支链型两亲性嵌段聚合物、使用其的分子聚集体及药物输送系统的制作方法

支链型两亲性嵌段聚合物、使用其的分子聚集体及药物输送系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够提高Lactosome给药后短时间内的肿瘤部位与背景的反差比并抑制ABC现象，从而能够在短时间内多次给药的高分子胶束制剂。一种支链型两亲性嵌段聚合物，其具有：含有肌氨酸且多分支的亲水性嵌段和具有聚乳酸的疏水性嵌段。前述支链型两亲性嵌段聚合物中，前述亲水性嵌段的支链数为多个。一种分子聚集体，其具有前述支链型两亲性嵌段聚合物。前述分支聚集体还具有直链型两亲性嵌段聚合物。
【专利说明】支链型两亲性嵌段聚合物、使用其的分子聚集体及药物输送系统
【技术领域】
[0001]本发明属于超分子化学、医学工程/药学相关领域及纳米医学领域。本发明涉及作为分子成像用分子探针的纳米载体、药物输送用纳米载体及疏水性化合物的分散剂。更具体而言，本发明涉及支链型两亲性嵌段聚合物、使用其的分子聚集体及药物输送系统。
【背景技术】
[0002]在国际公开第2009/148121号小册子(专利文献I)及生物材料(Biomaterials)、2009年、第30卷、p.5156-5160 (非专利文献I)中公开了:疏水性嵌段为聚乳酸链、亲水性嵌段为聚肌氨酸链的直链型两亲性嵌段聚合物在水溶液中自组装，形成粒径为30nm以上的高分子胶束(Lactosome)。已知Lactosome具有较高的血中滞留性,此外与迄今为止已经开发出的高分子胶束相比，其在肝脏中的集聚量明显减少。该Lactosome通过利用在血中滞留的粒径为数十~数百nm的纳米颗粒易在癌症中滞留这样的性质(增强渗透滞留效应(Enhanced Permeation and Retention effect(EPR效应)))，可以用作以癌症部位作为革巴的分子成像或药物输送用纳米载体。
[0003]关于由合成高分子构成的高分子胶束，已知有如下的现象:在生物体内给药一次，免疫系统就被活化，再次给药相同的高分子胶束时，由于免疫系统的工作而向肝脏中集聚的现象，即加速血液清除(Accelerated Blood Clearance (ABC))现象。尚不清楚ABC现象表现的机理的详细情况。在药学会志(薬学会誌)、2009年、第129卷、第12号、p.1445-1451(非专利文献2)中报道了 ，粒径达到30nm以下时，ABC现象的表现受到抑制。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:国际公开第2009/148121号小册子
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1:生物材料(Biomaterials)、2009 年、第 30 卷、ρ.5156-5160
[0009]非专利文献2:药学会志(薬学会誌)、2009年、第129卷、第12号、p.1445-1451

【发明内容】

[0010]发明要解决的问题
[0011]专利文献I及非专利文献I中记载的Lactosome显示出非常高的血中滞留性，因此直至背景信号降低为止需要时间。具体而言，癌症部位与背景的反差达到最大时为Lactosome给药24小时后。
[0012]因此，难以在短时间内进行成像。
[0013]特别是难以采用Lactosome作为使用18F-PET这样半衰期短(18F的半衰期为110分钟)的放射性核物种的成像(放射线诊断)的分子探针的纳米载体。
[0014]进而,对于上述Lactosome,(与由合成高分子构成的高分子胶束的情况同样)也确认到ABC现象。
[0015]因此存在直至免疫学的记忆效应降低的期间内无法多次给药Lactosome的问题。
[0016]因此，本发明的目的在于，发明出一种能够提高Lactosome给药后短时间内的肿瘤部位与背景的反差比并抑制ABC现象，从而在短时间内能够多次给药的高分子胶束制剂。
[0017]用于解决问题的方案 [0018]本发明人等进行了深入研究，结果发现:通过对两亲性嵌段聚合物进行分子设计使得亲水性嵌段中具有由多条肌氨酸链构成的支链结构，实现了上述本发明的目的，从而完成了本发明。
[0019]本发明包含以下技术方案。
[0020](I)
[0021]一种支链型两亲性嵌段聚合物，其具有:含有肌氨酸的分支的亲水性嵌段和具有聚乳酸的疏水性嵌段。
[0022](2)
[0023]根据(I)所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，前述亲水性嵌段中所含的肌氨酸单元的总计为2~200个。
[0024](3)
[0025]根据(I)或(2)所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，前述亲水性嵌段的支链数为3。
[0026](4)
[0027]根据(I)~(3 )中的任一项所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，构成前述聚乳酸的乳酸单元为10~400个。
[0028](5)
[0029]根据(I)~(4)中的任一项所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，前述疏水性嵌段未分支。
[0030](6)
[0031 ] 根据(5 )所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，多个前述亲水性嵌段从前述疏水性嵌段中的含有前述聚乳酸链的分子链中的一个碳原子分支。
[0032](7)
[0033]根据(6)所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其具有下述式(I)所示的结构:
[0034]

O

^OrOx
斗~人』(^ 士 {I)
O^1 0/Π2 H\o L

\ I 0/113
[0035](式中，nl、n2及η3表示其总计为3~200的数表示15~60的数,R表示氢原子或有机基团。)。
[0036](8)
[0037]根据(I)~(7 )中的任一项所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，前述亲水性嵌段中所含的肌氨酸单元数的总计相对于前述疏水性嵌段中所含的乳酸单元数的总计之比为0.05以上且小于1.8。
[0038](9)
[0039]一种分子聚集体，其具有(I)~(8)所述的支链型两亲性嵌段聚合物。
[0040](10)
[0041]根据(9)所述的分子聚集体，其还具有直链型两亲性嵌段聚合物，所述直链型两亲性嵌段聚合物具有:作为亲水性嵌段的I条聚肌氨酸链和作为疏水性嵌段的I条聚乳酸链。
[0042](11)
[0043]根据(9) 或(10)所述的分子聚集体，其内含选自由信号剂及药物组成的组中的功能性物质。
[0044](12)
[0045]根据(11)所述的分子聚集体，其中，前述物质具有聚乳酸链。
[0046](13)
[0047]根据(9)或(10)所述的分子聚集体，其中，前述支链型两亲性嵌段聚合物具有选自由信号基团及配位基团组成的组中的功能性基团。
[0048](14)
[0049]根据(9)~(13)中的任一项所述的分子聚集体，其粒径为10~50nm。
[0050](15)
[0051]根据(9)~(14)中的任一项所述的分子聚集体，其是通过包括以下工序的制备方法而得到的:
[0052]在容器中准备有机溶剂中含有前述支链型两亲性嵌段聚合物的溶液的工序；
[0053]从前述溶液中去除前述有机溶剂，在前述容器的内壁上得到含有前述支链型两亲性嵌段聚合物的薄膜的工序；及
[0054]在前述容器中加入水或水溶液，进行超声波处理，将前述薄膜转化为分子聚集体，得到分子聚集体的分散液的工序。
[0055](16)
[0056]根据(9)~(14)中的任一项所述的分子聚集体，其是通过包括以下工序的制备方法而得到的:
[0057]在容器中准备有机溶剂中含有前述支链型两亲性嵌段聚合物的溶液的工序；
[0058]使前述溶液分散于水或水溶液中的工序；及
[0059]去除前述有机溶剂的工序。
[0060](17)
[0061]一种药物输送系统，其包括将(11)~(16)中的任一项所述的分子聚集体作为分子探针给药至非人动物体内。
_2] 发明的效果
[0063]根据本发明，通过亲水性嵌段中的支链结构,可以制备现有Lactosome中无法制备的具有小粒径(例如小于30nm的粒径)的Lactosome。由此，从位于癌细胞周边的血管壁的间隙漏出的Lactosome的数量增加,可以加快Lactosome向癌部位的集聚速度。另外，促进向更细的血管中的分布从而分布于全身，由此可以降低背景的信号。即，可以提高肿瘤部位与背景的反差比。由此，可以在短时间内进行成像。
[0064]另外，根据本发明，通过亲水性嵌段中的支链结构，可以制备表面具有肌氨酸链的稠密的聚合物刷结构的Lactosome,无论粒径是否小于30nm都可以抑制ABC现象的表现。
[0065]因此，根据本发明，可以发明出能够提高Lactosome给药后短时间内的肿瘤部位与背景的反差比并抑制ABC现象，从而能够在短时间内多次给药的高分子胶束制剂。
【专利附图】

【附图说明】
[0066]图1是实施例1中合成的支链型两亲性嵌段聚合物的IH NMR谱图。
[0067]图2是实施例2中制备的、仅以支链型两亲性嵌段聚合物作为构成成分的支链单独系分子聚集体(高分子胶束；Lactosome)的DLS测定结果。
[0068]图3是实施例2中制备的、仅以支链型两亲性嵌段聚合物作为构成成分的支链单独系分子聚集体的TEM图像。
[0069]图4是实施例3中制备的、以支链型两亲性嵌段聚合物和直链型两亲性嵌段聚合物作为构成成分的支链/直链混合系分子聚集体的DLS测定结果。
[0070]图5是实施例3中制备的、以支链型两亲性嵌段聚合物和直链型两亲性嵌段聚合物作为构成成分的支链/直链混合系分子聚集体的TEM观察结果。
[0071]图6示出使用实施例4中得到的、经ICG修饰的支链单独系分子聚集体的荷瘤小鼠的近红外成像结果。
[0072]图7示出使用经ICG修饰的支链单独系分子聚集体的荷瘤小鼠的近红外成像中的肝脏、背景(背部)、肿瘤的荧光强度的经时变化。
[0073]图8示出实施例5中得到的、由支链单独系分子聚集体及直链单独系分子聚集体(比较用)的对荷瘤小鼠的再次给药而产生的近红外成像结果。
[0074]图9示出由支链单独系分子聚集体及直链单独系分子聚集体(比较用)的再次给药而产生的近红外成像中的肝脏、背景(背部)、肿瘤中的ROI的经时变化。
[0075]图10示出将支链单独系分子聚集体及直链单独系分子聚集体(比较用)给药一周后采集的小鼠血浆中的抗体量的ELISA结果。
[0076]图11是实施例7中制备的仅以支链型两亲性嵌段聚合物作为构成成分的支链单独系分子聚集体的DLS测定结果。
[0077]图12是实施例8中合成的支链型两亲性嵌段聚合物的IH NMR谱图。
[0078]图13是实施例9中制备的仅以支链型两亲性嵌段聚合物作为构成成分的支链单独系分子聚集体的DLS测定结果。
【具体实施方式】
[0079][1.支链型两亲性嵌段聚合物]
[0080]本发明的两亲性嵌段聚合物具有:含有肌氨酸的分支的亲水性嵌段和具有聚乳酸的疏水性嵌段。亲水性嵌段和疏水性嵌段是指，介由连接部结合。[0081][1-1.亲水性嵌段]
[0082]本发明中，作为支链型两亲性嵌段聚合物的亲水性嵌段所具有的所谓“亲水性”的物性的具体水平，没有特别限定，是指亲水性嵌段的整体的亲水性至少相对地强于后述作为疏水性嵌段的聚乳酸链的性质。或者是指，通过亲水性嵌段与疏水性嵌段形成共聚物，作为共聚物分子整体能够实现两亲性的水平的亲水性。再或者是指，两亲性嵌段聚合物能够在溶剂中自组装而形成自组装体、特别是颗粒状自组装体的水平的亲水性。
[0083]本发明的两亲性嵌段聚合物的亲水性嵌段具有分支的结构。亲水性嵌段的各个支链分别含有肌氨酸。
[0084]亲水性嵌段中，结构单元的种类及比率由本领域技术人员适当确定，以使嵌段整体成为上述的亲水性。具体而言，全部支链中所含的肌氨酸单元的总计例如可以为2~200、2~100或2~10个。或者，全部多个亲水性嵌段中所含的肌氨酸单元的总计例如可以为30~200或50~100个。每一个支链中的肌氨酸单元数的平均值例如可以为I~60,1~30、1~10或I~6。即，各个亲水性嵌段可以分别通过含有肌氨酸或聚肌氨酸链而构成。
[0085]结构单元数超过上述范围时，形成分子聚集体时，存在所形成的分子聚集体欠缺稳定性的倾向。低于上述范围时，存在不会形成作为两亲性嵌段聚合物的本体、或分子聚集体的形成本身变得困难的倾向。
[0086]亲水性嵌段中的支链只要为2以上即可，从形成分子聚集体时有效地得到颗粒形状的胶束的观点考虑，优选为3以上。对亲水性嵌段中的支链数的上限没有特别限定，例如为27。在本发明中，亲 水性嵌段的支链数特别优选为3。
[0087]肌氨酸(即N-甲基甘氨酸)的水溶性高，而且肌氨酸的聚合物具有N取代酰胺，所以与普通的酰胺基相比，可以进行顺反异构化，进而Ca碳周围的位阻小，所以具有高柔软性。使用这种结构作为构成嵌段时，从对该嵌段赋予高亲水性的基本特性、或兼具高亲水性和高柔软性的基本特性的方面考虑，是非常有用的。
[0088]进而，亲水性嵌段优选在末端(即与连接部相反的一侧的末端)具有亲水性基团(例如以羟基为代表)。
[0089]需要说明的是，聚肌氨酸链中，全部的肌氨酸单元可以是连续的，也可以是非连续的，优选以作为该多肽链整体不破坏上述基本特性的方式进行分子设计。
[0090][1-2.疏水性嵌段]
[0091]本发明中，作为疏水性嵌段所具有的所谓“疏水性”的物性的具体水平，没有特别限定，疏水性嵌段为疏水性至少相对地强于上述亲水性嵌段整体的区域，通过与该亲水性嵌段形成共聚物，具有作为共聚物分子整体能够实现两亲性的水平的疏水性即可。或者，具有该两亲性嵌段聚合物能够在溶剂中自组装而形成自组装体、优选形成颗粒状的自组装体的水平的疏水性即可。
[0092]存在于I条两亲性嵌段聚合物中的疏水性嵌段可以未分支，也可以分支了。
[0093]本发明中，疏水性嵌段含有聚乳酸链。疏水性嵌段中，结构单元的种类及比率由本领域技术人员适当确定，以使嵌段整体成为上述的疏水性。具体而言，例如疏水性嵌段未分支的情况下，乳酸单元的数量例如可以为5~100、15~60个或25~45个。疏水性嵌段分支了的情况下，全部支链中所含的乳酸单元数的总计例如可以为10~400、优选为20~200个。该情况下，每一个支链中的乳酸单元数的平均值例如为5~100、优选为10~100个。
[0094]结构单元数超过上述范围时，形成分子聚集体时，存在该形成的分子聚集体缺乏稳定性的倾向。结构单元数低于上述范围时，存在分子聚集体的形成本身变得困难的倾向。
[0095]疏水性嵌段分支的情况下，对支链的数量没有特别限定，从形成分子聚集体时有效地得到颗粒形状胶束的观点考虑，例如可以设为亲水性嵌段中的支链数以下。
[0096]聚乳酸具有以 下基本特性。
[0097]聚乳酸具有优异的生物适应性及稳定性。因此，由以这种聚乳酸作为构成嵌段的两亲性物质得到的分子聚集体从对生物体、特别是对人体的应用性的方面考虑是非常有用的。
[0098]另外，聚乳酸具有优异的生物降解性，所以代谢快，在生物体内向癌组织以外的组织中的集聚性低。因此，由以这种聚乳酸作为构成嵌段的两亲性物质得到的分子聚集体从向癌组织中的特异性的集聚性的方面考虑是非常有用的。
[0099]另外，聚乳酸在低沸点溶剂中的溶解性优异，所以由以这种聚乳酸作为构成嵌段的两亲性物质得到分子聚集体时，可以避免使用有害的高沸点溶剂。因此，这种分子聚集体从对生物体的安全性的方面考虑是非常有用的。
[0100]需要说明的是，聚乳酸链中，全部乳酸单元可以是连续的，也可以是非连续的，优先以作为多肽链整体不破坏上述基本特性的方式进行分子设计。
[0101]从光学纯度的观点考虑，疏水性嵌段还可以具有以下变化。
[0102]例如疏水性嵌段中的该乳酸单元可以仅由L-乳酸单元构成，也可以仅由D-乳酸单元构成，还可以由L-乳酸单元和D-乳酸单元两者构成。疏水性嵌段可以单独使用从上述列举的物质中选择的一种，也可以组合多种使用。
[0103]该乳酸单元由L-乳酸单元和D-乳酸单元两者构成时，对L-乳酸单元和D-乳酸单元的聚合顺序没有限定。L-乳酸单元和D-乳酸单元可以每一个或两个交替地聚合，也可以无规地聚合，还可以嵌段聚合。
[0104]因此，该乳酸单元由L-乳酸单元和D-乳酸单元两者构成时，对各乳酸单元的含量没有特别限定。即，L-乳酸单元和D-乳酸单元可以以不同的量含有，L-乳酸单元和D-乳酸单元也可以以相同的量含有。该情况下，该10个以上的乳酸单元作为整体可以为光学纯度0%的消旋体。
[0105][1-3.肌氨酸单元数相对于乳酸单元数之比]
[0106]本发明的两亲性嵌段聚合物中，将肌氨酸单元数(即，亲水性嵌段的全部支链中所含的肌氨酸单元数的总计)设为Ns、将聚乳酸单元数(即，疏水性嵌段中所含的乳酸单元数、或疏水性嵌段分支了时全部支链中所含的乳酸单元数的总计)设为炉时，它们的比NVN1例如可以为0.05~5或0.05~4。
[0107]NS/NL进一步优选为0.05以上且小于1.8，例如可以为0.05以上且1.7以下、0.05以上且1.67以下、0.1以上且1.7以下、或0.1以上且1.67以下。
[0108][1-4.支链结构]
[0109]连接亲水性嵌段和疏水性嵌段的连接部位的结构只要为在化学上可接受的结构即可，没有特别限定。[0110]例如亲水性嵌段侧的支链数为2时，2条含有聚肌氨酸链的分子链可以从位于含有聚乳酸链的分子链的连接部位的一个N原子分支。换言之，与聚乳酸链直接或间接地结合的N原子可以直接或间接地与2条聚肌氨酸链结合。
[0111]另外，例如亲水性嵌段侧的支链数为3时，3条含有聚肌氨酸链的分子链可以从位于含有聚乳酸链的分子链的连接部位的一个C原子分支。换言之，与聚乳酸链直接或间接地结合的C原子可以直接或间接地与3条聚肌氨酸链结合。从位于连接部位的一个P原子、Si原子分支的情况、两亲性嵌段聚合物分子整体形成季铵分子的情况也是同样的。
[0112]亲水性嵌段侧的支链数超过3时，可以对支链进行分子设计，使其具有进一步的支链结构。
[0113]疏水性嵌段侧也分支了的情况下，从与上述同样的观点考虑，也可以进行分子设计。
[0114]下述式(I)示出亲水性嵌段侧的支链数为3、疏水性嵌段侧没有支链时的支链型两亲性嵌段聚合物的优选结构。
[0115]
【权利要求】
1.一种支链型两亲性嵌段聚合物，其具有:含有肌氨酸的分支的亲水性嵌段和具有聚乳酸的疏水性嵌段。
2.根据权利要求1所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，所述亲水性嵌段中所含的肌氨酸单元的总计为2~200个。
3.根据权利要求1或2所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，所述亲水性嵌段的支链数为3。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，构成所述聚乳酸的乳酸单元为10~400个。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，所述疏水性嵌段未分支。
6.根据权利要求5所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，多个所述亲水性嵌段从所述疏水性嵌段中的含有所述聚乳酸链的分子链中的一个碳原子分支。
7.根据权利要求6所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其具有下述式(I)所示的结构:
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的支链型两亲性嵌段聚合物，其中，所述亲水性嵌段中所含的肌氨酸单元数的总计相对于所述疏水性嵌段中所含的乳酸单元数的总计之比为0.05以上且小于1.8。
9.一种分子聚集体，其具有权利要求1~8所述的支链型两亲性嵌段聚合物。
10.根据权利要求9所述的分子聚集体，其还具有直链型两亲性嵌段聚合物，所述直链型两亲性嵌段聚合物具有:作为亲水性嵌段的I条聚肌氨酸链和作为疏水性嵌段的I条聚乳酸链。
11.根据权利要求9或10所述的分子聚集体，其内含选自由信号剂及药物组成的组中的功能性物质。
12.根据权利要求11所述的分子聚集体，其中，所述物质具有聚乳酸链。
13.根据权利要求9或10所述的分子聚集体，其中，所述支链型两亲性嵌段聚合物具有选自由信号基团及配位基团组成的组中的功能性基团。
14.根据权利要求9~13中的任一项所述的分子聚集体，其粒径为10~50nm。
15.根据权利要求9~14中的任一项所述的分子聚集体，其是通过包括以下工序的制备方法而得到的:在容器中准备有机溶剂中含有所述支链型两亲性嵌段聚合物的溶液的工序；从所述溶液中去除所述有机溶剂，在所述容器的内壁上得到含有所述支链型两亲性嵌段聚合物的薄膜的工序?’及
在所述容器中加入水或水溶液，进行超声波处理，将所述薄膜转化为分子聚集体，得到分子聚集体的分散液的工序。
16.根据权利要求9~14中的任一项所述的分子聚集体，其是通过包括以下工序的制备方法而得到的:在容器中准备有机溶剂中含有所述支链型两亲性嵌段聚合物的溶液的工序；使所述溶液分散于水或水溶液中的工序；及去除所述有机溶剂的工序。
17.一种药物输送系统，其包括将权利要求11~16中的任一项所述的分子聚集体作为分子探针给药至非人动物体内。
【文档编号】A61K47/34GK103635514SQ201280031069
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月22日 优先权日:2011年6月23日
【发明者】小关英一, 木村俊作, 牧野显 申请人:株式会社岛津制作所, 国立大学法人京都大学