(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬物をα，β又はγ−シクロデキストリンと結合させた複数の薬物結合環状化合物と、該環状化合物の空洞を貫通させた直鎖状高分子化合物と、この直鎖状高分子化合物の両端部に結合させた生体内分解性部位とからなり、前記環状化合物とそれに対する直鎖状高分子化合物の組合せは次のいずれかである超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体。
（１）α−シクロデキストリンに対してポリエチレングリコール
（２）β−シクロデキストリンに対してポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレンから選ばれる直鎖状高分子化合物、あるいはこれらのブロック共重合体
（３）γ−シクロデキストリンに対してポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレンから選ばれる直鎖状高分子化合物、あるいはこれらのブロック共重合体
【請求項２】
直鎖状高分子化合物の両端部に結合させる生体内分解性部位が、繰返し単位が１〜５であり、構成アミノ酸としてアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン、リシン、アルギニン、ヒスチジンのいずれか単独若しくは複数からなるオリゴペプチド鎖、あるいは繰返し単位が１〜５であり、構成多糖としてデキストラン、ヒアルロン酸、キチン、キトサン、アルギン酸、コンドロイチン硫酸、デンプン、プルランからなるオリゴ糖鎖を有する請求項１記載の超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体。
【請求項３】
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレンあるいはこれらのブロック共重合体の平均分子量が２００〜５０００である請求項１記載の超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体。
【請求項４】
薬物とシクロデキストリンとの結合が、単鎖のエステル結合又はウレタン結合で構成されていることを特徴とする請求項１記載の超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体。
【請求項５】
シクロデキストリンと結合させる薬物がペプチド性医薬品である請求項１記載の超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体。
【請求項６】
薬物で修飾されたα，β又はγ−シクロデキストリンの空洞部を直鎖状高分子化合物で貫通させる工程と、この直鎖状高分子化合物の両端部に生体内分解性部位を結合させる工程からなり、環状化合物の空洞を貫通させる直鎖状高分子化合物が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレンあるいはこれらのブロック共重合体であることを特徴とする超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体の調製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体内に存在する酵素の働きより高分子集合体結合が、分解される性質を持った超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来より使用されている生体内分解性高分子としては、薬物を共有結合やイオン結合で担持させた細胞や組織内に薬物を効果的に運搬するように設計された親水性・水溶性高分子や、材料中に溶解或いは分散させた薬物を材料の生体内分解により徐放する疎水性高分子材料が研究され知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前者の場合は、生体内に投与した場合に、目的とする細胞や組織内での酵素分解等により、高分子鎖に結合させた薬物が個々に離脱するように設計されているために高分子への薬物の担持率向上や薬物の安定性改善、薬物の標的指向性獲得が課題とされており、薬物結合量を増加させた場合に高分子鎖自身の溶解性が低下したり、酵素の分解性基への接近が立体的に障害されて生体内分解性が事実上低下していた。一方薬物と高分子鎖との結合においては、合成上容易であり、かつ薬物の失活しない方法を選択することが望まれるが、そうした結合様式においては、適切な生体内分解性が必要とされる。そのため高分子医薬においては、薬物と高分子との結合方法の選択に多くの設計上の問題点を抱えていた。
【０００４】
後者の場合は、材料自身の分解によって材料中に溶解類は分散した薬物が放出されるように設計されている。ここでは分解律速な薬物放出性を獲得するには材料中の薬物拡散を制御して非分解時の薬物漏出を回避すると共に、材料の生体内分解性を制御して、材料の加水分解を表面に限定することが不可欠であった。
通常、材料の生体内分解は酵素的あるいは非酵素的加水分解によっているので、材料中への水の侵入速度と加水分解速度とを制御する立場から、結果として材料として材料自身を疎水性にして水の侵入速度を制限すると共に生体内分解性基の加水分解性を高くして分解速度を上げざるを得なかった。このことは、製剤としての保存安定性の低下や材料の生体適合性の低下をもたらし、製品化や適用部位に制限をもたらすこととなっていた。
このように従来技術では薬物と高分子鎖との結合の分解・解離性あるいは材料からの薬物放出性を必要な時に必要な部位で必要な量のみに制御することは事実上不可能であった。こうした背景のもとに、広範囲に適用できる新規な薬物担体として、薬物担持量及び薬物放出特性を任意に設定できる水溶性の高い高分子や、疾患時の特異的な生体内分解に応答して薬物を放出する親水性ゲル（ヒドロゲル）の設計が強く望まれていた。
【０００５】
そこで本発明は、かかる従来の生体内分解性高分子の問題点に鑑みなされたもので、放出部位まで多量の薬物を高効率かつ安定に運搬することができ、疾患時に薬物を細胞内あるいは組織内で非線形（パルス形）に放出できるように設計された超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従来の薬物結合高分子や薬物徐放材料とは異なり、薬物が高分子鎖に結合したり材料中に溶解あるいは分散しているのではなく、薬物を高分子集合体の形成によって保持させていることが特徴である。
すなわち薬物をα，β，γ−シクロデキストリンと結合させた複数の薬物結合環状化合物と、該環状化合物の空洞を貫通させた直鎖状高分子化合物と、この直鎖状高分子化合物の両端部に結合させた生体内分解性部位とからなる超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体により本目的を達成する。
薬物をα，β，γ−シクロデキストリンと結合させた複数の薬物結合環状化合物としては、マイトマイシンＣ−シクロデキストリン結合体、分子量の比較的小さいペプチド性医薬品とシクロデキストリンの結合体等が考えられる。
【０００７】
また、医薬品と結合体を形成するα，β又はγ−シクロデキストリンとこれらのシクロデキストリンの空隙を貫通するポリマーとの関係は、既に大阪大学の原田博士の研究（表面談話会・コロイド懇話会1994年Vol.32No.2）により、以下のようなポリマーが貫通可能であることが指摘されている。
１）α−シクロデキストリンの場合
ポリエチレングリコール
２）β−シクロデキストリンの場合
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレン
３）γ−シクロデイストリンの場合
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレン、ポリメチルビニルエーテル
そして、末端にかさ高い基例えば2,4-ジニトロフェニル基、3,6-ジニトロベンゾイル基が結合していると貫通しえないので、末端にはメチル基、メトキシ基、アミン基等の小さな官能基を結合させたものを用いる。
尚、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレンあるいはこれらのブロック共重合体の平均分子量が２００〜５０００で、望ましくは４００〜２０００である。
【０００８】
直鎖状高分子化合物の両端部に結合させる生体内分解性部位としては、繰返し単位が１〜５であり、構成アミノ酸としてアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン、リシン、アルギニン、ヒスチジンのいずれか単独若しくは複数からなるオリゴペプチド鎖、あるいは繰返し単位が１〜５であり、構成多糖としてデキストラン、ヒアルロン酸、キチン、キトサン、アルギン酸、コンドロイチン硫酸、デンプン、プルランからなるオリゴ糖鎖を有する部位を用いるのが好ましい。
シクロデキストリンに結合させる薬物は、立体障害により酵素分解を受けにくい単鎖のエステル結合又はウレタン結合で構成することが望ましい。
シクロデキストリンと結合させる薬物は、ペプチド性医薬品やマイトマイシンＣ等がある。
【０００９】
【作用】
本発明にかかる生体内分解性医薬高分子集合体は、薬物が高分子鎖に結合したり材料中に溶解あるいは分散しているのではなく、薬物を高分子集合体の形成により保持させているのが特徴である。そのため本発明にかかる生体内分解性医薬高分子集合体では、薬物放出性は薬物−高分子結合の個々の分解によりなされるのではなく、生体内分解性医薬高分子集合体の一部位の生体内分解により集合体全体の解離によって制御している。すなわち、担持された薬物は高分子鎖とはいかなる結合もしていないので、集合体の分解性部位での分解により薬物を一時に放出させることもでき、疾患時のみに薬物を集中的に放出させることが可能である。更には生体内分解性部位の分解速度と薬物部位の集合体からの脱離速度及び集合体当たりの薬物保持量とを制御することにより非線形（パルス型）な薬物放出特性を作り出すことができる。
さらに本発明の高分子集合体は、薬物の結合による高分子鎖の溶解性の低下の問題や、薬物の結合様式の選択や、生体内分解部位の設計をそれぞれ独立に解決することができる利点を有する。また本発明にかかる生体内分解性医薬高分子集合体末端の生体内分解部位を適当な架橋剤等により架橋させて親水性ゲル（ヒドロゲル）にすることが可能であり、非分解時の薬物漏出のない真に分解に応答した薬物放出となる。
【００１０】
【実施例】
実施例−１
ロタキサンの調整
医薬品（マイトマイシンＣ）とα−シクロデキストリンの結合体の飽和水溶液中に両末端アミンのポリエチレングリコール（ＰＥＧ−ＢＡ、Ｍｎ＝１２００）水溶液（10wt.%）を滴下・撹拌し、白色沈殿物を得た（ロタキサン）。
【００１１】
ロタキサン両末端へのL-Phe導入
過剰量のＮ末端保護L-フェニルアラニン（Z-L-Phe）（3.38mmol）をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に溶解し、トリエチルアミン（3.72mmol）、塩酸-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド（3.72mmol）を加え０℃で６時間撹拌した後に、ロタキサン・ジメチルホルムアルデヒド懸濁液（0.169mmol）を加えて室温にて２日間反応させた。
【００１２】
Z-L-Pheロタキサンからの保護基（Ｚ基）の除去
次に合成物両末端のＺ基を除去するために、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に反応混合物（２mmol）とパラジウム−カーボン（10wt.%）とを加え、水素雰囲気下で接触還元を行った。反応はBa(OH)2の濁りの消失をもって終了した。
【００１３】
L-Phe-ロタキサンの精製
得られた合成物は、溶媒にジメチルスルホキシド、担体にセファデックスG-25(Shephadex G-25)を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(ＧＰＣ)により精製した。
【００１４】
構造の確認
得られた精製物の構造について赤外線分光分析（ＩＲ）及び核磁気共鳴（炭素及び水素）（ＮＭＲ）測定により確認した。
結果及び考察
その結果精製した生体内分解性医薬高分子集合体のＧＰＣでは、原料であるポリエチレングリコール−ＢＡ、医薬品とα−シクロデキストリンの結合体（以下α−ＣＤと呼ぶ）のいずれよりも高分子量側に新たなピークが認められた（図１）。
この時の赤外線分光分析（ＩＲ）及び核磁気共鳴（炭素及び水素）（ＮＭＲ）の測定結果と併せ設計通りの超分子構造高分子（L-Phe-ロタキサン）の合成を確認した。
【００１５】
生体内分解性の分析
精製されたL-Phe-ロタキサンをパパイン緩衝溶液（5mMクエン酸、58mMのNa2HPO4、2mMEDTA、10mMのメルカプトエタノール、pH7.1)(20unit/ml)中に溶解し、(20wt.%)、37℃(体温相当)にて撹拌した。パパインによるロタキサン末端ペプチド基の酵素分解挙動の解析はＧＰＣにより行い、薬物−α−シクロデキストリン結合体の放出挙動の解析は、1-アニリノ-8-ナフタレンスルホン酸(ＡＮＳ）の螢光強度測定（EX=350.0nm、Em=500.0nm)により行った。
【００１６】
結果及び考察
次にこのL-Phe-ロタキサンの末端ペプチド基の酵素による分解とそれに伴うα−ＣＤ放出とを検討したところ、パパイン分解開始後１０時間経過後のＧＰＣにおけるL-Phe-ロタキサンのピークが低分子量側へシフトしていた。この時ＡＮＳの螢光強度変化による解離α−ＣＤの濃度を測定したところ、分解開始約５時間後にはα−ＣＤの濃度がほぼ一定になり、超分子構造高分子からのα−ＣＤの放出が確認された（図２）。
さらにパパイン非存在下で同様の実験を行ったところ、ＡＮＳ螢光が見られなかった（図２）。これらのことから合成した生体内分解性医薬高分子集合体は、その特有の超分子構造によりα−ＣＤを保持しており、パパイン（酵素）により末端L-Phe基の分解に応じてポリエチレングリコール(ＰＥＧ)に貫通していたα−ＣＤが脱離・放出されたものと推定できる。
【００１７】
実施例−２
まず生体(消火器系)内には分解酵素として、各部位毎に以下のようなものが存在する。
ａ）口腔内
α−アミラーゼ、リンガル  リパーゼ
ｂ）胃
ペプシン、ガストリック  アミラーゼ、ガストリック  リパーゼ
ｃ）小腸
１）膵液
チモトリプシン、トリプシン、パンクレアティック  エラスターゼ、カルボキシペプチターゼ  Ａ、カルボキシペプチターゼＢ、α−アミラーゼ、パンクレアティック  リパーゼ、コレステロール  エステラーゼ、フォスフォリパーゼA2
２）刷子緑面(Brush border bound)
α−リミット  デキストリナーゼ、マルターゼ、ラクターゼ、スクラーゼ、アミノオリゴペプチダーゼ、アミノペプチダーゼ、ディペプチダーゼＩ、ディペプチダーゼIII、ディペプチジル  アミノペプチダーゼIV
３）粘膜細胞質内
ジペプチダーゼ、アミノトリペプチダーゼ、プロライン  ジペプチダーゼ
ｄ）結腸
β−グルクロニダーゼ、β−ガラクトシダーゼ、β−グルコシダーゼ、デキストラナーゼ、ユーリアーゼ、アゾレダクターゼ、コラノイルグリシン  ヒドラーゼ、ヒドロキシ−ステロイド、ヒドロキシコラノイル−デヒドロキシラーゼ、オキシド−リダクダーゼ
これらの酵素のいずれかにより分解可能で、かつポリエチレングリコールと末端で結合可能な部位として検討したところ、繰返し単位が１〜５であり、構成アミノ酸としてアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、メチオニン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、セリン、スレオニン、チロシン、システイン、リシン、アルギニン、ヒスチジンのいずれか単独若しくは複数からなるオリゴペプチド鎖、あるいは繰返し単位が１〜５であり、構成多糖としてデキストラン、ヒアルロン酸、キチン、キトサン、アルギン酸、コンドロイチン硫酸、デンプン、プルランからなるオリゴ糖鎖であることを見出した。
【００１８】
以上のことから本発明の生体内分解性医薬高分子集合体は、前述実施例で鋭意検討したことを踏まえて（１）医薬品との結合体の形成が可能なシクロデキストリンの種類（α，β，γ）の選択、（２）そのシクロデキストリン結合体の空洞を貫通する直鎖状高分子の選択及び（３）治療を目的とする生体内に存在する酵素による分解可能性を有すると共に前記使用するシクロデキストリン結合体の直鎖状高分子からに脱離を防ぐことが可能な末端部位を選択することにより、適材適所の超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体を製造することができる。
【００１９】
【効果】
以上述べたように本発明にかかる超分子構造の生体内分解性医薬高分子集合体は、生体内に存在する酵素の種類に併せて医薬高分子集合体が目的とする部位に到達した時に非線形（パルス型）の薬物放出することができるので、従来技術では不可能であった薬物の投与プログラムの作成が、材料設計により可能となる。
すなわち、疾患の程度だけでなく、生体の薬物感受性リズム等の体内変動を予め考慮した上で、必要とされる薬物投与量を制御した、いわゆる時間薬理学的薬物治療法が可能となる。
その結果、糖尿病や喘息、慢性関節リュウマチなど現在より効果的な治療法が期待されている各種の慢性疾患に対して有効な薬物治療が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  超分子構造の生体内分解性高分子のゲル浸透クロマトグラフィー分析結果を示すグラフである。
【図２】  超分子構造の生体内分解性高分子から放出されるα−シクロデキストリン結合体と時間の関係を示すグラフである。
【図３】  超分子構造の生体内分解性高分子から医薬品が放出される関係を表した模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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