RU2561035C2

RU2561035C2 - Восприимчивые к стимулирующему фактору носители для вмч-регулируемой доставки лекарственного средства

Info

Publication number: RU2561035C2
Application number: RU2012103347/15A
Authority: RU
Inventors: Дирк БУРДИНСКИ; Ерун А. ПИККЕМАТ; Бертран ШМИТТ; Хольгер ГРУЭЛЛ; Сандер ЛАНГЕРЕЙС
Original assignee: Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date: 2009-07-01
Filing date: 2010-06-25
Publication date: 2015-08-20
Also published as: WO2011001351A1; JP2012532120A; US20120100079A1; CN102470098A; RU2012103347A; JP5763631B2; EP2448557A1

Abstract

Группа изобретений относится к композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, и предназначена для регулируемой доставки лекарственного средства. Оболочечная структура указанной композиции включает лекарственное средство и способна высвобождать свое содержимое во внешнее пространство под действием внешнего стимула. Указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом, которое содержит магнитные частицы, состоящие из Fe, Co, Ni, Zn или Mn или из их сплавов или оксидов любых из указанных металлов или сплавов, детектируемые методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ). По меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) магнитных частиц обладают магнитным моментом, равным по меньшей мере 10^-18 м²·А, и более чем 5 масс.% указанных магнитных частиц имеют время перемагничивания менее чем 10 миллисекунд на частицу. Указанная композиция применяется в качестве носителя для регулируемой доставки лекарственного средства. Использование группы изобретений позволяет повысить эффективность и надежность контролирования доставки лекарственных средств, что обеспечивает предоставление количественной информации о процессе лечения в целом. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 13 ил., 1 табл., 3 пр.

Description

Область, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура включает лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула, а указанное контрастное вещество содержит магнитные частицы, которые могут быть детектированы методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), где по меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) указанных магнитных частиц, содержащихся в указанном контрастном веществе, обладают магнитным моментом, равным по меньшей мере 10^-18 м²·А, и где указанные магнитные частицы, предпочтительно, состоят из Fe, Co, Ni, Zn или Mn или их сплавов или оксидов любых из указанных металлов. Кроме того, настоящее изобретение относится к применению указанной композиции или композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура включает лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом, где указанное контрастное вещество детектируется методом ВМЧ, а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула, в качестве носителя для регулируемой доставки лекарственного средства, а также к способу сбора данных о процессе регуляции доставки лекарственного средства, где указанный способ включает детектирование или определение локализации таких композиций методом ВМЧ. В еще одном своем аспекте, настоящее изобретение относится к указанным композициям, применяемым для лечения патологического состояния, где указанное лечение включает высвобождение лекарственного средства под действием стимула.

Предшествующий уровень техники

Доставка лекарственного средства представляет собой введение фармацевтически, терапевтически или диагностически эффективного соединения различными методами в целях достижения клинического эффекта у человека или животного. Технология доставки лекарственных средств позволяет модифицировать профили высвобождения, абсорбции, распределения и/или элиминации лекарственных средств в целях повышения эффективности и безопасности данного продукта, а также для облегчения приема лекарственного средства и соблюдения режима курса лечения пациентом. Классический способ доставки лекарственного средства может включать, inter alia, неинвазивное пероральное введение, местное введение, введение через слизистую и введение путем ингаляции. Типичные стратегии доставки лекарственного средства основаны на системном введении лекарственного средства, которое часто приводит к возникновению серьезных побочных эффектов у пациента, обусловленных нежелательным биологическим распределением и токсичностью этого лекарственного средства. Основной недостаток такого системного введения заключается в том, что, с одной стороны, терапевтическая эффективность зависит от минимальной концентрации требуемого лекарственного средства в пораженной ткани-мишени или в пораженном органе-мишени, а с другой стороны, от токсического действия лекарственного средства на органы организма, не являющиеся мишенями.

Для решения этой проблемы, специалистами в области доставки лекарственных средств был разработан новый способ локальной и стимулированной доставки лекарственного средства с использованием носителей, например липосомных или полимерных мицеллярных носителей. По сравнению с классическими протоколами лечения заболевания, проводимыми путем системного введения лекарственного средства, этот способ имеет значительные преимущества, поскольку он позволяет увеличивать локальную концентрацию лекарственного препарата и в то же самое время избежать возникновения серьезных системных побочных эффектов. Таким образом, для многих заболеваний или патологических состояний может быть выбрана локальная доставка лекарственного средства, в частности, в тех случаях, когда другие терапевтические методы, такие как хирургическая операция, являются нецелесообразными или слишком рискованными.

Опосредуемую носителем доставку лекарственного средства обычно осуществляют сначала путем загрузки носителя нужным лекарственным средством или веществом, а затем высвобождения указанного вещества или лекарственного средства из этого носителя после воздействия на него внешним стимулом, например путем создания на этом участке соответствующих температур или давления (Torchilin, 2005, Nature Reviews Drug Discovery, 4, 145-160).

Способы опосредуемой носителем доставки лекарственного средства были с успехом осуществлены в комбинации с применением контрастных веществ. Так, например, чувствительные к действию стимула липосомы были связаны с контрастными веществами, используемыми для магнитно-резонансной томографии (МРТ), путем инкапсуляции контрастного вещества в полость липосом (McDannold et al., 2004, Radiology, 230, 743-752). МРТ представляет собой ценный диагностический метод, который широко применяется в клиниках в диагностических целях и позволяет осуществлять неинвазивную визуализацию мягких тканей с высоким пространственным разрешением. Такой способ основан на визуализации объемных молекул воды, которые присутствуют в очень высокой концентрации во всех тканях организма. В качестве контрастных веществ используются комплексы ионов гадолиния или марганца, которые снижают время продольной (T₁) и поперечной релаксации (T₂) протонов молекул воды. Было показано, что благодаря такой их способности МРТ позволяет проводить мониторинг доставки определенных веществ, например лекарственных средств, включенных в структуры носителей.

Однако в таком способе исходная концентрация контрастного вещества в носителе является настолько высокой, что концентрацию этих носителей достаточно трудно определить в начале процедуры лечения, что обусловлено значительным сокращением T₂ и снижением степени диффузии. И только после нагревания контрастные вещества с T₁ высвобождаются и их концентрация снижается до достижения положительного контраста в МРТ. Аналогичные выводы применимы и к комбинациям носителей для доставки лекарственного средства и контрастных веществ, включающих контрастные вещества с T₂, используемые в магнитном резонансе (МР), или ¹⁹F-метки. Эти альтернативные подходы создают проблемы, связанные с визуализацией до высвобождения лекарственного средства или после его высвобождения, и в основном, не позволяют проводить количественную оценку интенсивности сигнала. Таким образом, ни один из существующих и используемых в клиниках методов визуализации не может быть использован для количественной оценки данных во время всего курса лечения, проводимого путем доставки лекарственных средств с помощью носителя.

Поэтому необходимо разработать эффективный и надежный способ доставки лекарственного средства, регулируемой посредством визуализации, которая позволяет получить количественную информацию во время всего курса лечения, а также средства для осуществления такого способа.

Краткое описание задач и сущности изобретения

Настоящее изобретение позволяет решить указанную выше задачу и относится к средствам и способам доставки лекарственного средства, контролируемой методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ) с использованием носителей, чувствительных к действию стимула. Вышеуказанной целью изобретения является, в частности, получение композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура включает лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула, а указанное контрастное вещество содержит магнитные частицы, которые могут быть детектированы методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), где по меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в указанном контрастном веществе, обладают магнитным моментом, равным по меньшей мере 10^-18 м²·А, и где указанные магнитные частицы, предпочтительно, состоят из Fe, Co, Ni, Zn или Mn или их сплавов или оксидов любых из указанных металлов, а более предпочтительно, из Fe₂O₃ или Fe₃O₄.

Такие композиции сочетают в себе преимущественные свойства чувствительных к стимулам носителей, то есть способность высвобождать вещества, в частности, лекарственные средства в предварительно определенных участках после подачи подходящего сигнала или действием стимула, и преимущественные свойства технологии визуализации магнитных частиц (ВМЧ), которая позволяет осуществлять прямое детектирование пространственного распределения магнитных наночастиц с помощью нелинейного анализа путем перемагничивания для достижения высокой чувствительности и высокого разрешения. В частности, было показано, что включение указанного контрастного вещества в указанные композицию или носитель не оказывает влияния на ВМЧ-визуализируемый сигнал, генерируемый контрастным веществом, который может детектироваться методом ВМЧ. Кроме того, было показано, что этот сигнал остается неизмененным после высвобождения контрастного вещества из носителя. Таким образом, в отличие от методов, основанных на МРТ, метод с использованием указанных композиций позволяет количественно детектировать такие композиции путем визуализации магнитных частиц до высвобождения лекарственного средства, а после высвобождения лекарственного средства может быть также проведен мониторинг распределения содержимого таких композиций.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения, по меньшей мере более чем 5 масс.% магнитных частиц имеют время перемагничивания менее чем 10 миллисекунд на частицу.

В еще более предпочтительном варианте настоящего изобретения, указанное контрастное вещество связано с внешними или с внутренними частями оболочечной структуры или с лекарственным средством, либо оно инкапсулировано в полость оболочечной структуры.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, указанная оболочечная структура входит в состав липосомы, полимерсомы, нанокапсулы или любых их смесей. В особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения, указанная оболочка содержит термочувствительный материал или материал, чувствительный к повышению давления.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, вышеупомянутый внешний стимул способен вызывать образование пор и/или разложение оболочечной структуры.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, вышеупомянутым внешним стимулом является повышение температуры, снижение температуры, повышение давления и/или снижение давления.

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к применению (i) композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом, где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура обладает способностью высвобождать содержимое во внешнее пространство под воздействием внешнего стимула; или (ii) композиции, определенной выше как носитель для регулируемой доставки лекарственного средства.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, регулируемая доставка лекарственного средства включает детектирование или определение локализации методом ВМЧ. В другом альтернативном варианте настоящего изобретения, указанная регулируемая доставка лекарственного средства включает детектирование или определение локализации методом ВМЧ или методом магнитно-резонансной томографии (МРТ).

В другом своем предпочтительном варианте, настоящее изобретение относится к применению (i) композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или (ii) композиции, определенной выше как носитель для вышеописанной регулируемой доставки лекарственного средства, где указанное регулируемое высвобождение также включает высвобождение содержимого оболочечной структуры под действием внешнего стимула. В особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения, вышеупомянутым внешним стимулом является повышение температуры, снижение температуры, повышение давления и/или снижение давления.

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к способу сбора информации о процессе регуляции доставки лекарственного средства, где указанный способ включает детектирование или определение локализации методом ВМЧ (i) композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или (ii) определенной выше композиции до, во время или после воздействия внешнего стимула, индуцирующего высвобождение содержимого указанной оболочечной структуры.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, способ сбора информации о регуляции доставки лекарственного средства включает детектирование или определение локализации методом ВМЧ, а также методом МРТ. В другом варианте настоящего изобретения указанный способ сбора информации о регуляции доставки лекарственного средства включает детектирование или определение локализации методом ВМЧ, а также методом МРТ.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, вышеописанный способ сбора информации о регуляции доставки лекарственного средства включает как дополнительную стадию высвобождение содержимого указанной оболочечной структуры под действием внешнего стимула. В особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения, указанным внешним стимулом является повышение температуры, снижение температуры, повышение давления и/или снижение давления.

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула, или к определенной выше композиции, которая может быть использована для лечения патологического состояния.

В предпочтительном варианте настоящего изобретения, указанное лекарственное средство вводят под действием стимула, где указанный стимул подается с помощью системы локального нагревания, с помощью электрического поля, магнитного поля, сфокусированного ультразвукового излучения и/или радиочастотного излучения, приводящего к высвобождению лекарственного средства из оболочечной структуры во внешнее пространство.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, детектирование указанной композиции или определение ее локализации может быть осуществлено методом ВМЧ. В другом варианте настоящего изобретения детектирование указанной композиции или определение ее локализации может быть осуществлено методом ВМЧ и МРТ.

Краткое описание графического материала

Фиг. 1. Схематическое представление относительной интенсивности сигнала для различных способов визуализации в процессе высвобождения лекарственного средства из носителя, в котором инкапсулировано соответствующее вещество.

Фиг. 2. Схематическое представление метода микроинкапсуляции в везикулу (MCV), применяемого для получения липосом.

Фиг. 3. Диаграмма, представляющая поглощение в УФ и видимом диапазоне света (косые линии) и число импульсов динамического рассеяния света (перекрещивающиеся линии) в зависимости от объема элюирования.

Фиг. 4. Фотография, иллюстрирующая результаты электрофореза в агарозном геле (3% агарозный гель, окрашивание этидийбромидом) для фракций, собранных после проведения гель-проникающей хроматографии ДНК-нагруженного раствора. Левая дорожка (A) соответствует эталонному раствору ДНК. Другие дорожки помечены в соответствии с объемом элюирования, выраженном в миллилитрах.

Фиг. 5. Фотография, иллюстрирующая результаты электрофореза в агарозном геле (3% агарозный гель, окрашивание этидийбромидом) для раствора ДНК-нагруженной липосомы перед нагреванием (A) и после нагревания в течение 30 минут при 50°C (B).

Фиг. 6. Термограмма для раствора ДНК/Resovist-нагруженной липосомы, подвергаемого циклу нагревания/охлаждения при температуре от 20°C до 60°C при скорости нагревания и охлаждения 15°C/минуту.

Фиг. 7. Фотография, иллюстрирующая результаты электрофореза в агарозном геле (3% агарозный гель, окрашивание этидийбромидом) для раствора ДНК/Resovist-нагруженной липосомы, подвергаемого нагреванию при 50°C в различные периоды времени нагревания. Дорожка А соответствует эталонному образцу ДНК-леддера, дорожка В соответствует эталонному раствору ДНК спермы сельди, дорожка, помеченная 0-30, соответствует различным периодам времени нагревания (в минутах) образца липосомы, нагруженной ДНК/Resovist.

Фиг. 8. Иллюстрация ³¹P-ЯМР-спектров для ДНК-нагруженных липосом до (нижний спектр) и после (верхний спектр) нагревания до 55°C.

Фиг. 9. Диаграмма, иллюстрирующая зависимость R₁ ДНК/Resovist-нагруженных липосом от температуры, как было измерено при проведении хроматографии в положительном градиенте температуры (точки), в отрицательном градиенте температуры (перевернутые треугольники), в другом положительном градиенте температуры (обычные треугольники) и в другом отрицательном градиенте температуры (крестики).

Фиг. 10. Cryo-TEM-изображения ДНК/Resovist-нагруженных термочувствительных липосом, полученных методом MCV перед нагреванием (A), после нагревания в течение 1 минуты при 50°C (B) и после нагревания в течение 30 минут при 50°C (C). Черные пятна представляют собой частицы Resovist. Масштабная шкала означает 200 нм.

Фиг. 11. Диаграмма, иллюстрирующая СМЧ-сигнал (в зависимости от частоты) ДНК/Resovist-нагруженных термочувствительных липосом до нагревания и после нагревания в течение 1 минуты, 4 минут и 30 минут при 50°C.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Настоящее изобретение относится к средствам и способам доставки лекарственного средства, регулируемой методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ) с использованием композиций или носителей, восприимчивых к стимулам.

Хотя настоящее изобретение описано на конкретных вариантах его осуществления, однако это описание не должно рассматриваться как ограничение изобретения.

Перед подробным описанием репрезентативных вариантов настоящего изобретения приводятся определения, имеющие важное значение для понимания сущности настоящего изобретения.

Используемые в настоящем описании и в прилагаемой формуле изобретения формулы единственного числа относятся к существительным как в единственном числе, так и во множественном числе, если это не очевидно из контекста описания изобретения.

В контексте описания настоящего изобретения, термины «примерно» и «приблизительно» означают интервал достоверности значений, которые будут интерпретироваться специалистом как значения, обеспечивающие рассматриваемый технический эффект настоящего изобретения. Этот термин обычно указывает на отклонение от указанного численного значения на ±20%, предпочтительно, на ±15%, более предпочтительно, на ±10%, а еще более предпочтительно, на ±5%.

Совершенно очевидно, что глагол «включать» имеет неограничивающий смысл. В описании настоящего изобретения, словосочетание «состоять из» рассматривается как предпочтительная грамматическая форма словосочетания «входить в состав». Если группа элементов определяется далее как группа, включающая по меньшей мере определенное число элементов, то это также означает, что она охватывает группу, которая, предпочтительно, состоит только из этих элементов.

Кроме того, термины «первый», «второй», «третий» или «(а)», «(b)», «(c)», «(d)» и т.п., употребляемые в описании и в формуле изобретения, используются для определения различий между подобными элементами и необязательно должны указывать на порядок их расположения или на хронологический порядок. Совершенно очевидно, что в соответствующих случаях указанные термины являются взаимозаменяемыми, и в описанных здесь вариантах настоящего изобретения эти определения могут быть использованы в другой последовательности, то есть в последовательности, отличающейся от описанной или проиллюстрированной выше.

В случае если термины «первый», «второй», «третий» или «(а)», «(b)», «(c)», «(d)» и т.п. относятся к стадиям осуществления способа или применения этого способа, то это указывает, что данные стадии не связаны друг с другом по времени, либо они могут быть осуществлены через определенный интервал времени, то есть одновременно или через определенные промежутки времени, например через секунды, минуты, дни, недели, месяцы или даже годы, если это не оговорено особо в приведенном выше или ниже описании изобретения.

Следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается какими-либо конкретными описанными здесь методами, протоколами, реагентами и т.п., то есть это означает, что они могут варьировать. Следует также отметить, что используемая здесь терминология приводится лишь в целях описания конкретных вариантов изобретения, и не должна рассматриваться как ограничение объема изобретения, который определен лишь в прилагаемой формуле изобретения. Если это не оговорено особо, то все используемые здесь технические и научные термины имеют, в основном, значения, хорошо понятные среднему специалисту в данной области.

Как указывалось выше, в одном из своих аспектов настоящее изобретение относится к композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура включает лекарственное средство, а указанная композиция ассоциируется по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешних стимулов, а указанное контрастное вещество содержит магнитные частицы, которые могут быть детектированы методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), где по меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в указанном контрастном веществе, обладают магнитным моментом, равным по меньшей мере 10^-18 м²·А, и где указанные магнитные частицы, предпочтительно, состоят из Fe, Co, Ni, Zn или Mn или их сплавов или оксидов любых из указанных металлов, а более предпочтительно, из Fe₂O₃ или Fe₃O₄.

Используемый здесь термин «оболочечная структура» означает структуру, напоминающую оболочку, которая обычно состоит из небольших элементов или молекул, имеющих идентичные или аналогичные химические, физические и/или биологические свойства. Кроме того, такая напоминающая оболочку структура образует полость, которая не включает внешнее пространство, то есть эта структура отделяет внешнее пространство от внутреннего, а поэтому она служит пограничным слоем между внешним и внутренним пространством, внешней и внутренней средой и т.п. Оболочечные структуры согласно изобретению, предпочтительно, состоят из гидрофобного слоя. Таким слоем может быть монослой или бислой. Стороны бислойной структуры могут обладать различными свойствами и/или могут состоять из различных элементов, образующих оболочку. Обе стороны, предпочтительно, содержат гидрофобные «хвостовые» структуры, направленные вовнутрь оболочечной структуры или мембраны. Оболочечная структура может иметь многослойную или однослойную форму, составляющую, например, небольшую или крупную многослойную везикулу, небольшую однослойную везикулу или крупную однослойную везикулу. Оболочечная структура может иметь любую подходящую форму или подходящий размер, например, такая оболочечная структура может иметь форму сферы или эллипса, либо она может иметь круглую или грушевидную форму, а также форму, напоминающую гантели, уплощенную форму, форму пирамиды и т.п. Такая оболочечная структура, предпочтительно, обладает способностью к самосборке.

В типичном варианте настоящего изобретения элементы, образующие оболочку, могут состоять из гидрофобного «хвоста» и гидрофильной «головы». Внутренняя часть или полость оболочечной структуры, предпочтительно, составляет гидрофильную среду, например водный раствор. Альтернативно, полость оболочечной структуры может состоять из гидрофильной среды. Среда в полости, образованной оболочечной структурой, может иметь такие же свойства, как и внешняя окружающая среда, или другие свойства. Используемый здесь термин «условия окружающей среды» означает pH, концентрацию органических или неорганических ионов, присутствие одной или нескольких солей, наличие осмотического давления и т.п. Так, например, в полости оболочечной структуры pH может быть ниже, равен или выше рН внешней среды, при этом эта полость может иметь осмотическое давление, то есть находиться в осмотическом равновесии, и т.п.

Помимо элементов, образующих оболочку, такая оболочка может содержать и другие элементы, имеющие дополнительные функции. Примерами таких дополнительных элементов являются нацеливающие молекулы, которые могут взаимодействовать с совместимыми элементами, или со стабилизирующими или дестабилизирующими элементами оболочечной структуры, и/или распознавать эти элементы оболочечной структуры, где указанные элементы могут модифицировать химические, физические и/или биологические свойства оболочечной структуры. Эти элементы обычно присутствуют снаружи или на внешней поверхности оболочечной структуры и могут внедряться, а могут и не внедряться во внутреннее пространство оболочечной структуры и/или полости оболочечной структуры. Особенно предпочтительными являются элементы, обеспечивающие нацеливание оболочечной структуры на конкретные ткани, органы, клетки или их типы, или на конкретные участки организма, а в частности, организма животного или человека. Так, например, присутствие нацеливающих молекул может обеспечивать нацеливание оболочечных структур, а следовательно, всей композиции на органы, такие как печень, почки, легкие, сердце, поджелудочная железа, желчный пузырь, селезенка, лимфатические структуры, кожа, головной мозг, мышцы и т.п. Альтернативно, присутствие нацеливающих молекул может обеспечивать нацеливание на клетки конкретных типов, например раковые клетки, экспрессирующие на своей поверхности взаимодействующие или распознаваемые белки. В предпочтительном варианте изобретения оболочечная структура может содержать белки или пептиды или их фрагменты, которые составляют поверхность взаимодействия с внешней и/или с внутренней стороны оболочечной структуры. Примерами таких белковых или пептидных элементов являются лиганды, обладающие способностью связываться с молекулами рецепторов; молекулы рецепторов, обладающие способностью взаимодействовать с лигандами или с другими рецепторами, антитела или их фрагменты или производные, обладающие способностью взаимодействовать с их антигенами, или авидин, стрептавидин, нейтравидин или лектины. В настоящем изобретении также рассматривается присутствие связывающих и способных к взаимодействию веществ, таких как биотин, которые могут, например, присутствовать в виде биотинилированных соединений, таких как белки или пептиды, или элементы оболочечной структуры и т.п., либо они могут присутствовать в самой оболочечной структуры или за ее пределами. Оболочечная структура может также содержать витамины или антигены, обладающие способностью взаимодействовать с совместимыми интегрирующими агентами, например, витамин-связывающими белками или антителами и т.п., которые могут присутствовать на поверхности оболочечной структуры и/или проникать в оболочечную структуру и/или в полость оболочечной структуры.

Оболочечная структура может также иметь покрытие, состоящее из дополнительных соединений, а предпочтительно, соединений, повышающих ее стабильность и/или время пребывания в кровотоке; соединений, влияющих на ее биораспределение; соединений, модифицирующих ее иммунологические свойства и т.п. Примерами таких покрытий является покрытие, содержащее углеводные молекулы и, предпочтительно, обеспечивающее определенный характер гликозилирования, а более предпочтительно, биологически релевантный характер гликозилирования, типичный для тканей или клеток данного типа и известный специалистам, или покрытие, содержащее молекулы ПЭГ (полиэтиленгликоля) и присутствующее на внешнем слое или на внешней поверхности оболочечной структуры. Особенно предпочтительно использовать полиэтиленгликоль 2000. Еще более предпочтительно использовать олигоглицериновые (ОГ) группы. Пример применения ОГ-модифицированных термочувствительных липосом описан Lindner et al. 2008, Journal of Controlled Release, 125, 112-120.

Оболочечные структуры обычно имеют размер примерно от 30 нм до 1000 нм. Предпочтительными являются размеры примерно от 50 нм до 400 нм.

Используемый здесь термин «оболочечная структура, содержащая лекарственное средство» означает, что лекарственное средство может присутствовать в полости оболочечной структуры, на поверхности оболочечной структуры, в образующей оболочку пограничной области, расположенной между внешним и внутренним пространством, например, на самой границе моно- или бислоев, или одновременно, в одном или нескольких из этих компартментов, простирающихся, например, от внешнего или пограничного отдела в полость оболочечной структуры, или от пограничного отдела в полость оболочечной структуры, или от пограничного отдела во внешнее пространство. Лекарственное средство может быть дополнительно модифицировано одним или несколькими вышеупомянутыми методами модификации, например путем гликозилирования, биотинилирования, нанесения ПЭГ-покрытия и т.п. Альтернативно, лекарственное средство может быть химически или биологически модифицировано так, чтобы оно могло присутствовать на поверхности, в пограничной области или в полости оболочечной структуры. Лекарственное средство может представлять собой мономер, олигомер или полимер. Такие модификации могут быть скорректированы в зависимости от осмотических параметров, заряда оболочечной структуры или любых других подходящих параметров, известных специалистам. Помимо лекарственного средства, в оболочечной структуре могут присутствовать любые другие подходящие вспомогательные молекулы, известные специалистам, например стабилизирующая молекула, адъювант, ингибитор гидролизующих ферментов, стабилизатор заряда, стабилизатор структуры, соль, буфер, антиоксидант, хелатообразующий агент, краситель, например флуоресцентный краситель, визуализирующее соединение и т.п.

Используемый здесь термин «лекарственное средство» означает любое физическое, химическое или биологическое вещество, которое может быть использовано для лечения, терапии, профилактики, предупреждения или диагностики патологического состояния, например заболевания или расстройства, или для дополнительного улучшения физического или психического состояния или повышения умственной активности. Этот термин также относится к веществам, которые применяются в качестве косметических средств; к продуктам питания или к любым их комбинациям. В предпочтительном варианте изобретения указанный термин означает биологически активные вещества. Используемый здесь термин «биологически активное вещество» означает биологически активные вещества, включая терапевтически лекарственные средства, эндогенные молекулы и фармакологически активные вещества, например антитела; питательные вещества; косметические средства; диагностические вещества; и дополнительные контрастные вещества для визуализации. Этот термин также охватывает активные вещества, включая фармакологически приемлемые соли активных веществ.

Примерами лекарственных средств являются нуклеиновые кислоты, такие как полинуклеотиды, антисмысловые нуклеотиды (средства для генотерапии), молекулы РНК, молекулы ДНК, молекулы киРНК, миРНК и т.п., углеводы, белки или пептиды, небольшие молекулы, липиды, липополисахариды, непептидные или небелковые лекарственные средства. В объем настоящего изобретения могут входить лекарственные средства, имеющие полимерную природу, а также лекарственные средства с относительно небольшой молекулярной массой, составляющей менее чем 1500 г/моль, или даже менее чем 500 г/моль.

В соответствии с этим, биологически активными веществами, рассматриваемыми в контексте настоящего изобретения, являются любые соединения, обладающие терапевтическим или профилактическим действием. Такими соединениями могут быть соединения, влияющие на рост ткани, рост клеток и дифференцировку клеток или участвующие в таком росте или дифференцировке; соединения, обладающие способностью индуцировать биологическое действие, такое как иммунный ответ, или соединения, которые могут играть какую-либо другую роль в одном или в нескольких биологических процессах. Неограничивающий список примеров таких соединений включает антимикробные средства (включая антибактериальные, противовирусные и противогрибковые средства), противовирусные средства, противоопухолевые средства, ингибиторы тромбина, антитромботические средства, тромболитические средства, фибринолитические средства, ингибиторы спазмов сосудов, блокаторы кальциевых каналов, вазодилататоры, гипотензивные средства, антимикробные средства, антибиотики, ингибитор рецепторов поверхностного гликопротеина, антитромбоцитарные средства, антимитотические средства, ингибиторы образования микротрубочек, антисекреторные агенты, ингибиторы актина, ингибиторы ремоделирования ткани, антиметаболиты, антипролиферативные средства (включая антиангиогенные средства), противораковые химиотерапевтические средства, стероидные или нестероидные противовоспалительные средства, иммунодепрессанты, антагонисты гормона роста, стимулы роста, агонисты допамина, средства, применяемые в лучевой терапии, компоненты внеклеточного матрикса, ингибиторы ангиотензин-конвертирующего фермента (АСЕ), акцепторы свободных радикалов, хелатообразующие вещества, антиоксиданты и полимеразы, а также средства для фотодинамической терапии.

Относительно небольшие пептиды могут называться по числу аминокислот (например, ди-, три- и тетрапептиды). Пептид с относительно небольшим числом амидных связей может также называться олигопептидом (содержащим до 50 аминокислот), а пептид с относительно большим числом аминокислот (более чем 50 аминокислот) может называться полипептидом или белком. Помимо полимера, состоящего из аминокислотных остатков, некоторые белки могут также характеризоваться так называемой четвертичной структурой, то есть конгломератом из ряда полипептидов, которые необязательно должны быть химически связаны амидными связями, но которые связаны под действием сил, в основном, известных специалистам, таких как электростатические силы и ван-дер-ваальсовы силы. Используемые здесь термины «пептиды», «белки» или их «смеси» включают пептиды, белки или их смеси, обладающие всеми вышеупомянутыми свойствами. Обычно белок и/или пептид выбирают исходя из их биологической активности. В конкретном варианте настоящего изобретения указанным белком или пептидом может быть фактор роста.

Другими примерами пептидов или белков, или молекул, содержащих пептиды или белки, которые могут преимущественно входить в состав оболочечной структуры, являются, но не ограничиваются ими, иммуногенные пептиды или иммуногенные белки, которые включают, но не ограничиваются ими:

токсины, такие как дифтерийный токсин или столбнячный токсин;

вирусные поверхностные антигены или антигены частей вирусов, таких как аденовирусы, вирус Эпштейна-Барра, вирус гепатита A, вирус гепатита В, вирус герпеса, ВИЧ-1, ВИЧ-2, HTLV-III, вирусы гриппа, вирус японского энцефалита, вирус кори, папилломавирус, парамиксовирусы, полиовирус, вирус бешенства, вирус коревой краснухи, вирус коровьей оспы (вирус натуральной оспы) и вирус желтой лихорадки;

бактериальные поверхностные антигены или антигены частей бактерий, таких как Bordetella pertussis, Helicobacterpylori, Clostridium tetani, Corynebacterium diphtheria, Escherichia coli, Haemophilus influenza, Klebsiella species, Legionella pneumophila, Mycobacterium bovis, Mycobacterium leprae, Mycrobacterium tuberculosis, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Proteus species, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella species, Shigella species, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Vibrio cholera или Yersinia pestis;

поверхностные антигены патогенных паразитов или частей паразитов, таких как Plasmodium vivax (вызывающие малярию), Plasmodium falciparum (вызывающие малярию), Plasmodium ovale (вызывающие малярию), Plasmodium malariae (вызывающие малярию), Leishmania tropica (вызывающие лейшманиоз), Leishmania donovani (вызывающие лейшманиоз), Leishmania branziliensis (вызывающие лейшманиоз), Trypanosoma rhodescense (вызывающие сонную болезнь), Trypanosoma gambiense (вызывающие сонную болезнь), Trypanosoma cruzi (вызывающие болезнь Шагаса), Schistosoma mansoni (вызывающие шистосомоз), Schistosomoma haematobium (вызывающие шистосомоз), Schistosoma japonicum (вызывающие шистосомоз), Trichinella spiralis (вызывающие трихиноз), Stronglyloides duodenale (вызывающие анкилостомоз), Ancyclostoma duodenale (вызывающие анкилостомоз), Necator americanus (вызывающие анкилостомоз), Wucheria bancrofti (вызывающие филяриоз), Brugia malaya (вызывающие филяриоз), Loa loa (вызывающие филяриоз), Dipetalonema perstaris (вызывающие филяриоз), Dracuncula medinensis (вызывающие филяриоз) или Onchocerca volvulus (вызывающие филяриоз);

иммуноглобулины, такие как IgG, IgA, IgM, иммуноглобулины против вируса бешенства и/или иммуноглобулины против вируса коровьей оспы;

антитоксины, такие как ботулинистическая антитоксическая сыворотка, противодифтерийная антитоксическая сыворотка, антитоксическая сыворотка против газовой гангрены или противостолбнячная антитоксическая сыворотка;

антигены, индуцирующие иммунный ответ против ящура;

гормоны и факторы роста, такие как фолликулостимулирующий гормон, пролактин, ангиогенин, эпидермальный фактор роста, кальцитонин, эритропоэтин, тиреотропный рилизинг-фактор, инсулин, гормоны роста, инсулиноподобные факторы роста 1 и 2, скелетный фактор роста, человеческий хорионический гонадотропин, лютеинизирующий гормон, фактор роста нервных клеток, адренокортикотропный гормон (ACTH), рилизинг-фактор лютеинизирующего гормона (LHRH), паратиреотропный гормон (PTH), рилизинг-фактор тиреотропина (TRH), вазопрессин, холецистокинин и рилизинг-фактор кортикотропина; цитокины, такие как интерфероны, интерлейкины, колониестимулирующие факторы и факторы некроза опухоли; фибринолитические ферменты, такие как урокиназа, активатор плазминогена почек и факторы свертывания крови, такие как белок С, фактор VIII, фактор IX, фактор VII или антитромбин III.

Примерами других белков или пептидов являются:

альбумин, натрийуретический фактор предсердий, ренин, супероксид-дисмутаза, альфа 1-антитрипсин, поверхностно-активные белки легких, бацитрацин, бестатин, цидоспорин, дельта-пептид, стимулирующий засыпание (DSIP), эндорфины, глюкагон, грамицидин, факторы, ингибирующие меланоциты, нейротензин, окситоцин, соматостатин, терпротид, сывороточный тимидиновый фактор, тимозин, DDAVP, дерморфин, Met-энкефалин, пептидогликан, сатиэтин, тимопентин, продукт разложения фибрина, дес-энкефалин-альфа-эндорфин, рилизинг-фактор гонадотропина, лейпролид, альфа-MSH или меткефамид;

противоопухолевые средства, такие как альтретамин, фторурацил, амсакрин, гидроксикарбамид, аспарагиназа, ифосфамид, блеомицин, ломустин, бусульфан, мелфалан, хлорамбуцил, меркаптопурин, хлорметин, метотрексат, цисплатин, митомицин, циклофосфамид, прокарбазин, цитарабин, тенипозид, дакарбазин, тиотепа, дактиномицин, тиогуанин, даунорубицин, треосульфан, доксорубицин, тиофосфамид, эстрамуцин, винбластин, этоглюцид, винкристин, этопозид, виндезин или паклитаксел;

антимикробные средства, включая антибиотики, такие как ампициллин, нафциллин, амоксициллин, оксациллин, азлоциллин, пенициллин G, карбенициллин, пенициллин V, диклоксациллин, фенэтициллин, флоксациллин, пиперациллин, мециллинам, сулбенициллин, метициллин, икарциллин, мезлоциллин; цефалоспорины, такие как цефаклор, цефалотин, цефадроксил, цефапирин, цефамандол, цефрадин, цефатризин, цефсулодин, цефазолин, цефазидим, цефоранид, цефтриаксон, цефокситин, цефуроксим, цефацетрил, латамоксеф или цефалексин; аминогликозиды, такие как амикацин, неомицин, дибекацин, канамицин, гентамицин, нетилмицин или тобрамицин; макролиды, такие как амфотерицин B, новобиоцин, бацитрацин, нистатин, клиндамицин, полимиксины, колистин, новамицин, эритромицин, спектиномицин, линкомицин или ванкомицин; тетрациклины, такие как хлортетрациклин, окситетрациклин, демеклоциклин, ролитетрациклин, доксициклин, тетрациклин или миноциклин, и другие антибиотики, такие как хлорамфеникол, рифамицин, рифампицин или тиамфеникол;

химиотерапевтические средства, такие как сульфонамиды, например сульфадиазин, сульфаметизол, сульфадиметоксин, сульфаметоксазол, сульфадимидин, сульфаметоксипиридазин, сульфафуразол, сульфафеназол, сульфален, сульфизомидин, сульфамеразин, сульфизоксазол и триметоприм в комбинации с сульфаметоксазолом или сульфаметролом;

антисептики мочевых путей, такие как метанамин, хинололы (норфлоксацин, циноксацин), налидиксовая кислота, нитросоединения (нитрофурантоин, нифуртоинол) или оксолиновая кислота;

лекарственные средства для лечения анаэробных инфекций, такие как метронидазол;

лекарственные средства для лечения туберкулеза, такие как аминосалициловая кислота, изониазид, циклосерин, рифампицин, этамбутол, тиокарлид, этионамид или виомицин;

лекарственные средства для лечения проказы, такие как амитиозин, рифампицин, клофазимин, сульфоксон-натрий или диаминодифенилсульфон (DDS, дапсон);

противогрибковые средства, такие как амфотерицин B, кетоконазол, клотримазол, миконазол, эконазол, натамицин, флуцитозин, нистатин и гризеофульвин;

противовирусные средства, такие как ацикловир, идоксуридин, амантидин, метизазон, цитарабин, видарабин или ганцикловир;

химиотерапевтические средства для лечения амебиоза, такие как хлорохин, йодохинол, клиохинол, метронидазол, дегидроэметин, паромомицин, дилоксанид, фуроатетинидазол и эметин;

средства против малярии, такие как хлорохин, пириметамин, гидроксихлорохин, хинин, мефлохин, сульфадоксин/пириметамин, пентамидин, натрий-содержащий сурамин, примахин, триметоприм или прогуанил;

средства против гельминтов, такие как тартрат сурьмы-калия, ниридазол, димеркаптосукцинат сурьмы-натрия. оксамнихин, бефениум, пипиразин, дихлорофен, празиквантель, диэтилкарбамазин, пирантелпармоат, гикантон, памоат пиривия, левамизол, стибофен, мебендазол, тетрамизол, метрифонат, тиобендазол или никлозамид;

противовоспалительные средства, такие как ацетилсалициловая кислота, мефенаминовая кислота, аклофенак, напроксен, азопропанон, нифлуминовая кислота, бензидамин, оксифенбутазон, диклофенак, пироксикам, фенопрофен, пирпрофен, флурбипрофен, салицилат натрия, ибупрофенсулиндак, индометацин, тиапрофеновая кислота, кетопрофен или толметин;

средства против подагры, такие как колхицин или аллопуринол;

аналгетики центрального действия (опиоиды), такие как алфентанил, метадон, безитрамид, морфин, бупренорфин, никоморфин, буторфанол, пентазоцин, кодеин, петидин, декстроморамид, пиритранид, декстропропоксифен, суфентанил или фентанил;

аналгетики местного действия, такие как артикаин, мепивакаин, бупивакаин, прилокаин, этидокаин, прокаин, лидокаин или тетракаин;

лекарственные средства для лечения болезни Паркинсона, такие как амантидин, дифенгидрамин, апоморфин, этопропазин, мезилат бензтропина, лерготрил, бипериден, леводопа, бромкриптин, лизурид, карбидопа, метиксен, хлорфеноксамин, орфенадрин, цикримин, проциклидин, дексетимид или тригексилфенидил;

мышечные релаксанты центрального действия, такие как баклофен, каризопродол, хлормезанон, хлорзоксазон, циклобензаприн, дантролен, диазепам, фебарбамат, мефеноксалон, мефенезин, метоксалон, метокарбамол или толперизон;

кортикостероиды, включая: минеральные кортикостероиды, такие как кортизол, дезоксикортикостерон и флурогидрокортизон; глюкокортикостероиды, такие как беклометазон, бетаметазон, коризон, дексаметазон, флуоцинолон, флуоцинонид, флуокортолон, фторметолон, флупреднизолон, флурандренолид, гальцинонид, гидрокортизон, медризон, метилпреднизолон, параметазон, преднизолон, преднизон и триамцинолон (ацетонид); андрогены, включая андрогенные стероиды, используемые в терапии, такие как даназол, флуоксиместерон, местеролон, метилтестостерон, тестостерон и их соли; анаболические стероиды, используемые в терапии, такие как калустерон, нандролон и их соли; дромостанолон, оксандролон, этилэстренол, оксиметолон, метандриол, станозолон, метандростенолон и тестолактон; антиандрогены, такие как ацетат ципротерона; эстрогены, включая эстрогенные стероиды, используемые в терапии, такие как диэтилстильбестрол, эстрадиол, эстриол, этинилэстрадиол, местранол или хинестрол; антиэстрогены, такие как хлортрианизен, кломифен, этамокситрифетол, нафоксидин и тамоксифен; прогестины, такие как аллилэстренол, дезогестрел, диметистерон, дидрогестерон, этинилэстренол, этистерон, диацетат этинадиола, этинодиол, гидроксипрогестерон, левоноргестрел, линестренол, медроксипрогестерон, ацетат мегестрола, норэтиндрон, норэтистерон, норэтинодрел, норгестрел и прогестерон; и

тиреоидные лекарственные средства, включая: тиреоидные лекарственные средства, используемые в терапии, такие как левотиронин и лиотиронин; и антитиреоидные лекарственные средства, используемые в терапии, такие как карбимазол, метимазол, метилтиоурацил или пропилтиоурацил.

Предпочтительными терапевтическими средствами являются терапевтические средства, используемые для лечения рака (например, противоопухолевые средства) и сердечно-сосудистых заболеваний.

Методы получения производных липофильных лекарственных средств, которые могут быть использованы для приготовления препаратов на основе оболочечной структуры, известны специалистам; так, например, в патенте США 5534499 описано ковалентное связывание терапевтических средств с цепью жирной кислоты фосфолипида.

Лекарственными средствами согласно изобретению могут быть также пролекарства. В настоящем изобретении также рассматривается любая подходящая комбинация лекарственных средств, например комбинация из любых вышеупомянутых лекарственных средств.

Используемый здесь термин «способность к высвобождению содержимого во внешнее пространство» относится к способности оболочечной структуры растворяться, дезинтегрироваться или раскрываться по меньшей мере в той степени, которая обеспечивает эффузию элементов, содержащихся в полости оболочечной структуры, и/или полную дезинтеграцию этой оболочечной структуры. Такая эффузия может быть частичной или полной, то есть во внешнее пространство может высвобождаться примерно 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 или 100% содержимого полости оболочечной структуры. Процесс растворения, раскрытия или дезинтеграции оболочечной структуры может быть перманентным или обратимым. В частности, если используются элементы оболочечной структуры, обладающие способностью к самосборке, то в данном случае может иметь место обратимая дезинтеграция. После обратимой дезинтеграции оболочечные структуры, не имеющие полезной нагрузки, присутствующей в их полости или внутри самой оболочки, могут оставаться полыми. Дезинтеграция или раскрытие оболочечной структуры может также зависеть от продолжительности действия стимулов, а также от их типа и формы. В то же время, например, периодическое действие стимулов может приводить либо к необратимой перманентной дезинтеграции оболочечной структуры, либо к обратимой дезинтеграции или к раскрытию оболочечной структуры, которая может возвращаться в свою исходную форму и/или принимать свой исходный размер, или принимать другую форму и/или другой размер, но при этом сохранять такую же общую структуру после окончания действия стимулов. При этом предпочтительно, чтобы периодическое действие стимулов могло приводить к периодическому раскрытию оболочечной структуры, что приводило бы к высвобождению части содержимого ее полости. Часть высвобождаемого содержимого может быть пропорциональна продолжительности действия стимулов или может зависеть от продолжительности их действия.

Используемый здесь термин «внешняя стимуляция» означает любое изменение условий, определяющих локализацию композиции или оболочечной структуры согласно изобретению, где такое изменение не является результатом внутреннего изменения оболочечной структуры или композиции и способно индуцировать высвобождение, определенное выше. Таким изменением условий могут быть изменения одного или нескольких параметров, таких как температура, давление, рН, концентрация ионов, поток жидкости; изменения магнитного поля; изменение электрического поля; присутствие дестабилизирующих молекул и т.п. Такая стимуляция может считаться внешней, если она действует с внешней стороны оболочечной структуры, с внешней стороны композиции, с внешней стороны ткани или органа по отношению к присутствующей композиции или во внешней среде по отношению ко всему телу или организму. При этом, предпочтительно, чтобы указанная стимуляция обеспечивалась соответствующей аппаратурой или устройством, которые могут быть, например, адаптированы к физиологическим и/или биохимическим условиям на участке их действия. Особенно предпочтительная стимуляция генерируется сфокусированным ультразвуковым излучением высокой интенсивности (HIFU), радиочастотным излучением высокой интенсивности (RF) или магнитными полями быстрого переключения. Такая стимуляция может вызывать изменение температуры, изменение давления или изменение температуры и давления. В другом предпочтительном альтернативном варианте, устройство, способное визуализировать магнитные частицы, может быть использовано для генерирования такой стимуляции, например, путем коррекции интенсивности или количества используемой энергии.

Используемый здесь термин «контрастное вещество» означает любое подходящее контрастное вещество, способное детектироваться методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ). Этот термин, предпочтительно, означает вещество, которое включает, или состоит из них, по меньшей мере одну магнитную частицу, а более предпочтительно, комбинацию или набор из различных или идентичных магнитных частиц, где указанные частицы могут быть детектированы по отдельности или в группе методом их визуализации.

Используемые здесь термины «визуализация магнитных частиц» или «ВМЧ» означают способ, в основе которого лежит нелинейность кривых намагничивания ферромагнитных материалов, а также тот факт, что намагничивание частиц насыщается при определенной напряженности магнитного поля. Перемагничивавание магнитных контрастных веществ зависит от таких параметров, как состав магнитных частиц или магнитного материала, их объемов, их магнитной анизотропии, размера частиц в целом, размера магнитного ядра или магнитных ядер, если магнитная частица содержит более чем одно отдельное магнитное ядро, а также от их распределения и т.п. Этот термин, в частности, относится к методу визуализации магнитных частиц, как описано выше или в публикации Gleich et al., 2005, Nature, 435, 1214-1217, в нескольких пространственных измерениях, например в нульмерном, одномерном, двухмерном или трехмерном измерении. Примером нульмерной визуализации магнитных частиц является спектроскопия магнитных частиц (СМЧ), которая обычно подает сигнал на перемагничивание частиц без изменения их изображения. Примером одномерной визуализации магнитных частиц является метод сбора данных с использованием прибора одностороннего действия, как описано в публикации Sattel et al., 2009, Journal of Physics D: Applied Physics, 42, 1-5. Примером двухмерной визуализации магнитных частиц является метод сбора данных, который осуществляют после расширения одномерной визуализации магнитных частиц до двумерной визуализации. Примером трехмерной визуализации магнитных частиц является классический метод ВМЧ.

Используемый здесь термин «способность к детектированию методом визуализация магнитных частиц» относится к одному или к нескольким параметрам контрастного вещества, которые обеспечивают детектирование, а предпочтительно, диагностически подходящее или высокоразрешающее детектирование контрастного вещества методом ВМЧ, описанным выше. Одним из таких параметров является идентичность контрастного вещества как по меньшей мере одной магнитной частицы, а предпочтительно, как комбинации или набора различных или идентичных магнитных частиц. Такая комбинация может, например, содержать одну, две, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 или 100 различных магнитных частиц. Используемый здесь термин «различные» относится к различиям размеров, масс, магнитных моментов, составов, магнитной анизотропии, времени перемагничивания и т.п. или к любым комбинациям этих различий.

Предпочтительно, контрастное вещество согласно изобретению может включать по меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в указанном контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, где указанные магнитные частицы имеют магнитный момент, равный по меньшей мере 10^-18 м²·А, а более предпочтительно, по меньшей мере 2×10^-18, 4×10^-18, 6×10^-18 или 8×10^-18 м²·А, или еще более предпочтительно, по меньшей мере 10^-17 м²·А. Более предпочтительно, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, а еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, имеют магнитный момент, равный по меньшей мере 10^-18 м²·А. В другом варианте настоящего изобретения 5% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в указанном контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, имеют магнитный момент, равный по меньшей мере 10^-18 м²·А. Более предпочтительно, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, а еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% от числа магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, имеют магнитный момент, равный по меньшей мере 10^-18 м²·А. Этот параметр может быть измерен или определен любым подходящим методом, известным специалистам. Предпочтительным является метод, описанный в публикации Kötitz et al., 1995, J. of Magnetism and Magnetic Materials, 149, 42-46. Этот метод может быть также объединен с дополнительными тестами или анализами, известными специалистам в области магнитных материалов.

Диаметр магнитной частицы, содержащейся в контрастном веществе согласно изобретению, может варьировать примерно от 5 нм до 50 нм. Размер магнитной частицы предпочтительно составляет примерно 15, 20, 25, 30 или 35 нм. Наиболее предпочтительным является диаметр >15 нм. В предпочтительном варианте настоящего изобретения, по меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, присутствующем в композиции согласно изобретению, имеют размер примерно от 5 нм до 50 нм, предпочтительно, 15, 20, 25, 30 или 35 нм, а более предпочтительно, >15 нм. Более предпочтительно, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, имеют размер примерно от 5 нм до 50 нм, предпочтительно, 15, 20, 25, 30 или 35 нм, а более предпочтительно, >15 нм. В другом варианте настоящего изобретения 5% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, имеют размер примерно от 5 нм до 50 нм, предпочтительно, 15, 20, 25, 30 или 35 нм, а более предпочтительно, >15 нм. Более предпочтительно, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, а еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, имеют размер примерно от 5 нм до 50 нм, предпочтительно, 15, 20, 25, 30 или 35 нм, а более предпочтительно, >15 нм. Этот параметр может быть измерен или протестирован любым подходящим методом, известным специалистам. Предпочтительным является метод, описанный в публикации Kötitz et al, 1995, J. of Magnetism and Magnetic Materials, 149, 42-46. Этот метод может быть также объединен с дополнительными тестами или анализами, известными специалистам в области магнитных материалов. Другим предпочтительным методом является просвечивающая электронная микроскопия. Применение просвечивающей электронной микроскопии для измерения размера частиц хорошо известно специалистам в данной области.

Альтернативно, время перемагничивания магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе согласно изобретению, может варьировать в пределах примерно от 12 до 0,1 миллисекунд на частицу, предпочтительно, примерно от 10 до 0,5 миллисекунд на частицу, а еще более предпочтительно, менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд на частицу. В предпочтительном варианте настоящего изобретения, по меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, имеют время перемагничивания примерно от 12 до 0,1 миллисекунд на частицу, предпочтительно, примерно от 10 до 0,5 миллисекунд на частицу, а более предпочтительно, менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд на частицу. Более предпочтительно, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, а еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, имеют время перемагничивания примерно от 12 до 0,1 миллисекунд на частицу, предпочтительно, примерно от 10 до 0,5 миллисекунд на частицу, а более предпочтительно, менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд на частицу. В другом варианте настоящего изобретения, 5% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в указанном контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, имеют время перемагничивания примерно от 12 до 0,1 миллисекунд на частицу, предпочтительно, примерно от 10 до 0,5 миллисекунд на частицу, а более предпочтительно, менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд на частицу. Более предпочтительно, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, а еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, которое присутствует в композиции согласно изобретению, имеют время перемагничивания примерно от 12 до 0,1 миллисекунд на частицу, предпочтительно, примерно от 10 до 0,5 миллисекунд на частицу, а более предпочтительно, менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд на частицу. Этот параметр может быть измерен или протестирован любым подходящим методом, известным специалистам. Предпочтительно, может быть применен метод, описанный в публикации Kötitz et al., 1995, J. of Magnetism and Magnetic Materials, 149, 42-46. Этот метод может быть также объединен с дополнительными тестами или анализами, известными специалистам в области магнитных материалов.

Одна магнитная частица согласно изобретению может иметь один или несколько из указанных параметров, например, магнитная частица согласно изобретению может иметь магнитный момент, определенный выше, и/или размер, определенный выше, и/или время перемагничивания, определенное выше. В конкретном варианте настоящего изобретения, магнитная частица согласно изобретению может иметь (i) магнитный момент по меньшей мере 10^-18 м²·А, размер >15 нм и время перемагничивания менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд. Альтернативно, (ii) магнитная частица согласно изобретению может иметь магнитный момент по меньшей мере 10^-18 м²·А и размер >15 нм. Альтернативно, (iii) магнитная частица согласно изобретению может иметь магнитный момент по меньшей мере 10^-18 м²·А и время перемагничивания менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд. Альтернативно, (iv) магнитная частица согласно изобретению может иметь размер >15 нм и время перемагничивания менее чем 10 или менее чем 8 миллисекунд. В другом альтернативном варианте настоящего изобретения, 5% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, присутствующем в композиции согласно изобретению, может иметь комбинацию параметров, определенных выше в (i)-(iv). В другом альтернативном варианте настоящего изобретения, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, а еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, включенном в композицию согласно изобретению, могут иметь комбинацию параметров, определенных выше в (i)-(iv). В другом альтернативном варианте настоящего изобретения, 5% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, присутствующем в композиции согласно изобретению, может иметь комбинацию параметров, определенных выше в (i)-(iv). В другом альтернативном варианте настоящего изобретения, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70%, а еще более предпочтительно, 80, 90, 95% или даже 100% от числа отдельных магнитных частиц, содержащихся в контрастном веществе, включенном в композицию согласно изобретению, могут иметь комбинацию параметров, определенных выше в (i)-(iv).

Магнитная частица согласно изобретению может состоять из любого подходящего материала, известного специалистам. Предпочтительно, указанная частица состоит из магнитного материала, более предпочтительно, из Fe, Co, Ni, Zn, Mn и т.п. или из их химических производных. Типичными производными, которые являются предпочтительными с точки зрения настоящего изобретения, являются сплавы или оксиды металлов, например сплавы или оксиды Fe, Co, Ni, Zn или Mn, или любые из комбинации. Особенно предпочтительными являются оксиды железа, например Fe₂O₃ или Fe₃O₄. Настоящее изобретение также охватывает магнитные частицы, состоящие из ферритного материала или из легированных материалов, например Co, Ni, Zn или Mn:Fe_xO_y.

В предпочтительном варианте изобретения, вышеупомянутое контрастное вещество связано с внешними или с внутренними частями оболочечной структуры или с лекарственным средством, определенным выше, или заключено в полость указанной оболочечной структуры. Используемый здесь термин «связанный» относится к любому взаиморасположению в пространстве между контрастным веществом и структурами, присутствующими на внешней стороне оболочечной структуры, внутри или между элементами, составляющими данную оболочечную структуру, то есть в пограничной области между внешней и внутренней частями оболочечной структуры или внутри оболочечной структуры, то есть в полости данной оболочечной структуры. Такая связь может означать просто совместное представление молекул в одном и том же объемном секторе, например, если контрастное вещество заключено в полость оболочечной структуры. В этом случае может отсутствовать какое-либо связывание или объединение с контрастным веществом и другими присутствующими элементами, а в частности, с лекарственным средством согласно изобретению. Альтернативно, если контрастное вещество заключено в оболочечную структуру или присутствует в такой структуре, то оно может быть связано, например, ковалентной связью или связью, обеспечиваемой ван-дер-ваальсовыми силами или ионными силами, с другими соединениями, присутствующими в полости оболочечной структуры, например с одним или несколькими описанными выше лекарственными средствами. В настоящем изобретении также рассматривается связывание контрастного вещества со структурными элементами оболочечной структуры, например с элементами, составляющими мембрану и т.п. Соответствующим связыванием может быть ковалентное связывание, связывание посредством ван-дер-ваальсовых сил или ионных сил, а предпочтительно, ковалентное связывание. В альтернативном варианте настоящего изобретения, контрастное вещество может быть связано с поверхностью оболочечной структуры или с элементами, заякоренными в указанной оболочечной структуре и связанными с внешними элементами, например с доменами белка, пептидами, сахарными молекулами, биотином, авидином и т.п. Соответствующим связыванием может быть ковалентное связывание, связывание посредством ван-дер-ваальсовых сил или ионных сил, а предпочтительно, ковалентное связывание.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, определенная здесь оболочечная структура может состоять из одной или нескольких подходящих амфипатических молекул, известных специалистам. Примерами таких молекул являются липиды, фосфолипиды, углеводородные поверхностно-активные вещества, холестерин, гликолипиды, желчные кислоты, сапонины, жирные кислоты, синтетические амфипатические блоксополимеры, натуральные продукты, такие как фосфолипиды яичного желтка и т.п. Особенно предпочтительными являются фосфолипиды и синтетические блоксополимеры. В особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения, оболочечная структура согласно изобретению составляет липосому, мицеллу, полимерсому, нанокапсулу или любые их смеси, а более предпочтительно, любую такую структуру, содержащую определенную выше амфипатическую молекулу.

Используемый здесь термин «липосома» означает молекулу типа везикулы, которая обычно состоит из липидов, а в частности, фосфолипидов, то есть молекул, образующих структуру мембранного типа, содержащую бислой в водной среде. Предпочтительными фосфолипидами, используемыми для получения липосом, являются фосфатидилэтаноламин, фосфатидилхолин, яичный фосфатидилэтаноламин и диолеоилфосфатидилэтаноламин. Особенно предпочтительными являются фосфолипиды MPPC, DPPC, DPPE-PEG2000 или Liss Rhod PE. Липосомы обычно содержат водную и гидрофильную полость, которая может быть использована для транспорта соответствующих растворимых соединений, например гидрофильных лекарственных средств, определенных выше. Захват или упаковка лекарственного средства в липосомы согласно изобретению могут быть осуществлены любым стандартным методом, известным специалистам. Липосомы обычно являются сферическими. Однако такие сферические носители, для их применения в настоящем изобретении, могут быть превращены в несферические. Так, например, в случае липосом, это может быть осуществлено путем диализа липосом против гипертонического буферного раствора, а именно, буферного раствора, имеющего более высокую осмомолярность по сравнению с раствором, присутствующим внутри липосом. Такой диализ приводит к результирующей диффузии воды из внутренней части липосом в раствор с увеличенным объемом. Это приводит к снижению общего внутреннего объема липосом. Поскольку площадь поверхности липосом остается постоянной, то силы, снижающие объем, приводят к деформации липосом и к превращению их в несферическую форму, например в дискообразную форму, в форму, напоминающую сигару, или в любую другую несферическую форму.

Липосомы могут быть получены любым подходящим методом, известным специалистам, например методом, аналогичным методу, описанному в патенте США 6726925. Липосомы могут быть получены, предпочтительно, методом микроинкапсуляции в везикулу (MCV) с использованием двухкомпонентной эмульсии «вода/масло/вода» (W/O/W), в которой лекарственное средство, загруженное в липосому, присутствует в виде внутренней водной фазы. Этот метод является особенно подходящим для получения липосом, несущих молекулы гидрофильного лекарственного средства.

Используемый здесь термин «мицелла» означает тип везикулы, которая обычно также состоит из липидов, а в частности, из фосфолипидов, которые организованы в монослойную структуру. Мицеллы обычно имеют гидрофобное внутреннее содержимое или полость, которая может быть использована для транспорта соответствующих растворимых соединений, например гидрофобных лекарственных средств, описанных выше.

Используемый здесь термин «нанокапсула» означает субмикроскопическую коллоидальную систему «лекарственное средство-носитель», состоящую из масляного, водного или газообразного ядра, окруженного тонкой полимерной мембраной. Более простая форма может состоять из капелек масла, в которых могут быть растворены липофильные лекарственные средства. Такое масляное ядро может быть заключено в сферическую полимерную матрицу. Наночастицы могут быть получены любым подходящим методом, известным специалистам в данной области, например путем межфазной полимеризации мономера или межфазного наноосаждения предварительно синтезированного полимера. Нанокапсула может иметь форму и вязкость нановезикулы или наносферы. «Наносферами» являются, но не ограничиваются ими, сферы, которые имеют размер не менее чем 5 нм. Обычно наносферы не содержат полости.

Используемый здесь термин «полимерсома» означает тип везикулы, которая обычно состоит из амфифильных блоксополимеров, имеющих амфифильность, аналогичную амфифильности липидов. Благодаря своей амфифильной природе, такие блоксополимеры (то есть, блоксополимеры, имеющие гидрофильную «голову» и более гидрофобный «хвост») обладают способностью к самосборке в бислойные структуры типа «голова к хвосту» и «хвост к голове», напоминающие липосомы. По сравнению с липосомами, полимерсомы имеют более высокую молекулярную массу, где среднечисленная молекулярная масса обычно варьирует в пределах 1000 до 100000, предпочтительно, от 2500 до 50000, а более предпочтительно, от 5000 до 25000; и являются, в основном, химически более стабильными, менее текучими, менее способными к взаимодействию с биологическими мембранами и менее динамичными, что обусловлено более низкой критической концентрацией для достижения агрегированного состояния. Эти свойства дают меньшую опсонизацию и более длительное время пребывания в кровотоке. Термины «более гидрофильный» и «более гидрофобный», используемые здесь для определения амфифильной природы блоксополимеров, являются относительными понятиями. То есть, они могут быть либо гидрофобными, либо гидрофильными, при условии, что различие в полярности между блоками является достаточным для образования полимерсом согласно изобретению. Что касается создания полости, в которую может быть введена вода, то для того чтобы данный полимер был гидрофильным per se, предпочтительно, чтобы его конец был более гидрофильным. Кроме того, если в качестве носителя для лекарственного средства используются гидрофобные лекарственные средства, то желательно, чтобы они были введены в полимерсомы. Для того чтобы данный полимер был гидрофобным per se, предпочтительно, чтобы его конец был более гидрофобным. Амфифильная природа блоксополимеров, предпочтительно, реализуется в форме блоксополимера, содержащего блок, состоящий из более гидрофильных мономерных звеньев (A), и блок, состоящий из более гидрофобных звеньев (B), где указанный блоксополимер имеет общую структурную формулу A_nB_m, где n и m равны целым числам от 5 до 5000, предпочтительно, от 10 до 1000, а более предпочтительно, от 10 до 500. Также очевидно, что если встроить одно или несколько дополнительных звеньев или блоков, например звено C с промежуточной гидрофильностью, то можно получить терполимер, имеющий общую структурную формулу A_nC_pB_m, где n и m определены выше, а р равно целому числу от 5 до 5000, предпочтительно, от 10 до 1000, а более предпочтительно, от 10 до 500. Любой из этих блоков сам по себе может быть полимером, то есть он может содержать различные мономерные звенья с требуемой гидрофильной или гидрофобной природой. При этом, предпочтительно, чтобы сами блоки были гомополимерными. Любой из этих блоков, а в частности, более гидрофильный блок может иметь определенные заряды. Число и тип зарядов могут зависеть от pH среды. В настоящем изобретении рассматривается любая комбинация положительных и/или отрицательных зарядов на любом из указанных блоков.

Что касается возможности применения агентов для доставки лекарственных средств, то, предпочтительно, чтобы полимерные блоки состояли из фармацевтически приемлемых полимеров. Примерами таких полимеров являются полимерсомы, описанные в заявке США 2005/0048110. Структура, подобная полимерсоме, может быть, предпочтительно, получена на основе блоксополимера, такого как блоктерполимер, который по своей природе обладает свойствами, заключающимися в способности образовывать оболочечную полость-содержащую структуру.

В сочетании с применением контрастных веществ согласно изобретению может быть преимущественно использована полимерная природа оболочки путем включения в нее различных нужных звеньев. Так, например, для усиления контрастности, сам полимер может быть превращен в парамагнетик путем включения в него ферромагнитных звеньев, обогащения полимерных звеньев металлами, металлическими сплавами или оксидами металлов или их комбинациями. Примером такого подхода является обогащение путем включения липидов, содержащих железо или оксид железа, в липосомную или полимерсомную структуру, или использования сополимеров, содержащих железо или оксид железа. Общее описание металлополимеров можно найти в публикациях D. Wohrle, A. D. Pomogailo «Metal Complexes and Metals in Macromolecules» Wiley- VCH: Weinheim, 2003, и R. D. Archer «Inorganic and Organometallic Polymers» Wiley-VCH: New York, 2001. Предпочтительно, чтобы указанный металлополимер содержал магнитные звенья одного типа или различных типов с высоким магнитным моментом. Магнитным звеном может быть часть используемых липидов или полимерного остова, либо такое звено может быть связано с полимерной цепью линкером, соединяющим полимерную цепь с лигандом, инкапсулированным в металл.

Полимерсомы могут также иметь продолжительное время пребывания в кровотоке, поскольку они в меньшей степени поглощаются макрофагами. Это их свойство может быть усилено или модифицировано путем нанесения соответствующих покрытий и/или путем модификаций поверхности.

В другом варианте настоящего изобретения, полимерсомы могут быть полупроницаемыми. Используемый здесь термин «полупроницаемый» относится к свойству оболочечной структуры, такому как селективная проницаемость, частичная проницаемость или дифференциальная проницаемость. Это означает, что оболочечная структура является, в основном, закрытой структурой, то есть она не является полностью открытой, а предпочтительно, представляет собой, по существу, закрытую стенку (в этом случае, оболочка имеет полость), но при этом некоторые молекулы или ионы могут проходить через эту стенку посредством диффузии.

В конкретном варианте настоящего изобретения, полимерсомы согласно изобретению могут быть также биологически разлагаемыми и/или чувствительными к окружающей среде. Это свойство может регулироваться химической структурой сополимерных блоков или зависеть от этой химической структуры.

Модификации, описанные для полимерсом, могут быть осуществлены по аналогии с модификациями липосом, мицелл или нанокапсул, или любой другой подходящей оболочечной структуры, известной специалистам.

Более подробное описание оболочечных структур, а в частности, полимерсом, и методов их получения, можно найти в публикациях Antonietti et al., 2003, Adv. Mater., 15, No.16 или Soo et al., 2004, J. Pol. Sci., Part B: Polymer Physics, Vol.42, 923-938.

В конкретном варианте настоящего изобретения, различные структуры и/или структурные блоки, или липосомы, мицеллы, полимерсомы и/или нанокапсулы могут быть соответствующим образом смешаны, например так, чтобы указанная оболочечная структура или композиция имели нужный размер, нужный тип мишени, нужную степень гидрофобности, нужное значение рН, нужную концентрацию ионов и т.п.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, оболочечная структура согласно изобретению, например липосома, мицелла, полимерсома и/или нанокапсула, может содержать материал, чувствительный к окружающей среде. Используемый здесь термин «материал, чувствительный к окружающей среде» означает материал, из которого состоит оболочечная структура в целом или ее структурные блоки, и который может быть подвержен воздействию внешних стимулов или стимулов. Такими стимулами могут быть, например, нарушение целостности оболочечной структуры, а в частности, дезинтеграция или частичная деструкция оболочечной структуры. Такое воздействие внешних стимулов или стимулов может включать изменение температуры, а в частности, нагревание; изменение давления, рН, концентрации ионов и потока жидкости; радиочастотное излучение, сфокусированное ультразвуковое облучение, изменение магнитного поля, изменение электрического поля, радиочастотное излучение, присутствие дестабилизирующих молекул и т.п. Типичным примером такого стимула обычно является снижение рН в опухолевых клетках. Особенно предпочтительные стимулы генерируются сфокусированным ультразвуковым излучением высокой интенсивности (HIFU), радиочастотным излучением высокой интенсивности (RF) или магнитными полями быстрого переключения. Эти стимулы могут вызывать изменение температуры, изменение давления или изменение температуры и давления.

Кроме того, чувствительность к окружающей среде может быть вызвана биологически генерируемой или биологически разлагаемой природой оболочечной структуры. Так, например, после регулируемых или предполагаемых биогенерирования или биодеградации оболочечной структуры, целостность такой структуры может быть ослаблена или нарушена, что будет приводить к высвобождению вышеописанных молекул лекарственного средства.

Для получения оболочечной структуры особенно предпочтительным является использование термочувствительного материала и/или материала, чувствительного к изменению давления. Используемый здесь термин «термочувствительный материал» означает материал, в котором физическое или химическое состояние оболочечной структуры зависит от его температуры. Обычно в термочувствительный материал может быть упакована представляющая интерес молекула, например лекарственное средство, и такой материал может быть интактным при нормальной температуре тела (например, примерно 37°C), но он может разлагаться, раскрываться или дезинтегрироваться при любой другой температуре, которая отличается от нормальной температуры тела, но которая является переносимой для данного индивидуума. Термоиндуцированное высвобождение лекарственных средств, то есть раскрытие или дезинтеграция оболочечной структуры, может, предпочтительно, происходить при температуре примерно 40°C, 41°C, 42°C, 43°C, 44°C, 45°C, 46°C, 47°C, 48°C или 50°C, а предпочтительно, примерно при 42°C. Термочувствительными материалами являются inter alia термочувствительные микро- и наночастицы, термочувствительные полимерсомы, термочувствительные липосомы или термочувствительные нанокапсулы.

Термочувствительные липосомы могут состоять из любого вещества, такого как MPPC, DPPC, DPPE-PEG2000 или Liss Rhod PE или любых их комбинаций. Особенно предпочтительными комбинациями веществ являются комбинации с относительным содержанием 10 (MPPC):85 (DPPC):5 (DPPE-PEG2000). Более предпочтительными являются комбинации с относительным содержанием 10 (MPPC):84,9 (DPPC):5 (DPPE-PEG2000):0,1 (Liss Rhod PE).

Нагревание, необходимое для повышения температуры термочувствительного материала, проводимого в целях стимуляции деструкции, раскрытия или дезинтеграции термочувствительного материала, может быть адаптировано к определенному типу ткани, к соответствующему органу, к расстоянию между поверхностью и областью-мишенью и т.п. Нагревание может быть осуществлено любым физиологически приемлемым методом, известным специалистам в данной области, а предпочтительно, с помощью сфокусированного источника энергии, способного индуцировать в высокой степени локализованную гипертермию. Такая энергия может быть сообщена, например, путем микроволновой обработки и обработки ультразвуком, а также посредством магнитной индукции и инфракрасного или светового излучения.

Используемый здесь термин «материал, чувствительный к изменению давления» означает материал, в котором физическое или химическое состояние оболочечной структуры зависит от давления, прилагаемого к данному материалу. Обычно в чувствительный к изменению давления материал может быть упакована представляющая интерес молекула, например лекарственное средство, и такой материал может быть интактным при нормальном давлении, но он может разлагаться, раскрываться или дезинтегрироваться при любом другом давлении. Давление может быть индуцировано во внутренней части оболочечной структуры или на внешней оболочке. Изменение локального давления может быть осуществлено в комбинации с изменением других параметров, таких как температура. Так, например, при повышении локальной температуры, в оболочечной структуре может также создаваться давление, которое может приводить к дезинтеграции или к раскрытию оболочечной структуры. Изменение давления может быть вызвано микроволновым облучением, обработкой ультразвуком или магнитной индукцией.

В другом варианте настоящего изобретения, внешние стимулы, определенные выше, такие как, например, изменение одного или нескольких параметров, таких как изменение температуры, изменение давления, рН, концентрации ионов и потока жидкости, изменение магнитного поля, изменение электрического поля, радиочастотное излучение, сфокусированное ультразвуковое облучение, присутствие дестабилизирующих молекул и т.п., способны образовывать поры и/или разлагать указанную оболочечную структуру. Используемый здесь термин «образование пор» означает образование дырок в оболочечной структуре, предпочтительно, имеющих размер, позволяющий молекулам лекарственного средства перемещаться из полости во внешнее пространство. Кроме того, благодаря наличию таких пор может происходить высвобождение контрастных веществ, например магнитных частиц согласно изобретению. Такие поры могут присутствовать временно или постоянно, то есть пора может закрываться после прекращения действия стимула, либо она может оставаться открытой после прекращения его действия. Используемый здесь термин «разложение оболочечной структуры» означает полную дезинтеграцию оболочечной структуры. Дезинтеграция оболочечной структуры может приводить к высвобождению соединений, присутствующих в полости, а также к высвобождению соединений, например молекул лекарственного средства, содержащихся в мембранной области или на самой границе оболочечной структуры. Разложение оболочечной структуры является, предпочтительно, необратимым, то есть оболочечная структура не может восстанавливаться или изменять свою форму после прекращения действия стимула. В альтернативном варианте настоящего изобретения, разложение оболочечной структуры может быть обратимым, например, в случае, когда в нее включены структурные звенья, способные к самосборке. Образование пор и разложение оболочечной структуры могут быть также объединены; так, например, сначала может быть образована пора, например, с помощью стимула одного типа, а затем оболочечная структура может полностью дезинтегрироваться, например, под действием стимула другого типа. Такой подход может быть применен для высвобождения лекарственных средств двух различных типов, например, одно из лекарственных средств может присутствовать в полости оболочечной структуры, а другое - в мембране или в самой оболочечной структуре. Процессы высвобождения могут быть разделены по времени, то есть сначала может быть индуцировано образование поры, а затем, через определенный период времени, например через несколько минут, может быть индуцировано разложение оболочечной структуры.

В предпочтительном варианте изобретения внешними стимулами являются повышение температуры, снижение температуры, повышение давления или снижение давления. Используемый здесь термин «повышение» означает повышение обычной или нормальной температуры или обычного или нормального давления на 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7% или более. Используемый здесь термин «снижение» означает снижение обычной или нормальной температуры или обычного или нормального давления на 1%, 2%, 3%, 4%, 5% или более. Термин «обычная или нормальная температура» означает типичную температуру тела, например примерно 37°C у человека. Обычно температура тела у других организмов, например у млекопитающих, может отличаться, как известно специалистам в данной области. Термин «обычное или нормальное давление» означает типичное давление внутри организма, например давление в кровеносных сосудах или в артерии или давление в органах или тканях.

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к применению (i) композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или (ii) к определенной выше композиции, используемой в качестве носителя для регулируемого высвобождения лекарственного средства. Используемый здесь термин «регулируемое высвобождение лекарственного средства» означает идентификацию или определение локализации композиции согласно изобретению и/или определение перемещения композиции согласно изобретению, предпочтительно, методом визуализации магнитных частиц. Вышеупомянутая композиция, то есть оболочечная структура, содержащая лекарственное средство, например одно или несколько из вышеупомянутых лекарственных средств, может быть соответствующим образом использована в целях транспорта и доставки указанного(ых) лекарственного(ых) средства (средств) в нужный участок. Присутствие взаимодействующих молекул в оболочечной структуре, таких как лиганды, антитела антигены и т.п., или исходная точка, то есть локализация композиции в начале регулируемой доставки, может, например, влиять на транспорт в такие участки-мишени или в выбранные участки или на отбор и/или на идентификацию этих участков, или обеспечивать их регуляцию или стимуляцию. Примерами указанных исходных точек являются все основные точки введения композиции в организм человека или животного, в который обычно вводят фармацевтические композиции, а в частности, контрастные вещества. Предпочтительными являются исходные точки в сердечно-сосудистой системе, например, в артерии, или в вене, или в любом подходящем кровеносном сосуде. Предпочтительными также являются исходные точки в органах или тканях организма животного или человека, например в печени, легких, селезенке, сердце, головном мозге, в мышечной ткани и т.п. Композиция согласно изобретению может быть соответствующим образом транспортирована, и в процессе такого транспорта может быть проведен мониторинг и контроль от исходной точки транспорта в конечную точку-мишень, которая может быть расположена поблизости от исходной точки или на определенном расстоянии от нее, например на расстоянии нескольких сантиметров, 10 см, 50 см, 75 см и т.п., или даже на расстоянии одного метра или более одного метра. Композиция согласно изобретению может быть соответствующим образом перемещаться по всему организму животного или человека или части его организма, составляющей, например, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% и т.п. от всего организма. Могут быть проведены мониторинг такого транспорта или доставки и наблюдение за состоянием и скоростью такого транспорта, которые могут быть детектированы и зарегистрированы с помощью контрастного вещества, детектируемого методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а предпочтительно, контрастного вещества, содержащего магнитные частицы, определенные выше. ВМЧ-сигнал, детектируемый, например, методом нульмерной ВМЧ, такой как СМЧ, или классической трехмерной ВМЧ, может быть получен путем визуализации элемента объемного изображения ВМЧ или изменения объема ВМЧ, что позволяет количественно детектировать контрастное вещество, а следовательно, и композицию(и) или оболочечную(ые) структуру(ы), связанную(ые) с таким контрастным веществом. Поэтому этот сигнал может быть использован в качестве количественной оценки или для измерения концентрации всего контрастного вещества в элементе объемного изображения. В частности, используемый здесь термин «контроль» означает возможность определения абсолютной концентрации локального контрастного вещества или концентрации магнитных частиц на определенном участке, то есть количественного определения контрастного вещества, и тем самым композиции, а также концентрации лекарственного средства в определенном пятне.

Детектирование сигнала может быть осуществлено в любом подходящем участке в любой подходящий момент времени, в зависимости от условий, необходимых для данного подхода, технических характеристик используемого прибора, времени лечения конкретного патологического состояния, состава и/или размера данной композиции и/или идентичности и природы контрастного вещества и/или идентичности и свойств лекарственного средства и т.п. Так, например, сигнал может быть детектирован через каждые 1 мс - 60 мин, например каждую 1 мс, 2 мс, 5 мс, 10 мс, 20 мс, 30 мс, 50 мс, 100 мс, 200 мс, 500 мс, 700 мс, 1 сек, 5 сек, 10 сек, 20 сек, 30 сек, 40 сек, 50 сек, 1 мин, 2 мин, 5 мин, 7 мин, 10 мин, 15 мин, 20 мин, 30 мин и т.п. Сигналы могут быть соответствующим образом зарегистрированы и проанализированы с помощью подходящих устройств, инструментов или программ, известных специалистам.

В зависимости от качества приема сигналов, параметры ВМЧ могут быть адаптированы или изменены в целях оптимизации или улучшения качества сигнала. В соответствии с этим, полученные параметры или полученная информация могут быть использованы как более полная исходная информация для проведения дальнейших исследований.

В другом предпочтительном варианте изобретения регулируемая доставка включает детектирование или определение локализации определенной выше композиции методом ВМЧ, а также магнитной резонансной томографии (МРТ). Контрастные вещества, а в частности, магнитные частицы, определенные выше для ВМЧ, могут быть также использованы для проведения магнитной резонансной томографии, которая обычно основана на визуализации объемных молекул воды, присутствующих в организме в высоких концентрациях. В конкретном варианте изобретения подходящие контрастные вещества для МРТ, например контрастное вещество с определенным химическим сдвигом, например ¹Н-контрастное вещество lipoCEST, контрастное вещество, представляющее собой комплекс гадолиния или марганца, контрастное вещество для МРТ, состоящее из частиц оксида железа, или ¹⁹F-метка, предпочтительно в сочетании с контрастным веществом с определенным химическим сдвигом, могут быть использованы в комбинации с контрастным веществом, детектируемым методом ВМЧ. Одно из нескольких указанных контрастных веществ может присутствовать в композиции или в оболочечной структуре, определенной выше. В настоящем изобретении также рассматривается применение определенных выше композиций в комбинации с композициями, которые содержат контрастные вещества для МРТ, и которые могут также содержать одно или несколько вышеописанных лекарственных средств. Если эти композиции используются в комбинации друг с другом, то они должны, предпочтительно, иметь одинаковые исходные точки их введения в организм, а в другом варианте изобретения они также должны иметь одинаковые или аналогичные размеры и/или одинаковые или аналогичные составы, то есть они должны состоять из одних и тех же структурных блоков в указанной оболочечной структуре, например из липидов, фосфолипидов и сополимеров, и/или они должны иметь одинаковые или аналогичные массы и т.п., что позволит получить аналогичные или идентичные профили распределения в биологической системе, а обычно в организме животного или человека.

В другом предпочтительном варианте настоящего изобретения, применение композиции, содержащей вышеупомянутую полость-образующую оболочечную структуру в качестве носителя для регулируемой доставки лекарственного средства, также включает высвобождение содержимого указанной оболочечной структуры под действием внешних стимулов. В соответствии с этим, после мониторинга транспорта или распределения и/или локализации композиции, содержащей лекарственное средство согласно изобретению, может быть индуцировано высвобождение указанного лекарственного средства в окружающее пространство после достижения им предварительно определенной области-мишени или выбранного участка, или альтернативно, после прохождения предварительно определенного периода времени. Альтернативно или дополнительно, может быть осуществлен мониторинг самого процесса высвобождения или его регуляция методом ВМЧ на основе присутствия контрастного вещества в полости оболочечной структуры; контрастного вещества, связанного с самой оболочечной структурой, или контрастного вещества, связанного с лекарственным средством, высвобождаемым из оболочечной структуры. В зависимости от точного участка локализации и уровня связывания контрастного вещества может быть детектировано распределение молекул лекарственного средства в выбранном участке или поблизости от выбранного участка, распределение контрастных веществ per se или распределение остальных компонентов оболочечной структуры после их высвобождения.

Особенно предпочтительной является комбинация методов ВМЧ и МРТ, упомянутых выше, где метод ВМЧ может оказаться предпочтительным после индуцирования высвобождения из композиции для определения абсолютной локальной концентрации частиц в определенном участке, а метод МРТ может оказаться предпочтительным для визуализации самого события высвобождения лекарственного средства. Этот способ может быть осуществлен с помощью контрастного вещества только одного типа, которое может быть детектировано методом ВМЧ и МРТ, например, контрастного вещества, содержащего магнитные частицы, имеющие различные размеры или различные магнитные моменты, или различное время перемагничивания, например, такие частицы, как Resovist, либо методом объединения типичных контрастных веществ для ВМЧ и типичных контрастных веществ для МРТ, определенных выше. Данные и информация, полученные методами ВМЧ- и/или МРТ-детектирования, осуществляемыми до, во время и/или после высвобождения лекарственных средств, могут быть также использованы как информация об обратной связи для регуляции самого высвобождения, например, в целях усиления действия стимула высвобождения, а также замедления или прекращения его действия и т.п. Так, например, если полученные ВМЧ-данные, а в частности, МРТ-данные, указывали на медленное или неполное высвобождение лекарственного средства, то действие стимула может быть изменено, то есть могут быть увеличены время его действия или интенсивность, либо он может быть введен повторно один или несколько раз. Альтернативно, процесс высвобождения может быть остановлен, например, после высвобождения примерно 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% или 80% лекарственного средства, путем прекращения действия стимула, что, предпочтительно, может приводить к закрытию пор или к реорганизации оболочечной структуры. Регуляция и мониторинг последующего транспорта и распределения таких частично высвобождаемых композиций могут быть осуществлены методом ВМЧ. Затем, например, процесс высвобождения может быть продолжен в другом положении или на другом выбранном участке, что будет снова приводить к полному или частичному высвобождению, например, примерно на 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70% и т.п. полезной нагрузки оболочечной структуры. Такое частичное высвобождение может повторяться один или несколько раз, например 2 раза, 3 раза, 4 раза, 5 раз или 10 раз.

Внешним стимулом может быть стимул, описанный выше, включая, например, изменение температуры, а в частности нагревание; изменение давления, рН, концентрации ионов и потока жидкости; радиочастотное излучение, сфокусированное ультразвуковое облучение, изменение магнитного поля, изменение электрического поля, радиочастотное излучение и/или присутствие дестабилизирующих молекул. Предпочтительным внешним стимулом для высвобождения содержимого из оболочечной структуры является повышение температуры, снижение температуры, повышение давления и/или снижение давления, как определено выше. Такая стимуляция может быть осуществлена любым физиологически приемлемым методом, известным специалистам в данной области, а предпочтительно, с помощью сфокусированного источника энергии, способного индуцировать в высокой степени локализованную гипертермию. Стимуляция путем изменения давления может быть осуществлена любым подходящим методом, например с помощью микроволновой обработки, обработки ультразвуком или магнитной индукции и т.п. Особенно предпочтительная стимуляция достигается сфокусированным ультразвуковым излучением высокой интенсивности (HIFU), радиочастотным излучением высокой интенсивности (RF) или магнитными полями быстрого переключения. Эти стимулы могут вызывать изменение температуры, изменение давления или изменение температуры и давления.

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к способу сбора данных по регуляции процесса высвобождения лекарственного средства, где указанный способ включает детектирование или определение локализации методом ВМЧ (i) композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или (ii) определенной выше композиции до, во время или после воздействия внешнего стимула, высвобождающего содержимое указанной оболочечной структуры. Используемый здесь термин «сбор данных о регуляции процесса высвобождения лекарственного средства» означает получение информации по локализации и приблизительному местонахождению композиции согласно изобретению и/или перемещению композиции согласно изобретению, предпочтительно, методом визуализации магнитных частиц. Может быть проведен мониторинг композиции согласно изобретению, которая может соответствующим образом перемещаться по всему организму животного или человека или части его организма, например на 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60% и т.п. от всего организма, а также может быть проведено наблюдение за состоянием и скоростью такого транспорта, которые могут быть детектированы и зарегистрированы с помощью контрастного вещества, детектируемого методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а предпочтительно, контрастного вещества, содержащего магнитные частицы, определенные выше. ВМЧ-сигнал, детектируемый, например, методом нульмерной ВМЧ, такой как СМЧ, или классическим методом трехмерной ВМЧ, может быть получен путем визуализации элемента объемного изображения или измерения объема ВМЧ, что позволяет количественно детектировать контрастное вещество, а следовательно, и композицию(и) или оболочечную(ые) структуру(ы), связанную(ые) с таким контрастным веществом. Поэтому этот сигнал может быть использован в качестве количественной оценки или для измерения концентрации всего контрастного вещества в элементе объемного изображения, то есть в качестве исходных данных для определения локализации композиции или частиц. В частности, используемый здесь термин «контроль» означает возможность определения абсолютной концентрации локального контрастного вещества или концентрации магнитных частиц на определенном участке, то есть количественного определения контрастного вещества, и тем самым состава и концентрации лекарственного средства в определенном пятне, а предпочтительно, в биологической системе, например в организме животного или человека. Используемый здесь термин «способ доставки лекарственного средства» означает по меньшей мере одну стадию из нижеследующей последовательности стадий или событий, включающих введение композиции согласно изобретению в биологическую систему, например в организм животного или человека, распределение или транспорт указанной композиции в указанной биологической системе, и доставку указанной композиции в предварительно определенные участки, зоны, органы, ткани, клеточные слои, структуры и т.п. биологической системы или организма. Мониторинг локализации указанной композиции и определения концентрации контрастных веществ в указанной композиции могут быть, в частности, осуществлены до воздействия внешнего стимула, то есть до достижения им нужного участка и/или во время и/или после воздействия внешнего стимула, как описано выше. Мониторинг, регистрация, анализ и модификация каждой из этих стадий могут быть осуществлены методом ВМЧ. В соответствии с этим, полученная информация может быть использована для оценки высвобождения лекарственного средства или в диагностических целях.

В конкретном варианте настоящего изобретения могут быть получены данные о локализации и распределении всех композиций или определенного процента этих композиций, например 20%, 40%, 60%, 80% от всех композиций, присутствующих в биологической системе. В соответствии с этим, полученная информация может давать определенную картину о перемещении и распределении композиций, начиная от исходной точки, как указывалось выше. Альтернативно, эта информация может быть использована для того, чтобы определить, является ли распределение композиций или связанных с ними лекарственных средств системным, и для того, чтобы определить, какой процент исходного вещества, то есть композиций, в исходной точке доставляется в нужный участок, например, в конкретный орган или в конкретную ткань.

В особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения, способ сбора данных о регуляции процесса доставки лекарственного средства может включать детектирование или определение локализации вышеописанной композиции методом ВМЧ и МРТ. Комбинированное применение методов ВМЧ и МРТ, а также соответствующее их применение и их преимущества описаны выше.

В другом варианте настоящего изобретения, способ сбора данных о регуляции процесса высвобождения лекарственного средства включает дополнительную стадию высвобождения содержимого оболочечной структуры под действием внешнего стимула. Высвобождение содержимого, а в частности, лекарственного средства, определенного выше, может быть скоординировано с данными, полученными во время детектирования и определения локализации композиции, описанной выше, то есть такое высвобождение может быть индуцировано после доставки композиции на участок-мишень или на выбранный участок. Кроме того, может быть осуществлен мониторинг самого процесса высвобождения, а также мониторинг местонахождения композиции, то есть оболочечной структуры, описанной в разделе, относящемся к применению настоящего изобретения, описанному выше. Применяемым стимулом может быть, предпочтительно, повышение температуры, снижение температуры, повышение давления и/или снижение давления, как описано выше.

В другом своем варианте настоящее изобретение относится к способу лечения и/или диагностики патологического состояния или пораженного органа или пораженной ткани, предпочтительно, в организме животного или человека, где указанный способ включает осуществление регулируемой доставки лекарственного средства, включая детектирование или определение локализации методом ВМЧ (i) композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или (ii) композиции, определенной выше, до, во время и/или после воздействия на нее внешних стимулов; и высвобождение содержимого указанной оболочечной структуры под действием внешних стимулов, а предпочтительно, повышения температуры, снижения температуры, повышения давления и/или снижения давления в участке-мишени или в выбранном участке. Указанный способ включает введение описанной выше композиции в подходящий участок, например в кровеносные сосуды; мониторинг перемещения указанной композиции и высвобождения полезной нагрузки лекарственного средства во второй участок, а предпочтительно, высвобождения в сочетании с мониторингом эффекта такого высвобождения. Альтернативно, такой способ может включать только стадии мониторинга перемещения указанной композиции и высвобождения полезной нагрузки лекарственного средства во второй участок. Альтернативно, указанный способ может включать только стадии введения вышеописанной композиции в подходящий участок, например в кровеносные сосуды, и высвобождения полезной нагрузки лекарственного средства во второй участок.

В другом своем аспекте настоящее изобретение относится к композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или к вышеописанной композиции, которая может быть использована для лечения патологического состояния.

В другом своем варианте настоящее изобретение относится к композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или к вышеописанной композиции, которая может быть использована для диагностики патологического состояния.

В другом своем варианте настоящее изобретение относится к способу приготовления фармацевтической композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или определенной выше фармацевтической композиции, которая может быть использована для лечения патологического состояния.

В еще одном своем варианте настоящее изобретение относится к способу приготовления диагностической композиции, содержащей полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура содержит лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанное контрастное вещество может быть детектировано методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), а указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое в окружающее пространство под действием внешнего стимула; или определенной выше диагностической композиции, которая может быть использована для диагностики патологического состояния.

Используемый здесь термин «патологическое состояние» означает заболевание, расстройство или нарушение функций тканей или органов любого типа и т.п., которые могут быть устранены с использованием композиции, определенной выше. Так, например, такое патологическое состояние может быть мишенью в том случае, если участок поражения или область дисфункции ассоциируются с сердечно-сосудистой системой, а предпочтительно, если композиция или оболочечная структура согласно изобретению способна проходить через сердечно-сосудистую систему. Типичными примерами являются все заболевания, которые могут быть восприимчивыми при проникновении указанной композиции в кровеносные сосуды. Альтернативно, патологическое состояние может быть мишенью в том случае, если участок поражения или область дисфункции связаны с лимфатической системой, а предпочтительно, если композиция или оболочечная структура согласно изобретению способна проходить через лимфатическую систему. В другом альтернативном варианте, патологическое состояние может быть мишенью в том случае, если участок поражения или область дисфункции связаны с цереброспинальной жидкостью, а предпочтительно, если композиция или оболочечная структура согласно изобретению способна проходить через такую цереброспинальную жидкость.

Патологическими состояниями, которые могут быть подвергнуты лечению с использованием композиции согласно изобретению, являются, но не ограничиваются ими, иммунодефицит или расстройства иммунной системы, например пролиферация, дифференцировка или мобилизация (хемотаксис) иммунных клеток. Такими патологическими состояниями также является дефицит или нарушение функций гемопоэтических клеток. Примерами синдромов иммунодефицита являются, но не ограничиваются ими, расстройства, ассоциированные с дефицитом белков сыворотки крови (например, агаммаглобулинемия, дисгаммаглобулинемия), атаксия-телеангиэктазия, вариабельный неклассифицируемый иммунодефицит, синдром Ди Георге, ВИЧ-инфекция, HTLV-BLV-инфекция, синдром дефицита адгезии лейкоцитов, лимфопения, бактерицидная дисфункция фагоцитов, тяжелый комбинированный иммунодефицит (ТКИД), синдром Вискотта-Олдрича, анемия, тромбоцитопения или гемоглобинурия.

Другими расстройствами являются нарушение свертывания крови (например, афибриногенемия, дефицит фактора свертывания крови) или дефицит тромбоцитов в сыворотке крови (например, тромбоцитопения), сердечные приступы (инфаркт) или инсульты, или прединфарктные состояния.

Другими расстройствами являются сердечно-сосудистые заболевания, расстройства и состояния и/или патологии сердечно-сосудистой системы, такие как артериальные свищи, артериовенозные свищи, церебральные артериовенозные свищи, врожденные пороки сердца, легочная атрезия и синдром «турецкой сабли». Врожденными пороками сердца являются сужение перешейка аорты, трехпредсердное сердце (cor triatriatum), аномалии коронарных сосудов, аномальное соединение предсердий с желудочками, декстрокардия, открытый артериальный проток, аномалия Эбштейна, комплекс Эйзенменгера, синдром гиперплазии левого желудочка сердца, левокардия, тетралогия Фалло, транспозиция крупных сосудов, двойное отверстие правого желудочка, атрезия трехстворчатого клапана, стойкий артерит ствола аорты и незаращение перегородки сердца, такое как незаращение аортопульмонарной перегородки, дефект закладки эндокарда, синдром Лютембахера, триада Фалло, дефект межжелудочковой перегородки. Сердечно-сосудистыми заболеваниями, расстройствами и/или состояниями также являются болезни сердца, такие как аритмии, карциноидное заболевание сердца, высокий сердечный выброс, низкий сердечный выброс, заболевание, вызываемое тампонадой сердца, эндокардит (включая бактериальный эндокардит), аневризма сердца, остановка сердца, застойная сердечная недостаточность, застойная кардиомиопатия, пароксизмальная одышка, отек сердца, гипертрофия сердца, застойная кардиомиопатия, гипертрофия левого желудочка, гипертрофия правого желудочка, постинфарктный разрыв миокарда, разрыв перегородки желудочка, поражение сердечного клапана, поражение миокарда, ишемия миокарда, экссудативный перикардит, перикардит (включая сдавливающий и туберкулерзный перикардит), пневмоперикардит, постперикардиотомический синдром, легочное сердце, ревматическое заболевание сердца, дисфункция желудочка, гиперемия, сердечно-сосудистые осложнения при беременности, синдром «турецкой сабли», сердечно-сосудистый сифилис и сердечно-сосудистый туберкулез. Аритмиями являются аритмия синуса, трепетание предсердий, дрожание предсердий, брадикардия, экстрасистолы, синдром Адамса-Стокса, блокада ножки пучка Гиса, блокада синусового узла, синдром удлинения QT (на ЭКГ), парасистолия, синдром Лауна-Генона-Левина, синдром преждевременного возбуждения желудочков типа Махейма, синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта, синдром дисфункции синусового узла, тахикардия и фибрилляция желудочков. Тахикардиями являются пароксизмальная тахикардия, суправентрикулярная тахикардия, усиленный идиовентрикулярный ритм сердца, атриовентрикулярная узловая тахикардия «ре-энтри», эктопическая тахикардия предсердий, эктопическая атриовентрикулярная (узловая) пароксизмальная тахикардия, синусопредсердная узловая тахикардия «ре-энтри», синусовая тахикардия, трепетание-мерцание желудочков и вентрикулярная тахикардия. Заболеваниями сердечного клапана являются недостаточность клапана аорты, стеноз клапана аорты, шум в ушах, выпадение клапана аорты, выпадение митрального клапана, выпадение предсердно-желудочкового (трехстворчатого) клапана, недостаточность митрального клапана, стеноз митрального клапана, атрезия легких, недостаточность легочного клапана, стеноз легочного клапана, атрезия трехстворчатого клапана, недостаточность трехстворчатого клапана и стеноз трехстворчатого клапана. Заболеваниями миокарда являются алкогольная кардиомиопатия, застойная кардиомиопатия, гипертрофическая кардиомиопатия, стеноз подклапана аорты, стеноз легочного подклапана, рестриктивная кардиомиопатия, кардиомиопатия Чагаса, фиброэластоз эндокарда, фиброз эндомиокарда, синдром Кернса, реперфузионное поражение миокарда и миокардит. Ишемиями миокарда являются ишемическая болезнь сердца, такая как стенокардия, аневризма коронарной артерии, артериосклероз коронарной артерии, тромбоз коронарной артерии, спазм сосудов коронарной артерии, инфаркт миокарда и остановка действия миокарда. Сердечно-сосудистыми заболеваниями также являются сосудистые заболевания, такие как аневризма, ангиодисплазия, ангиоматоз, бактериальный ангиоматоз, болезнь Гиппеля-Линдау, синдром Клиппеля-Тренея-Вебера, синдром Штурге-Вебера, ангионевротический отек, заболевания аорты, артерит Такаясу, аортит, синдром Лерихе, заболевания, ассоциированные с закупоркой артерии, артерит, энартерит, нодозный полиартерит, цереброваскулярные заболевания, расстройства и/или состояния, диабетические ангиопатии, диабетическая ретинопатия, эмболии, тромбоз, эритромелалгия, геморрой, закупорка печеночной вены, гипертензия, гипотензия, ишемия, заболевания периферических сосудов, флебит, закупорка легочной вены, болезнь Рейно, синдром CREST, закупорка вены сетчатки, синдром «турецкой сабли», синдром верхней полой вены, телеангиэктазия, атаксия-телеангиэктазия, наследственная геморрагическая телеангиэктазия, варикоцеле, варикозные вены, варикозные язвы, васкулит и венозная недостаточность. Аневризмами являются разделяющие аневризмы, ложные аневризмы, аневризмы, вызываемые инфекциями, аневризмы в результате разрыва, аневризмы аорты, аневризмы коры головного мозга, аневризмы коронарной артерии, аневризмы сердца и аневризмы подвздошной артерии. Заболеваниями, ассоциированными с закупоркой артерии, являются артериосклероз, перемежающаяся хромота, стеноз сонной артерии, фибромышечная дисплазия, закупорка сосудов брыжеечной вены, болезнь Хашимото (мойя-мойя), обструкция почечной артерии, закупорка сетчаточной артерии и облитерирующий тромбоангиит. Заболеваниями, расстройствами и/или состояниями сосудов головного мозга являются заболевания сонной артерии, амилоидная церебральная ангиопатия, аневризма головного мозга, анексия головного мозга, церебральный артериосклероз, артериовенозные свищи в головном мозге, заболевания артерии головного мозга, эмболия головного мозга и тромбоз, тромбоз сонной артерии, синусовый тромбоз, синдром Валленберга, кровоизлияние в головной мозг, эпидуральная гематома, субдуральная гематома, кровоизлияние в подпаутинное пространство, инфаркт коры головного мозга, ишемия коры головного мозга (включая преходящую ишемию), синдром «потери» подключичной области, лейкомаляция в перивентрикулярной области, «гистаминовая» головная боль, кластерная головная боль, мигрень и недостаточность осевых позвонков. Эмболиями являются воздушная эмболия, эмболия амнеотической жидкости, холестериновая эмболия, синдром «синих пальцев», жировая эмболия, эмболия легких и тромбоэмболия. Тромбозами являются тромбоз коронарной артерии, тромбоз печеночной вены, закупорка сетчаточной вены, тромбоз сонной артерии, синусовый тромбоз, синдром Валленберга и тромбофлебит. Ишемиями являются ишемия коры головного мозга, ишемический колит, туннельные синдромы, внешний туннельный синдром, ишемия миокарда, реперфузионные повреждения и ишемия периферических конечностей. Васкулитами являются аортит, артерит, синдром Бехчета, синдром Черга-Штрауса, синдром поражения кожно-слизистой оболочки лимфоузлов, облитерирующий тромбоангиит, васкулит, ассоциированный с гиперчувствительностью, пурпура Шенлейна-Геноха, аллергический кожный васкулит и гранулематоз Вегенера.

Другими заболеваниями являются аутоиммунные заболевания, такие как болезнь Аддисона, гемолитическая анемия, антифосфолипидный синдром, ревматоидный артрит, дерматит, аллергический энцефаломиелит, гломерулонефрит, синдром Гудпасчера, болезнь Грейвса, рассеянный склероз, тяжелая миастения, неврит, конъюнктивит, буллезный пемфигоид, пузырчатка, полиэндокринопатии, пурпура, болезнь Рейтера, синдром «негнущегося человека», аутоиммунный тиреоидит, системная красная волчанка, аутоиммунное воспаление легких, синдром Гийена-Барре, инсулинозависимый сахарный диабет или аутоиммунное воспаление глаз. Другими заболеваниями являются аллергические реакции и состояния, такие как астма (в частности, аллергическая астма) или другие респираторные заболевания, а также гиперпролиферативные расстройства, включая новообразования, рак или опухоли, такие как новообразования, рак или опухоли, локализованные в брюшной полости, в кости, в молочной железе, в пищеварительной системе, в легких, в поджелудочной железе, в слепой кишке, в эндокринных железах (в надпочечниках, в паращитовидной железе, в гипофизе, в яичках, в яичнике, в тимусе и в щитовидной железе), в глазах, в области головы и шеи, в нервных тканях (центральной и периферической нервной системы), в лимфатической системе, в области таза, на коже, в мягких тканях, в селезенке, в грудной клетке и в мочеполовых путях. Другими примерами гиперпролиферативных расстройств, которые могут быть подвергнуты лечению, являются гипергаммаглобулинемия, лимфопролиферативные расстройства, парапротеинемия, пурпура, саркоидоз, синдром Сезари, макроглобулинемия Вальденстрема, болезнь Гуше, гистиоцитоз и любое другое гиперпролиферативное заболевание, локализованное в системе органов, перечисленных выше.

Другими заболеваниями являются нейродегенеративные патологические состояния, поведенческие расстройства или воспалительные состояния, которыми являются, но не ограничиваются ими, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, болезнь Хантингтона, синдром Туретта, энцефалит, демиелинизирующее заболевание, периферическая невропатия, травмы, врожденные пороки развития, поражение спинного мозга, ишемия, аневризмы, кровоизлияния, шизофрения, мании, деменция, паранойя, обессивно-компульсивное расстройство, депрессия, панические атаки, нарушение способности к обучению, АБС (амиотрофический боковой склероз), психозы, аутизм и аномальное поведение, включая нарушение питания, расстройство сна, неуравновешенность или нарушение восприятия действительности.

Другими заболеваниями являются патологические состояния, вызываемые инфекциями. Одним из инфекционных агентов, которые могут вызывать заболевания или симптомы, являются вирусы. Примерами вирусов являются, но не ограничиваются ими, ДНК- и РНК-вирусы нижеследующих семейств: арбовирусы, аденовирусы, аренавирусы, артеривирусы, бимавирусы, буньявирусы, калицивирусы, цирковирусы, коронавирусы, флавивирусы, гепаднавирусы (вирусы гепатита), герпесвирусы (такие как цитомегаловирус, вирус простого герпеса, вирус опоясывающего лишая), мономегавирусы (например, парамиксовирусы, морбилливирусы, рабдовирусы), ортомиксовирусы (например, вирус гриппа), паповавирусы, парвовирусы, пикорнавирусы, поксвирусы (такие как вирус натуральной оспы или коровьей оспы), реовирусы (например, ротавирус), ретровирусы (HTLV-I, HTLV-II, лентивирус) и тогавирусы (например, вирус бешенства). Вирусы, принадлежащие к этим семействам, могут вызывать различные заболевания или симптомы, включая, но не ограничиваясь ими, артрит, бронхиолит, энцефалит, глазные инфекции (например, конъюнктивит, кератит), синдром хронической усталости, гепатит (гепатит А, В, С, Е, хронический гепатит, активный гепатит, гепатит дельта), менингит, заболевания, вызываемые условно-патогенными инфекциями (например, СПИД), пневмонию, лимфому Беркитта, куриную оспу, геморрагическую лихорадку, корь, паротит, парагрипп, бешенство, насморк, заболевания, вызываемые полиовирусами, лейкоз, коревую краснуху, заболевания, передаваемые половым путем, кожные болезни (например, красный плоский лишай, бородавки) и виремию.

Аналогичным образом, инфекционными агентами являются бактериальные или грибковые агенты, такие как грамотрицательные и грамположительные бактерии и грибы, вызывающие следующие заболевания: заболевания, вызываемые актиномицетами (например, Corynebacterium, Mycobacterium, Norcardia), аспергиллез; заболевания, вызываемые бактериями Bacillaceae (например, Anthrax, Clostridium), заболевания, вызываемые бактериями Bacteroidaceae; бластомикоз, заболевания, вызываемые бактериями Bordetella, Borrelia; бруцеллез, кандидоз, заболевания, вызываемые бактериями Campylobacter, кокцидиоидомикоз, криптококкоз, дерматомикоз, заболевания, вызываемые кишечными бактериями (Klebsiella, Salmonella, Serratia, Yersinia), заболевания, вызываемые бактериями Erysipelothrix, Helicobacter; болезнь легионеров, лептоспироз, листриоз, заболевания, вызываемые бактериями Mycoplasmatales, Neisseriaceae (например, Acinetobacter, Gonorrhea, Menigococcal), инфекции, вызываемые бактериями Pasteurellacea (например, Actinobacillus, Heamophilus, Pasteureila), инфекции, вызываемые бактериями Pseudomonas, инфекции, вызываемые риккетсиями, хламидиями; сифилис и стафилококковые инфекции. Эти семейства бактерий или грибов могут вызывать нижеследующие заболевания или симптомы, включая, но не ограничиваясь ими, бактеримию, эндокардит, глазные инфекции (конъюнктивит, туберкулез, увеит), гингивит; заболевания, вызываемые условно-патогенными инфекциями (например, ассоциированные со СПИД инфекции), паронихия, инфекции, вызываемые протезированием, болезнь Рейтера, инфекции дыхательных путей, такие как приступообразный кашель или энфизема; сепсис, болезнь Лайма, болезнь «кошачьего крика», дизентерию, паратифоидную лихорадку, пищевое отравление, тиф, пневмонию, гонорею, хламидиоз, сифилис, дифтерию, проказу, паратуберкулез, туберкулез, волчанку, ботулизм, гангрену, столбняк, импетиго, ревматическую лихорадку, скарлатину, болезни, передаваемые половым путем, кожные болезни (например, целлюлит, дерматомикозы), токсемию, инфекции мочевых путей или раневые инфекции.

Другие инфекции или заболевания вызываются нижеследующими бактериями: Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis, Klebsiella pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa, Enterococcus faecium, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus capitis, Klebsiella oxytoca, Streptococcus agalactiae, Proteus mirabilis, Staphylococcus cohnii, Staphylococcus haemolyticus, Acinetobacter baumannii, Enterococcus sp., Proteus vulgaris, Serratia marcescens, Staphylococcus warneri, Staphylococcus hominis, Streptococcus anginosus, Streptococcus mitis, Staphylococcus auricularis, Staphylococcus lentus, Streptococcus beta haem Group G, Streptococcus beta haem Group F, Streptococcus gordonii, Streptococcus Group D, Streptococcus oralis, Streptococcus parasanguis, Streptococcus salivarius, Citrobacter freudii, Listeria monocytogenes, Micrococcus luteus, Acinetobacter junii, Bacillus cereus, Bacteroides caccae, Bacteroides uniformis, Bacteroides vulgatus, Clostridium perfringens, Corynebacterium pseudodiphtheriticum, Corynebacterium sp., Corynebacterium urealyticum, Fusiobacterium nucleatum, Micrococcus sp., Pasteurella multocida, Propionibacterium acnes, Ralstonia pickettii, Salmonella ser. Paratyphi B или Yersinia enterocditi.

Кроме того, инфекциями, заболеваниями или симптомами, которые вызываются паразитарными агентами и которые могут быть подвергнуты лечению, являются, но не ограничиваются ими, амебиоз, бабезиоз, кокцидоз, криптоспоридиоз, диентамебиоз, клещевой токсоплазмоз, заболевания, вызываемые эктопаразитами, лямблиоз, гельминтоз, лейшманиоз, тейляриоз, токсоплазмоз, трипаносомоз и трихомоноз. Эти паразиты могут вызывать различные заболевания или симптомы, включая, но не ограничиваясь ими, чесотку, тромбикулез, глазные инфекции, кишечные заболевания (например, дизентерию, лямблиоз), заболевания печени, заболевания легких, заболевания, вызываемые условно-патогенными инфекциями (например, заболевания, ассоциированные со СПИД'ом), малярию, токсикоз беременных и токсоплазмоз.

Лечение вышеупомянутых патологических состояний может быть объединено с другими способами лечения, например с классическим способом путем перорального, внутривенного, интраназального и т.п. введения известного лекарственного препарата или фармацевтической композиции, например препарата, который, как известно, является эффективным для лечения данного заболевания или ассоциированного с ним патологического состояния. Так, например, классический способ лечения может быть применен для лечения заболевания в режиме системного введения лекарственного средства, а композиция согласно изобретению может быть локально введена одновременно или во время того же самого курса терапии, проводимого для лечения патологического состояния.

В особенно предпочтительном варианте настоящего изобретения, композиции, например фармацевтическая или диагностическая композиция, определенные выше, или содержащееся в них лекарственное средство могут быть введены и обработаны стимулом, вызывающим высвобождение указанного лекарственного средства из указанной композиции или оболочечной структуры во внешнее пространство. Указанным стимулом может быть внешний стимул, а более предпочтительно, повышение или снижение температуры, или повышение или снижение давления. Такая стимуляция может быть осуществлена любым подходящим методом или с помощью любого подходящего устройства, известных специалистам, например с помощью локальной системы нагревания, с помощью электрического поля, магнитного поля, сфокусированного ультразвукового излучения и/или радиочастотного излучения. Особенно предпочтительная стимуляция достигается с помощью сфокусированного ультразвукового излучения высокой интенсивности (HIFU), радиочастотного излучения высокой интенсивности (RF) или магнитных полей быстрого переключения. Эти стимулы могут вызывать изменение температуры, изменение давления или изменение температуры и давления.

Особенно предпочтительным является применение тепловых стимулов, подаваемых, например, с помощью локальных систем нагревания. В другом предпочтительном варианте изобретения, введение тепловых стимулов может быть также объединено с применением дополнительного метода терапии, основанного на локальной гипертермии, с получением терапевтического эффекта.

В другом предпочтительном варианте изобретения композиция согласно изобретению, например, фармацевтическая или диагностическая композиция, определенная выше, может быть детектирована методом ВМЧ или комбинацией методов ВМЧ и МРТ, как описано выше. В соответствии с этим, определение локализации или детектирование указанной композиции могут быть осуществлены до, во время и/или после проведения лечения. Кроме того, местонахождение композиции или остатков оболочечной структуры может быть установлено после проведения стадии введения. Такое детектирование может оказаться эффективным для оценки биодинамических процессов и скорости экскреции и для определения соответствующих параметров токсичности и т.п. Кроме того, стадия введения, то есть высвобождения лекарственного средства, может регулироваться и может быть подвергнута воздействию или изменению во время высвобождения лекарственного средства, например, по петле обратной связи в зависимости от уровня высвобождения. Сам этот процесс может быть отрегулирован, как описано выше.

В другом конкретном варианте изобретения композиция согласно изобретению может быть использована во время хирургической операции, например операции по удалению конкретных тканей, а предпочтительно, пораженных раком тканей или частей органов. Такая операция может быть осуществлена любым подходящим методом, известным специалистам, например посредством сфокусированного ультразвукового излучения высокой интенсивности (HIFU) и/или методами МРТ. Композиция согласно изобретению может быть соответствующим образом доставлена в определенную область и/или локализована в области, которая должна быть удалена. После этого указанная композиция может быть захвачена удаляемой тканью. Контрастные вещества, присутствующие в данной композиции, могут сохраняться внутри этой композиции, либо они могут высвобождаться под действием стимулов или, например, во время самой хирургической операции. Поскольку контрастное вещество захватывается тканями, то для определения границ удаляемой области, то есть для точного определения удаляемой области, может быть применен метод ВМЧ. Такая информация может быть использована для последующих стадий диагностики или терапии, например для повторения хирургической операции. Кроме того, может быть установлена локализация указанной композиции и ее последующее высвобождение, где указанная композиция может включать лекарственные средства, которые, в сочетании с удалением пораженной ткани, дают нужный терапевтический эффект, например химиотерапевтические агенты или противораковые средства.

Нижеследующие примеры и графические материалы приводятся в иллюстративных целях. Поэтому, совершенно очевидно, что эти примеры и графический материал не должны рассматриваться как ограничение настоящего изобретения. Специалист в данной области может самостоятельно рассмотреть дополнительные модификации в сформулированные здесь принципы изобретения.

Примеры

Пример 1 - Получение ДНК-нагруженных термочувствительных липосом

В типичном препарате ДНК-нагруженных термочувствительных липосом 6,3 мг (8,5 мкмоль) DPPC; 0,5 мг (1,0 мкмоль) MPPC; 1,4 мг (0,5 мкмоль) DPPE-PEG2000 и 25 мкл 1 мг/мл раствора Liss Rhod PE в CHCl₃ растворяли в CHCl₃ с получением 1,0 мл CHCl₃-раствора, содержащего липиды в концентрации 10 мМ. ДНК (спермы сельди, Sigma-Aldrich) растворяли в буфере HEPES (135 мМ NaCl, 20 мМ HEPES, pH 7,40), в маточном растворе Resovist или в их смеси. 0,3 мл полученного таким образом водного раствора смешивали с раствором CHCl₃и получали смесь типа «вода/масло» в отношении 0,3:1 (W/O). Состав водной фазы варьировал, как указано в нижеследующей таблице 1:

Таблица 1 Композиция примеров 1-3
n	с(ДНК)/ мг/мл	V(ДНК)/ мл	c(Resovist)/ мМ	V(Resovist)/ мл	Метка*
1	30	0,30	-	-	-
2	30	0,30	-	-	+
3	30	0,15	0,50	0,15	-
* Образец был флуоресцентно помечен 0,1% Liss Rhod PE в липидной композиции.

Полученную смесь обрабатывали ультразвуком в ультразвуковом устройстве QEX 600 с частотой 20 кГц, амплитудой 108 Ватт и температурой 20°C в течение 5 минут. Полученную эмульсию типа «вода/масло» выливали в 8 мл буферного раствора HEPES, в колбу Эрленмейера емкостью 25 мл. Эту смесь перемешивали в течение ночи при комнатной температуре для медленного выпаривания CHCl₃, в результате чего получали неочищенный раствор липосомы, содержащий фракцию, состоящую из неинкапсулированных частиц Resovist. Эти частицы удаляли с помощью гель-проникающей хроматографии (ГПХ) в следующей стадии.

В стандартную стеклянную колонку загружали сефакрил S-1000 (GE Healthcare) в целях приготовления колонки для ГПХ (размеры колонки: длина - 11 см, диаметр - 3 см; исходная суспензия Sephacryl S-1000: 90 мл). Колонку два раза промывали одним колоночным объемом буфера HEPES (135 мМ NaCl, 20 мМ HEPES, pH 7,40). 5 мл неочищенного раствора липосом осторожно загружали на гелевый слой. Верхнюю часть этого гелевого слоя два раза промывали 1 мл буфера, а затем этим буфером заполняли колонку. Было собрано 2 мл каждой фракции. Мониторинг разделения проводили методом динамического рассеяния света (ДРС) и методом спектроскопии в диапазоне «УФ-видимый свет», как показано на фигуре 3. ДРС-метод является особенно подходящим для детекции липосом, а спектроскопия в диапазоне «УФ-видимый свет» является наиболее подходящей для оценки присутствия ДНК, поскольку ДНК имеет характеристический пик поглощения на 260 нм.

Успешное отделение липосом от свободной ДНК подтверждали с помощью электрофореза в агарозном геле. 3% агарозный гель получали путем растворения 1,5 г агарозы в 50 мл буфера (0,09 M трис-бората/0,09 M борной кислоты/0,001 M EDTA). Суспензию кипятили в микроволновой печи до тех пор, пока раствор не становился прозрачным. Полученный раствор охлаждали примерно до 50°C. К этому раствору добавляли этидийбромид (ЭБ), в результате чего получали 0,5 мкг/мл раствора ЭБ. Для этого 2,5 мкл ЭБ (10 мг/мл) добавляли к 50 мл агарозного раствора. Смесь интенсивно встряхивали во избежание образования пузырьков воздуха. Гель загружали в кластер и оставляли на 15 минут. После загрузки образца проводили электрофорез при 50 В в течение 40 минут. УФ-поглощение гелем визуализировали с помощью УФ-денситометрии (см. фигуру 4).

В этих условиях липосомы не перемещались на геле, тогда как свободная ДНК перемещалась, как это наблюдалось на эталонной дорожке А, нагруженной буферным раствором свободной ДНК спермы сельди. Свободная неинкапсулированная ДНК наблюдалась в объемах элюирования примерно от 36 до 48 мл, как было уже определено с помощью УФ-анализа, однако в более ранних фракциях, содержащих липосомы, ДНК не наблюдалась. По всей вероятности, ДНК, которая была инкапсулирована в липосомах, не подвергалась заметному окрашиванию этидийбромидом (ЭБ), который представляет собой заряженную полярную молекулу, поскольку такая молекула не может легко диффундировать в липосомы через липидный бислой и не может достигать таких молекул ДНК.

Пример 2 - Альтернативное получение ДНК-нагруженных термочувствительных липосом

Липосомы получали, как описано в примере 1, за исключением того, что для визуализации присутствующих липосом на агарозном геле, описанном выше, к липидной композиции добавляли флуоресцентный липид Liss Rhod PE (0,1% этого липида добавляли вместо 0,1% DPPC). Выбранная начальная концентрация липидов составляла 10 мМ (CHCl₃), и раствор ДНК, содержащий 30 мг/мл ДНК, использовали для создания внутреннего водного компартмента. Полученный раствор очищенных липосом концентрировали с 10-кратным увеличением концентрации на центрифуге Amicon с отсечкой молекулярной массы 100 кДа.

Затем оценивали доставку ДНК, индуцированную нагреванием вышеуказанного раствора до 50°C в течение 30 минут. Образцы раствора подвергали гель-электрофорезу до и после нагревания в целях исследования эффективности высвобождения захваченной ДНК (см. фигуру 5). Перед нагреванием (дорожка A) на исходном геле сохранялось только одно главное пятно, а слабый фоновый сигнал мог детектироваться на всей этой дорожке. После нагревания (дорожка В) наблюдалось яркое дополнительное пятно, соответствующее высвобождаемой ДНК. В обоих образцах присутствие липосом, которые не мигрировали в гелевую сетчатую структуру, подтверждали путем флуоресцентного мечения липидного бислоя. После нагревания в течение 30 минут наблюдалось заметное высвобождение ДНК.

Пример 3 - Подтверждение высвобождения лекарственного средства

ДНК/Resovist-нагруженные липосомы получали, как описано в примере 1, с использованием смеси ДНК и Resovist в загрузочной водной фазе. Выбранная исходная концентрация липида составляла 10 мМ (CHCl₃), а используемый внутренний водный компартмент содержал 15 мг/мл ДНК и Resovist (0,25 мМ Fe) (см. таблицу 1). После очистки образец концентрировали с 10-кратным увеличением концентрации на центрифуге Amicon с отсечкой молекулярной массы 100 кДа.

Температуру плавления липосомного липидного бислоя определяли методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Образец подвергали циклам нагревания/охлаждения при температурах от 20°C до 60°C со скоростью нагревания и охлаждения 15°C/мин и проводили мониторинг потока горячего воздуха. Исходя из полученной термограммы (см. фигуру 6), температура плавления, как было определено, составляла 40,8°C в двух последующих циклах нагревания, что точно соответствовало предполагаемой температуре плавления для этой липидной композиции, которая, как предполагалось, составляла 41°C.

Другой образец того же самого раствора, содержащего ДНК/Resovist-нагруженные липосомы, нагревали при 50°C в течение 30 минут. Образцы, которые брали в различные моменты времени от 0 до 30 минут после начала нагревания, подвергали гель-электрофорезу. Как показано на фигуре 7, крупная фракция захваченной ДНК высвобождалась уже через 30 секунд. Высвобождение ДНК, в основном, завершалось через одну минуту. Высвобождение ДНК дополнительно подтверждали с помощью ³¹P-ЯМР-спектроскопии (фигура 8). Спектры забуференного раствора ДНК/Resovist-нагруженных липосом регистрировали до и после нагревания при 55°C в течение 30 минут. Перед нагреванием сигнал не детектировался, что, вероятно, было обусловлено сильным уширением линии, соответствующей атомам фосфора ДНК, присутствующей внутри липосом. Магнитный резонанс (МР) атомов фосфора ДНК становился детектируемым только после нагревания до температуры, превышающей температуру плавления термочувствительной липосомы, что еще раз подтверждает тот факт, что высвобождение ДНК происходит при температуре, превышающей температуру плавления термочувствительных липосом.

После подтверждения термоиндуцированного высвобождения ДНК из ДНК/Resovist-нагруженных липосом проводили вторую стадию исследования термоиндуцированного высвобождения Resovist. Для этого проводили мониторинг времени продольной релаксации соответствующего раствора с помощью ЯМР-спектроскопии в зависимости от температуры. Было осуществлено два последовательных цикла нагревания (см. фигуру 9), состоящего из следующих стадий: нагревания от комнатной температуры (КТ) до 55°C со скоростью нагревания 0,5 K/мин и последующего охлаждения до комнатной температуры. Было обнаружено, что после первого нагревания наблюдалось заметное увеличение скорости релаксации R ₁ (R ₁=1/T ₁) при температуре, близкой к температуре плавления липидного бислоя, что указывало на высвобождение захваченных частиц Resovist. После охлаждения с 55°C до 25°C R ₁ снова снижался примерно при температуре, близкой к температуре плавления, и достигал конечного значения, которое значительно превышало исходное значение (то есть, составляло 1,5 с^-1 в отличие от исходного значения, которое составляло 0,8 с^-1). Полученный результат показал, что высвобождение Resovist было достаточно эффективным, однако некоторые частицы Resovist все еще могли оставаться внутри липосом. Поэтому проводили дополнительный цикл нагревания, который указывал на сохранение изменения R ₁, происходящего при температуре, близкой к температуре плавления, что, по всей вероятности, обусловлено присутствием некоторых оставшихся частиц Resovist, инкапсулированных в липосомах. Вода в интернализованной липосоме подвергается обмену без стерических затруднений на объемную молекулу воды только при температуре, превышающей температуру плавления, что может служить разумным объяснением сохраняющегося увеличения R₁ даже при проведении второго цикла нагревания.

Как показано на фигуре 10, высвобождение частиц оксида железа из липосомных носителей при температуре, превышающей их температуру плавления, независимо подтверждали с помощью анализа cryoTEM. Перед нагреванием наблюдалось присутствие термочувствительных липосом с высоким уровнем Resovist-нагрузки и отсутствие свободных частиц Resovist (A). После нагревания в течение 1 минуты при 50°C (B), высвобождалась фракция инкапсулированных частиц Resovist. В результате этого наблюдались неинкапсулированные частицы Resovist, а также наполненные и пустые липосомы. После 30-минутного нагревания при такой же температуре (C), наблюдались только пустые липосомы и свободные частицы Resovist, что позволяет предположить, что высвобождались все частицы Resovist. Эти результаты подтверждают выводы, сделанные исходя из вышеописанных гель-анализов и ЯМР-экспериментов.

В противоположность МРТ, в экспериментах по спектроскопии соответствующих магнитных частиц (СМЧ, 0-D-размерная ВМЧ), какого-либо изменения интенсивности сигнала не наблюдалось. Удерживание частиц Resovist в липосомах, а также удерживание ДНК вместе с Resovist в тех же самых липосомах не приводило к изменению интенсивности сигнала при нормализации по общему количеству железа (а именно, по общей концентрации частиц). Следовательно, высвобождение захваченных частиц Resovist из термочувствительных липосом не является причиной изменения СМЧ-сигнала.

Более конкретно, буферный раствор липосом, нагруженных ДНК и наночастицами Resovsist, нагревали до 50°C. Образцы собирали в различные моменты времени и быстро охлаждали до комнатной температуры на ледяной бане. Измеренный СМЧ-сигнал ДНК-нагруженных термочувствительных липосом не обнаруживал значительных изменений после нагревания, а следовательно, высвобождение захваченных частиц Resovist из термочувствительных липосом не влияет на СМЧ-сигнал, как было четко продемонстрировано на фигуре 11.

Claims

1. Композиция для регулируемой доставки лекарственного средства, содержащая полость-образующую оболочечную структуру, где указанная оболочечная структура включает лекарственное средство, а указанная композиция связана по меньшей мере с одним контрастным веществом и где указанная оболочечная структура способна высвобождать свое содержимое во внешнее пространство под действием внешнего стимула, а указанное контрастное вещество содержит магнитные частицы, состоящие из Fe, Co, Ni, Zn или Mn или из их сплавов или оксидов любых из указанных металлов или сплавов, которые могут быть детектированы методом визуализации магнитных частиц (ВМЧ), где по меньшей мере более чем 5% (масс./масс.) магнитных частиц, содержащихся в указанном контрастном веществе, имеют магнитный момент, равный по меньшей мере 10^-18 м²·А, и где по меньшей мере более чем 5 масс.% указанных магнитных частиц имеют время перемагничивания менее чем 10 миллисекунд на частицу.

2. Композиция по п. 1, в которой магнитные частицы состоят Fe₂O₃ или Fe₃O₄.

3. Композиция по п. 1, где указанное контрастное вещество связано с внешними или с внутренними частями указанной оболочечной структуры или с указанным лекарственным средством либо оно инкапсулировано в полость указанной оболочечной структуры.

4. Композиция по п. 1, где указанная оболочечная структура входит в состав липосомы, полимерсомы, нанокапсулы или любых их смесей, а предпочтительно содержит термочувствительный материал или материал, чувствительный к повышению давления.

5. Композиция по п. 1, где указанный внешний стимул способен вызывать образование пор и/или разложение указанной оболочечной структуры.

6. Композиция по п. 4, где указанным внешним стимулом является повышение температуры, снижение температуры, повышение давления и/или снижение давления.

7. Композиция по п. 1 для лечения патологического состояния.

8. Композиция по п. 6, где указанное лекарственное вещество вводят под действием стимула, где указанный стимул подается с помощью системы локального нагревания или с помощью сфокусированного ультразвукового излучения, приводящего к высвобождению лекарственного средства из оболочечной структуры во внешнее пространство.

9. Композиция по любому из пп. 6 или 7, где детектирование указанной композиции или определение ее локализации может быть осуществлено методом ВМЧ.

10. Применение композиции по п. 1 в качестве носителя для регулируемой доставки лекарственного средства, включающей детектирование или определение локализации методом ВМЧ.

11. Применение по п. 9, где указанное регулируемое высвобождение также включает высвобождение содержимого указанной оболочечной структуры под действием внешних стимулов, а предпочтительно в результате повышения температуры, снижения температуры, повышения давления и/или снижения давления.

12. Способ сбора данных о процессе регуляции доставки лекарственного средства, включающий детектирование или определение локализации методом ВМЧ композиции по п. 1 до, во время и/или после воздействия внешнего стимула, высвобождающего содержимое указанной оболочечной структуры.

13. Способ по п. 11, где указанное детектирование или определение локализации также осуществляют методом МРТ.

14. Способ по п. 12 или 13, который включает дополнительную стадию высвобождения содержимого указанной оболочечной структуры под действием внешних стимулов, а предпочтительно в результате повышения температуры, снижения температуры, повышения давления и/или снижения давления.