KR20220103774A - 자성 추적자 조성물 - Google Patents

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KR20220103774A
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멜라니 루스 마리아 넬슨
벤자민 티에리
에이단 쿠진스
티 한 응우옌 팜
브라이언 스탠리 호케트
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Abstract

본 발명은 피험자에게 투여하기에 적합한 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 개시한다. 자성 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 가진다. 고분자 조성물 코팅은 액체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제를 포함하며, 고분자 입체 안정화제는 (i) 자성 나노입자에 고분자 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 입체 안정화 고분자 절편을 포함한다. 또한, 고분자 조성물 코팅은 (i) 자성 나노입자에 고분자 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 분산액의 투여 시 피험자에서 특정 부위를 선택적으로 표적화하기 위한 하나 이상의 표적화 기를 포함하는 고분자 표적화 부분; 및 임의로 (i) 자성 나노입자에 고분자 발광 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 나노입자의 in vivo 위치 시각화를 가능하게 하는 빛에 반응하여 빛 또는 음향 신호를 방출하기 위한 하나 이상의 발광 기를 포함하는 고분자 발광 부분;을 포함한다.

Description

자성 추적자 조성물
본 출원은 자성 입자, 이를 포함하는 조성물 및 진단 적용에서 이의 용도에 관한 것이다.
모든 고형 종양 암에 대한 가장 중요한 예후/진단 인자 중 하나는 암의 병기이다. 원발성 종양에 국한된 암의 경우, 원발성 종양의 수술 또는 절제(ablation)만으로도 완치되는 것으로 추정된다. 따라서, 암이 주변 림프절, 다른 림프절, 또는 먼 부위로 퍼졌는지 여부를 아는 것은 환자의 예후를 결정하고 치료 경로를 알려주는데 중요하다. 수술의 근치적 요법(curative therapy)에도 불구하고, 현재 국소화되어 있는 것으로 진단된 많은 고형 종양 암은 수술만으로는 완치되지 않고 재발하며, 미국에서 국소 암의 5년 상대 생존율(relative survival)은 식도암의 경우 45%, 폐암 및 기관지암의 경우 56%, 방광암의 경우 69%, 대장암의 경우 90%, 및 자궁경부암의 경우 92%이다.
대부분의 고형 종양 암의 경우, 예비 병기는 자기 공명 영상 (MRI), 컴퓨터 단층촬영 (CT), 양전자 방출 단층촬영 (PET), 및 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영 (Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT)을 포함한 방사선학 옵션과 함께 비-침습적 의료 영상을 통해 수행된다. 일반적으로, 이러한 기술은 림프절의 큰 전이를 높은 특이도로 감지할 수 있으나 민감도가 상대적으로 낮으며, PET/CT의 경우 56%에서 MRI의 경우 65% 범위이다. 미세-전이 (<2mm의 전이)에 대해 PET/CT의 민감도는 11%로 떨어진다. 초소형(Ultra-small) 자성 산화철 나노입자 (USPIONs)는 MRI 조영제로 사용될 수 있으며, 98%까지 개선된 MRI 민감도를 나타낸다.
의료 영상의 한계로 인해, 진단 평가의 제 2 병기(second stage)는 일반적으로 수술의 일부로 수행된다. 제 2 병기는 많은 림프절의 제거를 필요로 할 수 있으며, 그 다음 병리학에 의해 평가된다. 각 림프절의 평가는 일반적으로 림프절의 단일 절개에 대한 표준 헤마톡실린-에오신 (H&E) 염색일 것이다. 이 방법은 암에 따라 환자의 15-44%에서 미세-전이를 놓치는 것으로 나타났다. 감시 림프절(sentinel lymph node)이 확인되면 개선된 수술 병기가 가능하다. 감시 림프절은 암을 배출하는 가상의 첫 번째 림프절 또는 림프절들이며, 전이된 암 세포가 도달하는 첫 번째 장기라고 가정된다. 따라서, 이들은 암의 확산(spread), 진단 및 치료에 중요한 역할을 하며, 감시 림프절이 종양 전이 또는 분리된 종양 세포가 없는 경우 암은 원발성 종양만을 제거함으로써 국소화되고 치유되는 것으로 가정된다.
유방암 및 흑색종에서, 감시 림프절 생검 (SLNB) 방법은 매우 높은 감시 림프절 식별율(identification rates) 및 낮은 위음성율(false negative rates, FNR)로 영상화에 의해 임상적으로 N0로 평가된 환자의 병기 결정에 정확하고 신뢰할 수 있는 것으로 나타났다. 감시 림프절 생검은 종양 주위에 추적자를 주입하고 영상 및 수술 장비를 이용하여 림프관을 통해 감시 림프절로의 추적자의 흐름을 모니터링하고, 병리학에 의한 상세한 분석을 위해 감시 림프절을 외과적으로 제거하는 것을 포함한다. 유방암 및 흑색종에서 테크네튬(Technetium)-99m 방사성 동위원소, 림프신티그래피 영상(lymphoscintigraphy imaging), 청색 염료를 이용한 식별율은 매우 높으며 (96% 내지 100%), 위음성율은 매우 낮았다 (1.5% 내지 2.6%). 유방암 및 흑색종에서 SLNB의 성공은 이들 암에서 국소 질환으로 진단된 환자의 상당히 개선된 상대 생존율 결과를 야기하였으며, 5년 상대 생존율은 거의 100%이었다.
더 복잡한 암에서, SLNB의 기술 및 적용 문제는 낮은 식별율 및 높은 위음성율 (FNR)을 야기한다. 테크네튬-99m 추적자는 ± 10 내지 15mm의 낮은 공간 분해능을 갖는 림프신티그래피 또는 SPECT/CT를 이용하여 영상화된다. 그 결과 감시 림프절이 주사 부위 및 원발성 종양에 가까울 때 감시 림프절을 가리는 "샤인 스루 (shine-through)"라는 현상을 야기하여 위음성을 야기한다. 위암에서, FNR은 청색 염료, 방사성 표지된 콜로이드 및 두 기법의 조합에 대해 각각 34.7%, 18.5%, 및 13.1%로 추정된다. 폐암에서, 감시 림프절은 환자의 약 19.4%에서 감지될 수 없으며, 민감도는 87%이고, 위음성율은 29.9%이다. 대장암에서 SLNB의 위음성율은 25% 및 36%로 추정된다.
예를 들어, 카복시-덱스트란으로 코팅된 산화철 입자를 기반으로 한 초상자성 산화철 나노입자 (Super-paramagnetic iron oxide nanoparticles, SPIONs)는 유방암 SLNB에 적용되었으며, 이 기술은 방사성 동위원소 및 청색 염료보다 열등하지 않은 것으로 나타났다. 이 방법은 테크네튬-99m의 공간 해상도 문제도 극복한다고 가정한다. 그러나, 전립선암에 적용할 때 확인된 결절의 수는 감시 림프절을 통해 2nd 및 3rd 에켈론 결절(echelon nodes)로 전이하는 입자로 인해 약 18개이다. 감시 림프절을 확인하기 위한 SPIONs의 사용은 일부 적용에서 여전히 비효율적이다.
또한, 효과적인 자성 나노입자-기반 진단법의 개발은 나노입자의 특정 유해한 특성 또는 거동으로 인해 복잡해질 수 있다. 예를 들어, 나노입자의 용액 또는 분산액은 일반적으로 나노입자를 뭉치거나 또는 응집하는 경향이 있으며, 이는 진단의 효율성을 복잡하게 하거나 또는 손상시킨다. 이러한 응집은 때때로 in-vivo에서 또는 환자에게 투여한 후에 발생할 수 있다. SPION 코어로부터 코팅의 저하는 주사 부위에서 SPIONs의 응집 또는 간과 비장에서 입자의 수집을 야기하여, 종종 몇 년 동안 주사 부위에 남아 있을 수 있다.
PET 동위원소가 특정 암 세포에 대해 친화도를 갖는 분자 또는 단일클론 항체와 접합되는 경우, PET 분자 영상을 이용하여 암을 병기 결정하는 새로운 비-수술적 방법을 개발하였다. 최근, PET-PSMA는 정맥내 주사를 이용한 전립선암의 병기 결정에 임상적으로 적용되고 있으나, 이 기술은 림프절에서 미세-전이를 감지할 수 없다. 따라서, 확장된 골반 림프절 절제술(extended pelvic lymph node dissection, ePLND)은 상당한 부작용이 있는 공격적인 수술임에도 불구하고, 전립선암의 병기 결정에서 최적 표준(gold standard)으로 남아 있다. PET 표적 영상의 또 다른 문제는 사용된 방사성 동위원소의 짧은 반감기이다 (68분에서 갈륨-68 또는 109분에서 불소-18). 짧은 반감기로 인해, 암 세포를 표적하는 이 방법은 추적자의 순환 시간이 빨라야 하기 때문에 작은 리간드로 제한된다. 전립선암에 대한 J591과 같은 큰 단일클론 항체는 긴 혈액 순환 시간을 가지나, 바람직한 방사성 동위원소로는 생존 가능하지 않다.
분자 표적 영상화를 위한 가능한 대안 방법은 종양-주위 주사를 사용하는 것이며, 이는 림프절을 통해 전이하는 추적자의 많은 양으로 인해 작은 전이의 개선된 감지로 이어질 수 있다. 그러나, 이 방법은 전체 림프계를 통한 PET 추적자의 이동 및 제거에 의존하며, 림프절에 남아 있는 암 세포에 결합된 추적자만 남아 있다. 림프계를 통한 이동은 작은 리간드의 경우 적어도 24시간이 걸리며, 단일클론 항체의 경우 더 오래 걸리므로, 이 방법은 짧은 반감기 PET 추적자에 대해서는 생존 가능하지 않다.
분자 표적 PET 추적자는 전립선암과 같은 다양한 암에서 원발성 병변을 감지하는 데에도 적용되었다. 그러나, PET 영상의 제한된 공간 해상도는 원발성 병변의 전체 매핑만 허용하며, MRI, 적외선, 또는 광음향 유도(optoacoustic guidance) 하에서 종양의 정확한 절제를 가능하게 하기에는 불충분하다. 초점 요법(focal therapy)을 위한 정확한 절제의 경우, 비-방사성 MRI 호환 추적자를 필요로 한다.
많은 암 징후에서 암의 병기는 불행하게도 차선책(sub-optimal)으로 남아 있다. SPIONs, 테크네튬-99m, 염료, 및 PET 추적자의 사용이 어느 정도 가능성을 나타내었지만, 여전히 해결해야 할 문제가 많다.
선행 기술 물질 및 방법의 단점 또는 결점 중 하나 이상을 극복하거나 또는 개선하는 암의 병기 결정을 위한 새로운 물질/조성물 및 방법에 대한 필요성이 남아 있다. 감시 림프절 식별과 관련하여 개선된 암의 병기 결정을 허용하는 물질/조성물에 대한 특별한 필요성이 있다. 대안적으로, 또는 추가로, 선행 기술 물질 및 방법에 대한 유용한 대안을 제공하는 암의 병기 결정을 위한 물질/조성물 및 방법이 필요하다.
본 발명은 피험자에게 투여하기에 적합한 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 제공하며, 자성 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 갖고, 고분자 조성물은 (i) 액체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제로서, 고분자 입체 안정화제는 (i) 자성 나노입자에 고분자 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편(anchoring polymer segment), 및 (ii) 폴리아크릴아미드-코-폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함하는 입체 안정화 고분자 절편을 포함하며, 여기서 고정화 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 고분자 입체 안정화제; 및 (ii) (i) 자성 나노입자에 고분자 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 폴리아크릴아미드로 이루어진 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (Prostate Specific Membrane Antigen, PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체, 항체 단편 및 저해제로부터 선택된 하나 이상의 표적화 기를 포함하는, 고분자 표적화 부분;을 포함한다.
또한, 본 발명은 피험자에게 투여하기에 적합한 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 제공하며, 자성 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 갖고, 고분자 조성물은 (i) 액체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제로서, 고분자 입체 안정화제는 (i) 자성 나노입자에 고분자 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 10 내지 70의 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 입체 안정화 고분자 절편을 포함하며, 여기서 고정화 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 고분자 입체 안정화제; 및 (ii) (i) 자성 나노입자에 고분자 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 15 내지 100의 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이하며 연결 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편보다 더 많은 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체, 항체 단편 및 저해제로부터 선택된 하나 이상의 표적화 기를 포함하는, 고분자 표적화 부분;을 포함한다.
하나의 실시예에서, 고분자 조성물은 (iii) (i) 자성 나노입자에 고분자 발광 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 자성 나노입자의 in vivo 위치 시각화를 가능하게 하는 빛에 반응하여 빛 또는 음향 신호를 방출하기 위한 하나 이상의 발광 기를 포함하는 고분자 발광 부분을 더 포함한다.
본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자는 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물의 일부를 형성할 수 있다.
감시 림프절 매핑에 사용되는 경우, 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물은 유리하게 고해상도 MRI 영상을 지지하며, 감시 림프절에서 더 효율적으로 유지되고, 및/또는 적외선 카메라 및 기존의 자력계(magnetometers)와 같은 기존의 수술 장비로 쉽게 확인될 수 있다. 또한, 림프절 또는 원발성 종양에서 암을 표적화하기 위해 사용되는 경우, 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물은 기존의 SPIONs에 비해 암 세포에 대한 개선된 결합을 가지며, 유리하게는 비-방사성(non-radioactive)이고, 짧은 순환 시간 또는 림프 제거 시간에 의존하지 않으며, 종양-주위 주사를 지지하기 위해 높은 공간 해상도를 갖고, 전신 주사를 지지하기 위해 개선된 혈액 반감기를 가지며, 및/또는 in-vivo에서 실질적으로 분해되지 않는다.
이론에 얽매이지 않고, 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자는 적어도 자성 나노입자를 코팅하는 고유한(unique) 고분자 조성물을 통해 유리한 특성을 나타내는 것으로 여겨진다. 그 고분자 조성물 코팅은 적어도 고분자 표적화 부분과 조합하여 액체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 입체 안정화제를 포함한다. 입체 안정화제 및 고분자 표적화 부분은 둘 다 자성 나노입자에 각각의 물질을 결합하는 고정화 고분자 절편을 포함한다. 이러한 고정화 고분자 절편은 유리하게는, 예를 들어 in vivo 액체 환경에 위치할 때, 자성 나노입자에 고정된 입체 안정화제 및 고분자 표적화 부분 둘 다를 유지하는데 매우 효과적인 것으로 밝혀졌다. 이는 차례로 in vivo 액체 환경 내에서 분산된 형태로 자성 나노입자를 유지하는 것을 용이하게 한다. 통상의 기술자는 in vivo 액체 환경에서 자성 나노입자의 응집이 진단 적용에 유해하다는 것을 인식할 것이다.
또한, 자성 나노입자의 고분자 조성물 코팅은 감시 림프절에서 유지되는 개선된 능력에 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, in vivo 액체 환경 내에서 개선된 분산 효과를 부여하여 상승 효과를 발휘하며, 다시 이론에 얽매이지 않고, 고분자 조성물 코팅의 입체 안정화제 및 고분자 표적화 부분에 의해 수행하는 이중 역할은 대식세포에서 단백질 흡착 및 후속 세포 흡수에 덜 취약한 표면 환경을 생성하는 것으로 여겨진다. 통상의 기술자는 자성 나노입자에 대한 이러한 단백질 흡착이 표적화 효율을 감소시키며, 이는 차례로 감시 림프절을 통해 에켈론 결절로의 전달을 증가시킨다는 것을 이해할 것이다. 놀랍게도, 고분자 조성물 코팅은 표적화 효율을 상승적으로 향상시키는 개선된 분산 능력 및 은신(stealth) 특성의 고유한 조합을 자성 나노입자에 제공하는 것으로 여겨지며, 그 효과는 감시 림프절에서 자성 나노입자의 보유를 개선하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명으로부터 유도될 수 있는 하나 이상의 이점은 적어도 입체 안정화 및 연결 고분자 절편을 구성하는 고분자 조성물의 선택 및/또는 입체 안정화 및 연결 고분자 절편을 구성하는 중합된 단량체 잔기 단위의 수의 선택을 통해 조절될 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 또한 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물을 제공하며, 조성물은 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 포함한다.
본 발명에 따른 조성물은 약리학적으로 허용가능한 액체 담체에 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물을 제공하며, 조성물은 약리학적으로 허용가능한 액체 담체에 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 포함한다.
본 발명은 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물을 제공하며, 조성물은 (ii) 약리학적으로 허용가능한 액체 담체에 (i) 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 갖는 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 포함하고, 고분자 조성물은 (i) 액체 담체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제로서, 고분자 입체 안정화제는 (i) 자성 나노입자에 고분자 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 폴리아크릴아미드-코-폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함하는 입체 안정화 고분자 절편을 포함하며, 여기서 고정화 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 고분자 입체 안정화제; 및 (ii) (i) 자성 나노입자에 고분자 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 폴리아크릴아미드로 이루어진 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체, 항체 단편 및 저해제로부터 선택된 하나 이상의 표적화 기를 포함하는, 고분자 표적화 부분;을 포함한다.
또한, 본 발명은 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물을 제공하며, (ii) 약리학적으로 허용가능한 액체 담체에 (i) 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 갖는 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 포함하고, 고분자 조성물은 (i) 액체 담체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제로서, 고분자 입체 안정화제는 (i) 자성 나노입자에 고분자 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 10 내지 70의 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 입체 안정화 고분자 절편을 포함하며, 여기서 고정화 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 고분자 입체 안정화제; 및 (ii) (i) 자성 나노입자에 고분자 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 15 내지 100의 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이하며 연결 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편보다 더 많은 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체, 항체 단편 및 저해제로부터 선택된 하나 이상의 표적화 기를 포함하는, 고분자 표적화 부분;을 포함한다.
하나 이상의 표적화 기는 물론 자성 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물의 투여 시 피험자에서 단당류 수용체 또는 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 것일 것이다.
또한, 본 발명은 피험자에 대한 진단 적용을 수행하기 위한 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 본 발명에 따른 조성물의 용도를 제공한다.
적당한 진단 적용의 예는 자기 공명 영상, 암 수술 및 림프절 전이 시각화를 포함한다.
본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 및 조성물은 초음파, X-선, 광학 영상, 컴퓨터 단층촬영 (CT), 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영 (SPECT), 양전자 방출 단층촬영 (PET), 형광 공명 에너지 전달 (FRET) 및 자기 공명 영상 (MRI)을 포함하나 이에 한정되지 않는, in vivo 영상 기법과 함께 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 및 조성물은 피험자에게 투여한 후 나노입자를 보유한 조직, 예를 들어 림프절의 감지를 유리하게 가능하게 할 수 있다. 이는 특정 형태의 암에 의해 영향을 받을 수 있는 조직을 확인하는데 사용할 수 있다. 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자는 감시 림프절에서 개선된 보유를 나타내는 것으로 유리하게 밝혀졌다. 통상의 기술자가 이해할 수 있는 바와 같이, 감시 림프절은 암을 배출하는 가상의 첫 번째 림프절 또는 림프절들의 군이다. 따라서, 감시 림프절(들)은 주로 종양으로부터 암 세포를 전이하여 도달하는 표적 장기라고 가정된다. 따라서, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자는 감시 림프절의 감지를 통해 개선된 암 병기 결정을 제공할 수 있으며, 특정 종양과 관련된 감시 림프절의 식별, 제거 및 분석을 포함하는 SLNB 방법의 일부로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 in vivo 영상을 위한 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 및 조성물의 용도를 제공한다.
또한, 본 발명은 in vivo 영상에 사용하기 위한 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 및 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 암의 감지에 사용하기 위한 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 및 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 감시 림프절의 감지를 위한 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 및 조성물의 용도를 제공한다.
또한, 본 발명은 감시 림프절의 감지에 사용하기 위한 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 및 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 피험자에서 암의 감지 방법을 제공하며, 방법은 피험자에게 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 조성물을 투여하는 단계; 및 자성 나노입자를 감지하는 단계를 포함하고, 여기서 자성 나노입자의 위치는 피험자에서 암에 의해 영향을 받는 조직의 존재를 나타낸다.
또한, 본 발명은 암에 결린 피험자의 치료 방법을 제공하며, 방법은 피험자에게 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 조성물을 투여하는 단계; 자성 나노입자를 감지하는 단계; 암을 갖는 피험자를 식별하는 단계로서, 여기서 자성 나노입자의 위치는 피험자에서 암에 의해 영향을 받는 조직의 존재를 나타내는 것을 특징으로 하는, 단계; 및 (iii)에서 암을 갖는 것으로 확인된 피험자를 암 치료제로 치료하는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 측면 및 실시예는 하기에 더 상세히 설명되고 논의된다.
본 명세서에서 통상의 기술자에게 잘 알려진 다수의 용어가 사용된다. 그럼에도 불구하고, 명확성을 위해 다수의 용어가 정의될 것이다.
본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 가진다. 편의상, 이러한 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자는 본 명세서에서 간단히 "코팅된 나노입자"로 기재될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "비치환"은 치환기가 없거나 또는 유일한 치환기가 수소임을 의미한다.
명세서 전반에 걸쳐 사용된 용어 "임의로 치환된"은, 기가 하나 이상의 비-수소 치환기로 더 치환되거나 또는 융합될 수 있거나 (축합된 폴리시클릭 시스템을 형성하도록) 또는 그렇지 않을 수 있음을 나타낸다. 특정 실시예에서, 치환기는 할로겐, =O, =S, -CN, -NO2, -CF3, -OCF3, 알킬, 알케닐, 알키닐, 할로알킬, 할로알케닐, 할로알키닐, 헤테로알킬, 시클로알킬, 시클로알케닐, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 시클로알킬알킬, 헤테로시클로알킬알킬, 헤테로아릴알킬, 아릴알킬, 시클로알킬알케닐, 헤테로시클로알킬알케닐, 아릴알케닐, 헤테로아릴알케닐, 시클로알킬헤테로알킬, 헤테로시클로알킬헤테로알킬, 아릴헤테로알킬, 헤테로아릴헤테로알킬, 히드록시, 히드록시알킬, 알킬옥시, 알킬옥시알킬, 알킬옥시시클로알킬, 알킬옥시헤테로시클로알킬, 알킬옥시아릴, 알킬옥시헤테로아릴, 알킬옥시카보닐, 알킬아미노카보닐, 알케닐옥시, 알키닐옥시, 시클로알킬옥시, 시클로알케닐옥시, 헤테로시클로알킬옥시, 헤테로시클로알케닐옥시, 아릴옥시, 페녹시, 벤질옥시, 헤테로아릴옥시, 아릴알킬옥시, 아미노, 알킬아미노, 아실아미노, 아미노알킬, 아릴아미노, 술포닐아미노, 술피닐아미노, 술포닐, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 아미노술포닐, 술피닐, 알킬술피닐, 아릴술피닐, 아미노술피닐아미노알킬, -C(=O)OH, -C(=O)Ra, -C(=O)ORa, C(=O)NRaRb, C(=NOH)Ra, C(=NRa)NRbRc, NRaRb, NRaC(=O)Rb, NRaC(=O)ORb, NRaC(=O)NRbRc, NRaC(=NRb)NR°Rd, NRaSO2Rb, -SRa, SO2NRaRb, -ORa, OC(=O)NRaRb, OC(=O)Ra 및 아실로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된 하나 이상의 기이며, 여기서 Ra, Rb, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로 H, C1-C12알킬, C1-C12할로알킬, C2-C12알케닐, C2-C12알키닐, C2-C10 헤테로알킬, C3-C12시클로알킬, C3-C12시클로알케닐, C2-C12헤테로시클로알킬, C2-C12헤테로시클로알케닐, C6-C18아릴, C2-C18헤테로아릴, 및 아실로 이루어진 군으로부터 선택되거나, 또는 Ra, Rb, Rc 및 Rd 중 임의의 2 이상은 이들이 부착된 원자와 함께 3 내지 12의 고리 원자를 갖는 헤테로시클릭 고리 시스템을 형성한다.
실시예에서, 각 임의의 치환기는 독립적으로 할로겐, =O, =S, -CN, -NO2, -CF3, -OCF3, 알킬, 알케닐, 알키닐, 할로알킬, 할로알케닐, 할로알키닐, 헤테로알킬, 시클로알킬, 시클로알케닐, 헤테로시클로알킬, 헤테로시클로알케닐, 아릴, 헤테로아릴, 히드록시, 히드록시알킬, 알킬옥시, 알킬옥시알킬, 알킬옥시아릴, 알킬옥시헤테로아릴, 알케닐옥시, 알키닐옥시, 시클로알킬옥시, 시클로알케닐옥시, 헤테로시클로알킬옥시, 헤테로시클로알케닐옥시, 아릴옥시, 헤테로아릴옥시, 아릴알킬, 헤테로아릴알킬, 아릴알킬옥시, 아미노, 알킬아미노, 아실아미노, 아미노알킬, 아릴아미노, 술포닐, 알킬술포닐, 아릴술포닐, 아미노술포닐, 아미노알킬, -COOH, -SH, 및 아실로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특히 적당한 임의의 치환기의 예는 F, Cl, Br, I, CH3, CH2CH3, OH, OCH3, CF3, OCF3, NO2, NH2, 및 CN을 포함한다.
대안적으로, 동일한 부분 상의 2개의 임의의 치환기는 함께 결합되어 임의로 치환된 부분에 부착된 융합된 시클릭 치환기를 형성할 수 있다. 따라서, 용어 "임의로 치환된"은 시클로알킬 고리, 헤테로시클로알킬 고리, 아릴 고리 또는 헤테로아릴 고리와 같은 융합된 고리를 포함한다.
하기의 다수의 치환기의 정의에서, "기는 말단 기 또는 다리 기일 수 있음"이 명시되어 있다. 이것은 용어의 사용이 기가 분자의 2개의 다른 부분 사이의 링커인 경우 및 말단 부분인 경우의 상황을 포함하는 것으로 의도됨을 의미하기 위한 것이다. 예로서, 용어 알킬의 사용은, 일부 간행물이 다리 기에 대해 용어 "알킬렌"을 사용하므로, 이러한 다른 간행물에서는 용어 "알킬" (말단 기) 및 "알킬렌" (다리 기)이 구별된다. 본 출원에서는 이러한 구별이 이루어지지 않으며, 대부분의 기는 다리 기 또는 말단 기일 수 있다.
"아실"은 R-C(=O)- 기를 의미하며, 여기서 R 기는 본 명세서에 정의된 바와 같은 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴 기일 수 있다. 아실의 예는 아세틸 및 벤조일을 포함한다. 기는 말단 기 또는 다리 기일 수 있다. 만일 기가 말단 기이면, 카보닐 탄소를 통해 분자의 나머지에 결합된다.
기 또는 기의 일부로서 "알킬"은 달리 언급되지 않는 한 선형 또는 분지형 지방족 탄화수소 기, 바람직하게는 C1-C12 알킬, 더 바람직하게는 C1-C10 알킬, 가장 바람직하게는 C1-C6 알킬을 나타낸다. 적당한 선형 및 분지형 C1-C6 알킬 치환기의 예는 메틸, 에틸, n-프로필, 2-프로필, n-부틸, sec-부틸, t-부틸, 헥실 등을 포함한다. 기는 말단 기 또는 다리 기일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "아미노산" 및 그 용어의 변이는 하기 표에 나타낸 20개의 자연적으로 발생하는 아미노산; 예를 들어, 히드록시프롤린, 포스포세린 및 포스포트레오닌을 포함하는, in vivo에서 번역-후 종종 변형된 아미노산; 및 기타 비-천연 아미노산을 포함한다. 또한, 용어 "아미노산"은 D- 및 L-아미노산 둘 다를 포함한다.
Figure pct00001
기 또는 기의 일부로서 "아릴"은 (i) 바람직하게는 고리당 5 내지 12개의 원자를 갖는 임의로 치환된 모노시클릭, 또는 융합된 폴리시클릭, 방향족 탄소고리 (모두 탄소인 고리 원자를 갖는 고리 구조)를 나타낸다. 아릴 기의 예는 페닐, 나프틸 등; (ii) 페닐 및 C5-C7 시클로알킬 또는 C5-C7 시클로알케닐 기가 함께 융합되어 고리 구조, 예를 들어 테트라히드로나프틸, 인데닐 또는 인다닐을 형성하는 임의로 치환된 부분 포화 비시클릭 방향족 탄소고리 부분을 포함한다. 기는 말단 기 또는 다리 기일 수 있다. 일반적으로 아릴 기는 C6-C18 아릴 기이다.
"할로겐"은 염소, 불소, 브롬 또는 요오드를 나타낸다.
개시된 실시예의 화합물 중 일부는 단일 입체이성질체, 라세미체, 및/또는 거울상이성질체(enantiomers) 및/또는 부분입체이성질체(diastereomers)의 혼합물로서 존재할 수 있다. 이러한 모든 단일 입체이성질체, 라세미체 및 이들의 혼합물은 기재되고 청구된 주제의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 부분입체이성질체, 거울상이성질체 및 기하이성질체와 같은 이성질체 형태는 통상의 기술자에게 알려진 물리적 및/또는 화학적 방법에 의해 분리될 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 화학식 및 조성물은 적용 가능한 경우, 용매화된 형태 및 비용매화된 형태의 화합물을 포함하도록 의도된다. 따라서, 각 화학식은 수화된 형태 및 비-수화된 형태를 포함하여 표시된 구조를 갖는 화합물을 포함한다.
용어 "약" 또는 "대략"은 통상의 기술자에 의해 결정된 특정 값에 대해 허용가능한 범위 내를 의미하며, 이는 값이 측정되거나 또는 결정되는 방법, 예를 들어, 측정 시스템의 한계에 부분적으로 의존할 것이다. 예를 들어, "약"은 주어진 값의 최대 20%, 바람직하게는 최대 10%, 더 바람직하게는 최대 5%, 더욱 더 바람직하게는 최대 1%의 범위를 의미할 수 있다. 대안적으로, 특히 생물학적 시스템 또는 방법과 관련하여, 상기 용어는 값의 10배 이내, 바람직하게는 5배 이내, 더 바람직하게는 2배 이내를 의미할 수 있다. 달리 명시되지 않는 한, 용어 '약'은 특정 값에 대해 허용가능한 오차 범위 내, 예를 들어 ± 1-20%, 바람직하게는 ± 1-10%, 더 바람직하게는 ±1-5%를 의미한다.
값의 범위가 제공되는 경우, 그 범위의 상한 및 하한과 그 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급된 값 또는 중간 값 사이의 각 중간 값은, 본 발명 내에 포함되는 것으로 이해된다. 이러한 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 더 작은 범위에 포함될 수 있으며, 또한 명시된 범위에서 구체적으로 제외된 제한에 따라 본 발명 내에 포함된다. 명시된 범위가 제한 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 포함된 두 제한 중 하나를 제외한 범위도 본 발명에 포함된다.
항목 목록 "중 적어도 하나"를 나타내는 구는 단일 구성원을 포함하여 해당 항목의 모든 조합을 나타낸다. 예를 들어, "a, b, 또는 c 중 적어도 하나"는 a, b, c, a-b, a-c, b-c, 및 a-b-c를 포함하기 위한 것이다.
용어 "약학적으로 허용가능한 염"은 상기한 화합물의 원하는 생물학적 활성을 유지하는 염을 나타내며, 약학적으로 허용가능한 산 부가염 및 염기 부가염을 포함한다. 화학식 I의 화합물의 적당한 약학적으로 허용가능한 산 부가염은 무기산 또는 유기산으로부터 제조될 수 있다. 이러한 무기산의 예는 염산, 황산 및 인산이다. 적당한 유기산은 유기산의 지방족, 지환족, 방향족, 헤테로시클릭 카복실산 및 술폰산 부류의 유기산으로부터 선택될 수 있으며, 이의 예는 포름산, 아세트산, 프로피온산, 숙신산, 글리콜산, 글루콘산, 락트산, 말산, 타르타르산, 시트르산, 푸마르산, 말레산, 알킬 술폰산, 아릴술폰산이다. 약학적으로 허용가능한 염에 대한 추가 정보는 Remington's Pharmaceutical Sciences, 19th Edition, Mack Publishing Co., Easton, PA 1995에서 찾을 수 있다. 고체인 제제의 경우, 화합물, 제제 및 염은 상이한 결정질 또는 다형체 형태로 존재할 수 있다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해되며, 이들 모두는 본 발명 및 특정된 화학식의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
"전구약물"은 일반적으로 대사 수단 (예를 들어, 가수분해, 환원 또는 산화)에 의해 생물학적 시스템 내에서 원하는 화합물로 전환되는 화합물을 의미한다. 예를 들어, 히드록실 기를 함유하는 화합물의 에스터 전구약물은 in vivo 가수분해에 의해 부모 분자로 전환될 수 있다. 히드록실 기를 함유하는 화합물의 적당한 에스터는, 예를 들어 아세테이트, 시트레이트, 락테이트, 타르트레이트, 말로네이트, 옥살레이트, 살리실레이트, 프로피오네이트, 숙시네이트, 푸마레이트, 말레에이트, 메틸렌-비스-P-히드록시나프토에이트, 게스티세이트(gestisates), 이세티오네이트 (isethionates), 디-p-톨루오일타르트레이트(di-p-toluoyltartrates), 메탄술포네이트, 에탄술포네이트, 벤젠술포네이트, p-톨루엔술포네이트, 시클로헥실술파메이트(cyclohexylsulphamates) 및 퀴네이트(quinates)이다. 다른 예로서, 카복시 기를 함유하는 화합물의 에스터 전구약물은 in vivo 가수분해에 의해 부모 분자로 전환될 수 있다. 에스터 전구약물의 예는 Leinweber, 1987에 기재된 것들이다. 유사하게, 아미노 기를 함유하는 화합물의 아실 전구약물은 in vivo 가수분해에 의해 부모 분자로 전환될 수 있다. 이들 및 아민을 포함하여 기타 작용기에 대한 전구약물의 예는 Borchardt et al., 2007에 제공된다.
용어 "치료적 유효량" 또는 "유효량"은 유익한 또는 원하는 임상 결과에 영향을 미치기에 충분한 양이다. 유효량은 하나 이상의 투여로 투여될 수 있다. 유효량은 일반적으로 질환 상태의 진행을 완화, 개선, 안정화, 역전, 감속 또는 지연시키기에 충분하다. 유효량은 치료받을 피험자의 건강 및 신체 상태, 치료받을 피험자의 분류군(taxonomic group), 원하는 결과의 정도, 조성물의 제형, 의료 상황의 평가, 및 기타 관련 인자에 따라 달라질 수 있다. 유효량은 일상적인 시험을 통해 결정될 수 있는 비교적 넓은 범위에 속할 것으로 예상된다.
용어 "기능적 등가물"은 본 명세서에 기재된 화합물의 변이체를 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 펩티드 및 단백질은 주어진 펩티드 또는 단백질 동형 (isoform)의 1차, 2차, 3차 또는 4차 구조가 원형 펩티드 또는 단백질과 상이하지만 분자가 생물학적 활성을 유지하도록, 동형을 가질 수 있음을 이해할 것이다. 동형은 모집단 내의 정상적인 대립유전자 변이에서 발생할 수 있으며, 아미노산 치환, 결실, 추가, 절단 또는 복제와 같은 돌연변이를 포함한다. 용어 "기능적 등가물" 내에 전사 수준에서 생성된 변이체도 포함된다.
본 명세서에 기재된 코팅된 나노입자는 피험자에게 투여하기에 적합하다. 용어 "피험자"는 영장류 (예를 들어, 인간), 원숭이, 소, 돼지, 양, 염소, 말, 개, 고양이, 토끼, 랫트 또는 마우스를 포함하나 이에 한정되지 않는 동물을 나타낸다. 용어 "피험자" 및 "환자"는 예를 들어 인간과 같은 포유류 피험자에 관하여 본 명세서에서 통용된다. 특정 실시예에서, 코팅된 나노입자는 조직 내로의 주사용으로 제형화된다.
본 명세서에 기재된 코팅된 나노입자는 약리학적으로 허용가능하며, 이는 코팅된 나노입자를 함유하는 임의의 조성물의 다른 성분과 호환되며, 과도한 독성, 자극, 알러지 반응, 면역원성 또는 합리적 이익/위험 비에 상응하는 기타 문제 또는 합병증 없이 투여되는 피험자의 조직 또는 장기와 접촉하여 사용하기에 적합함을 의미한다.
일반적으로 "약리학적으로 허용가능한"은 코팅된 나노입자, 코팅 고분자 조성물, 액체 담체, 또는 조성물의 다른 성분이 그 자체로 피험자에게 투여하기에 적합함을 의미한다. 즉, 피험자에게 코팅된 나노입자, 액체 담체 또는 조성물의 다른 성분의 투여는 알러지 반응 및 질환 상태를 포함하여 용인할 수 없는 독성을 야기하지 않을 것이다.
참고로, 통상의 기술자는 연방 또는 주 정부의 규제 기관에 의해 승인되거나 또는 동물, 특히 인간에 사용하기 위해 미국 약전 또는 기타 일반적으로 인정되는 약전에 등재된 물질로서 "약리학적으로 허용가능한" 것으로 간주할 수 있다.
그렇긴 해도, 통상의 기술자는 피험자에게 투여하기 위한 코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물의 적합성 및 주어진 구성 성분이 약리학적으로 허용가능한 것으로 간주되는지 여부가, 선택된 투여 방식에 어느 정도 의존할 것임을 이해할 것이다. 따라서, 주어진 조성물이 피험자에게 투여하기에 적합한지 또는 약리학적으로 허용가능한지 평가할 때, 투여 방식을 고려해야할 수도 있다.
코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물은 정맥내, 복강내, 피하, 두개내(intracranially), 피내(intradermally), 근육내, 안구내(intraoccularly), 척수강내(intrathecally), 뇌내(intracereberally) 및 비강내(intranasally)를 포함하여, 임의의 적당한 수단에 의해 피험자에게 투여될 수 있다. 코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물은 종양 내로 및/또는 종양의 하나 이상의 절편에 인접한 조직 내로 직접 투여될 수도 있다.
코팅된 나노입자는 주사용으로 적합한 형태로 제공될 수 있으며, 예를 들어 멸균 주사용 분산액의 즉석 제조를 위한 멸균 수성 분산액 및 멸균 분말을 포함할 수 있다.
자성 "나노입자"는 약 200 nm, 또는 약 150 nm 또는 약 100 nm 미만의 적어도 하나의 치수를 갖는 서브미크론(submicron) 입자이다. 하나의 실시예에서, 자성 나노입자의 모든 치수는 약 100 nm 미만이다.
자성 나노입자는 1차 입자의 형태, 또는 1차 입자의 응집 형태일 수 있다. 하나의 실시예에서, 이들은 1차 입자의 형태이다.
의심의 여지를 피하기 위해, 본 명세서에서 자성 나노입자의 "크기"에 대한 언급은 주어진 입자의 가장 큰 치수를 기준으로 한 입자의 평균 크기 (적어도 약 50 수(number) %)를 나타내기 위한 것이다.
자성 나노입자 자체의 크기는 본 명세서에서 투과 전자 현미경 (TEM)에 의해 결정된다.
의심의 여지를 피하기 위해, 자성 나노입자가 1차 입자의 응집 형태일 때, 이러한 물질의 크기에 대한 언급은 응집체를 형성하는 1차 입자가 아니라 응집체의 가장 큰 치수에 대한 언급으로 의도된다.
일 실시예에서, 자성 나노입자가 응집체를 형성하는 경우, 응집체의 크기는 100 nm를 초과할 수 있다.
자성 나노입자는 일반적으로 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 또는 약 25 nm 미만의 크기일 것이다.
특정 실시예에서, 자성 나노입자는 적어도 하나의 치수에서 약 50 nm 미만의 크기를 가진다. 특정 실시예에서, 자성 나노입자는 적어도 하나 또는 모든 치수에서 약 10 nm 내지 약 80 nm, 또는 약 10 nm 내지 약 50 nm, 또는 약 25 nm 내지 약 30 nm 범위의 입자 크기를 가진다.
하나의 실시예에서, 자성 나노입자는 약 6, 8, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 또는 100 nm의 크기를 가진다.
본 발명에 따라 사용된 나노입자는 자성이다. 자성 나노입자는 일반적으로 강자성(ferromagnetic), 페리자성(ferrimagnetic) 또는 초상자성 (superparamagnetic) 특성을 나타낸다.
자성 나노입자는 자성 물질로 구성되거나 또는 이를 포함할 것이다.
적당한 자성 물질의 예는 철, 니켈, 크롬, 코발트, 가돌리늄, 상기한 것 중 어느 하나의 산화물 또는 옥시수산화물, 및 상기한 것 중 임의의 혼합물을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 특정 실시예에서, 자성 나노입자는 철 및/또는 이의 산화물 또는 옥시수산화물을 포함한다. 적당한 산화철 자성 물질은 자적철석 (maghemite) (γ-Fe2O3) 및 자철석(magnetite) (Fe3O4)을 포함한다.
하나의 실시예에서, 자성 나노입자는 철, 니켈, 크롬, 코발트, 가돌리늄, 및 이들의 산화물 또는 옥시수산화물 중 하나 이상을 포함한다.
다른 실시예에서, 자성 나노입자는 철 (Fe), 자적철석 (γ-Fe2O3), 자철석 (Fe3O4) 또는 이들의 조합을 포함한다.
일 실시예에서, 자성 나노입자는 50 nm 미만, 예를 들어 1 내지 40 nm의 입자 크기를 갖는 자철석 (Fe3O4) 또는 자적철석 (γ-Fe2O3)이거나 또는 이를 포함한다.
자성 나노입자는 코어 주위의 자적철석 (γ-Fe2O3) 쉘과 같은 자성 금속 산화물 쉘에 의해 둘러싸인 철과 같은 금속의 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 자성 나노입자는 화학식 MO.Fe2O3 (여기서, M은 Fe, Co, Ni, Mn, Be, Mg, Ca, Ba, Sr, Cu, Zn, Pt, Gd 또는 이들의 혼합물과 같은 2가 금속임)의 페라이트(ferrites), 또는 화학식 MO.6Fe2O3 (여기서, M은 큰 2가 이온, 금속성 철, 코발트 또는 니켈임)의 마그네토플럼바이트(magnetoplumbite) 유형 산화물이거나 또는 이를 포함한다. 또한, 이들은 순수한 Fe, Zn, Ni, Cr,Co 또는 Gd 또는 이들의 산화물 또는 옥시수산화물의 입자일 수 있다. 대안적으로, 이들은 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
일부 적용에서, 초상자성인 자성 나노입자를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "초상자성"은 하기의 특성을 갖지 않는 자성 물질을 의미하기 위한 것이다; (i) 보자력(coercivity), (ii) 잔류 자기 (remanence), 또는 (iii) 적용된 자기장의 변화율이 준정적(quasi-static)일 때 자기이력곡선(hdysteresis loop).
자성 나노입자는 본 명세서에 기재된 고분자 조성물 코팅을 가진다. 따라서, 코팅된 나노입자는 고분자 조성물 코팅을 갖는 자성 물질 코어를 갖는 것으로 기재될 수 있다.
또한, 코팅된 나노입자는 금속 코어를 갖는 것으로 기재될 수 있다. 금속 코어는 임의의 유형의 자성 물질일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다.
자성 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅으로 코팅되거나 또는 둘러싸여 있다. 이런 맥락에서, 용어 "코팅된", "코팅" 또는 "에 의해 둘러싸인"은 고분자 조성물이 자성 물질 코어의 외부 표면의 적어도 일부를 덮거나 또는 둘러싸며, 이의 주위와 상호작용함을 의미한다. 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅의 고분자 입체 안정화제 및 표적화 부분 구성 성분 (아래에서 더 상세히 논의됨)은 고정화 고분자 절편을 통해 자성 물질 코어에 결합한다.
본 발명에 따라 사용된 자성 나노입자는 당해 기술분야에 알려진 기법을 이용하여 편리하게 제조될 수 있다.
본 발명에 따르면, 고분자 입체 안정화제는 액체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진한다. 이런 맥락에서, "촉진한다"는 고분자 입체 안정화제가 없을 때 자성 나노입자가 침전물로서 액체 담체로부터 엉김, 응집 또는 침전될 것임을 의미한다. 즉, 고분자 입체 안정화제는 자성 나노입자를 액체에서 분산된 상태로 유지하는 기능을 한다.
고분자 "입체" 안정화제는 액체에서 자성 나노입자의 분산이 입체 반발력의 결과로 발생함을 의미한다. 그렇긴 해도, 고분자 입체 안정화제는 고분자의 안정화에도 도움이 되는 정전기적 반발력을 나타낼 수 있다. 그러나, 통상의 기술자는 이러한 정전기력이 비교적 높은 이온 강도를 갖는 액체에서 안정화 기능을 거의 제공하지 않을 것이라는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 사용된 고분자 입체 안정화제의 입체 안정화 기능은 자성 나노입자가 액체에서 분산된 상태로 안정하게 유지되거나 또는 남아 있게 하는데 중요한 역할을 한다.
본 발명에 따라 사용된 고분자 입체 안정화제는 액체, 특히 in vivo 액체 환경에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는데 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따라 사용된 고분자 조성물 코팅의 다수의 구성 성분은 고분자이거나 또는 고분자 절편을 가진다. "고분자"이거나 또는 "고분자 절편"을 갖는다는 것은 성분이 단량체의 중합으로부터 유도된 고분자 사슬을 포함함을 의미한다. 따라서, 고분자 성분 또는 고분자 절편은 중합된 단량체 잔기 단위를 포함하거나 또는 이로 구성될 것이다. 고분자 성분 또는 고분자 절편은 임의의 적당한 중합 기법에 의해 제조될 수 있다. 하나의 실시예에서, 본 명세서에 기재된 고분자 절편 (예를 들어, 고정화, 입체 안정화 및 연결)은 에틸렌성 불포화 단량체의 중합에 의해 제조된다. 고분자 사슬은 이들에 공유 결합된 비-고분자 성분, 예를 들어 표적화 기 또는 발광 기를 가질 수 있다 (일부는 가짐).
또한, 본 발명은 진단 및/또는 치료 적용에 사용하기 위한 피험자에게 투여하기에 적합한 약리학적으로 허용가능한 코팅된 나노입자를 제공하며, 코팅된 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅에 의해 둘러싸인 금속 코어를 포함하고, 고분자 조성물 코팅은
액체에서 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제로서, (i) 금속 코어에 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 입체 안정화 고분자 절편을 포함하는 입체 안정화제; 및
(i) 금속 코어에 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 분산액의 투여 시 피험자에서 특정 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 하나 이상의 표적화 기를 포함하는 고분자 표적화 부분; 및
(i) 나노입자에 발광 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 나노입자의 in vivo 위치 시각화를 가능하게 하는 빛에 반응하여 빛 또는 음향 신호를 방출하기 위한 하나 이상의 발광 기를 포함하는 고분자 발광 부분; 중 하나 또는 둘 다를 포함한다.
일 실시예에서, 고분자 표적화 및 발광 부분은 입체 안정화제에서 사용된 입체 안정화 고분자 절편을 포함하지 않는다.
고분자 표적화 및 발광 부분은 각각 연결 고분자 절편을 포함할 수 있다.
본 발명에 따라 사용된 고분자 입체 안정화제는 입체 안정화 고분자 절편을 포함한다.
입체 안정화 고분자 절편은 폴리아크릴아미드 (PA), 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리알킬렌 옥사이드 (예를 들어, 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO)), 폴리옥사머, 폴리히드록시에틸아크릴레이트, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드, 폴리디메틸아미노-에틸메타크릴레이트, 폴리비닐 피롤리돈 (PVP), 폴리아크릴산 (PAA), 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 폴리비닐에스터, 폴리비닐아미드, 폴리술폰화디비닐벤젠, 폴리-L-리신, 폴리아스파르테이트, 폴리락트산, 폴리에틸렌이민, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리말레산 무수물, 폴리말레산, 또는 상기한 것 중 2 이상의 공중합체를 포함할 수 있다.
입체 안정화 고분자 절편이 폴리알킬렌 옥사이드를 포함하는 경우, 폴리알킬렌 옥사이드는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 이들의 유도체로부터 선택될 수 있다. 폴리알킬렌 옥사이드 고분자는 알킬 기로 말단 캡핑될 수 있다. 알킬 기는 C1 내지 C6 알킬 기, 예를 들어 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기 또는 이소프로필 기일 수 있다.
입체 안정화 고분자 절편은 일반적으로 약 70 미만의 중합된 단량체 잔기 단위를 포함할 것이며, 특정 실시예에서, 전체 고분자 절편을 구성하는 약 40 내지 약 60의 중합된 단량체 잔기 단위, 예를 들어 약 50의 중합된 단량체 잔기 단위를 가진다.
일 실시예에서, 입체 안정화 고분자 절편은 약 10 내지 약 70의 중합된 단량체 잔기 단위를 포함한다.
입체 안정화 고분자 절편은 동종중합체 또는 공중합체일 수 있다.
하나의 실시예에서, 입체 안정화 고분자 절편은 폴리아크릴아미드-코-폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함하거나 또는 이로 이루어진다. 상기 블록 공중합체는 약 8 내지 약 60의 중합된 아크릴아미드 단위 및 약 2 내지 약 10의 중합된 알킬렌 옥사이드 단위를 포함하거나 또는 이로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예에서, 입체 안정화 고분자 절편은 약 10 내지 약 13의 중합된 알킬렌 옥사이드 단위를 포함한다.
통상의 기술자는 중합된 알킬렌 옥사이드 단위가 폴리 알킬렌 옥사이드를 제공함을 이해할 것이다.
본 발명에 따라 사용된 고분자 입체 안정화제, 고분자 표적화 부분 및 고분자 발광 부분은 각각 고정화 고분자 절편을 포함한다.
"고정화 고분자 절편"은 고분자 사슬인 주어진 고분자 물질 (즉, 고분자 입체 안정화제, 고분자 표적화 부분 및 고분자 발광 부분)의 절편 또는 영역은, 자성 나노입자의 표면에 대한 친화도를 가지며, 하나 이상의 결합 기를 통해 자성 나노입자에 주어진 물질을 고정시키는 기능을 함을 의미한다. 하나 이상의 결합 기는 고분자 사슬 백본의 일부를 형성하거나 또는 고분자 사슬 백본에 매달릴 수 있다. 결합 기는 자성 나노입자에 대한 결합 친화도를 갖는 임의의 요소 또는 분자일 수 있다. 예를 들어, 결합 기는 철 또는 산화철에 대한 결합 친화도를 갖는 임의의 요소 또는 분자일 수 있다. 사용될 수 있는 적당한 결합 기는 하나 이상의 인 (P) 원자를 포함하는 기, 하나 이상의 산소 (O) 원자를 포함하는 기, 하나 이상의 황 (S) 원자를 포함하는 기, 하나 이상의 질소 (N) 원자를 포함하는 기, 및 상기한 원자 중 임의의 2 이상을 포함하는 기를 포함한다.
하나의 실시예에서, 고정화 고분자 절편은 포스페이트 기, 포스포네이트 기, 디머캅토숙신산 (DMSA) 기, 술페이트 기, 술포네이트 기, 카테콜 기, 카복실레이트 기, 아민 기, 및 실란 기로부터 선택된 하나 이상의 결합 기를 포함한다.
고분자 절편의 경우, 고정화 절편은 중합된 단량체 잔기를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 특히, 절편은 자성 나노입자에 대한 요구되는 결합 친화도를 야기하는 중합된 단량체 잔기를 포함할 것이다. 고정화 고분자 절편을 구성하는 중합된 단량체 잔기는 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
적어도 부분적으로 자성 나노입자와의 결합 상호작용을 위한 다중 부위를 제공하는 고정화 절편의 능력은 고분자 입체 안정화제에 의해 제공된 우수한 안정화 특성을 야기하는 것으로 여겨진다.
고정화 절편은 각각이 자성 나노입자와의 결합 부위를 제공하는 적어도 2의 중합된 단량체 잔기, 또는 적어도 3, 또는 적어도 5, 또는 적어도 7, 또는 적어도 10의 이러한 중합된 단량체 잔기를 가질 수 있다. 고정화 절편을 구성하는 모든 중합된 단량체 잔기가 자성 나노입자와의 결합 상호작용을 야기하기 위해 반드시 필요한 것은 아니지만, 일반적으로 고정화 절편을 구성하는 모든 중합된 단량체 잔기가 아니더라도 대다수가 자성 나노입자와의 결합 상호작용을 야기하는 것이 바람직하다.
따라서, 고정화 고분자 절편은 자성 나노입자에 주어진 물질을 집합적으로 고정하는 다중 부위를 갖는 것으로 기재될 수 있다.
원하는 고정 효과를 제공하기 위해, 고정화 고분자 절편은 자성 나노입자에 대한 결합 친화도를 가질 것이다. 고정화 절편이 미립자 물질에 결합하는 특정 방식은 특별히 중요하지 않으며, 예를 들어 정전기력, 수소 결합, 이온 전하, 반 데르 발스 힘, 또는 이들의 임의의 조합에 의한 것일 수 있다. 고정화 고분자 절편에 의해 제공된 특정 이점은 나노입자와의 결합 상호작용을 위한 다중 부위를 제공할 수 있다는 것이다. 따라서, 주어진 결합 부위가 자성 나노입자와의 비교적 약한 상호작용만을 제공하는 경우에도, 절편 내에 다수의 이러한 부위의 존재는 전체적으로 자성 나노입자와 단단히 결합할 수 있다.
필요한 고정화 고분자 절편은 일반적으로 결합할 자성 나노입자의 특성에 의해 결정될 것이다. 통상의 기술자는 주어진 자성 나노입자의 표면과 결합하기 위해 적당한 고정화 고분자 절편을 선택할 수 있을 것이다.
통상의 기술자는 이러한 고분자를 형성하기 위해 중합될 수 있는 단량체에 관하여, 고정화 고분자 절편으로서 사용될 수 있는 다양한 고분자를 이해할 것이다. 예를 들어, 적당한 고분자는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리스티렌, 폴리이타콘산, 폴리-p-스티렌카복실산, 폴리-p-스티렌술폰산, 폴리비닐술폰산, 폴리비닐포스폰산, 폴리모노아크릴옥시에틸포스페이트, 폴리-2-(메틸아크릴로일옥시)에틸포스페이트, 폴리에타크릴산, 폴리-알파-클로로아크릴산, 폴리크로톤산 (polycrotonic acid), 폴리푸마르산, 폴리시트라콘산(polycitraconic acid), 폴리메사콘산(polymesaconic acid), 폴리말레산, 폴리-2-(디메틸아미노)에틸 및 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 상응하는 폴리-3-(디에틸아미노)에틸 및 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 소수성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 고분자, 폴리디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 및 이들의 공중합체를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 고정화 고분자 절편을 형성하는데 사용될 수 있는 적당한 단량체는, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, p-스티렌카복실산, p-스티렌술폰산, 비닐술폰산, 비닐포스폰산, 모노아크릴옥시에틸포스페이트, 2-(메틸아크릴로일옥시)에틸포스페이트, 에타크릴산, 알파-클로로아크릴산, 크로톤산 , 푸마르산, 시트라콘산, 메사콘산, 말레산, 2-(디메틸아미노)에틸 및 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 상응하는 3-(디에틸아미노)에틸 및 프로필 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 스티렌, 소수성 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 단량체, 디메틸아미노에틸메타크릴레이트, 및 이들의 조합을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
고정화 고분자 절편은 약 1 내지 약 20의 포스포네이트 기, 예를 들어 1 포스포네이트 기, 2 포스포네이트 기, 3 포스포네이트 기, 4 포스포네이트 기, 5 포스포네이트 기, 6 포스포네이트 기, 7 포스포네이트 기, 8 포스포네이트 기, 9 포스포네이트 기 또는 10 포스포네이트 기, 11 포스포네이트 기, 12 포스포네이트 기, 13 포스포네이트 기, 14 포스포네이트 기, 15 포스포네이트 기, 16 포스포네이트 기, 17 포스포네이트 기, 18 포스포네이트 기, 19 포스포네이트 기 또는 20 포스포네이트 기를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 고정화 고분자 절편은 20 이상의 포스포네이트 기를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 고정화 고분자 절편은 5 포스포네이트 기를 포함한다.
고정화 고분자 절편은 하나의 유형의 단량체 또는 2 이상의 상이한 단량체의 조합의 중합에 의해 형성될 수 있다. 따라서, 고정화 고분자 절편은 동종중합체 절편 또는 공중합체 절편일 수 있다.
고정화 고분자 절편을 집합적으로 형성하는 중합된 단량체 단위의 수에 특별한 제한은 없지만, 본 발명의 일 실시예에서는 비교적 낮은 수평균 분자량을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 고정화 고분자 절편은 약 50 미만, 또는 약 40 미만, 또는 약 30 미만, 또는 약 5 내지 약 25, 또는 약 5 내지 약 15의 (전체 절편을 구성하는) 중합된 단량체 잔기 단위를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 고정화 고분자 절편은 1 내지 약 30의 중합된 단량체 잔기 단위를 포함한다.
하나의 실시예에서, 고정화 고분자 절편은 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체의 중합된 잔기로 구성된다.
일 실시예에서, 고정화 고분자 절편은 고분자 입체 안정화제, 고분자 표적화 부분 또는 고분자 발광 부분을 형성하기 위하여, 입체 안정화 고분자 절편 또는 연결 고분자 절편에 공유 결합됨을 이해할 것이다.
고분자 표적화 부분 및 발광 표적화 부분 (사용되는 경우)은 연결 고분자 절편을 포함할 수 있다. 언급된 바와 같이, 연결 고분자 절편은 고정화 고분자 절편에 공유 결합된다. "연결" 고분자 절편인 경우, 고정화 고분자 절편을 표적화 기 또는 발광 기에 연결하거나 또는 결합하는 고분자 사슬임을 의미한다. 따라서, 이들 표적화 기 또는 발광 기는 일반적으로 연결 고분자 절편에 공유 결합될 것이다. 또한, 연결 고분자 절편은 예를 들어 표적화된 세포 상의 수용체에 더 많이 이용가능한 표적화 기의 경우, 표적화 기 또는 발광 기를 분리하고 자성 나노입자로부터 멀리 이동시켜 더 기능적으로 만드는 역할을 한다.
연결 고분자 절편은 폴리아크릴아미드 (PA), 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리옥사머, 폴리히드록시에틸아크릴레이트, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드, 폴리디메틸아미노-에틸메타크릴레이트, 폴리비닐 피롤리돈 (PVP), 폴리아크릴산 (PAA), 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 폴리비닐에스터, 폴리비닐아미드, 폴리술폰화디비닐벤젠, 폴리-L-리신, 폴리아스파르테이트, 폴리락트산, 폴리에틸렌이민, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리말레산 무수물, 폴리말레산, 또는 상기한 것 중 임의의 공중합체를 포함하거나 또는 이로 이루어질 수 있다.
특정 실시예에서, 연결 고분자 절편은 약 100 미만의 중합된 단량체 잔기 단위를 가지며, 특정 실시예에서, 전체 고분자 절편을 구성하는 약 50 내지 약 80의 중합된 단량체 잔기 단위, 예를 들어 약 70의 중합된 단량체 잔기 단위를 가진다.
하나의 실시예에서, 연결 고분자 절편은 폴리아크릴아미드로 이루어진다.
또 다른 실시예에서, 연결 고분자 절편은 약 10 내지 약 100의 중합된 단량체 잔기 단위를 포함하거나 또는 이로 이루어진다.
추가 실시예에서, 고분자 표적화 부분 및 발광 표적화 부분 중 하나 또는 둘 다의 연결 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편보다 더 많은 중합된 단량체 잔기 단위를 가진다. 예를 들어, 연결 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편보다 적어도 2, 또는 적어도 4, 또는 적어도 6, 또는 적어도 8, 또는 적어도 10, 또는 적어도 12, 또는 적어도 14, 또는 적어도 16, 또는 적어도 18, 또는 적어도 20 또는 그 이상의 중합된 단량체 잔기 단위를 가질 수 있다. 연결 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편보다 약 5 내지 약 70, 또는 약 5 내지 약 60, 또는 약 5 내지 약 40, 또는 약 5 내지 약 20, 또는 약 40 내지 약 70, 또는 약 50 내지 약 70, 또는 그 이상의 중합된 단량체 잔기 단위를 가질 수 있다.
이론에 얽매이지 않고, 입체 안정화 고분자 절편보다 더 많은 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 연결 고분자 절편을 제공하는 것은 대식세포에서 단백질 흡착 및 후속 세포 흡수에 덜 취약한 표면 환경을 생성하는 역할을 하는 것으로 여겨진다. 이는 차례로 감시 림프절에서 코팅된 나노입자의 보유를 개선하는 것으로 여겨진다.
고분자 표적화 부분 및 고분자 발광 부분 각각은 하나 이상의 표적화 기 또는 하나 이상의 발광 기를 각각 포함한다. 이들 표적화 기 및 발광 기는 일반적으로 각각의 부분의 연결 고분자 절편에 공유 결합될 것이다.
하나 이상의 표적화 기는 코팅된 나노입자의 투여 시 피험자에서 림프절 또는 암 세포를 선택적으로 표적화할 수 있을 것이다. 적당한 표적화 기는 단당류 기, 항체, 항체 단편, 리간드, 및 저해제를 포함한다. 간질(Interstitium)은 주로 얽힌 콜라겐 섬유와 글리코사미노글리칸으로 구성되며, 주요 글리코사미노글리칸은 음전하의 히알루론산이다. 따라서, 중성 또는 순 음전하를 갖는 코팅된 나노입자는 나노입자의 간질 이동을 촉진할 것으로 예상된다. 또한, 코팅된 나노입자는 수로 (water channels)를 경유하여 간질을 통해 이동한다. 따라서, 친수성 물질로 나노입자를 둘러싸는 것은 소수성 물질로 나노입자를 덮는 것보다 더 효율적인 이동을 야기할 수 있다.
적당한 표적화 단당류 기의 예는 만노오스 및 글루코오스를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 적당한 표적화 항체 및 저해제의 예는 Lys-Urea-Glu 및 J591과 같은 전립선 특이적 막 항원 (PSMA) 표적화된 항체, 항체 단편 또는 저해제, CD147 표적 (두경부 특이적), 표피 성장 인자 수용체 (EGFR) 항체 또는 저해제 (많은 고형 종양 암의 표적화에 사용됨), 세툭시맙(Cetuximab) (대장암, 비-소세포폐암 및 두경부암을 포함하여 고형 종양의 표적화에 사용됨), 및 파니투무맵(Panitumumab) (이전에 ABX-EGF, 대장암, 비-소세포폐암, 및 두경부암을 포함하여 고형 종양의 표적화에 사용됨)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
하나의 실시예에서, 하나 이상의 표적화 기는 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체, 항체 단편 및 저해제로부터 선택된다.
다른 실시예에서, 하나 이상의 표적화 기는 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체 단편 및 저해제로부터 선택된다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 표적화 기는 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 저해제로부터 선택된다.
추가 실시예에서, 하나 이상의 표적화 기는 저해제이며, 상기 저해제는 Lys-Urea-Glu 이다.
또 다른 실시예에서, 하나 이상의 표적화 기는 만노오스 및 글루코오스로부터 선택된 단당류이다.
하나 이상의 발광 기는 어떤 형태의 자극 후에 원하는 파장에서 전자기 방사선(electromagnetic radiation) 또는 음향 에너지를 방출하는 임의의 화학 물질일 수 있다. 발광 기는 화학발광 (예를 들어, 생체발광), 전자발광, 광발광, 방사성발광 또는 열발광일 수 있다. 특정 실시예에서, 발광 기는 광자의 흡수 후에 특정 파장에서 빛을 방출하는 광발광 기이다. 광발광 기는 형광성(fluorescent) 또는 인광성(phosphorescent)일 수 있다.
특정 실시예에서, 발광 기는 시아닌 염료 군에 속하는 형광 기이다. 적당한 형광 기는 인도시아닌 그린 (ICG; 나트륨 4-[2-[(1E,3E,5E,7Z)-7-[1,1-디메틸-3-(4-술포네이토부틸)벤조[e]인돌-2-일리덴]헵타-1,3,5-트리에닐]-1,1-디메틸벤조[e]인돌-3-이움-3-일]부탄-1-술포네이트), IRdye 800과 같은 IR 염료, 및 술포-Cy3, 술포-Cy5 및 술포-Cy7과 같은 술포시아닌 염료를 포함한다. 적당한 염료는 예를 들어 Lumiprobe Corporation, Hunt Valley, Maryland, USA에서 시판된다.
하나의 실시예에서, 발광 기는 인도시아닌 그린, 술포-Cy3, 술포-Cy5, 및 술포-Cy7로부터 선택된다.
일 실시예에서, 고분자 조성물은 (iv) 고분자에 공유 결합되지 않은 발광 기(들)을 더 포함한다. 고분자에 공유 결합되지 않은 발광 기는 발광 기가 고분자 발광 부분의 일부를 형성하지 않고 발광 기 자체로서 고분자 조성물에 존재함을 의미한다. 그 목적에 적합한 발광 기는 본 명세서에 기재된 것을 포함한다.
특정 실시예에서, 고분자 조성물 코팅은 적어도 하나의 고분자 입체 안정화제 및 적어도 하나의 고분자 표적화 부분을 포함한다. 다른 실시예에서, 고분자 조성물 코팅은 적어도 하나의 고분자 입체 안정화제 및 적어도 하나의 고분자 발광 부분을 포함한다. 다른 실시예에서, 고분자 조성물 코팅은 적어도 하나의 고분자 입체 안정화제, 적어도 하나의 고분자 표적화 부분 및 적어도 하나의 고분자 발광 부분을 포함한다.
코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물의 치료 용도의 예는 감작 방사선요법(sensitising radiotherapy)이다.
코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물의 진단 용도의 예는 자기 공명 영상, 암 수술 및 림프절 전이의 시각화를 포함한다.
본 발명은 진단 및/또는 치료 영상 적용에 사용하기 위한 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물을 제공하며, 조성물은 약리학적으로 허용가능한 액체 담체에 분산된 본 명세서에 기재된 약리학적으로 허용가능한 코팅된 나노입자를 포함한다.
코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물은 초음파, X-선, 광학 영상, 컴퓨터 단층촬영 (CT), 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영 (SPECT), 양전자 방출 단층촬영 (PET), 형광 공명 에너지 전달 (FRET), 및 자기 공명 영상 (MRI)을 포함하나 이에 한정되지 않는, in vivo 영상 기법과 함께 사용될 수 있다.
하나 적용에서, 코팅된 나노입자 및 이를 포함하는 조성물은 피험자에게 나노입자의 주사 시 코팅된 나노입자를 흡수한 림프절과 같은 조직의 감지를 가능하게 한다. 이는 특정 형태의 암에 의해 영향을 받을 수 있는 조직을 확인하는데 사용할 수 있다. 감시 림프절은 암을 배출하는 가상의 첫 번째 림프절 또는 림프절들의 군이다. 감시 림프절은 주로 종양으로부터 암 세포를 전이하여 도달하는 표적 장기라고 가정된다. 따라서, 코팅된 나노입자 및 이를 포함하는 조성물은 감시 림프절의 감지에 사용될 수 있으며, 특정 종양의 감시 림프절의 식별, 제거 및 분석을 포함하는 감시 림프절 방법의 일부로 사용될 수 있다.
따라서, in vivo 영상을 위한 코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물의 용도도 제공된다.
감시 림프절의 감지를 위한 코팅된 나노입자 또는 이를 포함하는 조성물의 용도가 더 제공된다.
in vivo 영상 기법은 피험자에서 코팅된 나노입자의 적어도 위치 감지 또는 시각화를 가능하게 하고, 따라서 차례로 암에 의해 영향을 받는 감시 림프절 및/또는 조직의 감지 또는 식별을 가능하게 한다.
하나의 실시예에서, in vivo 영상은 초음파, X-선, 광학 영상, 컴퓨터 단층촬영 (CT), 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영 (SPECT), 양전자 방출 단층촬영 (PET), 형광 공명 에너지 전달 (FRET), 및 자기 공명 영상 (MRI)으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
따라서, 본 발명은 피험자에서 암의 감지 방법도 제공하며, 방법은 피험자에게 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 조성물을 투여하는 단계; 및 자성 나노입자를 감지하는 단계를 포함하고, 여기서 자성 나노입자의 위치는 피험자에서 암에 의해 영향을 받는 조직의 존재를 나타낸다.
또한, 본 발명은 암에 결린 피험자의 치료 방법을 제공하며, 방법은 피험자에게 본 발명에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 조성물을 투여하는 단계; 자성 나노입자를 감지하는 단계; 암을 갖는 피험자를 식별하는 단계로서, 여기서 자성 나노입자의 위치는 피험자에서 암에 의해 영향을 받는 조직의 존재를 나타내는 것을 특징으로 하는, 단계; 및 (iii)에서 암을 갖는 것으로 확인된 피험자를 암 치료제로 치료하는 단계를 포함한다.
하나의 실시예에서, 고분자 입체 안정화제는 화학식 Z1-A1-S1-[S2]-[Y]를 갖는 것으로 기재될 수 있으며, 여기서 A1은 금속/자성 코어에 결합할 수 있는 하나 이상의 결합 기를 포함하는 고정화 고분자 절편을 포함하며; S1은 액체에서 코팅된 나노입자의 응집을 최소화할 수 있는 제 1 입체 안정화 고분자 절편을 포함하고; S2는 제 2 입체 안정화 고분자 절편이며 바람직한 생물학적 특성을 향상시키는데 사용되고; Z1 및 Y는 고분자 말단 기이며; [ ]는 기가 존재하거나 또는 존재하지 않을 수 있음을 나타낸다.
하나의 실시예에서, 고분자 표적화 부분은 화학식 Z2-A2-L1-T를 갖는 것으로 기재될 수 있으며, 여기서 A2는 금속/자성 코어에 결합할 수 있는 하나 이상의 결합 기를 포함하는 고정화 고분자 절편을 포함하며; L1은 T를 금속/자성 코어로부터 멀리 이동시키는데 사용되는 연결 고분자 절편을 포함하고; T는 코팅된 나노입자의 투여 시 피험자에서 림프절 또는 암 세포를 선택적으로 표적화할 수 있는 하나 이상의 표적화 기이며; Z2는 고분자 말단 기이다.
하나의 실시예에서, 고분자 발광 부분은 화학식 -A3-L2-F를 갖는 것으로 기재될 수 있으며, 여기서 A3는 금속/자성 코어에 결합할 수 있는 하나 이상의 결합 기를 포함하는 고정화 고분자 절편을 포함하며; L2는 F를 금속/자성 코어로부터 멀리 이동시키는데 사용되는 연결 고분자 절편을 포함하고; F는 코팅된 나노입자의 in vivo 시각화를 위해 빛을 방출할 수 있는 하나 이상의 발광 기이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 고분자는 화학식 -X-를 가지며, 여기서 "-"는 2개의 기가 작동가능하게 연결되도록 2개의 기 사이의 결합을 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "작동가능하게 연결된"은 제 1 요소 및 제 2 요소가 기능적 관계에 놓이도록 제 1 요소를 제 2 요소에 결합하는 것을 나타낸다. 결합은 2개의 기 또는 고분자 절편 사이의 직접 결합일 수 있다. 대안적으로, 지정된 결합은 2개의 기 또는 고분자 절편 사이의 간접 결합일 수 있으며, 2개의 지정된 기 또는 절편 사이에 추가 기 또는 고분자 절편이 있을 수 있다. 예를 들어, 화학식 "-A1-S-"를 갖는 고분자 절편은 이의 범위 내에 화학식 -A1-S-를 갖는 고분자 절편 및 또한 화학식 -A1-B-S- (여기서, B는 고분자 또는 고분자 절편의 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않는 고분자 절편의 임의의 기일 수 있음)를 갖는 고분자 절편을 포함한다.
고분자 입체 안정화제, 고분자 표적화 부분 및 고분자 발광 부분은 고분자 조성물 코팅이 각각의 개별 고분자 부분의 혼합물을 포함하도록 개별 고분자 물질이다.
입체 안정화 고분자 S1 및/또는 S2 절편은 고분자의 견고성(robustness)을 개선하기 위한 특정 특성을 갖는 제 1 고분자 절편 및 고분자의 생물학적 특성을 개선하기 위한 제 2 고분자 절편을 함유할 수 있다. 예를 들어, 제 2 고분자 절편은 혈액 순환 반감기를 증가시킬 수 있다.
연결 고분자 절편 L1 및/또는 L2는 바람직하게는 고분자 절편의 견고성을 개선시키기 위한 고분자 절편이며, 입체 안정화 고분자 절편과 상이하다.
고분자 조성물 코팅은 화학식 Z1-A1-S1-[S2]-[Y]를 갖는 적어도 하나의 고분자 입체 안정화제를 포함할 수 있으며, 여기서 A1은 금속 코어에 결합할 수 있는 하나 이상의 결합 기를 포함하는 고정화 고분자 절편을 포함하며; S1은 용액에서 코팅된 나노입자의 응집을 최소화하도록 최적화된 입체 안정화 고분자 절편을 포함하고; S2는 증가된 혈액 순환 반감기와 같은 생물학적 상호작용에 최적화된 입체 안정화 고분자 절편을 포함하고; Z1 및 Y는 고분자 말단 기이며; [ ]는 기가 존재하거나 또는 존재하지 않을 수 있음을 나타낸다.
고정화 고분자 절편 (A1)은 금속/자성 코어에 결합할 수 있는 하나 이상의 결합 기를 포함한다. 하나 이상의 결합 기는 고분자 사슬 백본의 일부일 수 있거나 또는 고분자 백본의 측쇄에 결합된 펜던트 기일 수 있다. 결합 기는 금속/자성 코어의 물질에 대한 결합 친화도를 갖는 임의의 요소 또는 분자일 수 있다. 예를 들어, 결합 기는 철 또는 산화철에 대한 결합 친화도를 갖는 임의의 요소 또는 분자일 수 있다. 예를 들어, 결합 기는 철 또는 산화철에 대한 결합 친화도를 갖는 임의의 요소 또는 분자일 수 있다. 사용될 수 있는 적당한 결합 기는 하나 이상의 인 (P) 원자를 포함하는 기, 하나 이상의 산소 (O) 원자를 포함하는 기, 하나 이상의 황 (S) 원자를 포함하는 기, 하나 이상의 질소 (N) 원자를 포함하는 기, 및 상기한 원자 중 임의의 2 이상을 포함하는 기를 포함한다. 사용될 수 있는 특히 적당한 결합 기는 포스페이트 기, 포스포네이트 기, 디머캅토숙신산 (DMSA) 기, 술페이트 기, 술포네이트 기, 카테콜 기, 카복실 기, 아민 기, 및 실란 기를 포함한다.
적당한 포스페이트 기는 화학식 -OP(O)(OH)2를 가진다.
적당한 포스포네이트 기는 화학식 -P(O)(OH)2를 가진다.
적당한 디머캅토숙신산 (DMSA) 기는 하기 화학식을 가진다:
Figure pct00002
적당한 술페이트 기는 화학식 -OS(O)2OH를 가진다.
적당한 술포네이트 기는 화학식 -S(O)2OH를 가진다.
적당한 카테콜 기는 하기 화학식을 가진다:
Figure pct00003
적당한 카복실 기는 화학식 -C(O)OH를 가진다.
적당한 아민 기는 화학식 -NH2를 가진다.
적당한 실란 기는 화학식 -Si(OH)3를 가진다.
고정화 고분자 절편 (A1)은 2 이상의 상이한 결합 기를 포함할 수 있다.
고정화 고분자 절편 (A1)은 하나 이상의 결합 기를 포함할 수 있으며, 금속/자성 코어에 대한 고정화 고분자 절편 (A1)의 결합 친화도는 존재하는 결합 기의 수에 따라 증가할 수 있는 것으로 예상된다. 이상적으로, 고정화 고분자 절편 (A1)은 금속/자성 코어와의 결합 상호작용을 위한 다중 부위를 제공한다. 고정화 고분자 절편 (A1) 내에 다중 결합 부위의 존재는 전체적으로 금속/자성 코어와 단단히 결합할 수 있다. 비-제한적인 예로서, 본 발명자들은 포스포네이트 기가 철 나노입자에 결합함을 나타내었다. 포스포네이트 결합 기의 경우, 각각의 고정화 고분자 절편 (A1)은 약 1 내지 약 20의 포스포네이트 기, 예를 들어 1 포스포네이트 기, 2 포스포네이트 기, 3 포스포네이트 기, 4 포스포네이트 기, 5 포스포네이트 기, 6 포스포네이트 기, 7 포스포네이트 기, 8 포스포네이트 기, 9 포스포네이트 기 또는 10 포스포네이트 기, 11 포스포네이트 기, 12 포스포네이트 기, 13 포스포네이트 기, 14 포스포네이트 기, 15 포스포네이트 기, 16 포스포네이트 기, 17 포스포네이트 기, 18 포스포네이트 기, 19 포스포네이트 기 또는 20 포스포네이트 기를 함유할 수 있다. 일 실시예에서, 고정화 고분자 절편 (A1)은 20 이상의 포스포네이트 기를 함유할 수 있다. 특정 실시예에서, 각각의 고정화 고분자 절편 (A1)은 5 포스포네이트 기를 함유한다.
고정화 고분자 절편 (A1)은 고분자 백본을 가진다. 고정화 고분자 절편 (A1)은 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체로부터 유도될 수 있다. 임의로, 2 이상의 상이한 고분자는 조성물에서 고정화 고분자 절편 (A1 및 A1')으로서 사용될 수 있다.
고정화 고분자 절편 (A1)은 하기 화학식 I를 가질 수 있다:
Figure pct00004
여기서
R1은 H, 할로겐, 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
X1 및 X2는 각각 독립적으로 O, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되고;
R2는 결합이거나 또는 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로부터 선택된 기이며;
BG는 본 명세서에 정의된 결합 기이고;
n은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 및 20으로 이루어진 군으로부터 선택된 정수이다.
특정 실시예에서, R1은 임의로 치환된 C1-C6 알킬이다. 특정 실시예에서, R1은 CH3이다.
특정 실시예에서, X1은 O 이다.
특정 실시예에서, X2는 O 이다.
특정 실시예에서, R2는 임의로 치환된 C1-C6 알킬이다. 특정 실시예에서, R2는 -(CH2)2- 이다.
특정 실시예에서, BG는 포스포네이트 결합 기이다. 특정 실시예에서, BG는 -P(O)(OH)2 이다.
특정 실시예에서, n은 5이다.
전술한 내용으로부터, 특정 실시예에서, 고정화 고분자 절편 (A1)은 하기 화학식을 갖는다는 것이 명백할 것이다:
Figure pct00005
제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 용액에서 코팅된 나노입자의 응집을 최소화할 수 있는 고분자 절편이다. 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)의 작용 방식에 대한 어느 하나의 특정 이론에 얽매이지 않고, 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 금속/자성 코어 물질 및 주위 액체 환경 둘 다와 상호작용하며 정전기력 및/또는 입체 반발력의 결과로 미립자 물질을 분산 상태로 유지하는데 도움이 될 것으로 예상된다.
제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 고분자 백본을 가진다. 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)의 화학적 기능은 특별히 중요하지 않으며, 예를 들어, 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 폴리아크릴아미드 (PA), 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리옥사머, 폴리히드록시에틸아크릴레이트, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드, 폴리디메틸아미노-에틸메타크릴레이트, 폴리비닐 피롤리돈 (PVP), 폴리아크릴산 (PAA), 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 폴리비닐에스터, 폴리비닐아미드, 폴리술폰화디비닐벤젠, 폴리-L-리신, 폴리아스파르테이트, 폴리락트산, 폴리에틸렌이민, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리말레산 무수물, 폴리말레산, 또는 상기한 것 중 임의의 공중합체일 수 있다.
논의된 바와 같이, 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)의 기능은 정전기력 및/또는 입체 반발력의 결과로 자성 나노입자를 분산된 상태로 유지하는 것을 돕는 것이다. 이러한 이유로, 입체 안정화 고분자 절편 (S1)의 길이는 필요한 입체 반발력을 제공하기에 충분해야 한다. 또한, 고정화 고분자 절편 (S1) 및, 존재하는 경우, 제 2 입체 안정화 고분자 절편 (S2)도 필요한 정전기력 및/또는 입체 반발력에 기여하는 길이 및/또는 기능을 갖는다는 점을 고려해야 한다. 이러한 이유로, 특정 실시예에서, 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 약 70 미만의 중합된 단량체 잔기 단위를 가지며, 특정 실시예에서, 전체 고분자 절편을 구성하는 약 40 내지 약 60의 중합된 단량체 잔기 단위, 예를 들어 약 50의 중합된 단량체 잔기 단위를 가진다. 특정 실시예에서, 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 약 1,000 g/mol 내지 약 10,000 g/mol의 분자량을 가진다.
특정 실시예에서, 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 하기 화학식 II를 가진다:
Figure pct00006
여기서
R3은 H, 할로겐, 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
X3 및 X4는 각각 독립적으로 O, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되고;
m은 40 내지 70의 정수이다.
특정 실시예에서, R3은 H 이다.
특정 실시예에서, X3은 O 이다.
특정 실시예에서, X4는 NR4R5이며, 여기서 R4 및 R5는 각각 독립적으로 H, 임의로 치환된 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 실시예에서, m은 50이다.
전술한 내용으로부터, 특정 실시예에서, 제 1 입체 안정화 고분자 절편 (S1)은 하기 화학식을 갖는다는 것이 명백할 것이다:
Figure pct00007
제 2 입체 안정화 고분자 절편 (S2)은 고분자 백본을 포함한다. 제 2 입체 안정화 고분자 절편 (S2)은 코팅된 나노입자 상에 비교적 친수성 표면을 형성할 수 있으며, 이는 코팅된 나노입자의 표면이 수용액으로 적셔질 수 있고 혈액 순환 반감기를 최대화해야 하는 상호작용을 최소화하는 것과 같이 생물학적 물질과의 in-vivo 상호작용을 우선적으로 최적화할 수 있음을 의미한다.
제 2 입체 안정화 고분자 절편 (S2)은 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴록사머 및 폴록사민 (폴리옥시에틸렌 및 폴리옥시프로필렌의 블록 공중합체)과 같은 폴리알킬렌 옥사이드 고분자, 및 이들의 알킬 말단 캡핑된 유도체로부터 선택된 고분자 사슬을 포함할 수 있다. 또한, 제 2 입체 안정화 고분자 절편 (S2)은 펜던트 친수성 기를 갖는 비교적 소수성 고분자 백본을 포함할 수 있다. 모든 경우에, 고분자 절편 (S2)은 -CO2H, -CO2RN, -SO3H, -OSO3H, -SORN, -SO2RN, -OP(OH)2, -P(OH)2, -PO(OH)2, -OH, -ORN, -(OCH2-CHR)w-OH, -CONH2, CONHR', CONR'R", -NR'R", -N+R'R"R'''로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 친수성 펜던트 기를 포함할 수 있으며, 여기서 R은 C1-C6 알킬로부터 선택되고, w는 1 내지 10이며, R', R" 및 R'''는 독립적으로 -CO2H, -SO3H, -OSO3H, -OH, -(COCH2CHR)w-OH, -CONH2, -SOR 및 SO2R, 및 이들의 염으로부터 선택된 하나 이상의 친수성 치환기로 임의로 치환된 알킬 및 아릴로부터 선택되며, R 및 w는 상기 정의된 바와 같다.
특정 실시예에서, 제 2 입체 안정화 고분자 절편 (S2)은 폴리알킬렌 옥사이드 고분자를 포함한다. 폴리알킬렌 옥사이드 고분자는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 이들의 유도체로부터 선택될 수 있다. 폴리알킬렌 옥사이드 고분자는 알킬 기로 말단 캡핑될 수 있다. 알킬 기는 C1 내지 C6 알킬 기, 예를 들어 메틸 기, 에틸 기, 프로필 기 또는 이소프로필 기일 수 있다.
특정 실시예에서, 제 2 입체 안정화 고분자 절편 (S2)은 하기 화학식 III을 가진다:
Figure pct00008
여기서, p는 10 내지 30의 정수이며, q는 1, 2 및 3으로부터 선택된 정수이다.
특정 실시예에서, q는 1이다. 다른 특정 실시예에서, q는 2이다.
특정 실시예에서, p는 15 내지 25의 정수, 예를 들어 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 또는 25이다.
전술한 내용으로부터, 특정 실시예에서, 고분자 입체 안정화제는 폴리포스페이트/폴리아크릴아미드/PEO 고분자인 것이 명백할 것이다. 특정 실시예에서, 폴리포스페이트/폴리아크릴아미드/PEO 고분자는 하기 화학식을 가진다:
Figure pct00009
여기서, X1, X2, X3, X4, R1, R2, R3, BG, n, m, p, q는 본 명세서에서 이전에 정의된 바와 같으며, Z1은 고분자 사슬 말단 기, 예를 들어 RAFT 제제로부터 유도된 트리티오카보네이트이고, Y는 고분자 말단 기, 예를 들어 알킬 기이며, D는 링커 기, 예를 들어 -알킬-C(O)- 기이다.
특정 실시예에서, 고분자 입체 안정화제는 하기 화학식을 가진다:
Figure pct00010
특정 실시예에서, 화학식 Z1-A1-S1-[S2]-[Y]를 갖는 고분자 입체 안정화제는 가역적 부가 단편화 연쇄 이동(reversible addition fragmentation chain transfer, RAFT) 중합에 의해 형성된다. 이들 실시예에서, Z1 및 Y 고분자 말단 기는 사용된 특정 RAFT 제제로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, Z1 기는 RAFT 제제로부터 유도된 트리티오카보네이트 기일 수 있다. 트리티오카보네이트 기는 알킬 트리티오카보네이트 기, 예를 들어 메틸 트리티오카보네이트 기일 수 있다.
고분자 입체 안정화제 이외에, 고분자 조성물 코팅은 화학식 Z2-A2- L1-T를 갖는 고분자 표적화 부분을 포함할 수도 있다. 고분자 표적화 부분은 코팅된 나노입자가 투여되는 피험자에서 림프절 또는 암 세포를 표적화한다.
고정화 고분자 절편 (A2)은 고분자 백본을 가진다. 고정화 고분자 절편 (A2)은 하나 이상의 에틸렌성 불포화 단량체로부터 유도될 수 있다.
고정화 고분자 절편 (A2)은 화학식 IV를 가질 수 있다:
Figure pct00011
여기서,
R6는 H, 할로겐, 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
X5 및 X6는 각각 독립적으로 O, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되고;
R7은 결합이거나 또는 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로부터 선택된 기이며;
BG는 본 명세서에 정의된 결합 기이고;
n은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 및 10으로 이루어진 군으로부터 선택된 정수이다.
특정 실시예에서, R6는 임의로 치환된 C1-C6 알킬이다. 특정 실시예에서, R6는 CH3이다.
특정 실시예에서, X5는 O 이다.
특정 실시예에서, X6는 O 이다.
특정 실시예에서, R7은 임의로 치환된 C1-C6 알킬이다. 특정 실시예에서, R7은 -(CH2)2- 이다.
특정 실시예에서, BG는 포스포네이트 결합 기이다. 특정 실시예에서, BG는 -P(O)(OH)2 이다.
특정 실시예에서, n은 5이다.
전술한 내용으로부터, 특정 실시예에서, 고정화 고분자 절편 (A2)은 하기 화학식을 갖는다는 것이 명백할 것이다:
Figure pct00012
연결 고분자 절편 (L1)은 고분자 백본을 가진다. 연결 고분자 절편 (L1)은 폴리아크릴아미드 (PA), 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리옥사머, 폴리히드록시에틸아크릴레이트, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드, 폴리디메틸아미노-에틸메타크릴레이트, 폴리비닐 피롤리돈 (PVP), 폴리아크릴산 (PAA), 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 폴리비닐에스터, 폴리비닐아미드, 폴리술폰화디비닐벤젠, 폴리-L-리신, 폴리아스파르테이트, 폴리락트산, 폴리에틸렌이민, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리말레산 무수물, 폴리말레산, 또는 상기한 것 중 임의의 공중합체일 수 있다.
특정 실시예에서, 연결 고분자 절편 (L1)은 약 100 미만의 중합된 단량체 잔기 단위를 가지며, 특정 실시예에서, 전체 고분자 절편을 구성하는 약 50 내지 약 80의 중합된 단량체 잔기 단위, 예를 들어 약 70의 중합된 단량체 잔기 단위를 가진다. 연결 고분자는 표적화된 세포 상의 수용체에 이용할 수 있도록 금속 코어에 대해 표적화 기 (T)를 멀리 이동시킨다.
특정 실시예에서, 연결 고분자 절편 (L1)은 화학식 V를 가진다:
Figure pct00013
여기서
R8은 H, 할로겐, 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
X7 및 X8은 각각 독립적으로 O, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되고;
m은 50 내지 80의 정수이다.
특정 실시예에서, R8은 H 이다.
특정 실시예에서, X7은 O 이다.
특정 실시예에서, X8은 NR9R10이며, 여기서 R9 및 R10은 각각 독립적으로 H, 임의로 치환된 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 실시예에서, m은 70이다.
전술한 내용으로부터, 특정 실시예에서, 연결 고분자 절편 (L1)은 하기 화학식을 갖는다는 것이 명백할 것이다:
Figure pct00014
T는 코팅된 나노입자의 투여 시 피험자에서 림프절 또는 암 세포를 선택적으로 표적화할 수 있는 하나 이상의 표적화 기이다. 적당한 표적화 기는 단당류 기, 전립선 특이적 막 항원 (PSMA) 표적화 기, 예를 들어 항체, 항체 단편, 리간드, 및 저해제를 포함한다. 간질은 주로 얽힌 콜라겐 섬유와 글리코사미노글리칸으로 구성되며, 주요 글리코사미노글리칸은 음전하의 히알루론산이다. 따라서, 중성 또는 순 음전하를 갖는 코팅된 나노입자는 나노입자의 간질 이동을 촉진할 것으로 예상된다. 또한, 코팅된 나노입자는 수로를 경유하여 간질을 통해 이동한다. 따라서, 친수성 물질로 나노입자를 둘러싸는 것은 소수성 물질로 나노입자를 덮는 것보다 더 효율적인 이동을 야기할 수 있다. 적당한 단당류 기의 예는 만노오스 및 글루코오스를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 적당한 항체 및 저해제의 예는 Lys-Urea-Glu 및 J591과 같은 전립선 특이적 막 항원 (PSMA) 표적화된 항체, 항체 단편 또는 저해제, CD147 표적 (두경부 특이적), 표피 성장 인자 수용체 (EGFR) 항체 또는 저해제 (많은 고형 종양 암의 표적화에 사용됨), 세툭시맙 (대장암, 비-소세포폐암 및 두경부암을 포함하여 고형 종양의 표적화에 사용됨), 및 파니투무맵 (이전에 ABX-EGF, 대장암, 비-소세포폐암, 및 두경부암을 포함하여 고형 종양의 표적화에 사용됨)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 적당한 PSMA 표적화 기의 예는 PSMA 표적화된 항체, PSMA 표적화된 항체 단편 및 저해제 (예를 들어, Lys-Urea-Glu)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.
고분자 조성물 코팅은 임의의 적당한 양으로 고분자 입체 안정화제 및 고분자 표적화 부분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 고분자 조성물 코팅은 10%-90% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 90%-10% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분을 함유할 수 있다. 특정 실시예에서, 고분자 조성물 코팅은 10% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 90% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 15% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 85% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 20% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 80% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 25% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 75% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 30% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 70% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 35% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 65% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 40% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 60% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 45% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 55% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분. 50% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 50% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 55% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 45% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 60% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 40% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 65% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 35% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 70% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 30% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 75% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 25% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 80% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 20% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 85% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 15% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분, 또는 90% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 10% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분을 함유한다. 특정 실시예에서, 고분자 조성물 코팅은 70% (wt/wt)의 고분자 입체 안정화제 및 30% (wt/wt)의 고분자 표적화 부분을 함유한다.
고분자 표적화 부분 이외에, 또는 대안으로서, 고분자 조성물 코팅은 또한 화학식 -A3-L2-F를 갖는 고분자 발광 부분을 포함할 수 있으며, 여기서 A3는 금속/자성 코어에 결합할 수 있는 하나 이상의 결합 기를 포함하는 고정화 고분자 절편을 포함하고; L은 연결 고분자 절편을 포함하며; F는 코팅된 나노입자의 in vivo 시각화를 위해 전자기 방사선을 방출할 수 있는 하나 이상의 발광 기이다. 연결 고분자 절편 (L)은 발광 기 (F)를 금속/자성 코어로부터 멀리 떨어뜨려 금속 코어에 의한 방출된 빛의 흡수를 최소화한다.
고정화 고분자 절편 (A3)은 화학식 VI를 가질 수 있다:
Figure pct00015
여기서,
R11은 H, 할로겐, 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
X9 및 X10은 각각 독립적으로 O, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되고;
R12는 결합이거나 또는 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로부터 선택된 기이며;
BG는 본 명세서에 정의된 결합 기이고;
n은 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 및 10으로 이루어진 군으로부터 선택된 정수이다.
특정 실시예에서, R11은 임의로 치환된 C1-C6 알킬이다. 특정 실시예에서, R11은 CH3이다.
특정 실시예에서, X9는 O 이다.
특정 실시예에서, X10은 O 이다.
특정 실시예에서, R12는 임의로 치환된 C1-C6 알킬이다. 특정 실시예에서, R12는 -(CH2)2- 이다.
특정 실시예에서, BG는 포스포네이트 결합 기이다. 특정 실시예에서, BG는 -P(O)(OH)2 이다.
특정 실시예에서, n은 5이다.
전술한 내용으로부터, 특정 실시예에서, 고정화 고분자 절편 (A3)은 하기 화학식을 갖는다는 것이 명백할 것이다:
Figure pct00016
연결 고분자 절편 (L2)은 고분자 백본을 가진다. 연결 고분자 절편 (L2)은 폴리아크릴아미드 (PA), 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리에틸렌 옥사이드 (PEO), 폴리프로필렌 옥사이드 (PPO), 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리옥사머, 폴리히드록시에틸아크릴레이트, 폴리-N-이소프로필아크릴아미드, 폴리디메틸아미노-에틸메타크릴레이트, 폴리비닐 피롤리돈 (PVP), 폴리아크릴산 (PAA), 폴리아크릴레이트, 폴리메타크릴레이트, 폴리메타크릴아미드, 폴리비닐에스터, 폴리비닐아미드, 폴리술폰화디비닐벤젠, 폴리-L-리신, 폴리아스파르테이트, 폴리락트산, 폴리에틸렌이민, 폴리알킬시아노아크릴레이트, 폴리말레산 무수물, 폴리말레산, 또는 상기한 것 중 임의의 공중합체일 수 있다.
특정 실시예에서, 연결 고분자 절편 (L2)은 약 100 미만의 중합된 단량체 잔기 단위를 가지며, 특정 실시예에서, 전체 고분자 절편을 구성하는 약 50 내지 약 80의 중합된 단량체 잔기 단위, 예를 들어 약 70의 중합된 단량체 잔기 단위를 가진다.
특정 실시예에서, 연결 고분자 절편 (L2)은 화학식 VII를 가진다:
Figure pct00017
여기서
R13은 H, 할로겐, 임의로 치환된 C1-C6 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되며;
X11 및 X12는 각각 독립적으로 O, S 및 N으로 이루어진 군에서 선택되고;
m은 50 내지 80의 정수이다.
특정 실시예에서, R13은 H 이다.
특정 실시예에서, X11은 O 이다.
특정 실시예에서, X12는 NR14R15이며, 여기서 R14 및 R15는 각각 독립적으로 H, 임의로 치환된 알킬, 및 임의로 치환된 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다.
특정 실시예에서, m은 70이다.
전술한 내용으로부터, 특정 실시예에서, 연결 고분자 절편 (L2)은 하기 화학식을 갖는다는 것이 명백할 것이다:
Figure pct00018
고분자 발광 부분은 코팅된 나노입자의 in vivo 시각화를 위해 전자기 방사선 또는 음향 에너지를 방출할 수 있는 하나 이상의 발광 기 (F)를 포함한다. 발광 기 (F)는 실시간으로 코팅된 나노입자의 in vivo 시각화를 허용한다.
발광 기 (F)는 어떤 형태의 자극 후에 원하는 파장에서 전자기 방사선 또는 음향 에너지를 방출하는 임의의 화학 물질일 수 있다. 발광 기 (F)는 화학발광 (예를 들어, 생체발광), 전자발광, 광발광, 방사성발광 또는 열발광일 수 있다. 특정 실시예에서, 발광 기 (F)는 광자의 흡수 후에 특정 파장에서 빛을 방출하는 광발광 기이다. 광발광 기는 형광성 또는 인광성일 수 있다.
특정 실시예에서, 발광 기 (F)는 시아닌 염료 군에 속하는 형광 기이다. 적당한 형광 기는 인도시아닌 그린 (ICG; 나트륨 4-[2-[(1E,3E,5E,7Z)-7-[1,1-디메틸-3-(4-술포네이토부틸)벤조[e]인돌-2-일리덴]헵타-1,3,5-트리에닐]-1,1-디메틸벤조[e]인돌-3-이움-3-일]부탄-1-술포네이트), IRdye 800과 같은 IR 염료, 및 술포-Cy3, 술포-Cy5 및 술포-Cy7과 같은 술포시아닌 염료를 포함한다. 적당한 염료는 예를 들어 Lumiprobe Corporation, Hunt Valley, Maryland, USA에서 시판된다.
발광 기 (F)는 알려진 수술 장비와 함께 사용하여 in vivo에서 코팅된 나노입자를 시각화할 수 있다. 이 목적을 위해, 알려진 형광 또는 음향 영상 기법 중 어느 하나 또는 그 이상을 사용할 수 있다.
특정 실시예에서, 고분자 발광 부분은 적어도 약 1 중량%의 양으로 고분자 조성물 코팅에 존재한다. 특정 실시예에서, 고분자 발광 부분은 약 1 중량% 내지 약 90 중량%, 예를 들어 약 30 중량%의 양으로 고분자 조성물 코팅에 존재한다.
또한, 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물이 본 명세서에 제공된다. 조성물은 진단 및/또는 치료 영상 적용에서 사용된다. 조성물은 약리학적으로 허용가능한 액체 또는 소위 액체 담체에 본 명세서에 기재된 코팅된 나노입자를 포함한다. 코팅된 나노입자는 일반적으로 약리학적으로 허용가능한 액체에 분산될 것이다.
약리학적으로 허용가능한 액체는 하나 이상의 상이한 액체로 구성될 수 있다. 적당한 약리학적으로 허용가능한 액체는 예를 들어, Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 21st ed.; Lippincott Williams &amp; Wilkins: Philadelphia, PA, 2005; Handbook of Pharmaceutical Excipients, 6th ed Rowe et al., Eds.; The Pharmaceutical Press and the American Pharmaceutical Association: 2009; Handbook of Pharmaceutical Additives, 3rd ed Ash and Ash Eds.; Gower Publishing Company: 2007; Pharmaceutical Preformulation and Formulation, 2nd ed Gibson Ed.; CRC Press LLC: Boca Raton, FL, 2009에 기재된다. 물 또는 식염수 용액 및 수성 덱스트로오스 및 글리세롤 용액은 특히 주사용 조성물의 경우 액체 담체로 종종 사용된다.
본 발명의 조성물은 당해 기술분야에 알려진 하나 이상의 약리학적으로 허용가능한 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액체 담체는 습윤제, 소포제(de-foaming agents), 계면활성제, 완충제, 전해질, 보존제 및 착색제와 같은 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
액체 담체 및 그 안의 임의의 첨가제 (존재하는 경우)의 특정 특성은 부분적으로 조성물의 의도된 적용에 의존할 것이다. 통상의 기술자는 조성물의 의도된 적용에 적합한 액체 담체 및 첨가제 (존재하는 경우)를 선택할 수 있을 것이다.
본 명세서에 기재된 것과 같은 조성물에서, 코팅된 나노입자 분산액은 "안정하게" 유지되는 것이 중요하며, 이는 의료용 나노입자가 액체 담체 전체에 분산된 상태로 남아 있음을 의미한다. 이상적으로, 조성물은 피험자에게 투여 전 및 투여 후에 안정하게 유지된다. 본 명세서에 기재된 코팅된 나노입자는 일반적으로 약리학적으로 허용가능한 액체 담체에 배치될 때 응집되지 않을 것이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "응집체"는 전자 현미경 또는 동적 광 산란에 의해 결정될 수 있는 비-무정형(non-amorphous) 클러스터 또는 입자의 수집을 나타낸다.
본 명세서에 기재된 코팅된 나노입자 (일반적으로 본 명세서에 기재된 조성물의 일부로서)는 적절한 경우 진단적 유효량으로 투여될 수 있다. 진단적 유효량은 원하는 투여 요법에 따라 투여될 때 치료 및/또는 평가되는 특정 질병의 발병 또는 진행을 진단하는 것을 포함하여, 원하는 진단 효과를 달성하는 양을 포함하기 위한 것이다.
이를 달성하기 위한 적당한 투여량 및 투여 요법은, 주치의에 의해 결정될 수 있으며, 치료 또는 진단되는 특정 질병, 질병의 중증도 및 피험자의 일반적인 연령, 건강 및 체중에 따라 달라질 수 있다.
투여는 분, 시간, 일, 주, 개월 또는 년의 간격으로 또는 이러한 기간 중 어느 하나의 기간 동안 지속적으로 발생할 수 있다. 미립자 물질 자체의 적당한 투여량은 투여량당 kg의 체중당 약 0.1 ng 내지 kg의 체중당 1g의 범위 내에 있을 수 있다. 투여량은 투여량당 kg의 체중당 1 μg 내지 1 g의 범위일 수 있으며, 예를 들어 투여량당 kg의 체중당 1 μg 내지 10 mg의 범위일 수 있다. 하나의 실시예에서, 투여량은 투여량당 kg의 체중당 1 μg 내지 1 mg의 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 투여량은 투여량당 kg의 체중당 1 μg 내지 250 μg의 범위일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 투여량은 투여량당 kg의 체중당 1 μg 내지 100 μg, 예를 들어 투여량당 kg의 체중당 최대 50 μg의 범위일 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 단일 용량 또는 일련의 용량으로 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물이 비경구 투여에 적합한 경우, 이들은 일반적으로 항산화제, 완충제, 살균제 또는 조성물을 의도된 피험자의 혈액과 등장성으로 만드는 용질 중 하나 이상을 함유할 수 있는 수성 또는 비-수성 등장성 멸균 주사 용액의 형태일 것이다. 이러한 조성물은 단위-용량 또는 다중-용량 밀봉 용기, 예를 들어 앰플 및 바이알로 제공될 수 있다.
투여 시, 본 발명에 따른 조성물은 종종 in vivo에서 희석될 것이다. 예를 들어, 조성물이 비경구 투여될 때 희석이 발생할 수 있다. 이런 경우, 조성물의 액체 담체는 in vivo에서 너무 희석되어 코팅된 나노입자가 전체에 걸쳐 분산되어 있는 주위 액체 환경이 원래의 액체 담체보다 in vivo 액체 (즉, 피험자 내의 생물학적 액체/유체)를 더 잘 나타내게 될 수 있다. 예를 들어, 일단 비경구 투여되면, 조성물의 미립자 물질은 조성물의 원래의 액체 담체보다 혈액 전체에 분산되는 것으로 더 적절하게 기재될 수 있다. 이러한 조건 하에서, 코팅된 나노입자는 in vivo 액체 담체 (즉, 피험자 내의 생물학적 액체/유체) 전체에 분산되어 있는 것으로 언급하는 것이 편리할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물의 액체와 in vivo 액체 담체 사이의 임의의 조성 차이를 제외하고, 조성물의 액체 담체와 관련하여 본 명세서에 기재된 사항은 일반적으로 in vivo 액체 담체에도 적용될 것이다.
통상의 기술자는 본 발명에 따라 사용된 분산된 코팅된 나노입자가 액체 담체 내에서 유체역학적 직경을 나타낼 것임을 이해할 것이다. 유체역학적 직경은 자성 나노입자 자체 및 적어도 고분자 입체 안정화제 및 나노입자와 관련된 표적화 부분으로부터 유도되는 거리 또는 크기이다. 따라서, 분산된 코팅된 나노입자의 유체역학적 직경은 자성 나노입자와 적어도 고분자 입체 안정화제 및 표적화 부분의 조합에 의해 제공되는 직경을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 분산된 코팅된 나노입자가 대칭 모양을 갖지 않는 경우, 유체역학적 직경은 분산된 코팅된 나노입자에 의해 제공된 가장 큰 유체역학적 직경의 것으로 간주될 것이다.
하나의 실시예에서, 분산된 코팅된 나노입자의 유체역학적 직경은 약 300 nm 미만, 약 250 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 25 nm 미만 또는 약 15 nm 미만이다.
추가 실시예에서, 분산된 코팅된 나노입자의 유체역학적 직경은 약 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 또는 300 nm 이다.
의심의 여지를 피하기 위해, 본 명세서에서 분산된 코팅된 나노입자의 "유체역학적 직경"에 대한 언급은 분산된 코팅된 나노입자의 평균 직경 (적어도 약 50 수%)을 나타내기 위한 것이다. 분산된 코팅된 나노입자의 유체역학적 직경은 본 명세서에서 동적 광 산란 (DLS)에 의해 결정된다.
특정 실시예에서, 본 명세서에 기재된 코팅된 나노입자는 약 30 nm 내지 약 150 nm, 예를 들어 약 30nm, 약 40nm, 약 50 nm, 약 60 nm, 약 70 nm, 약 80 nm, 약 90 nm, 약 100 nm, 약 110 nm, 약 120 nm, 약 130 nm, 약 140 nm 또는 약 150 nm의 평균 유체역학적 반경 (Rh) (즉, 유체역학적 직경의 절반)을 가진다. 특정 실시예에서, 본 명세서에 기재된 코팅된 나노입자는 약 90 nm의 평균 유체역학적 반경 (Rh)을 가진다. 통상의 기술자에 의해 잘 이해되는 바와 같이, 코팅된 나노입자의 유체역학적 반경(Rh)은 동적 광 산란 (DLS)에 의해 결정될 수도 있다.
나노입자의 크기는 림프절에서의 국소화 측면에서 중요할 수 있다. 덴드리머를 기반으로 한 하나의 연구는 약 9 nm보다 큰 직경을 갖는 물질이 림프계로 들어가는 경향이 있는 반면, 약 6 nm보다 작은 직경을 갖는 물질은 혈액으로 배출되는 경향이 있음을 시사한다. 따라서, 10-100 nm의 유체역학적 직경을 갖는 코팅된 나노입자는 간질을 통한 효율적인 이동 및 림프 모세관 및 궁극적으로 림프절로의 진입을 허용하는데 적합할 수 있다.
초소형 자성 나노입자는 이전에 림프절의 전이를 영상화하는데 사용되었다. MRI, PET 또는 CT를 이용한 현재의 자성 나노입자 영상 기법은 민감도가 좋지 않다. 예를 들어, 출원인이 아는 한, PET를 이용한 11% 민감도는 현재 미세-전이 (<2mm 직경의 종양 침착물(tumour deposits))를 감지하는데 가장 좋다. 초소형 초상자성 산화철 나노입자 (USPIONs) (<10 nm 코어 직경; 예를 들어 6-8 nm 및 20-30 nm의 Rh)를 이용한 다른 사람들에 의한 몇몇 최근 연구가 있었으며, MRI에서 89%-98%의 민감도를 나타내었다. USPIONs은 T1 및 T2 MRI 영상을 둘 다 향상시키는 반면, 더 큰 나노입자 (>10nm 코어 직경)는 T2 MRI 영상만 향상시킨다.
본 발명에 따른 코팅된 나노입자 및 이를 포함하는 조성물은 초음파, X-선, 광학 영상, 컴퓨터 단층촬영 (CT), 단일 광자 방출 컴퓨터 단층촬영 (SPECT), 양전자 방출 단층촬영 (PET), 형광 공명 에너지 전달 (FRET) 및 자기 공명 영상 (MRI)을 포함하나 이에 한정되지 않는, in vivo 영상 기법과 함께 사용될 수 있다.
하나의 적용에서, 코팅된 나노입자는 만노오스의 표적화 기를 포함하며, 이를 포함하는 조성물은 피험자에게 조성물을 주사할 시 코팅된 나노입자를 흡수하고 보유하는 림프절과 같은 조직의 감지를 가능하게 한다. 이 방법은 특정 형태의 암에 의해 영향을 받을 가능성이 가장 높은 조직을 확인하는데 사용될 수 있다. 감시 림프절은 암을 배출하는 가상의 첫 번째 림프절 또는 림프절들의 군이다. 감시 림프절(들)은 종양으로부터 암 세포를 전이하여 처음에 도달한 표적 장기라고 가정된다. 따라서, 코팅된 나노입자 및 이를 포함하는 조성물은 감시 림프절의 감지에 사용될 수 있으며, 특정 종양의 감시 림프절의 식별, 제거 및 분석을 포함하는 감시 림프절 방법의 일부로 사용될 수 있다.
다른 적용에서, 코팅된 나노입자는 PSMA 표적화 기 (예를 들어, 항체 단편 또는 저해제)를 포함하며, 이를 포함하는 조성물은 피험자에게 조성물의 주사 시 코팅된 나노입자를 흡수한 전립선암과 같은 PSMA를 과발현하는 조직의 감지를 가능하게 한다. 이 방법은 전립선암에 의해 영향을 받는 조직을 확인하는데 사용될 수 있다. 따라서, 코팅된 나노입자 및 이를 포함하는 조성물은 환자에서 전립선암의 감지에 사용될 수 있으며, 수술 중 전립선 절제술(prostatectomy)과 같은 수술 방법의 일부로 모든 전립선암 병변이 제거되었는지 평가하기 위해, 및 수술 또는 방사선요법 계획을 위해 림프절에서 전립선암을 감지하기 위해, 전립선암 세포를 절제하기 위한 초점 요법의 일부로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예는 첨부된 비-제한적인 도면을 참조하여 논의될 것이다:
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 코팅된 나노입자를 나타내는 개략도이다.
도 2는 실시예 1에 따라 합성된 코팅된 나노입자의 투과 전자 현미경 사진 및 선택된 영역 회절 (자철석(magnetite)에 대해 표시됨)을 나타낸다.
도 3은 실시예 2에 따라 제조된 코팅된 나노입자의 투과 전자 현미경 사진을 나타낸다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 코팅된 나노입자의 입자 크기 분포 (TEM으로부터)를 나타낸다.
도 5는 실시예 2에 따라 제조된 코팅된 나노입자의 유체역학적 크기 분포 (동적 광 산란으로부터)를 나타낸다.
도 6은 실시예 5에 따라 합성된 코팅된 나노입자의 투과 전자 현미경 사진을 나타낸다.
도 7은 실시예 5에 따라 제조된 코팅된 나노입자의 입자 크기 분포 (TEM으로부터)를 나타낸다.
도 8은 실시예 5에 따라 제조된 코팅된 나노입자의 유체역학적 크기 분포 (동적 광 산란으로부터)를 나타낸다.
도 9는 30분 및 5시간 동안 감시 림프절로의 흡수를 나타내는 첫 번째 돼지의 MRI 스캔을 나타낸다.
도 10은 30분 및 5시간 동안 감시 림프절로의 흡수를 나타내는 두 번째 돼지의 MRI 스캔을 나타낸다.
도 11은 Sienna+® 나노입자 (청색 왼쪽 막대) 및 만노오스 코팅된 나노입자 (적색 오른쪽 막대)에 대해 주사된 Fe 용량 (mg)으로 정규화된 결절에서 프로브 신호를 나타내는 일련의 플롯이다.
도 12는 Sienna+® 나노입자 (청색 왼쪽 막대) 및 만노오스 코팅된 나노입자 (적색 오른쪽 막대)에 대해 주사된 Fe 용량 (mg)으로 정규화된 평균 프로브 신호의 플롯을 나타낸다.
도 13은 Sienna+® 및 만노오스 코팅된 나노입자의 혀 주사 후 토끼의 주사 부위로부터의 주사된 Fe의 질량 대 자성 신호의 플롯을 나타낸다.
도 14는 Sienna+® 및 만노오스 코팅된 나노입자의 혀 주사 후 토끼의 주사 부위로부터의 주사된 Fe의 질량 대 자성 신호의 플롯을 나타낸다.
도 15는 Sienna+® 및 만노오스 코팅된 나노입자에 대해 돼지의 뒷다리에서 감시 림프절로부터의 주사된 Fe의 질량 대 자성 신호의 플롯을 나타낸다.
도 16은 Sienna+® 및 만노오스 코팅된 나노입자에 대해 주사된 Fe의 질량 대 자성 신호의 플롯을 나타낸다.
도 17은 Sienna+® 및 만노오스 코팅된 나노입자에 대해 Fe 용량으로 정규화된 주사된 양을 이용한 SLN에서 프로브 신호의 플롯을 나타낸다.
실시예
실시예 1: 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)를 이용한 물에서 산화철 나노입자 용액의 제조
파트 a) 유기 용액에서 자성 입자의 제조
Fe(올레에이트)3 (3.6 g), 올레산 (0.64 mL) 및 옥타데센 (25 mL)을 3구 둥근바닥 플라스크에서 혼합하고, 2시간 동안 120℃에서 진공 하에 교반하였다. 반응 플라스크를 질소 기체가 흐르도록 개방하고 320℃로 가열하였다. 1시간 후, 반응물을 150℃로 냉각시키고 공기 중에 개방하였다. 반응물을 18시간 동안 120℃에서 공기 중에서 교반하였다. 용액을 250 mL 둥근 바닥 플라스크로 옮기고, Fe(올레에이트)3 (14.0g) 및 올레일아민 (100 mL)을 반응물에 첨가하였다. 혼합물을 2시간 동안 120℃에서 배기시킨 다음, 질소 기체로 개방하였다. 혼합물을 320℃로 가열하고 1시간 동안 이 온도를 유지하였다. 플라스크를 150℃로 냉각시키고 공기 중에 개방하였다. 혼합물을 24시간 동안 120℃에서 공기 중에서 교반하였다. 입자를 톨루엔으로 1:1 희석하고 원심분리하여 수집하였다.
파트 b) 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)의 합성
2-(((부틸티오)카보노티오일)-티오)-프로판산 (0.5 g), 아크릴아미드 (10.4 g), 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산) (0.050 g), 디옥산 (20 g) 및 물 (30 g)을 혼합하고, 질소 기체로 탈기하였다. 혼합물을 3시간 동안 70℃로 가열하였다. [2-(메타크릴로일옥시)-에틸]포스폰산 및 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산)을 반응 혼합물에 첨가하고, 혼합물을 질소 기체로 탈기하였다. 혼합물을 4시간 동안 70℃로 가열하였다. 혼합물을 200 mL의 아세톤에 첨가하여 고분자를 침전시켰다. 고체를 여과하여 수집하고, 아세톤으로 3회 세척하였다. 조 고분자를 물에 용해시키고 아세톤으로 침전시킨 다음, 여과하고, 아세톤으로 세척하여 정제한다. 고체를 24시간 동안 40℃의 진공 오븐에서 건조시킨다.
파트 c) 산화철 나노입자의 물로의 이동 및 안정화
입자를 초음파 처리하여 테트라히드로푸란에 분산시키고 자성 분리하였다. 입자를 2분 동안 초음파 처리하여 1M 염산에 분산시켰다. 입자를 자성 분리에 의해 수집하고, 에탄올 및 아세톤으로 세척한 다음, 1:1 물:에탄올 혼합물에 분산시켰다. 고분자를 물에 분산시키고 수산화나트륨으로 pH 5로 조정하였다. 용액을 1분 동안 초음파 처리한 다음, 수산화나트륨으로 pH를 7.4로 조정하였다. 용액을 밤새도록 교반하였다. 입자를 원심분리하여 수집하고, 테트라히드로푸란에 분산시키고 자성 분리하여 정제한 후, 아세톤으로 세척하고 건조시켰다. 입자를 물에 현탁시키고 응집체를 원심분리하여 제거하였다.
실시예 2: 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-만노오스 및 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-블록(폴리에틸렌 글리콜)을 이용한 물에서 산화철 나노입자 용액의 제조
파트 a) 자적철석(Maghemite) 입자 합성 방법
Massart 방법 (알칼리성 및 산성 매질에서 수성 자성 액체의 제조. IEEE Transaction on Magnetics, 1981. MAG-17(2): p. 1247-1248)에 따라 자철석 (Magnetite) 입자를 제조하였다. 일반적인 반응에서, FeCl3.6H2O (0.432 g)를 염산 (1M, 0.8 mL)에 용해시키고, FeSO4.7H2O (0.232 g)를 염산 (1M, 0.4 mL)에 별도로 용해시켰다. 두 용액을 혼합하고 10 mL H2O로 희석하였다. 용액을 교반하고, 1.5 mL의 암모니아 용액 (28% w/w)을 1시간에 걸쳐 천천히 첨가하였다. 반응의 색이 주황색에서 검은색으로 변하였으며, 침전물이 형성되었다. 1시간 더 교반을 계속한 다음, 침전물을 침전시키고 액체를 따라내었다. 입자를 물로 2회 세척하였다. 입자를 질산 (1 M, 5.0 mL) 내 Fe(NO3)3.9H2O (0.302 g)의 용액에 분산시키고, 1시간 동안 90℃로 가열하면서 교반하여, 자철석에서 자적철석으로 산화시켰다. 용액은 자적철석의 형성을 나타내는, 검은색에서 주황색/갈색으로 변하였다. 입자를 침전시키고 액체를 따라내었다. 입자 용액을 물로 2회 세척한 다음, 5 mL의 물에 초음파 처리하여 분산시켰다.
파트 b) 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-블록(폴리에틸렌 글리콜)의 합성
아크릴아미드 (7.3 g), 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산) (0.050 g), 메톡시폴리에틸렌글리콜 변성 2-{[부틸술파닐)카보노티오일]술파닐}프로판산 (2.0 g), 디옥산 (15 g) 및 물 (30 g)의 용액을 둥근 바닥 플라스크에서 제조한다. 용액을 자성 교반하고, 15분 동안 질소 기체로 퍼지한 후, 3시간 동안 70℃로 가열한다. 혼합물을 냉각시킨 다음, 공기 중에 개방하고 [2-(메타크릴로일옥시)-에틸]포스폰산 (2.0 g) 및 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산) (0.050 g)을 반응 혼합물에 첨가하였다. 반응물을 자성 교반하고, 15분 동안 질소 기체로 퍼지한 후, 4시간 동안 70℃로 가열하였다. 반응 혼합물을 냉각시키고, 혼합물을 원뿔형 플라스크에서 200 mL의 아세톤에 천천히 첨가하여 고분자를 침전시켰다. 고체를 진공 여과하여 수집하고 아세톤으로 3회 세척하였다. 조 고분자를 물에 용해시키고 아세톤에 천천히 첨가하여 침전시켜 정제하였다. 정제된 고분자를 진공 여과하여 수집하고 아세톤으로 세척하였다. 고체를 24시간 동안 40℃의 진공 오븐에서 건조시켰다.
파트 c) 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-만노오스의 합성
실시예 1b)의 폴리아크릴아미드 고분자 (1.0 g)를 아미노 페닐 만노오스 (0.050 g), MES 수화물 (0.98 g) 및 물 (40 mL)과 혼합하고 교반하여 용해시킨다. EDC.HCl (0.16 g) 및 NaOH (1M, 0.1 mL)를 첨가하고, 반응 혼합물을 20시간 동안 교반하였다. 10 mL의 물로 3회 세척한 잔류 부분(retained portion)과 함께 3 kDa 분자량 컷오프를 갖는 원심분리 여과기를 이용하여 고분자를 정제한다. 생성물을 수집하고 동결-건조한다.
파트 d) 고분자의 혼합물을 이용한 입자 안정화
2.0 g의 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-블록(폴리에틸렌 글리콜) 및 1.0 g의 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-만노오스를 50 mL의 물에 용해시키고, 초음파 처리한다. NaOH (0.1 M)로 pH를 4로 조정한다. Massart 방법에 따른 SPION 현탁액 (5 wt% 고체, 100 g)을 고분자 용액에 첨가하였다. 10분 후, NaOH (0.1 M)로 pH를 5.5로 조정하고, 초음파 처리를 계속하였다. 30분 후, NaOH (0.1 M)로 pH를 7.0으로 조정한다. 초음파 처리를 총 1시간 동안 계속하였다. 현탁액을 투석으로 정제하고, 식염수로 희석하여 20 mg Fe/mL의 등장성 용액을 제공한다.
실시예 3: PEGphos로 코팅된 철-코어 입자
파트 a) 철-코어 산화철 쉘 입자의 합성
[Fe(C5H5)(C6H7)] (0.6 g)을 유리 시료 바이알에 칭량하고 질소로 탈기한다. 올레일아민 (3.0 mL) 및 파라핀 (8.0 mL)을 질소로 탈기하고 바이알에 첨가한다. 완전히 용해될 때까지 혼합물을 교반한다. 용액을 질소 하에 유리 압력 용기로 옮긴다. 유리 압력 용기에 2 bar 수소 기체를 채우고, 110℃로 예열된 오븐에 넣는다. 40시간 후, 온도를 0.1℃/min의 속도로 130℃로 증가시키고, 24시간 동안 이 온도를 유지한다. 병을 오븐에서 꺼내고, 냉각시킨 다음, 공기 중에 개방한다. 톨루엔을 첨가하고, 용해될 때까지 혼합물을 50℃에서 초음파 처리한다. 혼합물을 20분 동안 4000 rpm에서 원심분리하여 정제하고, 고체를 0.5:20 올레일아민:톨루엔에 분산시켰다.
파트 b) 메톡시-폴리(에틸렌 글리콜)-포스페이트를 이용한 코팅 입자
파트 a)의 입자 용액을 20분 동안 4000 rpm에서 원심분리하여 정제한다. 상층액을 제거하고, 펠렛을 기류 하에 건조시킨다. 입자를 디클로로메탄에 20 mg/mL로 별도로 분산시키고, mPEG-포스페이트 (Mw = 5000)를 디클로로메탄에 40 mg/mL로 분산시켰다. 일단 용해되면, 입자 용액을 고분자 용액에 첨가하고 시료를 볼텍스 진탕기에서 20분 동안 혼합하였다. 동량의 트로메타민 완충제 (pH 9.0, 120 g/L)를 첨가하고 용액을 분별 깔때기로 옮겼다. 동량의 헥산을 용액에 첨가하고, 용액을 혼합하여 입자를 수성 층으로 이동시킨다. 동량의 트로메타민 완충제 (pH 8.0, 1.2 g/L)를 용액에 첨가하였다. 용액을 혼합하고 분리한다. 수성 층을 수집하고, 헥산으로 2회 세척하였다. 잔류 헥산을 증발로 제거하고, 용액을 10 kDa Mw 원심분리 여과기로 정제하고, 트로메타민 완충제 (pH 8.0, 1.2 g/L)로 2회 세척한다. 최종 농축액을 트로메타민 완충제 (pH 7.5, 0.6 g/L)로 분산시킨다.
실시예 4: 형광 태그로 코팅된 표적화 자성 입자의 합성
파트 a) 형광 고분자의 합성
실시예 1b)의 고분자 (0.5 g)를 ICG 아민 (0.076 g), MES 수화물 (0.49 g) 및 물 (20 mL)과 혼합하고 교반하여 용해시킨다. EDC.HCl (0.08 g) 및 NaOH (1M, 0.05 mL)를 첨가하고, 반응 혼합물을 20시간 동안 교반하였다. 10 mL의 물로 3회 세척한 잔류 부분과 함께 3 kDa 분자량 컷오프를 갖는 원심분리 여과기를 이용하여 고분자를 정제한다. 생성물을 수집하고 동결-건조한다.
파트 b) 식염수에 자성 입자의 코팅 및 이동
PEG 고분자 (1.42 g), 만노오스 폴리아크릴아미드 고분자 (1.0 g) 및 폴리아크릴아미드 ICG 고분자 (0.72 g)를 50 mL의 물에 용해시키고, 초음파 처리한다. NaOH (0.1 M)로 pH를 4로 조정한다. Massart 방법에 따른 SPION 현탁액 (5 wt% 고체, 100g)을 고분자 용액에 첨가한다. 10분 후, NaOH (0.1 M)로 pH를 5.5로 조정한다. 30분 후, NaOH (0.1 M)로 pH를 7.0으로 조정한다. 초음파 처리를 총 1시간 동안 계속한다. 현탁액을 투석으로 정제하고, 식염수로 희석하여 등장성 용액을 제공한다.
실시예 5: 흡수율을 제어하기 위한 다양한 입자 크기를 갖는 자성 추적자의 합성
파트 a) 작은 자성 입자의 합성
공-침전 방법을 이용하여 자적철석 입자를 제조하였다. 일반적인 반응에서, FeCl3.6H2O (0.22 g)를 물 (6.0mL)에 용해시키고, FeSO4.7H2O (0.12 g)를 물 (6.0mL)에 별도로 용해시켰다. 두 용액을 혼합하고 20 μL의 염산 (37% w/w)을 첨가하였다. 용액을 교반하고, 0.75 mL의 암모니아 용액 (28% w/w)을 빠르게 첨가하였다. 용액을 초음파 프로브를 이용하여 18분 동안 20% 전력에서 혼합하였다. 용액을 침전시키고 상층액을 따라내었다. 침전물을 물로 2회 세척하였다. 침전물을 질산 (1 M, 6.0 mL) 내 Fe(NO3)3.9H2O (0.850 g)의 용액에 분산시키고, 1시간 동안 90℃로 가열하면서 교반하여, 자철석에서 자적철석으로 산화시켰다. 입자를 침전시키고 액체를 따라내었다. 입자 용액을 물로 2회 세척한 다음, 4 mL의 물에 초음파 처리하여 분산시켰다. 입자를 투과 전자 현미경으로 분석하였으며, 9.35 ± 2.2 nm의 평균 직경을 갖는 것으로 확인되었다.
파트 b) 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-블록(폴리에틸렌 글리콜) 및 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-만노오스의 혼합물을 이용한 입자 안정화
40.0 mg의 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-블록(폴리에틸렌 글리콜) 및 20.0 mg의 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)-만노오스를 1 mL의 물에 용해시키고, 초음파 처리한다. NaOH (0.1 M)로 pH를 4로 조정한다. 실시예 5a에 따른 SPION 현탁액을 고분자 용액에 첨가하고 10분 동안 초음파 처리하였다. NaOH (0.1 M)로 pH를 6으로 조정하였다. 또 다른 10분의 초음파 처리 후, NaOH (0.1 M)로 pH를 7.0으로 조정하였다. 초음파 처리를 총 30분 동안 계속하였다. 현탁액을 원심분리 여과하여 정제하고, 식염수로 희석하여 20 mg Fe/mL의 등장성 용액을 제공하였다. 투과 전자 현미경에 의한 분석은, 입자가 20.0 ± 5.2 nm의 평균 직경을 갖는 것으로 확인되었다. 동적 광 산란에 의한 분석은 89.8 nm의 유체역학적 직경을 제공하였다.
파트 c) 두 가지 크기의 입자의 혼합
실시예 5b)의 초소형 산화철 입자를 실시예 2d)의 산화철 입자와 혼합하였다. 두 용액을 동일한 농도로 희석하고 1:1 비로 혼합하였다. 결과로 생성된 혼합물을 투과 전자 현미경으로 분석하였으며, 13.26 ± 6.7 nm의 평균 입자 직경을 갖는 이중모드 분포(bimodal distribution)를 갖는 것으로 확인되었다. 동적 광 산란에 의한 분석은 95.7 nm의 유체역학적 직경을 제공하였다.
실시예 6: 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)를 이용한 코팅 자성 입자
파트 a) 자성 입자의 합성
Fe(올레에이트)3 (2.8 g), 올레일아민 (3.1 mL) 및 도코산 (10 mL)을 3구 둥근바닥 플라스크에서 혼합하고, 15분 동안 50℃에서 진공 하에 교반하였다. 반응 플라스크를 질소 기체가 흐르도록 개방하고 320℃로 가열하였다. 1시간 후, 반응물을 실온으로 자연 냉각되도록 두었다. 트리메틸아민 N-옥사이드 (3 mg)를 1 mL의 입자 용액과 함께 톨루엔 (5 mL)에 첨가하였다. 용액을 18시간 동안 90℃에서 교반하였다. 입자를 원심분리하여 수집한 다음, 1:3 올레산:톨루엔 (1 mL)에 재분산시켰다.
파트 b) 코팅용 입자의 제조
pH 5.0의 아세테이트 완충 용액 (1 mL)을 첨가하고, 용액을 1시간 동안 40℃에서 교반하였다. 입자를 원심분리하여 수집하고, 1 mL의 톨루엔에 분산시켰다. tert-부탄올 (0.7 mL), 폴리비닐피롤리돈 (100 mcL의 물 내 40 wt% 용액), 탄산칼륨 (50 mcL의 물 내 5 wt% 용액) 및 과망간산칼륨/과요오드산나트륨 용액 (0.4 mL)의 산화 용액을 톨루엔 용액에 첨가하고, 30분 동안 교반하였다. 용액을 톨루엔 (2 mL) 및 물 (2 mL)로 희석하고, 유기층을 제거한다. 수성 층을 헥산으로 세척한 다음, 원심분리 여과기 (50 kDa)로 옮기고, 물로 2회 세척한다.
파트 c) 물로 자성 입자의 이동
파트 1b)의 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록-폴리(아크릴아미드)를 물에 용해시켜 2 wt% 용액을 얻었다. 수산화나트륨으로 pH를 5.0으로 조정하였다. 파트 b)의 나노입자 용액을 1 mL로 희석하고 교반된 고분자 용액에 첨가하였다. 용액을 1시간 동안 교반한 다음, 수산화나트륨 용액으로 pH 7.0으로 조정한 다음 20시간 동안 교반하였다. 입자를 원심분리 여과 (50 kDa)하여 정제하고, 등장성 인산염 완충 식염수로 희석한 다음, 인산염 완충 식염수로 한 번 더 세척하였다.
실시예 7: 다양한 고분자를 이용한 추적자의 안정성 시험
물, 인산염 완충 식염수 또는 식염수에 분산시키고 15 내지 30분 동안 120℃로 가열하여, 3개의 상이한 추적자의 안정성을 시험하였다. (i) 실시예 3에 따른 mPEG-포스포네이트 또는 (ii) 45개의 폴리에틸렌 글리콜 단량체 단위를 갖는 5개의 포스포네이트 고정화 기인 단일 고분자로 2개의 시료를 시험하였다. 실시예 2에 따라 안정화 및 표적화 고분자의 혼합물로 하나의 시료 (iii)를 시험하였다. 추적자 (i) 및 (ii)는 용기 바닥에 침전된 모든 나노입자 및 위쪽에 투명한 유체와 함께 응집을 나타내었으며; 추적자 (iii)는 응집의 시각적 징후 없이 잘 분산된 상태로 유지되었다. 추적자 (iii)에서 동적 광 산란 측정은 유체역학적 직경의 증가를 나타내지 않았다.
실시예 8: 수용체에 표적화 기의 결합
ConA 도트 블롯 분석을 이용하여 만노오스 수용체에 다양한 추적자에 대한 표적화 기의 결합을 시험하였다. 15 아크릴아미드 단량체 단위 및 3 폴리에틸렌 글리콜 단위, 50 아크릴아미드 단위 및 3 폴리에틸렌 글리콜 단위 및 50 아크릴아미드 단위 및 16 폴리에틸렌 글리콜 단위를 갖는 안정화 고분자를 이용하여 실시예 3에 따라 입자를 합성하였다. 70 아크릴아미드 단위를 갖는 동일한 표적화 고분자를 모든 경우에 사용하였다. 30% 표적화 고분자 및 70% 안정화 고분자를 갖는 고분자로 입자를 코팅하였다. 인산염 완충 식염수 또는 10% 혈청과 미리 혼합된 입자 용액을 이용하여 ConA 도트 블롯 분석에서 만노오스 수용체 결합을 시험하였다. 혈청의 부재 하에서, 추적자는 모두 ConA 단백질에 상당한 결합을 나타내었다. 혈청의 존재 하에서, 결합은 안정화 고분자의 길이가 가장 짧을 때 관찰된 가장 큰 결합과 안정화 고분자가 가장 길 때 관찰된 가장 작은 결합으로 다양하였다.
실시예 9: 감시 림프절 식별을 위한 추적자를 이용한 동물 시험
파트 a) 돼지의 감시 림프절에 대한 MRI 추적자로서 자성 나노입자 용액의 시험
식염수 내 자성 나노입자 추적자 용액을 큰 흰색 돼지에 주사하여 감시 림프절 식별에 사용하기 위해 시험하였다. Siemens 3.0 T MRI를 이용하여 MRI 스캔을 촬영하였다. 20 mgFe/mL 자성 나노입자 용액의 5개의 0.2 mL 주사액을 하나의 중앙 주사 및 4개의 중앙 부위 주위에 분포된 사분면(quadrant) 주사로 혀에 주사하였다. 발굽(hoof)으로부터 12 cm 떨어진 뒷다리(hind limbs)에 대한 주사도 유사한 5개의 주사 패턴으로 수행되었다. 주사 직후 5분 및 이후 매시간 2분 동안 주사 부위에 마사지를 수행하였다. 주사 후 30분 및 5시간에 MRI 스캔을 반복하였다. 두 스캔에서 감시 림프절을 확인하였다.
파트 b) 돼지의 감시 림프절로 자성 추적자 용액의 흡수 및 감지
자성 나노입자를 큰 흰색 돼지의 뒷다리에 주입하였다. 파트 d)의 0.5 mL의 나노입자 용액을 발굽으로부터 12 cm 사분면에 주사하고, 주사 직후 5분 및 이후 매시간 2분 동안 주사 부위를 마사지하였다. 30분 후 Siemens 3.0 T MRI를 이용하여 MRI 스캔을 촬영하였다. 두 번째 동물에서, 동일한 주사를 수행하고 30분 및 5시간 후에 스캔을 얻었다. 두 동물의 감시 림프절을 절제하고, 독점적인 자성 감지기를 이용하여 림프절로의 흡수를 측정하였다.
파트 c) 토끼의 감시 림프절로의 자성 추적자 용액의 흡수 및 감지, 및 주사 부위로부터의 제거.
뉴질랜드 흰색 이계교배된(outbred) 토끼로 시험하여 림프절로의 흡수 및 주사 부위로부터의 제거에 대해 자성 나노입자를 시험하였다. 6 mgFe/mL 자성 나노입자 용액의 5개의 0.1 mL 주사액을 중심점 주위에 분포된 혀에 주사하였다. 주사 및 수술 전에 동물의 MRI 스캔을 획득하였다. 독점적인 자성 감지기를 이용하여 감시 림프절로의 흡수 및 주사 부위로부터의 제거를 측정하기 위해 2시간 또는 24시간 후에 수술을 수행하였다.
결과
실시예에 따라 제조되고 코팅 조성물에 만노오스를 함유하는 자성 나노입자 (이하 "만노오스 입자")는 투여량 (mg의 Fe)에 대해 보정될 때 Sienna+® (즉, Sysmex Europe GmbH로부터 시판되는 초상자성 산화철 입자)보다 성능이 우수한 것으로 관찰되었다.
또한, 만노오스 입자는 2nd 에켈론 결절로 흐르지 않으나 Sienna+®와 만노오스가 없는 입자는 2nd 에켈론 결절로 흐른다는 것이 관찰되었다.
또한, 더 높은 농도의 추적자 조성물은 더 큰 양이 감소된 신호를 야기하므로 더 잘 작용하고, 따라서 본 발명에 기재된 것과 같은 더 높은 농도에서 안정한 입자가 유리하다는 것이 관찰되었다.
추적자 성능의 비교
비교 시험에서, 하기의 추적자 조성물을 평가하였다.
- Sienna+® 나노입자, 및
- 본 발명에 따라 제조된 만노오스 입자.
시험은 각 부위에 대한 평균 SLN 흡수, 2nd 에켈론 관류 및 주사 부위 신호였다. 또한, 평균은 일반적인 'SLN 대 주사 부위' 비교를 찾았다. 결과는 주사된 용량 (Fe의 질량)으로 정규화되었다.
결과
만노오스 입자는 하부 에켈론 결절로 흐르지 않는 것이 관찰되었다.
결절에서 프로브 신호
부위 범위에 대한 평균 신호를 비교하고, 모든 값을 농도로 정규화하였다 (프로브 신호 / 총 주사된 용량 (mg Fe)).
결과
결과를 도 13에 나타내었다.
결절에서 프로브 신호 - 평균 신호
그 다음, 자료를 SLN 및 주사 부위 (2개의 중요한 지표)의 평균 신호로 단순화하였다. 결과를 도 14에 나타내었다.
평균적으로, 만노오스의 SLN 신호가 가장 좋았다.
Sienna+® 및 만노오스 입자의 제거
Sienna+® 및 만노오스 입자를 이용하여 토끼에서 2.5 내지 24시간 동안 제거 연구를 수행하였다.
또한, Sienna+® 및 만노오스 입자를 이용하여 돼지에서 1 내지 6시간 동안 제거 연구를 수행하였다.
주사 부위 및 결절의 프로브 신호 (주사된 Fe 용량으로 정규화됨)를 비교하고 이 기간 동안의 대략적인 제거율/흡수율을 관찰하였다.
결과
Sienna+®는 처음에는 빠르게 제거되나, 잠시 후 안정 상태를 유지한다. 만노오스 입자는 일정한 속도로 결절로 제거된다.
장기간 제거 (토끼 자료)
Sienna+® 및 만노오스 입자를 이용한 토끼의 혀 주사 부위 신호를 시간 경과에 따라 측정하였다 (도 15).
결과
Sienna+®는 짧은 기간 (2.5시간)에 빠른 제거를 나타내며, 24시간 창 (선의 기울기)에 걸쳐 더 느린 제거율을 나타낸다. 만노오스 입자는 24시간 동안 일정한 제거율을 나타낸다.
장기간 SLN 흡수 (토끼 자료)
Sienna+® 및 만노오스 입자를 이용한 토끼의 머리 SLN 신호를 시간 경과에 따라 측정하였다 (도 16).
결과
Sienna+®는 초기에 빠른 흡수 (2.5시간)를 나타내었으나, 시간이 지남에 따라 더 느린 기울기를 나타내었다. 만노오스 입자는 단위 시간당 감시 림프절로의 더 빠른 흡수를 나타내는 증가된 기울기를 나타내었다.
단기간 SLN 흡수 (돼지 자료)
돼지 다리 SLNs에서 0.5 mL의 Sienna+® 및 만노오스 입자에 대한 1-6시간 흡수 신호를 비교하였다 (도 17).
결과
다시 말하지만, Sienna+®는 주사 후 초기 흡수가 더 빠르지만 빠르게 안정되고, 2시간 후에는 거의 변화를 나타내지 않는다. 만노오스 입자의 흡수는 시간이 지남에 따라 일관되게 증가하여, 주사 부위로부터 확실한 제거를 나타낸다.
Sienna+® 및 만노오스에 대한 투여량
철 함량의 질량이 변화됨에 따라, 완전한(outright) 프로브 신호가 관찰되었다 (정규화되지 않음). 철 질량으로 정규화된 신호도 추적자의 양이 증가함에 따라 관찰되었다.
결과
주사된 철 질량의 증가는 두 추적자에 대해 유사한 속도로 신호를 증가시켰다. 주사된 용량의 양의 증가는 신호를 감소시켰다. 따라서, 적은 양을 필요로 하는 더 높은 농도에서 안정적인 추적자가 바람직하다.
Fe의 질량을 이용한 프로브 신호
Sienna+® 및 만노오스 입자에 대한 완전한 프로브 신호 (Fe 질량에 대해 정규화되지 않음)는 주사된 투여량이 변화됨에 따라 관찰되었다 (도 18).
결과
Sienna+® 및 만노오스 입자는 둘 다 더 낮은 용량 (< 30 mg)에서 현저하게 유사하였다. 2 mL 양 (58 mg Sienna+® 대 24 mg 만노오스 입자)은 각 추적자에 대해 가장 높은 원시 신호(raw signal)를 제공하였다. 최고 용량 (3 mL)에서 관찰된 신호의 감소는 조직 손상으로 인한 것일 수 있다. 본 발명에 의해 가능하게 된 농도와 같이, 더 낮은 용량 주사를 허용하는 더 높은 농도가 바람직하다.
투여 용량을 이용한 프로브 신호
그 다음, SLN 신호가 용량에 따라 어떻게 변하는지 확인하기 위해 주사된 Fe의 질량에 대해 자료를 정규화하였다 (도 19).
결과
Sienna+® 및 만노스 입자의 SLN 신호는 주사된 용량이 증가함에 따라 감소한다. 이 효과는 Sienna+®에서 더 명백하였다. 이 자료에 근거하여, 더 높은 농도, 더 낮은 용량이 바람직하다.
실시예 10: PSMA 고분자 표적화 부분을 포함하는 고분자 조성물 코팅을 갖는 자성 나노입자
10 nm 평균 코어 크기의 올레일아민 코팅된 Fe3O4 나노입자는 유기 용매에서 철 (III) 아세틸아세토네이트의 열분해를 통해 제조된다. 테트라히드로푸란 (THF)에 분산된 올레일아민 코팅된 입자는 프로브 초음파 처리 (1분, 50% 진폭 (amplitude)) 하에서, 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록(폴리에틸렌 글리콜) (Mn 11,000) 및 폴리[(모노아크릴로일옥시)-에틸]포스폰산-블록(폴리에틸렌 글리콜)-Glu-urea-Lys (Mn 11,000)의 2:1 비로 이루어진 고분자 용액인 THF 내 고분자 용액에 한 방울씩 첨가한다. 10:1 비의 고분자 대 나노입자를 사용한다. 표면 리간드의 완전한 교환을 달성하기 위해, 용액을 50℃로 가열하고 자성 교반 하에 24시간 동안 이 온도를 유지한다. 완료 시, 반응물을 실온으로 냉각시키고, 과량의 헥산 및 원심분리 (5분, 3500 RPM)를 이용하여 시료를 침전시킨다. 이 단계는 시료를 원래 부피의 THF에 재현탁하고, 헥산 침전, 원심분리 및 상층액의 제거에 의해 3회 반복된다. 마지막으로, 기류를 이용하여 시료를 가볍게 건조시키고 MilliQ 물에 재현탁시킨다. 과량의 고분자를 제거하기 위해, 시료를 100 kDa Amicon 초원심분리 여과기 (5분, 3500 RPM)를 이용하여 MilliQ 물로 3회 세척한다. 생리학적 완충제로 옮기기 위해, 시료를 1.8% NaCl 또는 2xPBS와 1:1 부피비로 혼합하여 0.9% NaCl 또는 PBS에서 안정한 나노입자 콜로이드 용액을 얻는다.
생리학적 완충제에서 PSMA 표적화 기 기능화된 Fe3O4 나노입자의 콜로이드 안정성은 동적 광 산란을 이용하여 측정된다. PSMA 표적화 기에 대한 표적화 능력은 인간 전립선 선암종 세포 (LNCaP 세포주)에서 in-vitro 입자 흡수를 연구함으로써 평가된다. 비-PSMA 발현 세포주는 음성 대조군으로 사용된다. PSMA 발현 세포주가 우선적으로 PSMA 표적화 기 기능화된 나노입자를 차지함을 주목하였다.
그 다음, 입자를 4 mg/kg의 용량을 이용하여, 정위(orthotopic) 전립선 종양이 있는 마우스와 종양이 없는 마우스 둘 다의 꼬리 정맥에 주사하였다. 24시간 후, 마우스를 안락사시키고, 전립선을 제거한 다음, 수의병리학자가 연구하였다. 프러시안 블루 염색을 이용하여 전립선을 염색하여 나노입자의 철을 시각화하여, PSMA 표적화된 나노입자가 전립선 종양에 우선적으로 결합되는지를 확인하였다. 표적화 기 기능화된 나노입자가 종양의 경계에서 흡수되어 혈관을 따라 일부 침투되었음을 주목하였다. 대조군 마우스에서는 뚜렷한 염색이 없었다.
본 발명은 기재된 특정 적용에 대한 사용에 있어서 제한되지 않는다는 것이 통상의 기술자에 의해 이해될 것이다. 본 발명은 본 명세서에 기재되거나 또는 묘사된 특정 요소 및/또는 특징과 관련하여 바람직한 실시예로 제한되지 않는다. 본 발명은 개시된 실시예 또는 실시예들에 제한되지 않으나, 하기의 청구범위에 의해 제시되고 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수많은 재배열, 변형 및 대체가 가능하다는 것이 이해될 것이다.
명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐, 문맥이 달리 요구하지 않는 한, 단어 "포함하다(comprise)" 및 "포함하다(include)" 및 "포함하는(comprising)" 및 "포함하는(including)"과 같은 변화는 명시된 정수 또는 정수들의 군의 포함을 의미하나, 다른 정수 또는 정수들의 군의 배제를 의미하는 것으로 이해되지 않을 것이다.
본 명세서에서 임의의 선행 기술에 대한 언급은, 이러한 선행 기술이 일반적인 일반 상식의 일부를 형성한다는 어떠한 형태의 제안에 대한 승인이 아니며 그렇게 받아들여서도 안된다.
하기의 청구범위는 단지 임시 청구범위이며, 가능한 청구범위의 예로서 제공되고 본 출원을 기반으로 한 향후 특허 출원에서 청구될 수 있는 범위를 제한하기 위한 것이 아님을 유의하시기 바랍니다. 본 발명을 추가로 정의하거나 또는 재-정의하기 위하여, 나중에 예시 청구범위에 정수를 추가하거나 또는 생략할 수 있다.

Claims (20)

  1. 피험자에게 투여하기에 적합한 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자로서,
    자성 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 가지며,
    고분자 조성물은
    (i) 액체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제로서, 고분자 입체 안정화제는 (i) 자성 나노입자에 고분자 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편(anchoring polymer segment), 및 (ii) 폴리아크릴아미드-코-폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함하는 입체 안정화 고분자 절편을 포함하며, 여기서 고정화 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 고분자 입체 안정화제; 및
    (ii) (i) 자성 나노입자에 고분자 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 폴리아크릴아미드로 이루어진 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (Prostate Specific Membrane Antigen, PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체, 항체 단편 및 저해제로부터 선택된 하나 이상의 표적화 기를 포함하는, 고분자 표적화 부분;을 포함하는,
    약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  2. 제 1항에 있어서, 폴리아크릴아미드-코-폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체는 8 내지 60의 중합된 아크릴아미드 단위 및 2 내지 10의 중합된 알킬렌 옥사이드 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 연결 고분자 절편은 10 내지 100의 중합된 아크릴아미드 단위로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 연결 고분자 절편은 안정화 고분자 절편보다 더 많은 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  5. 피험자에게 투여하기에 적합한 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자로서,
    자성 나노입자는 약리학적으로 허용가능한 고분자 조성물 코팅을 가지며,
    고분자 조성물은
    (i) 액체에서 자성 나노입자의 분산을 촉진하는 고분자 입체 안정화제로서, 고분자 입체 안정화제는 (i) 자성 나노입자에 고분자 입체 안정화제를 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, 및 (ii) 10 내지 70의 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 입체 안정화 고분자 절편을 포함하며, 여기서 고정화 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 고분자 입체 안정화제; 및
    (ii) (i) 자성 나노입자에 고분자 표적화 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 10 내지 100의 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이하며 연결 고분자 절편은 입체 안정화 고분자 절편보다 더 많은 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 단당류 수용체를 선택적으로 표적화하기 위한 단당류 기, 및 전립선 특이적 막 항원 (PSMA)을 선택적으로 표적화하기 위한 항체, 항체 단편 및 저해제로부터 선택된 하나 이상의 표적화 기를 포함하는, 고분자 표적화 부분;을 포함하는,
    약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  6. 제 5항에 있어서, 입체 안정화 고분자 절편은 폴리아크릴아미드-코-폴리알킬렌 옥사이드 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 연결 고분자 절편은 폴리아크릴아미드로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 고분자 조성물은 (iii) (i) 자성 나노입자에 고분자 발광 부분을 결합하는 하나 이상의 결합 기를 갖는 고정화 고분자 절편, (ii) 연결 고분자 절편으로서, 여기서 고정화 고분자 절편은 연결 고분자 절편과 상이한 것을 특징으로 하는, 연결 고분자 절편, 및 (iii) 자성 나노입자의 in vivo 위치 시각화를 가능하게 하는 빛에 반응하여 빛 또는 음향 신호를 방출하기 위한 하나 이상의 발광 기를 포함하는 고분자 발광 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  9. 제 8항에 있어서, 고분자 발광 부분의 연결 고분자 절편은 (i) 입체 안정화 고분자 절편보다 더 많은 중합된 단량체 잔기 단위 및 (ii) 10 내지 100의 중합된 단량체 잔기 단위를 갖는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 고분자 발광 부분의 연결 고분자 절편은 폴리아크릴아미드로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 고분자 조성물은 (iv) 고분자에 공유 결합되지 않은 발광 기(들)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  12. 제 8항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 발광 기는 인도시아닌 그린, 술포-Cy3, 술포-Cy5, 및 술포-Cy7로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 자성 나노입자는 철 (Fe), 자적철석(maghemite) (γ-Fe2O3), 자철석(magnetite) (Fe3O4) 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 표적화 기는 만노오스 및 글루코오스로부터 선택된 단당류이거나, 또는 하나 이상의 표적화 기는 저해제이며, 상기 저해제는 Lys-Urea-Glu인 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 자성 나노입자는 초상자성 나노입자인 것을 특징으로 하는, 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자.
  16. 피험자에게 투여하기에 적합한 조성물로서,
    조성물은 약리학적으로 허용가능한 액체 담체에 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자를 포함하는, 조성물.
  17. 피험자에 대한 진단 적용을 수행하기 위한, 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 제 16항에 따른 조성물의 용도.
  18. 피험자에서 암의 감지에 사용하기 위한, 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 제 16항에 따른 조성물의 용도.
  19. 감시 림프절의 감지를 위한, 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 제 16항에 따른 조성물의 용도.
  20. 피험자에서 암의 감지 방법으로서, 방법은
    (i) 피험자에게 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 약리학적으로 허용가능한 자성 나노입자 또는 제 16항에 따른 조성물을 투여하는 단계; 및
    (ii) 피험자에서 자성 나노입자를 감지하는 단계를 포함하며,
    여기서, 자성 나노입자의 위치는 피험자에서 암에 의해 영향을 받는 조직의 존재를 나타내는 것을 특징으로 하는, 방법.
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