WO1995023175A1 - Polyester - Google Patents

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WO1995023175A1
WO1995023175A1 PCT/EP1995/000655 EP9500655W WO9523175A1 WO 1995023175 A1 WO1995023175 A1 WO 1995023175A1 EP 9500655 W EP9500655 W EP 9500655W WO 9523175 A1 WO9523175 A1 WO 9523175A1
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WO
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acid
product according
acrylic acid
substituent
electrolyte properties
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Application number
PCT/EP1995/000655
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Kissel
Youxin Li
Original Assignee
Schwarz Pharma Ag
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Filing date
Publication date
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Priority to US08/817,860 priority patent/US5929196A/en
Priority to AT95911254T priority patent/ATE192765T1/de
Priority to DE59508331T priority patent/DE59508331D1/de
Priority to DK95911254T priority patent/DK0797609T3/da
Priority to CA002196698A priority patent/CA2196698C/en
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Priority to GR20000401812T priority patent/GR3034115T3/el

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/68—Polyesters containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/16—Agglomerates; Granulates; Microbeadlets ; Microspheres; Pellets; Solid products obtained by spray drying, spray freeze drying, spray congealing,(multiple) emulsion solvent evaporation or extraction
    • A61K9/1605—Excipients; Inactive ingredients
    • A61K9/1629—Organic macromolecular compounds
    • A61K9/1641—Organic macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyethylene glycol, poloxamers
    • A61K9/1647—Polyesters, e.g. poly(lactide-co-glycolide)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/60—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from the reaction of a mixture of hydroxy carboxylic acids, polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds

Definitions

  • the invention relates to new polyesters consisting of a substituent with polyol containing electrolyte properties and polymeric hydroxycarboxylic acid esters, their preparation and their use.
  • new branched-chain esters composed of substituents with polyol containing electrolyte properties and poly-milk or copoly-milk glycolic acid residues, their preparation and their use as matrix material for depot forms containing pharmacologically active substances.
  • Depot forms can be created in different administered orally, parenterally, ocularly, pulmonally or by sprinkling in wounds.
  • depot forms suitable for parenteral application which are also referred to as parenteral retarolu.i ⁇ e ⁇ .
  • Parenteral sustained release forms can be formulated as microparticles, implants and fibers.
  • Microparticles are of particular interest, since, because of their small dimensions, they can be applied in a suitable medium by means of a syringe over a small diameter injection needle, with comparatively little pain.
  • Such formulations are of interest for all pharmacologically active substances when long-lasting, constant systemic or local drug concentrations are desired. They are particularly advantageous for active ingredients which are destroyed or insufficiently absorbed when administered orally and can only be administered parenterally. The latter is the case, for example, with pharmacologically active peptides such as peptide hormones or proteins.
  • interleukins interleukins
  • interferons IFN
  • neurotrophins NT-1 to NT-3
  • colony stimulating factors CSF
  • epidermal growth factors GEF
  • neuronal growth factors prolactin
  • prolactin Luteinizing- 5 of the hormone-releasing hormone (LH-RH)
  • insulin somatostatin
  • glucagon gastrin
  • pentagastrin pentagastrin
  • urogastron calcitonin
  • secretin secretin
  • enkephalins endorphins
  • angiotensins renin
  • bradykinenin tyrocidin
  • gramicidins erythropoetin ( EPO)
  • .angiopeptin hirudin
  • oxytocin vasopressin
  • calcitonin gene related peptides CGRP
  • BDGF brain derived growth factors
  • Biodegradable matrix polymers for drug embedding have already been described in 1973 with US 3,773,919.
  • Polymers from hydroxycarboxylic acids, in particular from lactic and / or glycolic acid have been proposed.
  • Polymers made from lactic and / or glycolic acid are hydrolyzed in the body to lactic and / or glycolic acid, which are further metabolized to CO2 and water and are therefore particularly suitable for the production of parenteral prolonged-release forms.
  • EP 0 058 481 B1 describes the use of a mixture of PLGA which have different molecular weights. This is intended to linearize the release and to adapt the rate of breakdown to the release period.
  • the use of polymer mixtures of this type places high demands on the hydrolysis stability of the active ingredient and is not suitable for the production of microparticles.
  • EP 0 407 617 describes a biocompatible polyester with increased hydrolysis rate, consisting of saccharides bound to PLA or PLGA.
  • the polyesters are proposed as matrix material for depot forms, but a corresponding embodiment is not included.
  • Example 26 contains, for example, the in vitro release of washed microparticles containing bromocriptine mesylate produced by spray drying. Despite washing off the active substance adhering to the microparticle surface, 62% of the active substance load was already released after 24 hours.
  • the matrix polymers it is often not possible to produce sustained release forms with a sufficiently high active ingredient loading.
  • a high active ingredient loading of the slow-release forms is desired, however, since the amount that can be applied in each case is limited by their intramuscular or subcutaneous administration, and the long application intervals sought for slow-release forms can often only be achieved in this way.
  • hydrophilic active substances for example those which are present in dissociated form under physiological conditions, cannot therefore be brought into the known, high concentration in the known matrix polymers and show inconsistent active substance release, in particular an increased initial active substance release (burst effect).
  • the matrix polymers should enable a high loading of the active ingredient and should release the active ingredient in a sustained manner and release it without fluctuations.
  • the speed and total duration of polymer degradation should be adapted to the speed and duration of the active ingredient release, so that after
  • a further dose of the depot form can be applied at the release end without the risk of the matrix polymer accumulating in the body.
  • the matrix polymers according to the invention can easily be processed into depot shapes.
  • known processes such as solvent evaporation or spray drying, they have good particle formation properties and are particularly suitable for the production of microparticles.
  • the invention relates to a branched-chain ester of a polyol containing at least one substituent with electrolyte properties with acid residues consisting of polyhydroxycarboxylic acids and having a molecular weight of up to 500,000.
  • Substituents with electrolyte properties are understood to be those which are at least partially in dissociated form in the hydrophilic environment.
  • the invention also relates to a reaction product of a polyol containing at least one substituent with electrolyte properties and acid residues consisting of polyhydroxycarboxylic acids and having a molecular weight of up to 500,000.
  • the substitutes with electrolyte properties contained in the polyesters according to the invention can be formed from a strong or weak acid or a strong or weak base and can also be present in the form of their salts.
  • Z- They preferably consist of a strong acid or a weak base and are in the form of their salts.
  • the invention therefore also relates to a product in which the substituent having electrolyte properties is formed from a sulfo group, a primary, secondary or tertiary A in or a carboxyl group.
  • the polyol containing substituents with electrolyte properties can consist of the same or different alicyclic or aliphatic units which are linked together in a chain and have a linear or cyclic structure.
  • Such polyols can be, for example, appropriately substituted poly- or oligomers from carbohydrates, such as inulin, dextrans, xylans, cyclodextrins or from appropriately substituted polymers from the same or different Al-
  • ken units such as substituted polyvinyl alcohol or copolymers of substituted or unsubstituted polyvinyl alcohol or partially acetylated polyvinyl alcohol with acrylic acid, ⁇ - or ⁇ -methacrylic acid, acrylamine, ⁇ - or ⁇ -methacrylamine, acrylonitrile or - or ⁇ -methacrylonitrile.
  • Sulphated polyvinyl alcohol or its copolymers can be prepared by mixing the corresponding polyvinyl acetate or its copolymers into a suitable alcohol containing H2SO4 / SO3, such as ethanol, with “1” sulfated and then neutralized. If the reaction is carried out, for example, in ethanol containing 5% H2SO4 / SO3 and neutralized, about 20% of the hydroxyl groups are sulfated.
  • Copolymers containing polyvinyl alcohol or partially acetylated polyvinyl alcohol can be prepared by acidic or alkaline hydrolysis of the corresponding copolymer containing polyvinyl acetate.
  • the polymeric hydroxycarboxylic acid residues can be composed of one, two, three or more specific hydroxycarboxylic acids.
  • hydroxycarboxylic acids which can be used according to the invention are lactic acid, glycolic acid, ⁇ -hydroxypropionic acid, ⁇ -hydroxybutyric acid, ⁇ -hydroxyvaleric acid or € -hydroxycaproic acid.
  • Polyhydroxycarboxylic acids from lactic and / or glycolic acid are preferred.
  • Copolymers of lactic and glycolic acid, the acid residues of which consist of 25 to 50 mol% of glycolic acid units, are particularly preferred.
  • the lactic acid units can be present in optically pure form (D- or L-lactic acid) or as a mixture thereof.
  • the substituted polyol esters according to the invention can be prepared by a correspondingly substituted polyol with one or more hydroxycarboxylic acid / s in dimeric or lactone form in the presence of a catalyst suitable for ring-opening polymerization, e.g. Tin, zinc, tin chloride, zinc chloride, titanium tetrachloride, aluminum chloride, tin octoate, or aluminum triisopropyl oxide is reacted. Tin octoate and aluminum triisopropyl oxide are preferably used.
  • reaction components are mixed with one another and with the catalyst and reacted at elevated temperature.
  • the resulting compounds according to the invention can be isolated and purified in a manner known per se. They are particularly suitable as a depot matrix material for medicinal products.
  • Example 1 28 g of D, L-lactide (LA), 22 g of glycolide (GA) and 0.5 g of DSS (Sigma, Mw 500,000) with 1-2 SO 3 groups per monomer were placed in a 100 ml nitrogen flask with Flushed with nitrogen and heated in an oil bath in an oil bath heated to 170 ° C. under a nitrogen atmosphere until the monomers have melted. Subsequently, 200 mg of tin octoate were injected into the melt with constant stirring and the reaction temperature was lowered to 150 ° C. after half an hour, where the reaction was continued for a further 3.5 hours.
  • LA D, L-lactide
  • GA glycolide
  • DSS Sigma, Mw 500,000
  • the product was dissolved in 100 ml of methylene chloride and washed 3 times with distilled water in order to remove DSS residues.
  • the polymer solution was then filtered through a glass suction filter (# 3), the product was precipitated in ethanol and dried to constant weight in vacuo for a few days.
  • Example 2 28 g D, L-lactide (LA), 22 g glycolide (GA) and 0.5 g DEAED
  • esters prepared were dissolved in CDCI3 and characterized at 25 ° C. and with the addition of tetramethylsilane (TMS) as a reference by NMR spectroscopy.
  • TMS tetramethylsilane
  • the molecular weights of the esters produced were determined by gel permeation chromatography in methylene chloride. The determination was made using a temperature-controlled column combination
  • Lichrogel PS mix and Lichrogel PS 40, 10 ⁇ m, Merck performed at 25 ° C using a differential refractometer (Merck-Hitachi RI-71). Polystyrene standards were used for the calibration (Merck, Mw 3,250; 5,100; 19,600; 34,500 and 87,000).
  • 10% (w / v) polymer solutions were prepared in methylene chloride. These were poured onto Teflon-coated plates and the solvent was first removed at RT for 48 h, then in a vacuum at room temperature. After drying to constant weight, 100-200 ⁇ m thick films were obtained, which were cut into 20 mm ⁇ 10 mm parts.
  • Figure 1 contains a representation of the molecular weight reduction of polymer films produced from polymers 2 and 3.
  • Weight loss was determined gravimetrically. For this purpose, a polymer film part was placed in a nylon mesh, sealed by heating and transferred to a shaking bath filled with distilled water and heated to 37 ° C. After defined time intervals, the network was removed in a vacuum RT dried to constant weight and the remaining mass determined.
  • Figure 2 contains a graphic representation of the polymer mass remaining after the respective time intervals of the polymer films produced from the polymers 5 and 13 (Table 1).
  • the polymers according to the invention Compared to conventional linear polylactide coglycolides, the polymers according to the invention have a significantly increased molecular mass reduction which is accompanied by a likewise significantly increased mass loss of the polymer.
  • microparticles were produced by means of solvent evaporation.
  • an RSA solution 25%) was added to a 20% polymer solution (methylene chloride), with intensive homogenization with a gear rim dispersing rod, so that RSA and ol ' ⁇ r were present in a weight ratio of 10%.
  • This emulsion was injected with stirring into a 0.5% PVA solution, from which the microparticles formed after 3 hours of stirring were filtered off. After drying (in a vacuum at RT), the microparticles were stored at 5 ° C.
  • the degree of RSA loading of the microparticles was determined photometrically at 278 nm after dissolution in acetonitrile and extraction with water.
  • the particle size was determined by means of laser light scattering. The results obtained are summarized in Table 2.
  • microparticles About 100 mg of microparticles (exactly weighed) were transferred to closable test tubes (20 ml) and 5 ml of phosphate buffer solution (pH 7.2) were added. The sealed jars were moved at 37 ° C in a rotating metal block thermostat (Rotatherm) at 15 rpm. After predetermined time intervals, the microparticles were centrifuged at 4000 rpm for 30 min, 3 ml of sample solution were taken in each case, replaced by fresh phosphate buffer solution (pH 7.2) and the release was continued. The RSA concentration in the sample solution was determined photometrically at 278 nm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft neue Polyester, bestehend aus einem Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthaltendem Polyol mit polymeren Hydroxycarbonsäureester, deren Herstellung sowie deren Verwendung. Die Polyester sind besonders zur Herstellung von Depotformen geeignet.

Description

Beschreibung POLYESTER
Die Erfindung betrifft neue Polyester, bestehend aus einem Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthaltendem Polyol mit poiymeren Hydroxycarbonsaureester, deren Herstellung sowie deren Verwendung.
Insbesondere betrifft sie neue verzweigt-kettige Ester aus Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthaltendem Polyol mit Polymilch- oder Copolymilchglykol-säure bestehenden Re¬ sten, deren Herstellung sowie deren Verwendung als Matrix¬ material für pharmakologisch aktive Stoffe enthaltende Depot¬ formen.
Depotformen können auf unterschiedliche Weise wie z.B. oral, parenteral, okular, pulmonal oder durch Einstreuen in Wunden verabreicht werden. Von besonderem Interesse sind zur paren- teralen Applikation geeignete Depotformen, die auch als par- enterale Retarύlui.ιαeιι bezeichnet werden.
Parenterale Retardformen können als Mikropartikel, Implantate und Fasern formuliert werden. Mikropartikel sind dabei von be¬ sonderem Interesse, da sie aufgrund ihrer geringen .Abmessungen in einem geeigneten Medium suspendiert, mittels einer Spritze über eine Injektionsnadel mit geringem Durchmesser vergleichs¬ weise schmerzarm appliziert werden können.
Derartige Formulierungen sind für alle pharmakologisch aktiven Stoffe von Interesse, wenn lang anhaltende, gleichbleibende systemische oder lokale Wirkstoffkonzentrationen erwünscht sind. Besonders vorteilhaft sind sie für Wirkstoffe, die bei oraler Gabe zerstört oder unzureichend resorbiert werden und nur parenteral appliziert werden können. Letzteres ist bei- spielsweise bei pharmakologisch aktiven Peptiden wie z.B. Pep- tidhormonen oder Proteinen der Fall. Von besonderem Interesse sind dabei Interleukine (IL-1 bis IL- 15), Interferone (IFN), Neurotrophine (NT-1 bis NT-3), Colonie stimulierende Faktoren (CSF), epidermale Wachstumsfaktoren (EGF), neuronale Wachstumsfaktoren, Prolactin, Luteinisieren- 5 des Hormon-Releasing Hormon (LH-RH) , Insulin, Somatostatin, Glucagon, Gastrin, Pentagastrin, Urogastron, Calcitonin, Se¬ kretin, Enkephaline, Endorphine, Angiotensine, Renin, Bradyki- nin, Tyrocidin, Gramicidine, Erythropoetin (EPO), .Angiopeptin, Hirudin, Oxytocin, Vasopressin, Calcitonin gene related pep- 10 tide (CGRP), Brain derived growth factors (BDGF), deren syn¬ thetischen .Analoga und Modifikationen, sowie deren pharmakolo¬ gisch aktive Fragmente.
Im allgemeinen wird für parenterale Retardformulierungen eine 15 möglichst konstante Wirkstofffreisetzung über den gesamten
Freisetzungszeitraum angestrebt. Die Freisetzung von Wirkstof¬ fen aus Depotformen aus bioabbaubaren Matrixpolymeren wird durch ihre Diffusionsgeschwindigkeit im Polymer und dessen .Ab¬ baugeschwindigkeit bestimmt. Zur Vermeidung von Kumulation des zu natrixpoxymers bei sukzessiver Applikation sollte dieses- nach
Beendigung der Wirkstofffreisetzung möglichst vollständig ab¬ gebaut sein.
Bioabbaubare Matrixpolymere für Wirkstoffeinbettungen wurden 25 bereits 1973 mit US 3,773,919 beschrieben. Dabei wurden Poly¬ mere aus Hydroxycarbonsäuren, insbesondere aus Milch- und/oder Glykolsäure vorgeschlagen. Polymere aus Milch- und/oder Gly- kolsäure werden im Körper zu Milch- und/oder Glykolsäure hy- drolysiert, welche weiter zu CO2 und Wasser metabolisiert wer- 30 den und sind damit insbesondere zur Herstellung parenteraler Retardformen geeignet.
Depotformen aus Polymilchsäure (PLA) oder Polymilchglykolsäure (PLGA), insbesondere Mikropartikel, zeigen zumeist einen mehr- 35 phasigen Freisetzungsverlauf und weisen anfänglich eine stark erhöhte Freisetzung durch an der Oberfläche befindlichen Wirk¬ stoff auf. Insbesondere bei Peptidwirkstoffen kommt es an- schließend zu einer Phase stark verminderter oder nicht vor¬ handener Freisetzung, die wiederum von einer späteren, durch Polymermassenabbau getragenen Wirkstoffliberation gefolgt wird. Zum Zeitpunkt der Beendigung der Wirkstofffreisetzung sind noch Polymerreste vorhanden.
EP 0 058 481 Bl beschreibt die Verwendung eines Gemisches aus PLGA, die verschiedene Molekulargewichte aufweisen. Hierdurch soll die Freisetzung linearisiert und die Abbaugeschwindigkeit dem FreisetzungsZeitraum angepaßt werden. Verwendung derarti¬ ger Polymergemische stellen jedoch hohe Anforderungen an die Hydrolysestabilität des Wirkstoffes und sind nicht zur Her¬ stellung von Mikropartikeln geeignet.
EP 0 407 617 beschreibt ein biokompatibles Polyester mit er¬ höhter Hydrolysegeschwindigkeit, bestehend aus an PLA oder PLGA gebundenen Sacchariden. Die Polyester werden als Matrix¬ material für Depotformen vorgeschlagen, ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist jedoch nicht enthalten.
Sofern mit diesen Polymeren Depotformen herstellbar sind, er¬ scheint es zwar möglich, schneller abbaubare Depotformen zu entwickeln, das Problem der uneinheitlichen Wirkstofffreiset¬ zung und insbesondere das Problem des initialen Burst-Effektes bleibt jedoch weiterhin bestehen.
DE 34 30 852 AI beschreibt Ester aus Polyolen und Poly- oder Copoly-milchsäure, die ebenfalls als Matrixpolymere für Depot¬ formen vorgeschlagen werden. Beispiel 26 enthält beispielsmä- ßig die in-vitro-Freisetzung von mittels Sprühtrocknung herge¬ stellten Bromocriptin-mesylat enthaltenden, gewaschenen Mikro¬ partikeln. Trotz .Abwaschen von an der Mikropartikeloberflache anhaftendem Wirkstoff wurden nach 24 Stunden bereits 62 % der Wirkstoffbeladung freigesetzt. Mit den bekannten Matrixpolymeren können oft keine Retardfor¬ men mit genügend hoher Wirkstoffbeladung hergestellt werden. Eine hohe Wirkstoffbeladung der Retardformen ist jedoch er¬ wünscht, da die jeweils applizierbare Menge durch ihre intra- muskuläre oder subkutane Verabreichung limitiert wird, und die für Retardformen angestrebten, langen Applikationsintervalle häufig nur auf diese Weise erreicht werden können.
Erhöhung der Wirkstoffbeladung führt jedoch in Abhängigkeit von den physikochemischen Eigenschaften des Wirkstoffes zu¬ meist zu unzureichender Retardierung. Insbesondere hydrophile Wirkstoffe, beispielsweise solche, die unter physiologischen Bedingungen in dissoziierter Form vorliegen, können daher nicht in der erforderlichen, hohen Konzentration in die bekannten Matrixpolymere verbracht werden und zeigen unein¬ heitliche Wirkstofffreisetzung, insbesondere eine erhöhte initiale Wirkstofffreisetzung (Burst-Effekt) .
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Matrixpoly- mere zur
Figure imgf000006_0001
die die beschriebenen Probleme nicht aufweisen. Die Matrixpolymere sollten eine hohe Wirk- stoffbeladung ermöglichen und die Wirkstoffe retardiert und ohne Schwankungen freisetzen. Dabei sollte die Geschwindigkeit und Gesamtdauer des Polymerabbaus der Geschwindigkeit und Dauer der Wirkstofffreisetzung angepaßt sein, so daß nach
Freisetzurigsende eine weitere Dosis der Depotform appliziert werden kann, ohne daß die Gefahr einer Kumulation des Matrix¬ polymers im Körper besteht.
Die erfindungsgemäßen Matrixpolymere können leicht zu Depot¬ formen verarbeitet werden. In den bekannten Verfahren wie z.B. solvent evaporation oder Sprühtrocknung weisen sie gute Parti¬ kelbildungseigenschaften auf und sind insbesondere zur Her¬ stellung von Mikropartikeln geeignet. Gegenstand der Erfindung ist ein verzweigt-kettiger Ester aus einem mindestens einen Substituenten mit Elektrolyteigenschaf¬ ten enthaltenden Polyol mit aus Polyhydroxycarbonsäuren beste¬ henden Säureresten welcher eine Molekularmasse bis 500.000 aufweist.
Als Substituenten mit Elektrolyteigenschaften werden solche verstanden, die im hydrophilen Milieu zumindest teilweise in dissoziierter Form vorliegen.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Reaktionsprodukt aus einem mindestens einen Substituenten mit Elektrolyteigen¬ schaften enthaltendem Polyol mit aus Polyhydroxycarbonsäuren bestehenden Säureresten, welches eine Molekularmasse bis 500.000 aufweist.
Die in den erfindungsgemäßen Polyester enthaltenen Substituen¬ ten mit Elektrolyteigenschaften können aus einer starken oder schwachen Säure oder einer starken oder schwachen Base gebil- <-.■=••_ wd-iics-u und können auch in Form ihrer Salze vorliegen. Z-. vorzugt bestehen sie aus einer starken Säure oder einer schwa¬ chen Base und liegen in Form ihrer Salze vor.
Gegenstand der Erfindung ist daher auch ein Produkt, in dem der Elektrolyteigenschaften aufweisende Substituent aus einer Sulfogruppe, einem prjjnären, sekundären oder tertiären A in oder einer Carboxylgruppe gebildet wird.
Das Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthaltende Polyol kann aus gleichen oder verschiedenen, kettenförmig mit¬ einander verknüpften alicylischen oder aliphatischen Einheiten bestehen und eine lineare oder zyklische Struktur aufweisen.
Derartige Polyole können beispielsweise entsprechend substitu- ierte Poly- oder Oligomere aus Kohlenhydraten sein, wie z.B. Inulin, Dextrane, Xylane, Cyclodextrine oder aus entsprechend substituierten Polymeren aus gleichen oder verschiedenen AI- keneinheiten bestehen, wie z.B. substituierter Polyvinylalko¬ hol oder Copolymere aus substituiertem oder unsubstituiertem Polyvinylalkohol oder teilweise acetyliertem Polyvinylalkohol mit Acrylsaure, α- oder ß-Methacrylsäure, Acrylamin, α- oder ß-Methacrylamin, Acrylnitril oder - oder ß-Methacrylnitril.
Bevorzugt werden Dextransulfat, Diethylaminoethyl-Dextran, Xylansulfat, Diethylaminoethyl-Xylan, Cyclodextrinsulfat, teilsulfatierter Polyvinylalkohol, Copolymere aus teilsulfa- tiertem Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol oder teiweise ace¬ tyliertem Polyvinylalkohol mit Acrylsaure, Acrylamin, Acrylni¬ tril, α- oder ß-Methacrylsäure, α- oder ß-Methacrylamin oder α- oder ß-Methacrylnitril sowie deren Salze. Besonders bevor¬ zugt werden dabei ihre entsprechenden Alkalisalze, insbeson- dere Na-Salze bzw. ihre Halogensalze, insbesondere Chloride.
Sulfatierter Polyvinylalkohol oder dessen Copolymere können hergestellt werden, in dem das entsprechende Polyvinylacetat oder dessen Copolymere in einen H2SO4/SO3 enthaltenden ge- eigneten Alkohol wie z.B. Ethanol mit «lό
Figure imgf000008_0001
sulfa- tiert und anschließend neutralisiert werden. Wird die Reaktion beispielsweise in 5 % H2SO4/SO3 enthaltendem Ethanol durchge¬ führt und neutralisiert, werden ca. 20 % der Hydroxylgruppen sulfatiert.
Polyvinylalkohol oder teilweise acetylierten Polyvinylalkohol enthaltende Copolymere können durch saure oder alkalische Hy¬ drolyse des entsprechenden Polyvinylacetat enthaltenden Copo- lymers hergestellt werden.
Die poiymeren Hydroxycarbonsäurereste können aus ein, zwei, drei oder mehr spezifischen Hydroxycarbonsäuren aufgebaut sein. Beispiele für erfindungsgemäß einsetzbare Hydroxycarbon¬ säuren sind Milchsäure, Glykolsäure, ß-Hydroxypropionsäure, ß- Hydroxybuttersäure, δ-Hydroxyvaleriansäure oder €-Hydroxyca- pronsäure. Bevorzugt werden Polyhydroxycarbonsäuren aus Milch- und/oder Glykolsäure. Besonders bevorzugt sind Copolymere aus Milch- und Glykolsäure, dessen Säurereste aus 25 bis 50 Mol-% Glykol- säureeinheiten bestehen.
Die Milchsäureeinheiten können dabei in optisch reiner Form (D- oder L-Milchsäure) oder als Gemisch hiervon vorliegen.
Die erfindungsgemäßen substituierten Polyolester können herge- stellt werden, indem ein entsprechend substituiertes Polyol mit einer oder mehreren Hydroxycarbonsäure/n in dimerer oder Laktonform in Anwesenheit eines zur ringöffnenden Polymerisa¬ tion geeigneten Katalysators wie z.B. Zinn, Zink, Zinnchlorid, Zinkchlorid, Titantetrachlorid, Aluminiumchlorid, Zinnoktoat, oder Aluminiumtriisopropyloxid umgesetzt wird. Vorzugsweise finden Zinnoktoat und Aluminiumtriisopropyloxid Verwendung.
Zur Polymerisation werden die Reaktionskomponenten miteinander und mit dem Katalysator vermischt und bei erhöhter Temperatur umgesetzt.
Die entstandenen erfindungsgemäßen Verbindungen können in an sich bekannter Weise isoliert und gereinigt werden. Sie sind besonders geeignet als Depotmatrixmaterial für .Arzneistoffe.
Die Ausführungsbeispiele, ohne darauf beschränkt zu sein, er¬ läutern die Erfindung.
Herstellung von verzweigtkettigen PLGA mit Dextransulfat-Na (DSS) als Rückgratmaterial
Beispiel 1: 28 g D,L-Laktid (LA), 22 g Glykolid (GA) und 0,5 g DSS (Sigma, Mw 500.000) mit 1-2 Sθ3~Gruppen pro Monomer wurden in einem 100 ml Stickstoffkolben vorgelegt, mit Stickstoff gespült und unter Stickstoffatmosphäre im Ölbad auf 170°C temperierten Öl¬ bad erhitzt, bis die Monomere geschmolzen sind. .Anschließend wurde unter ständigem Rühren 200 mg Zinnoktoat in die Schmelze gespritzt und die Reaktionstemperatur nach einer halben Stunde auf 150°C abgesenkt, wo die Reaktion für weitere 3,5 Stunden fortgeführt wurde. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Produkt in 100 ml Methylenchlorid gelöst und 3 mal mit destil- liertem Wasser gewaschen, um DSS-Rückstände zu entfernen. Da¬ nach wurde die Polymerlösung durch eine Glasfilternutsche (#3) filtriert, das Produkt in Ethanol gefällt und einige Tage im Vakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Herstellung von verzweigtkettigen PLGA mit Diethylaminoethyl- dextran (DEAED) als Rückgratmaterial
Beispiel 2: 28 g D,L-Laktid (LA), 22 g Glykolid (GA) und 0,5 g DEAED
(Sigma, Mw 500.000) mit 1-2 Aminogruppen pro Monomer wurden in einem 100 ml Stickstoffkolben vorgelegt, mit Stickstoff ge¬ spült und unter Stickstoffatmosphäre im Ölbad auf 150°C er¬ hitzt, bis die Monomere geschmolzen sind. .Anschließend wurden unter ständigem Rühren 200 mg Zinnoktoat in die Schmelze ge¬ spritzt und die Reaktion für 4 Stunden bei 150°C durchgeführt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Produkt in 100 ml Methylenchlorid gelöst und 3 mal mit destilliertem Wasser ge¬ waschen, um DEAED-Reste zu entfernen. Danach wurde die Poly- merlösung durch eine Glasfilternutsche (#3) filtriert, das
Produkt in Ethanol gefällt und einige Tage im Vakuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Herstellung von verzweigtkettigen PLGA mit einem Copolymer aus teilweise oder vollständig hydrolysiertem Polyvinylacetat und Crotonsäure (ß-Methacryl säure) als Rückgratpolymer (PVAcCA)
1. Hydrolyse von Poly(vinylacetat-cocrotonsäure) (PVAcCA)
a) basische Hydrolyse
2 g PVAcCA wurden in 100 ml Methanol bei 40°C gelöst und mit 1 ml wässriger NaOH-Lösung (40%ig) versetzt, worauf innerhalb von 2-3 Min. Poly(vinylalkohol-cocrotonsäure) präzipitierte.
Nach einer halben Stunde wurde das Produkt abfiltriert, einige Male mit Methanol gewaschen, 5 Stunden im Soxhlet-Apparat mit Methanol extrahiert und getrocknet. Es wurde ein weißes Pro¬ dukt mit einem Verseifungsgrad > 99,5% erhalten.
b) saure Hydrolyse
2,6 g PVAcCA wurden in 100 ml Methanol bei 50°C gelöst und unter Rühren 5 ml 50 %ige Schwefelsäure über 30 Min. langsam zugetropft. Nach 30 - 80 Min. wurde das Produkt abfiltriert, 5 Stunden im Soxhlet-Apparat extrahiert
Figure imgf000011_0001
Es wurde ein weißes Produkt erhalten, welches in .Abhängigkeit von der Reaktionszeit einen Verseifungsgrad von 50 - 90 % aufwies.
2. Copolymerisation von PVAcCA mit PLGA
28 g D,L-Laktid (LA), 22 g Glykolid (GA) und 0,5 g PVAcCA wur¬ den in einem 100 ml Stickstoffkolben vorgelegt, mit Stickstoff gespült und unter Stickstoffatmosphäre im Ölbad je nach Hydro¬ lysegrad auf 150 - 200°C erhitzt, bis die Monomere geschmolzen sind. Anschließend wurden unter ständigem Rühren 200 mg Zinn¬ oktoat in die Schmelze gespritzt und die Reaktion zunächst eine halbe Stunde bei 170°C und anschließend 3,5 Stunden bei 150°C durchgeführt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Produkt in 100 ml Methylenchlorid gelöst und 3 mal mit destil- liertem Wasser gewaschen, um PVAcCA-Reste zu entfernen. Danach wurde die Polymerlösung durch eine Glasfilternutsche (#3) fil- triert, das Produkt in Ethanol gefällt und einige Tage im Va¬ kuum bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
Die hergestellten Ester wurden in CDCI3 gelöst und bei 25°C und unter Zusatz von Tetramethylsilan (TMS) als Referenz NMR- spektroskopisch charakterisiert.
^-H-NMR-Spektren
DSS: d = 1,5 - 1,7 H-Atom der -CH3 Gruppe der Laktyl-Einheit d = 3,8 - 4,7 Vier Peaks gleicher Intensität: H-Atome am Dextransulfat-Ring Fünftes H-Atom ist durch CH2-Peak von Glykolyl verdeckt d = 4,7 - 4,9 H-Atom der CH -Gruppe der Glykolyl-Einheit d = 5,3 H-Atom der -CH OSθ3 a, verdeckt durch -CH der Laktyl-Einheit (liegt für Dextran, also für
Figure imgf000012_0001
d = 5,0 - 5,4 H-Atom der -CH Gruppe der Laktyl-Einheit
DEAED: d = 1,2 - 1,4 H-Atom der -CH3 Gruppe des DEAE-Rests d = 3,1 - 4,0 Serie von Peaks: vier H-Atome am Dextran Ring,
10 H-Atome der -CH2 Gruppen im DEAE-Rest bzw. am Dextran-Ring d = 4,9 H-Atom am C 1 im Dextran-Ring, verdeckt durch -CH2 Peak der Glykolyl-Einheit Rest wie oben, außer d = 5,3
Die Molekulargewichte der hergestellten Ester wurden mittels Gelpermeationschromatographie in Methylenchlorid bestimmt. Die Bestimmung wurde mit einer temperierten Säulenkombination
(Lichrogel PS mix und Lichrogel PS 40, 10 μm, Merck) bei 25°C durchgeführt unter Verwendung eines Differenzialrefrakometers (Merck-Hitachi RI-71) . Für die Kalibrierung wurden Polystyrol- Standards verwendet (Merck, Mw 3,250; 5,100; 19,600; 34,500 und 87,000) .
Polymerabbau in vitro
Herstellung der Prüfmuster
Zur Untersuchung des Abbauverhaltens der erfindungsgemäßen Po¬ lymere wurden 10 %ige (G/V) Polymerlösungen in Methylenchlorid hergestellt. Diese wurden auf mit Teflon beschichtete Platten gegossen und das Lösungsmittel zuerst 48 h bei RT, dann im Va¬ kuum bei Raumtemperatur entfernt. Nach Trocknung bis zur Ge- wichtskonstanz wurden 100 - 200 μm dicke Filme erhalten, die in 20 mm x 10 mm Teile geschnitten wurden.
Molekularmassenabbau
4 bis 6 der auf diese Weise hergestellten Polymerfilmteile wurden in jeweils 50 ml auf 37°C temperiertes destilliertes Wasser gegeben, nach festgelegten Zeitintervallen entnommen, im Vakuum bei Raumtemperatur bis zur Gewichtskonstanz getrock- net und mittels Gelpermeationschromatographie hinsichtlich Än¬ derungen ihres Molekulargewichts untersucht. .Abbildung 1 ent¬ hält eine Darstellung des Molekulargewichtsabbaus von aus den Polymeren 2 und 3 hergestellten Polymerfilmen.
Polymermassenverlust
Der Gewichtsverlust wurde gravimetrisch bestimmt. Hierzu wurde ein Polymerfilmteil in ein Nylonnetz gegeben, dieses durch Er- hitzen versiegelt und in ein auf 37°C temperiertes mit destil¬ liertem Wasser befülltes Schüttelbad überführt. Nach festge¬ legten Zeitintervallen wurde das Netz entnommen, im Vakuum bei RT bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und die verbleibende Masse bestimmt. Abbildung 2 enthält eine graphische Darstel¬ lung der nach den jeweiligen Zeitintervallen verbleibenden Po¬ lymermasse der aus den Polymeren 5 und 13 (Tabelle 1) herge- stellen Polymerfilmen.
Die erfindungsgemäßen Polymere weisen gegenüber herkömmlichen linearen Polylaktidcoglykoliden einen deutlich erhöhten Mole- kularmassenabbau auf, der durch einen ebenfalls deutlich er- höhten Massenverlust des Polymers begleitet ist.
Herstellung von mit Rinderserumalbumin (RSA) beladenen Mikro- partikeln
Aus den Polymeren 5 und 13 (Tabelle 1) wurden Mikropartikel mittels solvent evaporation hergestellt. Hierzu wurde eine RSA-Lösung (25 %ig), unter intensiver Homogenisierung mit ei¬ nem Zahnkranzdispergierstab, in eine 20 %ige Polymerlösung (Methylenchlorid) gegeben, so daß RSA und ol'^r in einem Ge¬ wichtsverhältnis von 10 % vorlagen. Diese Emulsion wurde unter Rühren in eine 0,5 %ige PVA-Lösung eingespritzt, aus welcher die nach 3 Stunden Rühren gebildeten Mikropartikel abfiltriert wurden. Nach Trocknung (im Vacuum bei RT) wurden die Mikropar- tikel bei 5°C gelagert.
Der RSA-Beladungsgrad der Mikropartikel wurde nach Auflösen in Acetonitril und Extraktion mit Wasser photometrisch bei 278 nm bestimmt. Die Partikelgröße wurde mittels Laserlichtstreuung bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusam¬ mengestellt. Wirkstoff freisetzung in vitro
Etwa 100 mg Mikropartikel (genau gewogen) wurden in ver¬ schließbare Reagenzgläser (20 ml) überführt und mit 5 ml Phos- phat-Pufferlösung (pH 7,2) versetzt. Die verschlossenen Gläser wurden bei 37°C in einem rotierenden Metallblockthermostat (Rotatherm) mit 15 U/min bewegt. Nach vorbestimmten Zeitinter¬ vallen wurden die Mikropartikel bei 4000 U/min 30 min zentri- fugiert, jeweils 3 ml Probenlösung entnommen, durch frische Phosphat-Pufferlösung (pH 7,2) ersetzt und die Freisetzung fortgeführt. Die RSA-Konzentration in der Probenlösung wurde photometrisch bei 278 nm bestimmt.
Die Ergebnisse der Freisetzungsuntersuchungen sind in Abbil- düng 3 dargestellt. Es ist offensichtlich, daß die Erhöhung des Anteils von Dextransulfat-Natrium im Polymer zu einer Ver¬ minderung der initial erhöhten Freisetzung führt und diese na¬ hezu konstant über den gesamten FreisetzungsZeitraum verläuft. Dies steht im deutlichen Gegensatz zum zumeist biphasischen Freisetzungsverhalten. nήz l .zz~zτ. rclylactidcoglycoliden, das durch einen hohen Bursteffekt und einer verzögert einsetzenden Wirkstoffliberation geprägt wird.
Eine Gegenüberstellung des Freisetzungsverhaltens aus den er- findungsgemaßen Polymere mit ihrem Massenverlust (vgl. .Abbil¬ dung 2) zeigt weiterhin, daß ersteres weitgehend parallel zu letzterem verläuft. Das Freisetzungsverhalten erscheint somit weitgehend über den Massenabbau des Matrixpolymers kontrol¬ liert zu werden. Die erfindungsgemäßen Polymere sind daher zur Formulierung von Depotformen besonders geeignet.
Figure imgf000016_0001
Tabelle 2
Nr. LA/GA RSA mittl. Durchmesser Ausbeute
(mol) (Gew-%) (μm) (%)
5 50/50 6,3 40 86
Figure imgf000017_0001
*) gleiche Numerierung wie Tabelle 1
Figure imgf000017_0002

Claims

Ansprüche
1. Verzweigtkettiger Ester aus einem mindestens einen Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthaltenden Polyol mit aus Polyhydroxycarbonsäuren bestehenden Säureresten, welcher eine Molekularmasse von bis zu 500.000 aufweist.
2. Reaktionsprodukt aus einem mindestens einen Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthaltenden Polyol mit aus Polyhydroxycarbonsäuren bestehenden Säureresten, welches eine Molekularmasse von bis zu 500.000 aufweist.
3. Produkt gemäß .Anspruch 1 oder 2, in dem der Elektrolytei¬ genschaften aufweisende Substituent aus einer Sulfogruppe, einem primären, sekundären oder tertiären Amin oder einer Carboxylgruppe gebildet .»-ird.
4. Produkt gemäß .Ansprüchen 1 bis 3, in dem das mindestens einen Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthalten¬ de Polyol Dextransulfat, Diethylaminoethyl-Dextran, Xylan- sulfat, Diethylaminoethyl-Xylan, Cyclodextrinsulfat, teil- sulfatierter Polyvinylalkohol, ein Copolymer aus teilsul- fatiertem Polyvinylalkohol, Polyvinylalkohol oder teil¬ weise acetyliertem Polyvinylalkohol mit Acrylsaure, Acryl¬ amin, Acrylnitril, α- oder ß-Methacrylsäure, α- oder ß- Methacrylamin oder α- oder ß-Methacrylnitril ist, sowie dessen Salze.
5. Produkt gemäß .Ansprüchen 1 bis 4, in dem das mindestens einen Substituenten mit Elektrolyteigenschaften enthalten- de Polyol als Alkalisalz, insbesondere Na-Salz oder als Halogensalz, insbesondere Chlorid, vorliegt.
6. Produkt gemäß Ansprüchen 1 bis 5 , in dem die aus Polyhy¬ droxycarbonsäuren gebildeten Säurereste aus Milch- und/oder Glykolsäure bestehen.
7. Produkt gemäß Anspruch 6, dessen Säurereste aus 25 bis 50 Mol % Glykolsäureeinheiten bestehen.
8. Verwendung des Produktes gemäß .Ansprüchen 1 bis 7 als De¬ potmatrixmaterial für .Arzneistoffe.
9. Verwendung des Produktes gemäß Ansprüchen 1 bis 7 als De¬ potmatrixmaterial für Elektrolyteigenschaften aufweisende .Arzneistoffe.
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