專利名稱：作為藥物的生物相容性載體的金屬類可啉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及藥物的生物相容性的金屬類可啉載體。更具體地，本發(fā)明涉及氧化氮(NO)-取代的鈷胺素。本發(fā)明還涉及使用金屬類可啉用于位點(diǎn)特異性的傳遞藥物的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在藥學(xué)的許多領(lǐng)域需要位點(diǎn)特異性的傳遞的藥物。例如當(dāng)使用化學(xué)治療劑時(shí)，主要關(guān)注的是它對非靶細(xì)胞的毒性。因此需要位點(diǎn)特異性的載體來傳遞能殺死靶細(xì)胞但不殺死周圍健康細(xì)胞的藥物。
NO是一種優(yōu)良的化學(xué)治療劑，因?yàn)橐呀?jīng)證實(shí)分子內(nèi)NO的濃度對腫瘤細(xì)胞有毒害作用。此外，還證實(shí)NO對動(dòng)脈硬化后治療、傷口愈合、陽萎治療以及其它治療有潛在好處。藥學(xué)上通常優(yōu)選位點(diǎn)特異性的傳遞，因?yàn)樵S多藥物如NO是有毒的。
La Van等在Wound Healing，17(3)463(1990)中指出傷口愈合是一系列生理反應(yīng)的復(fù)雜協(xié)調(diào)過程，包括炎癥反應(yīng)、血管生成、纖維組織的生成和上皮組織的恢復(fù)。NO直接或間接涉及這些生理過程中的每一項(xiàng)。眾所周知，維生素B12也有助于傷口愈合。
維生素B12化合物是人體內(nèi)自然產(chǎn)生的、非免疫原的、無毒的維生素。眾所周知，維生素B12化合物具有許多生理功能。例如蛋氨酸酶的合成需要它們，其中涉及DNA的生成。孕婦需要更多的與生成紅細(xì)胞有關(guān)的維生素B12。維生素B12還被認(rèn)為能促進(jìn)其它維生素和營養(yǎng)物質(zhì)在組織修復(fù)中的作用。
當(dāng)前，作為有前景的NO供體的聚合NONOates的數(shù)量在增長，因?yàn)樗鼈兡苁筃O在體內(nèi)在一定時(shí)間內(nèi)維持較高的濃度。然而許多聚合NONOates具有毒害作用。氧化氮釋放后，這些聚合物降解，通常引起炎癥反應(yīng)和其它不良的組織反應(yīng)。
傳統(tǒng)NO-供體的另一個(gè)缺點(diǎn)是它們受限于可以應(yīng)用的環(huán)境。通常這些供體在生理環(huán)境中非特異性釋放；這樣，它們一進(jìn)入體內(nèi)便釋放NO。因此，需要位點(diǎn)特異性的、具有生物相容性的NO供體，以使它們的毒副作用較小。
金屬類可啉是具有金屬原子中心如Co、Fe、Ni或Mn的可啉環(huán)?？蛇h(huán)是四個(gè)還原的吡咯環(huán)，它們?nèi)?br>
圖1所示連接在一起。人體內(nèi)自然生成的金屬類可啉的一個(gè)小類為鈷胺素，即中心為鈷的可啉環(huán)。許多涉及維生素B12化合物的鈷胺素為鈷胺素的一小類，包括羥基鈷胺素、氰基鈷胺素、硝基鈷胺素、甲基鈷胺素和5’-脫氧腺苷鈷胺素(deoxyadenocobalamin)。
眾所周知，NO可以連接到鈷胺素上。到目前為止，已知有人嘗試應(yīng)用鈷胺素如羥基鈷胺素作為NO的清除劑。例如PCT申請?zhí)朩O95/31204(Greenburg等)公開了將羥基鈷胺素加入到體內(nèi)NO富集的位置。羥基鈷胺素隨后與NO結(jié)合，從而減少了該位置具有潛在毒害作用的NO的濃度。然而，到目前為止，還不能合成、分離、提純亞硝酰鈷胺素或?qū)⑵溆脕韨鬟fNO。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的目的是提供一種具有生物相容性的載體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不影響免疫反應(yīng)的載體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種在體內(nèi)具有最小甚或無不利副作用的載體。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種方法，用于體外合成羥基鈷胺素-NO配合物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供純化形式的羥基鈷胺素-NO配合物。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供位點(diǎn)特異性傳遞NO的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供將NO緩慢地、長時(shí)間地傳遞到一位置的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是使藥物達(dá)到上面所有目標(biāo)，這些藥物包括但不局限于NO。
至少一或多個(gè)上述目的，以及它們在藥物供體的熟知領(lǐng)域中的優(yōu)點(diǎn)將在下面的說明書中變得明顯起來，并通過本發(fā)明此后的敘述和保護(hù)權(quán)項(xiàng)來得到實(shí)施。
總之，本發(fā)明提供金屬類可啉和藥物的配合物，該配合物能夠在體內(nèi)位點(diǎn)特異性傳遞藥物，包括具有如下通式的配合物 其中R1為在生理?xiàng)l件下與M可釋放性連接的藥物，并至少具有一個(gè)選自自由基和親核試劑的給電子基團(tuán)，其中R2選自含有給電子基團(tuán)的化合物，其中R3-R23獨(dú)立選自藥物、氫或有機(jī)部分，有機(jī)部分為含有1到約30個(gè)碳原子的脂族(直鏈或環(huán)狀)或芳族基團(tuán)、雜原子或其組合，其中M為過渡金屬，選自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。
本發(fā)明還提供用來制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，包括提供金屬類可啉、藥物和非供體(non-donor)溶劑，溶劑也優(yōu)選非極性和非質(zhì)子溶劑；使金屬類可啉、藥物和溶劑接觸，以使藥物可釋放性地連接到金屬類可啉上；如通過蒸發(fā)除去溶劑。作為實(shí)例，溶劑可以為二氯甲烷、二氯乙烷、己烷、四氯化碳、苯、氯仿或其組合。
此外，本發(fā)明提供在體內(nèi)位點(diǎn)特異性傳遞藥物的方法，包括提供金屬類可啉與藥物的配合物；將配合物導(dǎo)入體內(nèi)，在體內(nèi)藥物從配合物釋放出來。
圖的簡要描述圖1為可啉環(huán)的總的結(jié)構(gòu)。
圖2顯示了在不同pH值和溫度下NO從NO-鈷胺素配合物中釋放出來的分布圖。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案己經(jīng)發(fā)現(xiàn)作為載體的具有生物相容性的金屬類可啉可以在體外裝載藥物，然后導(dǎo)入體內(nèi)并釋放。金屬類可啉為含有過渡金屬中心的可啉環(huán)化合物，如式Ⅰ所示 當(dāng)R3-R23獨(dú)立選自氫或有機(jī)部分，有機(jī)部分包括含有1到約30個(gè)碳原子的脂族(直鏈或環(huán)狀)或芳族基團(tuán)時(shí)，本發(fā)明的金屬類可啉載體被認(rèn)為生物相容性最好。有機(jī)部分可含有雜原子如氮、硫、氧或磷。
優(yōu)選地，R4、R7、R11、R17、R21和R23為含有1到約7個(gè)碳原子的酰胺。更優(yōu)選地，R4、R11、R17和R21為含有1到約4個(gè)碳原子的末端酰胺，R7和R23為含有1到約5個(gè)碳原子的末端酰胺。R15優(yōu)選1-α-D呋喃核糖基-5，6-二甲基苯并咪唑基-3-磷酸鹽的類似物，R1和R2優(yōu)選為良好的離去基團(tuán)，因?yàn)檫@些位置優(yōu)選為待運(yùn)送藥物的裝載位置。這些位置被認(rèn)為最好，因?yàn)榇颂幍奈蛔栎^小，而且金屬鍵比與可啉環(huán)相連的鍵要弱。更優(yōu)選地，至少R1為良好的離去基團(tuán)，因?yàn)檫@是最優(yōu)選的取代位置。“良好的離去基團(tuán)”是指使用己知技術(shù)和無需額外實(shí)驗(yàn)，本領(lǐng)域的一個(gè)普通技術(shù)人員用親核試劑便可以獲得高的取代率。
M是過渡金屬，選自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。優(yōu)選地，M選自Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn，更優(yōu)選地，M為Fe或Co，最優(yōu)選地M為Co。
R1和R2分別在β和α位置；R1伸向讀者，垂直基本為平面的環(huán)，R2遠(yuǎn)離讀者。R1和R2可以相同或不同。R1或R2的大小或性質(zhì)只受限于它對可啉環(huán)和可啉環(huán)受體的親合力的干擾，或它對生物相容性的影響。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的金屬類可啉為鈷胺素。鈷胺素通?？捎檬舰騺肀硎?其中R1可以是任何能與鈷相連的取代基。在合適的條件下，如在高的NO氣壓下，R1可以被親核性藥物取代。優(yōu)選地，R1選自甲基、氰基、羥基、水(aqua)和5’-脫氧腺苷基，從而生成人們熟知的自然存在的鈷胺素，如維生素B12化合物。R2為1-α-D呋喃核糖苷基-5，6-二甲基苯并咪唑基-3-磷酸鹽。
裝載到金屬類可啉上的藥物可以是任何能連接于金屬原子的給電子基團(tuán)，包括但并不限于自由基和親核性試劑。合適的給電子基團(tuán)的實(shí)例包括黃素基、苯基、親核性的烷基化試劑或烴基。藥物的大小只受限于生物相容性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以不用額外實(shí)驗(yàn)便可計(jì)算出一個(gè)給定的藥物，當(dāng)其裝載到本發(fā)明的載體上時(shí)，是否會引起得到的配合物失去生物相容性。然而，通常認(rèn)為少于約100個(gè)碳原子的藥物可以保持生物相容性。優(yōu)選地，優(yōu)良藥物的碳原子數(shù)低于約50。因此，根據(jù)本發(fā)明有許多可以傳遞的藥物。例如，許多天然或合成藥物可以被傳遞，因?yàn)樗鼈兺ǔ：杏H核部分或具有孤對電子的原子。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將NO裝載到如式Ⅰ所示的化合物上。此處所用的“裝載”是指藥物取代一或多個(gè)連接于金屬類可啉的化學(xué)基團(tuán)。由于不希望受到任何特定理論的束縛，通常認(rèn)為NO會優(yōu)先取代R1，其次為R2，其它位置更次之，如末端酰胺。如果金屬類可啉為鈷胺素，隨后可能會將NO裝載到R1位置，生成亞硝酰鈷胺素。
在體內(nèi)的酸性環(huán)境中，如溶酶劑或內(nèi)體，藥物從金屬類可啉釋放最快，通常認(rèn)為這是由于氧化劑如路易斯酸的作用。優(yōu)選地，NO釋放的位置包含具有B12受體的細(xì)胞。然而，根據(jù)所需的應(yīng)用，對受體的親和力可以不是必須的。
將NO裝載到金屬類可啉載體上后，通過如注射、局部施用或植入泵將載體傳遞到體內(nèi)某個(gè)位置。根據(jù)生理?xiàng)l件，NO以不同速率從載體釋放出來。圖2顯示在32℃、pH值為4.9和37℃(內(nèi)插)、pH值為7.4、6.0或5.0下NO從亞硝酰鈷胺素釋放的分布圖。一旦NO在體內(nèi)釋放，可以認(rèn)為式Ⅱ所示的分子轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基鈷胺素或水鈷胺素或仍保持為還原態(tài)的鈷胺素。
NO的位點(diǎn)特異性的傳遞可用于不同的治療，包括化學(xué)治療、動(dòng)脈硬化后治療、傷口愈合和陽萎治療。例如，維生素B12和化學(xué)治療劑如NO的配合物通過在細(xì)胞內(nèi)釋放有毒劑量的NO可以有效治療一些癌癥，尤其那些在細(xì)胞增殖過程中依賴維生素B12的癌癥。此外，本發(fā)明尤其適用于將藥物傳遞至白血病細(xì)胞，因?yàn)槿苊阁w的pH值約為5，而且通常認(rèn)為白血病細(xì)胞使用溶酶劑-細(xì)胞受體途徑。同樣，本發(fā)明尤其適用于涉及溶酶體、內(nèi)體或其它酸性條件的其它維生素B12的途徑。例如，肌肉傷口的典型pH值約為4到6。
動(dòng)脈硬化是一種其中血管至少部分堵塞并且血液流量減少的疾病。相應(yīng)地，與本發(fā)明的NO供體相連的內(nèi)植裝置的效果更好因?yàn)獒尫臢O會引起血管舒張，從而獲得長期的膨脹狀態(tài)或防止血小板的凝集或堵塞的再次發(fā)生。本發(fā)明的NO供體適用于這種應(yīng)用的其它原因是它的半衰期長，因而能提供長期釋放。例如，亞硝酰鈷胺素在pH為5時(shí)在體外的半衰期為210小時(shí)?？赏ㄟ^改變pH值或使用鈷胺素的不同鹽或不同取代基來調(diào)整體內(nèi)半衰期，從而控制NO的釋放。
實(shí)驗(yàn)從Sigma Chemical Co.(St.Louis，MO)得到500mg的羥基鈷胺素的乙酸鹽和鹽酸鹽，將每種物質(zhì)溶于100ml的二氯甲烷來制成5mg/ml的溶液。在黑暗的密閉體系中將羥基鈷胺素的樣品在室溫和100psig下暴露于NO氣體中至少10天，如Shabani等在Wound Repair Regen.4(3)353(1996)中所描述的那樣，結(jié)合在此以作參考。每天通過氮?dú)馇宄擉w系的NO，并讓這些樣品在100psig下的新鮮NO氣體中再暴露至少1小時(shí)。在用NO進(jìn)行暴露后使該體系維持為100psig。當(dāng)觀察到顏色發(fā)生變化后(10天)，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯甲烷，收集到約450mg的固體產(chǎn)物并在-6℃下保存。
在暴露于NO前，乙酸鹽呈黑紅色而鹽酸鹽呈紫色。與NO反應(yīng)后，兩種鹽均變?yōu)榱脸壬?，表明?dāng)NO連接到鈷上時(shí)，最初的羥基鈷胺素中的Co3+還原為Co2+，從而生成亞硝酰鈷胺素。通過UV/VIS光譜和IR光譜可以證實(shí)這一點(diǎn)。
羥基鈷胺素的乙酸鹽和鹽酸鹽的溶解性在暴露于NO后相差很大。亞硝酰鈷胺素乙酸鹽供體易溶于水，而亞硝酰鈷胺素鹽酸鹽供體明顯不易溶于水?？梢韵胍娡ㄟ^仔細(xì)選擇亞硝酰鈷胺素的鹽，可以調(diào)整NO的釋放速率來滿足特定的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，而不用改變亞硝酰鈷胺素的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
例如，通過NO基團(tuán)取代羥基鈷胺素β位置的羥基從而生成亞硝酰鈷胺素。相似地，通過取代β位置上的其它配位體如氰基鈷胺素中的氰基來生成亞硝酰鈷胺素。
圖2所示的亞硝酰鈷胺素中的氧化氮含量和動(dòng)力學(xué)釋放圖，通過在體外用氮的氧化物分析儀(Monitor Labs Model 8440)進(jìn)行繪制?！把b載”NO的數(shù)量通過檢測NO的累積釋放來計(jì)算，其特征條件為pH值為4.9，溫度為32℃，時(shí)間跨度為675.5小時(shí)。NO的總釋放量為4610nmol NO，基于理論最大值11890nmol NO的裝載率為38％。對NO釋放的第一個(gè)20小時(shí)進(jìn)行詳細(xì)標(biāo)識，最初8小時(shí)為每15分鐘采集數(shù)據(jù)一次，此后為每半小時(shí)一次，得到260nmol的NO產(chǎn)物。NO的累積釋放圖符合一級動(dòng)力學(xué)(R2=9984)，計(jì)算半衰期為210小時(shí)。通過在pH為5.0、6.0和7.4(37℃)下，時(shí)間跨度為86小時(shí)，對5mg亞硝酰鈷胺素樣品進(jìn)行比較可以得出與pH的關(guān)系，它們分別產(chǎn)生95.0、2.4和1.05nmol的NO。當(dāng)pH為10.0時(shí)，既使樣品量增加到20.6mg，也沒有觀察到NO的釋放。
基于前面的公開，顯然使用此處描述的物質(zhì)和方法的組合可以達(dá)到上面所述的目標(biāo)。顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員同樣可以實(shí)施本發(fā)明的方法來傳遞藥用化合物。
因此，任何明顯的改變都屬于要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，因此，在不違背此處公開和描述的本發(fā)明的精神的前提下，可以選擇特異性的金屬類可啉。此外，本發(fā)明的范圍包括屬于附帶權(quán)利要求范圍的所有調(diào)整和變化。
權(quán)利要求
1．制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，包括以下步驟提供具有式(Ⅰ)的金屬類可啉 其中M為金屬原子，選自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn；其中R1-R23獨(dú)立選自氫或有機(jī)部分，有機(jī)部分包括含有1到約30個(gè)碳原子的脂族(直鏈或環(huán)狀)或芳族基團(tuán)、雜原子或其組合，其中R1和R2至少一個(gè)為優(yōu)良的離去基團(tuán)；并使金屬類可啉與藥物和溶劑接觸，以使藥物可釋放地連接到金屬類可啉上。
2．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中R3、R5、R6、R8、R9、R10、R12、R13、R14、R16、R18、R19、R20和R22獨(dú)立選自氫和含有1到約3個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)，R4、R11、R17和R21獨(dú)立選自含有1到約4個(gè)碳原子的酰胺或羧酸，R7和R23獨(dú)立選自含有1到約5個(gè)碳原子的酰胺或羧酸，R15為連接R2的環(huán)，這樣R15-R2為1-α-D呋喃核糖基-5，6-二甲基苯并咪唑基-3-磷酸鹽。
3．根據(jù)權(quán)利要求2制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中R1可以選自甲基、氰基、羥基、水和5’-脫氧腺苷基。
4．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中溶劑為非供體溶劑。
5．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中溶劑選自二氯甲烷、二氯乙烷、己烷、四氯化碳、苯和氯仿。
6．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中溶劑為二氯甲烷。
7．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中金屬類可啉含有選自Fe、Co、Ni和Mn的金屬原子。
8．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中金屬類可啉含有鈷原子。
9．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中金屬類可啉的結(jié)構(gòu)如下 其中R1為在生理?xiàng)l件下通過給電子基與鈷可釋放性相連的藥物；其中R2選自含有0到約20個(gè)碳原子的脂族(直鏈或環(huán)狀)或芳族基團(tuán)、雜原子或其組合；或?yàn)樗幬?；并含有至少一個(gè)給電子基團(tuán)；并且，其中M為過渡金屬，選自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。
10．根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中藥物含有0到約100個(gè)碳原子，并通過藥物的給電子基與金屬類可啉相連。
11．根據(jù)權(quán)利要求10制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中給電子基選自含有至少一個(gè)親核部分的化合物。
12．根據(jù)權(quán)利要求10制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中該藥物為氧化氮。
13．根據(jù)權(quán)利要求10制備金屬類可啉和藥物的配合物的方法，其中還包括除去溶劑的步驟。
14．在體內(nèi)位點(diǎn)特異性傳遞藥物的方法，包括以下步驟根據(jù)權(quán)利要求1制備金屬類可啉和藥物的配合物；將該配合物重新懸浮分散到具有生物相容性的溶劑中；并將該配合物導(dǎo)入體內(nèi)；其中藥物在體內(nèi)從配合物釋放出來。
15．一種化合物包括具有通式(Ⅰ)的配合物 其中R1為在生理?xiàng)l件下與M可釋放性相連的藥物，并含有至少一個(gè)給電子基，包括自由基和親核性試劑，其中R2選自含有一個(gè)給電子基團(tuán)的化合物，其中R3-R23每個(gè)獨(dú)立選自藥物、氫或有機(jī)部分，有機(jī)部分包括含有0到約30個(gè)碳原子的脂族(直鏈或環(huán)狀)或芳族基團(tuán)、雜原子或其組合，并且，其中M為過渡金屬，選自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的化合物，其中可通過如下通式作進(jìn)一步定義具有式(Ⅰ)配合物 其中R1為藥物，其在生理?xiàng)l件下通過給電子基團(tuán)與鈷可釋放性連接；其中R2選自含有0到約20個(gè)碳原子的脂族(直鏈或環(huán)狀)或芳族基團(tuán)，雜原子，或其組合；或藥物；并含有至少一個(gè)給電子基團(tuán)；并且，其中M為過渡金屬，選自Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Zn。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的化合物，其中R1為氧化氮。
18．根據(jù)權(quán)利要求16的化合物，其中R2為1-α-D呋喃核糖基-5，6-二甲基苯并咪唑基-3-磷酸鹽。
19．含有權(quán)利要求16的化合物和溶劑的組合物，其中溶劑為非給電子體。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的組合物，其中溶劑為二氯甲烷。
全文摘要
一種純化的金屬類可啉,如維生素B
文檔編號A61K31/714GK1284958SQ98813822
公開日2001年2月21日 申請日期1998年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月30日
發(fā)明者J·A·保爾 申請人:阿克倫大學(xué)