WO2023199723A1 - 単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、造影剤キット - Google Patents

単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、造影剤キット Download PDF

Info

Publication number
WO2023199723A1
WO2023199723A1 PCT/JP2023/011719 JP2023011719W WO2023199723A1 WO 2023199723 A1 WO2023199723 A1 WO 2023199723A1 JP 2023011719 W JP2023011719 W JP 2023011719W WO 2023199723 A1 WO2023199723 A1 WO 2023199723A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
polymer
single polymer
molecular weight
active molecule
hydrophilic polymer
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/011719
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健介 長田
和晃 力山
晃 住吉
伊知男 青木
完二郎 宮田
瑞 内藤
裕介 綿貫
Original Assignee
国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 filed Critical 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構
Publication of WO2023199723A1 publication Critical patent/WO2023199723A1/ja

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/34—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/56—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/62—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being a protein, peptide or polyamino acid
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
    • A61K49/08—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by the carrier
    • A61K49/10—Organic compounds
    • A61K49/14—Peptides, e.g. proteins
    • 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
    • A61K9/08—Solutions
    • 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
    • C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers

Definitions

  • the present invention relates to particles with precisely controlled hydrodynamic diameter. More specifically, the present invention provides a single polymer particle composed of a single polymer, an active molecule complex, a method for producing a single polymer particle, a method for measuring tumor size, a method for measuring fine structure within a tumor, and a method for measuring microstructure within a tumor.
  • the present invention relates to a tissue imaging method, a drug delivery system, and a contrast agent kit.
  • small-molecule drugs such as anticancer drugs, contrast agents, and nucleic acid drugs
  • their molecular size is 5 nm or less, so they are quickly excreted from the kidneys, making it difficult to deliver them to the target site. is difficult.
  • low-molecular-weight drugs are known to cause filtration from blood vessels due to their small molecular size, causing damage to surrounding tissues.
  • Patent Document 1 describes a nuclear magnetic resonance contrast agent using a polymer micelle containing a hydrophilic polymer chain segment.
  • the molecular weight of a contrast agent which is a hydrophilic low molecule, is controlled by using polymeric micelles, and the contrast agent is effectively delivered to a target site.
  • Non-Patent Document 1 micelles made of block copolymers have high potential as nanomedicines that can control the distribution and function of bioactive agents such as drugs, proteins, or nucleic acids and effectively overcome biological barriers. It is described that it has a sexual nature.
  • the problems of the present invention are: a single polymer particle, an active molecule complex, a method for producing a single polymer particle whose hydrodynamic diameter is controlled more accurately, a method for measuring tumor size, and a method for measuring microstructure within a tumor.
  • the present invention provides a biological tissue imaging method, a drug delivery system, and a contrast agent kit.
  • Each particle is formed from a single polymer, A single polymer particle, wherein the single polymer has a molecular weight distribution M w /M n of 1.5 or less. This allows particles with precisely controlled hydrodynamic diameter to be obtained.
  • the single polymer is a structure consisting of a single hydrophilic polymer A, or a main chain consisting of a single hydrophilic polymer A with one or more side chains of the hydrophilic polymer B bonded to it.
  • the hydrophilic polymer A is a polypeptide, a polysaccharide, a vinyl polymer, a polyether polymer, a polyester polymer, or a polyoxazoline. single polymer particle. This allows the molecular weight of a single polymer to be easily controlled and, as a result, the hydrodynamic diameter of a single polymer particle to be controlled.
  • the hydrophilic polymer B is polyalkylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyhydroxyethyl methacrylate, poly2-methoxyethyl acrylate, polyoxazoline, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, or carboxyvinyl polymer.
  • the hydrophilic polymer A is polyaspartic acid, The single polymer particle according to any one of claims 1 to 6, wherein the hydrophilic polymer B is polyethylene glycol. This makes it possible to obtain particles whose hydrodynamic diameter is more accurately controlled.
  • An active molecule complex characterized in that an active molecule is bound to the single polymer particle according to any one of claims 1 to 7. Thereby, an active molecule complex whose dynamics in the living body is controlled can be obtained.
  • the active molecule is an antibody drug, a nucleic acid drug, a small molecule drug, a radioactive drug, a contrast agent, or a complex of a chromophore and a single polymer particle whose dynamics in a living body is controlled.
  • a method for producing single polymer particles including the following steps.
  • (ii) A hydrophilic polymer is added to the reaction site of the hydrophilic polymer A.
  • Step of binding polymer B This allows particles with precisely controlled hydrodynamic diameter to be obtained.
  • Measurement of tumor size characterized by measuring tumor size using the single polymer particle according to any one of claims 1 to 7 or the active molecule complex according to claim 8 or 9. Measurement method. This allows the size of the tumor to be measured.
  • a tumor characterized in that the fine structure within the tumor is measured using the single polymer particle according to any one of claims 1 to 7 or the active molecule complex according to claim 8 or 9.
  • a method for measuring the microstructure within Thereby, the fine structure within the tumor can be measured.
  • a drug delivery system that transports the single polymer particle according to any one of claims 1 to 7 or the active molecule complex according to claim 8 or 9 to a target location in a living body. This allows single polymer particles and the like to be transported to a desired location within a living body.
  • a contrast agent kit comprising active molecule complexes of different sizes among the active molecule complexes according to claim 8 or 9. Thereby, the fine structure of living tissue can be known more accurately.
  • a single polymer particle, an active molecule complex, a method for producing a single polymer particle with a more controlled hydrodynamic diameter, a method for measuring tumor size, a method for measuring microstructure within a tumor, A living tissue imaging method, a drug delivery system, and a contrast agent kit can be provided.
  • the results of analysis of the molecular weight distribution of synthesized PBLA by GPC are shown.
  • the analysis results of synthesized PAsp-g-PEG2000, PAsp-g-PEG5000, PAsp-g-PEG12000, and PAsp-g-PEG20000 by GPC method are shown.
  • the results of the synthesis of single polymeric particles with controlled hydrodynamic diameter are shown.
  • the results of a blood retention test of single polymer particles are shown.
  • the hydrodynamic diameter and pharmacokinetics of a single polymer particle after intravenous administration are shown.
  • 2 shows the results of relaxivity measurements of a contrast agent combined with a single polymer particle of the present invention and a conventional contrast agent.
  • 1 shows images obtained with the active molecule complex (contrast agent) of the present invention.
  • Figure 2 shows an image obtained with a conventional contrast agent.
  • Figure 3 shows images obtained with a contrast agent combined with a single polymeric particle of the invention.
  • a "polymer” is a molecule with a large molecular weight, and is a structure composed of many repetitions of units obtained substantially or conceptually from molecules with a small molecular weight, and is also referred to as a polymer molecule. Such polymers are broadly classified into biopolymers and synthetic polymers. Specific biopolymers include, for example, polypeptides formed from amino acid units, polysaccharides formed from monosaccharide units, and polynucleotides formed from nucleic acid units.
  • a “single polymer” refers to a single polymer bonded by covalent bonds, which is not a complex of multiple molecules due to hydrogen bonds, hydrophobic bonds, van der Waals forces, etc.
  • "Single polymer particle” means a state in which each single polymer is dispersed in an aqueous solvent without intramolecular secondary association and exhibits particle properties. means.
  • the single polymer particles of the present invention do not include complexes formed by multiple polymers such as micelles.
  • the term “single polymer particle” means a particle formed by a single polymer. Note that when describing the molecular weight distribution M w /M n of a single polymer, it indicates the molecular weight distribution in a set of substantially identical single polymer particles obtained by the same manufacturing method or the like.
  • biocompatibility refers to properties that have affinity with living tissues and organs and do not cause foreign body reactions or rejection reactions.
  • the present invention is primarily intended for use in vivo, and the above-mentioned polymer is preferably a biocompatible polymer.
  • molecular weight refers to the molecular weight measured by the TOF-MS method, the molecular weight calculated and measured from the terminal group proton by the NMR method, or the molecular weight calculated from both.
  • number average molecular weight (M n ) is calculated from the average molecular weight (arithmetic average) of each polymer included in a set of synthesized polymers. Refers to molecular weight. The number average molecular weight is determined by GPC (gel permeation chromatography).
  • weight average molecular weight ( Mw ) is the average molecular weight calculated based on the weight fraction, and is the average molecular weight calculated based on the “weight (molecular weight x number of polymers)” rather than the number of polymers. It is.
  • the weight average molecular weight is determined by GPC method.
  • molecular weight distribution refers to the degree of distribution of the molecular weight and degree of polymerization of a polymer, that is, the degree of variation, and is determined by the GPC method.
  • the molecular weight distribution is indicated by the value of the ratio of the weight average molecular weight M w to the number average molecular weight M n (M w /M n ). When the molecular weight distribution is 1.0 to 1.5, it is considered to be substantially monodisperse. Molecular weight distribution is determined by GPC method.
  • hydrodynamic diameter refers to the size of a particle estimated from the speed of particle movement.
  • the hydrodynamic diameter d can be calculated by measuring the diffusion time using fluorescence correlation spectroscopy and using the Einstein-Stokes relation (formula (1) below).
  • the single polymer particles of the present invention are characterized in that each particle is formed from a single polymer and the molecular weight distribution M w /M n is 1.5 or less. This allows particles with precisely controlled hydrodynamic diameter to be obtained.
  • Living organisms have a mechanism that controls the dynamics of particles in the living body depending on the size of the particles taken in, for example, a mechanism that allows particles of a certain size or less to pass through and does not allow particles that exceed a certain size to pass.
  • the dynamics of the particles in the body can be precisely controlled depending on the purpose.
  • the single polymer particle of the present invention for example, it can be used as a contrast agent, and by adjusting the size of the single polymer particle of the present invention, it can be used to prevent leakage of the single polymer from blood vessels.
  • a single polymer particle that can be delivered deep into tissues as a single polymer particle that can be delivered deep into tissues for use in imaging biological tissues, for sizing and imaging tissue microstructure, single polymeric particles or active molecules conjugated with pharmaceuticals of appropriate hydrodynamic diameter or size. It is possible to use the conjugate for therapeutic purposes, to transport the active molecule conjugate to a desired location within the body, etc.
  • Gd ions used in contrast agents By binding Gd ions used in contrast agents to particles, it is possible to efficiently deliver them only to the target site, avoiding damage caused by vascular filtration and toxicity to other areas such as the brain. ⁇ Particles of a size (several nanometers to several tens of nanometers) that can be delivered deep into inflamed areas and cancer tissues that cannot be delivered with conventional micelles (tens of nanometers to hundreds of nanometers) while avoiding renal excretion. It becomes possible to create. ⁇ Using precisely sized particles to visualize the fine structure of tissue, and depending on the results, particles with an appropriately sized drug (active molecule complex) can be used for treatment to achieve effective treatment. Treatment becomes possible.
  • the molecular weight distribution of the single polymer particles of the present invention is 1.5 or less.
  • the upper limit is preferably 1.4 or less, more preferably 1.3 or less, still more preferably 1.2 or less.
  • the hydrodynamic diameter of the single polymer particle of the present invention varies depending on the use of the single polymer particle, but is, for example, 1 to 100 nm.
  • the hydrodynamic diameter of a single polymer particle can be controlled by controlling the molecular weight of the single polymer.
  • the molecular weight of a single polymer can be controlled by controlling the molecular weight of hydrophilic polymer A, hydrophilic polymer B, and/or the number of bonds of hydrophilic polymer B, as described below.
  • the hydrodynamic diameter of the single polymer particles of the present invention is preferably 0.5 nm or more, more preferably 1 nm when used as a contrast agent, for example. That's all.
  • the diameter is preferably 2 nm or more, more preferably 3 nm or more.
  • the particle size is preferably less than 5 nm.
  • the particle size is preferably 5 nm or more, more preferably 6 nm or more.
  • the diameter is preferably smaller, preferably 100 nm or less, more preferably 30 nm or less.
  • a single polymeric particle can be a single polymeric particle composition that includes a plurality of single polymeric particles.
  • a single polymer particle composition usually includes a collection of single polymer particles obtained by the same manufacturing method, preferably a collection of single polymer particles each of which is substantially the same.
  • the molecular weight distribution M w /M n in a single polymer particle composition indicates the molecular weight distribution of a single polymer particle in the single polymer particle composition.
  • the preferred range of each component in the single polymer particle composition is the same as the preferred range for the single polymer particle.
  • the single polymer particles of the present invention are formed from a single polymer.
  • the single polymer is preferably a polymer formed mainly from hydrophilic units, more preferably a polymer formed only from hydrophilic units.
  • the single polymer has no hydrophobic units.
  • it is preferable that the single polymer has the property of existing as a single polymer chain in an aqueous solvent without secondary association between molecules.
  • the single polymer is not particularly limited, but may include a structure consisting of only a single hydrophilic polymer A, or a structure in which one or more side chains of a hydrophilic polymer B are bonded to a single hydrophilic polymer A. It is a thing. From the viewpoint of accurately setting the molecular size over a wider range, a structure in which one or more side chains of hydrophilic polymer B are bonded to a single hydrophilic polymer A is preferable.
  • the hydrophilic polymer B When the single polymer is a structure in which one or more side chains of hydrophilic polymer B are bonded to a main chain consisting of a single hydrophilic polymer A, the hydrophilic polymer B has a specific molecular weight. It is preferable to have.
  • the structure of a single polymer has, for example, the structure of a graft copolymer, which is a polymer having one polymer as a trunk and branches of other types of polymers.
  • the molecular weight of the single polymer particles is appropriately set depending on the intended use of the single polymer particles, but is preferably 1 to 2000 kDa.
  • the lower limit is more preferably 2 kDa or more, and still more preferably 5 kDa or more.
  • the upper limit is preferably 1,750 kDa or less, more preferably 1,500 kDa or less.
  • methods for controlling the molecular weight of a single polymer include, for example, synthesis by graft copolymerization, obtaining a polymer with a narrow molecular weight distribution by living polymerization or ring-opening polymerization, or obtaining a fraction of an appropriate molecular weight by fractionation after production. Examples of methods include obtaining.
  • Hydrophilic polymer A forms the main chain of a single polymer.
  • the hydrophilic polymer A has, for example, a linear or branched structure. It is preferable to have a linear structure.
  • the hydrophilic polymer A is not particularly limited, but is preferably a polymer mainly composed of linear structures, more preferably a polymer composed only of linear structures.
  • the specific hydrophilic polymer A is not particularly limited as long as it is a hydrophilic polymer, but biocompatible polymers are preferred. Examples of such biocompatible polymers include polypeptides, polysaccharides, vinyl polymers, polyether polymers, polyester polymers, polyoxazolines, polynucleotides, and the like. Among these, from the viewpoint of ease of molecular weight control, polypeptides or polyamino acids are preferred, and polyaspartic acid, polyglutamic acid, and polylysine are more preferred.
  • the molecular weight distribution of the hydrophilic polymer A is not particularly limited, but is preferably 1.5 or less.
  • the upper limit is more preferably 1.4 or less, still more preferably 1.3 or less, even more preferably 1.2 or less.
  • the molecular weight of the hydrophilic polymer A is not particularly limited, but is, for example, 1 to 100 kDa.
  • the lower limit is preferably 1 kDa or more, more preferably 2 kDa or more.
  • the upper limit is preferably 80 kDa or less, and 50 kDa or less.
  • the hydrophilic polymer A is particularly preferably a polypeptide synthesized by a ring-opening polymerization reaction using ⁇ -amino acid-N-carboxy anhydride as a raw material.
  • Hydrophilic polymer B is bonded to the main chain consisting of hydrophilic polymer A as a side chain.
  • the molecular weight distribution of the hydrophilic polymer B is preferably 1.5 or less, more preferably 1.4 or less, still more preferably 1.3 or less, even more preferably 1.2 or less, Particularly preferably, it is 1.1 or less.
  • Hydrophilic polymer B is bonded to any of the reaction sites present in hydrophilic polymer A.
  • the specific hydrophilic polymer B is not particularly limited as long as it is a hydrophilic polymer, but preferably a hydrophilic biocompatible polymer.
  • polyalkylene glycol e.g., carbon number 2 to 4
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PHEMA polyhydroxyethyl methacrylate
  • PMEA poly2-methoxyethyl acrylate
  • polyoxazoline carboxymethylcellulose, methylcellulose
  • Examples include hydroxyethyl cellulose and carboxyvinyl polymer.
  • polyethylene glycol (PEG) is preferred from the viewpoint of ease of molecular weight control.
  • Specific examples of polyethylene glycol include PEG500, PEG2000, PEG5000, PEG10000, PEG20000, PEG40000, and PEG80000.
  • the molecular weight of the hydrophilic polymer B is not particularly limited, but is, for example, 0.01 to 1000 kDa.
  • the lower limit is preferably 0.02 kDa or more, more preferably 0.05 kDa or more, still more preferably 0.1 kDa or more.
  • the upper limit is preferably 500 kDa or less, more preferably 200 kDa or less, still more preferably 100 kDa or less.
  • the number of hydrophilic polymers B bonded to a single hydrophilic polymer A is not particularly limited, but is, for example, 0 to 200.
  • the lower limit is preferably 0 or more, more preferably 1 or more, even more preferably 3 or more.
  • the upper limit is preferably 150 or less, more preferably 100 or less, even more preferably 50 or less.
  • the active molecule complex of the present invention is one in which an active molecule is bound to the above-described single polymer particle. Thereby, an active molecule complex whose dynamics in the living body is controlled can be obtained.
  • the binding of active molecules includes covalent bonds, ionic bonds, and the like. This also includes the coordination of metal ions, such as those used as contrast agents, to chelate-forming functional groups in a single polymer.
  • a chelate-forming functional group is a functional group that has an element with a lone pair of electrons (N, O, P, S, etc.) and forms a strong coordinate bond by donating the lone pair of electrons to a metal ion. be.
  • the active molecule is not particularly limited, and commonly used active molecules used in the fields of pharmaceuticals, diagnostics, etc. can be used, but preferably antibody drugs, low molecule drugs, nucleic acid drugs, radioactive drugs, It is a contrast agent or a chromophore.
  • Antibody drugs include, but are not particularly limited to, those in which a drug such as a low-molecular-weight drug is bound to an antibody that specifically binds to a disease-related molecule, such as those targeting cancer or autoimmune diseases.
  • the antibody used in the antibody drug is not particularly limited, and any of polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, and fragments thereof (eg, Fab, F(ab)2, etc.) can be used.
  • the class and subclass of immunoglobulin are not particularly limited.
  • antibodies selected from an antibody library by phage display methods or the like may be used, and conventionally known antibodies can be used.
  • low-molecular drugs include, but are not particularly limited to, synthetic chemical substances with a molecular weight of 500 or less, such as anticancer drugs.
  • Nucleic acid medicines include, but are not particularly limited to, polynucleotides or oligonucleotides formed from DNA, RNA, or derivatives thereof.
  • Polynucleotides can be single-stranded or double-stranded.
  • a polynucleotide may be a protein-coding sequence or a non-coding sequence.
  • Radioactive drugs include technetium ( 99m Tc), thallium ( 201 Tl), gallium ( 67 Ga), indium ( 111 In), fluorine ( 18 F), and the like. If a radioactive drug is used as the active molecule, the active molecule complex can be imaged by PET (positron emission tomography) or SPECT (single photon emission tomography).
  • contrast agents examples include gadolinium, manganese, iron, and iodine.
  • the active molecule complex can be imaged by MRI (nuclear magnetic resonance imaging).
  • chromophore examples include fluorescein isothiocyanate (FITC).
  • the method for producing the single polymer particles of the present invention is not particularly limited, but examples include synthesis by polycondensation between amino acids and carboxylic acids, peptide solid phase synthesis, and the like. Among the syntheses by polycondensation between amino acids and carboxylic acids, a ring-opening polymerization reaction using ⁇ -amino acid-N-carboxylic anhydride as a raw material is preferred.
  • the ring-opening polymerization reaction using ⁇ -amino acid-N-carboxylic anhydride as a raw material is characterized by including the following steps.
  • (ii) A hydrophilic polymer is added to the reaction site of the hydrophilic polymer A.
  • Step of Binding Polymer B By the method for producing single polymer particles of the present invention, particles with a more accurately controlled hydrodynamic diameter and a low molecular weight distribution can be easily produced. Furthermore, by more tightly controlling each step of the manufacturing method, the hydrodynamic diameter of the particles produced can be adjusted at a 1 nm pitch and single polymer particles with a wide range of molecular weights can be produced.
  • Step (i) is a step of synthesizing a linear hydrophilic polymer A through a ring-opening polymerization reaction using ⁇ -amino acid-N-carboxy anhydride (also referred to as " ⁇ -amino acid-NCA") as a raw material.
  • ⁇ -amino acid-N-carboxy anhydride also referred to as " ⁇ -amino acid-NCA”
  • ⁇ -amino acid-N-carboxy anhydride or a derivative thereof is used.
  • the functional group is preferably modified with a protecting group.
  • Specific highly reactive functional groups include carboxyl groups and the like. Examples of raw materials having such a protecting group include benzyl ester of ⁇ -amino acid-N-carboxy anhydride.
  • Step (ii) is a step of bonding the side chain of the hydrophilic polymer B to the reaction site of the main chain formed from the hydrophilic polymer A.
  • reaction points are not particularly limited, but are preferably highly reactive functional groups, such as carboxyl groups and the like.
  • the biological tissue imaging method of the present invention is characterized by using the above-described single polymer particle or active molecule complex of the present invention. Thereby, more detailed tissue structure information can be obtained by imaging the living tissue.
  • the fine structure of the tissue can be visualized.
  • information about the hydrodynamic diameter or size that can penetrate deep into the tissue can be obtained.
  • more effective treatment can be achieved by using a drug with an appropriate hydrodynamic diameter or size, or by using a single polymer particle or active molecule complex to which the drug is attached. becomes.
  • a plurality of single polymer particles or active molecule complexes having different sizes, ie, hydrodynamic diameters, are used.
  • the fine structure of tumor tissue can be visualized. You can get information about size.
  • more effective treatment of tumors can be achieved by using a drug with an appropriate hydrodynamic diameter or size, or by using a single polymeric particle or an active molecule complex bound with a drug for treatment. It becomes possible.
  • the method for measuring the intratumor microstructure of the present invention is characterized by measuring the intratumor microstructure using a single polymer particle or an active molecule complex.
  • the microstructure measurement method not only measures the size of the entire tumor, but also the microstructure within the tumor can be measured based on information on whether a single polymer can pass through or not. Furthermore, it becomes possible to select a drug with an appropriate hydrodynamic diameter or size according to the results and perform effective treatment.
  • the drug delivery system of the present invention is characterized by transporting a single polymer particle or an active molecule complex to a desired location within a living body.
  • living organisms have a mechanism that controls the dynamics of particles in the living body depending on the size of the particles taken in, for example, a mechanism that allows particles of a certain size or less to pass through and does not allow particles that exceed a certain size to pass.
  • the drug delivery system of the present invention can accurately control the dynamics of the particle in the body depending on the purpose.
  • the contrast agent kit of the invention is characterized in that it contains active molecule complexes of two or more different sizes, ie hydrodynamic diameters.
  • active molecule complexes of two or more different sizes ie hydrodynamic diameters.
  • Table 1 shows the raw materials used in the following examples. Note that among the raw materials, n-butylamine, N,N-dimethylformamide, and dichloromethane were used after distillation with calcium hydride.
  • the entire NCA-BLA solution was added to the n-butylamine solution, and the mixture was stirred while being maintained at 35° C. for 5 days. All of the above reactions were performed under an argon atmosphere, and all organic solvents used were distilled before use. After the reaction, the reaction solution was dropped into 400 mL of diethyl ether to precipitate polyaspartic acid- ⁇ -benzyl (PBLA). Thereafter, the precipitate was collected by suction filtration and dried under reduced pressure. The molecular weight distribution of the obtained PBLA was analyzed by GPC, and the molecular weight and degree of polymerization were measured by NMR. The measurement results are shown in Table 2.
  • reaction solution was put into a dialysis membrane (molecular weight cut off: 6,000-8,000), and as external liquids, pure water was used twice, 0.01M sodium hydroxide aqueous solution was added three times, and 0.01M hydrochloric acid was added three times.
  • the mixture was dialyzed twice against pure water (2 hours or more each time), and lyophilized to obtain polyaspartic acid (PAsp(N 3 )) in which azide groups were partially introduced into the side chains.
  • the introduction rate of azide groups in the obtained PAsp(N 3 ) was calculated by NMR. The results of the experiment are shown in Table 3.
  • PAsp-g-PEGXX PAsp-g-PEGXX (XX is the molecular weight of PEG in the side chain).
  • a fluorescent dye (sulfo-Cy5-DBCO) was introduced into each PAsp-g-PEG using the following procedure.
  • PAsp-g-PEG was dissolved in pure water at a concentration of 25 mg/mL.
  • Sulfo-Cy5-DBCO was dissolved in DMSO at a concentration of 25 mg/mL, and 1 equivalent of sulfo-Cy5-DBCO was added to the azido group of the side chain of PAsp-g-PEG.
  • the mixed solution was frozen at -20°C and thawed in a refrigerator at +4°C three times in total. Thereafter, in order to remove unreacted sulfo-Cy5-DBCO, it was purified using a PD-10 column and recovered by freeze-drying.
  • the blood retention test results showed that polymers with a hydrodynamic diameter of 6 nm disappeared from the blood earlier, and polymers with a hydrodynamic diameter of 19 nm or more remained in the blood for a long time with a half-life of 4 days. It was confirmed that the
  • Experiment 5 Evaluation of the biokinetics of single polymer particles in muscular dystrophy model mice Fluorescently labeled single polymer particles were intravenously administered to muscular dystrophy model mice, and their distribution in the body was evaluated 48 hours later. Particles having hydrodynamic diameters of 4, 10, 13, 15, and 22 nm synthesized in Experiment 4 were used as single polymer particles, and fluorescent labeling was performed in the same manner as in Experiments 1 and 2. In particular, a single polymer particle with a hydrodynamic diameter of 4 nm was evaluated as a model for nucleic acid medicine because it has a hydrodynamic diameter equivalent to that of siRNA. The results of the experiment are shown in FIG. 5 and Table 6.
  • the relaxation ability can be significantly increased by 5.9 to 8.5 times compared to the magnescope currently used in clinical practice. Relaxation ability and an extremely high positive effect (r 1 /r 2 ) of 0.97 were obtained. By performing such appropriate molecular design, higher contrast can be obtained during imaging, and the same level of contrast can be obtained even with a smaller dose.
  • Experiment 8 Acquisition of precise MRI images of cancer microstructure Using the single polymer particles supporting Gd complexes with a hydrodynamic diameter of 12 nm used in Experiment 6, we developed a patient-derived tumor (PDX) model (colorectal cancer subcutaneous transplant model). The contrast-enhancing effect of cancer was evaluated in mice). In the experiment, PDX was administered intravenously to colon cancer subcutaneously transplanted model mice, and the cancer imaging effect was evaluated 24 hours later.
  • PDX patient-derived tumor
  • compositions of the present invention can provide single polymer particles, active molecule complexes, methods for producing single polymer particles, and methods for imaging biological tissue whose hydrodynamic diameters are more accurately controlled.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本願発明の課題は、流体力学直径がより正確に制御された単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、及び生体組織のイメージング方法を提供することである。　上記課題を解決するために、単一高分子から各々の粒子が形成され、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎが１．５以下であることを特徴とする単一高分子粒子が提供される。これにより流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。単一高分子が、単一の親水性高分子Ａからなる構造物、又は単一の親水性高分子Ａからなる主鎖に、１以上の親水性高分子Ｂの側鎖が結合した構造物であることが好ましい。

Description

単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、造影剤キット
　本発明は、流体力学直径が正確に制御された粒子に関する。より詳しくは、本発明は、単一高分子からなる単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、及び造影剤キットに関する。
　低分子医薬、例えば、抗がん剤、造影剤や核酸医薬は、血中に投与した場合、単体では分子サイズが５ｎｍ以下であることから速やかに腎臓から排出されるため、標的部位への送達が困難である。また、低分子医薬は、分子サイズが小さいことから、血管からの濾出を起こし、周囲組織に障害を起こすことが知られている。
　これらの場合、低分子を高分子に結合、集合化させ、あるいは脂質と集合化させ、見かけの分子量を増加させることにより、腎臓からの排出、血管濾出を避け、標的部位への到達を促進することができる。このように薬物の分子量を制御することにより体内での動態を制御する技術を受動標的化技術といい、ＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）技術の一分野として研究が進められている。
　例えば特許文献１には、親水性ポリマー鎖セグメントを含んでなる高分子ミセルを用いた核磁気共鳴造影剤が記載されている。当該技術においては、親水性低分子である造影剤を高分子ミセルを用いることにより分子量を制御し、効果的に標的部位に送達している。
　また、非特許文献１にはブロック共重合体からなるミセルが、薬物、タンパク質、又は核酸などの生物活性剤の分布と機能を制御し、生物学的障壁を効果的に克服できるナノメディシンとして高い可能性を有することが記載されている。
国際公開２００６／００３７３１号
Ｈｏｒａｃｉｏ　Ｃａｂｒａｌ，ｅｔ　ａｌ．，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２０１８，１１８，６８４４－６８９２
　しかし、特許文献１の技術においては、高分子ミセルは多数の高分子から形成される集合体であるため、粒子の分子量の正確な制御が困難であり、各々の粒子のサイズにはばらつきがあった。そのため、体内における動態の正確な制御は難しかった。また、非特許文献１の技術においても、各々の粒子のサイズの正確な制御は同様に難しかった。
　また、上記の技術で用いられる各々の高分子ミセルは多数の高分子から形成される集合体であるため、一般的な流体力学直径は３０ｎｍ～８０ｎｍ程度と比較的大きく、流体力学直径を小さい粒子とすることは技術的に困難であった。
　本願発明の課題は、流体力学直径がより正確に制御された単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、及び造影剤キットを提供することである。
　本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、単一高分子からなり、分子量分布が１．５以下である単一高分子粒子を用いることにより、流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができるという知見に至り、本発明を完成した。
　すなわち、本発明は、以下の［１］～［１６］を提供する。
　［１］単一高分子から各々の粒子が形成され、
　前記単一高分子の分子量分布Ｍｗ／Ｍｎが１．５以下であることを特徴とする単一高分子粒子。
　これにより流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　［２］前記単一高分子が、単一の親水性高分子Ａからなる構造物、又は単一の親水性高分子Ａからなる主鎖に１以上の親水性高分子Ｂの側鎖が結合した構造物であることを特徴とする、請求項１に記載の単一高分子粒子。
　これにより、より流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　［３］前記親水性高分子Ａが、ポリペプチド、多糖、ビニル系高分子、ポリエーテル系高分子、ポリエステル系高分子、又はポリオキサゾリンであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の単一高分子粒子。
　これにより、単一高分子の分子量を容易に制御することができ、その結果、単一高分子粒子の流体力学直径を制御することができる。
　［４］前記親水性高分子Ｂが、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ２－メトキシエチルアクリレート、ポリオキサゾリン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシビニルポリマーであることを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の単一高分子粒子。
　これにより、単一高分子の分子量を容易に制御することができ、その結果、単一高分子粒子の流体力学直径を制御することができる。
　［５］前記親水性高分子Ａに結合される親水性高分子Ｂの側鎖の数は、１本以上であり１００本以下であることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の単一高分子粒子。
　これにより、より流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　［６］前記単一高分子の分子量は、１０ｋＤａ以上、１５００ｋＤａ以下であることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の単一高分子粒子。
　これにより、より流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　［７］前記親水性高分子Ａが、ポリアスパラギン酸であり、
　前記親水性高分子Ｂがポリエチレングリコールであることを特徴とする、請求項１～６のいずれかに記載の単一高分子粒子。
　これにより、より流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　［８］請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子に、活性分子が結合していることを特徴とする、活性分子複合体。
　これにより、生体内における動態が制御された活性分子複合体とすることができる。
　［９］前記活性分子が、抗体医薬、核酸医薬、低分子医薬、放射性薬剤、造影剤、又は発色団であることを特徴とする、請求項８に記載の活性分子複合体。
　これにより、生体内における動態が制御された抗体医薬、核酸医薬、低分子医薬、放射性薬剤、造影剤、又は発色団と単一高分子粒子の複合体を得ることができる。
　［１０］以下のステップを含む単一高分子粒子の製造方法。
（ｉ）α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物を原料とした開環重合反応により直鎖状の親水性高分子Ａを合成するステップ
　（ｉｉ）前記親水性高分子Ａの反応点に、親水性高分子Ｂを結合するステップ
　これにより、流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　［１１] 請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を用いて腫瘍のサイズを計測することを特徴とする、腫瘍サイズの計測方法。
　これにより、腫瘍のサイズを計測することができる。
　［１２］請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を用いて腫瘍内の微細構造を計測することを特徴とする、腫瘍内の微細構造の計測方法。
　これにより、腫瘍内の微細構造を計測することができる。
　［１３］請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を用いた生体組織のイメージング方法。
　これにより、生体組織をより正確にイメージングすることができる。
　［１４］上記生体組織が腫瘍である、請求項１３に記載の生体組織のイメージング方法。
　これにより、腫瘍をより正確にイメージングすることができる。
　［１５］請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を生体内の目的の場所に輸送する、ドラッグデリバリーシステム。
　これにより、単一高分子粒子などを生体内の目的の場所に輸送することができる。
　［１６］請求項８または９に記載の活性分子複合体のうち、サイズの異なる活性分子複合体を備えた造影剤キット。
　これにより、生体組織の微細構造をより正確に知ることができる。
　本発明によれば、流体力学直径がより制御された単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、及び腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、及び造影剤キットを提供することができる。
合成されたＰＢＬＡのＧＰＣによる分子量分布の解析結果を示す。 合成されたＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧ２０００、ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧ５０００、ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧ１２０００、ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧ２００００のＧＰＣ法による分析結果を示す。 流体力学直径が制御された単一高分子粒子の合成の結果を示す。 単一高分子粒子の血中滞留試験の結果を示す。 単一高分子粒子の流体力学直径と静脈投与後の体内動態を示す。 本発明の単一高分子粒子と結合された造影剤と従来の造影剤の緩和能測定の結果を示す。 本発明の活性分子複合体（造影剤）により得られた撮像を示す。 従来の造影剤により得られた撮像を示す。 本発明の単一高分子粒子と結合された造影剤により得られた撮像を示す。
　以下、本発明に係る単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、及び生体組織のイメージング方法の実施形態を詳細に説明する。
　なお、実施形態に記載する単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、及び生体組織のイメージング方法については、本発明を説明するために例示したに過ぎず、これに制限されるものではない。
［定義］
　本明細書において、「高分子」とは、分子量が大きい分子で、分子量が小さい分子から実質的または概念的に得られる単位の多数回の繰り返しで構成した構造であり、ポリマー分子ともいう。このような高分子としては生体高分子と合成高分子に大別される。具体的な生体高分子としては、例えば、アミノ酸単位から形成されるポリペプチド、単糖単位から形成される多糖、核酸単位から形成されるポリヌクレオチドが挙げられる。具体的な合成高分子としては、多価カルボン酸とポリアルコールの単位から形成されるポリエステル系高分子、ビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ‐）を重合して得られる高分子であるビニル系高分子、主鎖にエーテル結合（－Ｃ－Ｏ－Ｃ－）を有する高分子であるエーテル系高分子、多価カルボン酸と多価アミンの単位から形成されるポリアミドなどが挙げられる。
　本明細書中において、「単一高分子」とは、水素結合、疎水結合又はファンデルワールス力などによる複数の分子の複合体ではない、共有結合性の結合で結合された単一の高分子を意味し、「単一高分子粒子」とは、各々の単一高分子が、水性溶媒中で水性溶媒中に分子内で二次会合せずに分散しており、粒子としての性質を示す状態を意味する。本発明の単一高分子粒子には、ミセルなど複数の高分子により形成される複合体を含まない。また、特に断りなく「単一高分子粒子」と記載する場合は、単一の高分子が形成する粒子を意味する。なお、単一高分子の分子量分布Ｍｗ／Ｍｎを記載する場合は、同一の製造方法などで得られた各々が実質的に同一な単一高分子粒子の集合における分子量分布を示す。
　本明細書において、「生体適合性」とは、生体組織や器官と親和性があり、異物反応や拒絶反応などを生じない性質をいう。本発明は主に生体内における使用を目的としており、上記した高分子としては、好ましくは、生体適合性の高分子が用いられる。
　本明細書において、「分子量」とは、ＴＯＦ－ＭＳ法により測定された分子量、又はＮＭＲ法により末端基プロトンから算出され測定された分子量、若しくはその両方から算出された分子量をいう。
　本明細書において、「数平均分子量（Ｍｎ）」とは、合成された高分子の集合に含まれる高分子の、各々の高分子１本あたりの分子量の平均（算術平均）から算出される分子量をいう。数平均分子量は、ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）法により求められる。
　本明細書において、「重量平均分子量（Ｍｗ）」とは、重量分率をもとに計算した平均分子量であり、ポリマーの本数ではなく「重さ（分子量×本数）」を指標とした平均である。重量平均分子量は、ＧＰＣ法により求められる。
　本明細書において、「分子量分布」とは、高分子の分子量と重合度の分布の程度、即ちバラつきの程度をいい、ＧＰＣ法により求められる。分子量分布は、数平均分子量Ｍｎに対する重量平均分子量Ｍｗの比率（Ｍｗ／Ｍｎ）の値により示される。分子量分布が１．０～１．５である場合は、実質的に単分散であると判断される。分子量分布は、ＧＰＣ法により求められる。
　本明細書において、「流体力学直径」とは、粒子の動きのスピードから推定される粒子のサイズをいう。流体力学直径ｄは、蛍光相関分光法を用いて拡散時間を測定し、アインシュタイン－ストークスの関係式（下記数式（１））を用いることで算出することができる。本明細書においては「流体力学直径」は「粒子のサイズ」と同じ意味で使用される。
ｄ＝ｋＴ／３πη0Ｄ　　（数式（１））
（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、η：溶媒の粘度、並進拡散係数：Ｄ）
［単一高分子粒子］
　本発明の単一高分子粒子は、単一高分子から各々の粒子が形成され、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎが１．５以下であることを特徴とする。これにより流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　生体には、取り込まれた粒子のサイズによって、粒子の生体内における動態を制御する機構、例えば一定以下のサイズの粒子を通過させ、一定を超える粒子を通過させない機構が存在するが、本発明の単一高分子粒子を用いることにより、粒子の体内における動態を目的に応じて正確に制御することができる。本発明の単一高分子粒子を用いることにより例えば、造影剤としての使用、本発明の単一高分子粒子のサイズを調整することで、単一高分子が血管から漏出することを防ぐ用途としての使用、早期に生体内から排出させるために腎排泄させる用途としての使用、また、生体内に滞留させるために腎排泄回避する用途としての使用、組織深部まで送達可能な単一高分子粒子としての使用、生体組織をイメージングするための用途としての使用、組織のサイズ計測や微細構造を描出する用途としての使用、適切な流体力学直径又はサイズの医薬を結合した単一高分子粒子又は活性分子複合体の治療用途としての使用、活性分子複合体を生体内の目的の場所に輸送する用途としての使用、などが可能である。
　上記した使用の例についての具体例としては以下が挙げられる。
・造影剤に用いられるＧｄイオンを粒子に結合することで標的部位にのみ効率的に送達し、血管濾出による障害、脳などの他の部位への毒性を回避することが可能となる。
・腎排泄を回避しつつ、従来のミセルなどのサイズ（数十～数百ｎｍ）では送達不可能な炎症部位やがん組織の深部まで送達可能なサイズ（数ｎｍ～数十ｎｍ）の粒子を作成することが可能となる。
・正確にサイズが制御された粒子を用いて組織の微細構造を描出し、その結果に応じて適切なサイズの医薬を結合した粒子（活性分子複合体）を治療に用いることにより、効果的な治療が可能となる。
　本発明の単一高分子粒子の分子量分布は１．５以下である。上限値としては好ましくは１.４以下であり、より好ましくは１．３以下であり、さらに好ましくは１．２以下である。単一高分子粒子の分子量分布を上記範囲とすることにより、より流体力学直径が正確に制御された粒子を得ることができる。
　本発明の単一高分子粒子の流体力学直径は、単一高分子粒子の用途によって異なるが、例えば１～１００ｎｍである。単一高分子粒子の流体力学直径は、単一高分子の分子量を制御することにより制御することができる。単一高分子の分子量は、後述するように、親水性高分子Ａ、親水性高分子Ｂの分子量、及び／又は親水性高分子Ｂの結合数を制御することにより制御することができる。
　また、上記した単一高分子粒子の用途の例において、本発明の単一高分子粒子の流体力学直径は、例えば造影剤として使う場合は、好ましくは０．５ｎｍ以上であり、より好ましくは１ｎｍ以上である。
　血管からの漏出を防ぐ用途として使用する場合は、好ましくは２ｎｍ以上であり、より好ましくは３ｎｍ以上である。
　また、早期に生体内から排出させるために腎排泄させる用途として使用する場合は、好ましくは５ｎｍ未満である。
また、生体内に単一高分子粒子を滞留させるために腎排泄回避する用途として使用する場合は、好ましくは５ｎｍ以上であり、より好ましくは６ｎｍ以上である。
　また、組織深部まで送達可能な単一高分子粒子として使用する場合は、より小さい直径であることが好ましく、好ましくは１００ｎｍ以下であり、より好ましくは３０ｎｍ以下である。
　単一高分子粒子は、複数の単一高分子粒子を含む単一高分子粒子組成物とすることができる。単一高分子粒子組成物は、通常、同一の製造方法などで得られた単一高分子粒子の集合、好ましくは各々が実質的に同一な単一高分子粒子の集合を含む。単一高分子粒子組成物における分子量分布Ｍｗ／Ｍｎは、単一高分子粒子組成物中の単一高分子粒子の分子量分布を示す。単一高分子粒子組成物における、各々の構成要素の好ましい範囲は、単一高分子粒子における好ましい範囲と同様である。
　まず、単一高分子粒子を構成する各成分について、以下に詳細に説明する。
（単一高分子）
　本発明の単一高分子粒子は単一高分子から形成される。単一高分子は、好ましくは、主に親水性単位から形成される高分子であり、より好ましくは親水性単位のみから形成される高分子である。単一高分子は、疎水性単位を有しないことが好ましい。また、単一高分子は、分子間で二次会合せずに水性溶媒中で単一高分子鎖として存在する性質を有することが好ましい。
　単一高分子は、特に制限されないが、単一の親水性高分子Ａのみからなる構造物、又は単一の親水性高分子Ａに１以上の親水性高分子Ｂの側鎖が結合した構造物である。分子サイズをより広い範囲で正確に設定する観点から、単一の親水性高分子Ａに１以上の親水性高分子Ｂの側鎖が結合した構造物であることが好ましい。
　前記単一高分子が、単一の親水性高分子Ａからなる主鎖に１以上の親水性高分子Ｂの側鎖が結合した構造物である場合、前記親水性高分子Ｂが特定の分子量を有することが好ましい。単一高分子の構造は、例えば、１本の高分子を幹にして，他の種類の高分子の枝をつけた重合体であるグラフト共重合体の構造を有する。
　単一高分子の分子量は、単一高分子粒子の使用目的に応じて適宜設定されるが、好ましくは１～２０００ｋＤａである。下限値としては、より好ましくは２ｋＤａ以上であり、さらに好ましくは５ｋＤａ以上である。上限値としては、好ましくは１７５０ｋＤａ以下であり、より好ましくは１５００ｋＤａ以下である。単一高分子の分子量を制御することにより、単一高分子粒子の流体力学直径を制御することができる。
　単一高分子の分子量の制御方法の具体例としては、例えばグラフト共重合による合成、リビング重合若しくは開環重合により分子量分布の狭い高分子を得る、又は製造後に分取により適当な分子量のフラクションを得る、などの方法が挙げられる。
＜親水性高分子Ａ＞
　親水性高分子Ａは、単一高分子の主鎖を形成する。親水性高分子Ａは、例えば直鎖状又は分岐状の構造を有する。直鎖状の構造を有することが好ましい。親水性高分子Ａは、特に制限されないが、好ましくは主として直鎖状構造から構成される高分子であり、より好ましくは、直鎖状構造のみから構成される高分子である。具体的な親水性高分子Ａとしては、親水性の高分子であれば特に制限されないが、生体適合性高分子が好ましい。このような生体適合性高分子としては、例えば、ポリペプチド、多糖、ビニル系高分子、ポリエーテル系高分子、ポリエステル系高分子、ポリオキサゾリン、ポリヌクレオチドなどが挙げられる。これらの中でも、分子量制御の容易さの観点から、好ましくはポリペプチド又はポリアミノ酸であり、より好ましくはポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、ポリリジンである。
　親水性高分子Ａの分子量分布は、特に制限されないが１．５以下であることが好ましい。上限値としてはより好ましくは１.４以下であり、さらに好ましくは１．３以下であり、よりさらに好ましくは１．２以下である。親水性高分子Ａの分子量分布を上記範囲とすることにより、単一高分子粒子の分子量分布をより制御することができる。単一高分子粒子の分子量分布は、単一高分子の主鎖である親水性高分子Ａの分子量分布により大きく影響を受けるため、親水性高分子Ａの分子量分布の制御は重要である。
　親水性高分子Ａの分子量は、特に制限されないが、例えば１～１００ｋＤａである。下限値としては、好ましくは１ｋＤａ以上であり、より好ましくは２ｋＤａ以上である。上限値としては、好ましくは８０ｋＤａ以下であり、５０ｋＤａ以下である。
　親水性高分子Ａは、分子量制御の容易さの観点から、α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物を原料とした開環重合反応で合成されたポリペプチドであることが特に好ましい。
＜親水性高分子Ｂ＞
　親水性高分子Ｂは、親水性高分子Ａからなる主鎖に、側鎖として結合される。親水性高分子Ｂの分子量分布は、好ましくは１．５以下であり、より好ましくは１．４以下であり、さらに好ましくは１.３以下であり、よりさらに好ましくは１．２以下であり、特に好ましくは１．１以下であることが好ましい。親水性高分子Ｂは、親水性高分子Ａに存在する反応点のいずれかに結合される。
　具体的な親水性高分子Ｂとしては、親水性の高分子であれば特に制限されないが、好ましくは親水性の生体適合性の高分子である。例えば、ポリアルキレングリコール（例えば、炭素数２～４）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン、ポリヒドロキシエチルメタクリレート（ＰＨＥＭＡ）、ポリ２－メトキシエチルアクリレート（ＰＭＥＡ）、ポリオキサゾリン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシビニルポリマーなどが挙げられる。これらの中でも、分子量制御の容易さの観点から、好ましくはポリエチレングリコール（ＰＥＧ）である。具体的なポリエチレングリコールとしては、例えば、ＰＥＧ５００、ＰＥＧ２０００、ＰＥＧ５０００、ＰＥＧ１００００、ＰＥＧ２００００、ＰＥＧ４００００、ＰＥＧ８００００などが挙げられる。
　親水性高分子Ｂの分子量は、特に制限されないが、例えば０．０１～１０００ｋＤａである。下限値としては、好ましくは０．０２ｋＤａ以上であり、より好ましくは０．０５ｋＤａ以上、さらに好ましくは０．１ｋＤａ以上である。上限値としては、好ましくは５００ｋＤａ以下であり、より好ましくは２００ｋＤａ以下、さらに好ましくは１００ｋＤａ以下である。
　単一の親水性高分子Ａに結合される親水性高分子Ｂの数は、特に制限されないが、例えば０～２００本である。下限値としては、好ましくは０本以上であり、より好ましくは１本以上、さらに好ましくは３本以上である。上限値としては、好ましくは１５０本以下であり、より好ましくは１００本以下、さらに好ましくは５０本以下である。
［活性分子複合体］
　本発明の活性分子複合体は、上記した単一高分子粒子に活性分子を結合したものである。これにより、生体内における動態が制御された活性分子複合体とすることができる。活性分子の結合とは、共有結合又はイオン結合などが挙げられる。単一高分子中のキレート形成官能基への造影剤などとして用いられる金属イオンの配位もこれに含まれる。キレート形成官能基とは孤立電子対を持つ元素（Ｎ、Ｏ、Ｐ、Ｓなど）を有し、孤立電子対の電子を金属イオンに供与することによって強固な配位結合を形成する官能基である。
（活性分子）
　活性分子としては、特に制限されないが、医薬品、診断薬などの分野で用いられる一般的に用いられる活性分子を用いることができるが、好ましくは、抗体医薬、低分子医薬、核酸医薬、放射性薬剤、造影剤、又は発色団である。
　抗体医薬としては、特に制限されないが、疾患関連分子に特異的に結合する抗体に低分子医薬などの薬剤を結合させたもので、例えばがんや自己免疫疾患を対象とするものが挙げられる。
　抗体医薬に使用する抗体としては、特に制限されないが、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、及びそれらの断片（例えば、Ｆａｂ、Ｆ（ａｂ）２等）のいずれも用いることができる。また、免疫グロブリンのクラス及びサブクラスは特に限定されない。また、ファージディスプレイ法等により抗体ライブラリから選択されたものを使用してもよく、従来公知の抗体を利用することができる。
　低分子医薬としては、特に制限されないが、主に分子量５００以下の合成された化学物質であり、例えば、抗がん剤などが挙げられる。
　核酸医薬としては、特に制限されないが、ＤＮＡ、ＲＮＡ、又はその誘導体で形成されたポリヌクレオチド又はオリゴヌクレオチドなどが挙げられる。ポリヌクレオチドは１本鎖、又は２重鎖である。ポリヌクレオチドはタンパク質をコードする配列であってもよく、またコードしない配列でもよい。
　放射性薬剤としては、テクネチウム（９９ｍＴｃ）、タリウム（２０１Ｔｌ）、ガリウム（６７Ｇａ）及びインジウム（１１１Ｉｎ）、フッ素（１８Ｆ）などが挙げられる。活性分子として放射性薬剤を用いる場合は、活性分子複合体をＰＥＴ（ポジトロン断層法）又はＳＰＥＣＴ（単一光子放射断層撮影法）による撮像に供することができる。
　造影剤としては、ガドリニウム，マンガン、鉄、ヨウ素などが挙げられる。活性分子として造影剤を用いる場合は、活性分子複合体をＭＲＩ（核磁気共鳴画像法）による撮像に供することができる。
　発色団としては、例えば、フルオレセインイソチオシアネート（ＦＩＴＣ）などが挙げられる。
［単一高分子粒子の製造方法］
　本発明の単一高分子粒子の製造方法は、特に制限されないが、アミノ酸とカルボン酸間の重縮合による合成、ペプチド固相合成法などが挙げられる。アミノ酸とカルボン酸間の重縮合による合成の中でも、α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物を原料とした開環重合反応が好ましい。
　α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物を原料とした開環重合反応は以下のステップを含むことを特徴とする。
　（ｉ）α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物を原料とした開環重合反応により直鎖状の親水性高分子Ａを合成するステップ
　（ｉｉ）前記親水性高分子Ａの反応点に、親水性高分子Ｂを結合するステップ
　本発明の単一高分子粒子の製造方法により、流体力学直径がより正確に制御された、分子量分布が低い粒子を容易に製造することができる。また、製造方法のそれぞれの段階をより厳密に制御することにより、製造される粒子の流体力学直径を１ｎｍピッチで調節し、広範な分子量範囲の単一高分子粒子を製造することができる。
　ステップ（ｉ）はα－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物（「α－アミノ酸－ＮＣＡ」ともいう。）を原料とした開環重合反応により直鎖状の親水性高分子Ａを合成するステップである。原料としては、α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物、又はその誘導体が用いられる。好ましくは、副反応を抑制する観点から、アミノ酸の側鎖に高反応性の官能基を有する場合は、官能基が保護基で修飾されていることが好ましい。具体的な高反応性の官能基としては、カルボキシル基などが挙げられる。このような保護基を有する原料としては、α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物のベンジルエステルなどが挙げられる。
　ステップ（ｉｉ）は、前記親水性高分子Ａから形成される主鎖の反応点に、親水性高分子Ｂの側鎖を結合するステップである。このような反応点としては、特に制限されないが、好ましくは高反応性の官能基であり、具体的にはカルボキシル基などが挙げられる。
[生体組織のイメージング方法]
　本発明の生体組織のイメージング方法は、上記した本発明の単一高分子粒子又活性分子複合体を用いることを特徴とする。これにより、生体組織を撮像することで、より詳細な組織構造の情報を得ることができる。
　また、正確にサイズを、即ち流体力学直径を制御された単一高分子粒子などを用いて生体組織を撮像することにより、組織の微細構造を描出することができる。また、同時に組織の深部まで浸透可能な流体力学直径又はサイズについての情報を得ることができる。そして、その結果に基づいて、適切な流体力学直径又はサイズの医薬を用いること、又は医薬を結合した単一高分子粒子又は活性分子複合体を治療に用いることにより、より効果的な治療が可能となる。
［腫瘍サイズの計測方法］
　本発明の腫瘍のサイズを計測する方法においては、サイズ、即ち流体力学直径が異なる複数の単一高分子粒子又は活性分子複合体が用いられる。異なる２つ以上の流体力学直径に制御された複数の単一高分子粒子などを用いて腫瘍を撮像することにより、腫瘍組織の微細構造を描出し、組織の深部まで浸透可能な流体力学直径又はサイズについての情報を得ることができる。また、その結果に応じて適切な流体力学直径又はサイズの医薬を用いること、又は医薬を結合した単一高分子粒子又は活性分子複合体を治療に用いることにより、腫瘍のより効果的な治療が可能となる。
［腫瘍内の微細構造の計測方法］
　本発明の腫瘍内の微細構造の計測方法は、単一高分子粒子又活性分子複合体を用いて腫瘍内の微細構造を計測することを特徴とする。微細構造の計測方法においては、腫瘍全体のサイズの計測だけでなく、単一高分子が通れるか通れないかの情報から腫瘍内の微細構造を計測することができる。また、その結果に応じて適切な流体力学直径又はサイズの医薬を選択し、効果的な治療を行うことが可能となる。
［ドラッグデリバリーシステム］
　本発明のドラッグデリバリーシステムは、単一高分子粒子又は活性分子複合体を生体内の目的の場所に輸送することを特徴とする。上記したように生体には、取り込まれた粒子のサイズによって、粒子の生体内における動態を制御する機構、例えば一定以下のサイズの粒子を通過させ、一定を超える粒子を通過させない機構が存在する。本発明のドラッグデリバリーシステムは、本発明の単一高分子粒子のサイズを制御することにより、粒子の体内における動態を目的に応じて正確に制御することができる。
［造影剤キット］
　本発明の造影剤キットは、異なる２つ以上のサイズ、即ち流体力学直径の活性分子複合体を含むことを特徴とする。異なる２つ以上の流体力学直径に制御された複数の単一高分子粒子などを用いることにより、組織の深部まで浸透可能な流体力学直径又はサイズについての情報を得ることができる。また、その結果に応じて適切な流体力学直径又はサイズの医薬を選択し、効果的な治療を行うことが可能となる。
　以下、本発明の実施例について述べるが、本発明はこれらの実施例のみに制限されるものではなく、本発明の技術的思想内において様々な変形が可能である。
（原材料）
　以下の実施例で使用した原材料を表１に示す。なお、原材料の内、ｎ－ブチルアミン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、及びジクロロメタンについては、水素化カルシウムで蒸留後の原材料を使用した。
１．実験１　ポリアスパラギン酸からなる主鎖の合成
（１）ポリアスパラギン酸（ＰＡｓｐ）の合成
　以下の手順でポリアスパラギン酸（ＰＡｓｐ）からなる主鎖を合成した。
　β-ベンジル－Ｌ－アスパラギン酸　Ｎ－カルボン酸無水物（ＮＣＡ－ＢＬＡ）１０００ｍｇを丸底フラスコに秤量し、１０ｍＬのＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解した。別の丸底フラスコに、ｎ－ブチルアミンをジクロロメタンで１００倍に希釈溶液３６０μＬと、１０ｍＬのＤＭＦを添加して混合した。ｎ－ブチルアミン溶液にＮＣＡ－ＢＬＡ溶液を全て添加し、５日間３５℃に保ちながら撹拌した。以上の全ての反応はアルゴン雰囲気下で行い、使用した有機溶媒は全て蒸留を行った後使用した。反応後、反応液を４００ｍＬのジエチルエーテル内に滴下し、ポリアスパラギン酸－β－ベンジル（ＰＢＬＡ）を沈殿させた。その後、沈澱を吸引濾過にて回収し、減圧乾燥を行った。得られたＰＢＬＡはＧＰＣ法にて分子量分布の解析を行い、ＮＭＲにより分子量と重合度を測定した。測定の結果を表２に示す。
　次にＰＢＬＡ　１００ｍｇを４ｍＬのアセトニトリルに懸濁させた後、０．５Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を４．９ｍＬ添加し、一晩室温で反応させることでＰＢＬＡからベンジル基を脱保護した。その後、透析膜（分画分子量：６，０００－８，０００）に反応液を入れ、外液として純水で２回、０．０１Ｍの塩酸で２回、再び純水で２回（各２時間以上）透析を行い、凍結乾燥にてポリアスパラギン酸（ＰＡｓｐ）を得た。
（２）ポリアスパラギン酸の側鎖カルボン酸基へのアジド基の導入
　蛍光相関分光法による流体力学直径の測定のため、ＰＡｓｐ側鎖カルボン酸基に以下の手順でアジド基を導入した。
　ポリアスパラギン酸１０ｍｇを量り取り、５０ｍＭの炭酸水素ナトリウムを２．５ｍＬ加えて溶解した。ＤＭＦで３０μＭの濃度に調製したアジド－ＰＥＧ４－アミンを２８９．６　μＬ添加し、２７ｍｇの１－エチル－３－（３－ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩（ＥＤＣ）を添加し、室温で３時間撹拌した。その後、透析膜（分画分子量：６，０００－８，０００）に反応液を入れ、外液として純水で２回、０．０１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液３回、０．０１Ｍの塩酸で３回、再び純水で２回（各２時間以上）透析を行い、凍結乾燥にて側鎖にアジド基を一部導入したポリアスパラギン酸（ＰＡｓｐ（Ｎ３））を得た。得られたＰＡｓｐ（Ｎ３）のアジド基の導入率はＮＭＲにて算出した。実験の結果を表３に示す。
２．実験２．単一高分子の合成
（１）ＰＡｓｐ（Ｎ３）への側鎖の導入（側鎖：ＰＥＧ２０００、ＰＥＧ５０００、ＰＥＧ１２０００）
　ＰＡｓｐ（Ｎ３）からなる主鎖に、以下の手順で側鎖としてＰＥＧ２０００、ＰＥＧ５０００、ＰＥＧ１２０００のいずれかを導入し、単一高分子を製造した。
　実験１で合成したＰＡｓｐ（Ｎ３）２ｍｇずつを秤量し、ＤＭＦ　１ｍＬに溶解させた。別のサンプル瓶にメトキシＰＥＧ２０００、メトキシＰＥＧ５０００、メトキシＰＥＧ１２０００を５０ｍｇ／ｍＬの濃度でＤＭＦに溶解させ、ＰＡｓｐ（Ｎ３）のカルボキシ基に対して２当量となるようにそれぞれＰＡｓｐ（Ｎ３）溶液に添加した。次いで、ＥＤＣをＰＡｓｐ（Ｎ３）のカルボキシ基に対して５当量となるように加え、３時間撹拌した。ＰＡｓｐ（Ｎ３）へのＰＥＧの導入本数はＧＰＣを用いて、各ＰＥＧのピーク面積の初期値からの減少量を測定することで算出した。
　ＧＰＣの結果を表４に示す。なお、以下、ＰＥＧを側鎖にグラフトしたＰＡｓｐをＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧＸＸ（ＸＸは側鎖のＰＥＧの分子量、）と表記する。
（２）ＰＡｓｐ（Ｎ３）への側鎖の導入（側鎖：ＰＥＧ２００００）
　ＰＡｓｐ（Ｎ３）からなる主鎖に、側鎖としてＰＥＧ２００００を導入し、以下の手順で単一高分子を製造した。
　ＰＡｓｐ（Ｎ３）２ｍｇずつを秤量し、ＤＭＦ１ｍＬに溶解させた。別のサンプル瓶にＰＥＧ２００００を５０ｍｇ／ｍＬの濃度でＤＭＦに溶解させ、ＰＡｓｐ（Ｎ３）のカルボキシ基に対して２当量となるようにそれぞれＰＡｓｐ（Ｎ３）溶液に添加した。次いで、ＮＨＳを２５ｍｇ／ｍＬの濃度でＤＭＦに溶解させ、ＰＡｓｐ（Ｎ３）のカルボキシ基に対して１．２当量となるように加えた後、ＥＤＣをＰＡｓｐ（Ｎ３）のカルボキシ基に対して０．９５当量となるように加え、３時間撹拌した。ＰＡｓｐ（Ｎ３）へのＰＥＧの導入本数はＧＰＣを用いて、各ＰＥＧのピーク面積の初期値からの減少量を測定することで算出した。測定の結果を表４に示す。
　各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの合成後、未反応のＰＥＧを除去するためにＧＰＣにて分取を行い、透析膜（分画分子量：６，０００－８，０００）に反応液を入れ、外液に１０ｍＭのリン酸緩衝液で３回、純水で３回透析を行なって凍結乾燥にて粉体のＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧを得た。
（３）各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧへの蛍光色素の導入（後の蛍光相関分光法によるサイズ測定、（および体内動態測定）に使用、必須ではない）
　蛍光相関分光法によるサイズ測定のため、各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧに以下の手順で蛍光色素（ｓｕｌｆｏ－Ｃｙ５－ＤＢＣＯ）を導入した。
　ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧを純水に２５ｍｇ／ｍＬの濃度で溶解させた。ｓｕｌｆｏ－Ｃｙ５－ＤＢＣＯを２５ｍｇ／ｍＬの濃度でＤＭＳＯに溶解させ、ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの側鎖のアジド基に対して１当量のｓｕｌｆｏ－Ｃｙ５－ＤＢＣＯを添加した。混合した溶液は、－２０℃での凍結と、＋４℃の冷蔵庫内で融解を全３回繰り返しおこなった。その後、未反応のｓｕｌｆｏ－Ｃｙ５－ＤＢＣＯを除去するためにＰＤ－１０カラムにて精製を行い、凍結乾燥にて回収した。
３.実験３　ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの物性の測定
（１）各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの流体力学直径の評価
Ｓｕｌｆｏ－Ｃｙ５を標識した各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧを２ｎＭになるようにＤ－ＰＢＳ（－）で希釈し、蛍光相関分光法を用いて拡散時間を測定し、アインシュタイン－ストークスの関係式をもちいて流体力学直径を算出した。この際、Ｃｙ５を拡散係数の算出時の標準物質として使用した。蛍光相関分光法による測定結果を表５に示す。
（２）各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの分子量
　ＮＭＲ測定より測定した主鎖の分子量に、ＴＯＦ－ＭＳ法で測定したＰＥＧの分子量と側鎖導入本数を基に足して算出したものを単一高分子全体の分子量とした。結果を表５に示す。
（３）各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの分子量分布測定
　ＧＰＣ（ゲル浸透クロマトグラフィー）法により各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を測定した。試験の結果を表５と図２に示す。
　以上の実験の結果、分子量分布が狭い、流体力学直径が制御された単一高分子を合成した。分子量分布のデータ、及び図２に示すＧＰＣの結果からも単一のピークが得られ、各ＰＡｓｐ－ｇ－ＰＥＧの分子量分布が狭いことを示している。
４．実験４　血中滞留性の評価
　分子量を１０ｋ－７５０ｋＤａで制御した単一高分子を合成し、合成した単一高分子からなる単一高分子粒子を用いて血中滞留性を評価した。
　ポリ－Ｌ－アスパラギン酸を合成し、そこに分子量２０００のＰＥＧを任意の数結合させた単一高分子を上記の実験１～３と同様の手順で合成した。分子量は、結合させるＰＥＧの本数で制御した。流体力学直径を評価し、蛍光ラベル化高分子を用いて血中滞留性を評価した。
　図３に示すように分子量の調整により、流体力学直径で１ｎｍピッチで４～２５ｎｍの範囲で精密制御した一連の高分子を得ることができることが示された。
　血中滞留試験の結果、図４に示すように、流体力学直径６ｎｍの高分子は血中より早期に消失し、流体力学直径１９ｎｍ以上の高分子は血中半減期４日の長期血中滞留性を示すことが確認された。
５．実験５　筋ジストロフィーモデルマウスにおける単一高分子粒子の体内動態の評価
　筋ジストロフィーモデルマウスに対し、蛍光ラベル化した単一高分子粒子を静脈投与し、４８時間後に体内分布を評価した。単一高分子粒子は実験４で合成した４、１０、１３、１５、２２ｎｍの流体力学直径を有する粒子を用いて、実験１、２と同様に蛍光ラベルを行った。特に流体力学直径４ｎｍの単一高分子粒子は、ｓｉＲＮＡと同等の流体力学直径であるため核酸医薬のモデルとして評価した。実験の結果を図５と表６に示す。
　図５、表６に示すように、核酸医薬と同等のサイズ（流体力学直径）では腎排泄の上流に当たる腎臓への集積量が大きいのに対し、１０ｎｍ以上の高分子体では腎臓への集積は大幅に低減した。また、１０ｎｍ以上の高分子体は標的とする筋組織への集積量は増大し、高分子コンジュゲート体とすることの効果を確認した。
６．実験６　大腸がん皮下移植モデルマウスにおけるがんの造影効果の評価
　実験４で合成した１２ｎｍの流体力学直径を有する単一高分子にＤＯＴＡ錯体を結合させ、Ｇｄを担持させた。０．４７Ｔにおける緩和能を評価し、臨床で使われているＧｄ造影剤マグネスコープ（Ｇｄ－ＤＯＴＡ）と比較した。大腸がん皮下移植モデルマウスに静脈投与し、１Ｔ－ＭＲＩを用いてがんの造影効果を評価した。実験の結果を表７と図７、８に示す。また、それぞれの造影剤のがんと筋肉とに対する造影効果の比率（Ｔｕｍｏｒ／ｍｕｓｃｌｅ　ｒａｔｉｏ）を調べた結果を図６に示す。
　表７に示す緩和能測定の結果より、マグネスコープより高い緩和能（ｒ１）、高い陽性効果（ｒ１／ｒ２）が得られた。がんの造影効果について、図７、８に示すように、従来のマグネスコープの造影効果は非常に限定的であったが、単一高分子造影剤は、がんの造影強度の増加、及びがん全体の造影が見られた。また、単一高分子造影剤での造影の２４時間後にはより高い造影効果（Ｔｕｍｏｒ／ｍｕｓｃｌｅ　ｒａｔｉｏ:１．５程度）が観察された。
７．実験７　側鎖導入本数と高分子粒子の分子量および造影効果の評価
　実験２に準じて、ＰＡｓｐ主鎖にＰＥＧ２０００を異なる濃度で反応させ、導入本数２～１８のＰＥＧ側鎖が付いた高分子を５種合成した。実験３に準じて分子量を測定した。
　次いで、これ等の高分子にＤＯＴＡ錯体を付加し、Ｇｄを担持させた。実験６と同様に、０．４７Ｔにおける緩和能を評価し、臨床で使われているＧｄ造影剤マグネスコープ（Ｇｄ－ＤＯＴＡ）と比較した。結果を表８に示す。
　表８に示す緩和能測定結果より、側鎖とその導入本数、分子量を適宜選択することで、現在臨床に用いられているマグネスコープと比べて、５．９～８．５倍と大幅に高い緩和能、及び０．９７とこれまでになく極めて高い陽性効果（ｒ１／ｒ２）を得られた。このような適切な分子設計を行うことにより、造影時により高いコントラストが得られ、またより少ない投与量でも同程度のコントラストが得られる効果を奏する。
８．実験８　がん微細構造の精密ＭＲＩ像の取得
　実験６で使用した流体力学直径１２ｎｍのＧｄ錯体を担持した単一高分子粒子を用いて、患者由来腫瘍（ＰＤＸ）モデル（大腸がん皮下移植モデルマウス）に対し、がんの造影効果を評価した。
　実験としては、ＰＤＸ大腸がん皮下移植モデルマウスに静脈投与し、２４時間後にがんの造影効果を評価した
　図９に示すように、流体力学直径１２ｎｍの単一高分子粒子を結合した造影剤を用いてＭＲＩにより撮像した場合、造影剤が多く存在する部位と、存在しない部位が示された。これは、流体力学直径１２ｎｍの単一高分子粒子が浸入できる部位とできない部位があることを示しており、がんの微細構造を反映したものと考えられる。造影剤がより特に多く存在する高信号部位（白い部位）を矢印で示す。
　高分子造影剤のサイズを変えることでそれをものさしとして使い、微細構造（がん組織の隙間）を測ることが可能であることが上記の結果から示唆された。このことは、測定された微細構造に応じたサイズのナノ医薬を使い分けることが可能であることを示している。
　本発明の単一高分子粒子の技術は、それぞれのがんに最適なサイズのナノ医薬の選択を可能にすることが示唆された。
 
　本発明の組成物によって、流体力学直径がより正確に制御された単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、及び生体組織のイメージング方法を提供することができる。

 

Claims (16)

  1. 　単一高分子から各々の粒子が形成され、
    　前記単一高分子の分子量分布Ｍｗ／Ｍｎが１．５以下であることを特徴とする、単一高分子粒子。
  2. 　前記単一高分子が、単一の親水性高分子Ａからなる構造物、又は単一の親水性高分子Ａからなる主鎖に１以上の親水性高分子Ｂの側鎖が結合した構造物であることを特徴とする、請求項１に記載の単一高分子粒子。
  3. 　前記親水性高分子Ａが、ポリペプチド、多糖、ビニル系高分子、ポリエーテル系高分子、ポリエステル系高分子、又はポリオキサゾリンであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の単一高分子粒子。
  4. 　前記親水性高分子Ｂが、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ２－メトキシエチルアクリレート、ポリオキサゾリン、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシビニルポリマーであることを特徴とする、請求項１～３のいずれかに記載の単一高分子粒子。
  5. 　前記親水性高分子Ａに結合される親水性高分子Ｂの側鎖の数は、１本以上であり１００本以下であることを特徴とする、請求項１～４のいずれかに記載の単一高分子粒子。
  6. 　前記単一高分子の分子量は、１０ｋＤａ以上、１５００ｋＤａ以下であることを特徴とする、請求項１～５のいずれかに記載の単一高分子粒子。
  7. 　前記親水性高分子Ａが、ポリアスパラギン酸であり、
    　前記親水性高分子Ｂがポリエチレングリコールであることを特徴とする、請求項１～６のいずれかに記載の単一高分子粒子。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子に、活性分子が結合していることを特徴とする、活性分子複合体。
  9. 　前記活性分子が、抗体医薬、核酸医薬、低分子医薬、放射性薬剤、造影剤、又は発色団であることを特徴とする、請求項８に記載の活性分子複合体。
  10. 　以下のステップを含むことを特徴とする単一高分子粒子の製造方法。
    　（ｉ）α－アミノ酸－Ｎ－カルボキシ無水物を原料とした開環重合反応により直鎖状の親水性高分子Ａを合成するステップ
    　（ｉｉ）前記親水性高分子Ａの反応点に、親水性高分子Ｂを結合するステップ
  11. 　請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を用いて腫瘍のサイズを計測することを特徴とする、腫瘍サイズの計測方法。
  12. 　請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を用いて腫瘍内の微細構造を計測することを特徴とする、腫瘍内の微細構造の計測方法。
  13. 　請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を用いることを特徴とする、生体組織のイメージング方法。
  14. 　上記生体組織が腫瘍であることを特徴とする、請求項１３に記載の生体組織のイメージング方法。
  15. 　請求項１～７のいずれかに記載の単一高分子粒子又は請求項８若しくは９に記載の活性分子複合体を生体内の目的の場所に輸送する、ドラッグデリバリーシステム。
  16. 　複数の異なるサイズの請求項８又は９に記載の活性分子複合体を含むことを特徴とする、造影剤キット。

     
PCT/JP2023/011719 2022-04-14 2023-03-24 単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、造影剤キット WO2023199723A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022067148 2022-04-14
JP2022-067148 2022-04-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023199723A1 true WO2023199723A1 (ja) 2023-10-19

Family

ID=88329467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/011719 WO2023199723A1 (ja) 2022-04-14 2023-03-24 単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、造影剤キット

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023199723A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130071482A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-21 The University Of Kentucky Research Foundation Block copolymer cross-linked nanoassemblies as modular delivery vehicles
WO2016021407A1 (ja) * 2014-08-04 2016-02-11 日本化薬株式会社 核酸代謝拮抗剤が結合したポリアミノ酸誘導体
WO2016178431A1 (ja) * 2015-05-07 2016-11-10 国立大学法人 東京大学 ポリイオンコンプレックス型ポリマーソームを用いたナノリアクタとその製造方法
WO2018207864A1 (ja) * 2017-05-11 2018-11-15 公益財団法人川崎市産業振興財団 脳への薬剤送達用のキャリアおよびこれを含んでなる組成物
JP2021020872A (ja) * 2019-07-26 2021-02-18 国立大学法人九州大学 複合コアセルベート、タンパク質内包複合コアセルベートの製造方法、タンパク質の濃縮方法、複合コアセルベート形成用溶液及び複合コアセルベート形成用キット

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130071482A1 (en) * 2011-09-20 2013-03-21 The University Of Kentucky Research Foundation Block copolymer cross-linked nanoassemblies as modular delivery vehicles
WO2016021407A1 (ja) * 2014-08-04 2016-02-11 日本化薬株式会社 核酸代謝拮抗剤が結合したポリアミノ酸誘導体
WO2016178431A1 (ja) * 2015-05-07 2016-11-10 国立大学法人 東京大学 ポリイオンコンプレックス型ポリマーソームを用いたナノリアクタとその製造方法
WO2018207864A1 (ja) * 2017-05-11 2018-11-15 公益財団法人川崎市産業振興財団 脳への薬剤送達用のキャリアおよびこれを含んでなる組成物
JP2021020872A (ja) * 2019-07-26 2021-02-18 国立大学法人九州大学 複合コアセルベート、タンパク質内包複合コアセルベートの製造方法、タンパク質の濃縮方法、複合コアセルベート形成用溶液及び複合コアセルベート形成用キット

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saadati et al. Biomedical application of hyperbranched polymers: Recent Advances and challenges
Hwang et al. Polymeric micelles for the delivery of poorly soluble drugs: From nanoformulation to clinical approval
Tian et al. Biodegradable synthetic polymers: Preparation, functionalization and biomedical application
Thomas et al. Polyvalent dendrimer-methotrexate as a folate receptor-targeted cancer therapeutic
Xiao et al. Multifunctional unimolecular micelles for cancer-targeted drug delivery and positron emission tomography imaging
Baker Jr Dendrimer-based nanoparticles for cancer therapy
US8945526B2 (en) Amphiphilic substance, and drug delivery system and molecular imaging system using the same
Zhang et al. Hyperbranched poly (amine-ester) based hydrogels for controlled multi-drug release in combination chemotherapy
CN102906127A (zh) 来自两性离子聚合物的自组装颗粒以及相关的方法
EP1879626A2 (en) Amphiphilic polymers and methods of use thereof
CA2965561C (en) A process for preparing water-dispersible single-chain polymeric nanoparticles
Cheng et al. Water-soluble single-chain polymeric nanoparticles for highly selective cancer chemotherapy
Smith et al. Worm-like superparamagnetic nanoparticle clusters for enhanced adhesion and magnetic resonance relaxivity
Clauss et al. Design, synthesis and biological applications of glycopolypeptides
Khodaverdi et al. Sustained drug delivery system for insulin using supramolecular hydrogels composed of tri-block copolymers
CN105859990A (zh) 侧链含硫辛酰基的聚合物、其制备方法及由其制备的聚合物囊泡及其应用
WO2012021046A2 (ko) 요오드를 함유한 방사형상의 고분자 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 ｃｔ용 조영제 조성물
Qu et al. Programmed-response cross-linked nanocarrier for multidrug-resistant ovarian cancer treatment
Szulc et al. Studying complexes between PPI dendrimers and Mant-ATP
KR20120054279A (ko) ｐＨ 반응성 블록 공중합체, 이의 제조방법 및 이를 이용한 약물전달체
WO2023199723A1 (ja) 単一高分子粒子、活性分子複合体、単一高分子粒子の製造方法、腫瘍サイズの計測方法、腫瘍内の微細構造の計測方法、生体組織のイメージング方法、ドラッグデリバリーシステム、造影剤キット
Ennen et al. Sphere-Like Protein–Glycopolymer Nanostructures Tailored by Polyassociation
Zhao et al. Uniform and Length-Tunable, Paramagnetic Self-Assembled Nitroxide-Based Nanofibers for Magnetic Resonance Imaging
US20050180922A1 (en) Block co-polymer worm micelles and methods of use therefor
Kolouchova et al. Thermoresponsive Triblock Copolymers as Widely Applicable 19F Magnetic Resonance Imaging Tracers

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23788143

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1