Фотосенсибилизатор, липосомальная форма фотосенсибилизатора и способ проведения фотодинамической терапии

Фотосенсибилизатор, липосомальная форма фотосенсибилизатора и способ проведения фотодинамической терапии

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к медицине, а более конкретно к фотосенсибилизаторам для фотодинамической терапии (ФДТ) новообразований и других заболеваний, лекарственным формам на основе фотосенсибилизаторов и способам проведения фотодинамической терапии.

Метод ФДТ основан на использовании препаратов - фотосенсибилизаторов, которые при введении в организм накапливаются преимущественно в опухоли. При последующем световом, например лазерном, облучении патологического участка его молекулы катализируют образование цитотоксических агентов, в частности синглетного кислорода, разрушающих опухолевые клетки.

Недостатком применяющихся в клинической практике фотосенсибилизаторов на основе производных гематопорфиринов (R. Bonnett. Photosensitizers of the porphyrin and phthalocyanine series for photodynamic therapy. Chem. Soc. Rev., 24(1), 19-33, 1995) является невысокая интенсивность поглощения в длинноволновой полосе (625-640 нм), в которой происходит фотовозбуждение сенсибилизатора. В то же время собственное поглощение биологической ткани в этой спектральной области значительно. Это обусловливает малую глубину проникновения излучения в ткани, приводит к существенным его потерям вне опухоли и затрудняет лечение опухолей больших размеров. Кроме того, это приводит к необходимости использовать большие дозы фотосенсибилизатора и терапевтического излучения, что в свою очередь вызывает значительные побочные эффекты.

Фотосенсибилизаторы на основе хлоринов (дигидропорфиринов) имеют более интенсивную длинноволновую полосу поглощения, смещенную в красную область по сравнению с порфиринами. Среди них следует отметить водорастворимые моно-L-аспартилхлорин е_6и (препараты NPe6, MACE) и другие различные формы хлорина е₆, металлические комплексы пурпуринов, поглощающие в области 660 нм, а также синтетические хлорины - 5,10,15,20-тетракис(м-гидроксифенил)хлорин (препараты темопорфин, m-ТНРС, фоскан) и производные бензопорфирина (бензопорфирин монокислота, кольцо А) с максимумом поглощения при 690 нм. Лютециевый комплекс тексафирина растворим в воде и имеет максимум поглощения свыше 730 нм (R. Bonnett, см. выше). Однако эти соединения, как правило, имеют слишком сложную и дорогую технологию либо поглощают в области собственного поглощения биологической ткани, либо их коэффициент экстинкции невысок.

Некоторые из этих недостатков отсутствуют у фотосенсибилизатора на основе сульфированного фталоцианина гидроксиалюминия ("Фотосенс"), поглощающего при 675 нм с коэффициентом экстинкции, превышающим 10⁵ л·моль^-1·см^-1 (Е.А.Лукьянец. Новые сенсибилизаторы для фотодинамической терапии. Росс. хим. журнал, 42(5), 9-16, 1998). Поглощение несенсибилизированных тканей в этой области в 3-4 раза ниже, чем в области 625-640 нм, что позволяет повысить глубину фотодинамического воздействия. В способе ФДТ с использованием этого фотосенсибилизатора его вводят в организм в водном растворе. "Фотосенс" и способ ФДТ с его использованием являются наиболее близкими аналогами предлагаемых в настоящей заявке фотосенсибилизаторов и способа ФДТ. Однако и в области поглощения "Фотосенса" собственное поглощение несенсибилизированных тканей остается значительным, что приводит к значительным потерям энергии терапевтического излучения и не позволяет проводить ФДТ глубоких слоев опухолей.

Известно, что собственное поглощение ткани уменьшается до минимальных значений только при длинах волн, превышающих 700 нм. Следовательно, для обеспечения эффективной ФДТ фотосенсибилизаторы должны иметь максимум поглощения в области далее 700 нм.

В предлагаемом изобретении решается задача повышения эффективности ФДТ глубоких опухолевых тканей путем создания и использования для ФДТ фотосенсибилизаторов с интенсивным поглощением в спектральной области с длинами волн более 700 нм. Указанная задача решается тем, что в качестве фотосенсибилизатора для ФДТ предлагаются фенилтиопроизводные фталоцианина общей формулы

где R=H, t-С₄Н₉; М=НН, AlOH, Zn.

Указанная задача решается также тем, что предлагается липосомальная форма фотосенсибилизатора, представляющая собой композицию смеси липидов (лецитина, холестерина, кардиолипина) и фотосенсибилизатора по п.1.

Указанная задача решается также и тем, что в способе проведения фотодинамической терапии используют липосомальную форму фотосенсибилизатора по п.2.

Наличие в положениях 3 бензольных колец макроцикла фенилтиогрупп существенно смещает длинноволновую полосу поглощения соответствующих фталоцианинов в красную область по сравнению с их незамещенными и трет-бутил-замещенными аналогами. Это позволяет использовать эти соединения в качестве фотосенсибилизаторов, чувствительных в ближней ИК области спектра.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-3.

На фиг.1 приведены спектры поглощения фенилтиопроизводных фталоцианина в биологической ткани:

1-тетра-3-фенилтиофталоцианин цинка,

2-тетра-3-фенилтиофталоцианин гидроксиалюминия,

3-безметальный тетра-3-фенилтио-тетра-3-трет-бутил-фталоцианин.

На фиг.2 приведена зависимость усредненного по группам объема опухолей Эрлиха мышей F1 после ФДТ с липосомальным тетра-3-фенилтиофталоцианином гидроксиалюминия:

1 - контрольная группа, 2 - группа после ФДТ.

На фиг.3 приведена зависимость усредненного по группам объема опухолей Эрлиха мышей F1 после ФДТ с липосомальным безметальным тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианином:

1 - контрольная группа, 2 - группа после ФДТ.

Синтез фенилтиозамещенных фталоцианинов осуществляют, исходя из 3-фенилтиофталодинитрила (Деркачева В.М., Лукьянец Е.А. ЖОХ, 50(10), 2313-2318, 1980) или 3-фенилтио-5-трет-бутилфталодинитрила (Долотова О.В., Бундина Н.И., Деркачева В.М., Негримовский В.М., Минин В.В., Ларин Г.М., Калия О.Л., Лукьянец Е.А. ЖОХ, 62(9), 2064-2075, 1992). Взаимодействием указанных фталодинитрилов с солями соответствующих металлов были получены металлические комплексы, а для синтеза безметальных фталоцианинов было использовано деметаллирование в кислой среде литиевых комплексов, полученных в свою очередь нагреванием фталодинитрилов с алкоголятом лития в растворе диметиламиноэтанола.

Липосомальную форму фенилтиопроизводных фталоцианинов получают методом Бенгема (Bangham) (Liposomes: a practical approach, in D. Rickwood and B.D. Hames (eds.) Practical Approach Series, Oil Press at Oxford University Press, Oxford, 1990; Preparation of liposomes, in G.Gregoriadis (ed.), Liposome technology, Vol.1, CRC Press, Boca Raton, FL, 1984), редиспергированием водным раствором сахарозы тонкой однородной пленки лецитиновых многослойных липосом (МСЛ), образованной упариванием в вакууме на роторном испарителе раствора смеси липидов и фенилтиозамещенного фталоцианина в хлороформе. Смесь липидов включала лецитин, холестерин и кардиолипин в молярном соотношении 12:6:(0,1-1), отношение "смесь липидов: фенилтиозамещенный фталоцианин" составляло (14-16):1. Уменьшение размеров липосом осуществлялось методами ультразвуковой соникации и экструзии.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие настоящее изобретение.

Пример 1. Безметальный тетра-3-фенилтиофталоцианин. К раствору диметиламиноэтилата лития, полученного из 0.012 г (1.71 ммоль) лития в 2.5 мл диметиламиноэтанола, добавляют 1.01 г (4.3 ммоль) 3-фенилтиофталодинитрила. Смесь кипятят 8 ч, после чего охлаждают и разбавляют 100 мл метанола. После обычной очистки и сушки осадка получают 0.69 г (68%) безметального тетра-3-фенилтиофталоцианина. Найдено, %: С 71.09; Н 3.71; N 12.02; S 13.51. C₅₆H₃₄N₈S₄. Вычислено, %: С 71.01; Н 3.62; N 11.83; S 13.54. λ_макс., нм (lg ε) в трихлорбензоле: 740 (5.09), 712 (5.04), 674 (4.50), 641 (4.45), ˜435 (4.28), ˜400 (4.41), 336 (4.85).

Пример 2. Безметальный тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианин. К раствору диметиламиноэтилата лития, полученного из 0.017 г (2.43 ммоль) лития в 4.5 мл диметиламиноэтанола, добавляют 1.81 г (6.2 ммоль) 3-фенилтио-5-трет-бутилфталодинитрила. Смесь кипятят 7 ч, после чего охлаждают и добавляют 25 мл 4% соляной кислоты, после обычной очистки продукт реакции хроматографируют на SiO₂ (элюент - смесь бензол: гексан 1:1). После упаривания растворителя и сушки получают 0.86 г (47%) безметального тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианина. Найдено,%: С 73.66; Н 5.60; N 9.30; S 10.82. C₇₂H₆₆N₈S₄. Вычислено, %: С 73.81; Н 5.68; N 9.56; S 10.95. λ_макс., нм (lg ε) в хлороформе: 746 (5.18), 717 (5.16), 681 (4.68), 648 (4.59), ˜450, ˜375, 337 (4.94).

Пример 3. Тетра-3-фенилтиофталоцианин цинка. Смесь 0.24 г (1 ммоль) 3-фенилтиофталодинитрила, 0.18 г (3 ммоль) мочевины, 0.06 г (0.27 ммоль) ацетата цинка дигидрата, 0.28 г сульфата натрия и каталитического количества молибдата аммония нагревают 1 ч при 180-185°С. После обычной очистки и сушки продукта реакции получают 0.14 г (55%) тетра-3-фенилтиофталоцианина цинка. Найдено, %: С 66.58; Н 3.19; N 11.30; S 12.78. C₅₆H₃₂N₈S₄Zn. Вычислено, %: С 66.56; Н 3.19; N 11.09; S 12.69. λ_макс., нм (lg ε) в 1% растворе пиридина в трихлорбензоле: 715 (5.17), 688 пл. (4.44), 640 (4.41), 435 (4.16), 390 (4.32), 337 (4.63).

Пример 4. Тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианин цинка. Тщательно растертую смесь 0.29 г (1 ммоль) 3-фенилтио-5-трет-бутилфталодинитрила, 0.06 г (0.33 ммоль) безводного ацетата цинка, 0.06 г (1 ммоль) сухой мочевины и каталитического количества молибдата аммония нагревают 45 мин при 200-210°С и 45 мин при 220-230°С. После хроматографирования на Al₂О₃ смесью бензола с хлороформом (1:1), а затем 1% пиридином в бензоле получают 0.14 г (45%) тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианина цинка. Найдено, %: С 70.31; Н 5.21; N 9.09; S 10.27. C₇₂H₆₄N₈S₄Zn. Вычислено, %: С 70.02; Н 5.22; N 9.07; S 10.38. λ_макс., нм (lg ε) в хлороформе: 721 (5.35), 647 (4.64), ˜440 пл., 341 (4.89).

Пример 5. Тетра-3-фенилтиофталоцианин гидроксиалюминия. Тщательно растертую смесь 1.88 г (8 ммоль) 3-фенилтиофталодинитрила, 0.34 г (2.6 ммоль) хлористого алюминия, 0.5 г (8 ммоль) сухой мочевины и каталитического количества молибдата аммония нагревают в течение 50 мин от 160 до 225°С, после чего выдерживают 40 мин при 225-230°С. После хроматографирования на Al₂О₃ сначала бензолом, затем смесью его с хлороформом получают 1.32 г (66%) тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианина гидроксиалюминия. Найдено, %: С 67.77; Н 3.14; N 11.29; S 12.86. C₅₆H₃₃AlN₈OS₄. Вычислено, %: С 68.00; Н 3.36; N 11.33; S 12.97. λ_макс., нм (lg ε) в хлороформе: 736 (5.32), 657 (4.36), ˜460, 340 (4.68).

Пример 6. Липосомальная форма тетра-3-фенилтиофталоцианина гидроксиалюминия.

Навески лецитина (0.65 г) и холестерина (0.15 г) объединяют и растворяют в 5 мл хлороформа. К раствору добавляют 2.7 мл 0.5% этанольного раствора кардиолипина. Затем раствор переносят в круглодонную колбу и к нему прибавляют раствор 0.007 г тетра-3-фенилтиофталоцианина гидроксиалюминия в 5 мл хлороформа. Содержимое колбы перемешивают и упаривают на роторном испарителе при 20-25°С до образования однородной липидной пленки. Затем в колбу добавляют 10 мл воды для инъекций и взбалтывают в ультразвуковой ванне до полного смывания пленки со стенок колбы и образования липосомальной эмульсии. Размер полученных липосом, измеренный на приборе Submicron Particle Sizer NICOMP-380, составлял 450±50 нм.

Пример 7. Липосомальная форма безметального тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианина.

Навески лецитина (0.63 г) и холестерина (0.12 г) объединяют и растворяют в 5 мл хлороформа. К раствору добавляют 2.7 мл 0.5% этанольного раствора кардиолипина. Затем раствор переносят в круглодонную колбу и к нему добавляют раствор 0.005 г безметального тетра-3-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианина в 5 мл хлороформа. Содержимое колбы перемешивают и упаривают на роторном испарителе при 20-25°С до образования однородной липидной пленки. Затем в колбу добавляют 10 мл воды для иньекций и взбалтывают в ультразвуковой ванне до полного смывания пленки со стенок колбы и образования липосомальной эмульсии. Размер полученных липосом, измеренный на приборе Submicron Particle Sizer NICOMP, составлял 230±150 нм.

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа фотодинамической терапии.

Пример 8. Группе мышей F1 с опухолью Эрлиха (ELD) вводят в хвостовую вену липосомальную форму тетра-3-фенилтиофталоцианина гидроксиалюминия (пример 6) в дозе 4 мг/кг массы животного. Вторая группа мышей - контрольная.

После введения фотосенсибилизатора опухоли облучают излучением лампового источника света с длиной волны 725 нм, плотностью мощности 300 мВт/см² и плотностью дозы 350 Дж/см². Через сутки после облучения в опухоли формируется некроз. У этой группы выявлен терапевтический эффект по сравнению с контрольной - торможение роста опухолей составляет более 80% (фиг.2).

Пример 9. Группе мышей BDF1 с солидной формой лимфолейкоза Р388 вводят в хвостовую вену липосомальную форму безметального тетра-фенилтио-тетра-5-трет-бутилфталоцианина (пример 7) в дозе 4 мг/кг массы животного, вторая группа мышей контрольная.

После введения фотосенсибилизатора опухоли мышей первой группы облучают излучением лампового источника света с длиной волны 730 нм, плотностью мощности 300 мВт/см² и плотностью дозы 350 Дж/см². Через сутки после облучения в опухолях формировался некроз. При сравнении леченой группы с контрольной выявлено торможение роста опухолей более чем на 90% (фиг.3), в ряде случаев наблюдалось полное разрушение опухоли.

Предлагаемые фотосенсибилизаторы обеспечивают глубокое терапевтическое воздействие на опухоль, имеют высокую скорость выведения из нормальных тканей, нетоксичны и перспективны для применения в онкологии и других областях медицины.

1. Фотосенсибилизатор, представляющий собой фенилтиозамещенное производное фталоцианина общей формулы:

где R=H, t-C₄H₉; M=НН, AlOH, Zn.

2. Липосомальная форма фотосенсибилизатора, представляющая собой композицию смеси липидов (лецитина, холестерина, кардиолипина) и фотосенсибилизатора по п.1.

3. Способ проведения фотодинамической терапии с использованием фотосенсибилизатора на основе производных фталоцианина, отличающийся тем, что используют липосомальную форму фотосенсибилизатора по п.2.