)을 사용하여 혼합된 H2S 공여자 NSHD1에 대한 담체로서 합성 폴리머 폴리카프로락톤(PCL) 섬유를 연구하였다(Feng, S.; Zhao, Y; Xian, M.; Wang Q. Biological thiols-triggered hydrogen sulfide releasing microfibres for tissue engineering applications. Acta Biomaterialia 2015; 27:205-213).
H2S 방출 화합물에 대한 또 다른 잠재적 분야는 안구 질병, 예를 들어 녹내장, 염증성 상태, 예를 들어 결막염(WO 2006/119258, WO 2009/109501), 및 망막 질병, 예를 들어 황반변성, 망막 혈관 폐색 및 당뇨성 망막증의 예방과 치료이다(Biermann, Lagreze et al., 2011, Inhalative preconditioning with hydrogen sulfide attenuated apoptosis after retinal ischemia/reperfusion injury, Mol Vis (17): 1275-1286).
H2S 방출 화합물에 대한 또 다른 잠재적 분야는 골관절염의 예방 및 치료이다. 이 광범위한 질병은 지속적인 염증 및 관절 파괴에 의해 특징된다. 최근 연구에 의하면, 염증성 관절 질병에서 H2S가 중재자인 것으로 밝혀졌으며, 여기서 이것은 인간의 윤활막세포(synoviocyte) 및 관절성 연골세포(articular chondrocyte)를 사용한 인비트로 모델에서 항염증성, 항-이화(anti-catabolic) 및/또는 항산화 효과를 나타내었다(Li, Fox et al., 2013, The complex effects of the slow-releasing hydrogen sulfide donor GYY4137 in a model of acute joint inflammation and in human cartilage cells, J Cell Mol Med (17): 365-376; Burguera, Vela-Anero et al., 2014, effect of hydrogen sulfide sources on inflammation and catabolic markers on interleukin 1beta-stimulated human articular chondrocytes, Osteoarthritis Cartilage (22): 1026-1035). 유황 욕조 또는 마늘 음식 섭취로서 H2S가 투여될 때 긍정적 결과가 또한 얻어졌다(Williams, Skinner et al., 2010, Dietary garlic and hip osteoarthritis: evidence of a protective effect and putative mechanism of action, BMC Musculoskelet Disord (11): 280; Sieghart, Liszt et al., 2015, Hydrogen sulphide decreases IL-1beta-induced activation of fibroblast-like synoviocytes from patients with osteoarthritis, J Cell Mol Med (19): 187-197). 이러한 발견은 H2S의 외생적 공급은 이들 질병의 귀중한 치료적 선택을 제공할 수 있다는 것을 암시한다.
펜던트 S-아로일티오옥심(SATO) 하부구조체를 갖는 메타크릴레이트-계 폴리머는 Foster 및 Matson에 의해 설명되었다(Foster, J. C.; Matson J. B.; Functionalization of Methacrylate Polymers with Thioximes: A Robust Postpolmerization Modification Reaction and a Method for the Preparation of H2S-Releasing Polymers, Macromolecules, 2014, 47, 5089-5095). 8500 Da 내지 40500 Da의 다른 분자량을 갖는 폴리머가 제조되었다. 동일한 집단이 또한 말단 SATO 기능성을 갖는 펩타이드-계 황화수소-방출 겔을 개발하였으며, 여기서 상기 펩타이드는 ~1kDa의 분자량을 가지므로, 폴리머가 아니다 (Carter, J.M.; Qian, Y.; Foster, J.C.; Matson, J.B.; Peptide-based hydrogen sulfide-releasing gels; Chem. Commun., 2015, 51, 13131). DTT 하부구조체 5-(4-히드록시-페닐)-3H-1,2-디티올-3-티온을 갖는 폴리에틸렌 콘쥬게이트는 Hasegawa 및 van der Vlies등에 의해 기술되었다(Hasegawa, U.; van der Vlies, A.L.; Design and Synthesis of polymeric hydrogen sulfide donors; Bioconjugate Chemistry, 2014, 25, 1290-1300). 콘주게이트에 대한 폴리머성 백본으로서 사용된 폴리에틸렌 글리콜은 5000Da의 명목상 분자량을 가졌다. 상기 콘쥬게이트는 ADT-OH에 비하여 줄어든 세포독성을 나타냈으나, 세포성 분석에서 염증전 사이토킨 종양 괴사 인자(TNF-a)의 생성을 증가시킨 것으로 나타났다. WO 2011/084204는 황화수소 방출 폴리머를 개시하고 있으며, 여기서 상기 황화수소 방출 하부구조체는 물의 존재 하에서 용이하게 가수분해가능한 티오아미드이며 폴리머 백본은 메타크릴레이트 유도체와 같은 합성 폴리머이다. 본 발명에 따른 티오아미드 개질 폴리머의 분자량은 77696 Da이었다. 의학적 장치의 코팅, 즉 스텐트와 같은 임플란트의 코팅을 위해 H2S 방출 폴리머를 사용하는 것이 제시되었다. 또한, US 2010/198338는 의학 장치를 코팅 또는 형성하기 위한 H2S 방출 폴리머를 기술한다. 상기 화합물은 H2S에 결합된 적어도 하나의 염기성 기를 가지며 실시예에서 상기 측쇄에 3차 아민을 갖는 메타크릴레이트 코폴리머가 기체성 H2S와 복합체를 형성한다.
본 발명의 짧은 설명
본 발명의 목적은 제어된 방법으로 황화수소를 방출하고 피부 상태(피부 질병 또는 화장 조건), 안구 질병 및 골관절염의 치료 또는 예방에서 국소적 적용에 적당한 폴리머 화합물을 제공하는 것이다.
본 발명은 황화수소 방출 폴리머 화합물을 제공하며, 여기서 상기 폴리머는 다당류 백본을 갖고 상기 화합물은 적어도 2개 하부구조체를 가지며, 상기 하부구조체는 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있다. 게다가, 본 발명은 약제로서 사용되는 화합물 및 화장품으로서의 화합물의 용도를 제공한다.
본 발명자들은 공유적으로 결합된 하부구조체를 갖는 다당류 유도체를 합성하였으며, 이는 활성화하는 티올기 함유 시약(예시)과 접촉시 제어된 방법으로 H2S를 방출하는 것으로 나타났다. 이들 황화수소 방출 폴리머 화합물은, 상기 언급된 분야, 예를 들어 피부 상태에 대해 가치가 있으며, 다당류 폴리머의 유리한 효과[예를 들어 팽윤 용량(swelling capacity); 윤활을 갖는 히드로겔을 형성]와 해방된 H2S의 유리한 효과를 조합한다. 바람직하게는, 다당류 백본을 갖는 황화수소 방출 폴리머 화합물은 물 또는 상처 유체를 흡수할 것이며 그 안에서 자연스럽게 용해하거나 분산하지 않을 것이다. 본 발명에 따라 다당류 백본을 갖는 황화수소 방출 폴리머 화합물에 의해 형성된 겔은 또한 피부 필러(dermal filler), 안구 내 임플란트(intraocular implant) 또는 유리체 대체재(vitreous substitute)로서 적당하다. 본 발명에 따라 다당류 백본을 갖는 황화수소 방출 폴리머 화합물로 형성된 필름은 조직 분리 및 수술후 조직의 접착 방지에 적당하다. 본 발명에 따라 다당류 백본을 갖는 황화수소 방출 폴리머 화합물을 포함하는 수용액은 윤활 점안액으로 적당하다. 게다가, 본 발명에 따른 다당류 백본을 갖는 황화수소 방출 폴리머 화합물을 갖는 겔은 골관절염의 예방 및 치료를 위한 비스코보충제(viscosupplement)로서 적당하다. 그러한 비스코보충제는 H2S의 치료적 효과를 활용하고 활액의 윤활 성질을 개선할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 폴리머 화합물은 반응, 즉 생물학적(내생적) 또는 외생적으로 투여된 유리 티올(-SH)기를 포함하는 반응 파트너의 존재 하에서 반응에 의해 제어된 방법으로 황화수소를 유리시킨다. 황화수소는 반응 파트너의 존재 하에서만 자유롭게 되도록 설정되어, 상기 기체를 제어되거나 또는 환경-종속적으로 방출할 수 있게 한다. 반응 파트너가 부재시에는 폴리머 화합물은 이들이 황화수소를 방출하지 않는다는 측면에서 안정하고, 예를 들면 안정한 수용액으로서 제형될 수 있다. 그러므로, 상기 폴리머 화합물은 가수분해에 의해 황화수소를 방출하는 화합물의 단점을 극복한다.
그러므로 본 발명은 즉 피하, 피부내, 안구내 및 관절내(intraarticular) 주사제로서 임플란트가능하고, 생분해성이며 생체적합성인 필러, 내안구 임플란트, 유리체 대체재, 또는 비스코보충제로서 사용되거나, 또는 상처(예를 들어 당뇨성 궤양 또는 화상 상처) 치유 촉진 및/또는 흉터를 개선하는 국소적 피부 적용를 위한 드레싱으로서, 또는 안구 적용을 위한 점안액으로서 사용될 수 있는 황화수소 방출 폴리머 화합물을 제공한다. 선행 기술에 따른 황화수소 방출 폴리머의 어느 것도 다당류 폴리머 백본, 적어도 2개 황화수소 방출 하부구조체를 포함하지 않으며 피부 상태, 안구 질병 또는 골관절염의 치료 또는 예방에 사용되는 것을 암시하고 있지 않았다.
그러므로, 본 발명은 피부 질병의 치료 및 예방에서의 용도, 안구 질병의 치료 및 예방에서의 용도 및 골관절 염의 치료 및 예방에서의 용도뿐만 아니라 화장품 용도를 위한 폴리머성 H2S 방출 화합물, 또는 이들 화합물의 사용 방법을 제공한다.
본 발명의 상세한 설명
다음 용어의 정의 및 바람직한 실시예는 동등하게 본 발명에 따른 화합물 및 본 발명에 따른 용도를 위한 화합물 또는 상기 화합물의 용도뿐만 아니라 적용가능한 본 발명에 따른 화합물을 사용하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 황화수소 방출 화합물은 적당한 조건 하에서 황화수소를 방출할 수 있는 화합물로서 이해되어야만 한다. 상기 용어 방출은 분리 또는 자유롭게 설정하는 것과 유사하게 이해될 것이며, 즉 황화수소 방출 화합물은 또한 황화수소 공여자로서 분류될 수 있다.
게다가 본 발명에 따른 폴리머 화합물은 적어도 2개의 하부구조체를 포함하며, 여기서 상기 하부구조체는 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있다. 이 기능적 특징은 티올 활성화 메커니즘에 의해 황화수소를 방출하는 하부구조체를 정의한다. 그러한 하부구조체의 다른 류는 문헌에 설명되어 있다. 적당한 하부구조체는 유기성이며 적어도 하나의 공유적으로 결합된 황 원자를 포함한다. 이들은 티올기(-SH)를 갖는 반응 파트너와 접촉시, 황화수소의 방출이 활성화/촉발되는 공통된 컨셉을 공유한다. 따라서, 폴리머 화합물 내에서 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 하부구조체의 존재는 기체성 황화수소를 검출할 수 있게 하는 조건 하에서 티올기를 포함하는 반응 파트너와 상기 화합물을 접촉시키는 것으로 용이하게 입증될 수 있다. 다음에 사용된 것처럼, 용어 "하부구조체" 또는 "황화수소 방출 하부구조체"는 다르게 지정되지 않으면 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 하부구조체를 의미한다.
바람직하게는, 본 발명은 인간 피부의 표면 내 또는 표면에서, 또는 인간 눈의 표면 내 또는 표면에서 또는 인간 관절 내에서 생리학적으로 발생하는 조건하에서 티올기를 함유하는 반응 파트너의 존재 내에서 예를 들어 20 내지 40℃의 온도 및 4 내지 8 pH, 바람직하게는 4 내지 7 pH에서 황화수소를 방출할 수 있는 화합물을 의미한다.
바람직하게는, 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 하부구조체는
아실-보호된 퍼티올, N-(아실티오)-벤즈아미드, 디티오퍼옥시 무수물, 아릴티오아미드, 및 마늘-유래 황 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
게다가, 황화수소 방출 폴리머 화합물은 그 자체가 H2S를 방출할 수 있는 폴리머 화합물을 의미하며 폴리머성 화합물과 H2S 방출 화합물의 혼합물이 아닌 것에 주목해야만 한다. 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 상기 적어도 2개 하부구조체는 폴리머 구조체의 일부이다. 황화수소 방출 폴리머 화합물을 갖는, 출발물질은 기능성 단위로 제공되고 방출 동력학은 잠재적 캐리어 물질 및 혼합된 H2S 공여자의 혼합 및 분해 성질에 의해 영향을 받지 않을 것이다.
본 발명에 따른 폴리머 화합물 또는 본 발명에 따른 용도를 위한 폴리머 화합물에서, 백본은 다당류이다. 다당류는 우수한 생체적합성의 특징을 제공한다. 적당한 다당류의 예는 히알루론산(소듐 히알루로네이트, 히알루로난, HA), 셀룰로오스 유도체, 예를 들어 카르복시메틸 셀룰로오스, 알긴산의 소듐 또는 칼슘 염, 콘드로이틴 설페이트, 더마탄 설페이트, 키토산 및 키토산 유도체, 예를 들어 트리메틸 키토산 및 다른 4차화된 키토산 유도체 및 카르복실 개질 키토산 유도체, 예를 들어 카르복시메틸 키토산, 및 펙틴으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 이들 다당류는 유도체화를 가능하게 하는 기능기를 갖는다. 특히, 적당한 다당류 폴리머는 아민 또는 카르복실기로부터 선택된 기능기를 갖는다. 발명자들은 예시적으로 H2S 방출 하부구조체를 갖는 개질된 히알루론산이 다른 세포주에 대해 우수한 내약성을 나타냈다는 것을 입증하였다. 백본이 다당류인 본 발명에 따른 화합물(용도에 대해)에서, 바람직하게는 상기 다당류는 키토산 및 히알루론산 (HA)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 키토산 및 히알루론산 둘 다는 히드로겔을 형성할 수 있는 생체적합가능한 물질로서 잘 특징되며, 이는 피부 분야의 맥락(Boateng, Matthews et al., 2008, Wound healing dressings and drug delivery systems: a review, J Pharm Sci (97): 2892-2923; Dai, Tanaka et al., 2011, Chitosan preparations for wounds and burns: antimicrobial and wound-healing effects, Expert Rev Anti Infect Ther (9): 857-879), 피내 분야(WO 97/04012, WO 2010/065784, WO 2011/124380), 국소적 안구 분야(WO 2015/169728), 내안구 분야(Schramm, Spitzer et al., 2012, The cross-linked biopolymer hyaluronic acid as an artificial vitreous substitute, Invest Ophthalmol Vis Sci (53): 613-621) 및 비스코보충제(Brockmeier and Shaffer, 2006, Viscosupplementation therapy for osteoarthritis, Sports Med Arthrosc (14): 155-162; Oprenyeszk, Chausson et al., 2013, The intra-articular injection of a new chitosan biomaterial prevents the progression of osteoarthritis in ACLT rabbit model, Osteoarthritis and Cartilage (21): S69) 측면에서 본 발명의 유리한 장점이다. 게다가 다당류, 특히 키토산 및 히알루론산은 상처 삼출물(분비된 상처 유체)를 흡수할 수 있다. 또한 티올기 함유 키토산 및 히알루론산 유도체는 이전에 설명되어 있으며(Hongyok, T., 2009, Effect of chitosan-N-acetylcysteine conjugate in a mouse model of botulinum toxin B-induced dry eye; Arch. Ophthalmol. 127:525-532; US2010/0028399 A1; Palumbo Salvatore, F., 2012; In situ forming hydrogels of new amino hyaluronic acid/benzoyl-cysteine derivatives as potential scaffolds for cartilage regeneration), 예를 들어 측쇄에 N-아세틸시스테인 또는 벤조일-시스테인을 갖는 것으로 이전에 설명되었다. 시스테인 유도체를 포함하고 있음에도, 이들 폴리머들은 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출하려고 의도하지도 않았고 방출할 수도 없다.
본 발명에 따른 적당한 H2S 방출 폴리머 화합물은 바람직하게는 20 kDa 내지 500 kDa의 평균 분자량, 예를 들어 대략 150kDa의 평균 분자량을 갖는다. 히알루론산 백본을 갖는 본 발명에 따른 적당한 폴리머 화합물은 20 kDa 내지 3 MDa의 평균 분자량, 바람직하게는 90 kDa 내지 3 MDa, 예를 들어 대략 600 kDa의 분자량을 갖는다. 일반적으로, 본 발명에 따른 화합물의 폴리머성 특징은 바람직하게는 10kDa 이상, 보다 바람직하게는 25 kDa 이상 또는 50 kDa 이상의 평균 분자량으로 반영된다. 예를 들어, 상기 폴리머는 10 kDa 내지 3 MDa, 예를 들어 50 kDa 내지 1000 kDa, 또는 100 kDa 내지 600 kDa 또는 100 kDa 내지 300 kDa의 평균 분자량을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 폴리머 화합물은 단당류, 이당류 또는 올리고당류의 반복 단위를 갖는 다당류 백본 및 상기 다당류 백본에, 예를 들어 링커로 공유적으로 연결된 적어도 2개의 하부구조체를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 그러므로, 황화수소 방출 하부구조체는 폴리머 화합물의 측쇄의 일부로서 설명될 수 있다. 적어도 2개 황화수소 방출 하부구조체를 갖고, 적어도 2개의 반복 단위의 폴리머 백본은 황화수소 방출 하부구조체를 도입하는 각각의 개질을 나타낸다. 일반적으로 다당류 백본이 개질을 나타내는 정도는 개질도로서 표현될 수 있다. 바람직하게는, 폴리머g당 황화수소 방출 하부구조체의 개질도는 폴리머g당 10 μM 이상의 하부구조체, 보다 바람직하게는, 50 μM 이상 또는 100 μM 이상이다. 예를 들어, 상기 폴리머는 폴리머 g 당 황화수소 방출 하부구조체가 10 μM 내지 1000 μM, 예를 들어 50 μM 내지 500 μM 또는 100 μM 내지 300 μM인 개질도를 가질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 폴리머 화합물은 화학식 I에 따른 하부구조체를 포함한다.
Figure pct00001
여기서 R1 는 알킬, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 아르알킬 또는 아릴이며, 바람직하게는 페닐 또는 메틸로 이루어진 군으로부터 선택되며, 상기 사각형은 하부구조체가 황화수소 방출 폴리머 화합물의 다당류 백본에 연결되는 지점(또한 부착점이라 함)을 나타낸다.
본 실시예에 따른 바람직한 화합물은 다당류-결합된 아실-보호된 퍼티올이다. 발명자 지식에 따라 다당류-결합된 아실-보호된 퍼티올은 이전에 설명되어있지 않다. 발명자들은 이들 폴리머 화합물이, 티올 화합물의 존재, 예를 들어 아미노산 L-시스테인, 시스테아민 또는 산화방지제 글루타티온의 존재에 의해 촉발되어 황화수소를 방출하는 것을 나타낼 수 있었다. 폴리머 화합물의 수성 제제의 폴리머성 특징 및 높은 점도는 H2S의 방출을 금지하지 않았다.
화학식 I에서, 바람직하게는, R1 은 C1 내지 C3 알킬, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로프-1-일, 또는 프로프-2-일, 또는 아릴, 예를 들어 페닐이다. 결과적으로, 퍼티올의 보호기는 예를 들어 아세틸 또는 벤조일기이다. 바람직하게는, R1는 메틸, 즉 보호기는 아세틸이다. 아세틸 보호기를 갖는 히알루론산의 퍼티올 유도체는 벤조일 유사체보다 더 높은 준위로 H2S 방출을 나타내었다.
바람직하게는, 적어도 2개의 아실-보호된 퍼티올 하부구조체는 링커를 통해 다당류 백본에 연결된다. 본 발명에 따른 바람직한 황화수소 방출 폴리머 화합물은 화학식 II에 따른 적어도 2개의 단위를 포함한다.
Figure pct00002
(II)
여기서 R1은 알킬, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 아르알킬 또는 아릴이며, 바람직하게는 페닐 또는 메틸로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 반복 단위는 다당류 백본의 일부이고, 다당류 백본은 점선으로 나타내며, L은 링커이다. 화학식 II에 따른 단위는 화학식 I에 속하고, 화학식 I에서와 같은 동일한 기호를 각 R1에 적용한다. 링커 L은 바람직하게는 하부구조체에 대해 제1 결합 및 반복 단위, 즉 상기 다당류 백본의 반복단위를 형성하는 부분의 원자에 대해 제2 결합을 하여 하부구조체 및 반복 단위 사이에 브릿지를 형성한다. 물론, 상기 폴리머 화합물은 바람직하게는 화학식 I에 따른 하부구조체를 포함하며, 여기서 바람직하게는 임의 추가 하부구조체는 화학식 II에 따른 추가 단위 내에 포함된다.
일반적으로, 다양한 컨셉이 링커 L에 대해 적용될 수 있다. 링커 L은 다당류 백본의 성질에 따라 다양한 화학적 기를 포함할 수 있다. 예를 들어 링커는 아미드 결합과 연결될 수 있으며, 아미드 결합의 카르복실 부분 또는 아민 부분은 다당류 백본, 즉 반복 단위의 일부이다. 폴리머 백본을 형성하는 다당류는 기능화된 링커의 부착을 위한 아민 또는 카르복실기를 제공하는 것이 바람직하다(s. 상술한 바람직한 다당류). 히알루론산은 예를 들어 글루쿠론산 단위 및 N-아세틸글루코스아민 단위를 포함한다. 바람직하게는, 글루쿠론산 단위의 카르복실기는 아민계 링커에 의해 개질된다. 키토산은 글루코스아민 단위를 포함하고, 바람직하게는 상기 아민은 카르복실계 링커로 개질된다. 예시적으로 도 1은 아실-보호된 퍼티올-개질된 키토산 및 히알루론산을 나타낸다.
이들 예는 바람직한 실시예에 따르며, 상기 링커는 화학식 III 및 화학식 IV로 이루어진 군으로부터 선택된다:
Figure pct00003
(III)
및
Figure pct00004
(IV)
여기서 상기 사각형은 다당류 백본, 즉 황화수소 방출 폴리머 화합물의 다당류 백본의 반복 단위에 대한 부착점 및 화학식 I에 따른 하부구조체에 대한 부착점을 나타내며, 여기서 R2 및 R3 는 독립적으로 수소, 알킬 또는 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일 실시예에서, R2 및 R3 는 수소가 아니며, 즉 그 결과 3차 퍼티올이 되는 것이 바람직하다. 3차 퍼티올은 저분자량 H2S 공여자로 이전에 설명되어 있다(US 9,096,504).
키토산 백본 및 화학식 III의 링커를 갖는 아실-보호된 퍼티올을 포함하는 폴리머(R2 및 R3 둘다 수소)는 N-아세틸 시스테인(NAC)으로 개질된 키토산에 관한 것이다. NAC-키토산은 약물 송달 목적 및 안과 분야에 특히 유용한 다양하게 유리한 효과를 갖는 생체적합성 폴리머로서 이전에 설명되어 있다(Hombach, Hoyer et al., 2008, Thiolated chitosans: development and in vitro evaluation of an oral tobramycin sulphate delivery system, Eur J Pharm Sci (33): 1-8; Schmitz, Grabovac et al., 2008, Synthesis and characterization of a chitosan-N-acetyl cysteine conjugate, Int J Pharm (347): 79-85); WO　2015/169728).
화학식 IV(R2 및 R3는 모두 수소)의 히알루론산 백본 및 링커를 갖는 아실-보호된 퍼티올 함유 폴리머는 이전에 설명된 시스테아민으로 개질된 히알루론산에 관한 것이다(Clausen, Hornof et al., 2008, Thiolated Biopolymers: New Polymers for Ocular Use, Investigative Ophthalmology & Visual Science (49): 5770-5770; Hornof, Hoffer et al., 2008, Evaluation of Thiolated Polymers With Antioxidative Properties for the Use in Artificial Tears, Investigative Ophthalmology & Visual Science (49): 113-113; Hugh-Bloch, Hornof et al., 2008, Disulfide Crosslinked Hyaluronic Acid Films for Ocular Drug Delivery, Investigative Ophthalmology & Visual Science (49): 5773-5773); WO　2008/077172, "Use of polymers").
다른 양상에서, 본 발명은 약제로서의 용도 및 화장품으로서의 본 화합물의 용도에 대한 본 발명에 따른 화합물을 제공한다. 이들 양상에서 황화수소 방출 폴리머는 다당류 백본 및 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 적어도 2개 하부구조체를 포함하고 선택적으로 상술한 다른 우선성을 나타낸다.
본 발명의 발견을 기초로, 본 발명에 따른 화합물의 장점은 H2S 방출 성질이 없는 관련된 폴리머까지 확장하며, 피부 상태, 안구 질병 및 골관절염의 치료 및 예방에 유용해야만 한다.
본 발명에 따른 화합물에 대한 응용 분야는 의약적 성질의 피부 상태, 즉 피부 질병뿐만 아니라 화장 피부 상태를 포함한다. 그러므로, 일 양상에서 본 발명은 화장품으로서 본 발명에 따른 화합물의 용도를 제공한다. 여기서 사용된 용어 화장품 또는 약제는 또한 의약 장치 또는 의약 제품을 또한 의미할 수 있다는 것을 주목해야만 한다. 일 양상에서, 본 발명은 피부 상태의 치료 및 예방에서 본 발명에 따른 화합물 또는 본 발명에 따른 화합물의 용도를 제공한다. 피부 상태는 화합물 사용시 피부 질병 또는 화합물 사용시 화장품 피부 상태이다.
일 실시예에서 상기 피부 질병은 피부 상처, 즉 찢어진 상처, 절단, 구멍, 병변(lesion), 수차(aberration), 화상 또는 궤양, 특히 벌어진 상처와 같은 피부 상처일 수 있다. 상처 치유에 미치는 영향은 H2S의 항산화적, 염증-조절 및 신생혈관적 성질에 의해 중재될 수 있다. 특히, 치료는 염증이 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 성숙 및 리모델링하는 동안에 상처 치유의 단계에서 유리할 수 있다. 상처는 또한 만성 상처, 예를 들어 당뇨병, 정맥 또는 동맥 질병, 감염, 및 노화에 따른 신진대사결핍과 관련된 상처일 수 있다. 피부 질병은 또한 흉터, 즉 이전 상처를 나타내는 피부 표시일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 질병은 급성 또는 만성 염증성 성질, 예를 들어 태양광 화상, 알레르기원에 노출 또는 화학적 자극에 따른 염증성 반응, 건선 또는 피부염(습진)일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 용도는 화장품 성질의 피부 상태, 즉 화장품 피부 상태에 대한 화장품으로서의 용도에 관한 것으로, 상기 피부는 예를 들어 노화 또는 다른 원하지 않는 비의학적 피부 현상을 나타낸다. 예시적으로, 상기 화장품 용도는 피부 영역뿐만 아니라, 피부 주름 및 미세한 선의 치료 및 예방에 대한 용도를 나타내며, 이는 노화의 다른 신호, 예를 들어 탄력성 감소(탄력섬유증), 부러진 모세혈관 및 일광 노출(sun damage)을 나타낸다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 안구 질병의 치료 및 예방에 사용되는 본 발명에 따른 화합물을 제공하며, 상기 화합물은 황화수소 방출 폴리머이다. 예시적으로, 상기 안구 질병은 녹내장, 결막염과 같은 염증성 상태, 및 황반변성과 같은 망막 질병, 망막 혈관 폐색 및 당뇨성 망막증으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
또 다른 양상에서, 본 발명은 골관절염의 치료 및 예방에서의 용도에 대한 본 발명에 따른 화합물을 제공하며, 상기 화합물은 황화수소 방출 폴리머이다. 일 실시예에서, 골관절염은 염증성 질병 및/또는 만성 관절염(라임병 관절염, 류마티스 관절염, 건선 관절염)과 관련된 이차 관절염이 바람직할 수 있다.
상술된 질병 및/또는 상태의 치료 및 예방을 위하여 본 발명에 따라 화합물을 사용하는 것은, 상기 화합물 또는 상기 화합물을 포함하는 조성물을 대상, 예를 들어 인간에 적용하는 것을 포함할 것이다. 국소적 적용가 바람직하며, 특정 위치, 즉 피부 상태, 안구 질병 또는 골관절염이 발생하거나 또는 발생할 것으로 예상되는 적용 사이트, 예를 들어 피부 영역, 안구 조직(보다 일반적으로 눈) 또는 치료할 대상의 관절에 적용하는 것으로 이해된다.
피부 상태(피부 질병 또는 화장 피부 상태)를 치료 및 예방하고자 사용하는 경우에, 국소적 적용, 바람직하게는 피부 적용는 피부의 정해진 부분, 예를 들어 피부 상태가 일어나거나 또는 일어날 것으로 예상되는 피부 영역에서 수행되는 것으로 이해되어야만 한다. 국소적 적용는 표면적으로, 피부내로 또는 피하로, 즉 조직의 피부 영역 아래에서 주사로 피부 영역을 치료하는 단계를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 용도를 위한 화합물은 피부 영역 위로 또는 그 안으로 투여되고, 여기서 상기 피부 영역은 (화장 또는 의학적) 피부 상태를 나타내거나 피부 영역이 상기 피부 상태로 발전할 것으로 의심되는 곳이다.
안구 질병을 치료하고 예방하고자 사용하는 경우에, 안구 조직(보다 일반적으로는 눈에)에 대해 국소적으로 적용하는 것이 바람직하다. 국소적 적용은 안구 표면 상에 본 발명에 따라 사용하기 위하여 화합물을 예를 들어 점안액 형태 또는 눈에 주사하는 것으로 적용하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따라 사용하기 위한 화합물은 유리체 대체재 또는 내안구 임플란트로서 투여될 수 있다. 유리체 대체재는 유리체 절제술 후 눈의 뒤로 겔로서 주입된다. 내안구 임플란트는 안구 수술 동안 눈 안으로 주입되거나 임플란트된다. 본 발명에 따른 용도로서 화합물이 안구 표면(안약 점액, 눈 겔 등인 조성물로)에 투여되는 일 실시예에서, 화합물에 의해 방출된 H2S는 눈의 다른 부분에 또한 효과를 줄 수 있다. 방출된 H2S는 다른 부분으로 확산할 수 있으므로, 화합물은 망막과 관련된 질병 또는 녹내장과 같이 눈의 비표면적 부분과 관련된 질병에 효과를 가질 수 있다.
골관절염을 치료 및 예방하는데 사용하는 경우에, 관절에 국소적 적용이 바람직하며, 여기서 상기 관절은 골관절염을 나타내거나 또는 상기 관절은 골관절염을 발달시킬 것으로 의심되는 것이다. 본 발명에 따른 용도를 위한 화합물이 비스코보충제로서 투여될 수 있다. 비스코보충제는 조직의 관절, 예를 들어 무릎 내로 겔로서 주입되며, 관절내주사(intraarticular injection)라 한다. 비스코보충제로 투여되는 화합물 또는 조성물은 임플란트라 한다.
본 발명에 따른 화합물을 적용하기 위한 조성물은 본 발명에 따른 화합물 및 하나 이상의 적당한 부형제를 포함한다. 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 조성물은 약제, 화장품 또는 의학 장치 또는 의학 제품일 수 있다. 본 발명에 따른 조성물 내에 포함되는 약제학적으로 허용가능한 부형제는 적당한 담체 및/또는 희석제로 이루어진 군으로부터 선택되며, 예를 들어 필러, 결합제, 붕해제, 흐름 컨디셔너, 윤활제, 향, 방부제, 안정화제, 습윤제 및/또는 에멀젼화제, 가용화제, 삼투압 조절 및/또는 완충제 조절용 염을 포함한다. 상기 조성물은 예를 들어 키토산 및/또는 히알루론산과 같은 폴리머성 부형제를 포함한다. 상기 조성물은 가교된 히알루론산과 같은 안정화된 폴리머를 또한 포함한다.
다당류 백본을 갖는 일부 폴리머 화합물, 예를 들어 히알루론산, 펙틴, 소듐 알지네이트, 카르복시메틸 셀룰로오스 또는 키토산은 물과 히드로겔을 형성하므로, 상기 조성물은 히드로겔로서 제공될 수 있다. 겔은 피부 또는 안구 피부 위로 국소적으로 적용될 수 있다. 조성물은 상기 화합물을 피부 내로 또는 피하로 피부 필러로서 적용하기 위하여 주사가능한 임플란트일 수 있다. 상기 조성물은 유리체 대체재 또는 내안구 임플란트로서 화합물을 적용하기 위한 주사가능한 임플란트일 수 있다. 상기 조성물은 또한 관절내 비스코보충제로서 화합물을 적용하기 위한 주사가능한 임플란트일 수 있다.
본 발명에 따른 화합물을 적용하기 위한 조성물은 또한 하나 이상의 활성 물질, 예를 들어 비타민, 항염증제, 항류마티스제(antirheumatic agent), 진통제, 항감염제(anti-infective agent), 항바이러스제, 항생제, 항진균제(antimycotics), 방부제, 화학치료제, 세포정지제(cytostatic agent), 국소마취제(local anesthetics), 항알레르기제, 항히스타민제, 항염증제 및 성장인자의 군으로부터 선택된 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 화합물 또는 본 발명에 따른 화합물을 포함하는 조성물을 제공하기 위하여, 통상의 기술자는 의도한 용도에 따라 다른 적용 형태를 가시화할 것이다. 화합물의 적용 형태는 상처 드레싱 또는 피부 패치의 형태로, 예를 들면 접착제 또는 히드로겔 드레싱과 같은 다른 물질과 조합하여 히드로콜로이드 드레싱에서 겔 형성제로서 상처 드레싱 또는 피부 패치의 형태일 수 있다. 그러한 상처 드레싱은 겔, 얇은 시트, 필름 또는 다층 복합체 드레싱일 수 있다. 상기 화합물은 비드, 플레이크, 분말 및 실의 형태로 제공되고 필름, 섬유성 패드, 웹, 직물 또는 부직포, 동결건조 스폰지, 기포 또는 이들의 조합의 형태로 제조될 수 있다. 상기 화합물을 적용하기 위한 다른 국소적 제형은 액체(용액, 예를 들어 점안액용 용액, 현탁액 및 에멀젼) 및 반고체 제제(겔, 연고 및 크림)을 포함한다. 벌어진 상처 치료 또는 눈에 사용하고자 하는 조성물 또는 주사로 사용하고자 하는 조성물의 경우에, 이들은 멸균 적용 형태로 제공되어야만 한다. 실시예 6 내지 19에서 다른 적용 형태가 제시된다.
이전에 논의된 것처럼, 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 하부구조체를 포함하는 H2S 방출 폴리머 화합물은 유리 티올기(-SH)와 반응하여 H2S를 방출한다. 그러므로, 본 발명에 따른 화합물은 바람직한 화합물로부터 H2S의 방출을 촉발할 수 있게 하는 티올기 함유 반응 파트너와 함께 조합하여 적용/투여되는 것이 바람직하다. 대안적으로, H2S 방출은 유리 티올기를 갖는 반응 파트너에 의존하며, 이는 적용되는 사이트에서 자연적으로 발생한다.
일 실시예에서, 본 발명에 따라 사용하기 위한 화합물 또는 화합물의 용도는 화합물이 국소적 사이트(즉 신체의 특정 위치, 예를 들어 피부 영역, 눈 또는 관절)에 투여되고 동시에 또는 연속적으로 티올기 함유 반응 파트너가 상기 적용 사이트에 투여되는 것을 포함한다.
동시에 또는 연속적으로 투여하는 것은 본 발명에 따른 황화수소 방출 폴리머 화합물 및 티올기 함유 반응 파트너의 병행 치료가 가능하게 한다. 조합된 적용은 반응 파트너가 서로 반응할 수 있도록 하는 조건에서 반응 파트너를 제공해야만 한다. 특히 지역적 근접성(local proximity), 즉 직접적 접촉은 예를 들어 두 가지가 동일한 피부 영역에 투여되는 경우의 반응을 위해 제공되어야만 한다. 피부 영역은 영역의 크기가 피부의 각 상태에 따라 달라지는 피부의 장소 또는 점일 수 있다.
이와 관련해서, 동시 또는 연속적은 본 발명에 따른 화합물 및 티올기 함유 반응 파트너가 약 동일한 시간에 투여된다는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 바람직한 선택으로서, "동시에"는 일시적으로 동시를 나타낸다. "연속적으로"는 티올기 함유 반응 파트너 또는 본 발명에 따른 화합물이 먼저 적용되는 것을 나타낼 수 있다. 그러나 본 발명에서 바람직하게는 "연속적으로"는 2개 화합물이 서로 바로 직접적으로 투여되는 것을 나타낸다.
본 발명에 따른 화합물 및 티올기 함유 반응 파트너는 함께 투여되는 것이 바람직한 반면에, 이들은 적용 형태의 제조 또는 저장 동안에 서로 반응하지 않도록 되어야 한다. 본 발명의 일 양상에서, 본 발명에 따른 화합물 및 티올기 함유 반응 파트너는 동일한 조성물로 제공되지 않는다. 동시 적용을 위한 적당한 적용 형태를 제공하기 위하여, 통상의 기술자는 적당한 단일 복용 키트 또는 패키지를 구상할 것이며, 본 발명에 따른 폴리머 및 티올기 함유 반응 파트너는 별도로 저장되고 제공될 것이며, 어떻게 이들이 투여 바로 전 또는 투여 동안 어떻게 혼합해야 하는가 하는 지시서도 함께 포함한다.
본 예들은 본 발명에 따른 화합물 및 티올기 함유 반응 파트너의 공동 투여가 가능하게 하는 응용 형태를 개시한다. 보다 일반적으로, 다음과 같이 다른 형태들이 설명될 것이다: 예를 들어 단일 복용 키트 또는 패키지를 열자마자, H2S 방출 폴리머 함유 조성물 "A" 및 티올기 함유 반응 파트너의 조성물 "B" 는 투여 전 또는 투여 동안 혼합되어 최종 국소 조성물을 형성한다: 사용자(예를 들어 환자, 화장품 사용자, 의료계 종사자)가 단일 복용 패키지를 열고, 사용자는 상기 패키지의 챔버를 그 또는 그녀의 손바닥에 비우거나, 또는 적당한 혼합 용기에 넣고, 상기 혼합물 A, 예를 들어 H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 조성물 A를 조성물 B, 예를 들어 L-시스테인을 함유하는 조성물 B와 혼합하여 최종 국소적 조성물을 형성한 후 상기 국소적 조성물을 영향을 주고자 하는 영역에 적용한다. 대안적으로, 사용자는 1차적으로 조성물 A를 영향을 미치고자 하는 피부 영역에 적용하고, 바로 이어서 조성물 B를 동일한 피부 영역에 적용할 수 있다. 대안적 실시예에서, 조성물 A 및 B를 포함하는 2개 별도 챔버를 갖는 단일 패키지가 제공된다. 사용자는 단일 복용 패키지를 열고 패키지의 챔버들을 영향을 줄 피부 영역에 직접적으로 비운다. 조성물 A 및 조성물 B, 예를 들어 H2S 방출 히알루론산 유도체 및 L-시스테인 각각 함유하는 조성물 A 및 B는, 사용자가 조성물들을 영향을 미칠 영역 내로 문지르기 때문에 혼합된다. 추가 바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 용도를 위하여 화합물은 조성물 A 및 조성물 B를 유지하는 별도 챔버를 포함하는 (다중 복용) 이중 챔버로 구성된 장치로부터 투여된다. 그러한 장치의 일 예에서, 디스펜서는, 2개 조성물을 대략 동등 부피로 연속해서 제공하는 복용 헤드를 누르는 것으로 챔버 내 포함된 2개의 조성물들을 별도로 동시에 복용시킬 수 있다. 본 발명의 국소 조성물을 투여하는 추가 실시예는 2개의 객실 튜브로서 하나의 객실에는 조성물 A 및 다른 객실에는 조성물 B를 갖는다. 2개 객실은 얇은 막으로 분리되어 있으며, 이 막은 사용자가 튜브를 비우려고 할때 파열되어, 적용 전에 2개 성분들을 혼합시키게 한다. 대안적 패키지 실시예 각각에서, 조성물 A 및 조성물 B는 투여전 또는 투여 동안 혼합되어 최종 국소적 조성물을 형성한다. 피부 상태(피부 질병 및 화장 상태)를 예방 및 치료하기 위한 주입, 즉 피내 또는 피하 주입, 안구 질병의 치료 및 예방을 위한 안구내 주입 및 골관절염의 예방 및 치료를 위한 관절내 주입에 의해 적용하는 경우에, 본 발명에 따른 용도를 위하여 화합물을 주사가능한 조성물로 제공한다. 예를 들어 화합물을 포함하는 조성물 "A"는 단일 복용 주사기 내로 충진되고 습열로 멸균된다. 티올기 함유 반응 파트너는 또한 주사를 통해, 즉 멸균 용액으로서 제공될 수 있고 이 조성물 "B"는 동일한 측면, 즉 같은 피부 영역, 안구 적용 사이트 또는 동일한 관절 내로 주사될 수 있다. 이중 챔버 주사기는 또한 2개 조성물을 주사로 동시에 투여할 수 있게 한다. 그러나, 주사의 경우(예를 들어 실시예 9, 10-15)에 특히, 조성물 B의 공동 투여는, H2S의 방출을 촉발하는 티올기 함유 반응 파트너가 피부, 안구 조직 또는 활액(활액)(이하 참조) 내에서 제공될 수 있기 때문에 제거될 수도 있다.
일 실시예에서 티올기 함유 반응 파트너는 저분자량, 예를 들어 약 500Da 이하의 유기 화합물이다. 작은 유기 화합물은 히드로겔과 같은 폴리머 덩어리 또는 폴리머 화합물로 형성된 임플란트에서도 황화수소 방출 하부 구조체를 가로지를 수 있다. 입체적 방해는 고분자량 화합물로서 효소가 폴리머 배열 내 황화수소 방출 하부구조체를 용이하게 가로지를 수 없기 때문에 효소계 활성화 메커니즘에 대해 문제가 될 수 있다. 그러나, 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 본 발명에 따른 화합물에 대하여, 작은 활성화제(티올기 함유 반응 파트너)가 이용가능하다. 바람직한 실시예에서, 티올기 함유 반응 파트너는 시스테인, 시스테아민, N-아실시스테인, 호모시스테인 및 글루타티온으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 글루타티온은 환원된 글루타티온으로 이해되어야 한다. 바람직하게는, 시스테인은 L-시스테인이고, N-아실시스테인은 N-아세틸시스테인이다.
또 다른 예에서, 티올기 함유 반응 파트너는 또한 티올화된 폴리머, 예를 들어 티올화된 키토산, 티올화된 히알루론산 또는 다른 티올화된 다당류일 수 있다. 예를 들어 상기 조성물은 다당류 백본을 갖는 H2S 방출 화합물 및 티올기 함유 반응 파트너를 포함하며, 여기서 상기 티올기 함유 반응 파트너는 H2S 방출 화합물과 동일하거나 또는 다른 다당류를 갖는 티올화된 다당류이다.
또 다른 실시예에서, 티올기 함유 반응 파트너는 피부, 눈, 상치 치유 동안의 과립화 조직, 상처 삼출물, 활액 내에서 자연적으로 발생하는 물질, 예를 들어 환원된 글루타티온일 수 있다(Shindo, Witt et al., 1994, Enzymic and non-enzymic antioxidants in epidermis and dermis of human skin, J Invest Dermatol (102): 122-124; Rose, Richer et al., 1998, Ocular oxidants and antioxidant protection, Proc Soc Exp Biol Med (217): 397-407; Rhie, Shin et al., 2001, Aging- and photoaging-dependent changes of enzymic and nonenzymic antioxidants in the epidermis and dermis of human skin in vivo, J Invest Dermatol (117): 1212-1217; Angthong, Morales et al., 2013, Can levels of antioxidants in synovial fluid predict the severity of primary knee osteoarthritis: a preliminary study, Springerplus (2): 652; Honnegowda, Kumar et al., 2015, Effects of limited access dressing in chronic wounds: A biochemical and histological study, Indian J Plast Surg (48): 22-28). 그러므로, 주사를 통한 투여 또는 벌어진 상처의 치료 측면에서 특히, 폴리머로부터 H2S 방출을 촉진시키는 외인성 티올기 함유 반응 파트너를 공동 투여할 필요가 없을 수 있다.
추가 양상에서, 본 발명은 상태를 치료하거나 또는 예방하는 방법에 관한 것으로, 상기 상태는 피부 상태(피부 질병 또는 화장 상태), 안구 질병 또는 골관절염으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
i) 본 발명에 따른 화합물을 제공하는 단계 및
ii) 상기 화합물을 국소적 적용 사이트에 투여하는 단계로서 상기 상태가 상기 사이트에서 일어나거나 또는 일어날 것으로 예상되는 단계.
국소적 사이트는 상기 방법이 피부 상태, 안구 질병 또는 골관절염 각각을 치료 또는 예방하는 것과 관련이 있는 경우 피부 영역, 안구 조직 또는 관절일 수 있다.
피부 영역에 투여하는 것은 피부 상태를 치료하거나 또는 예방하기 위한 것으로 여겨지며 상기 국소적 적용은 국소적일뿐만 아니라 상술한 것과 같이 피하 또는 피내 주사일 수도 있다. 안구 질병을 치료 및 예방하는 경우에, 투여하는 단계는 안구 표면에 국소적으로 적용하는 단계뿐만 아니라 상술한 바와 같이 안구내 주사를 포함할 수 있다. 골관절염의 치료 및 예방의 경우에, 단계 ii)에서 설명된 국소적 적용은 화합물이 관절에 투여되어야만 한다는 것을 의미하며, 바람직하게는 상기 화합물은 관절 내 주사를 통해 투여된다. 일 실시예에서, 치료 또는 예방의 방법은 동일한 국소적 적용 사이트에서 티올기 함유 반응 파트너를 동시에 또는 연속적으로 투여하는 단계를 더 포함한다.
바람직한 실시예에서, 상기 방법은 화장 피부 상태를 예방 및 치료하는 방법이므로, 상기 방법은 화장 방법이며 질병이 아니라 화장 성질의 피부 상태의 치료 또는 예방에 관한 것이다.
본 발명은 도면 및 비제한적 예에 의해 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 황화수소 방출 폴리머 화합물에 대한 예시적 반응식이며, 도 1a 및 1b는 모두 아실-보호된 퍼티올 하부구조체를 갖는 히알루론산을 나타내고 도 1c는 아실-보호된 퍼티올 하부구조체를 갖는 키토산을 나타낸다.
도 2는 도 1c의 폴리머의 합성 반응식을 도식적으로 나타낸다.
도 3은 도 1a의 폴리머의 합성 반응식을 도식적으로 나타낸다.
도 4는 도 1a의 대안적 합성 반응식을 도식적으로 나타낸다.
도 5는 도 1b의 폴리머의 합성 반응식을 도식적으로 나타낸다.
도 6은 H2S 방출 키토산 히알루론산 유도체로 수행된, H2S 방출 분석의 결과를 나타낸다.
도 7은 H2S 방출 히알루론산 유도체로 수행된 H2S 방출 분석의 결과를 나타낸다.
도 8은 세포 적합성 분석 결과로서, 조사된 세포주는 1차 인체 피부아세포(primary human dermal fibroblast, dFb)(도 8a)이고, 고정된 인간미세혈관내피세포(HMEC-1)(도 8b), 및 세포주 HaCat의 각질세포(도 8c)이고 세포 적합성 분석의 결과이다. "% GAG"는 조사된 화합물의 조사된 농도를 나타낸다. 중요도는 쌍을 이루지 않은 Student's T-test를 사용하여 계산되었고, 결과들은 별로 나타내었다: p<0.05: *, p<0.01:**, p<0.005: ***, 및 p<0.001: ****.
도 9는 멀티층 상처 드레싱의 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 10은 N-(벤조일티오)벤즈아미드 유도체 및 공유적으로 결합된 N-(벤조일티오)벤즈아미드 하부구조체를 갖는 H2S 방출 히알루론산 유도체의 제조를 나타낸다. 도 10a는 아미노기로 개질된 H2S 공여자 5a의 유도체의 합성에 대한 반응식을 나타낸다. 도 10b는 공유적으로 결합된 N-(벤조일티오)벤즈아미드 하부구조체를 갖는 H2S 방출 히알루론산 유도체를 나타낸다.
반응식에서, 상기 폴리머 화합물은 폴리머 섹션에 의해 가시화되고 상기 브래킷은 이들 섹션들이 다중화된 것이고, 즉 폴리머 내에서 n-배 다중화된다는 것을 나타낸다. 합성식은 기호적 성질로 나타낸 것이고, 비개질 및 개질된 반복 단위의 관련성은 개질된 실제 정도를 나타내지 않는다.
실시예
실시예 1: H 2 S-방출 키토산 유도체의 생성
키토산-N-아세틸시스테인 염산염(키토산-NAC), 도 1c에 따른 H2S 방출 폴리머를 위한 출발 물질은 이전에 설명된 방법에 따라 합성되었다(WO 2015/169728 "안과 수용액 및 건조한 안구 증상 치료 방법"). 합성을 위한 다른 경로는 잘 공개되어 있다(Schmitz, Grabovac et al., 2008, Synthesis and characterization of a chitosan-N-acetyl cysteine conjugate, Int J Pharm (347): 79-85). 반응식은 도 2에 도시되어 있다.
2g 키토산-NAC(MW 150　kDa, 개질 정도 185　μmol 티올 모이어티/g(폴리머))을 200mL 물에 용해시켰다(WFI, 주사용 물). 약 90　mg (approx. 400　μmol) 2,2'-디티오디피리딘을 5mL 에탄올에 용해시키고 상기 폴리머 용액에 혼합시켰다. 용액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 이후, 76　mg(1　mmol)의 티오아세트산을 0.5　mL 1　M NaOH 내에 용해시키고 상기 반응 용액에 첨가하였다. 용액을 35min 추가 교반하였다. 이후 용액을 NaOH로 중성화하고 2-프로판올 첨가로 폴리머를 침전시켰다. 폴리머를 흡입여과로 수확하였다. 추가 정제를 위하여 폴리머를 WFI에 현탁시키고, 5M HCl로 강산화시켰다(pH~1). 상기 폴리머를 다시 2-프로판올을 첨가시켜 침전시키고 흡입 여과로 수확하였다. 폴리머를 2-프로판올로 서너번 세척하고 감압하에서 최종 건조하였다.
1.6g 폴리머를 백색의 수용해성 분말로서 예상 분자량 150kDa(출발물질을 기초로 함)이고 개질도가 H2S 방출 퍼티올 구조체 178　μM/g(폴리머)인 것으로 얻었다. 이것은 출발물질로 사용된 폴리머의 티올 모이어티의 96% 전환율에 대응한다.
실시예 2: H 2 S-방출 히알루론산 유도체의 생성
S-메르캅토니코틴산-보호된 티올화된 히알루론산 유도체는 폴리머에 아실-보호된 퍼티올기를 도입하기 위한 중간체로서 사용되었다. 본 합성 단계의 반응식은 도 3에 나타낸다. 메르캅토니코틴산(단계 b) 및 이의 유도체를 통해 티올화된 폴리머의 티올기의 보호가 EP 2 482 852에 설명되어 있다 "Mucoadhesive polymers having vitamin B partial structures"
단계 a) 2-(2-아미노에틸디설파닐)피리딘-3-카르복실산의 합성
2-메르캅토니코틴산을 H2O에 용해시키고, pH가 9-10일 때까지 5M NaOH를 첨가한 후 완전히 용해시켰다. HCl로 약 8.0까지 pH를 조절한 후, 7.5-8.5의 범위로 pH를 유지하면서 H2O2의 30% 용액을 적가하였다. 5M HCl로 pH=1.0-1.5로 산성화한 후, 다이머 화합물 2-(3-카르복시피리딘-1-이움-2-일)디설파닐피리딘-1-이움-3-카르복실산이 백색 고체로 침전되었다. 생성물을 여과하고 1　M HCl 및 2-프로판올로 세척하였다. 마지막으로, 50℃에서 감압하에서 건조하였다.
다이머(2-[3-카르복시피리딘-1-이움-2-일]디설파닐피리딘-1-이움-3-카르복실산)를 96% 에탄올에 현탁시키고, 트리에틸아민을 첨가하여 용해시켰다. 96% 에탄올 중 시스테아민-HCl(1.1 equiv.) 용액을 등가몰의 트리에틸아민으로 중성화하였다.시스테아민 용액을 상기 다이머 용액에 첨가하고 혼합물을 45 시간 동안 반응시켰다. 침전물을 여과하여 제거하고, 에탄올로 세척하고 50℃에서 감압하에 건조시켰다(mp [정정되지 않음] =184-186℃).
단계 b) S-메르캅토니코틴산-보호된 티올화된 히알루론산의 합성
1) 3.2　g의 유리 히알루론산 (평균 분자량(MMW) 약 0.6　MDa)을 300　mL DMSO에 현탁시켰다.
2) 900　μL의 트리에틸아민을 첨가하였다.
3) 현탁액을 히알루론산-트리에틸아민 염이 완전히 용해할 때까지 실온에서 교반하였다.
4) 용액의 "pH 값을" 적당한 유기 용매 중의 HCl을 첨가하여 2.55 내지 2.75로 조절하였다.
5) 10mL DMSO 중 470　mg의 N,N'-카르보닐디이미다졸을 첨가하고, 상기 용액을 실온에서 30분 동안 교반하였다.
6) 600　mg의 2-(2-아미노에틸디설파닐)피리딘-3-카르복실산(s. 단계 a)를 첨가하고, 용액을 20　hrs 동안 교반하였다.
7) 반응 용액을 5　M HCl으로 산성화하였다.
8) S-메르캅토니코틴산-보호된 티올화된 히알루론산은 2-프로판올에 의해 침전되고 원심분리로 수확되었다.
9) 폴리머를 300　mL H2O에 용해시키고 2-프로판올로 재침전시켰다.
10)폴리머를 원심분리하여 수확하고 감압하에서 건조하였다.
2.6g의 백색의 수용해성 분말을 약 250μmol의 측쇄를 갖는 메르캅토니코틴산/g(폴리머)의 개질도를 갖는 것으로 얻었다.
단계 c), 단계 b)의 생성물로부터 출발한 H 2 S-방출 히알루론산 유도체의 합성
1) 상술한 것처럼 S-메르캅토니코틴산-보호된 티올화된 히알루론산의 합성 동안 단계 10에서 얻어진 폴리머를 300　mL H2O에 용해시키고, pH를 7.3으로 조절했다.
2) 228mg(3　mmol) 티오아세트산을 1.50　mL 1　M NaOH과 혼합하고 폴리머 용액에 첨가하였다.
3) 용액을 15min 동안 교반하였다.
4) 용액을 HCl을 첨가하여 강하게 산성화시켰다.
5) 최종 폴리머는 500　mL 2-프로판올을 첨가하여 침전시키고 원심분리로 수확하였다.
6) 고체 폴리머를 2-프로판올 내에 현탁시키고, 흡입 여과시키고, 여액이 무색이 될 때까지 50　mL 2-프로판올으로 3번 그리고 50　mL 에탄올로 2번 세척하였다.
7) 폴리머를 35-40℃에서 감압하에서 건조하였다.
2.4　g의 백색의 수용해성 분말은 약 250μmol S-아세틸 모이어티의 예상 개질도를 갖고, 0.6MDa의 예상 분자량(출발 물질을 기초로 함)을 갖는 것으로 얻어졌다. 1H-NMR 스펙트럼 내 방향족 신호의 부존재는 S-메르캅토니코틴산-보호된 티올화된 히알루론산을 원하는 생성물로 완전하게 전환시킨 것을 나타내었다.
유사한 합성은 도 5에 개략적으로 도시된 것처럼 단계 c)2)에서 티오벤조산을 갖는 또 다른 H2S-방출 히알루론산 유도체의 제조에 적용가능하다.
실시예 3: H 2 S-방출 히알루론산 유도체의 제조 - 대안적 합성 경로
대안적으로, H2S 방출 히알루론산 유도체는 출발 물질로서 티올화된 히알루론산을 사용하여 도 4에 도시된 반응식에 따라 합성되었다.
1g의 히알루론산-시스테아민 콘쥬게이트(개질도: ~150μmol 티올 모이어티/g(폴리머), MW　270　kDa)를 100 mL WFI에 용해시켰다. 약 45　mg(대략 195　μmol) 2,2'-디티오디피리딘을 1.5 mL 에탄올에 용해시키고 폴리머 용액에 혼합하였다. 용액을 실온에서 2시간 동안 교반하였다.
약 38mg(대략 490 μmol) 티오아세트산을 245μL 1M NaOH에 용해시키고 얻은 용액을 폴리머 용액에 첨가하였다. 실온에서 2 시간 교반 후, 폴리머 용액을 NaOH 첨가로 중성화시켰다. 2-프로판올 첨가시, 폴리머가 침전되었다. 생성물을 흡입 여과로 수확하고, 에탄올로 여러 번 세척하여 정제하였다. 마지막으로 폴리머를 감압하에서 건조시켰다.
850mg 폴리머가 백색의 섬유성 생성물로 얻어졌으며, 270kDa의 예상 분자량(출발 물질을 기초로 함) 및 개질도로서 H2S 방출 퍼티올 구조체 147 μM/g(폴리머)를 가졌다. 이것은 출발 물질로서 사용된 폴리머의 티올 모이어티의 98% 전환율에 대응한다. 폴리머는 물에 불용성이나 10배 과량의 L-시스테인의 존재하에서 WFI에 현탁시킨 후 용해되어 맑은 점성 용액을 얻었고 그 동안 H2S가 방출되었다. 나오는 H2S는 Pb-아세테이트 페이퍼를 갈색으로 물들이는 것으로 검출되었다.
실시예 4: 황화수소의 방출
본 발명에 따라 조사된 폴리머 화합물(도 1a 및 1c에 도시된)은 전류측정 검출장치(amperometric detection device)(H2S 투과가능한 막을 갖는 H2S Micro-Sensor; AMT Analysenmesstechnik GmbH)를 사용하여 티올 함유 성분의 존재 하에서 이들의 황화수소 방출 성질에 대해 분석되었다. H2S 방출은 L-시스테인의 첨가로 촉발되었다.
도 6은 H2S 방출 분석 결과를 나타내며, 여기서 실시예 1에서 설명된 것처럼 합성된 H2S 방출 키토산 유도체의 0.1　% (m/m) 용액 50mL을 50 mM 아세테이트 완충제(pH 5.5)로 제조하였다. pH 5.3을 갖는 얻어진 용액에, 1.5 mL의 100 mM의 L-시스테인 용액을 첨가하였다. 얻어진 H2S 방출은 실온에서 모니터링되었다.
도 7은 H2S 방출 분석 결과를 나타내며, 실시예 2(도 1a)의 0.1%(m/m)의 H2S 방출 히알루론산 유도체를 3mM L-시스테인(실온 및 pH 7.6-7.8)의 존재하에서 DMEM(Dulbecco's modified eagle medium)에서 배양시켰다. 짧은 래그 시간 후, H2S 방출은 조사된 조건에서 15 시간 이상 계속되었다.
실시예 5: H 2 S-방출 폴리머의 세포 적합성
세포 적합성, 특히 증식의 효과 연구를 위하여, 도 1a에 따른 H2S 방출 히알루론산 유도체(s. 상술됨)는 개질되지 않은 HA(히알루론산의 소듐염, "NA HA") 및 S-메르캅토니코틴산-보호된 티올화된 히알루론산("티오머 CAPPY")와 비교하여 조사되었다. 추가 대조군으로서, 잘 성립된 상업적으로 이용가능한 H2S 공여자 N-(벤조일티오)벤즈아미드(공여자 5a는 NSHD1이고, 티올 활성화 메커니즘을 갖는 소분자이다)는 실험에서 포함되었다.
3가지 타입의 피부 세포가 모델로서 사용되었다: 1차 인간 피부 섬유아세포 (dFb), 불멸화된 인간 미세 혈관 내피세포주(HMEC-1) 및 각질형성세포 세포주 HaCat. 세포는 이들의 적당한 배지에서 배양되었다. 보충물과 젠타마이신을 갖는 합성 배지 Fibrolife는 dFb에 사용되었고, EBM+보충물은 HMEC-1에 사용되었고, 10% FCS 및 1% 세포 Shield를 갖는 DMEM은 HaCat 세포에 사용되었다. 추가로 3 mM 시스테인을 조사된 모든 조건에 첨가하였다. 모든 배지에 3mM 시스테인을 첨가한 것은 파일롯 실험에서 시험된 것처럼 세포 성장에 영향을 미치지 않았다. 세포를 파종하고 배지를 변경하기 전에 적어도 하룻밤 성장시키고 HA 성분들을 동의한 프로토콜에 따라 첨가하였다. HA 샘플의 2개 농도(0.05% 및 0.1%)를 적용하였다. 실험은 48h 및 96h 동안 수행되었다. 실험 48h 동안, 초기 실험 24h 후에 한번의 추가 배지 교환을 수행하였다. 96h 실험 동안, 초기 실험 24h 및 72h 후 2번 추가 배지 교환이 수행되었다. 세포 증식은 제조사의 프로토콜에 따라 WST-1-계 색차검출제를 사용하여 임의 HA-유도체의 추가없이 신선한 배지를 사용하여 측정되었다. 모든 실험은 각 조건의 5개 평행 조건의 샘플을 가지고 각각 3-6회 반복하였다. 각 배지 교환 후, H2S의 연속적인 발생은 Pb-아세테이트 페이퍼로 검증되었다.
이 연구는 H2S 방출 히알루론산 유도체가 사용된 농도 및 배양 세팅에서 분석된 세포 타입에 대해 독성적이지 않다는 것을 나타내었다. 비개질된 HA(0.1% conc.)에 의한 유도된 섬유아세포 및 내피세포 증식의 알려진 효과가 관찰될 수 있었기 때문에 실험 목표가 타당한 것으로 보여진다. 내피 세포는 "H2S CAPPY" 및 대조군 공여자 5a에 대해 발견된 것처럼 H2S에 대부분 민감할 수 있다.
실시예 6: 상처 치유 제조 - 스폰지
본 발명에 따라 약 185　μmol S-아세틸 모이어티의 개질도를 갖는 1.5%(m/m) H2S 방출 키토산 유도체를 포함하는 히드로겔 수용액이 제조되었다. 상기 용액은 12웰 세포 배양 플레이트 내로 캐스트되고-(웰 당 0.9g), 냉동 건조되었다. 얻어진 냉동건조물은 원형의 스폰지로서 약 2cm 직경을 갖는다. 스폰지는 각각 파우치 내에 밀봉된다. 상기 파우치 및 2차 패키지 물질은 이후 감마 조사로 멸균된다.
상처 치료를 위해, 멸균 스폰지는 피부 상처에 적용된다. 5mg/mL 농도로 N-아세틸시스테인의 멸균 완충 용액 몇 방울을 스폰지 위에 적가하면 즉각적으로 H2S가 방출할 수 있다. 상처 영역은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 필름, 또는 줄어든 기체 투과성을 갖는 패브릭 또는 플리스(양털), 예를 들어 폴리우레탄과 같이 거의 기밀층을 갖는 폴리프로필렌 플리스와 같은 낮은 기체 투과성을 갖는 2차 상처 드레싱으로 덮여진다.
실시예 7: 피부 치료 - 국부적 히드로겔
본 발명에 따른 약 250 μmol S-아세틸 모이어티의 개질도를 갖는 1　%(m/m) H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 히드로겔 수용액을 생리학적으로 허용가능한 pH 값을 갖는 포스페이트 완충제 내에서 제조한다. 상기 용액을 일회용 용기(예를 들어 약 3mL 충진 부피를 갖는 유리 주사기 또는 일회 복용 폴리프로필렌 용기) 내로 충진하고 습열로 멸균한다. 10mg/mL 농도의 생리적 완충액 중 N-아세틸시스테인을 포함하는 2차 조성물을 일회용 용기 내로 제공한다. 낮은 점도를 갖는 얻어진 히드로겔을 온전한 피부 또는 염증 피부에 적용하고 바로 대략 동일한 함량의 N-아세틸시스테인을 포함하는 조성물을 동일한 피부 면적에 적용한다.
히드로겔로 치료하는 것은 화장 피부 상태 또는 상처 및 아문 상처 또는 피부의 염증성 질병의 치료와 같은 피부 질병의 경우에 바람직하다.
실시예 8: 상처 치유 제제 - 히드로겔
본 발명에 따른 약 250μmol S-아세틸 모이어티의 개질도를 갖는 2　%(m/m) H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 수성 히드로겔을 생리학적으로 허용가능한 pH를 갖는 포스페이트 완충제 내에서 제조한다. 상기 겔을 이후 일회용 용기(예를 들어 주사기) 내로 충진하고 습열로 멸균한다.
얻어진 히드로겔을 피부 상처에 적용한다. 작은 부피의 100mg/mL 농도의 N-아세틸시스테인의 멸균 완충제 용액을 상기 겔 상에 스프레이 하면 즉각적으로 H2S가 방출하기 시작한다. 상처 면적은 이후 낮은 기체 투과도, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리테트라플루오로에틸렌으로 이루어진 필름, 또는 줄어든 기체 투과도를 갖는 패브릭 또는 플리스, 예를 들어 폴리우레탄과 같이 거의 기밀층을 갖는 폴리프로필렌 플리스와 같은 낮은 기체 투과도를 갖는 2차 상처 드레싱으로 덮혀진다.
실시예 9: 주사가능한 피부 필러 제형
히알루론산은 1,4-부탄디올 디글리시딜에테르(BDDE)로 가교를 통해 안정화된다. 투석을 통해 정제한 후 가교된 히알루론산을 완충 용액(본 발명에 따른 H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 pH 7.4, 포스페이트 완충제)과 혼합시켜서, 제형 내에 H2S 방출 히알루론산 유도체의 최종 농도가 5mg/ml이 되게 한다. 제형은 이후 주사기 내로 충진되고 습열로 멸균된다.
티올기 함유 반응 파트너는 환원된 글루타티온과 같이, 피부 내에 존재하는 내인성 반응 파트너일 수 있다.
실시예 10: 상처 힐링 제제 - 다층 상처 드레싱
본 발명에 따른 다당류 폴리머는 도 9에 보여진 바와 같이 다층-상처 드레싱(또는 피부 패치)로 제공될 수 있다. 건식 H2S 방출 폴리머 분말(1)의 저장소는 드레싱의 흡수제층으로 사용된다. 선택적으로, 상기 층은 L-시스테인, 호모시스테인, N-아세틸시스테인 또는 환원된 글루타티온과 같은 티올기 공여자를 추가적을 포함할 수 있다. 대안적으로, 티올기 반응 파트너는 적용되지 않고 내생적으로, 예를 들어 상처 삼출물 내에 제공된다. 흡수층은 낮은 기체 투과도를 갖는 외부 보호막에 의해 덮여진다. 외부 보호층(2)은 접착층을 더 포함하고, 이는 상처 드레싱을 피부에 접착시키는데 사용된다. 외부층(2)은 다른 층의 말단(즉, 흡수층(1) 및 상처 접촉층(4)) 밖으로 연장하여 접착 림(4)을 형성한다. 폴리머 저장소는 내부 비접착성 및 다공성 막, 예를 들어 나일론 직물로 더 덮여진다. 이 상처 접촉층(4)은 유체(상처 삼출물)에 대해 투과가능하며, 저알레르기성 및 비자극성이다.
상처 접촉층(4) 및 접착층(2)의 노출 부분은 방출-코팅 보호막에 의해 사용 전에 보호된다. 보호막은 종이 늦추게(paper release)로 형성되고-실리콘으로 코팅된다. 보호막은 실리콘으로 코팅되고 종이 늦추게로 형성된다.
다층 상처 드레싱은 밀봉차단된 파우치로 패키지되고 감마-조사로 멸균된다.
실시예 11: 곰보 치료를 위한 주사가능한 제형
약 250　μmol S-아세틸 모이어티의 개질도를 갖는 본 발명에 따른 2%(m/m) H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 수성 히드로겔이 생리학적으로 허용가능한 pH를 갖는 포스페이트 완충제 내에서 제조된다. 0.5　%(m/m) 농도로 생리학적으로 허용가능한 완충액 중 N-아세틸시스테인을 포함하는 2차 조성물이 제조된다. 겔 및 N-아세틸시스테인 용액을 일회용 이중 챔버 주사기 내로 충진하고 습열로 멸균한다.
실시예 12: 관절 내 비스코보충제를 위한 주사가능한 제형
본 발명에 따른 1.0　%(m/m) H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 수성 히드로겔은 생리학적으로 허용가능한 삼투압 및 pH값을 갖는 포스페이트 완충제 내에서 제조된다. 상기 겔을 주사기 내로 충진하고 습열로 멸균한다.
티올기 함유 반응 파트너는, 환원된 글루타티온과 같이 활액 내에 존재하는 내인성 반응 파트너일 수 있다.
실시예 13: 주사가능한 피부 필러
히알루론산-시스테아민 유도체는 디설파이드 결합(시스타민 브릿지의 형성)으로 가교를 통해 안정화된다. 가교된 히알루론산은 이후 본 발명에 따른 H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 완충제 용액(포스페이트 완충제, pH7.4)와 혼합되어, 제형 내 H2S 방출 히알루론산 유도체의 최종 농도가 5mg/mL이 된다. 상기 제형은 이후 주사기 내로 충진되고 습열로 멸균된다.
티올기 함유 반응 파트너는 내인성 반응 파트너로서 피부 내 존재하며, 예를 들어 환원된 글루타티온이 있다.
실시예 14: 주사가능한 피부 필러
본 발명에 따라 2.5　%(m/m) H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 수성 히드로겔을 생리학적으로 허용가능한 삼투압 및 pH 값을 갖는 포스페이트 완충제 내에서 제조한다. 상기 겔을 주사기 내로 충진하고 습열로 멸균한다.
티올기 함유 반응 파트너는 환원된 글루타티온과 같이 피부 내에 존재하는 내인성 반응 파트너일 수 있다.
실시예 15: 관절내 비스코보충제용 주사가능한 제형
0.5　%(m/m) 히알루론산-시스테아민 유도체를 포함하는 수성 히드로겔 및 본 발명에 따른 0.5　%(m/m) H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 또 다른 수성 히드로겔은 생리학적으로 허용가능한 삼투압 및 pH값을 갖는 포스페이트 완충제 내에서 제조된다. 겔은 이중 챔버 주사기 내로 개별적으로 충진되고 습열로 멸균된다.
실시예 16: 점안액 제형
본 발명에 따른 0.1　%(m/m) H2S 방출 키토산 유도체을 포함하는 안과용 수용액은 생리학적으로 허용가능한 삼투압 및 pH 값을 갖는 보레이트 완충제 내에서 제조된다. 용액은 여과를 통해 멸균되고 일회용 안과 복용 단위 내로 충진된다.
상기 티올기 함유 반응 파트너는 환원된 글루타티온과 같이 안구 표면에 존재하는 내인성 반응 파트너일 수 있다.
실시예 17: 안구내 임플란트
본 발명에 따른 4.0%(m/m) H2S 방출 히알루론산 유도체를 포함하는 수성 히드로겔은 생리학적으로 허용가능한 삼투압 및 pH 값을 갖는 포스페이트 완충제 내에서 제조된다. 상기 겔은 주사기 내로 충진되고 습열로 멸균된다.
상기 티올기 함유 반응 파트너는 환원된 글루타티온과 같이 내인성 반응 파트너일 수 있다.
실시예 18: 유리체 대체재
히알루론산-시스테아민 유도체는 디설파이드 결합(시스타민 브릿지의 형성)으로 가교를 통해 안정화된다. 상기 가교된 히알루론산은 이후 본 발명에 따른 H2S 방출 히알로론산 유도체를 포함하는 완충 용액(포스페이트 완충제, pH 7.4)와 함께 혼합하여, 제형 내 H2S 방출 히알루론산 유도체의 최종 농도가 3mg/mL이 되게 한다. 상기 제형을 이후 주사기에 충진하고 습열로 멸균한다.
티올기 함유 반응 파트너는 환원된 글루타티온과 같은 내인성 반응 파트너일 수 있다.
실시예 19: 고체 안구 내 임플란트
본 발명에 따른 약 250 μmol S-아세틸 모이어티의 개질도를 갖는 H2S 방출 히알루론 유도체 1mg 및 0.2mg N-아세틸시스테인을 포함하는 대략 20mg의 정제를 제조한다. 상기 정제는 각각 개별 파우치 내에 밀봉된다. 상기 파우치 및 2차 패키지 물질은 이후 감마-조사를 통해 멸균된다.
실시예 20: 4-아미노- N -(벤조일티오)벤즈아미드의 제조
4-아미노-N-(벤조일티오)벤즈아미드는 벤조일티오벤즈아미드 하부구조체를 포함하는 H2S 공여자 5a의 NH2-개질된 유도체이다. 이 합성의 도식적 반응식은 도 10a에 보여진다.
단계 1 S-벤조일티오히드록시아민의 합성: 150 ml H2O 중 5.6g KOH (100 mmol) 및 5.65g(50 mmol) 히드록실아민-O-술폰산 7.25 g의 교반된 용액에 티오벤조산 (52.5 mmol)을 첨가하였다. 실온에서 1시간 동안 교반 후, 흡입 여과로 침전물을 수집하고 감압 하에서 건조하였다.
단계 2 N-(벤조일티오)-4-니트로벤즈아미드의 합성: 7.12g(46 mmol)의 조 S-벤조일티오히드록실아민을 250 ml CH2Cl2 에 용해시키고, 3.6g(46 mmol)의 피리딘을 첨가하였다. 8.53g(46 mmol) p-NO2-벤조일클로라이드를 300ml CH2Cl2 내에 현탁시키고, 적가 펀넬을 통해 적가하였다. 반응 진행은 TLC (헥산/디에틸에테르 = 1:1.5)으로 모니터링하고, 2 시간 후 용액을 CeliteR 패드를 통해 여과하고, 휘발성 물질을 감압하에서 제거하였다. 조 생성물을 헥산/디에틸에테르 = 1:1.5을 사용하는 실리카겔 컬럼 크로마토그래피를 통해 정제하여, 3.52 g의 백색 고체(23 % over 2 단계s)를 얻었다.
단계 3: 4-아미노- N -(벤조일티오)벤즈아미드의 합성: 1.7g(5.6 mmol) N-(벤조일티오)-4-니트로벤즈아미드를 270 ml THF 및 180 ml H2O의 혼합물 내에 용해시키고, 0℃까지 냉각시켰다. 2.42g(14.07 mmol)의 Na2S2O4를 첨가하자 마자, 용액이 노란색으로 바뀌었다. 전환은 TLC(디에틸에테르, Rf 생성물~0.6)로 모니터링하였다. 30분 후, THF를 감압하에서 정량적으로 제거하고 수용액을 에틸아세테이트로 추출하였다. 유기층을 Na2SO4으로 건조하고 휘발성 물질을 감압하에서 증발시켜, 640 mg의 노란색 분말(45%)을 얻었다. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.52 (s, 1H, NH), 7.91 (d, J = 7.3 Hz, 2H), 7.77 - 7.68 (m, 3H), 7.61 (d, J = 7.7 Hz, 2H), 6.59 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 5.85 (s, 2H, NH2)
대응하는 히드록실화된, 인산화된 또는 술폰화된 유도체는 다양한 보호기 전략을 사용하여 설명된 프로토콜과 유사하게 제조될 수 있다.
아세톤/포스페이트 완충제에 용해된 4-아미노-N-(벤조일티오)벤즈아미드로 수행된 1차 후각 시험은, 과량의 L-시스테인의 첨가 후 H2S 유리를 나타내었다. 이 발견은 과량의 L-시스테인 또는 시스테아민을 4-아미노-N-(벤조일티오)벤즈아미드에 첨가한 후 Pb-아세테이트 페이퍼의 갈색화를 통해 H2S 방출을 검출하는 것으로 추후 확인되었다.
실시예 21: H 2 S 방출 히알루론산 유도체의 합성
히알루론산에 대한 4-아미노-N-(벤조일티오)벤즈아미드의 결합은, DMSO 및 트리에틸아민 내에 히알루론산을 용해시키고, 카보닐디이미다졸 (CDI), 카르보디이미드, 예를 들어 디시클로헥실카르보디이미드(DCC), 디이소프로필카르보디이미드 (DIC), 포스포늄 또는 아민늄/우로늄-우모늄 타입 시약, 예를 들어 브로모-트리피롤리디노-포스포늄 헥사-플루오로포스페이트 (PyBrOP®) 또는 2-(1H-벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-테트라메틸암모늄 테트라플루오로보레이트/헥사플루오로포스페이트 (TBTU, HBTU)와 같은 아미드 결합을 조정하는 시약을 첨가하는 것으로 수행된다. 침전 후, H2S 방출 히알루론산 유도체는 여과를 통해 분리하고, 세척 및 진공하에서 건조한다.
히알루론산에 대한 히드록실화된, 술폰화된 또는 인산화된 4-아미노-N-(벤조일티오)벤즈아미드 유도체의 결합은, 포스페이트 완충제 내 소듐 히알루로네이트를 용해시키고, 예를 들어, 수용해성 카르보디이미드 (e.g. N-에틸-N'-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드 HCl, EDC.HCl) 또는 트리아진 유도체 (e.g. 4-(4,6-디메톡시-1,3,5-트리아진-2-일)-4-메틸모르폴리늄 클로라이드, DMT-MM)과 같이 아미드 결합을 조정하는 시약을 첨가하는 것으로 수성 조건하에서 수행된다. 침전 후, H2S 방출 히알루론산 유도체는 여과를 통해 분리되고, 세척되고 진공하에서 건조된다.
얻어지는 H2S 방출 히알루론산 유도체의 개략적 구조체는 도 10b에 나타난다.

Claims (16)

  1. 황화수소 방출 폴리머 화합물로서, 상기 화합물은 다당류 백본을 가지며, 상기 화합물은 적어도 2개의 하부구조체를 가지며, 상기 하부구조체는 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는, 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기의 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는 적어도 2개 하부구조체는 아실-보호된 퍼티올(perthiol), N-(아실티오)-벤즈아미드, 디티오퍼옥시무수물, 아릴티오아미드, 및 마늘-유래 황 구조체로 이루어진 군으로부터 선택되는 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다당류 백본은 히알루론산, 셀룰로오스 유도체, 예를 들어 카르복시메틸 셀룰로오스, 알긴산의 소듐 또는 칼슘 염, 콘드로이틴 설페이트, 더마탄 설페이트, 키토산, 키토산 유도체, 펙틴 및 이들의 염, 바람직하게는 히알루론산 및 키토산으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 하부구조체는 화학식 I에 따른 아실-보호된 퍼티올 하부구조체이고,
    Figure pct00005

    R1 은 알킬, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 아르알킬 또는 아릴기이고, 바람직하게는 페닐 또는 메틸로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서 상기 사각형은 아실-보호된 퍼티올 하부구조체가 다당류 백본에 연결되는 곳을 나타내는, 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화합물은 화학식 II에 따른 적어도 2개의 단위를 포함하는 황화수소 방출 폴리머 화합물:
    Figure pct00006

    여기서 R1 은 알킬, 알케닐, 알키닐, 알킬아릴, 아르알킬 또는 아릴이고, 바람직하게는 페닐 또는 메틸로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 반복단위는 다당류 백본의 일부이고, 다당류 백본은 점선으로 나타내고,
    L은 링커인, 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  6. 제5항에 있어서,
    L은 화학식 III 및 화학식 IV 로 이루어진 군으로부터 선택된 링커이고,
    Figure pct00007
    (III)
    및
    Figure pct00008
    (IV)
    상기 사각형은 다당류 백본에 대한 부착점 및 화학식 I에 따른 하부구조체에 대한 부착점을 나타내고,
    R2 및 R3 는 각각 독립적으로 수소, 알킬 또는 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다당류 백본은 키토산 또는 히알루론산이고, 상기 다당류 백본은 다음의 평균 분자량을 갖는 황화수소 방출 폴리머 화합물:
    - 다당류 백본이 키토산이면 약 20 kDa 내지 약 500 kDa의 범위이거나, 또는
    - 다당류 백본이 히알루론산이면 약 90 kDa 내지 약 3 MDa의 범위.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 화합물의 용도로서, 파부 상태가 노화 피부의 표시, 보다 바람직하게는 노화 피부의 표시가 주름, 가는 선, 탄력성 감소, 무너진 모세관 및 일광 노출(sun damage)로 이루어진 군으로부터 선택되는 피부 상태에 대한 화장품으로서의 용도.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    약제로서의 용도인 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    질병의 치료 및 예방에서의 용도로서 상기 질병은 피부 질병, 안구 질병 및 골관절염으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  11. 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상태가 피부 질병인 용도로서,
    상기 피부 질병이 상처 또는 흉터, 바람직하게는 상처, 또는
    상기 피부 질병이 염증성 상태와 관련되며, 바람직하게는 상기 염증성 상태가 일광화상(sun burn), 건선(psoriasis), 피부염 및 알레르기원 또는 화학적 자극생성물질에 노출시 반응으로 이루어진 군으로부터 선택된, 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  12. 제9항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상태가 골관절염이고 상기 다당류 백본이 히알루론산인, 황화수소 방출 폴리머 화합물.
  13. 제8항에 있어서, 또는 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 화합물이 국소적으로 투여되고, 동시에 또는 연속해서 티올기 함유 반응 파트너가 동일한 위치에 투여되는, 용도 또는 화합물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 티올기 함유 반응 파트너가 시스테인, 시스테아민, N-아실시스테인, 호모시스테인 및 글루타티온로 이루어진 군으로부터 선택되는 용도 또는 화합물.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 티올기 함유 반응 파트너는 티올기 함유 폴리머이고, 바람직하게는 상기 티올기 함유 반응 파트너는 다당류 백본을 갖는 폴리머이고, 보다 바람직하게는 상기 티올기 함유 폴리머는 황화수소 방출 폴리머와 동일한 다당류 백본을 갖는, 용도 또는 화합물.
  16. 상태의 치료 또는 예방 방법으로서, 상기 상태는 피부 상태, 안구 질병 또는 골관절염으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 상기 방법은 다음 단계들을 포함하는, 상태의 치료 또는 예방 방법:
    i) 황화수소 방출 폴리머 화합물를 제공하는 단계로서, 상기 화합물은 다당류 백본을 갖고, 상기 화합물은 적어도 2개의 하부구조체를 갖고, 상기 하부구조체는 티올 활성화에 의해 황화수소를 방출할 수 있는, 단계, 및
    ii) 상기 상태가 일어나거나 또는 일어날 것으로 예상되는 적용 사이트에 상기 화합물을 국소적으로 투여하는 단계.
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