RU2550030C2 - Наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов, способ их получения, композиции на основе наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов, применение наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов и композиций на их основе в качестве биологически-активных соединений, для понижения токсичности и усиления терапевтического действия лекарственных препаратов, а также в качестве препаратов для лечения онкологических заболеваний - Google Patents
Наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов, способ их получения, композиции на основе наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов, применение наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов и композиций на их основе в качестве биологически-активных соединений, для понижения токсичности и усиления терапевтического действия лекарственных препаратов, а также в качестве препаратов для лечения онкологических заболеваний Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550030C2 RU2550030C2 RU2012128402/04A RU2012128402A RU2550030C2 RU 2550030 C2 RU2550030 C2 RU 2550030C2 RU 2012128402/04 A RU2012128402/04 A RU 2012128402/04A RU 2012128402 A RU2012128402 A RU 2012128402A RU 2550030 C2 RU2550030 C2 RU 2550030C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nanoaggregates
- water
- fullerene derivatives
- soluble fullerene
- fullerene
- Prior art date
Links
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 68
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 title claims abstract description 6
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 title claims abstract description 6
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 14
- 239000003814 drug Substances 0.000 title abstract description 14
- 229940079593 drug Drugs 0.000 title abstract description 10
- 201000010099 disease Diseases 0.000 title abstract 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 title abstract 3
- 230000000771 oncological effect Effects 0.000 title abstract 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 title abstract 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 6
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 4
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N Phosphorous acid Chemical group OP(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- QUPDWYMUPZLYJZ-UHFFFAOYSA-N ethyl Chemical compound C[CH2] QUPDWYMUPZLYJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 239000003972 antineoplastic antibiotic Substances 0.000 claims description 4
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 claims 4
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 claims 1
- XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M potassium benzoate Chemical compound [K+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1 XAEFZNCEHLXOMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 13
- 238000002296 dynamic light scattering Methods 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- GYPCWHHQAVLMKO-XXKQIVDLSA-N (7s,9s)-7-[(2r,4s,5s,6s)-4-amino-5-hydroxy-6-methyloxan-2-yl]oxy-6,9,11-trihydroxy-9-[(e)-n-[(1-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-ylidene)amino]-c-methylcarbonimidoyl]-4-methoxy-8,10-dihydro-7h-tetracene-5,12-dione;hydrochloride Chemical group Cl.O([C@H]1C[C@@](O)(CC=2C(O)=C3C(=O)C=4C=CC=C(C=4C(=O)C3=C(O)C=21)OC)C(\C)=N\N=C1CC(C)(C)N(O)C(C)(C)C1)[C@H]1C[C@H](N)[C@H](O)[C@H](C)O1 GYPCWHHQAVLMKO-XXKQIVDLSA-N 0.000 description 8
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 229940126214 compound 3 Drugs 0.000 description 5
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N monobenzene Natural products C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940041181 antineoplastic drug Drugs 0.000 description 3
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 3
- TZYWCYJVHRLUCT-VABKMULXSA-N N-benzyloxycarbonyl-L-leucyl-L-leucyl-L-leucinal Chemical compound CC(C)C[C@@H](C=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)OCC1=CC=CC=C1 TZYWCYJVHRLUCT-VABKMULXSA-N 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- -1 aliphatic diamine Chemical class 0.000 description 2
- 125000005741 alkyl alkenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 2
- 230000000259 anti-tumor effect Effects 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 150000001555 benzenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000007912 intraperitoneal administration Methods 0.000 description 2
- 230000000639 membranetropic effect Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SHAHPWSYJFYMRX-GDLCADMTSA-N (2S)-2-(4-{[(1R,2S)-2-hydroxycyclopentyl]methyl}phenyl)propanoic acid Chemical compound C1=CC([C@@H](C(O)=O)C)=CC=C1C[C@@H]1[C@@H](O)CCC1 SHAHPWSYJFYMRX-GDLCADMTSA-N 0.000 description 1
- LJIOTBMDLVHTBO-CUYJMHBOSA-N (2s)-2-amino-n-[(1r,2r)-1-cyano-2-[4-[4-(4-methylpiperazin-1-yl)sulfonylphenyl]phenyl]cyclopropyl]butanamide Chemical compound CC[C@H](N)C(=O)N[C@]1(C#N)C[C@@H]1C1=CC=C(C=2C=CC(=CC=2)S(=O)(=O)N2CCN(C)CC2)C=C1 LJIOTBMDLVHTBO-CUYJMHBOSA-N 0.000 description 1
- VUDZSIYXZUYWSC-DBRKOABJSA-N (4r)-1-[(2r,4r,5r)-3,3-difluoro-4-hydroxy-5-(hydroxymethyl)oxolan-2-yl]-4-hydroxy-1,3-diazinan-2-one Chemical compound FC1(F)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1N1C(=O)N[C@H](O)CC1 VUDZSIYXZUYWSC-DBRKOABJSA-N 0.000 description 1
- 238000007445 Chromatographic isolation Methods 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N L-phenylalanine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 150000005693 branched-chain amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000007979 citrate buffer Substances 0.000 description 1
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000012154 double-distilled water Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N iminodiacetic acid Chemical group OC(=O)CNCC(O)=O NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002356 laser light scattering Methods 0.000 description 1
- 231100000636 lethal dose Toxicity 0.000 description 1
- 208000032839 leukemia Diseases 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 231100000682 maximum tolerated dose Toxicity 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000007721 medicinal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000010172 mouse model Methods 0.000 description 1
- 239000002539 nanocarrier Substances 0.000 description 1
- 230000000324 neuroprotective effect Effects 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003017 phosphorus Chemical class 0.000 description 1
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000012064 sodium phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- JQSHBVHOMNKWFT-DTORHVGOSA-N varenicline Chemical compound C12=CC3=NC=CN=C3C=C2[C@H]2C[C@@H]1CNC2 JQSHBVHOMNKWFT-DTORHVGOSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Изобретение относится к наноагрегатам водорастворимых производных фуллеренов, которые могут применяться для понижения токсичности и усиления терапевтического действия лекарств против онкологических заболеваний. Предложены наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов общей формулы
[C2i(R)mXl]k
где k=3-1000000000;
где значения i, l, m, X и R определяются следующими формулами:
i=30, m=5, Х=Н, l=1, a R - остаток тиокислоты формулы -S(CnH2n)COOH, n=2 в виде калиевой соли; i=30, m=5, а Х=Н, l=1, R - фосфонатный остаток 
где 
являются этильным радикалом; i=30, m=5, Х=Сl, l=1, a R - арильный остаток формулы -С6Н4(СnН2n)СООН, где n=3, который может быть в виде калиевой соли; i=35, m=8, l=0, a R - арильный остаток формулы -С6Н4(СnН2n)СООН, где n=2, в виде калиевой соли. Предложены новые наноагрегаты, которые могут быть эффективны при лечении онкологических заболеваний. 2 н.п. ф-лы, 9 пр., 1 табл., 11 ил.
Description
Наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов и их применение для понижения токсичности и усиления терапевтического действия противоопухолевого препарата рубоксила.
Изобретение относится к химической и фармацевтической отраслям промышленности, а именно к наноагрегатам на основе водорастворимых производных фуллеренов С60 и С70. Изобретение может найти применение в производстве фуллеренсодержащих лекарственных препаратов, а также средств доставки лекарственных соединений других классов.
Фуллерены и их производные проявляют выраженную противовирусную, противоопухолевую, нейропротекторную, антиамилоидную и другие активности [Л.Б. Пиотровский, О.И. Киселев. Фуллерены в биологии. СПб, Росток, 2006]. Уникальное сочетание мембранотропных и амфифильных свойств функционализированных фуллеренов, определяющее их способность легко проходить через клеточные мембраны, благоприятствуют созданию эффективных лекарственных средств на основе этого класса соединений. Кроме того, фуллерены могут быть использованы в качестве средств улучшенной доставки других лекарственных препаратов в живые ткани и клетки.
Наряду с химическим строением производных фуллеренов, важнейшим фактором, определяющим их биологические свойства, является состояние этих соединений в водном растворе. Большинство водорастворимых производных фуллеренов являются амфифильными, то есть содержат в своей структуре фрагменты с выраженными полярными (гидрофильными) и неполярными свойствами. Известно множество различных форм, в которых соединения фуллеренов существуют в водном растворе: плотные сферы, везикулы, иглы, стержни и тубулы размером от единиц нанометров до единиц микрометров [D. M. Guldi, F. Zerbetto, V. Georgakilas, M. Prato. Ordering Fullerene Materials at Nanometer Dimensions. Ace. Chem. Res., 2005, 38, 38-43]. Тем не менее состояние в растворе большинства соединений, для которых исследована биологическая активность, остается неизвестным. Это затрудняет понимание механизмов их биологического действия и препятствует направленной разработке производных фуллеренов с требуемыми свойствами.
В настоящем изобретении раскрываются состав наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов и способ получения таких агрегатов.
Термин "водорастворимые производные фуллеренов" мы применяем к производным фуллеренов с растворимостью в воде не менее 0,1 мг/мл.
Термин "наноагрегаты производных фуллеренов" мы применяем к любым надмолекулярным структурам, образованным молекулами производных фуллеренов, независимо от их формы и строения (везикулы, мицеллы и др.), размеры которых ни по одному из измерений не превышают 1000 нм (1 мкм).
Такие агрегаты, схематически изображенные на Фиг. 1, отличаются узким распределением по размерам и легкостью их получения.
Для получения наноагрегатов в соответствии с раскрываемым изобретением могут быть использованы водорастворимые производные фуллеренов, отвечающие общей формуле 1:
где Х=Н или Cl;
l=0-1;
i=30, 35;
m=5 или 8,
R определяется следующими формулами:
- остаток тиокислоты нормального или разветвленного строения, имеющий состав -S(CnH2n)COOH, n=l-20;
- остаток аминокислоты нормального или разветвленного строения, имеющий состав -NH(CnH2n)COOH, n=1-20;
- остаток иминокислоты нормального или разветвленного строения, имеющий состав -N[(CnH2n)COOH]2, n=1-20;
- остаток алифатического диамина в нейтральной 
или ионной -
формах, где n=l-20, a 
- атом водорода или произвольным образом замещенный линейный или разветвленный алкильный радикал;
- остаток циклического диамина в нейтральной -N(CnH2n)NR4 или ионной 
формах, где n=l-20, a 
- атом водорода или произвольным образом замещенный линейный или разветвленный алкильный 
алкенильный 
или алкинильный радикал 
- фосфонатный остаток 
являются атомом водорода или произвольным образом замещенным линейным или разветвленный алкильным 
алкенильным 
или алкинильным радикалом
- арильный фрагмент ряда бензола состава -С6Н4(CnH2n)СООН, где n=1-20;
- арильный фрагмент ряда бензола состава -С6Н4O(CnH2n)СООН, где n=1-20.
Наиболее близким аналогом защищаемых в данном изобретении агрегатов являются образуемые фенилированным производным фуллерена С60 нановезикулы, описанные в работе [S. Zhou, С. Burger, В. Chu, M. Sawamura, N. Nagahama, M. Toganoh, U. Ε. Hackler, Η. Isobe, Ε. Nakamura. Spherical Bilayer Vesicles of Fullerene-Based Surfactants in Water: A Laser Light Scattering Study]. В отличие от описанных ранее фуллереновых нановезикул, в данном изобретении везикулы образованы не просто амфифильными, но растворимыми в воде производными фуллеренов в соответствии со структурной формулой 1. Именно высокорастворимые в воде соединения фуллеренов являются перспективными для применения в качестве лекарственных средств благодаря их низкой токсичности и выраженной биологической активности.
Фуллереновые наноагрегаты в соответствии с описываемым изобретением в растворах находятся в равновесии с соответствующими мономерными формами (примеры 4, 5). Поэтому в таких системах производные фуллеренов могут проявлять как индивидуальные свойства отдельных молекул (например, связывание с молекулярными мишенями), так и свойства, присущие наночастицам - способность проникать через различные биологические барьеры и транспортировать другие химические вещества.
Защищается также способ получения наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов. Он основан на переводе в водный раствор производных фуллеренов, описываемых структурной формулой 1, в зависимости от их свойств либо непосредственно, либо в виде водорастворимых солей с органическими или неорганическими кислотами или основаниями.
Получение наноагрегатов производных фуллеренов без их трансформации в водорастворимые соли может проводиться при растворении образцов производных фуллерена в воде или водных средах (в том числе буферных растворах) либо напрямую, либо с помощью вспомогательного органического растворителя, который удаляется после образования наночастиц (пример 5).
Если для получения водного раствора фуллереновых наноагрегатов требуется осуществить перевод соединений фуллеренов в соответствующие соли, то он может осуществляться различными способами. Для получения препаратов фуллереновых нановезикул могут использоваться заранее приготовленные соли, или же перевод соединений фуллеренов в соли может происходить одновременно с растворением их в водной среде, содержащей требуемый реагент (кислоту или основание). В последнем случае может также использоваться полярный органический растворитель, облегчающий процесс образования соли (пример 4).
Прототипом используемого метода получения является метод получения наноагрегатов ("бакисом") из амфифильных гексааддуктов фуллерена С60 [R. Partha, L.R. Mitchell, J.L. Lyon, P.P. Joshi, J.L. Conyers. Buckysomes: Fullerene-Based Nanocarriers for Hydrophobic Molecule Delivery. ACS Nano, 2, 9, 1950-1958]. Используемый в данной работе метод получения фуллереновых агрегатов основан на растворении производного фуллерена в растворе цитратного буфера с использованием интенсивного перемешивания. Отличием способа получения нановезикул в соответствии с данным изобретением является то, что формирование наночастиц из производных фуллеренов общих формул 1-6 является самопроизвольным и не требует дополнительных воздействий на раствор.
Получаемые указанным способом наноагрегаты производных фуллеренов образуют стабильные и прозрачные (т.е. не рассеивающие свет) водные растворы, устойчивые при хранении в темноте в течение нескольких месяцев. Растворы, содержащие такие наночастицы, способны растворять не растворимые в воде липофильные вещества, например органические и неогранические красители (фталоцианины). Таким образом, наноагрегаты производных фуллеренов могут быть использованы для солюбилизации и транспорта других веществ.
Описываемые в данном патенте наноагрегаты производных фуллерена могут найти широкое применение в медицине и фармацевтике, в частности в составе лекарственных препаратов. Лекарственное действие при этом могут оказывать как сами производные фуллеренов, описываемых формулой 1, находящиеся в виде агрегатов или присутствующих в равновесии с ними мономерных форм, так и другие биологически активные вещества, находящиеся в составе фуллереновых наночастиц в растворенном виде или в виде комплекса с образующими наноагрегаты молекулами производных фуллерена общей формулы 1. Улучшенные терапевтические свойства при применении композиций агрегатов производных фуллеренов с биологически активными веществами обеспечивается высокими мембранотропными и транспортными свойствами наночастиц производных фуллеренов.
Возможность практического применения заявляемых наноагрегатов производных фуллеренов в качестве противоопухолевых препаратов иллюстрируется примером 6.
Данное изобретение иллюстрируется, но никак не ограничивается следующими примерами.
Пример 1.
Аминопроизводное фуллерена С70 2 (20 мг, 0,0103 ммоль) растворяли в 5 мл бидистиллированной или деионизованной воды. Полученный прозрачный раствор коричнево-красного цвета выдерживали при комнатной температуре в течение 3 часов, при этом распределение по размерам образовавшихся наноагрегатов принимало равновесное значение.
Методом динамического светорассеяния было изучено распределение по размерам наноагрегатов, образованных производным 2. Полученные результаты представлены на Фиг. 2. В растворе присутствуют наноагрегаты со средним размером 21 и 92 нм, а также ассоциаты из этих наноагрегататов с размером 4-104 нм.
Полученные растворы наноагрегатов производного 2 стабильны при хранении в течение 6 месяцев, при этом не наблюдается изменения цвета раствора или выпадения осадка, а результаты определения размера частиц методом динамического светорассеяния дают те же результаты, что и для свежеприготовленных растворов.
Пример 2.
По способу, указанному в примере 1, был получен водный раствор соединения 3 с концентрацией 4 мг/мл. Методом динамического светорассеяния (ДРС) было установлено распределение по размерам наноагрегатов, образованных соединением 3 (Фиг. 3). В растворе соединения присутствуют в основном наноагрегаты со средним размером частиц около 85 нм и узким распределением частиц по размеру (стандартное отклонение 13 нм).
Пример 3.
По способу, указанному в примере 1, был получен раствор соединения 4 (4 мг/мл) в натрий-фосфатном буфере (PBS, рН 6,8). При помощи метода динамического светорассеяния было определено распределение по размерам частиц для нановезикул, образованных указанным производным фуллерена С70.
Полученные результаты представлены на Фиг. 4. Наноагрегаты производного фуллерена имеют средний размер 100 нм и узкое распределение по размерам (стандартное отклонение 15 нм).
Пример 4.
Арилированное поликарбоксильное соединение фуллерена С60 5а (17,84 мг, 0,0113 ммоль) растворяли в 5 мл водного раствора, содержащего стехиометрическое количество карбоната калия (3,90 мг, 0,0565 ммоль) для перевода соединения 5а в калиевую соль 5б. Для облегчения растворения фуллереновой кислоты в воде может использоваться органический сорастворитель (тетрагидрофуран, этанол, метанол, ацетон, объем 1-5 мл), который в последующем удаляется. В получившемся растворе, содержащем наночастицы производного 5б, был определен размер частиц методом ДРС. Полученные результаты показаны на Фиг. 5.
В растворе присутствуют во взаимном равновесии мономерная форма соединения 5б (пик с размером частиц 1,9 нм) и наноагрегаты соединения 5б со средним размером 105 нм.
Пример 5.
Раствор наноагрегатов фосфорсодержащего производного 6 был получен следующим образом. Раствор соединения 6 (20 мг, 0,0139 ммоль) в тетрагидрофуране или толуоле (2-3 мл) прибавили к воде (20 мл), после чего органический растворитель удалили упариванием на роторном испарителе вместе с большей частью воды. Объем водного раствора соединения 6 был доведен до 5 мл прибавлением бидистиллированной воды, после чего раствор выдерживался при комнатной температуре в течение суток для установления равновесного распределения по размеру частиц.
По данным динамического светорассеяния было установлено (Фиг. 6), что в полученном растворе присутствует мономерная форма соединения 6 (пик, соответствующий частицам со средним гидродинамическим размером 2,3 нм), наноагрегаты производного 6 со средним размером частиц 97 нм и небольшое количество меньших агрегатов с размером около 10 нм.
Пример 6.
Арилированное поликарбоксильное соединение фуллерена С60 7а (15,47 мг, 0,01 ммоль) растворяли в 5 мл водного раствора, содержащего стехиометрическое количество карбоната калия (3,45 мг, 0,025 ммоль) для перевода соединения 7а в калиевую соль 7b. В получившемся растворе, содержащем наночастицы производного 7b, был определен размер частиц методом ДРС. Полученные результаты показаны на Фиг. 7.
В растворе 7b присутствуют лишь наноагрегаты, обладающие узким распределением по размерам: 120±20 нм.
Пример 7.
Водорастворимое производное соединение фуллерена С60 8а (15,42 мг, 0,01 ммоль) с присоединенными аминокислотными остатками фенилаланина растворяли в 5 мл водного раствора, содержащего стехиометрическое количество карбоната калия (3,45 мг, 0,025 ммоль) для перевода соединения 8а в калиевую соль 8b. В получившемся растворе, содержащем наночастицы производного 8b, был определен размер частиц методом ДРС. Полученные результаты показаны на Фиг. 8.
В растворе присутствует мономолекулярная форма соединения в равновесии с наноагрегатами со средними размерами 8 нм и 54 нм.
Пример 8.
Водорастворимое производное соединение фуллерена С60 9а (13,82 мг, 0,01 ммоль) с присоединенными остатками иминодиуксусной кислоты растворяли в 5 мл водного раствора, содержащего стехиометрическое количество карбоната калия (6,90 мг, 0,05 ммоль) для перевода соединения 9а в калиевую соль 9b. В получившемся растворе, содержащем наночастицы производного 9b, был определен размер частиц методом ДРС. Полученные результаты показаны на Фиг. 9.
В растворе присутствуют лишь наноагрегаты, обладающие узким распределением по размерам: 40±12 нм.
Пример 9.
Возможность применения наноагрегатов на основе водорастворимых производных фуллеренов в медицине, в частности в терапии злокачественных новообразований, иллюстрируется следующим примером.
Наноагрегаты производного 3, содержащие противоопухолевый антибиотик рубоксил, были получены совместным растворением в воде указанных соединений в воде в мольном соотношении 1:1. Заметим, что химического взаимодействия между соединением 3 и рубоксилом не происходит, что подтверждается хроматографическим выделением каждого из компонентов в неизменном виде. Определение размеров частиц методом ДРС показало присутствие трех групп нанокластеров со средними размерами 3.1 нм, 15.1 нм и 79 нм (Фиг. 10). Используя стандартные формулы объема сферы применительно к одной молекуле производного фуллерена (r = 0.7 нм) и соответствующим кластерам, можно легко оценить максимально возможное число молекул в кластере (т.е. величину k). Так, наименьшие по размеру кластеры (средний размер 3.1 нм) состоят из 30-200 молекул. А наибольшие (средний размер 79 нм, распределение от 50 до 150 нм) содержат от 300 000 до 10 000 000 молекул.
Заметим, что чистый рубоксил не дает наноагрегатов, обнаруживаемых методом ДРС. Чистое соединение 3 дает лишь один основной тип наноагрегатов со средним размером частиц 85 нм (пример 2, Фиг. 3) и чрезвычайно узким распределением по размерам. Значительное уширение распределения по размерам, наблюдаемое для наноагрегатов производного фуллерена 3, содержащих противоопухолевый антибиотик рубоксил, а также существенный вклад меньших по размеру кластеров (средние размеры 3.1 нм и 15.1 нм) свидетельствуют о структурной перестройке наночастиц в результате включения в них рубоксила.
В то же время люминесценция рубоксила и производного фуллерена 3 оказывается почти полностью потушенной в составе наноагрегатов. Наблюдаемый эффект проиллюстрирован на Фиг. 11. Рубоксил дает мощную красную люминесценцию (сплошная линия 1 на Фиг. 11). Производное фуллерена 3 характеризуется значительно более слабой оранжевой люминесценцией (пунктирная линия 2 на Фиг. 11). А в случае наноагрегатов на основе производного фуллерена 3 и рубоксила (линия 3 на Фиг. 11) люминесценция потушена более чем в 20 раз по сравнению с чистым рубокислом и почти в 4 раза по сравнению с чистым соединением 3. Наблюдаемое тушение люминесценции можно объяснить эффективным фотоиндуцированным разделением зарядов в системе рубоксил-производное фуллерена 3, что возможно лишь в случае стерической близости молекул хромофора и тушителя в составе наноагрегатов. Таким образом, данные флуоресцентной спектроскопии также свидетельствуют об образовании гибридных наноагрегатов на основе производного фуллерена 3, содержащих противоопухолевый антибиотик рубоксил.
Общая токсичность полученных наноагрегатов была изучена на мышах-гибридах линии BDF1 (внутрибрюшинное введение препарата) и составила: непереносимая доза ЛД100=400 мг/кг, среднесмертельная доза ЛД50=250 мг/кг, максимальная переносимая доза МПД =200 мг/кг. Необходимо особо подчеркнуть существенное понижение токсичности комбинированного препарата по сравнению с исходным антибиотиком (ЛД50 для чистого рубоксила составляет 45 мг/кг).
Использованные режимы изучения противоопухолевой активности на мышиной модели лейкемии Р388 и полученные результаты приведены в таблице 1.
Видно, что препарат на основе наноагрегатов производных фуллерена превосходит по активности рубоксил. Число излеченных животных при использовании режима внутрибрюшинного введения наноагрегатов на 1, 4, и 7 сутки после трансплантации опухоли превышает 60%, а увеличение средней продолжительности жизни составляет 155%. Для рубоксила эти величины значительно ниже и составляют 13% и 104%, соответственно.
Таким образом, наноагрегаты производных фуллерена и противоопухолевых препаратов могут быть использованы в качестве противораковых средств, обладающих улучшенными характеристиками.
Claims (2)
1. Наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов общей формулы
[C2i(R)mXl]k,
где k=3-1000000000;
где значения i, l, m, X и R определяются следующими формулами:
- i=30, m=5, Х=Н, l=1, a R - остаток тиокислоты формулы -S(CnH2n)COOH, n=2 в виде калиевой соли;
- i=30, m=5, а Х=Н, l=1, R - фосфонатный остаток где являются этильным радикалом;
- i=30, m=5, Х=Сl, l=1, a R - арильный остаток формулы -С6Н4(СnН2n)СООН, где n=3, который может быть в виде калиевой соли;
- i=35, m=8, l=0, a R - арильный остаток формулы -С6Н4(СnН2n)СООН, где n=2, в виде калиевой соли.
[C2i(R)mXl]k,
где k=3-1000000000;
где значения i, l, m, X и R определяются следующими формулами:
- i=30, m=5, Х=Н, l=1, a R - остаток тиокислоты формулы -S(CnH2n)COOH, n=2 в виде калиевой соли;
- i=30, m=5, а Х=Н, l=1, R - фосфонатный остаток
- i=30, m=5, Х=Сl, l=1, a R - арильный остаток формулы -С6Н4(СnН2n)СООН, где n=3, который может быть в виде калиевой соли;
- i=35, m=8, l=0, a R - арильный остаток формулы -С6Н4(СnН2n)СООН, где n=2, в виде калиевой соли.
2. Применение наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов по п.1 состава [C2i(R)mXl]k, где k=30-10000000, i=30, m=5, Х=Н, l=1, a R - остаток тиокислоты формулы -S(CnH2n)COOH, n=2 в виде калиевой соли для понижения токсичности и усиления терапевтического действия противоопухолевого антибиотика рубоксила.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128402/04A RU2550030C2 (ru) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов, способ их получения, композиции на основе наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов, применение наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов и композиций на их основе в качестве биологически-активных соединений, для понижения токсичности и усиления терапевтического действия лекарственных препаратов, а также в качестве препаратов для лечения онкологических заболеваний |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128402/04A RU2550030C2 (ru) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов, способ их получения, композиции на основе наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов, применение наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов и композиций на их основе в качестве биологически-активных соединений, для понижения токсичности и усиления терапевтического действия лекарственных препаратов, а также в качестве препаратов для лечения онкологических заболеваний |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012128402A RU2012128402A (ru) | 2014-01-20 |
| RU2550030C2 true RU2550030C2 (ru) | 2015-05-10 |
Family
ID=49944702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012128402/04A RU2550030C2 (ru) | 2012-07-09 | 2012-07-09 | Наноагрегаты водорастворимых производных фуллеренов, способ их получения, композиции на основе наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов, применение наноагрегатов водорастворимых производных фуллеренов и композиций на их основе в качестве биологически-активных соединений, для понижения токсичности и усиления терапевтического действия лекарственных препаратов, а также в качестве препаратов для лечения онкологических заболеваний |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2550030C2 (ru) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010150483A (ru) * | 2010-12-09 | 2012-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологиче | Аддукты фуллерена и способ их получения |
-
2012
- 2012-07-09 RU RU2012128402/04A patent/RU2550030C2/ru active IP Right Revival
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2010150483A (ru) * | 2010-12-09 | 2012-06-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научный центр "Институт иммунологии" Федерального медико-биологиче | Аддукты фуллерена и способ их получения |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Jeng U. S. et al, Progress in Colloid & Polymer Science, 2001, 118, 232-237, . Sawamura Masaya et al, Chemistry Letters, 2000, 9, 1098-1099, . Zhen Hu et al, Biomaterials, 2010, 31, 8872-8881, . Н.Ф. Гольдилегер и др., Известия АН, Серия Химическая, 2012, . Christie M. Sayes et al, Nano Letters, 2004, vol. 4, . * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012128402A (ru) | 2014-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Self-assembly of amphiphilic amino acid derivatives for biomedical applications | |
| Li et al. | Pillararene‐based stimuli‐responsive supramolecular delivery systems for cancer therapy | |
| Li et al. | Recent developments in the construction of metallacycle/metallacage-cored supramolecular polymers via hierarchical self-assembly | |
| Feng et al. | Recent advances in covalent organic framework-based nanosystems for bioimaging and therapeutic applications | |
| Cai et al. | Recent development of pillar [n] arene-based amphiphiles | |
| Jing et al. | pH/redox dual-stimuli-responsive cross-linked polyphosphazene nanoparticles for multimodal imaging-guided chemo-photodynamic therapy | |
| Sortino | Light-controlled nitric oxide delivering molecular assemblies | |
| Ghosh et al. | Drug delivery using biocompatible covalent organic frameworks (COFs) towards a therapeutic approach | |
| Demir et al. | Carbon dots and curcumin-loaded CD44-Targeted liposomes for imaging and tracking cancer chemotherapy: A multi-purpose tool for theranostics | |
| Huang et al. | Phthalocyanine-based coordination polymer nanoparticles for enhanced photodynamic therapy | |
| Zhao et al. | Nanoscale metal− organic frameworks and their nanomedicine applications | |
| Razuvayeva et al. | Calixarene-based pure and mixed assemblies for biomedical applications | |
| Zhang et al. | Recent advances of water-soluble fullerene derivatives in biomedical applications | |
| US20100297009A1 (en) | Self-assembled polyhedral multimeric chemical structures | |
| FR2991325A1 (fr) | Solide hybride organique inorganique ameliore a surface externe modifiee | |
| Ambrogio et al. | New methods for improved characterization of silica nanoparticle-based drug delivery systems | |
| D'souza et al. | Fluorescent carbon dots derived from vancomycin for flutamide drug delivery and cell imaging | |
| Li et al. | Functional built-in template directed siliceous fluorescent supramolecular vesicles as diagnostics | |
| Ji et al. | Review of carrier-free self-assembly of anticancer nanodrugs | |
| Stallivieri et al. | The interest of folic acid in targeted photodynamic therapy | |
| CN107628592A (zh) | 一种peg修饰的黑磷量子点及其制备方法和应用 | |
| EP3122756A1 (de) | Anorganisch-organische hybridverbindung | |
| Garriga et al. | Two-dimensional, pH-responsive oligoglycine-based nanocarriers | |
| Yang et al. | Clickable amino acid tuned self-assembly of a nucleus-selective multi-component nanoplatform for synergistic cancer therapy | |
| Shi et al. | An organoplatinum (II) metallacycle-based supramolecular amphiphile and its application in enzyme-responsive controlled release |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160710 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180124 |