ХЕЛАТНЫЕ АМФИФИЛЬНЫЕ ПОЛИМЕРЫ Российский патент 2014 года по МПК A61K49/12 A61K49/18 A61K9/58 A61K47/48 C08F293/00 

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к амфифильным полимерам и наноносителям, таким как полученным из них полимерсомам, пригодным для применения в качестве визуализирующих контрастных веществ. В частности, изобретение относится к контрастным веществам T₁ и/или T₂ для магнитно-резонансной томографии (МРТ), к радиоактивно-меченым соединениям для однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) или позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), к элементам с большим атомным номером для (спектральной) компьютерной томографии (спектральной КТ) и к контрастным веществам для МРТ с переносом насыщения в зависимости от химического обмена (CEST). Более конкретно, изобретение относится к доставке лекарственного средства под визуальным контролем, основанной на полимерсомах в качестве носителей для лекарственных средств.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ссылкой на первоисточник в отношении амфифильных соединений, в которые можно включать, например, радиоактивный изотоп или МР активный металл, является, например, V. Torchilin, Chemtech 1999, Volume 29, Number 11, 27-34. Данная публикация ссылается на полихелатные амфифильные полимеры. К данным полимерам преимущественно относятся полимеры на основе поли-L-лизина, содержащие гидрофильный остаток с несколькими хелатными группами и относительно короткие, высоко липофильные фосфолипидные остатки. Последние служат для встраивания полимера внутрь липосом и мицелл.

Изобретение относится к различным классам амфифильных полимеров, а именно, к таким, которые способны самостоятельно агрегировать в полимерсомы, мицеллы или стабилизируемые полимерами эмульсии. Данные полимеры, как правило, можно описать как блоки полимеров, содержащие, по меньшей мере, один гидрофильный блок (A), предпочтительно обладающий цепью с молекулярной массой более чем 500 г/моль, и, по меньшей мере, один гидрофобный блок (B), также в форме полимерного блока (т.е. не липида). Данные полимеры могут принимать форму блок-сополимера AB, трехблочного полимера ABA или BAB, или любого дополнительного блока полимера, имеющего концевой гидрофильный блок и концевой гидрофобный блоки, включая полимеры, содержащие цепь (C), обладающую нечеткими свойствами растворителя (т.е. ни гидрофильный, ни гидрофобный), например, блок тройного сополимера ACB. В основном, это будет означать, что блок C формирует или новый гидрофильный блок вместе с блоком A, или новый гидрофобный блок вместе с блоком B.

В результате присутствия гидрофильного и гидрофобного блоков, амфифильные полимеры обладают способностью формировать самоагрегированные структуры. Наиболее типичными самоагрегированными структурами являются мицеллы и полимерсомы, формируемые в водном окружении. В любом случае, однако, в зависимости от среды, в которой они формируются, любой тип блока (т.е. гидрофильный или гидрофобный) может формировать внутреннее или наружное пространство. В отношении мицелл внутреннее пространство подразумевает сосредоточение в одной точке, направление полимерных цепей внутрь, а наружное пространство содержит расходящиеся, направленные вовне полимерные цепи. В отношении полимерсом, самоагрегированные структуры содержат оболочку, ограничивающую полость. Оболочка, более всего напоминающая липосомы, образована полимерным бислоем в водной среде с гидрофобными блоками, направленными друг к другу во внутренней части бислоя, и гидрофильными блоками во внутренней части полости и на наружной поверхности полимерсом.

По сравнению с липидными носителями (т.е. липосомами), полимерсомы химически более стабильны, менее текучи, менее подвержены интерференции с биологическими мембранами и менее динамичные вследствие их более низкой критической концентрации агрегации. Результатом данных свойств является меньшая степень опсонизации и более продолжительное время циркуляции. С другой стороны, липосомы обеспечивают преимущество возможности легкого включения радиоактивных соединений или соединений-мишеней в липидный слой. Липосомы также можно успешно использовать в качестве контрастных веществ, в этом случае они снабжены, например, парамагнитной меткой для МРТ или радиоактивным изотопом для ОФЭКТ или ПЭТ.

Несмотря на то, что липосомы представляют собой очень универсальный подход, главным ограничением является низкая степень ПЭГилирования, т.е. возможности обеспечить на поверхности ковалентно-связанного с ней поли(этиленгликоля). ПЭГилирование представляет собой известный способ маскирования вводимых в организм индивида частиц, таких как терапевтические белки, от иммунной системы индивида. Полагают, что это основано на более низкой степени опсонизации, в результате чего ПЭГилированные поверхности менее подвержены поглощению макрофагами. Это обеспечивает увеличение времени циркуляции ПЭГилированной молекулы. Таким образом, для липосом и других наноносителей, являющихся в сущности пригодными, является желательной маскировка аналогичным образом, т.е. предоставление, ПЭГилированные наноносители.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предпочтительно обеспечивать амфифильные полимеры, обладающие способностью формировать самоагрегированные структуры, содержащие гидрофильный блок и гидрофобный блок, где гидрофильный блок предусматривает наличие хелатообразующего фрагмента в качестве концевой группы. В частности, предпочтительно обеспечивать маскирование (укрывание) структур от иммунной системы, которое можно осуществлять с помощью меток для применения в способах визуализации.

Предпочтительно, желательно обеспечивать такие материалы, а еще лучше обеспечивать включение меток, таких как ионы металлов или элементов с большим атомным номером, парамагнетиков или радиоактивных меток.

В целях более эффективного обеспечения указанных выше предпочтений, изобретение относится к хелатному амфифильному полимеру, который способен к самоагрегации (в полимерсому, мицеллу или в стабилизированную полимером эмульсию).

В одном из аспектов, амфифильный полимер осуществляют в качестве полимера, содержащего гидрофильный блок, в частности, поли(этиленоксидный) блок, и гидрофобный блок, где гидрофильный блок включает хелатообразующий фрагмент в качестве концевой группы.

В другом аспекте, полимерную частицу (также обозначаемую как наноноситель) обеспечивают в качестве частицы со структурой, способной к самоагрегации, такой как стабилизируемая полимером эмульсия (т.е. эмульсия "масло-в-воде", где полимер образует слой вокруг масляных капель), мицелла или бислой, ограничивающий полость (полимерсома), где полимером является амфифильный полимер, содержащий гидрофильный блок и гидрофобный блок, где гидрофильный блок включает хелатообразующий фрагмент в качестве концевой группы.

В еще одном аспекте, контрастное вещество для МРТ представляют в форме наноносителя, содержащего самоагрегированную структуру, как описано ранее в настоящем документе, где хелатообразующий фрагмент на внешней поверхности наноносителя связаны с парамагнитным металлом.

В дополнительном аспекте, контрастное вещество с переносом насыщения в зависимости от химического обмена (CEST) для магнитно-резонансной томографии (МРТ) представлено как вещество, содержащее полимерсомы, содержащие полимерный каркас, ограничивающий полость, где полость содержит запас протонов для проведения анализа, и где каркас позволяет осуществлять диффузию протонов для анализа, каркас, являясь амфифильным полимером, содержит гидрофильный блок и гидрофобный блок, где гидрофильный блок включает хелатообразующий фрагмент в качестве концевой группы, и где парамагнитный металл связан с хелатообразующим фрагментом во внутреннем пространстве полости.

В еще одном аспекте, радиоактивное соединение для мечения, используемое при однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) или при позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) обеспечивают в форме наноносителя, содержащего самоагрегированные структуры, как описано ранее в настоящем документе, где хелатообразующий фрагмент на внешней поверхности наноносителя и/или во внутреннем пространстве полости связаны с радиоактивным изотопом.

В другом аспекте, контрастное вещество для визуализации при (спектральной) КТ обеспечивают в форме наноносителя, содержащего самоагрегированные структуры, как описано ранее в настоящем документе, где хелатообразующий фрагмент на внешней поверхности наноносителя и/или во внутреннем пространстве полости, связаны с веществом с большим атомным номером (например, с таким элементом, как тяжелый металл).

Изобретение дополнительно включает способы получения и применения хелатных амфифильных полимеров с конкретным способом применения, предполагающим доставку лекарственного средства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В широком смысле, изобретение можно описать как хелатный амфифильный полимер, способный к самоагрегации. Отличающийся от других наноносителей, полимер согласно изобретению сам по себе способен к хелатообразованию, т.е. формированию координационного комплекса с ионом металла. Отличающийся от других хелатных полимеров, полимер согласно изобретению способен формировать самоагрегированные структуры (например, формировать полимерсомы, вместо того, чтобы быть присоединенным к уже существующей липосоме), что делает его пригодным использовать в качестве наноносителя.

В наиболее понятной форме, полимер можно описать со ссылкой на три основных функциональных элемента: гидрофобный блок, обладающий свойством отторгаться водной средой, гидрофильный блок, обладающий свойством устанавливать контакт с водной средой, и хелатообразующий фрагмент, который располагается концевая группа гидрофильного блока, т.е. на оставшемся функциональном остатке концевого мономера гидрофильного блока. Можно представить, что полимерная цепь содержит дополнительные реакционноспособные боковые группы, которые также могут быть обеспечены хелатообразующими фрагментами, но, в данном случае, недостаток заключается в невозможности при нормальных условиях обеспечить 100% модификацию боковых групп, и, таким образом, окажется, что полимер обязательно будет содержать реакционноспособные, обычно заряженные, боковые группы. В случае с материалами на основе полилизина в реальных условиях это может негативно отразиться на способности к самоагрегации.

Хелатообразующий фрагмент можно обеспечить с помощью металла так, чтобы сформировать координационный комплекс и, таким образом, обеспечить, по существу, 'металлизированный' полимер. В зависимости от интересующего металла, меченые полимеры можно использовать в качестве контрастных веществ для МРТ (T₁, T₂, CEST), радионуклидной визуализации (ОФЭКТ, ПЭТ) или спектральной КТ.

Это можно отнести к мицеллам, где гидрофобные концы направлены в центр, а гидрофильные концы пространственно вынесены. В случае мицелл, металл можно вводить для формирования координационного комплекса с хелатообразующим фрагментом либо до, либо после образования мицеллы, что в результате, по существу, одно и то же.

Изобретение также относится к полимерсомам, где амфифильный полимер в водном окружении предоставляют в форме бислоя, ограничивающего полость. В настоящем документе гидрофобные блоки направлены по отношению друг к другу во внутренней области границы бислоя, а гидрофильные блоки направлены и по направлению к водной среде, и по направлению к внутренней полости. В данном случае предусмотрено два фундаментально различающихся пути образования координационных комплексов, содержащих металл, с амфифильным полимером. В первом случае, сначала позволяют сформироваться полимерсомам, а затем обеспечивают металл. В этом случае, во внутренней полости полимерсомы отсутствует металл, связанный с полимером. В другом способе, сначала обеспечивают металл, таким образом, чтобы существенно все хелатообразующие фрагменты сформировали координационный комплекс, а затем формируют полимерсомы. В данном случае, металл, участвующий во взаимодействии, присутствует и на внутренней поверхности полимерсомы (т.е. внутренней оболочке полости) и на наружной поверхности полимерсомы. В последнем случае, в зависимости от применяемой координационной химии, также возможно удаление металла с наружной поверхности или замещение на другой металл для обеспечения присутствия металла на наружной поверхности. Это обеспечивает желаемую гибкость конструкции, например, позволяя полимерсомам осуществлять различные функции в зависимости от различных способов.

Получение полимерсомы или мицеллы в водной среде, такой как организм человека, определяет гидрофильная фракция (f_phil) амфифильного сополимера (f_phil=M_w,phil/(M_w,phil+M_w,phob)). В настоящем документе M_w,phil и M_w,phob представляют собой средневзвешенные молекулярные веса гидрофильной и гидрофобной фракций полимера соответственно. В водных условиях полимерсомы (т.е. везикулы с блоками сополимера) сформированы при 0,2<f_phil<0,4, тогда как полимерные мицеллы определяют при f_phil>0,5. В случае полимерсом, амфифильные блок-сополимеры собираются в бислойную структуру по типу голова-хвост и хвост-голова.

Самоагрегированная структура согласно изобретению может также представлять собой стабилизированную с помощью полимера эмульсию "масло-в-воде". В данном случае монослой амфифильного полимера формируется вокруг масляной капли, гидрофобная часть направлена к поверхности масла, а гидрофильная часть направлена к окружающей водной фазе. Это находит применение, например, при КТ (с использованием иодированного масла), функциональной МРТ (с использованием перфторированного масла) и доставки лекарственных средств (существует несколько эмульсий, используемых для доставки лекарственных средств, одобренные FDA, например, на основе соевого масла).

Различные детали согласно изобретению описаны далее в настоящем документе.

Амфифильный полимер

Амфифильные полимеры, способные к самоагрегации, сами по себе известны, также как и получаемые в результате наноносители, такие как самоагрегированные стуктуры полимерсом. Специалист в данной области обладает подходящим лабораторным оборудованием для получения данных полимеров. Ссылки, включенные в настоящие патентные документы, такие как WO 2005/016259, US 6835394, US 2005/180922, EP 1279682, US 2008/166382, WO 2008/58963, а также различные второстепенные ссылки, указаны в настоящих документах.

Полимер согласно изобретению, как правило, содержит, по меньшей мере, один концевой гидрофильный блок (A) и, по меньшей мере, один концевой гидрофобный блок (B). В предпочтительной, наиболее простой форме, полимер представляет собой блок-сополимер, обладающий только двумя указанными выше блоками, т.е. полимер с общей структурой AB. Данные блоки сами по себе предпочтительно, в основном, состоят из одиночных повторяющихся мономерных звеньев (M_A, M_B соответственно). Получаемая в результате структура блок-сополимера, таким образом, удовлетворяет общей структурной формуле (i).

где X представляет собой хелатообразующий фрагмент; M_A представляет собой повторяющееся гидрофильное звено; M_B представляет собой повторяющееся гидрофобное звено; n и m каждый независимо являются целыми числами, представляющими собой количество мономерных звеньев, образующих блок. В отношении количества повторяющихся звеньев, их должно быть достаточно, чтобы увеличить амфифильность полимера и должно быть, как правило, по меньшей мере, 3. Максимальное количество, в частности, не является критичным, и определяется стандартной оценкой, связанной со способом получения полимера. Таким образом, стандартный верхний предел составляет 1000000. Предпочтительный диапазон для n и m представляет собой от 4 до 40000, предпочтительно от 5 до 5000, и наиболее предпочтительно от 10 до 225.

Однако возможно, что любой или оба из гидрофильного и гидрофобного блоков содержат два или более различных повторяющихся звеньев, таким образом, предоставляя полимер, который удовлетворяет общей формуле (ii):

В настоящем документе M_A1, M_A2 и M_A3 обозначают различные гидрофильные повторяющиеся звенья, а M_B1, M_B2 и M_B3 обозначают различные гидрофобные повторяющиеся звенья. Буквы p, q, r, x, y и z каждая независимо представляет собой целое число от 0 до 1000000 с условием, что (p+q+r) и (x+y+z) находятся в диапазоне от от 3 до 1000000, предпочтительно от 4 до 40000, более предпочтительно от 5 до 5000, и наиболее предпочтительно от 10 до 225. В аналогичные мультиблочные полимеры возможно наличие большого числа различных повторяющихся гидрофильных и гидрофобных звеньев, однако, не является предпочтительным.

Также в полимеры по любой из приведенных выше формул (1) и (2) можно включить блок (C), растворитель с амфифильными свойствами, т.е. блок, который не является ни гидрофильным, ни гидрофобным. Гидрофильный блок или блоки, как правило, представляют собой блоки, растворимые в воде, и, предпочтительно, выбранные из группы, состоящей из полиэтиленоксида, полиметакриловой кислоты, производных полиакриламида, многоатомных спиртов, таких как поливиниловый спирт или полигидроксиэтилметакрилат, гидрофильных полипептидов и производных сахара. Наиболее предпочтительно, гидрофильный блок представляет собой блок полиэтиленоксида (ПЭО, ПЭГ), так как при этом полимер согласно изобретению, по существу, является "ПЭГилированным" в водном окружении организма человека или животного, гидрофильный блок полиэтиленоксида, т.е. ПЭГ, будет формировать наружную поверхность самоагрегированной структуры (такой как полимерсома), таким образом, обеспечивая ПЭГилирование поверхности на 100%, и, таким образом, оптимальную малозаметность (приводящую к более длительному времени циркулирования в результате меньшей степени опсонизации). Со ссылкой на указанную выше фракцию f_phil, предпочтительно, чтобы средневзвешенная молекулярная масса блока полиэтиленоксида составляла от 500 до 10000. Более длинные гидрофильные блоки приведут к необходимости в достаточно длинных гидрофобных блоках, которые являются менее желаемыми вследствие более низкой способности к биодеградации и более сложного процесса получения (высокая вязкость). Как правило, у гидрофобного блока или блоков отсутствует аффинность к воде, и их предпочтительно выбирают из полимеров с Tg ниже 70°C, таких как полибутадиен, полиизопрен, полиэтилэтилен. В основном, все полимеры со скелетом из атомов углерода и боковыми группами гидрофобный природы, можно использовать в качестве гидрофобного блока.

Указанная выше предпочтительная Tg также, помимо прочего, связана со способом получения, так как полимеры с Tg большей, чем величина Tg являются более сложными при получении из-за их высокой вязкости и/или из-за степени их кристаллизации в условиях получения. В случае высокой Tg полимеров, предпочтительно применение пластификаторов в течение процесса получения (например, органических растворителей, таких как ТГФ (тетрагидрофуран) или дихлорометилен. Данные пластификаторы используют в качестве способа получения и удаляют перед применением полимера. Данный способ получения обычно доступен специалисту в данной области науки о полимерах.

Как понятно специалисту в данной области, большой степени гибкости конструкции достигают стандартными способами влияния на молекулярную массу и молекулярно-массовое распределение амфифильных полимеров. Это также можно рассматривать с точки зрения количества концевых групп на вес звена полимера, что, таким образом, обеспечивает простой способ варьирования количества хелатных групп на вес звена полимера. Конкретное преимущество можно достигать посредством комбинирования хелатообразующего амфифильного полимера с достаточно короткой гидрофильной цепью (а именно, цепью ПЭГ) с амфифильным полимером с достаточно крупной цепью ПЭГ. В результате самоагрегации, хелатообразующий агент, таким образом, будет содержаться внутри полимерного слоя, формирующего самоагрегированную структуру, тогда как цепи ПЭГ будут формировать наружную поверхность структуры, таким образом, обеспечивая всю поверхность с помощью ПЭГ, оставляя ее нетронутой хелатообразующими фрагментами.

Хелатообразующий фрагмент

Хелатообразующий фрагмент можно получать и/или выбирать из фрагментов, которые содержат атомы, являющиеся донорами электронов. Данные фрагменты можно выбирать, например, из полифосфатов, таких как триполифосфат натрия и гексаметафосфорная кислота; аминокарбоновых кислот, таких как этилендиаминтетрауксусная кислота, N-(2-гидроксиэтил)этилендиаминтрехуксусная кислота, нитрилотрехуксусная кислота, N,N-ди(2-гидроксиэтил)глицин, этиленбис(гидроксифенилглицин) и диэтилентриамин пентауксусной кислоты; 1,3-дикетонов, таких как ацетилацетон, трифторацетилацетон и тиеноилтрифторацетон; и гидроксикарбоновых кислот, таких как винная кислота, муциновая кислота, лимонная кислота, глюконовая кислота и 5-сульфосалициловой кислота; полиаминов, таких как этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин и триаминотриэтиламин; аминоспиртов, таких как триэтаноламин и N-(2-гидроксиэтил)этилендиамин; ароматических гетероциклических оснований, таких как 2,2'-дипиридил, 2,2'-диимидазол, амин дипиколиновой кислоты и 1,10-фенантролин; фенолов, таких как салицилальдегид, дисульфопирокатехин и хромотроповая кислота; аминофенолов, таких как 8-гидроксихинолин и оксинсульфоновая кислота; оксимов, таких как диметилглиоксим и салицилальдоксим; пептидов, содержащих проксимальные хелатные функциональные группы, такие как полицистеин, полигистидин, полиаспарагиновая кислота, полиглутаминовая кислота или комбинации таких аминокислот, каждая полиаминокислота содержит от 2 до приблизительно 20 аминокислот в полимере; оснований Шиффа, таких как дисалицилальдегид 1,2-пропилендиимин; тетрапирролов, таких как тетрафенилпорфин и фталоцианин; соединений серы, таких как толуолдитиол, мезо-2,3-димеркаптоянтарная кислота, димеркаптопропанол, тиогликолевая кислота, этилксантат калия, диэтилдитиокарбамат натрия, дитизон, диэтил-дитиофосфорная кислота и тиомочевина; синтетических макроциклических соединений, таких как дибензо-18-краун-6, (CH3)6 -[14]-4,11-диен-N4 и (2.2.2)-криптат, и фосфоновых кислот, таких как нитрилотриметиленфосфоновая кислота, этилендиаминтретра(метиленфосфоновая кислота) и гидроксиэтилидендифосфоновая кислота, или комбинации из двух или более указанных выше соединений.

Предпочтительные хелатообразующие фрагменты содержат один или несколько карбоновых кислот или карбоксильных групп и включают элементы, присутствующие в: этилендиамин-N,N,N',N'-тетрауксусной кислоте (ЭДТА); N,N,N',N",N"-диэтилептриаминпентауксусной кислоте (DTPA); 1,4,7,10-тетраазациклододекан-N,N',N",N'"-тетрауксусной кислоте (DOTA); 1,4,7,10-тетраазациклододекан-N,N',N"-ацетилацетоуксусной кислоте (DO3A); l-окса-4,7,10-триазациклододекан-N,N',N"-ацетилацетоуксусной кислоте (OTTA); транс-(l,2)-циклогексанодиэтилентриамин пентауксусной кислоте (CDTPA).

Наиболее предпочтительными хелатообразующими фрагментами являются DOTA, DTPA, HYNIC (6-гидразиноникотин, применяемый для хелатирования технеция) и десфероксамин (например, доступный в качестве мезилата десфероксамина под патентованным названием Десферал), применяемые для хелатообразования с галлием.

Специалисту в данной области, понятно, что приведенные выше примеры являются хелатообразующими соединениями и, что хелатообразующие фрагменты, при сравнении с данными соединениями, в сущности, являются их производными в том смысле, что они включают связь с полимером.

Связывание хелатообразующего фрагмента

Несмотря на то, что не исключены другие последовательности получения, предпочтительно сначала получать амфифильный сополимер и затем к его гидрофильному блоку присоединять хелатообразующий фрагмент. Специалисту в данной области понятно, что строгое связывание между гидрофильным концевым мономером и хелатообразующим фрагментом определяется функциональными группами, доступными на конце мономера и на хелатообразующем соединении, которое служит для образования хелатообразующего фрагмента в полимере. Стандартным, наиболее часто применяемым видом связи является амидная связь.

Предпочтительный блок поли(бутадиен)-поли(этиленоксид) полимеров согласно изобретению можно получать как указано далее, как изображено на схеме 1 ниже. Сначала обеспечивают блок полимера, в данном случае, поли(этиленоксид)-блок-поли(бутадиен) (1). Первичный спирт полимера преобразовывают в соответствующий тозилат сополимера (2). Затем, тозилат подвергают реагированию с NH₃ для получения амино-функционализованного поли(этиленоксида)-блок-поли(бутадиена) (3). Затем, аминогруппу по понкту 3 подвергают реакции с N-сукцинимидильным эфиром DOTA (4) для получения функционализированного с помощью DOTA поли(этиленоксида)-блок-поли(бутадиена) (5).

Схема 1

В настоящем документе соединения, участвующие в реакции, и растворители указаны ниже: (i) pTsCl, KOH, DCM; (ii) 7 N NH₃, толуол/MeOH; (iii) Et₃N, DMF.

В зависимости от интересующей области применения, функционализированный с помощью DOTA блок-сополимер (5) можно смешивать с нефункционализированными блок-сополимерами в соотношении между минимумом из одного хелатного полимера до максимума из 100% в системе (т.е. все присутствующие молекулы полимера являются хелатными полимерами). Разработанный способ синтеза можно применять для широкого спектра сополимеров с различной молекулярной массой и различными величинами f_phil, позволяющими получать широкий спектр самоагрегированных структур. Кроме того, похожую стратегию синтеза можно применять для химической модификации блок-сополимеров с другими связанными с металлами лигандами, такими как DTPA, и лигандами-мишенями, такими как антитела, пептиды и т.д.

Координационные комплексы на основе

хелатообразующих фрагментов

Хелатообразующие соединения, представленные в амфифильном полимере согласно изобретению, можно использовать для создания координационных комплексов с металлами в соответствии со способами хелатообразования, известными в данной области.

Так как амфифильные полимеры согласно изобретению, по существу, обеспечены координационными участками, существует обширная свобода выбора в отношении степени хелатирования, которая может колебаться от одного хелатирующего иона до максимально достижимого (с возможностью достигать намного более высокой степени хелатообразования, чем в случае стандартных полимеров, которые сами по себе не образуют хелатные соединения).

На примере сополимера на основании DOTA, как описано выше, в одном из способов, данный полимер способен к самоагрегации в полимерсомы, с последующим образованием комплекса с Gd(III). При втором способе, реакцию с Gd(III) и сополимером на основании DOTA проводят на первом этапе и, впоследствии, функционализированные с помощью Gd(III)DOTA сополимеры самоагрегируют в полимерсомы. В первом способе Gd(III) присутствует только на наружной поверхности полимерсомы, т.е. комплексы с Gd(III) направлены наружу в толщу воды, тогда как во втором способе комплексы с Gd(III) направлены наружу по обе стороны оболочки полимерсомы.

Контрастное вещество для T ₁ /T ₂ МРТ

Полимеры согласно изобретению можно использовать в качестве контрастных веществ для МРТ. Как правило, это относится к взвешенным контрастным веществам для T₁ и/или T₂.

При магнитно-резонансном исследовании организма млекопитающего, такого как человек, изображение органа или ткани in vivo получают, помещая, по меньшей мере, часть тела, подлежащее визуализации, в сильное внешнее магнитное поле, возбуждаемое энергией радиоизлучения, и наблюдают за влиянием возбуждения на магнитные свойства фотонов, содержащихся в органе или ткани и окружающих их. Это особенно целесообразно при визуализации кровотока организма (т.е. кровяного русла). Можно измерять ряд магнитных параметров. Время протонной релаксации, T₁ и T₂, являются параметрами первостепенного значения. T₁, называемый также спин-решеточный, или период продольной релаксации, и T₂, называемый также спин-спиновый, или период поперечной релаксации, являются функциями химического и физического водного окружения внутренней среды органа или ткани, и их измеряют с использованием радиоимпульсных способов. Данную информацию анализируют как функцию пространственного расположения с помощью компьютера, который преобразует информацию для получения изображения.

Часто, получаемые изображения испытывают недостаток в надлежащем контрастировании, например, между нормальной и поврежденной тканью, что приводит к снижению эффективности диагностирования. Для преодоления данного недостатка применяют контрастные вещества. Магнитно-резонансные контрастные вещества являются магнитноактивными соединениями, которые оказывают влияние на параметры магнитного резонанса близких к ним ядер молекул. Теоретически, контрастное вещество, если преимущественно рассматривать конкретную часть органа или конкретный тип ткани, например пораженную ткань, может обеспечить изменение или усиление контрастирования получившегося в результате изображения данной ткани.

Поскольку на магнитно-резонансное изображение сильно влияют изменения параметров T₁ и T₂, желательно обладать контрастным веществом, влияющим на любой из двух или оба параметра. Исследования сосредоточены преимущественно в отношении двух классов магнитноактивных материалов, т.е. парамагнитных материалов, которые снижают T₁ и T₂, и суперпарамагнитных материалов, которые, главным образом, снижают T₂. В низкой концентрации парамагнитные материалы больше влияют на T₁ чем на T2.

Парамагнетизм возникает в материалах, содержащих электроны с неспаренными спинами. Парамагнитные материалы характеризуются слабой магнитной восприимчивостью (ответом на внешнее магнитное поле). Парамагнитные материалы становятся слабомагнитными в присутствие магнитного поля и быстро теряют данный вид активности при удалении внешнего поля, т.е. размагничиваются. В течение длительного времени устанавливали, что добавление парамагнитных материалов к воде служит причиной снижения параметров T₁ ядер водорода.

В качестве контрастных веществ для МРТ предпочтительны парамагнитные материалы, содержащие, например, парамагнитные лантаноиды, особенно материалы, содержащие Gd⁺³, в первую очередь благодаря их влиянию на T₁.

Благодаря присутствию хелатообразующего фрагмента в амфифильных полимерах согласно изобретению, парамагнитный материал можно просто включать в полимер, позволяя ему сформировать координационный комплекс с хелатообразующим фрагментом.

В случае контрастных веществ для T₁/T₂, предпочтительно, если они основаны на самоагрегированных структурах с парамагнитным материалом, присутствующим на наружной поверхности. В данном случае, мицеллы являются, таким образом, подходящими. Однако предпочтительно, чтобы наноноситель согласно изобретению находился в форме полимерсомы.

Контрастные вещества для ОФЭКТ и ПЭТ

Аналогично, как и в случае образования координационных комплексов с парамагнетиками, полимеры согласно изобретению также можно использовать для включения радионуклидов.

При однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) получают изображения, отражающее распределение спускаемого нуклидами гамма-излучения. Данный способ получения изображения обладает очень высокой чувствительностью и отсутствием фонового сигнала, позволяет получать количественные данные о биораспределении радионуклида. ОФЭКТ обычно применяют в условиях стационара для визуализации и количественной оценки областей опухоли и, затем, для оценки биораспределения потенциально новых лекарственных средств или контрастных веществ. К недавним разработкам относят синтез стабилизируемых липидами эмульсий для ОФЭКТ с использованием ¹¹¹In в качестве радионуклида. Включение функционализированных с помощью DTPA или DOTA сополимеров в полимерсомы, полимерные мицеллы и стабилизируемые сополимером эмульсии позволяет осуществлять эффективное радиоактивное мечение самоагрегированных частиц с помощью радиоактивных изотопов (таких, как ¹⁷⁷Lu или ¹¹¹In) для применения в области радионуклидной визуализации.

Настоящее изобретение включает способ получения и радиоактивного мечения стабилизированной полимером эмульсии с использованием амфифильного полимера, как ранее описано в настоящем документе, например с функционализированным с помощью DOTA поли(этиленоксид)-блок-поли(бутадиеном) в качестве эмульгатора.

В качестве доказательства концепции, осуществляли стабилизуцию эмульсий с помощью сополимера, полученного авторами настоящего изобретения, нагруженного DOTA, и данные структуры метили радиоактивным изотопом с помощью ¹¹¹In. Биораспределение соединений изучали на мышах. На фиг. 7 томограмма ОФЭКТ/КТ отображает присутствие ¹¹¹In в сердце, печени и почках. Присутствие ¹¹¹In в крови через 4 часа после введения является признаком длительного времени циркуляции в крови эмульсий, меченых радиоактивным изотопом. Кроме того, накопление в печени отражает выведение наночастиц гепатобилиарным путем, что позднее было подтверждено отсутствием ¹¹¹Индия в мочевом пузыре. Результаты показывают, что эмульсии, меченые радиоактивным изотопом с использованием полученного авторами настоящего изобретения сополимера DOTA, можно применять в качестве контрастного вещества для ОФЭКТ.

Аналогично, настоящее изобретение находит применение при ПЭТ, обеспечивая хелатообразование с радионуклидами, как правило, используемых при ПЭТ, такими как Рубидий-82, Галлий-68, Медь-64 и Цирконий-89.

Контрастные вещества для CEST МРТ

Полимеры согласно изобретению, самоагрегированные в полимерсомы, являются подходящей основой для получения контрастного вещества для CEST МРТ. Способ CEST служит для осуществления контрастирования изображения с помощью переноса насыщения в зависимости от химического обмена (CEST) от отдельных, предварительно-насыщенных магнитным путем протонов к молекулам толщи воды, определяемого с помощью МРТ.

CEST в сочетании с парамагнитными реагентами химического сдвига (ParaCEST) является способом, при котором намагничивание пула протонов, химический сдвиг которых вызван парамагнетиками, контрастного вещества для CEST является селективно насыщенным с помощью применения высокочастотного излучения (RF). Перенос этого насыщения к молекулам толщи воды посредством протонного обмена приводит к снижению количества возбужденных протонов воды в окружении контрастного вещества CEST. Таким образом, наблюдают снижение интенсивности сигнала молекул толщи воды, которое можно использовать для создания (нейтрализации) усиления контраста на изображениях МРТ.

Подход для получения высокой эффективности при CEST основан на использовании большого количества молекул воды из раствора, содержащего парамагнитные реагенты для сдвига, например, Na[Tm(dotma)(H₂O)]), где "H₄dotma" является a(lpha), a',a,"a'"-тетраметил-1,4,7,19-тетрауксусной кислотой, а dotma представляет собой соответствующую четырехкратно депротонированную тетра анионную форму лиганда для обеспечения пула протонов, которые подвергнуты химическому сдвигу и, таким образом, могут быть избирательно насыщены с помощью импульса RF. Если данную систему инкапсулировать в носитель, в данном случае, в полимерсомы, магнитное насыщение может быть перенесено к молекулам толщи воды снаружи от носителя, которые не подвергнуты химическому сдвигу. Количество переноса намагниченности и, таким образом, степень усиления контраста, определяют с помощью коэффициента диффузии воды через оболочку носителя (т.е. коэффициента обмена воды), а также с помощью количества воды внутри носителя.

Оптимальный коэффициент обмена воды строго коррелирует с разницей в химическом сдвиге между пулом протонов внутри носителя и толщей воды снаружи от носителя. В парамагнитный сдвиг, индуцированный на молекулах воды внутри полимерсом, вносят вклад два основных процесса: химический сдвиг, вызванный в результате прямого взаимодействия диполей между молекулами воды и реагентом для сдвига (δ_dip), и химический сдвиг, вызванный объемным эффектом магнитной восприимчивости (δ_bms). Общий парамагнитный сдвиг представляет собой сумму указанных выше процессов:

δ_bms для сферических частиц равна нулю, но для анизотропных частиц она может быть значимой. Асферичные частицы испытывают усиление магнитного поля, которое побуждает их выстроиться в линию, совпадающую с силовыми линиями магнитного поля. В случае липосом было показано, что суммарный парамагнитный сдвиг можно в дальнейшем увеличить, если создать парамагнитные молекулы, связанные с фосфолипидной мембраной.

Ссылкой на применение асферичных липосом для CEST является Terreno, E. et al. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 966-968 (2007).

Вследствие присутствия в амфифильном полимере согласно изобретению хелатообразующего фрагмента, парамагнитный материал можно легко включить в полимер, позволяя ему образовать координационный комплекс с хелатообразующим фрагментом. Это облегчает включение в полимер подходящего парамагнитного материала (предпочтительно лантаноида, а наиболее предпочтительно Tm или Dy) в любом соотношении.

Аналогично описанному выше способу получения контрастных веществ для МРТ (T₁/T₂) лантаноиды можно обеспечить на наружной поверхности или также на внутренней поверхности полимерсомы. Следует отметить, что в отношении CEST, изобретение является удачным в отношении свободы выбора дизайна. Полимерсомы можно использовать в качестве более или менее стандартного контрастного вещества для CEST, обеспечивая пул протонов внутри полости подходящим парамагнетиком, таким как лантаноид в жидком виде или в виде суспензии. Внешнюю хелатирующую поверхность полимерсомы можно использовать для создания координационного комплекса с дополнительным парамагнитным металлом, посредством чего можно усилить разницу химического сдвига для переноса насыщения протонов в среде полимерсом (таким образом, усиливается указанный выше эффект магнитной восприимчивости). Дополнительно, парамагнитные материалы внутри полости можно обеспечивать в форме координационного комплекса с хелатообразующими фрагментами в полимере согласно изобретению.

Кроме того, в любых указанных выше вариантах осуществления, полимерсомам можно придавать асферичную форму для усиления эффекта CEST. Полимерсомы, как правило, являются сферичными. Придание полимерсомам асферичной формы осуществляют, подвергая их процессу диализа против гипертонического буферного раствора, то есть буферного раствора с более высокой осмоляльностью по сравнению с раствором внутри полимерсом. Диализ является причиной чистой диффузии воды из внутреннего пространства полимерсом в основной объем раствора. Это снижает общий объем внутреннего пространства полимерсом. Так как поверхность полимерсом остается неизменной, снижение объема заставляет полимерсомы деформироваться, принимать асферичную форму, такую как форма диска, сигары или любую другую асферичную форму.

Следует отметить, что, в случае асферичных полимерсом, эффекта CEST также в полной мере можно достичь на основе эффекта несферичной формы, т.е. без реагента с парамагнитным сдвигом, главным образом, взаимодействующего с анализируемым с помощью МР материалом, присутствующим в полости, или с выбранным для анализа с помощью МР материалом, испытывающим недостаток во взаимодействии с реагентом с парамагнитным сдвигом, присутствующим в полости. В настоящем изобретении это обеспечивает дополнительную гибкость дизайна: как указано выше, можно выбрать полость, чтобы она не была заполнена металлом. В данном случае полимерсомы, предоставленные в асферичной форме, можно использовать в качестве контрастных веществ для CEST, тем не менее, для введения дополнительного контраста, например, на основании T₁ и/или T₂, можно использовать хелатообразование с участием металлов на внешней поверхности.

Эффект CEST можно в дальнейшем настраивать с помощью природных свойств блоков сополимера и/или плотностью полимерного слоя, так как данные параметры влияют на коэффициент обмена воды через мембрану; например, амфифильную природу полимера можно использовать для влияния на коэффициент обмена протонов через полимерсомы. Это, как правило, можно осуществлять посредством изменения соотношения длин более гидрофильных и более гидрофобных блоков.

В отношении обмена воды, понятно, что эффекта CEST также можно достигать в случае других анализируемых с помощью МР материалов, таких как маленькие органические молекулы, а также молекул, способных к обмену через мембранный бислой полимерсомы.

Доставка лекарственных средств

Различные заболевания, которые, главным образом, локализуются в конкретной ткани, лечат системным введением лекарственных средств. Хорошо известным примером стандартной противоопухолевой терапии является системная химиотерапия, сопровождаемая значительными побочными эффектами для больного из-за нежелательного биораспределения и токсичности. Терапевтическое окно для данных лекарственных средств, с одной стороны, обычно определяют минимальной необходимой терапевтической концентрацией в пораженной ткани, и, с другой стороны, видами токсического эффекта на органы, не являющиеся мишенями, например, печень, селезенку. Локальное воздействие, например, посредством локального высвобождения цитостатиков из наноносителей, обещает более эффективное лечение и более широкое терапевтическое окно по сравнению со стандартным лечением. Локальная доставка лекарственного средства также важна в случае, если другие виды терапевтического воздействия, такие как хирургические, слишком опасны, как часто бывает в случае злокачественных опухолей печени. Локальная доставка лекарственного средства также может быть предпочтительным способом лечения для многих показаний при сердечно-сосудистых заболеваниях (ССЗ), таких как атеросклероз коронарных артерий.

Магнитно-резонансная томография является важным диагностическим способом, общеупотребительным в условиях стационара для диагностики заболеваний. МРТ позволяет осуществлять неинвазивную визуализацию мягких тканей с прекрасной пространственной разрешающей способностью.

В качестве полезного расширения диагностического применения, также предложено использовать МРТ для наблюдения за доставкой биологически активных средств, таких как терапевтические или диагностические соединения. Т.е. МРТ можно использовать не только для планирования лечения, но также для контроля за локальной доставкой лекарственного средства с визуальным управлением. Ссылкой на это является Ponce et al., J Natl Cancer Inst 2007;99: 53-63. В данном документе, лекарственное средство, доксорубицин, заключено в чувствительную к температуре липосому, которая находится в твердом состоянии при нормальной температуре тела, и тает при увеличении температуры на несколько градусов (41-42°C). Таким образом, высвобождению лекарственного средства можно содействовать с помощью применения тепла, в результате чего будет происходить открытие липосомы, вследствие чего высвобождение лекарственного средства больше не определяется диффузией (если предусмотрено) через оболочку липосомы. Для наблюдения за высвобождением лекарственного средства с помощью МРТ, к препаратам, используемым в качестве контрастного вещества, добавляют соли марганца.

Полимерсомы согласно изобретению можно использовать в качестве носителя для лекарственного средства. За введением и доставкой лекарственного средства, введенного в организм с помощью такого носителя, можно осуществлять наблюдение с помощью T₁/T₂ и/или CEST МРТ, в зависимости от (как понятно и описано выше, исходя из настоящего изобретения) типа и расположения парамагнитного металла, образовавшего комплекс с амфифильным хелатным полимером.

Носитель для лекарственного средства подлежит введению в организм человека, подвергнутого МРТ. Посредством, например, инъекции в кровоток, или другими способами введения носителя в жидкую среду организма.

Лекарственное средство представляет собой химическое соединение, применяемое для обработки, лечения, профилактики или диагностики заболевания или расстройства, или применяемое иным способом для улучшения физического или душевного самочувствия. Управляемая доставка, предусматриваемая в настоящем изобретении, в основном, эффективна в отношении терапевтических средств (т.е. в строгом смысле, лекарственных средств, предназначенных для лечения или профилактики заболеваний или расстройств), но также в отношении соединений, вводимых для диагностических целей. Хотя, другие биологически активные средства, т.е. средства, не являющиеся терапевтическими или диагностическими, такие как продукты питания, не подвергаются, как правило, управляемой и/или контролируемой доставке, но при желании это можно осуществлять, применяя настоящее изобретение.

Наиболее оптимального способа применения согласно изобретению достигают в случае направленного терапевтического воздействия, т.е. в случае лекарственных средств, предназначенных для адресной доставки, поскольку подобная доставка по характеру обладает наибольшей выгодой от осуществления наблюдения, доступного посредством изобретения. Это относится, например, к соединениям с локальной доставкой при лечении опухолей, к соединениям для лечения или профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, таких как атеросклероз коронарных артерий, или к антитромботическим соединениям (например, для локального растворения кровяных сгустков) или соединениям, которым необходимо пересечь гематоэнцефалический барьер, таким как нейромодуляторы, которые можно применять при лечении таких неврологических заболеваний, как эпилепсия, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона или инсульт. Преимущества от управления и наблюдения за доставкой адресных лекарственных средств также являются подходящими для адресных соединений в целях диагностики. Как и с адресной терапией, здесь также опухоли являются областью, где чрезвычайно важное значение имеет сайт-специфическая доставка.

Биологически активные средства, пригодные для применения в настоящем изобретении включают биологически активные средства, включающие терапевтические лекарственные средства, эндогенные молекулы и фармакологически активные средства, включая антитела; молекулы, предназначенные для питания; соединения для осуществления диагностики; и дополнительные контрастные вещества для визуализации. Как применяют в настоящем документе, активное средство включает фармакологически приемлемые соли активных средств.

Носители для лекарственных средств по настоящему изобретению, основанные на полимерсомах, могут содержать и гидрофильное и гидрофобное биологически активные средства. Гидрофильное биологически активное средство может быть включено в водный компартмент носителя или может быть связано с более гидрофильной частью оболочки частицы, или его распределение может предусматривать сочетание данных возможностей, тогда как гидрофобные биологически активные средства могут быть включены в гидрофобные домены носителя, например, в оболочку полимерсомы. Нуклеиновые кислоты, углеводы и, в основном, белки и пептиды являются водорастворимыми или гидрофильными. Например, также можно рассматривать биологически активные средства, являющиеся низкомолекулярными соединениями, липиды, липополисахариды, полинуклеотиды и антисмысловые нуклеотиды (соединения для генной терапии). Биологически активные средства, которые могут быть включены, таким образом, включают лекарственные средства, не являющиеся пептидами и белками. В рамках настоящего изобретения можно включать лекарственные средства полимерной природы, но также включать лекарственные средства с достаточно маленькой молекулярной массой из менее чем 1500 г/моль или даже менее чем 500 г/моль.

Таким образом, соединения, рассматриваемые для применения в качестве биологически активных средств, в контексте настоящего изобретения включают любые соединения с терапевтическими или профилактическими свойствами. Это может быть соединение, влияющее или участвующее в тканевом росте, клеточном росте, клеточной дифференцировке, соединение, способное вызывать биологическое действие, такое как иммунный ответ, или соединение, которое может играть любую другую роль в одном или нескольких биологических процессах. Неограничивающий список примеров включает противомикробные средства (включая антибактериальные, противовирусные соединения и противогрибковые соединения), противовирусные средства, противоопухолевые средства, ингибиторы тромбина, антитромботические средства, тромболитические средства, фибринoлитические средства, ингибиторы ангиоспазма, блокаторы кальциевых каналов, сосудорасширяющие средства, гипотензивные средства, противомикробные средства, антибиотики, ингибиторы поверхностных гликопротеиновых рецепторов, антиагрегантные средства, антимитотические средства, ингибиторы микротрубочек, антисекреторные средства, ингибиторы актина, ингибиторы ремоделирования, антиметаболические средства, антипролиферативные средства (включая ингибиторы ангиогенеза), противоопухолевые химиотерапевтические средства, противовоспалительные стероидные или нестероидные противовоспалительные средства, иммуносупрессирующие средства, антагонисты гормона роста, факторы роста, агонисты допамина, средства для лучевой терапии, компоненты внеклеточного матрикса, ингибиторы АПФ, ловушки для свободных радикалов, хелатирующие соединения, антиоксиданты, ингибиторы полимеразы и средства для фототерапии.

Можно упомянуть достаточно маленькие пептиды по числу аминокислот (например ди-, три-, тетрапептиды). Пептид с достаточно маленьким числом амидных связей также можно назвать олигопептидом (до 50 аминокислот), тогда как пептид с достаточно большим количеством (более чем 50 аминокислот) можно назвать полипептидом или белком. В дополнение к существованию полимера с аминокислотными остатками, некоторые белки, помимо этого, можно охарактеризовать так называемой четвертичной структурой, сочетанием из нескольких полипептидов, которые необязательно химически связаны амидными связями, но связаны с помощью сил взаимодействия, как правило, известных специалистам в данной области, таких как электростатические силы и вандерваальсовы силы. Термин пептиды, белки или их смеси, как применяют в настоящем документе, включает все указанные выше возможности.

Как правило, белок и/или пептид выбирают на основании их биологической активности. В зависимости от типа выбранного полимера, продукт, получаемый настоящим способом, является чрезвычайно пригодным для контролируемого высвобождения белков и пептидов. В конкретном варианте осуществления, белок или пептид представляет собой фактор роста.

Другие примеры пептидов или белков или соединений, содержащих пептиды или белки, которые можно успешно включать в нагруженный полимер, включают, в качестве неограничивающих примеров, иммуногенные пептиды или иммуногенные белки, которые включают, в качестве неограничивающих примеров, следующее:

Токсины, такие как дифтерийный токсин и столбнячный токсин.

Поверхностные антигены вируса или части вирусов, таких как аденовирусы, вирус Эпштейна-Барра, вирус гепатита A, вирус гепатита B, вирусы герпеса, ВИЧ-1, ВИЧ-2, вирус Т-клеточного лейкоза человека-III, вирусы гриппа, вирус японского энцефалита, вирус кори, папиллома-вирус, парамиксовирусы, вирус полиомиелита, вирус бешенства, вирус краснухи, вирусы коровьей оспы (оспы) и вирус желтой лихорадки.

Поверхностные антигены бактерий или части тактерий, таких как Bordetella pertussis, Helicobacter pylori, Clostridium tetani, Corynebacterium diphtheria, Escherichia coli, Haemophilus influenza, Klebsiella species, Legionella pneumophila, Mycobacterium bovis, Mycobacterium leprae, Mycrobacterium tuberculosis, Neisseria gonorrhoeae, Neisseria meningitidis, Proteus species, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella species, Shigella species, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyogenes, Vibrio cholera и Yersinia pestis.

Поверхностные антигены болезнетворных паразитов или части паразитов, таких как Plasmodium vivax (малярия), Plasmodium falciparum (малярия), Plasmodium ovale (малярия), Plasmodium malariae (малярия), Leishmania tropica (лейшманиоз), Leishmania donovani (лейшманиоз), Leishmania branziliensis (лейшманиоз), Trypanosoma rhodescense (сонная болезнь), Trypanosoma gambiense (сонная болезнь), Trypanosoma cruzi (болезнь Чагаса), Schistosoma mansoni (шистоматоз), Schistosomoma haematobium (шистомиаз), Schistosoma japonicum (шистомиаз), Trichinella spiralis (трихинеллез), Stronglyloides duodenale (анкилостомоз), Ancyclostoma duodenale (анкилостомоз), Necator americanus (анкилостомоз), Wucheria bancrofti (филяриатоз), Brugia malaya (филяриатоз), Loa (филяриатоз), Dipetalonema perstaris (филяриатоз), Dracuncula medinensis (филяриатоз) и Onchocerca volvulus (филяриатоз).

Иммуноглобулины, такие как IgG, IgA, IgM, антирабические иммуноглобулины и иммуноглобулины к вирусу осповакцины.

Анатоксины, такие как ботулинический анатоксин, дифтерийный анатоксин, газово-гангренозный анатоксин, столбнячный анатоксин.

Антигены, вызывающие иммунный ответ против ящура.

Гормоны и факторы роста, такие как фолликулостимулирующий гормон, пролактин, ангиогенин, эпидермальный фактор роста, кальциотонин, эритропоэтин, тиреотропный релизинг гормон, инсулин, инсулиноподобный фактор роста 1 и 2, фактор роста костной ткани, хорионический гонадотропный гормон человека, лютеинизирующий гормон, фактор роста нервов, адренокортикотропный гормон (АКТГ), релизинг фактор лютеинизирующего гормона (РФ-ЛГ), паратгормон (ПТГ), тиротропин-высвобождающий гормон (ТРГ), вазопрессин, холецистокенин и кортиколиберин; цитокины, такие как интерферон, интерлейкины, колониестимулирующий фактор и фактор некроза опухолей: фибринолитические ферменты, такие как урокиназа, почечный активатор плазминогена; факторы свертывания крови, такие как белок С, фактор VIII, фактор IX, фактор VII и антитромбин III.

Примерами других белков и пептидов являются альбумин, предсердный натриуретический фактор, ренин, супероксиддисмутаза, альфа 1-антитрипсин, белки легочного сурфактанта, бацитрацин, бестатин, цидоспорин, пептид, вызывающий дельта-сон (ПВДС), эндорфины, глюкагон, грамицидин, меланотропин-ингибирующий фактор, нейротензин, окситоин, соматостатин, терпротид (terprotide), тимусный фактор сыворотки, тимозин, десмопрессин, дерморфин, мет-энкефалин, пептидогликан, сатеитин, тимопептин, продукты распада фибрина, дезэнкефалин-альфа-эндорфин, гонадолиберин, леупролид, МСГ-альфа и меткефамид.

Противоопухолевые средства, такие как альтретамин, флуороурацил, амсакрин, гидроксикарбамид, аспарагиназа, ифосфамид, блеомицин, ломустин, бусульфан, мелфалан, хлорамбуцил, меркаптопурин, хлорметин, метотрексат, цисплатин, митомицин, циклофосфамид, прокарбазин, цитарабин, тенипозид, дакарбазин, тиотепа, дактиномицин, тиогуанин, даунорубицин, треосульфан, доксорубицин, тиофосфамид, эстрамустин, винбластин, этоглюцид, винкристин, этопозид, виндесин и паклитаксел.

Противомикробные вещества содержат:

Антибиотики, такие как ампициллин, нафциллин, амоксициллин, оксациллин, азлоциллин, пенициллин G, карбенициллин, пенициллин V, диклоксациллин, фенетиллин, флоксациллин, пиперацилин, мециллинам, сульбенициллин, метициллин, тикарциллин, мезлоциллин. Цефалоспорины: цефаклор, цефалотин, цефадроксил, цефапирин, цефамандол, цефрадин, цефатризин, цефсулодин, цефазолин, цефтазидим, цефоранид, цефтриаксон, цефокситин, цефуроксим, цефацетрил, латамоксеф и цефалексин. Аминогликозиды, такие как амикацин, неомицин, дибекацин, канамицин, гентамицин, нетилмицин, тобрамицин. Макролиды, такие как амфотерицин B, новобиоцин, бацитрацин, нистатин, клиндамицин, полимиксин, колистин, ровамицин, эритромицин, спектиномицин, линкомицин, ванкомицин. Тетрациклины, такие как хлортетрациклин, окситетрациклин, демеклоцилин, ролитетрациклин, доксициклин, тетрациклин и миноциклин. Другие антибиотики, такие как хлорамфеникол, рифамицин, рифампицин и тиамфеникол.

Химиотерапевтические средства, такие как сульфаниламиды сульфадиазин, сульфаметизол, сульфадиметоксин, сульфаметоксазол, сульфадимидин, сульфаметоксипиридазин, сульфафуразол, сульфафеназол, сульфален, сульфисомидин, сульфамеразин, сульфизоксазол и триметоприм с сульфаметоксазолом или сульфаметролом.

Уросептики, такие как метиламин, хинолоны (норфлоксацин, циноксацин), налидиксовая кислота, нитросоединения (нитрофурантоин, нифуртоинол) и оксолиновая кислота.

Лекарственные средства против анаэробной инфекции, такие как метронидазол.

Лекарственные средства для лечения туберкулеза, такие как аминосаллициловая кислота, изониазид, циклосерин, рифампицин, этамбутол, тиокарлид, этионамид и виомицин.

Лекарственные средства для лечения лепры, такие как амитиозон, рифампицин, клофазимин, сульфоксон натрия и диаминодифенилсульфон (ДДС, дапсон).

Противогрибковые лекарственные средства, такие как амфотерицин B, кетоконазол, клотримазол, миконазол, эконазол, натамицин, флюцитозин, нистатин и гризеофульвин.

Противовирусные лекарственные средства, такие как ацикловир, идоксуридин, амантадин, метисазон, цитарабин, видарабин и ганцикловир.

Лекарственные средства для лечения амебной дизентерии, такие как хлорохин, иодокинол, клиохинол, метронидазол, дегидроэметин, паромомицин, дилоксанид, furoatetinidazole и эметин.

Противомалярийные лекарственные средства, такие как хлорохин, пириметамин, гидроксихлорохин, хинин, мефлохин, сульфадоксин/пириметамин, пентамидин, сурамин натрия, примахин, триметоприм и прогуанил.

Противогельминтные лекарственные средства, такие как антимонилкалиевая соль винной кислоты, ниридазол, димеркаптосукцинат натрийсурьмы, оксамнихин, бефениум, пиперазин, дихлорофен, празиквантел, диэтилкарбамазин, пирантела памоат, гикантон, pyrivium pamoate, левамизол, стибофен, мебендазол, тетрамизол, метрифонат, тиабендазол и никлозамид.

Противовоспалительные лекарственные средства, такие как ацетилсаллициловая кислота, мефенамовая кислота, аклофенак, напроксен, азопропанон, нифлумовая кислота, бензидамин, оксифенбутазон, диклофенак, пироксикам, фенопрофен, пирпрофен, флурбипрофен, салицилат натрия, ибупрофен, сулиндак, индометацин, тиапрофеновая кислота, кетопрофен и толметин.

Лекарственные средства против подагры, такие как колхицин и аллопуринол.

Анальгетики центрального действия (опиоиды), такие как алфентанил, метадон, безитрамид, морфин, бупренорфин, никоморфин, буторфанол, пентазоцин, кодеин, петидин, декстроморамид, пиритрамид, декстропроксифен, суфентанил и фентанил.

Местные анестетики, такие как артикаин, мепивакаин, бупивакаин, прилокаин, этидокаин, прокаин, лидокаин, и тетракаин.

Лекарственные средства для лечения болезни Паркинсона, такие как амантадин, дифенгидрамин, апоморфин, этопропазин, бензтропин мезилат, лерготрил, бипериден, леводопа, бромокриптин, лизурид, карбидопа, метиксен, хлорфеноксамин, орфенадрин, цикримин, проциклидин, дексетимид и тригексифенидил.

Миорелаксанты центрального действия, такие как баклофен, каризопродол, хлормезанон, хлорзаксозон, циклобензаприн, дантролен, диазепам, фебарбамат, мефоноксалон, мефенезин, метаксалон, метокарбамол и толперизон.

Кортикостероиды содержат:

Минералкортикоиды, такие как кортизол, дезоксикортикостерон и флурогидрокортизон.

Глюкокортикостероиды содержат беклометазон, бетаметазон, кортизон, дексаметазон, флуоцинолон, флуоцинонид, флуокортолон, флуорометолон, флупреднизолон, флурандренолид, гальцинонид, гидрокортизон, медризон, метилпреднизолон, параметазон, преднизолон, преднизон и триамцинолон (ацетонид).

Андрогены содержат:

Такие терапевтические андрогенные стероиды, как даназол, флуоксиместерон, местеролон, метилтестестерон, тестостерон и их соли.

Такие терапевтические анаболические стероиды, как калустерон, нандролон и их соли, дростанолон, оксандролон, этилэстренол, оксиметолон, метандриол, станозолол, метандростенолон и тестолактон.

Антиандрогены, такие как ципротерона ацетат.

Такие терапевтические эстрогены, включающие эстрогенные стероиды, как диэтилстилбестрол, эстрадиол, эстриол, этинилэстрадиол, местранол, хинестрол.

Антиэстрогены, такие как хлоротрианисин, кломифен, этамокситрифенол, нафоксидин и тамоксифен.

Прогестины, такие как аллилестренол, дезогестрел, диметистерон, дидрогестерон, этинилэстренол, этистерон, этинадиола диацетат, этинодиол, гидроксипрогестерон, левоноргестрел, линестренол, медроксипрогестерон, мегестрола ацетат, норэтиндрон, норэтистерон, норэтинодрел, норгестрел и прогестерон.

Тиреоидные гормоны включают:

Такие терапевтические тиреоидные препараты, как левотирон и лиотирон.

Такие терапевтические анти-тиреоидные препараты, как карбимазол, метимазол, метилтиоурацил и пропилтиоурацил.

Помимо биологически активных средств, являющихся растворимыми в воде, можно включать другие водорастворимые вещества, такие как антиоксиданты, ионы, хелатирующие средства, красители, визуализирующие средства.

Предпочтительными терапевтическими средствами являются средства для применения при опухолях (например, противоопухолевые) и сердечно-сосудистых заболеваниях.

Способы получения производных липофильных лекарственных средств, пригодных для препаратов наночастиц или полимерсом известны в данной области (см., например, US 5534499, описывающий ковалентное присоединение терапевтических средств к цепи жирной кислоты фосфолипида). Лекарственные средства по настоящему изобретению также могут быть пролекарствами.

Лекарственное средство может присутствовать во внутренней, наружной или обоих компартментах носителя, например, в полости и/или в оболочке полимерсомы. Распределение лекарственного средства не зависит от распределения любых других соединений, содержащихся в носителе лекарственного средства, таких как парамагнитное соединение для химического сдвига или парамагнетик. Можно использовать сочетание лекарственных средств, и любое из этих лекарственных средств может присутствовать внутри, снаружи или в обоих компартментах носителя лекарственного средства, например, в полости и/или в оболочке полимерсомы.

Дополнительные способы применения:

Как отмечено выше, хелатные амфифильные полимеры согласно изобретению можно комбинировать с амфифильными полимерами, не являющимися хелатными.

Также, в случае полимерсом на основании хелатных амфифильных полимеров, специфичные в отношении заболевания молекулы можно обеспечивать в оболочке полимерсомы, например, при наличии соединений, обладающих гидрофобным хвостом, подходящим для проникновения на поверхность полимерсомы, где другой конец соединения содержит желаемый лиганд. Это позволяет применять полимерсомы в качестве контрастных веществ, которые могут предпочтительно локализовывать желаемые или предполагаемые участки в организме, которые затем можно визуализировать при помощи МРТ.

Следует понимать, что изобретение не ограничено вариантами осуществления и формулами, как описано в настоящем документе ранее. Также понятно, что в формуле изобретения слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы. В случае использования неопределенного или определенного артикля, ссылаясь на единственное число, например, "a" или "an", "the", это включает множественное число того существительного, если, в частности, не сообщают о чем-либо другом.

Настоящее изобретение иллюстрировано со ссылкой на следующие неограничивающие примеры и фигуры.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1. Наноструктуры, способные к самоагрегации, содержащие амфифильные сополимеры. Полимерсомы (слева), стабилизированные полимерами эмульсии (в середине), и полимерные мицеллы (справа).

Фиг. 2. Схематическое представление функционализированных с помощью Gd(III)DOTA полимерсом в качестве T_1,2-взвешенных контрастных веществ для магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Фиг. 3. Схематическое представление функционализированных с помощью DOTA полимерсом. Сферичные полимерсомы, содержащие терминируемые с помощью DOTA сополимеры в слое полимера (6, слева). В результате реакции молекул DOTA с парамагнитными металлами образуются сферичные полимерсомы (10, середина), в которых парамагнитные комплексы направлены наружу к объему воды. Деформация полимерсом (10) в ответ на осмотическое давление позволяет получать асферичные полимерсомы (11, справа).

Фиг. 4. Схематическое представление функционализированных с помощью DOTA полимерсом, содержащих соединение для химического сдвига во внутреннем водном компартменте. Сферичные полимерсомы, содержащие терминируемые с помощью DOTA сополимеры в слое полимера (12, наверху слева). В результате реакции молекул DOTA 12 с парамагнитными металлами образуются сферичные полимерсомы (13, наверху в середине), в которых парамагнитные комплексы направлены наружу к объему воды. С помощью деформации 12 в ответ на осмотическое давление можно получать асферичные полимерсомы (15, внизу). Асферичные полимерсомы, содержащие соединения с химическим сдвигом внутри, и парамагнитными комплексами, направленными наружу к объему воды (14, наверху справа), можно получать с помощью либо 13 или 15.

Фиг. 5. Схематическое представление контрастных соединений с CEST для МРТ, содержащих парамагнитные комплексы из сополимеров DOTA с обеих сторон полимерного слоя полимерсом. Сферичные полимерсомы (16, наверху слева), асферичные полимерсомы (17, наверху справа), сферичные полимерсомы, содержащие соединение для химического сдвига во внутреннем водном компартменте (18, внизу слева), и асферичные полимерсомы, содержащие соединение для химического сдвига во внутреннем водном компартменте (19, внизу справа).

Фиг. 6. Полимерсомы, стабилизированные полимерами эмульсии и полимерные мицеллы для радионуклидной визуализации, экспонирующие метку, например, для радионуклидной визуализации, на внешней поверхности структуры.

Фиг. 7. ОФЭКТ/КТ томограмма с помощью эмульсии с меченым ¹¹¹Индием спустя 4 часа после инъекции. Проекция с максимальным значением интенсивности изображения КТ зарегистрирована вместе с томограммой SPECT (наверху слева); коронарный SPECT/КТ срез, позволяющий визуализировать сердце и печень (наверху справа); сигиттальный SPECT/КТ срез, позволяющий визуализировать сердце и печень и почки (внизу слева); поперечный SPECT/КТ срез (внизу справа).

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Синтез функционализированного с помощью DOTA поли(этиленоксид)-блок-поли(бутадиена) (5)

PBD(2500)-b-PEO(1300) (1) растворяли в ацетоне (18 мл),Ю и раствор концентрировали при пониженном давлении для удаления избытка изопропанола. Для удаления остатков воды сополимер растворяли в толуоле (15 мл) и данный раствор концентрировали в вакууме. Впоследствии, PBD(2500)-b-PEO(1300) (4,90 г, 1,29 ммоль) растворяли в ДХМ (15 мл) в условиях атмосферы азота. Полученный раствор охлаждали до 0°C и добавляли p-тозилхлорид (0,497 г, 2,6 ммоль). Смесь перемешивали в течение 30 мин при температуре 0°C и аккуратно добавляли KOH (0,640 г, 11,4 ммоль). Смесь перемешивали в течение ночи при комнатной температуре. Реакционную смесь отмывали водой (2×30 мл) и солевым раствором (2×15 мл). Водный слой удаляли при помощи ДХМ (30 мл), а смешанные органические слои высушивали над MgSО₄, отфильтрованное содержимое и раствор концентрировали при пониженном давлении до получения 2 (62%, 3,2 г, 0,81 ммоль). Функционализированный с помощью тозилата сополимер (2) (3,2 г, 0,81 ммоль) растворяли в толуоле (12 мл) и добавляли раствор 7 N NH₃ в MeOH (12 мл, 84 ммоль). Реакцию проводили при 50°C в течение 63 ч. Затем, растворитель удаляли при пониженном давлении. Неочищенную смесь растворяли в ДХМ (10 мл). Полученный раствор отмывали водой (2×20 мл), солевым раствором (2×10 мл), и насыщали NaHCO₃ (вод.) (10 мл). Водный слой удаляли с помощью ДХМ (40 мл). Смешанные органические слои высушивали над MgSO_4. Суспензию фильтровали и отфильтрованное содержимое концентрировали при пониженном давлении для получения 3 (1,55 г, 0,41 ммоль) с выходом 50%. Функционализированный с помощью амина сополимер (3) (1,2 г, 0,31 ммоль) растворяли в ДМФА (12 мл) и, впоследствии, добавляли структурные блоки на основе DOTA (4) (0,347 г, 0,35 ммоль) и Et₃N (0,9 мл, 6,5 ммоль). Смесь перемешивали в течение 26 ч при комнатной температуре в атмосфере азота. Полученный раствор концентрировали при пониженном давлении. Неочищенную смесь растворяли в толуоле, и раствор концентрировали при пониженном давлении. Функционализированный с помощью DOTA поли(этиленоксид)-блок-поли(бутадиен) (5) получали с количественным выходом.

Пример 2

Самоагрегация функционализированных с помощью DOTA сополимеров и образование комплексов с Gd(III)

Полимерные везикулы со средним диаметром 100-150 нм получали с помощью способа гидратирования тонкой пленки вместе с последующим вытеснением. Кратко, функционализированный с помощью DOTA поли(бутадиен(l,2-присоединение)-b-этилен оксид) (M_n(г/моль): PBD(2500)-b-PEO(1300), PD=1,04, и f_EO=0,34) растворяли в CHCl₃. Растворитель аккуратно удаляли при пониженном давлении, и получали тонкую полимерную пленку. Пленку подвергали гидратированию в растворе 20 мМ HEPES (pH 7,4). После нагревания в течение ночи до 50°C с последующими 10 циклами замораживания-оттаивания при температуре -177°C и 70°C, коллоидный раствор несколько раз подвергали вытеснению через поликарбонатные фильтры с порами диаметром 1 мкм, 0,4 мкм, 0,2 мкм и 0,1 мкм. Впоследствии, раствор GdCl₃ (5 эквивалентов) в 20 мМ растворе HEPES pH 7,4 добавляли к коллоидному раствору полимерсом при 50°C в течение 2 часов. Впоследствии, полимерсомы подвергали диализу в течение ночи для удаления избытка Gd(III). Диализ проводили против 20 мМ раствора HEPES pH 7,4. Минимальный средний радиус полимерсом определяли с помощью динамического рассеяния света (ДРС). Форму полимерной везикулы определяли с помощью крио-ТЭМ. Концентрацию гадолиния определяли с помощью ICP-MS. Продольный и поперечный периоды релаксации (T₁ и T₂) определяли при 60 МГц.

Пример 3

Асферичные полимерсомы, содержащие соединение с химическим сдвигом и парамагнитные комплексы терминируемых с помощью DOTA полимеров (14).

Полимерную везикулу со средним диаметром 100-150 нм получали с помощью способа гидратирования тонкой пленки вместе с последующим вытеснением, как описано в примере 1. В данном случае пленку подвергали гидратированию в 20 мМ растворе HEPES (pH 7,4), содержащем 65 мМ [Tm(hpdo3a)(H₂O)]. После нагревания до 50°C в течение ночи с последующими десятью циклами заморозки-оттаивания при -177°C и 70°C, коллоидный раствор несколько раз подвергали вытеснению через поликарбонатный фильтр с диаметром пор 1 мкм, 0,4 мкм, 0,2 мкм и 0,1 мкм. Полученные полимерсомы (12) подвергали диализу в течение ночи для удаления [Tm(hpdo3a)(H₂O)], который не был захвачен после гидратирования липидной пленки, и получали асферичные полимерсомы (15). Диализ проводили с помощью 20 мМ буфера HEPES, содержащего 0,3 M NaCl. Затем раствор TmCl₃ (5 эквивалентов) в 20 мМ буфере HEPES, содержащем 0,3 M NaCl, добавляли к коллоидному раствору полимерсом при 50°C в течение 2 часов. Полимерсомы (14) подвергали диализу в течение ночи для удаления избытка Tm. Диализ проводили против 20 мМ буфера HEPES, содержащего 0,3 M NaCl (pH 7,4). Минимальный средний радиус полимерсом (14) определяли с помощью динамического рассеяния света. Форму полимерной везикулы изучали с помощью крио-ТЭМ. Концентрацию гадолиния определяли с помощью ICP-MS. Продольный и поперечный периоды релаксации (T₁ и T₂) определяли при 60 МГц.

Пример 4

Меченые радиоактивным изотопом полимерсомы и эмульсии

Получение стабилизируемой полимером эмульсии

Эмульсию получали из октан-2-ил-2,3,5-трийодобензоната (25% вес/объем), используя 2% вес/вес поли(бутадиен(l,2 присоединение)-блок-поли(этиленоксид) (f_EO 0,61; Mw_phil=2033 г/моль; Mw_phob= 1305 г/моль) и 5 моль % функционализированного с помощью DOTA coполимера (5). Эмульсию получали в 2,1 мМ буфере THAM, содержащем 152 мМ NaCl при pH 7,4, используя систему микрофлюидизатора с высоким давлением (микрофлюидизатор M110S, Microfluidics Int. Corp., Newton MA) при 70°C. В течение трех дней проводили экстенсивный диализ против буфера THAM (1 л), содержащего Chelex (2 г/л). Затем стабилизируемую с помощью полимера эмульсию фильтровали через фильтр с порами 450 нм.

Радиоактивное мечение эмульсии

Эмульсию, стабилизированную с помощью DOTA-coполимер (300 мкл) инкубировали с ¹¹¹InCl₃ 30 MБк в 0,05 M HCl (4 мкл) в течение 1 часа при 70°C. Затем к реакционной смеси добавляли свободную ДТПА для удаления свободного ¹¹¹In. 1 мкл реакционной смеси наносили на покрытую диоксидом кремния пластину для ТСХ. В качестве элюэнта использовали 200 мМ раствор ЭДТА, содержащий 9,0 г/л NaCl. ТСХ анализировали с помощью phosphoimager FLA-7000 (Fuji Film, Tokyo, Japan), а введение радиоактивных частиц количественно оценивали, используя программное обеспечение Aida (Fuji film). Эффективность введения радиоактивной метки с помощью ¹¹¹InCl₃ 30 МБк составила 65%. Введение радиоактивных веществ в меньшем масштабе (¹¹¹InCl₃ 4,6 МБк в 100 мкл эмульсии) дало выход 97%. Хотя выход данного результата больше, для визуализации 4,6 МБк недостаточно. Таким образом, описанный способ с ¹¹¹In 30 МБк использовали для исследований in-vivo. Меченую радиоактивным изотопом эмульсию тестировали на самцах мышей линии Swiss (Charles River, Maastricht, Нидерланды) для сканирования с помощью двумодальной SPECT/КТ. Меченую радиоактивным изотопом эмульсию (200 мкл) с активностью 20,5 МБк вводили внутривенно. Сканирование с помощью SPECT/КТ проводили с помощью NanoSPECT/CT (Bioscan).

Эксперимент на животных был одобрен экспертным этическим комитетом университета для экспериментов с животными университета Maastricht (Maastricht, Нидерланды).

Группа изобретений относится к хелатному амфифильному полимеру в качестве носителя, частице в качестве носителя, содержащей способную к самоагрегации структуру хелатообразующего амфифильного полимера (полимерсому), контрастным средствам для CEST МРТ, ОФЭКТ или ПЭТ или спектральной КТ, содержащим указанную выше частицу, а также способу получения частицы. Хелатный амфифильный полимер способен к агрегации и содержит гидрофильный блок (М_А), который имеет хелатообразующий фрагмент (Х) в качестве концевой группы, и гидрофобный блок (М_В), при этом полимер имеет формулу

$$X-{\left[M_A\right]}_n-{\left[M_B\right]}_m,(i)$$

где n и m являются целыми числами от 3 до 1000000, представляющие собой количество мономерных звеньев, образующих соответствующие блоки. Гидрофильный блок выбран из полиэтиленоксида, полиметакриловой кислоты, производных полиакриламида, поливинилового спирта или полигидроксиэтилметакрилата, гидрофильных полипептидов и производных сахара. Гидрофобный блок выбран полибутадиена, полиизопрена, полиэтилэтилена. Хелатообразующий фрагмент выбран из группы, включающей полифосфаты, аминокарбоновые кислоты, 1,3-дикетоны, гидроксикарбоновые кислоты, полиамины, аминоспирты, ароматические гетероциклические основания, фенолы, аминофенолы, оксимы, пептиды, содержащие проксимальные хелатные функциональные группы, основания Шиффа, тетрапирролы, соединения серы, синтетические макроциклические соединения, фосфоновые кислоты, или комбинации из двух или более указанных выше соединений. Изобретение обеспечивает хелатные амфифильные полимеры, которые способны к самоагрегации и пригодны для использования в способах визуализации. 7 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил., 4 пр.

1. Хелатный амфифильный полимер в качестве носителя, способный к самоагрегации, содержащий гидрофильный блок и гидрофобный блок, где гидрофильный блок содержит хелатообразующий фрагмент в качестве концевой группы,
где гидрофильный блок, выбран из группы, включающей полиэтиленоксид, полиметакриловую кислоту, производные полиакриламида, многоатомные спирты, такие как поливиниловый спирт или полигидроксиэтилметакрилат, гидрофильные полипептиды и производные сахара,
где гидрофобный блок выбран из группы, включающей полибутадиен, полиизопрен, полиэтилэтилен и все полимеры со скелетом из атомов углерода и боковыми группами гидрофобный природы,
где хелатообразующий фрагмент, выбран из группы, включающей полифосфаты, аминокарбоновые кислоты, 1,3-дикетоны, гидроксикарбоновые кислоты, полиамины, аминоспирты, ароматические гетероциклические основания, фенолы, аминофенолы, оксимы, пептиды, содержащие проксимальные хелатные функциональные группы, основания Шиффа, тетрапирролы, соединения серы, синтетические макроциклические соединения, фосфоновые кислоты, или комбинации из двух или более указанных выше соединений,
где хелатный амфифильный полимер удовлетворяет общей структурной формуле (i):

где X представляет собой хелатообразующий фрагмент; M_A представляет собой повторяющееся гидрофильное звено, образующее гидрофильный блок; M_B представляет собой повторяющееся гидрофобное звено, образующее гидрофобный блок; n и m, каждый независимо являются целыми числами от 3 до 1000000, предпочтительно от 5 до 5000, представляющими собой количество мономерных звеньев, образующих соответствующие блоки.

2. Хелатный амфифильный полимер по п.1, где гидрофильный блок представляет собой блок поли(этиленоксида), предпочтительно, со средневесовой молекулярной массой от 500 до 10000.

3. Хелатный амфифильный полимер по п.1, где гидрофобный блок имеет Tg ниже 70°C, и предпочтительно выбран из группы, состоящей из поли(бутадиена), поли(изопрена) и поли(этилэтилена).

4. Хелатный амфифильный полимер по п.1, где хелатообразующий фрагмент выбран из группы, состоящей из DOTA, DTPA, HYNIC и десфероксамина.

5. Частица в качестве носителя, содержащая способную к самоагрегации структуру хелатообразующего амфифильного полимера по любому из предшествующих пунктов.

7. Частица по п.6, содержащая комбинацию хелатных амфифильных полимеров по любому из пп.1-4 и амфифильного полимера, не являющегося хелатным.

7. Частица по п.6, где не являющийся хелатным амфифильный полимер имеет цепь поли(оксиэтилена) в качестве гидрофильного блока, длина указанной цепи больше, чем длина гидрофильного блока хелатного амфифильного полимера.

8. Применение частицы по любому из пп.5-7 в качестве контрастного вещества для визуализации.

9. Контрастное вещество для CEST MPT, содержащее частицы по любому из пп.5-7, где способная к самоагрегации структура представляет собой полимерсомы, имеющие оболочку, сформированную бислоем из одного или нескольких амфифильных полимеров, бислой содержит хелатный амфифильный полимер, где в оболочку заключена полость, содержащая запас протонов для проведения анализа, способных к диффузии через оболочку, и где хелатообразующий фрагмент хелатного амфифильного полимера, простирающегося по направлению в полость, обеспечивают с помощью хелатирующего парамагнитного материала.

10. Контрастное вещество для CEST MPT по п.9 с формой, не являющейся сферичной.

11. Контрастное вещество для ОФЭКТ или ПЭТ, содержащее частицу по любому из пп.5-7, где способная к самоагрегации структура предствляет собой стабилизируемую полимером эмульсию «масло-в-воде», и где хелатообразующие фрагменты хелатного амфифильного полимера обеспечивают с помощью хелатирующего радионуклида, пригодного для ОФЭКТ или ПЭТ.

12. Контрастное вещество для спектральной КТ, содержащее частицы по любому из пп.5-7, где хелатообразующий фрагмент хелатного амфифильного полимера обеспечивают с помощью Gd.

13. Частица по любому из пп.5-7, где один или несколько хелатообразующих фрагментов содержат ион металла в форме координационного комплекса, ионы металла образуют хелатные комплексы внутри.

14. Способ получения частицы по п.13, где хелатному амфифильному полимеру надлежит находиться в водной среде для того, чтобы сформировать бислой, окружающий полость, и где хелатообразующие фрагменты подвергают образованию координационных комплексов с ионами металлов перед формированием бислоя.