多肽及相关化合物的透皮给药系统的制作方法
【专利说明】
[00011本申请是第200680056334.4号中国发明专利申请的分案申请。原申请的申请日为 2006年11月08日，发明名称为"多肽及相关化合物的透皮给药系统"。
技术领域 本发明涉及多肽及相关化合物的透皮给药系统，通过将多肽转化为带正电荷的水溶性 前药，以及这些前药在治疗人或动物的多肽及相关化合物可治疗的状态中的治疗用途。具 体地说，本发明使多肽及相关化合物可快速穿透皮肤，并使它们可以经透皮给药。
【背景技术】
[0002] 所有的多肽都是聚合体，通过结合而构成多肽的单体是氨基酸。含有2-50个氨基 酸残基的肽链被总称为多肽。如果肽链有超过50个氨基酸残基，则被称为蛋白质。多肽在所 有生命体中都发挥极其多样的作用。多肽类激素是最大的一类激素。不断地有新的多肽激 素被发现和合成。它们在生命控制过程中起着非常重要的作用。给小鼠注射1纳克的促甲状 腺激素释放激素可以提高甲状腺从血液中对碘化物的摄取(R. L. Ki s 1 iuk，Princ i p 1 es 〇f Medicinal Chemistry，4thEd .，W.0.Foye，et al. Eds ·，Will iams&Wi 1 kins，4thEd · 1995， p.606)。促吞素(Tuftsin，Thr-Lys-Pr〇-Arg)可刺激菌作用并促进抗体依赖的细胞毒 作用（V.A.Naj jar，Mol .Cell .Biochem.41,1，1981)，蛋氨酸脑啡肽（Tyr-Gly-Gly-Phe-Met) 分离自脑和小肠，其作用与吗啡相同，因其结合相同的受体且具有镇痛作用（J.R.Jaffe and ff.R.Martin,in Pharmacological Basis of Therapeutics，A.G.Gilman，et al·， Eds.，New York，Pergamon ?『688，1990，卩.481)。催产素（？161^6 6七&1·， J.Biol.Chem. 199,929，1952)、加压素（Kamm et al ·，J.Am. Chem. Soc .50,573,1928)、血管 紧张素（J.C.Garrison and M.J.Peach ,in Pharmacological Basis of Therapeutics， A.G.Gilman，et al.，Eds.，New York，Pergamon ?代88，1990，卩.749)、胃泌激素（卩.〇上1118〇11 and B.E.B. Sandberg,Annu,Rep.Med.Chem. , j_8,31,1983)、生长激素抑制素（A. V. Schally， et al ·，Annu.Rev.Biochem. ,￡7,89,1978)、强啡肽（M.G.Weisskopf，et al ·，Nature ,362， 423，1993)、内皮素（A. M .Doherty，J. Med .Chem.，逆，1493,1992)、分泌素（E.Jorper， Gastroenterology,55,157，1968)、降|丐素（]\1.￥丄.1^7,6七&1· ,Biotechnology64, 1993)、胰岛素(F. Sanger，Br .Med. Bull.，也，183,1960)，以及其它许多激素都是多肽，其结 构已知并已用于多种疾病的治疗中。
[0003] 但是，多肽及相关化合物会被蛋白分解酶迅速分解。多肽在口服时，几分钟内就会 被破坏。注射多肽给药时会产生疼痛，很多时候为治疗慢性病要经常到医院注射，花费也增 加。
[0004] -种可以替代的给药方式就是外用给药。外用给药有几大优点。这种方法可以避 免因肝脏和胃肠道的首过效应引起的药物失活。它不需系统药物暴露的情况下将药物局部 传递至目的作用位点并达到适当的局部浓度。Fi shman(Fi shman; Robert，美国专利号7， 052,715)指出伴随口服用药产生的另一问题是，为了有效治疗远端位置的疼痛或炎症，血 液循环中的药物浓度必须达到很高。这些浓度往往远高于假设药物能直接靶向作用于疼痛 或受伤部位的实际所需。YeageH式图通过渗透促进剂给药PGEi用于治疗男性勃起功能障 碍(Yeager，James L.美国专利号6,693，135)。Susan Milosovich等设计并合成了4_二甲基 氨基丁酸睾酮酯盐酸盐(TSBH)，其具有一脂溶性的部分和一个在生理pH下以质子化形式存 在的三级胺结构。他们发现这个前药（TSBH)透过人体皮肤的速度是母药（TS)的近60倍 [Susan Milosovich,et al.,J.Pharm.Sci.,82,227(1993)]〇
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 多肽在生命体内扮演着极其多样的作用，并且被用于治疗多种疾病。
[0007] 但是，多肽及相关化合物会被蛋白水解酶迅速水解。多肽在口服时，它们在几分钟 内就会被破坏。注射多肽给药时会产生疼痛，很多时候为治疗慢性病要经常到医院注射，花 费也增加。
[0008] 解决方案
[0009] 本发明涉及新型的带有正电荷的多肽及相关化合物的制备以及它们的治疗用途。 这些多肽及相关化合物的前药具有通式(1) "结构式Γ所表示的结构：
[0010]
[0011 ]其中，X代表〇，s或NH; XiSXn代表⑶，SO，S〇2，P0(OR)，N0，或无；Zn或Znl代表Η，CH3， C2H5，C3H7，CF3，C2F 5或C3F7;心代表氨基酸的任一脂肪族侧链，氨基酸的任一含有羟基或硫原 子的侧链，氨基酸的任一含有芳基的侧链，氨基酸的任一含有氨基、咪唑基或胍基的侧链， 或氨基酸的任一含有羧基或酰胺基的侧链，H，任一 1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的 烷氧基、1-12个碳原子的烯基、1-12个碳原子的炔基，芳基或杂芳基，或者无;Y xl，Yx2或￥"代 表Η，任一 1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基、1-12个碳原子的烯基、1-12个碳原 子的炔基，芳基或杂芳基，或以下基团，
[0012]
[0013 ] a儿；lVXi，孤，1VX,，认対，iVXS Wvxn代表Η，0,任一卜12个碳原子的烷基、卜I2个碳原子 的烷氧基、1-12个碳原子的烯基、1-12个碳原子的炔基，芳基或杂芳基，或无;代表cr， Br-，F-，I-，AcO-，柠檬酸根或其它任何负离子;n = 0，l，2,3,4,5,6,7,8,9，10……；所有R，_ (CH2)n-或_(CH2)m-基团可以是支链或直链，可以包含(：，!1，0,3或~原子，可以有单键、双键和 三键。任何CH2基团可以被0，S或NH取代。多肽序列中的一个或多个氨基酸残基可以被非天 然氨基酸，如，氨基酸、2-萘基丙氨酸，以及任一烷基、烷氧基、烯基或炔基、芳基或杂芳基 取代。多肽链上氨基酸的氨基和羧基可以通过内酰胺桥形成均环肽（homodetic cyclic peptides)。半胱氨酸、同型半胱氨酸或其它氨基酸上的巯基可以通过二硫键桥形成杂环肽 (heterodetic cyclic peptides)。
[0014] 设计多肽及相关化合物的这些前药有以下几个原则：1、前药分子中必须有一个亲 脂性的部分和一个在生理pH值时以质子化形式存在的一级胺、二级胺或三级胺的结构、胍 基、或单保护的胍基团（亲水性部分）。2、每个多肽前药应该只能有一个或两个(最好是一 个)在生理pH值时以质子化形式存在的一级胺、二级胺或三级胺基团、胍基、或单保护的胍 基团（亲水性部分）。3、一级胺、二级胺或三级胺、胍、或单保护的胍基团可以在多肽的N端、C 端或侧链。N端或C端是优选的位置。4、羧基、氨基、胍基或其它亲水性基团可以用烷基、芳基 或杂芳基以酯键或者酰胺键形式保护起来以提高多肽的脂溶性。
[0015] 以下是这些前药的一些例子：
[0019]其中，R 代表 H，支链或直链，-(CH2)n-，其中，n = 0，l，2,3,4,5,6,7,8,9，10……；芳 基或杂芳基；)(4、父5、父6、父7、父8或父9代表邙，302，卩0(01〇，吣或无;1? 1，1?2，1?3，1?4，1^，1?6，1?7，1?8或1?9 代表H，0,任一 1-12个碳原子的烷基、1-12个碳原子的烷氧基、1-12个碳原子的烯基、1-12个 碳原子的炔基，芳基或者杂芳基;代表Cr，Br'F，Γ，Ac(T，柠檬酸根或其它任何负离子;η = 0，l，2,3,4,5,6,7,8,9，10;Ar代表苯基、萘基，4-碘苯基，或其它芳基或者杂芳基;所 有R，-(CH 2)n-或_(CH2)m-基团可以是支链或直链，可以包含(：，!1，0,3或~原子，可以有单键、 双键和三键;任何CH 2基团可以被0，S或NH取代。
[0021]
[0022]
[0023] 约籾尤化定铨过朐肖迫泪1七乐犹迚定兵他坯仕吸叹，邵面安以力、卞的形A牙过屏 障膜。药物需首先溶解，且如果药物具有理想的生物药学特性，它会通过高浓度的区域到低 浓度的区域，跨过细胞膜进入血液或全身循环系统。所有的生物膜含有脂类作为主要成份。 生物膜结构中起主导作用的分子都具有含有磷酸盐的高极性的头部结构，并且，在大多数 情况下，两条高度疏水的碳氢尾链。生物膜具有双层结构，亲水的头部结构面向两侧的水相 区域。非常亲水的药物(大多数的多肽)无法通过穿过生物膜的疏水层而非常疏水性的药物 因相似相容的原因作为生物膜的一部分停留其中，从而不能有效进入内部的细胞质。
[0024]本发明的目的是通过提高多肽及相关化合物穿过生物膜和皮肤屏障的速度，使其 可通过透皮的方式给药(外用给药）。这些多肽及相关化合物的新型前药在结构上有两个共 性:它们都有一个亲脂性部分(该亲脂性部分可通过亲脂性的醇形成从而保护羧基，以及通 过亲脂性的酸形成从而保护氨基、羟基或胍基或多肽上的其它亲水基团）和一个在生理pH 值时以质子化形式存在的一级胺、二级胺或三级胺的结构，胍基，或单保护的胍基(亲水性 部分）。这样的水溶-油溶的平衡是药物能有效穿过生物膜必需的条件[Susan Milosovich， et al.J.Pharm.Sci.，82,227(1993)]。带有正电荷的氨基大大提高了药物在水中的溶解 度，亲脂性部分可以帮助前药进入亲脂性的生物膜和皮肤屏障。当这些新型的前药以溶液、 喷雾、乳液、软膏、乳胶或凝胶等剂型透皮给药时，它们能迅速地溶解在皮肤表面的水分中。 这些前药分子中氨基上的正电荷会与细胞膜的磷酸盐端基的负电荷键合。因此，这些前药 在生物膜外侧的局部浓度很高从而有助于这些前药通过高浓度区域到低浓度的区域。当这 些前药分子进入到生物膜以后，亲水性部分会推动前药进入细胞质，一种半液态的浓缩水 溶液或恳浮液。某些前药通过人体皮肤中的穿透速度在体外通过改进的Franz池测量，其中 人体皮肤分离自大腿部位