Ионные молекулярные коньюгаты биодеградируемых сложных полиэфиров и биоактивных полипептидов

Ионные молекулярные коньюгаты биодеградируемых сложных полиэфиров и биоактивных полипептидов

Реферат

 

Изобретение относится к сложному полиэфиру, содержащему одну или более свободных карбоксильных групп и характеризующемуся соотношением карбоксильной и гидроксильной групп более единицы. Данный сложный полиэфир представляет собой сополимер -капролактона и гликолида при их соотношении (90-99):(1-10) и получен в присутствии инициатора - лимонной кислоты. Также изобретение относится к варианту сложного полиэфира и к вариантам композиции, содержащей сложный полиэфир. Изобретение позволяет получить композиции, в которых химически соединен биосовместимый, биодеградируемый сложный полиэфир с олигопептидами, полипептидами, пептидами и/или белками в виде гомогенного ионного продукта. Кроме того, композиции изобретения легко оптимизируются для приобретения функциональных свойств для большой загрузки терапевтически активного полипептида. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 табл., 3 ил.

Ссылка на родственные заявки

Данная заявка является частичным продолжением одновременно рассматриваемой заявки №08/867308, поданной 2 июня 1997 г., по которой выдан патент США №5863985 26 января 1999 г., которая является частичным продолжением заявки №08/464735, поданной 29 июня 1995 г., по которой выдан патент США №5672659 30 сентября 1997 г., которая является заявкой, перешедшей в Национальную Фазу PCT/US 94/00148, поданной 5 января 1994 г., которая является РСТ фазой заявки Ирландии №930005, поданной 6 января 1993 г.

Предпосылки создания изобретения

Данное изобретение относится к непрерывному высвобождению биологически активных полипептидов.

Многочисленные системы доставки лекарственных средств разработаны, исследованы и использованы для регулируемого высвобождения in vivo фармацевтических композиций. Например, сложные полиэфиры, такие как поли(DL-молочная кислота), поли(гликолевая кислота), поли(-капролактон) и различные другие сополимеры использованы для высвобождения биологически активных молекул, таких как прогестерон; такие соединения имели форму микрокапсул, пленок или палочек (Pitt CG, Marks ТА and Schindler A. 1980). При имплантации композиции полимер/терапевтический агент, например, подкожно или внутримышечно терапевтический агент высвобождался в течение определенного периода времени. Такие биосовместимые, биодеградируемые полимерные системы предназначены для того, чтобы позволить заключенному в композицию терапевтическому агенту диффундировать из полимерной матрицы. При высвобождении терапевтического агента полимер деградирует in vivo, что позволяет избежать хирургического удаления имплантата. Хотя факторы, которые приводят к деградации полимера, не установлены, полагают, что такую деградацию полимеров можно регулировать доступностью эфирных связей для неэнзиматического автокаталитического гидролиза полимерных компонентов.

Некоторые публикации ЕРО и патенты США посвящены конструкции полимерной матрицы и ее роли в регулировании скорости и степени высвобождения терапевтического агента in vivo.

Например, Deluca (публикация ЕРО 0467389 A2/Univ of Kentucky) описано физическое взаимодействие между гидрофобным биодеградируемым полимером и белком или полипептидом. Полученная композиция была смесью терапевтического агента и гидрофобного полимера, что поддерживало диффузионное высвобождение терапевтического агента из матрицы после введения субъекту.

Hutchison (патент США 4767628/ICI) наблюдал высвобождение терапевтического агента посредством равномерного распределения в полимерном устройстве. Установлено, что данная композиция предусматривает регулируемое непрерывное высвобождение посредством перекрытия двух фаз: первой, зависимого от диффузии выщелачивания лекарственного средства с поверхности композиции, и второй, индуцированного деградацией полимера высвобождения по водным каналам.

Краткое изложение изобретения

В общих чертах в изобретении представлена фармацевтическая композиция непрерывного высвобождения, состоящая из сложного полиэфира, содержащего свободные СООН-группы, ионно сопряженные с биологически активным полипептидом, содержащим, по крайней мере, один эффективный ионогенный амин, в которой, по крайней мере, 50 мас.% полипептида, присутствующего в композиции, являются ионно конъюгированными со сложным полиэфиром.

В предпочтительных вариантах осуществления сложный полиэфир модифицирован с тем, чтобы увеличить соотношение концевых групп, карбоксильных к гидроксильным, от более единицы до приближающегося к бесконечности, то есть все из гидроксильных групп могут быть замещены карбоксилами. Примерами подходящих сложных полиэфиров являются полиэфиры, производные таких соединений, как L-молочная кислота, D-молочная кислота, DL-молочная кислота, -капролактон, п-диоксанон, -капроновая кислота, замещенный и незамещенный триметиленкарбонат (ТМС), 1,5-диоксепан-2-он, 1,4-диоксепан-2-он, гликолид, гликолевая кислота, L-лактид, D-лактид, DL-лактид, мезолактид, оксалат алкилена, оксалат циклоалкилена, сукцинат алкилена, (-гидроксибутират) и оптически активные изомеры, рацематы или сополимеры любого из вышеперечисленных, в которых замещенный ТМС замещен (C₁-C₄)алкилом, предпочтительно метилом. Также могут быть использованы другие полимеры с гетероцепью, родственные традиционным сложным полиэфирам (например, полиортоэфиры, полиортокарбонаты и полиацетали).

Предпочтительно получают поликарбоксильные сложные полиэфиры путем реакции с яблочной кислотой, лимонной кислотой или винной кислотой.

В предпочтительных вариантах осуществления сложный полиэфир частично содержит концевые кислотные остатки за счет глутарового ангидрида. В других предпочтительных вариантах сложный полиэфир полностью содержит концевые кислотные остатки за счет глутарового ангидрида. Предпочтительно сложный полиэфир характеризуется средней степенью полимеризации между 10 и 300 и более предпочтительно между 20 и 50.

Ионные молекулярные конъюгаты по изобретению предпочтительно получают из сложных полиэфиров с концевыми остатками поликарбоновой кислоты, сопряженных с одноосновными и многоосновными биологически активными полипептидами, содержащими, по крайней мере, одну эффективную ионогенную аминную группу. Альтернативно любой сложный полиэфир может быть использован для образования ионного молекулярного конъюгата по изобретению при условии, что он предварительно был обработан подходящим основанием, например NaOH. Кроме того, может быть использован любой кислотостабильный пептид, например пептид, освобождающий гормон роста (GHRP), гормон, высвобождающий лютеинизирующий гормон (LHRH), соматостатин, бомбезин, пептид, высвобождающий гастрин (GRP), кальцитонин, брадикинин, галанин, меланоцитстимулирующий гормон (MSH), релизинг-фактор гормона роста (GRF), амилин, тахикинины, секретин, паратиреоидный гормон (РТН), энкефалин, эндотелин, пептид, освобождающий ген кальцитонина (CGRP), нейромедины, белок, родственный паратиреоидному гормону (РТНrР), глюкагон, нейротензин, адренокортикотропный гормон (АСТН), пептид YY (PYY), пептид, высвобождающий глюкагон (GLP), вазоактивный интестинальный пептид (VIP), пептид, активирующий аденилатциклазу гипофиза (РАСАР), мотилин, субстанция Р, нейропептид Y (NPY), TSH (тиреотропный гормон) и их аналоги и фрагменты. Такие ионные молекулярные конъюгаты способны высвобождать in vivo биоактивные компоненты с предопределенными скоростями, установленными по химической структуре, молекулярной массе и рКа обоих компонентов полученных конъюгатов. Механизм высвобождения лекарственного средства вызывает превращение нерастворимой формы конъюгата до компонентов, растворимых в воде, отчасти посредством гидролиза гидрофобного сложного полиэфира. Таким образом, высвобождение биоактивного полипептида независимо увеличивается с (а) уменьшением разницы в рКа биоактивного полипептида и сложного полиэфира, (b) химической реактивностью цепи сложного полиэфира, что отражается в нуклеофильности карбонила, (с) уменьшением плотности полиэфира, что связано с температурой стеклования и приуменьшенной кристаллизуемостью, и (d) увеличением гидрофильности матрицы.

В предпочтительных направлениях полипептид составляет 1 до 50 мас.% от общей массы ионного молекулярного конъюгата и предпочтительно более 85%, более предпочтительно 95% и наиболее предпочтительно 99% полипептида, присутствующего в композиции, оказывается ионно конъюгированным со сложным полиэфиром; полиэфирный компонент ионного молекулярного конъюгата характеризуется вязкостью приблизительно от 0,05 до 0,7 дл/г в хлороформе; средняя молекулярная масса полиэфира составляет приблизительно 1200-40000.

Полимерные ионные молекулярные конъюгаты изобретения могут быть легко получены в инъецируемых микросферах или микрочастицах и имплантируемых пленках или палочках без необходимости применения способа, который вызывает образование мультифазных эмульсий или неводных двухфазных систем. Предпочтительно микрочастицы производят посредством (а) растворения композиции в апротонном, смешивающемся с водой органическом растворителе; (b) смешивания органического растворителя в воде и (с) выделения микрочастиц из воды. В предпочтительных вариантах осуществления органический растворитель выбирают из группы, состоящей из ацетона, ацетонитрила, тетрагидрофурана, диметилформамида и диметоксиэтиленгликоля.

В других предпочтительных вариантах осуществления ионный молекулярный конъюгат сложный полиэфир/полипептид способен высвобождать in vivo терапевтически эффективную дозу биологически активного полипептида в течение периода, по крайней мере, 20 дней и более предпочтительно в течение вплоть до 95 дней, но не менее 7 дней. В некоторых других предпочтительных вариантах осуществления высвобождение терапевтического ионного молекулярного конъюгата по существу является монофазным.

В данном изобретении предпочтительно, что композиции непрерывного высвобождения получают посредством (а) получения сложного полиэфира, имеющего свободные СООН-группы, и биоактивного полипептида, содержащего, по крайней мере, один эффективный ионогенный амин, и (b) ионного конъюгирования сложного полиэфира с полипептидом с образованием ионного молекулярного конъюгата, в котором, по крайней мере, 85 мас.% полипептида, присутствующего в композиции, оказывается ионнно конъюгированными со сложным полиэфиром. Сложный полиэфир может быть полиэфиром, который, прежде всего, содержит достаточное количество свободных СООН-групп, или, если вначале имеется недостаточное количество таких групп для требуемого уровня пептидного присоединения, сложный полиэфир может (1) вступать в реакцию, например, с яблочной, лимонной или винной кислотой посредством этерификации или функционального обмена или (2) иметь на конце кислотные остатки за счет, например, глутарового ангидрида или (3) полиэфир может быть обработан основанием, например NaOH, чтобы экспонировать кислотные группы. Наконец, ионный молекулярный конъюгат сложный полиэфир/полипептид может быть превращен в имплантируемые пленки или палочки, или инъецируемые микросферы или микрочастицы, способные высвобождать in vivo полипептид.

Предпочтительно сложный полиэфир синтезируют в результате катализируемой или автокатализируемой прямой конденсации одной или более гидроксикислот, например гликолевой кислоты и молочной кислоты, в присутствии предопределенной концентрации поликарбоновой гидроксикислоты, например яблочной кислоты, лимонной кислоты или винной кислоты. Образованные таким образом сложные полиэфиры содержат гидроксильные концевые группы с присоединенными к ним кислотными остатками, причем гидроксильные группы предпочтительно имеют частично или полностью концевые кислотные остатки.

Сложные полиэфиры также могут быть синтезированы в результате катализуемой полимеризации лактонов с раскрытием кольца или в результате полимеризации циклических мономеров, таких как -капролактон, п-диоксанон, триметиленкарбонат, 1,5-диоксепан-2-он или 1,4-диоксепан-2-он, в присутствии инициатора цепи, например поликарбоновой гидроксикислоты.

Другой способ синтеза включает в себя реакцию гидроксикислоты с циклическим димером с последующей конденсацией системы открытых цепей в присутствии поликарбоновой кислоты.

Еще один способ синтеза включает в себя реакцию органической поликарбоновой кислоты с предварительно образованным сложным полиэфиром.

В вышеупомянутых предпочтительных вариантах осуществления сложный полиэфир с присоединенными на концах кислотными остатками имеет соотношение концевых групп, карбоксильных к гидроксильным, более единицы и приближающееся к бесконечности (то есть удаление всех гидроксильных групп) со средней степенью полимеризации между 10 и 300 и, в особо предпочтительных вариантах осуществления, между 20 и 50.

Альтернативно сложный полиэфир оказывается способным образовывать ионный молекулярный конъюгат с биоактивным полипептидом в результате обработки основанием, например NaOH.

Предпочтительно ионный молекулярный конъюгат сложный полиэфир/полипептид синтезируют посредством прямого взаимодействия между сложным полиэфиром, например, в свободной форме и полипептидом, например, в свободной форме в подходящей жидкой среде. В других предпочтительных вариантах осуществления изобретения подходящими растворителями для образования конъюгата могут быть смесь апротонного растворителя (например, ацетона, тетрагидрофурана (THF) или диметилового эфира этиленгликоля) и подходящего растворителя для пептида (например, вода) в таких пропорциях, что две системы оказываются совместимыми. Предпочтительно полипептид является солью монокарбоновой кислоты, имеющей рКа выше или равной 3,5. Предпочтительно полипептид содержит, по крайней мере, одну эффективную ионогенную аминную группу.

В предпочтительных вариантах осуществления полипептид составляет от 1 до 50 мас.% и предпочтительно 10 до 20 мас.% ионного молекулярного конъюгата сложный полиэфир/полипептид. В предпочтительных направлениях доступные карбоксильные группы сложного полиэфира частично нейтрализуют ионами щелочных металлов или органическими основаниями. В других предпочтительных вариантах осуществления щелочная обработка обеспечивает диссоциацию цепи сложного полиэфира и образование низкомолекулярных участков связывания.

В другом аспекте данное изобретение относится к сложному полиэфиру (обозначен как сложный полиэфир А), содержащему одну или более свободных СООН-групп и характеризующемуся соотношением карбоксила и гидроксила более единицы, причем названный полиэфир содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из L-молочной кислоты, D-молочной кислоты, DL-молочной кислоты, яблочной кислоты, лимонной кислоты, -капролактона, п-диоксанона, -капроновой кислоты, оксалата алкилена, оксалата циклоалкилена, сукцината алкилена, -гидроксибутирата, замещенного или незамещенного триметиленкарбоната, 1,5-диоксепан-2-она, 1,4-диоксепан-2-она, гликолида, гликолевой кислоты, L-лактида, D-лактида, DL-лактида, мезолактида и их любых оптически активных изомеров, рацематов или сополимеров при условии, что лимонная кислота, -капролактон и гликолид являются элементами сложного полиэфира. Предпочтительным вариантом вышеописанного сложного полиэфира (обозначен как полиэфир В) является сложный полиэфир, который содержит лимонную кислоту, -капролактон и гликолид. Предпочтительным вариантом непосредственно вышеописанного сложного полиэфира (обозначенного как полиэфир С) является то, что соотношение -капролактона и гликолида в полиэфире составляет от 90 -капролактона : 10 гликолида до 99 -капролактона : 1 гликолида. Предпочтительным сложным полиэфиром (обозначен как полиэфир D) является такой, где соотношение -капролактона и гликолида в полиэфире составляет 97 -капролактона : 3 гликолида.

В еще одном аспекте данное изобретение направлено на композицию, содержащую полиэфир А, полиэфир В, полиэфир С или полиэфир D, ионно конъюгированный с одним или более биологически активными полипептидами, включающими в себя, по крайней мере, один эффективный ионогенный амин, в которой, по крайней мере, 50 мас.% полипептида, присутствующего в композиции, оказываются ионно конъюгированными с полиэфиром.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что биологически активный полипептид выбирают из группы, состоящей из LHRH, соматостатина, бомбезина/GRP, кальцитонина, брадикинина, галанина, MSH, GRF, амилина, тахикининов, секретина, РТН, CGRP, нейромединов, РТНrР, глюкагона, нейротензина, АСТН, GHRP, GLP, VIP, РАСАР, энкефалина, PYY, мотилина, субстанции Р, NPY, TSH и их аналогов или фрагментов.

Предпочтительный вариант осуществления описанной непосредственно выше композиции заключается в том, что биологически активный полипептид выбирают из группы, состоящей из LHRH, соматостатина и их аналогов или фрагментов.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что аналог LHRH является пептидом формулы pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Trp-Leu-Arg-Pro-Gly-NH₂ и аналог соматостатина является пептидом формулы H₂N--D-Nal-Cys-Tyr-Trp-Lys-Val-Cys-Thr-NH₂, в котором два остатка Суs аналога соматостатина связаны друг с другом.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что композиция существует в форме палочки.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что палочка имеет покрытие из сложного полиэфира.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что полиэфирное покрытие палочки представляет собой абсорбируемый сложный полиэфир.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что абсорбируемый сложный полиэфир содержит одну или больше свободных СООН-групп и характеризуется соотношением карбоксила и гидроксила больше единицы, в которой вышеназванный сложный полиэфир содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из L-молочной кислоты, D-молочной кислоты, DL-молочной кислоты, яблочной кислоты, лимонной кислоты, винной кислоты, -капролактона, п-диоксанона, -капроновой кислоты, оксалата алкилена, оксалата циклоалкилена, сукцината алкилена, -гидроксибутирата, замещенного или незамещенного триметиленкарбоната, 1,3-диоксепан-2-она, 1,4-диоксепан-2-она, гликолида, гликолевой кислоты, L-лактида, D-лактида, DL-лактида, мезолактида и их любых оптически активных изомеров, рацематов или сополимеров.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что абсорбируемое полиэфирное покрытие палочки является таким же, как сложный полиэфир, включенный в композицию.

В еще одном аспекте данное изобретение направлено на сложный полиэфир (обозначенный как полиэфир Е), содержащий одну или более свободных СООН-групп и характеризующийся соотношением карбоксила и гидроксила более единицы, причем названный сложный полиэфир содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из L-молочной кислоты, D-молочной кислоты, DL-молочной кислоты, яблочной кислоты, лимонной кислоты, винной кислоты, -капролактона, п-диоксанона, -капроновой кислоты, оксалата алкилена, оксалата циклоалкилена, сукцината алкилена, -гидроксибутирата, замещенного или незамещенного триметиленкарбоната, 1,5-диоксепан-2-она, 1,4-диоксепан-2-она, гликолида, гликолевой кислоты, L-лактида, D-лактида, DL-лактида, мезолактида и их любых оптически активных изомеров, рацематов или сополимеров при условии, что винная кислота является элементом сложного полиэфира. Предпочтительный вариант осуществления вышеописанного сложного полиэфира (обозначен как полиэфир F) заключается в том, что полиэфир содержит L-молочную кислоту или D-молочную кислоту, или в том, что сложный полиэфир содержит L-молочную кислоту или D-молочную кислоту и гликолевую кислоту. Другой предпочтительный вариант осуществления сложного полиэфира Е (обозначен как полиэфир G) заключается в том, что полиэфир содержит винную кислоту, -капролактон и триметиленкарбонат. Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанного полиэфира (обозначен как полиэфир Н) заключается в том, что соотношение -капролактона и триметиленкарбоната в полиэфире составляет от 90 -капролактона : 10 триметиленкарбоната до 99 -капролактона : 1 триметиленкарбоната. Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанного сложного полиэфира (обозначен как полиэфир I) заключается в том, что соотношение -капролактона и триметиленкарбоната в полиэфире составляет 98 -капролактона : 2 триметиленкарбоната.

В еще одном аспекте данное изобретение направлено на композицию, содержащую полиэфир Е, полиэфир F, полиэфир G, полиэфир Н или полиэфир I, ионно конъюгированный с одним или более биоактивных полипептидов, содержащих, по крайней мере, один эффективный ионогенный амин, в которой, по крайней мере, 50 мас.% полипептида, присутствующего в композиции, ионно конъюгировано со сложным полиэфиром.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что биоактивный полипептид выбран из группы, состоящей из LHRH, соматостатина, бомбезина/GRP, кальцитонина, брадикинина, галанина, MSH, GRF, амилина, тахикининов, секретина, РТН, CGRP, нейромединов, РТНrР, глюкагона, нейротензина, АСТН, GHRP, GLP, VIP, РАСАР, энкефалина, PYY, мотилина, субстанции Р, NPY, TSH и их аналогов или фрагментов.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что биоактивный полипептид выбран из группы, состоящей из LHRH, соматостатина и их аналогов или фрагментов.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что аналог LHRH является пептидом формулы pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Trp-Leu-Arg-Pro-Gly-NH₂ и аналог соматостатина является пептидом формулы H₂N--D-Nal-Cys-Tyr-Trp-Lys-Val-Cys-Thr-NH₂, в котором два остатка Cys аналога соматостатина связаны друг с другом.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что композиция находится в форме палочки.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что палочка имеет покрытие из сложного полиэфира.

Предпочтительный вариант осуществления непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что абсорбируемый сложный полиэфир содержит одну или больше свободных СООН-групп и характеризуется соотношением карбоксила и гидроксила более единицы, причем названный сложный полиэфир содержит элемент, выбранный из группы, состоящей из L-молочной кислоты, D-молочной кислоты, DL-молочной кислоты, яблочной кислоты, лимонной кислоты, винной кислоты, -капролактона, п-диоксанона, -капроновой кислоты, оксалата алкилена, оксалата циклоалкилена, сукцината алкилена, -гидроксибутирата, замещенного или незамещенного триметиленкарбоната, 1,5-диоксепан-2-она, 1,4-диоксепан-2-она, гликолида, гликолевой кислоты, L-лактида, D-лактида, DL-лактида, мезолактида и их любых оптически активных изомеров, рацематов или сополимеров.

Предпочтительный аспект непосредственно вышеописанной композиции заключается в том, что абсорбируемое полиэфирное покрытие палочки представляет собой тот же самый сложный полиэфир, включенный в композицию.

Используемый термин "полипептид" относится к белку, пептиду, олигопептиду или синтетическому олигопептиду.

Используемый термин "поликарбоксильный" относится к соединениям, имеющим более одной карбоксильной группы, например яблочной кислоте, лимонной кислоте и винной кислоте.

Используемый термин "средняя степень полимеризации" относится к количеству повторных мономерных последовательностей.

Термин "эффективный ионогенный амин" относится к полипептиду, который содержит, по крайней мере, одну группу амина, способную образовывать ион при широко распространенных условиях.

Термин "содержит концевые кислотные остатки" относится к соединениям, имеющим на конце кислоту.

Термин "частично содержит концевые кислотные остатки" относится к соединениям, в которых 1-99% их гидроксильных концевых групп имеют присоединенные кислотные остатки.

Термин "полностью содержит концевые кислотные остатки" относится к соединениям, в которых 99,9% их гидроксильных концевых групп имеют присоединенные кислотные остатки.

Термин "гидроксикислоты" относится к любому соединению, содержащему гидроксильные и карбоксильные группы.

Термин "монокарбоновая гидроксикислота" относится к органической кислоте с одной карбоксильной группой и одной или более гидроксильных групп.

Термин "поликарбоновая гидроксикислота" относится к гидроксикислоте, имеющей больше одной карбоксильной группы.

Термин "органический азеотропно-дистилляционный вытеснитель" относится к органическим жидкостям, которые совместно перегоняются с водой.

Термин "биоактивный" относится к молекуле, которая вызывает биологическое явление или оказывает влияние на биологическое событие.

Термин "ациклизация" относится к химической реакции, которая происходит посредством раскрытия кольца.

Термин "поликонденсация" относится к образованию сложного полиэфира в результате конденсации двух или более молекул.

Используемый в описании термин "абсорбируемый" сложный полиэфир относится к нерастворимому в воде сложному полиэфиру, который претерпевает диссоциацию цепи в биологической среде с образованием растворимых в воде побочных продуктов.

Данное изобретение относится к новой фармацевтической композиции, в которой химически соединен биосовместимый, биодеградируемый сложный полиэфир с олигопептидами, полипептидами, пептидами и/или белками в виде гомогенного ионного продукта. В результате химического связывания сложных полиэфиров с различными молекулярными массами с терапевтическими агентами химические характеристики композиции могут быть более точно подобраны для того, чтобы удовлетворить требования контролируемого монофазного высвобождения биологически активной полипептидной молекулы in vivo. Кроме того, композиции изобретения легко оптимизируются для приобретения функциональных свойств для большей загрузки терапевтически активного полипептида.

Другие особенности и преимущества изобретения станут очевидными из следующего подробного описания предпочтительных вариантов осуществления и из формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 является иллюстрацией, представляющей изомеры сополимера лактид/гликолид (яблочный тип) с концевыми остатками поликарбоновой кислоты.

Фиг.2 является изображением ионного молекулярного конъюгата, описывающим химические взаимодействия между сополимером лактид/гликолид (яблочный тип) и Соматилином (BIM-23014).

Фиг.3 является графическим изображением процента пептида, высвобожденного из ионных молекулярных конъюгатов в буфер PBS при 37С в течение 28-дневного периода.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Синтез

Биодеградируемые или абсорбируемые сложные полиэфиры специально подготавливают для создания требуемой химической реактивности, чтобы обеспечить контролируемую гидролизуемость цепей и проявление максимальной способности связываться с олигопептидами, полипептидами или белками, имеющими общий положительный заряд при физиологическом рН, в результате надлежащей селекции составляющих мономеров, сомономеров или сомеров с образованием цепей с предварительно установленными составами и молекулярными массами.

Для получения композиций данного изобретения применяли схему синтеза, состоящую из трех частей, которая соответствует компетенции специалистов в данной области. Стадии включают в себя (1) синтез сложных полиэфиров с концевыми остатками поликарбоновой кислоты; (2) синтез ионного конъюгата сложный полиэфир/полипептид посредством ионного взаимодействия сложных полиэфиров с концевыми остатками поликарбоновой кислоты (или сложного полиэфира, обработанного основанием) и биологически активных полипептидов и (3) превращение ионных конъюгатов в имплантаты, палочки, микросферы или микрочастицы, способные высвобождать in vivo терапевтический агент в течение 7 дней.

(1) Синтез сложных полиэфиров с концевыми остатками поликарбоновой кислоты

Цепи сложных полиэфиров с концевыми остатками поликарбоновой кислоты по изобретению синтезировали согласно способам, таким как прямая конденсация 2-гидроксикислоты и поликарбоновой органической кислоты, ступенчатая полимеризация ациклизованных продуктов, полимеризация с раскрытием кольца лактона или смеси лактонов или функциональный обмен поликарбоновой органической кислоты с предварительно полученными высокомолекулярными сложными полиэфирами (см. фиг.1). Описания синтеза сложных полиэфиров с концевыми остатками поликарбоновой кислоты согласно вышеупомянутым способам следуют.

Прямую конденсацию 2-гидроксикислот в оптически активной и/или неактивной форме и предварительно определенного количества поликарбоновой органической кислоты в присутствии и в отсутствие неорганического или металлоорганического катализатора, например конденсацию гликолевой кислоты, DL-молочной кислоты и DL-яблочной кислоты обычно осуществляли нагреванием монокарбоновых гидроксикислот или смеси двух или более монокарбоновых гидроксикислот в присутствии фракции поликарбоновой гидроксикислоты в стеклянном реакторе, оборудованном для обеспечения тока сухого азота и перемешивания массы (обозначен как полиэфир IA типа, см. таблицу I). Обычно поликонденсацию проводили при 150-170С в течение от 4 до 72 часов. Перемешивание реакционной смеси может быть обеспечено с помощью магнитной мешалки или барботирования газообразного азота через полиэфирную массу. Полимеризацию продолжали до тех пор, пока не были достигнуты требуемая средняя молекулярная масса (определенная в зависимости от вязкости раствора) и/или количество кислотных остатков (определенное титрованием концевых групп). Анализ полиэфира титрованием концевых групп проводили следующим образом. Образцы полиэфиров (300-500 мг) осторожно взвешивали и растворяли в минимальном количестве (10-30 мл) ацетона. После растворения растворы разбавляли до 100 мл бензиловым спиртом (Mallinnckrodt, Analytical Reagent) и титровали до слабо-розового цвета в конечной точке (фенолфталеин), используя гидроокись калия в растворе бензилового спирта (устанавливали нормальность против стандарта НС1). Для определения количества кислотных остатков объем основного раствора, использованного как образец (Vs), сравнивали с объемом основания, использованного в качестве контрольного растворителя (Vо).

По окончании полимеризации сложный полиэфир выделяли и экстрагировали водой или разбавленным водным раствором гидроокиси натрия из соответствующего органического раствора, чтобы удалить растворимые в воде или солюбилизированные низкомолекулярные цепи.

Анализ полиэфира с помощью GPC (ГПХ) проводили следующим образом. Средние молекулярные массы (MW; М.м.) полиэфиров определяли посредством GPC, используя насос, подающий растворитель, модель 6000 Waters, и детектор, модель UV-D Dynamax (Rainin). Опыты проводили в тетрагидрофуране (Burdick & Jackson UV grade), используя колонку 50 см10 мм, Jordi Gel DVB 1000 (Jordi Associates) при скорости 1,2 мл/мин при 25С. Определение пика проводили при 220 нм и 1,0 AUFS. Колонку калибровали, используя ссылочные стандарты узких зон полистирола (Polysciences Inc.) с М.м.=4000; 9200 и 25000.

Модификация способа прямой конденсации влечет за собой применение органического азеотропно-дистилляционного вытеснителя и катионообменной смолы как катализатора конденсации (обозначен как полиэфир IB типа, см. таблицу I). В данном способе необходимы фильтрование и стадия выпаривания для удаления катализатора и азеотропно-дистилляционного вытеснителя соответственно. Типичные примеры сложных полиэфиров, полученных согласно описанным способам, и соответствующие результаты анализа представлены в таблице I.

Ступенчатая полимеризация ациклизованных продуктов, при которой гидроксикислота взаимодействует с циклическими димерами и последующая конденсация полученной системы открытых цепей в присутствии предварительно установленного количества поликарбоновой кислоты и в присутствии или в отсутствие подходящего катализатора конденсации, например гликолевой кислоты, L-лактида и DL-яблочной кислоты, по существу были такими же, как способ конденсации, описанный выше, за исключением того, что при полимеризации использовали смесь монокарбоновой гидроксикислоты, циклического димера второй гидроксикислоты и поликарбоновую гидроксикислоту. Примеры сложных полиэфиров, полученных согласно данному способу, и подходящие результаты анализа суммированы в таблице II. Если циклический димер предварительно обрабатывали водой, то систему рассматривали как простую ступенчатую полимеризицию.

При полимеризации с раскрытием кольца лактона или смеси лактонов в присутствии предварительно определенной концентрации поликарбоновой гидроксикислоты в качестве инициатора цепи и каталитических количеств металлоорганического катализатора, например смеси L-лактида, гликолида и DL-яблочной кислоты в присутствии октоата олова, использовали сухие циклические мономеры или смеси циклических мономеров, поликарбоновую гидроксикислоту и следовое количество октоата олова (использовали в виде 0,33 М раствора в толуоле), которые в атмосфере без сухого кислорода перемещали в стеклянный реактор, оборудованный для перемешивания с помощью магнитной мешалки или механического перемешивания. Реакцию полимеризации продолжали в атмосфере азота, придерживаясь подходящей схемы нагревания, до тех пор пока не была достигнута требуемая молекулярная масса (которую измеряли в зависимости от вязкости раствора). По завершении схемы полимеризации температуру снижали и непрореагировавший мономер перегоняли при пониженном давлении. Затем полиэфирную массу охлаждали и удаляли растворимые в воде низкомолекулярные фракции с помощью низкотемпературной экстракции из подходящего органического раствора. Затем раствор высушивали и растворитель удаляли. Потом определяли молекулярную массу в зависимости от имеющейся вязкости и количество кислотных остатков определяли титрованием концевых групп. Примеры полиэфиров, полученных согласно данному способу, и соответствующие результаты анализа представлены в таблице III.

Функциональный обмен поликарбоновой или многоосновной органической гидроксикислоты с предварительно полученными высокомолекулярными сложными эфирами с соотношением СООН/ОН, действительно соответствующим нулю, предпочтительно в присутствии металлоорганического катализатора, например реакция расплавления сополи