(57)【要約】  数ある有用性の中でも特に、コーティング、医薬品、診断薬、カプセル化材料および防汚材料としての用途を含めた種々の用途を有する双性イオン性モノマー、カルニチン由来双性イオン性ポリマー、カルニチンエステルカチオン性モノマー、カルニチンエステルカチオン性ポリマー、カルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物、ならびに関連する組成物および方法が提供される。
2020522534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造式（Ｉ）：
【化１】
2020522534.tif 000064
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−は構造（Ｉ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（Ｉ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【請求項２】
Ｍが、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリホスファゼン、アクリルポリマー、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアルキド樹脂からなる群から選択されるポリマーの反復単位である、請求項１に記載のカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【請求項３】
Ｌ１が−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数である、例えばｎ１は３である）である、請求項１または２に記載のカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【請求項４】
構造式ＩＩ：
【化２】
2020522534.tif 000065
（式中、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、Ｘ−は構造（ＩＩ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【請求項５】
構造式ＩＩａ：
【化３】
2020522534.tif 000066
（式中、Ｘ−は構造（ＩＩａ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩａ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載のカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【請求項６】
構造式（ＩＶ）：
【化４】
2020522534.tif 000067
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性ポリマー。
【請求項７】
Ｍが、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリホスファゼン、アクリルポリマー、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアルキド樹脂からなる群から選択されるポリマーの反復単位である、請求項６に記載のカルニチン由来双性イオン性ポリマー。
【請求項８】
Ｌ１が−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数である、例えばｎ１は３である）である、請求項６または７に記載のカルニチン由来双性イオン性ポリマー。
【請求項９】
構造式Ｖ：
【化５】
2020522534.tif 000068
（式中、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有する、請求項６から８のいずれか一項に記載のカルニチン由来双性イオン性ポリマー。
【請求項１０】
構造式Ｖａ：
【化６】
2020522534.tif 000069
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有する、請求項６から９のいずれか一項に記載のカルニチン由来双性イオン性ポリマー。
【請求項１１】
構造式（ＶＩＩ）：
【化７】
2020522534.tif 000070
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシル、シリル基または置換アルキル、アリール、アシルもしくはシリル基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性モノマー。
【請求項１２】
構造式（ＶＩＩＩ）：
【化８】
2020522534.tif 000071
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性モノマー。
【請求項１３】
構造式（ＸＶＩ）：
【化９】
2020522534.tif 000072
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシル、シリル基または置換アルキル、アリール、アシルもしくはシリル基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性ポリマー。
【請求項１４】
構造式（ＸＶＩＩ）：
【化１０】
2020522534.tif 000073
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性ポリマー。
【請求項１５】
構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを合成する方法であって、
カルニチンまたはカルニチン塩、ヒドロキノンおよび無水ジメチルホルムアミドを、窒素でパージした反応容器中で合わせて、混合物を得るステップと；
混合物を、５分〜１時間の範囲の時間、４０℃〜６０℃の範囲の温度に加熱して、第１の加熱混合物を得るステップと；
塩化アクリロイルを第１の加熱混合物に添加するステップと；
第１の加熱混合物を７０℃〜９０℃の範囲の温度に加熱して、第２の加熱混合物を得るステップと；
第２の加熱混合物から過剰のＨＣｌを吸収しながら、第２の加熱混合物を、７０℃〜９０℃の範囲の温度で１〜５時間の範囲の反応時間反応させて、構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを得るステップと
を含む方法。
【請求項１６】
カルニチンがＬ−カルニチンであり、カルニチン塩がＬ−カルニチン塩である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
カルニチンまたはカルニチン塩が、ジメチルホルムアミド中約０．０１〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度を有する、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項１８】
カルニチンまたはカルニチン塩の塩化アクリロイルに対するモル比が、約２０：１〜１：２０の範囲にある、請求項１５、１６または１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
ヒドロキノンの塩化アクリロイルに対するモル比が、約１：１〜１：２０００の範囲にある、請求項１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
カルニチン由来双性イオン性モノマーの精製をさらに含む、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
構造式（ＸＸＶ）：
【化１１】
2020522534.tif 000074
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来ポリマーを含む組成物。
【請求項２２】
構造式（ＸＸＶＩＩ）：
【化１２】
2020522534.tif 000075
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来ポリマーを含む組成物。
【請求項２３】
治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有するコンジュゲート組成物。
【請求項２４】
カルニチン由来双性イオン性ポリマーが、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合によって治療薬および／または診断薬と共有結合しており、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有する、請求項２３に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項２５】
ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合が、特定の環境で分解可能であり、薬の放出を可能にする、請求項２４に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項２６】
複数のコンジュゲートを含み、複数のコンジュゲートが会合して集合体を形成している、請求項２３、２４または２５のいずれか一項に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項２７】
集合体がミセルまたは粒子の形態である、請求項２６に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項２８】
薬学的に許容される担体または希釈剤をさらに含む、請求項２３から２７のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項２９】
小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有するコンジュゲート組成物。
【請求項３０】
脂質がジステアロイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＥＰ）であり、コンジュゲート組成物が構造式（ＸＸＶＩ）
【化１３】
2020522534.tif 000076
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有する、請求項２９に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項３１】
脂質がリン脂質、スフィンゴ脂質またはステロールである、請求項３０に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項３２】
脂質がジアシルホスファチジルエタノールアミン、セラミド、スフィンゴミエリン、ジヒドロスフィンゴミエリン、セファリンまたはセレブロシドである、請求項３０に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項３３】
脂質がホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）、ホスファチジルグリセロール（ＰＧ）、ホスファチジン酸（ＰＡ）またはホスファチジルイノシトール（ＰＩ）である、請求項３０に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項３４】
脂質が、ジオレオイルホスファチジルグリセロール（ＤＯＰＧ）、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ）、パルミトイルオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＰＯＰＥ）、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＰＰＥ）、ジミリストイルホスホエタノールアミン（ＤＭＰＥ）、ジステアロイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１６−Ｏ−モノメチル−ホスホエタノールアミン、１６−Ｏ−ジメチル−ホスホエタノールアミン、１８−１−ｔｒａｎｓ−ホスホエタノールアミン、１−ステアロイル−２−オレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＳＯＰＥ）および１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（トランスＤＯＰＥ）からなる群から選択される、請求項３０に記載のコンジュゲート組成物。
【請求項３５】
請求項３０から３４のいずれか一項に記載の複数のコンジュゲートを含む集合体。
【請求項３６】
ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態である、請求項３５に記載の集合体。
【請求項３７】
薬学的に許容される担体または希釈剤をさらに含む、請求項３５または３６に記載の集合体。
【請求項３８】
治療薬および／または診断薬をさらに含む、請求項３５、３６または３７のいずれか一項に記載の集合体。
【請求項３９】
（ａ）構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマー。
【請求項４０】
非双性イオン性ブロックが疎水性ブロックである、請求項３９に記載のジブロックコポリマー。
【請求項４１】
非双性イオン性ブロックがホモポリマーまたはコポリマーを含む、請求項３９または４０に記載のジブロックコポリマー。
【請求項４２】
非双性イオン性ブロックが生分解性コポリマーを含む、請求項３９、４０または４１のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【請求項４３】
非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、ポリグリコリド、ポリ乳酸、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）からなる群から選択されるポリマーを含む、請求項４０から４２のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【請求項４４】
非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体、（ＰＬＧＡ）、ポリ−（ヒドロキシエチル）メタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリ−アクリルアミド（ＰＡＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アルギネート、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコリド（ＰＧ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）（Ｍｏｎｏｃｒｙｌ（商標））、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）（Ｍａｘｏｎ（商標））およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）（ＢｉｏＳｙｎ（商標））から選択されるポリマーを含む、請求項３９から４３のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【請求項４５】
疎水性ブロックが約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する、請求項３９から４４のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【請求項４６】
請求項３９から４５のいずれか一項に記載の複数のジブロックコポリマーを含む集合体。
【請求項４７】
ミセル、ポリマーソームまたは粒子の形態の請求項４６に記載の集合体。
【請求項４８】
薬学的に許容される担体または希釈剤をさらに含む、請求項４６または４７に記載の集合体。
【請求項４９】
治療薬および／または診断薬をさらに含む、請求項４６から４８のいずれか一項に記載の集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年６月６日に出願された米国仮特許出願第６２／５１５，７０４号；２０１７年１０月１７日に出願された同第６２／５７３，４３１号；および２０１８年１月３０日に出願された同第６２／６２３，８４４号に基づく優先権を主張するものである。各出願の内容全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
助成金参照
本発明は、ＮＳＦによって与えられた助成金番号ＤＭＲ１４１０８５３およびＮＩＨによって与えられた助成金番号ＤＰ２ＤＫ１１１９１０の下で政府支援によりなされた。政府は、本発明における一定の権利を有する。
【０００３】
一般的な態様によると、カルニチン由来モノマーおよびポリマーが、その合成方法と共に提供される。詳細な態様によると、Ｌ−カルニチン由来モノマーおよびポリマーが、その合成方法と共に提供される。
【背景技術】
【０００４】
双性イオン性材料、例えばポリ−カルボキシベタイン（ＰＣＢ）、ポリ−スルホベタイン（ＰＳＢ）およびポリ−ホスホリルコリン（ＰＰＣ）は、タンパク質結合および微生物付着を回避するための有効な防汚戦略として生物医学装置および船舶塗装産業の分野での応用のために熱心に研究されている。現在、これらのベタインポリマーまたはモノマーのほとんどが、石油化学誘導体から合成されている。世界的化石燃料が枯渇しているので、カルニチン由来双性イオン性材料およびＬ−カルニチン由来双性イオン性材料などの天然供給原料から製造された双性イオン性材料に関する方法および組成物が絶えず必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様によると、構造式（Ｉ）：
【０００６】
【化１】
2020522534.tif 000003
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−は構造（Ｉ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（Ｉ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーが提供される。本発明の態様によると、Ｍは、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリホスファゼン、アクリルポリマー、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアルキド樹脂からなる群から選択されるポリマーの反復単位である。本発明の態様によると、Ｌ１は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数である、例えばｎ１は１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０である）である。
【０００７】
本発明の態様によると、構造式（ＩＩ）：
【０００８】
【化２】
2020522534.tif 000004
（式中、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、Ｘ−は構造（ＩＩ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーが提供される。
【０００９】
本発明の態様によると、構造式（ＩＩａ）：
【００１０】
【化３】
2020522534.tif 000005
（式中、Ｘ−は構造（ＩＩａ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩａ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーが提供される。
【００１１】
本発明の態様によると、構造式（ＩＶ）：
【００１２】
【化４】
2020522534.tif 000006
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性ポリマーが提供される。本発明の態様によると、Ｍは、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリホスファゼン、アクリルポリマー、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアルキド樹脂からなる群から選択されるポリマーの反復単位である。
【００１３】
本発明の態様によると、Ｌ１は−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数である、例えばｎ１は１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０である）である。
【００１４】
本発明の態様によると、構造式（Ｖ）：
【００１５】
【化５】
2020522534.tif 000007
（式中、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性ポリマーが提供される。
【００１６】
本発明の態様によると、構造式（Ｖａ）：
【００１７】
【化６】
2020522534.tif 000008
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来双性イオン性ポリマーが提供される。
【００１８】
本発明の態様によると、構造式（ＶＩＩ）：
【００１９】
【化７】
2020522534.tif 000009
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシル、シリル基または置換アルキル、アリール、アシルもしくはシリル基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性モノマーが提供される。
【００２０】
本発明の態様によると、構造式（ＶＩＩＩ）：
【００２１】
【化８】
2020522534.tif 000010
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性モノマーが提供される。
【００２２】
本発明の態様によると、構造式（ＸＶＩ）：
【００２３】
【化９】
2020522534.tif 000011
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシル、シリル基または置換アルキル、アリール、アシルもしくはシリル基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性ポリマーが提供される。
【００２４】
本発明の態様によると、構造式（ＸＶＩＩ）：
【００２５】
【化１０】
2020522534.tif 000012
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
を有するカルニチンエステルカチオン性ポリマーが提供される。
【００２６】
本発明の態様によると、治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物（ｃｏｎｊｕｇａｔｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有するコンジュゲート組成物が提供される。
【００２７】
本発明の態様によると、構造式（ＸＸＶ）：
【００２８】
【化１１】
2020522534.tif 000013
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来ポリマーを含む組成物が提供される。
【００２９】
本発明の態様によると、構造式（ＸＸＶＩＩ）：
【００３０】
【化１２】
2020522534.tif 000014
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカルニチン由来ポリマーを含む組成物が提供される。
【００３１】
本発明の態様によると、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合によって治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有するコンジュゲート組成物が提供される。場合により、コンジュゲート組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３２】
本発明の態様によると、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合によって治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有し、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合が、特定の環境で、その例が本明細書に記載される特異的結合の分解に適した条件に相当する一定の条件下で分解可能であり、薬の放出を可能にするコンジュゲート組成物が提供される。場合により、コンジュゲート組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３３】
本発明の態様によると、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合によって治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含む複数のコンジュゲートを含む組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有し、複数のコンジュゲートが会合して、それだけに限らないが、ミセルまたは粒子などの集合体を形成する組成物が提供される。場合により、コンジュゲート組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３４】
本発明の態様によると、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合によって治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含む複数のコンジュゲートを含む組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合によって治療薬および／または診断薬と共有結合しており、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有し、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合が、特定の環境で、その例が本明細書に記載される特異的結合の分解に適した条件に相当する一定の条件下で分解可能であり、薬の放出を可能にし、複数のコンジュゲートが会合して、それだけに限らないが、ミセルまたは粒子などの集合体を形成する組成物が提供される。場合により、コンジュゲート組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３５】
本発明の態様によると、小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有するコンジュゲート組成物が提供される。複数のコンジュゲートを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、リポソームまたはポリマーソーム（ｐｏｌｙｍｅｒｓｏｍｅ）の形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、リポソームまたはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３６】
本発明の態様によると、小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有し、脂質がリン脂質、スフィンゴ脂質またはステロールであるコンジュゲート組成物が提供される。複数のコンジュゲートを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、リポソームまたはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３７】
本発明の態様によると、小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有し、脂質がジアシルホスファチジルエタノールアミン、セラミド、スフィンゴミエリン、ジヒドロスフィンゴミエリン、セファリンまたはセレブロシドであるコンジュゲート組成物が提供される。複数のコンジュゲートを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、リポソームまたはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３８】
本発明の態様によると、小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有し、脂質がホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）、ホスファチジルグリセロール（ＰＧ）、ホスファチジン酸（ＰＡ）またはホスファチジルイノシトール（ＰＩ）であるコンジュゲート組成物が提供される。複数のコンジュゲートを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、リポソームまたはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００３９】
本発明の態様によると、小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）を有し、脂質がジオレオイルホスファチジルグリセロール（ＤＯＰＧ）、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ）、パルミトイルオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＰＯＰＥ）、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＰＰＥ）、ジミリストイルホスホエタノールアミン（ＤＭＰＥ）、ジステアロイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１６−Ｏ−モノメチル−ホスホエタノールアミン、１６−Ｏ−ジメチル−ホスホエタノールアミン、１８−１−ｔｒａｎｓ−ホスホエタノールアミン、１−ステアロイル−２−オレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ｐｈｏｓｐｈａｔｉｄｙｅｔｈａｎｏｌａｍｉｎｅ）（ＳＯＰＥ）、１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（トランスＤＯＰＥ）およびこれらのいずれか２つ以上の組み合わせからなる群から選択されるコンジュゲート組成物が提供される。複数のコンジュゲートを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、リポソームまたはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４０】
本発明の態様によると、小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有し、脂質がジステアロイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＥＰ）であり、コンジュゲート組成物が構造式（ＸＸＶＩ）
【００４１】
【化１３】
2020522534.tif 000015
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するコンジュゲート組成物が提供される。複数のコンジュゲートを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、リポソームまたはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４２】
本発明の態様によると、（ａ）構造式（ＩＶ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマーが提供される。本発明の態様によると、疎水性ブロックは、約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する。複数のジブロックコポリマーを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、粒子またはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、粒子またはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４３】
本発明の態様によると、（ａ）構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマーであって、非双性イオン性ブロックが疎水性ブロックであるジブロックコポリマーが提供される。本発明の態様によると、疎水性ブロックは、約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する。複数のジブロックコポリマーを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、粒子またはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、粒子またはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４４】
本発明の態様によると、（ａ）構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマーであって、非双性イオン性ブロックがホモポリマーまたはコポリマーを含むジブロックコポリマーが提供される。本発明の態様によると、疎水性ブロックは、約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する。複数のジブロックコポリマーを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、粒子またはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、粒子またはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４５】
本発明の態様によると、（ａ）構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマーであって、非双性イオン性ブロックが生分解性コポリマーを含むジブロックコポリマーが提供される。本発明の態様によると、疎水性ブロックは、約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する。複数のジブロックコポリマーを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、粒子またはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、粒子またはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４６】
本発明の態様によると、（ａ）構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマーであって、非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、ポリグリコリド、ポリ乳酸、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）からなる群から選択されるポリマーを含むジブロックコポリマーが提供される。本発明の態様によると、疎水性ブロックは、約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する。複数のジブロックコポリマーを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、粒子またはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、粒子またはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４７】
本発明の態様によると、（ａ）構造式（ＩＶ）、（Ｖ）または（Ｖａ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマーであって、非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）、ポリ−（ヒドロキシエチル）メタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリ−アクリルアミド（ＰＡＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アルギネート、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコリド（ＰＧ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）（Ｍｏｎｏｃｒｙｌ（商標））、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）（Ｍａｘｏｎ（商標））およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）（ＢｉｏＳｙｎ（商標））から選択されるポリマーを含むジブロックコポリマーが提供される。本発明の態様によると、疎水性ブロックは、約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する。複数のジブロックコポリマーを含む集合体組成物が本発明によって提供される。集合体組成物は、ミセル、粒子またはポリマーソームの形態であり得る。本発明の態様によると、ミセル、粒子またはポリマーソームなどの集合体組成物は、治療薬および／または診断薬をさらに含む。場合により、集合体組成物は、薬学的に許容される担体または希釈剤を含む。
【００４８】
本発明の態様によると、構造式（ＩＶ）：
【００４９】
【化１４】
2020522534.tif 000016
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
を有するカチオン由来双性イオン性ポリマーであって、但し、式ＸＸＸ：
【００５０】
【化１５】
2020522534.tif 000017
（式中、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３はそれぞれ独立に、水素、アルキルおよびアリール基から選択され；Ｌ１はポリマー側鎖をポリマー骨格に共有結合するリンカーであり；Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり；Ｍ＋は金属イオン、アンモニウムイオンまたは有機イオンであり；Ｌ３は２つのポリマー骨格を共有結合するリンカーであり；ｎは２〜約１０００００の範囲の整数であり；ｍは正のゼロでない整数であり；ｍ／ｎは０．１％〜９９．９％の範囲にある）
の構造を有しも含みもしないポリマーが提供される。
【００５１】
本発明の態様によると、Ｍがモノマー反復単位であり、Ｌ１がリンカーであり、ｎが１〜約１００００の整数であり、Ｘ−がカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋がアニオン中心に結合した対イオンである構造式（ＩＶ）を有するカルニチン由来双性イオン性ポリマーであって、但し、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３がそれぞれ独立に、水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され；Ｌ１が−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｚ−または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｚ−であり；ｚが１〜２０の整数である式ＸＸＸの構造を有しも含みもしないポリマーが提供される。
【００５２】
構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを合成する方法であって、カルニチンまたはカルニチン塩、ヒドロキノンおよび無水ジメチルホルムアミドを、窒素でパージした反応容器中で合わせて、混合物を得るステップと；混合物を、５分〜１時間の範囲の時間、４０℃〜６０℃の範囲の温度に加熱して、第１の加熱混合物を得るステップと；塩化アクリロイルを第１の加熱混合物に添加するステップと；第１の加熱混合物を７０℃〜９０℃の範囲の温度に加熱して、第２の加熱混合物を得るステップと；第２の加熱混合物から過剰のＨＣｌを吸収しながら、第２の加熱混合物を、７０℃〜９０℃の範囲の温度で１〜５時間の範囲の反応時間反応させて、構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを得るステップとを含む方法。本発明の態様によると、カルニチンまたはカルニチン塩は、ジメチルホルムアミド中約０．０１〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度を有する。本発明の態様によると、カルニチンまたはカルニチン塩の塩化アクリロイルに対するモル比は、約２０：１〜１：２０の範囲にある。本発明の態様によると、ヒドロキノンの塩化アクリロイルに対するモル比は、約１：１〜１：２０００の範囲にある。場合により、本方法は、カルニチン由来双性イオン性モノマーの精製をさらに含む。
【００５３】
構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを合成する方法であって、Ｌ−カルニチンまたはＬ−カルニチン塩、ヒドロキノンおよび無水ジメチルホルムアミドを、窒素でパージした反応容器中で合わせて、混合物を得るステップと；混合物を、５分〜１時間の範囲の時間、４０℃〜６０℃の範囲の温度に加熱して、第１の加熱混合物を得るステップと；塩化アクリロイルを第１の加熱混合物に添加するステップと；第１の加熱混合物を７０℃〜９０℃の範囲の温度に加熱して、第２の加熱混合物を得るステップと；第２の加熱混合物から過剰のＨＣｌを吸収しながら、第２の加熱混合物を、７０℃〜９０℃の範囲の温度で１〜５時間の範囲の反応時間反応させて、構造式（Ｉ）を有するＬ−カルニチン由来双性イオン性モノマーを得るステップとを含む方法。本発明の態様によると、Ｌ−カルニチンまたはＬ−カルニチン塩は、ジメチルホルムアミド中約０．０１〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度を有する。本発明の態様によると、Ｌ−カルニチンまたはＬ−カルニチン塩の塩化アクリロイルに対するモル比は、約２０：１〜１：２０の範囲にある。本発明の態様によると、ヒドロキノンの塩化アクリロイルに対するモル比は、約１：１〜１：２０００の範囲にある。場合により、本方法は、Ｌ−カルニチン由来双性イオン性モノマーの精製をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本明細書でＬ−カルニチンＭＡモノマーと呼ばれるＬ−カルニチン由来双性イオン性アクリレートモノマーの合成スキームを示す図である。
【図２】Ｌ−カルニチンＭＡモノマーのＨ１  ＮＭＲキャラクタリゼーションを示す図である。
【図３Ａ】露出金表面とＬ−カルニチンＭＡポリマーブラシ表面を比較した原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像を示す図である。
【図３Ｂ】ＳＰＲによって決定されるＬ−カルニチンＭＡポリマーコーティング金表面上のＰＢＳ緩衝液中１ｍｇ／ｍＬフィブリノーゲンおよびリゾチームの吸着を示すグラフである。
【図４Ａ】露出金表面上の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）付着試験を示す画像である。
【図４Ｂ】ＰＣＢＭＡポリマーブラシコーティング上の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）付着試験を示す画像である。
【図４Ｃ】Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシコーティング上の大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）付着試験を示す画像である。
【図４Ｄ】露出金表面、ＰＣＢＭＡコーティング金表面およびポリ−Ｌ−カルニチンＭＡコーティング金表面上の１００平方ミクロン当たりの細菌数の比較によって計算した細菌付着密度を示すグラフである。統計分析；ボンフェローニの多重比較による一元配置ＡＮＯＶＡ、＊＊＊：ｐ＜０．０００１、ｎ．ｓ．：有意差なし、ｐ＞０．５、スケールバー＝１０μｍ。
【図５Ａ】ＨＥＭＡ、ポリ−Ｌ−カルニチンＭＡおよびＰＣＢＭＡヒドロゲル上のタンパク質結合試験の結果を示すグラフである。
【図５Ｂ】ポリ−Ｌ−カルニチンＭＡヒドロゲルの光学像である。
【図６】Ｌ−カルニチンのＨ１  ＮＭＲキャラクタリゼーションを示す図である。
【図７】Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシ表面上の引っかき傷深さの測定を示す画像である。スケールバー＝１０μｍ。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明の態様によると、カルニチン由来双性イオン性材料、カルニチン由来双性イオン性材料を合成する方法およびカルニチン由来双性イオン性材料を使用する方法が提供される。
【００５６】
本発明の態様によると、カルニチンエステル材料、カルニチンエステル材料を合成する方法およびカルニチンエステル材料を使用する方法が提供される。
【００５７】
カルニチン由来双性イオン性材料およびカルニチンエステル材料の一般的なおよび具体的な化学構造を本明細書で以下に示す。Ｍ、Ｌ１、Ｚ、Ｚ１、Ｘ−、Ｙ＋およびＲ１を含む示される構造に関連するいくつかの変数をここに記載し、これらの定義を、変数が存在する各構造に適用する。
【００５８】
モノマー反復単位、Ｍは特に限定的でなく、例えば、適切なモノマー反復単位には、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリホスファゼン、アクリルポリマー、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアルキド樹脂の反復単位が含むことができる。
【００５９】
Ｌ１はカルニチン分子をモノマー反復単位に共有結合するリンカーである。代表的なＬ１基には、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−および−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数（例えば、３）である）が含まれる。
【００６０】
Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンである。対イオンＸ−は、カチオン性ポリマーまたはモノマーの合成から生じる対イオン（例えば、Ｃｌ−、Ｂｒ−およびＩ−などのハライド）であり得る。カチオン中心の合成から最初に生成される対イオンＸ−を、他の適切な対イオンと交換して、制御可能な加水分解特性および他の生物学的特性を有するポリマーを得ることもできる。代表的な疎水性対イオンＸ−には、カルボキシレート、例えば安息香酸および脂肪酸アニオン（例えば、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＣＯ２−（式中、ｎ＝１〜１９））；アルキルスルホネート（例えば、ＣＨ３（ＣＨ２）ｎＳＯ３−（式中、ｎ＝１〜１９））；サリチレート；ラクテート；ビス（トリフルオロメチルスルホニル）アミドアニオン（Ｎ−（ＳＯ２ＣＦ３）２）；およびこれらの誘導体が含まれる。他の対イオンＸ−をハライド、例えばクロリド、ブロミド、ヨージド、硫酸；硝酸；過塩素酸（ＣｌＯ４）；テトラフルオロボレート（ＢＦ４）；ヘキサフルオロホスフェート（ＰＦ６）；トリフルオロメチルスルホネート（ＳＯ３ＣＦ３）；およびこれらの誘導体から選択することもできる。他の適切な対イオンＸ−には、疎水性対イオンおよび治療活性を有する対イオン（例えば、抗微生物薬）、例えばサリチル酸（２−ヒドロキシ安息香酸）、ベンゾエートおよびラクテートが含まれる。
【００６１】
Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである。各出現で、Ｙ＋は金属イオン（例えば、ナトリウム、リチウム、カリウム、カルシウム）、アンモニウムイオン（例えば、ＮＲ４＋（式中、各Ｒは同じまたは異なり、水素、アルキルおよびアリールから選択される））または有機イオンである。
【００６２】
Ｚはアルキル、アリール、アシルまたはシリル基であり、アルキル、アリール、アシルまたはシリル基は、場合により１つまたは複数の置換基でさらに置換されている。特定の態様によると、Ｚは、Ｃ１〜Ｃ２０アルキル、Ｃ６〜Ｃ２０アリール、環状アルキル（例えば、イソボルニル、シクロヘキシル、シクロペンチル）およびフルオロアルキル（例えば、パーフルオロブチル、パーフルオロエチル）から選択される。
【００６３】
非限定的な例として、Ｚ１は、それだけに限らないが、ｔｅｒｔ−ブチル（Ｂｕ）、２−クロロトリチル（２−Ｃｌ−Ｔｒｔ）、２，４−ジメトキシベンジル（Ｄｍｂ）、２−フェニルイソプロピル（２−ＰｈｉＰｒ）、５−フェニル−３，４−エチレンジオキシテニル（フェニル−ＥＤＯＴｎ）およびこれらのいずれかの誘導体；またはベンジル基およびその誘導体から選択され得る。
【００６４】
Ｒ１は、水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリールからなる群から選択される。
【００６５】
カルニチン由来双性イオン性材料
本発明の態様により提供されるカルニチン由来双性イオン性材料には、カルニチン由来双性イオン性モノマー、そのポリマー、コポリマー、脂質−ポリマーコンジュゲート、タンパク質−ポリマーコンジュゲートおよびヒドロゲルが含まれる。
【００６６】
カルニチン由来双性イオン性モノマー
モノマーであるカルニチン由来材料についての一般的な構造式は、構造（Ｉ）：
【００６７】
【化１６】
2020522534.tif 000018
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−は構造（Ｉ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（Ｉ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【００６８】
モノマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（ＩＩ）
【００６９】
【化１７】
2020522534.tif 000019
（式中、Ｒ１は、水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、Ｘ−は構造（ＩＩ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【００７０】
Ｌ−カルニチン由来双性イオン性アクリレートモノマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（ＩＩａ）
【００７１】
【化１８】
2020522534.tif 000020
（式中、Ｘ−は構造（ＩＩａ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩａ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【００７２】
モノマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（ＩＩＩ）
【００７３】
【化１９】
2020522534.tif 000021
（式中、Ｌ１はカルニチン分子をアミノ酸単位に共有結合するリンカーであり、Ｘ−は構造（ＩＩＩ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩＩ）のアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【００７４】
本発明の態様によるカルニチン由来双性イオン性モノマーは、Ｄ−カルニチン由来双性イオン性モノマーまたはＬ−カルニチン由来双性イオン性モノマーであり得る。本発明の態様による組成物は、Ｄ−カルニチン由来双性イオン性モノマー、Ｌ−カルニチン由来双性イオン性モノマーまたはＤ−カルニチン由来双性イオン性モノマーとＬ−カルニチン由来双性イオン性モノマーの両方の混合物を含む。
【００７５】
Ｌ−カルニチン由来双性イオン性アクリレートモノマー（Ｌ−カルニチンＭＡ）が、本発明の態様により提供され、図１に示される。
【００７６】
カルニチン由来双性イオン性ポリマー
ポリマーであるカルニチン由来材料についての一般的な構造式は、構造（ＩＶ）：
【００７７】
【化２０】
2020522534.tif 000022
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【００７８】
ポリマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（Ｖ）：
【００７９】
【化２１】
2020522534.tif 000023
（式中、Ｒ１は、水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【００８０】
Ｌ−カルニチン由来双性イオン性アクリレートモノマーのポリマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（Ｖａ）：
【００８１】
【化２２】
2020522534.tif 000024
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【００８２】
ポリマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（ＶＩ）：
【００８３】
【化２３】
2020522534.tif 000025
（式中、Ｌ１はカルニチン分子を示されるアミノ酸反復単位に共有結合するリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数である）
として本明細書に示される。代表的なＬ１基には、−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−および−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数（例えば、３）である）が含まれる。
【００８４】
カルニチン由来双性イオン性材料を合成する方法
本発明の態様によると、天然生成物出発材料としてカルニチンを使用した、新規な双性イオン性カルボキシベタインモノマー、すなわちカルニチン由来双性イオン性材料を得るための一段階合成プロトコルが提供される。
【００８５】
本発明の態様によると、構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを合成する方法は、カルニチン、ヒドロキノンおよび無水ジメチルホルムアミドを合わせるステップを含む。一例では、Ｌ−カルニチンが使用され、本方法が、Ｌ−カルニチン塩酸塩、ヒドロキノンおよび無水ジメチルホルムアミドを、窒素でパージした反応容器中で合わせて、混合物を得るステップと；混合物を、５分〜１時間の範囲の時間、例えば１０分間、４０℃〜６０℃の範囲の温度、例えば４０℃に加熱して、第１の加熱混合物を得るステップと；塩化アクリロイルを第１の加熱混合物に添加するステップと；第１の加熱混合物を７０℃〜９０℃の範囲の温度、例えば８０℃に加熱して、第２の加熱混合物を得るステップと；第２の加熱混合物から過剰のＨＣｌを吸収しながら、第２の加熱混合物を、７０℃〜９０℃の範囲の温度、例えば８０℃で１〜５時間の範囲の反応時間、例えば３時間反応させて、構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを得るステップとを含む。
【００８６】
本発明の態様によると、カルニチンまたはカルニチン塩モノマーが、ジメチルホルムアミド中約０．０１〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度を有する。カルニチンまたはカルニチン塩の塩化アクリロイルに対するモル比が、約２０：１〜１：２０の範囲にある。ヒドロキノンの塩化アクリロイルに対するモル比が、約１：１〜１：２０００の範囲にある。
【００８７】
本発明の態様によると、カルニチンまたはカルニチン塩モノマーが、ジメチルホルムアミド中約０．１〜１ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度を有する。カルニチンまたはカルニチン塩の塩化アクリロイルに対するモル比が、約１：１〜１：１０の範囲にある。ヒドロキノンの塩化アクリロイルに対するモル比が、約１：５００〜１：１５００の範囲にある。
【００８８】
本発明の態様によると、Ｌ−カルニチン塩酸塩が使用されるカルニチン塩であり、Ｌ−カルニチン塩酸塩が、ジメチルホルムアミド中０．２〜０．５ｍｏｌ／Ｌの濃度を有する。Ｌ−カルニチン塩酸塩の塩化アクリロイルに対するモル比が、１：２〜１：６の範囲にある。ヒドロキノン／塩化アクリロイルのモル比が１：１０００である。
【００８９】
構造式（Ｉ）を有する精製カルニチン由来双性イオン性モノマーを合成する方法は、場合によりカルニチン由来双性イオン性モノマーの精製を含む。
【００９０】
場合により、精製は、過剰の塩化アクリロイルを除去して、構造式（Ｉ）を有する精製カルニチン由来双性イオン性モノマーを得ることを含む。
【００９１】
さらなる選択肢では、精製が、未反応Ｌ−カルニチン塩酸塩を沈殿させて沈殿Ｌ−カルニチン塩酸塩を得ることと、沈殿Ｌ−カルニチン塩酸塩を除去して、構造式（Ｉ）を有する精製カルニチン由来双性イオン性モノマーを得ることとを含む。
【００９２】
さらなる選択肢では、精製が、構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを沈殿させることを含む。
【００９３】
なおさらなる選択肢では、精製が、沈殿を、３０℃〜５０℃の範囲の温度、例えば４０℃で、３０分〜５時間の範囲の時間、例えば２時間、活性炭と攪拌して無水メタノールに溶解して、活性炭混合物を得ることと；活性炭混合物を遠心分離して、ペレットおよび上清を得ることと；ジエチルエーテルを上清に添加して、上清混合物を得ることと、上清混合物を真空下で乾燥させて、粉末形態の構造式（Ｉ）を有する精製カルニチン由来双性イオン性モノマーを得ることとを含む。
【００９４】
図１に示され、実施例１に記載されるように、Ｌ−カルニチンを塩化アクリロイルと反応させることを含む、本発明のさらなる態様による一段階反応によって、本発明の態様による双性イオン性モノマー（Ｌ−カルニチンＭＡ）を調製した。
【００９５】
原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）および架橋を通したヒドロゲルによって、本発明の態様によるポリマーコーティングを調製し、タンパク質吸着を定量化する表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサーおよび酵素結合免疫吸着測定（ＥＬＩＳＡ）試験、ならびに細菌付着を評価するアッセイを使用して、防汚性能を検証した。
【００９６】
本発明によって提供されるカルニチン由来双性イオン性材料は、それだけに限らないが、優れた防汚性能を有するポリマー表面コーティング、優れた防汚性能を有するバルクヒドロゲル材料；細胞カプセル化材料；組織エンジニアリング材料；および薬物送達担体などの種々の方法で有用である。
【００９７】
カルニチン由来双性イオン性材料：ポリマー修飾治療薬および診断薬
本発明の態様によると、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが治療薬および／または診断薬と共有結合しており、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有するコンジュゲートが提供される。
【００９８】
本発明の態様によると、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが治療薬および／または診断薬と共有結合しており、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが、以下に示される構造式（式中、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６はそれぞれ独立に、それだけに限らないが、アミン基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボン酸基等などの反応性官能基から選択され、Ｍ、Ｍ１およびＭ２の各々は独立に、モノマー反復単位であり、Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ独立に、リンカーであり、ｎ、ｎ１およびｎ２はそれぞれ独立に、１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）を有するコンジュゲートが提供される。
【００９９】
【化２４】
2020522534.tif 000026
【０１００】
【化２５】
2020522534.tif 000027
【０１０１】
【化２６】
2020522534.tif 000028
【０１０２】
【化２７】
2020522534.tif 000029
【０１０３】
本発明の態様によると、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有する、治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲートが、本明細書にさらに記載されるように、反応性官能末端基を有するカルニチン由来ポリマーと治療薬および／または診断薬を反応させて、コンジュゲートを得ることによって生成される。
【０１０４】
反応性官能末端基を有するカルニチン由来ポリマーについての具体的な構造式は、構造（ＸＸＶ）：
【０１０５】
【化２８】
2020522534.tif 000030
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０１０６】
反応性官能末端基を有するカルニチン由来ポリマーについての具体的な構造式は、構造（ＸＸＶＩＩ）：
【０１０７】
【化２９】
2020522534.tif 000031
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０１０８】
一定の実施形態では、コンジュゲート中の治療薬または診断薬が、小分子、有機金属化合物、核酸、タンパク質（多量体タンパク質、タンパク質複合体、ペプチドを含む）、脂質、炭水化物、ホルモン、金属、放射性元素および化合物、薬物、ワクチン、免疫学的薬剤、ならびに／あるいはこれらの組み合わせから選択される。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、治療薬が、医薬活性を有する小分子および／または有機化合物である。いくつかの実施形態では、治療薬が臨床的に使用される薬物である。いくつかの実施形態では、薬物が、抗がん剤、抗生物質、抗ウイルス薬、抗ＨＩＶ薬、抗寄生生物薬、抗原虫薬、麻酔薬、抗凝固薬、酵素阻害剤、ステロイド剤、ステロイド性もしくは非ステロイド性抗炎症薬、抗ヒスタミン薬、免疫抑制剤、抗悪性腫瘍薬、抗原、ワクチン、抗体、鬱血除去薬、鎮静薬、オピオイド、鎮痛薬、解熱薬、避妊薬、ホルモン、プロスタグランジン、プロゲステロン作用薬、抗緑内障薬、眼科用薬、抗コリン薬、鎮痛薬、抗うつ薬、統合失調症治療薬、神経毒、催眠薬、精神安定薬、抗痙攣薬、筋弛緩薬、抗パーキンソン病薬、鎮痙薬、筋収縮薬（ｍｕｓｃｌｅ  ｃｏｎｔｒａｃｔａｎｔ）、チャネル遮断薬、抗有糸分裂薬、抗分泌薬、抗血栓薬、抗凝固薬、抗コリン薬、βアドレナリン受容体遮断薬、利尿薬、心血管作用薬、血管作用薬、血管拡張薬、降圧薬、血管新生薬、細胞−細胞外マトリックス相互作用の調節剤（例えば、細胞増殖阻害剤および抗接着分子）、ＤＮＡ、ＲＮＡもしくはタンパク質合成の阻害剤、および／またはこれらのいずれか２つ以上の組み合わせである。
【０１１０】
一定の実施形態では、小分子治療薬が任意の薬物であり得る。いくつかの実施形態では、薬物が、適切な行政官庁または規制機関によってヒトまたは動物での使用について安全および有効であると既に認められているものである。例えば、ヒト使用について承認されている薬物は、参照により本明細書に組み込まれる、連邦規則集第２１巻第３３０．５、３３１〜３６１および４４０〜４６０章の下にＦＤＡによって列挙されており；獣医用途の薬物は、参照により本明細書に組み込まれる、連邦規則集第２１巻第５００〜５８９章の下にＦＤＡによって列挙されている。全ての列挙される薬物が、本発明による使用に許容されると考えられる。
【０１１１】
本発明で使用するのに適したクラスおよび具体的な薬物のより完全なリストは、共に参照により本明細書に組み込まれる、Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｒｕｇｓ：Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，Ｐａｔｅｎｔｓ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｂｙ  Ａｘｅｌ  Ｋｌｅｅｍａｎｎ  ａｎｄ  Ｊｕｒｇｅｎ  Ｅｎｇｅｌ、Ｔｈｉｅｍｅ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ、１９９９およびｔｈｅ  Ｍｅｒｃｋ  Ｉｎｄｅｘ：Ａｎ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｄｒｕｇｓ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓ、Ｂｕｄａｖａｒｉら編、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、１９９６に見出され得る。
【０１１２】
本発明の一定の実施形態では、治療薬が核酸（例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡ、これらの誘導体）である。いくつかの実施形態では、核酸が機能的ＲＮＡである。一般に、「機能的ＲＮＡ」とは、タンパク質をコードしないが、代わりに、そのメンバーが細胞内で１つまたは複数の異なる機能または活性を特徴的に有するＲＮＡ分子のクラスに属するＲＮＡである。異なる配列を有する機能的ＲＮＡ分子の相対活性は異なり、少なくとも一部は、ＲＮＡが存在する特定の細胞型に依存し得ることが認識されるだろう。よって、「機能的ＲＮＡ」という用語は、本明細書において、ＲＮＡ分子のあるクラスを指すために使用され、そのクラスの全てのメンバーが実際に任意の特定のセットの条件下でそのクラスに特徴的な活性を示すことを意味することを意図していない。いくつかの実施形態では、機能的ＲＮＡが、ＲＮＡｉ誘導実体（例えば、短干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、短ヘアピンＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）およびマイクロＲＮＡ）、リボザイム、ｔＲＮＡ、ｒＲＮＡ、三重らせん形成に有用なＲＮＡを含む。
【０１１３】
いくつかの実施形態では、核酸薬がベクターである。本明細書で使用される場合、「ベクター」という用語は、それが結合している別の核酸を輸送することができる核酸分子（典型的には、必ずしもそうではないが、ＤＮＡ分子）を指す。ベクターは、宿主細胞内でそれらが結合している核酸の染色体外複製および／または発現を達成することができる。いくつかの実施形態では、ベクターが宿主細胞のゲノムへの組み込みを達成することができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態では、ベクターを使用してタンパク質および／またはＲＮＡ発現を指示する。いくつかの実施形態では、発現されるタンパク質および／またはＲＮＡが、通常は細胞によって発現されない。いくつかの実施形態では、発現されるタンパク質および／またはＲＮＡが、通常細胞によって発現されるが、ベクターを細胞に送達しなかった場合に発現されるよりも低レベルである。いくつかの実施形態では、ベクターが、ＲＮＡｉ誘導実体、リボザイムなどの本明細書に記載される機能的ＲＮＡのいずれかの発現を指示する。
【０１１５】
いくつかの実施形態では、治療薬がタンパク質またはペプチドであり得る。「タンパク質」、「ポリペプチド」および「ペプチド」という用語は互換的に使用され得る。一定の実施形態では、ペプチドが、サイズが約５〜約５０００、５〜約１０００、約５〜約７５０、約５〜約５００、約５〜約２５０、約５〜約１００、約５〜約７５、約５〜約５０、約５〜約４０、約５〜約３０、約５〜約２５、約５〜約２０、約５〜約１５または約５〜約１０アミノ酸に及ぶ。
【０１１６】
ポリペプチドは、Ｌ−アミノ酸、Ｄ−アミノ酸または両方を含有してもよく、当技術分野で知られている種々のアミノ酸修飾または類似体のいずれかを含有してもよい。有用な修飾には、例えば末端アセチル化、アミド化が含まれる。いくつかの実施形態では、ポリペプチドが、本明細書に記載されるように、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、合成アミノ酸およびこれらの組み合わせを含む。
【０１１７】
いくつかの実施形態では、治療薬が、ホルモン、エリスロポエチン、インスリン、サイトカイン、ワクチン接種用の抗原、増殖因子である。いくつかの実施形態では、治療薬が抗体および／またはその特徴的な部分であり得る。いくつかの実施形態では、抗体が、それだけに限らないが、ポリクローナル、モノクローナル、キメラ（すなわち、「ヒト化」）または単鎖（組換え）抗体を含む。いくつかの実施形態では、抗体が、低下したエフェクター機能および／または二重特異性分子を有する。いくつかの実施形態では、抗体が、Ｆａｂフラグメントおよび／またはＦａｂ発現ライブラリーによって産生されるフラグメント（例えば、Ｆａｂ、Ｆａｂ’、Ｆ（ａｂ’）２、ｓｃＦｖ、Ｆｖ、ｄｓＦｖ、ダイアボディおよびＦｄフラグメント）を含む。
【０１１８】
いくつかの実施形態では、治療薬が炭水化物である。一定の実施形態では、炭水化物が、タンパク質と結合した炭水化物（例えば、糖タンパク質、プロテオグリカン）である。炭水化物は天然であっても合成であってもよい。炭水化物はまた誘導体化天然炭水化物であってもよい。一定の実施形態では、炭水化物が単純糖であっても複合糖であってもよい。一定の実施形態では、炭水化物が、それだけに限らないが、グルコース、フルクトース、ガラクトースおよびリボースを含む単糖である。一定の実施形態では、炭水化物が、それだけに限らないが、ラクトース、スクロース、マルトース、トレハロースおよびセロビオースを含む二糖である。一定の実施形態では、炭水化物が、それだけに限らないが、セルロース、微結晶セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）、デキストロース、デキストラン、グリコーゲン、キサンタンガム、ジェランガム、デンプンおよびプルランを含む多糖である。一定の実施形態では、炭水化物が、それだけに限らないが、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、エリスリトール、マリトール（ｍａｌｉｔｏｌ）およびラクチトールを含む糖アルコールである。
【０１１９】
いくつかの実施形態では、治療薬が脂質である。一定の実施形態では、脂質が、タンパク質と結合した脂質（例えば、リポタンパク質）である。本発明により使用され得る代表的な脂質には、それだけに限らないが、油、脂肪酸、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、必須脂肪酸、シス脂肪酸、トランス脂肪酸、グリセリド、モノグリセリド、ジグリセリド、トリグリセリド、ホルモン、ステロイド（例えば、コレステロール、胆汁酸）、ビタミン（例えば、ビタミンＥ）、リン脂質、スフィンゴ脂質およびリポタンパク質が含まれる。
【０１２０】
いくつかの実施形態では、脂質が、１つまたは複数の脂肪酸基またはその塩を含む。いくつかの実施形態では、脂肪酸基が、可消化長鎖（例えば、Ｃ８〜Ｃ５０）、置換または非置換炭化水素を含む。いくつかの実施形態では、脂肪酸基が、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキドン酸、ベヘン酸またはリグノセリン酸のうちの１つまたは複数である。いくつかの実施形態では、脂肪酸基が、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、α−リノレン酸、γ−リノール酸、アラキドン酸、ガドレイン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸またはエルカ酸のうちの１つまたは複数である。
【０１２１】
診断薬
一定の実施形態では、本発明によるコンジュゲートが１つまたは複数の診断薬を含む。いくつかの実施形態では、含まれる診断薬が、ポジトロン断層撮影（ＰＥＴ）、コンピュータ断層撮影（ＣＡＴ）、単一光子放射型コンピュータ断層撮影、Ｘ線、蛍光透視および磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）に使用される市販のイメージング剤；制吐薬；ならびに造影剤を含む。ＭＲＩに造影剤として使用するのに適した材料の例としては、ガドリニウムキレートならびに鉄、マグネシウム、マンガン、銅およびクロムが挙げられる。ＣＡＴおよびＸ線イメージングに有用な材料の例としては、ヨウ素系材料が挙げられる。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、コンジュゲート組成物または本発明に含まれる診断薬および／または治療薬が放射性核種である。使用される放射性核種の中でも、γ放出体、陽電子放出体およびＸ線放出体が診断および／または治療目的に適しているが、β放出体およびα放出体も療法に使用され得る。本発明に使用するのに適した放射性核種には、それだけに限らないが、１２３Ｉ、１２５Ｉ、１３０Ｉ、１３１Ｉ、１３３Ｉ、１３５Ｉ、４７Ｓｃ、７２Ａｓ、７２Ｓｅ、９０Ｙ、８８Ｙ、９７Ｒｕ、１００Ｐｄ、１０１ｍＲｈ、１１９Ｓｂ、１２８Ｂａ、１９７Ｈｇ、２１１Ａｔ、２１２Ｂｉ、２１２Ｐｂ、１０９Ｐｄ、１１１Ｉｎ、６７Ｇａ、６８Ｇａ、６７Ｃｕ、７５Ｂｒ、７７Ｂｒ、９９ｍＴｃ、１４Ｃ、１３Ｎ、１５Ｏ、３２Ｐ、３３Ｐおよび１８Ｆが含まれる。
【０１２３】
いくつかの実施形態では、本発明のコンジュゲート組成物に含まれる診断薬が、蛍光、発光または磁気部分である。蛍光および発光部分には、「色素」、「ラベル」または「指示薬」と一般的に呼ばれる種々の異なる有機または無機小分子が含まれる。例としては、フルオレセイン、ローダミン、アクリジン色素、Ａｌｅｘａ色素、シアニン色素が挙げられる。蛍光および発光部分には、種々の天然に存在するタンパク質およびその誘導体、例えば遺伝子操作した変異体が含まれる。例えば、蛍光タンパク質には、緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）、高感度ＧＦＰ、赤色、青色、黄色、シアンおよびサファイア蛍光タンパク質、造礁サンゴ蛍光タンパク質が含まれる。発光タンパク質には、ルシフェラーゼ、エクオリンおよびこれらの誘導体が含まれる。多数の蛍光および発光色素ならびにタンパク質が当技術分野で知られている（例えば、米国特許出願公開第２００４／００６７５０３号；Ｖａｌｅｕｒ，Ｂ．、「Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ：  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ａｎｄ  Ｓｏｎｓ、２００２；Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｐｒｏｂｅｓ  ａｎｄ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ、第９版、２００２；およびＴｈｅ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ−Ａ  Ｇｕｉｄｅ  ｔｏ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｐｒｏｂｅｓ  ａｎｄ  Ｌａｂｅｌｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ、第１０版、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎウェブサイトで入手可能を参照されたい）。
【０１２４】
いくつかの実施形態では、本発明のコンジュゲート組成物に含まれる診断薬が、量子ドット、酸化鉄、金ナノ粒子、ナノロッドもしくはナノシェル、カーボンナノチューブ、ナノシート、シリカ保護ナノ粒子またはこれらのナノ材料の組み合わせなどの、一定の診断方法によって検出することができるナノ粒子である。
【０１２５】
一定の実施形態では、このようなナノ粒子が、１つもしくは複数の治療薬および／または１つもしくは複数の診断薬をさらに含む。
【０１２６】
一定の実施形態では、反応性官能末端基を有するカルニチン由来ポリマーと治療薬および／または診断薬の反応によって、ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が分解可能であるコンジュゲートが生成される。
【０１２７】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が、一定の環境（例えば、疾患部位）で、一定の条件下で分解可能であり、薬の放出を可能にする。
【０１２８】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が加水分解可能であり、それだけに限らないが、カルボン酸エステル、リン酸エステル、カルバメート、無水物、アセタール、ケタール、アシルオキシアルキルエーテル、イミン、ヒドラゾン、オルトエステル、チオエステル、カーボネート、ペプチド、オリゴヌクレオチド等を含む。
【０１２９】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が酵素的に分解可能であり、それだけに限らないが、タバコエッチ病ウイルスプロテアーゼ（ＴＥＶ）切断可能配列、トリプシン切断可能配列、トロンビン切断可能配列、カテプシンＢ切断可能配列、カテプシンＤ切断可能配列、カテプシンＫ切断可能配列、カスパーゼ切断可能配列、マトリックスメタロプロテイナーゼ、ホスホジエステル、リン脂質、エステル、β−ガラクトース等を含み、結合が１つまたは複数の酵素によって分解される。
【０１３０】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が、求核性または塩基性条件下で切断可能であり、それだけに限らないが、ジアルキルジアルコキシシラン、シアノエチル基、スルホン、エチレングリコリルジスクシネート、２−Ｎ−アシルニトロベンゼンスルホンアミド、α−チオフェニルエステル、不飽和ビニルスルフィド、活性化後のスルホンアミド、マロンジアルデヒド（ＭＤＡ）−インドール誘導体、レブリノイルエステル、ヒドラゾン、アシルヒドラゾン、アルキルチオエステル等を含む。
【０１３１】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が、還元剤または還元環境下で切断可能であり、それだけに限らないが、ジスルフィド、アゾ化合物等を含む。
【０１３２】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が、光照射下で切断可能であり、それだけに限らないが、２−ニトロベンジル誘導体、フェナシルエステル、８−キノリニルベンゼンスルホネート、クマリン、ホスホトリエステル、ビス−アリールヒドラゾン、ビマンビ−チオプロピオン酸誘導体等を含む。
【０１３３】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が、求電子性または酸性条件下で切断可能であり、それだけに限らないが、パラメトキシベンジル誘導体、ｔｅｒｔ−ブチルカルバメート類似体、ジアルキルまたはジアリールジアルコキシシラン、オルトエステル、アセタール、アコニチル、ヒドラゾン、β−チオプロピオネート、ホスホロアミデート、イミン、トリチル、ビニルエーテル、ポリケタール、アルキル２−（ジフェニルホスフィノ）ベンゾエート誘導体等を含む。
【０１３４】
一定の実施形態では、カルニチン由来ポリマーと治療薬または診断薬との間の結合が、酸化条件下で切断可能であり、それだけに限らないが、ビシナルジオール、セレン化合物等を含む。
【０１３５】
治療薬または診断薬−カルニチン由来ポリマーコンジュゲートを合成する方法
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−治療薬または診断薬コンジュゲートを合成する方法は、それだけに限らないが、適切に官能化されたカルニチン由来双性イオン性ポリマー（例えば、終末端アミノ、カルボン酸、ＮＨＳエステル基または他の官能基を有する）またはこれらの疎水性誘導体（例えば、カルニチンエステル材料）を、適切な官能基を有する治療薬または診断薬（例えば、カルボン酸、アミノ、チオール基またはこれらの反応性誘導体を有する）に共有結合するステップを含む。
【０１３６】
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−治療薬または診断薬コンジュゲートを合成するさらなる方法は、治療薬または診断薬に基づくラジカル開始剤（例えば、末端ラジカル開始基を含むよう官能化された薬）を調製し、引き続いて本発明の適切なカルニチン由来モノマーまたはその疎水性誘導体（例えば、カルニチンエステルモノマー）を重合することを含む。
【０１３７】
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−治療薬または診断薬コンジュゲートを合成するさらなる方法は、治療薬または診断薬に基づくモノマー（例えば、重合性モノマー基を含むよう官能化された薬）を調製し、引き続いて適切なカルニチン由来モノマーまたはその疎水性誘導体（例えば、カルニチンエステルモノマー）と共重合することを含む。カルニチン疎水性誘導体（複数可）（例えば、カルニチンエステルモノマーまたはポリマー）が関与している場合、カルニチン疎水性誘導体（複数可）と治療薬または診断薬（複数可）を共有結合してコンジュゲートの双性イオン性カルニチン由来構造を生成した後、脱保護手順を行う。
【０１３８】
本発明の態様によるＮＨＳエステル末端双性イオン性カルニチン由来ポリマーおよびアミノ基末端双性イオン性カルニチン由来ポリマーなどの反応性基末端双性イオン性カルニチン由来ポリマーは、実施例２に記載されるように調製することができる。
【０１３９】
ＮＨＳエステル末端カルニチン由来双性イオン性ポリマーをインスリン上のアミノ基と反応させることを含む、本発明のさらなる態様による共有結合反応によって、本発明の態様によるインスリン−双性イオン性カルニチン由来ポリマーコンジュゲートを調製した。
【０１４０】
パクリタキセル（ＴＸＬ）由来モノマーとカルニチンｔ−Ｂｕエステルモノマーを共重合し、引き続いてｔ−Ｂｕ基を脱保護することによって、本発明の態様によるＴＸＬ双性イオン性カルニチン由来ポリマーコンジュゲートを調製した。
【０１４１】
本発明によって提供されるカルニチン由来双性イオン性ポリマーと治療薬または診断薬とを含むコンジュゲートは、それだけに限らないが、ミセルまたは粒子の形態の複数のコンジュゲートを含む集合体の形成、および集合体と薬学的に許容される担体または希釈剤とを含む組成物の形成などの種々の方法で有用である。これらは、治療および診断目的に有用である。
【０１４２】
カルニチン由来双性イオン性材料：脂質−ポリマーコンジュゲート
本発明の態様によると、脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲートであって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有するコンジュゲートが提供される。
【０１４３】
カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有し、脂質がジステアロイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＰＥ）である、脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーについての具体的な構造式は、構造（ＸＸＶＩ）：
【０１４４】
【化３０】
2020522534.tif 000032
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０１４５】
一定の実施形態では、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有する、脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマー中の脂質が、合成脂質および天然に存在する脂質から選択される。
【０１４６】
一定の実施形態では、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有する、脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマー中の脂質が、リン脂質、スフィンゴ脂質またはステロールである。
【０１４７】
一定の実施形態では、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有する、脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマー中の脂質が、その極性頭基にアミン基、ヒドロキシル基、アルデヒド基またはカルボン酸基などの反応性官能基を含有し、反応性官能基が、反応性基末端双性イオン性カルニチン由来ポリマーと反応して、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが脂質と共有結合したコンジュゲートをもたらすのに適している。
【０１４８】
一定の実施形態では、脂質−ポリマーコンジュゲート中の脂質が、ホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）、ホスファチジルグリセロール（ＰＧ）、ホスファチジン酸（ＰＡ）またはホスファチジルイノシトール（ＰＩ）などの２つの炭化水素鎖を含み、各炭化水素鎖が、３〜２４炭素原子長を含有し、様々な不飽和度を有する。
【０１４９】
一定の実施形態では、脂質−ポリマーコンジュゲート中の脂質が、ジアシルホスファチジルエタノールアミン、セラミド、スフィンゴミエリン、ジヒドロスフィンゴミエリン、セファリンまたはセレブロシドである。ジアシル化合物については、アシル基が脂肪酸基（例えば、Ｃ８〜Ｃ４０）である。
【０１５０】
一定の実施形態では、脂質−ポリマーコンジュゲート中の脂質がジアシルホスファチジルエタノールアミンまたはジアシルホスファチジルグリセロールである。
【０１５１】
一定の実施形態では、脂質−ポリマーコンジュゲート中の脂質が、ジオレオイルホスファチジルグリセロール（ＤＯＰＧ）、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ）、パルミトイルオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＰＯＰＥ）、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＰＰＥ）、ジミリストイルホスホエタノールアミン（ＤＭＰＥ）、ジステアロイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１６−Ｏ−モノメチル−ホスホエタノールアミン、１６−Ｏ−ジメチル−ホスホエタノールアミン、１８−１−ｔｒａｎｓ−ホスホエタノールアミン、１−ステアロイル−２−オレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＳＯＰＥ）および１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（トランスＤＯＰＥ）からなる群から選択される。
【０１５２】
脂質−ポリマーコンジュゲートを合成する方法
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−脂質コンジュゲートを合成する方法は、適切に官能化された脂質部分（例えば、終末端アミノ）を適切に官能化された双性イオン性カルニチン由来ポリマー（例えば、終末端カルボキシ基もしくはその反応性誘導体）またはその疎水性誘導体（例えば、カルニチンエステル材料）に共有結合するステップを含む。
【０１５３】
実施例３に記載されるように、ＮＨＳエステル末端カルニチンｔ−ＢｕエステルポリマーをＤＳＰＥと反応させて、引き続いてｔ−Ｂｕ基を脱保護することを含む、本発明のさらなる態様による共有結合反応によって、本発明の態様によるＤＳＰＥ−カルニチンポリマーコンジュゲートを調製した。
【０１５４】
本発明によって提供されるカルニチン由来双性イオン性ポリマー−脂質コンジュゲートは、それだけに限らないが、ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態の複数のコンジュゲートを含む集合体の形成、集合体と薬学的に許容される担体または希釈剤とを含む組成物の形成、治療薬および／または診断薬を含む集合体の形成などの種々の方法で有用である。
【０１５５】
カルニチン由来双性イオン性材料：ジブロックコポリマー
一態様では、本発明は、ジブロックコポリマーであるカルニチン由来材料を提供する。一実施形態では、ジブロックコポリマーが、（ａ）構造式（ＩＶ）による双性イオン性ブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含む。
【０１５６】
一実施形態では、ジブロックコポリマーが、（ａ）構造式（ＩＶ）による双性イオン性ブロックと、（ｂ）疎水性ブロックとを含む。
【０１５７】
一実施形態では、非双性イオン性ブロックがホモポリマーまたはコポリマーを含む。
【０１５８】
一実施形態では、非双性イオン性ブロックが生分解性ポリマーを含む。
【０１５９】
一実施形態では、非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体、（ＰＬＧＡ）、ポリ−（ヒドロキシエチル）メタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリ−アクリルアミド（ＰＡＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アルギネート、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコリド（ＰＧ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）（Ｍｏｎｏｃｒｙｌ（商標））、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）（Ｍａｘｏｎ（商標））およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）（ＢｉｏＳｙｎ（商標））から選択されるポリマーを含む。
【０１６０】
一実施形態では、非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体、（ＰＬＧＡ）、ポリカプロラクトン、ポリグリコリド、ポリ乳酸、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）からなる群から選択されるポリマーを含む。
【０１６１】
一定の実施形態では、非双性イオン性ブロックが、約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する。
【０１６２】
ジブロックコポリマーを合成する方法
カルニチン由来双性イオン性ポリマー含有ジブロックコポリマーを合成する方法は、非双性イオン性ブロックに基づくラジカル開始剤（例えば、末端ラジカル開始基を含むよう官能化されたポリマー）を調製し、引き続いて適切なカルニチン由来モノマーを重合する、または適切に官能化された非双性イオン性ポリマー（例えば、終末端アミノ基を有する）を適切に官能化された双性イオン性カルニチン由来ポリマー（例えば、終末端カルボキシ基もしくはその反応性誘導体）またはその疎水性誘導体（例えば、カルニチンエステル材料）に共有結合することを含む。
【０１６３】
実施例４に記載されるように、ＮＨ２末端カルニチンｔ−ＢｕエステルポリマーをＣＯＯＨ末端ＰＬＧＡと反応させて、引き続いてｔ−Ｂｕ基を脱保護することを含む、本発明のさらなる態様による共有結合反応によって、本発明の態様によるＰＬＧＡ−カルニチンポリマーブロックコポリマーを調製した。
【０１６４】
本発明によって提供されるカルニチン由来双性イオン性ポリマーに基づくジブロックコポリマーは、それだけに限らないが、ミセル、ポリマーソームまたは粒子などの形態の複数のコンジュゲートを含む集合体の形成、集合体と薬学的に許容される担体または希釈剤とを含む組成物の形成、治療薬および／または診断薬を含む組成物の形成などの種々の方法に有用である。
【０１６５】
カルニチンエステル材料
本発明の態様によると、カルニチンエステルが提供される。本発明の態様によると、カルニチンエステルカチオン性モノマーが提供される。本発明の態様によると、カルニチンエステルモノマーおよびその反応生成物を組み込んだポリマー、コポリマー、脂質−ポリマーコンジュゲート、タンパク質−ポリマーコンジュゲートおよびヒドロゲルが提供される。
【０１６６】
カルニチンエステルカチオン性モノマー
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＶＩＩ）：
【０１６７】
【化３１】
2020522534.tif 000033
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシルまたはシリル基であり、アルキル、アリール、アシルまたはシリル基は、場合により１つまたは複数の置換基でさらに置換されている）
として本明細書に示される。
【０１６８】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＶＩＩＩ）：
【０１６９】
【化３２】
2020522534.tif 000034
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
として本明細書に示される。
【０１７０】
本明細書で使用される「保護基」という用語は、官能性部分、例えばＯを隠すまたは遮断する基を指す。保護基の存在によって、反応を、カルニチンエステルカチオン性材料の別の反応性部位で選択的に行うことが可能になる。保護基は、好ましくは他の官能基に攻撃しない周知の試薬によって選択的に除去可能である。非限定的な例として、上記のように、Ｚ１は、それだけに限らないが、ｔｅｒｔ−ブチル（Ｂｕ）、２−クロロトリチル（２−Ｃｌ−Ｔｒｔ）、２，４−ジメトキシベンジル（Ｄｍｂ）、２−フェニルイソプロピル（２−ＰｈｉＰｒ）、５−フェニル−３，４−エチレンジオキシテニル（フェニル−ＥＤＯＴｎ）およびこれらのいずれかの誘導体；またはベンジル基およびその誘導体から選択され得る。これらのおよび他の適切な保護基は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる、Ｇｒｅｅｎｅ’ｓ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐｓ  ｉｎ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ、Ｐ．Ｇ．Ｍ．Ｗｕｔｓ、第５版、Ｗｉｌｅｙ、２０１４に記載されている。
【０１７１】
例として、ｔｅｒｔ−ブチル（Ｂｕ）、２−クロロトリチル（２−Ｃｌ−Ｔｒｔ）、２，４−ジメトキシベンジル（Ｄｍｂ）、２−フェニルイソプロピル（２−ＰｈｉＰｒ）、５−フェニル−３，４−エチレンジオキシテニル（フェニル−ＥＤＯＴｎ）およびこれらのいずれかの誘導体を除去するための典型的な条件は、保護基を含有する化合物を、トリフルオロ酢酸含有溶媒で処理することである。
【０１７２】
例として、ベンジル基またはそのいずれかの誘導体を除去するための典型的な条件は、保護基を含有する化合物をＮａＢＨ４含有溶媒で処理することである。
【０１７３】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＩＸ）：
【０１７４】
【化３３】
2020522534.tif 000035
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０１７５】
例として、（ＩＸ）に示されるｔｅｒｔ−ブチル（Ｂｕ）保護基を除去するための典型的な条件は、化合物をトリフルオロ酢酸で４時間処理することである。
【０１７６】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（Ｘ）：
【０１７７】
【化３４】
2020522534.tif 000036
（式中、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシルまたはシリル基であり、アルキル、アリール、アシルまたはシリル基は、場合により１つまたは複数の置換基でさらに置換されており、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリールからなる群から選択される）
として本明細書に示される。
【０１７８】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＸＩ）：
【０１７９】
【化３５】
2020522534.tif 000037
（式中、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基であり、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリールからなる群から選択される）
として本明細書に示される。
【０１８０】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＸＩＩ）：
【０１８１】
【化３６】
2020522534.tif 000038
（式中、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリールからなる群から選択される）
として本明細書に示される。
【０１８２】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＸＩＩＩ）：
【０１８３】
【化３７】
2020522534.tif 000039
（式中、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシルまたはシリル基であり、アルキル、アリール、アシルまたはシリル基は、場合により１つまたは複数の置換基でさらに置換されている）
として本明細書に示される。
【０１８４】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＸＩＶ）：
【０１８５】
【化３８】
2020522534.tif 000040
（式中、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
として本明細書に示される。
【０１８６】
カルニチンエステルカチオン性モノマーについての一般的な構造式は、構造（ＸＶ）：
【０１８７】
【化３９】
2020522534.tif 000041
（式中、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０１８８】
カルニチンエステルカチオン性ポリマー
ポリマーであるカルニチンエステルカチオン性材料についての一般的な構造式は、構造（ＸＶＩ）：
【０１８９】
【化４０】
2020522534.tif 000042
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシルまたはシリル基であり、アルキル、アリール、アシルまたはシリル基は、場合により１つまたは複数の置換基でさらに置換されている）
として本明細書に示される。
【０１９０】
ポリマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＶＩＩ）：
【０１９１】
【化４１】
2020522534.tif 000043
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
として本明細書に示される。
【０１９２】
ポリマーであるカルニチン由来材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＶＩＩＩ）：
【０１９３】
【化４２】
2020522534.tif 000044
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｌ１は、示されるようにカルニチン分子をモノマー反復単位に共有結合するリンカーである）
として本明細書に示される。
【０１９４】
ポリマーであるカルニチンエステルカチオン性材料についての一般的な構造式は、構造（ＸＩＸ）：
【０１９５】
【化４３】
2020522534.tif 000045
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシルまたはシリル基であり、アルキル、アリール、アシルまたはシリル基は、場合により１つまたは複数の置換基でさらに置換されており、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリールからなる群から選択される）
として本明細書に示される。
【０１９６】
ポリマーであるカルニチンエステルカチオン性材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＸ）：
【０１９７】
【化４４】
2020522534.tif 000046
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基であり、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリールからなる群から選択される）
として本明細書に示される。
【０１９８】
非限定的な例として、Ｚ１は、それだけに限らないが、ｔｅｒｔ−ブチル（Ｂｕ）、２−クロロトリチル（２−Ｃｌ−Ｔｒｔ）、２，４−ジメトキシベンジル（Ｄｍｂ）、２−フェニルイソプロピル（２−ＰｈｉＰｒ）、５−フェニル−３，４−エチレンジオキシテニル（フェニル−ＥＤＯＴｎ）およびこれらのいずれかの誘導体；またはベンジル基およびベンジル基の誘導体から選択され得る。
【０１９９】
ポリマーであるカルニチンエステルカチオン性材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＸＩ）：
【０２００】
【化４５】
2020522534.tif 000047
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリールからなる群から選択される）
として本明細書に示される。
【０２０１】
ポリマーであるカルニチンエステルカチオン性材料についての一般的な構造式は、構造（ＸＸＩＩ）：
【０２０２】
【化４６】
2020522534.tif 000048
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｌ１は、カルニチン分子をモノマー反復単位に共有結合するリンカーであり、Ｚはアルキル、アリール、アシルまたはシリル基であり、アルキル、アリール、アシルまたはシリル基は、場合により１つまたは複数の置換基でさらに置換されている）
として本明細書に示される。
【０２０３】
ポリマーであるカルニチンエステルカチオン性材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＸＩＩＩ）：
【０２０４】
【化４７】
2020522534.tif 000049
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｌ１は、カルニチン分子をモノマー反復単位に共有結合するリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）
として本明細書に示される。
【０２０５】
ポリマーであるカルニチンエステルカチオン性材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＸＩＶ）：
【０２０６】
【化４８】
2020522534.tif 000050
（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｌ１は、カルニチン分子をモノマー反復単位に共有結合するリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０２０７】
ポリマーである、反応性官能末端基を有するカルニチンエステルカチオン性材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＸＶＩＩＩ）：
【０２０８】
【化４９】
2020522534.tif 000051
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｌ１は、カルニチン分子をモノマー反復単位に共有結合するリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０２０９】
ポリマーである、反応性官能末端基を有するカルニチンエステルカチオン性材料についての具体的な構造式は、構造（ＸＸＩＸ）：
【０２１０】
【化５０】
2020522534.tif 000052
（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｌ１は、カルニチン分子をモノマー反復単位に共有結合するリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンである）
として本明細書に示される。
【０２１１】
カルニチンエステル材料を合成する方法
本発明の態様によると、本明細書の実施例５に例示される、新規なカルニチンエステル材料を得るための合成プロトコルが提供される。
【０２１２】
本発明によって提供されるカルニチンエステル材料は、それだけに限らないが、カルニチン由来双性イオン性材料の合成における使用、抗微生物ポリマーとしての使用、および負に帯電したタンパク質、遺伝子またはポリマーのための縮合／複合体化ポリマー試薬としての使用などの種々の方法に有用である。
【０２１３】
集合体
リポソーム、ミセル、ポリマーソームおよび他の粒子集合体などの集合体は、Ｌｉａｏ  Ｊら、Ｒｅｃｅｎｔ  ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｐｏｌｙｍｅｒｓｏｍｅｓ、Ｃｕｒｒ  Ｐｈａｒｍ  ２０１２年１２月；１８（２３）：３４３２−４１；Ｍｕｌｌｅｒ  ＬＫら、Ｎａｔｕｒａｌ  ｌｉｐｏｓｏｍｅｓ  ａｎｄ  ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ  ｆｏｒ  ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ、Ｂｉｏｃｈｅｍ  Ｂｉｏｐｈｙｓ  Ｒｅｓ  Ｃｏｍｍｕｎ．２０１５、４６８（３）：４１１−８；およびＬｕ  Ｙら、Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  ｍｉｃｅｌｌｅｓ  ａｎｄ  ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ｎａｎｏｎｉｚｅｄ  ｄｅｌｉｖｅｒｙ  ｖｅｈｉｃｌｅｓ  ｆｏｒ  ｐｏｏｒｌｙ  ｓｏｌｕｂｌｅ  ｄｒｕｇｓ、Ｉｎｔ  Ｊ  Ｐｈａｒｍ．２０１３、４５３（１）：１９８〜２１４に記載されるような周知の標準的な方法を使用して生成される。
【０２１４】
「リポソーム」という用語は、水性内部空間を封入する両親媒性脂質分子の二重層粒子を指す。リポソームは、典型的には小型単層小胞（ＳＵＶ）、大型単層小胞（ＬＵＶ）または多層小胞（ＭＬＶ）として生成される。治療薬および／または診断薬は、リポソームの水性内部空間へのカプセル化によってリポソームと連結することができ、リポソームの脂質二重層内に配置することができ、および／またはイオン結合などの結合もしくはファンデルワールス力による結合によってリポソームと結合することができる。
【０２１５】
本発明の態様によるリポソーム、ミセル、ポリマーソームおよび他の粒子集合体は、一般的に直径が約１ナノメートル〜１ミクロンの範囲にあるが、サイズに関して限定されない。
【０２１６】
それだけに限らないが、溶媒／水和法、エタノールまたはエーテル注入法、凍結／解凍法、超音波処理法、逆相蒸発法および界面活性剤法を含む周知の標準的な方法を使用して、リポソームが生成される。リポソームならびにその調製および使用に関する方法は、Ｌｉｐｏｓｏｍｅｓ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ（Ｔｈｅ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ａｐｐｒｏａｃｈ  Ｓｅｒｉｅｓ、２６４）、Ｖ．Ｐ．ＴｏｒｃｈｉｌｉｎおよびＶ．Ｗｅｉｓｓｉｇ（編者）、Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ；第２版、２００３；Ｎ．Ｄｕｚｇｕｎｅｓ、Ｌｉｐｏｓｏｍｅｓ、パートＡ、第３６７巻（Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｉｎ  Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ）Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ；第１版、２００３；Ｌ．Ｖ．Ａｌｌｅｎ，Ｊｒ．ら、Ａｎｓｅｌ’ｓ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、第８版、Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ：Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆Ｗｉｌｋｉｎｓ、２００５、６６３〜６６６頁；ならびにＡ．Ｒ．Ｇｅｎｎａｒｏ、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ：Ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｙ、Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ  Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆Ｗｉｌｋｉｎｓ、第２１版、２００５、７６６〜７６７頁に見出される。
【０２１７】
医薬組成物の薬学的に許容される担体および製剤は、当技術分野で知られており、例示的に、それだけに限らないが、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ：Ｔｈｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ｏｆ  Ｐｈａｒｍａｃｙ、第２１版、Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆Ｗｉｌｋｉｎｓ、Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ、２００６；およびＡｌｌｅｎ，Ｌ．Ｖ．ら、Ａｎｓｅｌ’ｓ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ  Ｄｏｓａｇｅ  Ｆｏｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｒｕｇ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、第８版、Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ，Ｗｉｌｌｉａｍｓ＆Ｗｉｌｋｉｎｓ、Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ、２００５に記載されるものを含む。
【０２１８】
単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、限定的であることを意図しておらず、明示的に言及しない限りまたは文脈上特に明記されていない限り、複数指示対象を含む。
【０２１９】
発明の組成物および方法の実施形態を以下の実施例に例示する。これらの実施例は、例示目的で提供されるものであり、発明の組成物および方法の範囲に対する限定とみなされない。
【実施例１】
【０２２０】
材料
Ｌ−カルニチン塩酸塩（＞９８％）、無水Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、９９．８％）、ヒドロキノン（９９％）、トリエチルアミン（ＴＥＡ、９９．５％）、無水ジクロロメタン（ＤＣＭ、９９．８％）、無水ジエチルエーテル（９９％）、臭化銅（Ｉ）（９９．９％）、ブロモイソブチリルブロミド（ＢＩＢＢ  ９８％）、１１−メルカプト−１−ウンデカノール（９７％）、２，２’−ビピリジン（ＢＰＹ  ９９％）および活性炭（ＤＡＲＣＯ、−１００粒形）をＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅから購入した。無水メタノール（９９％）および塩化アクリロイル（＞９６％）をＡｌｆａ  Ａｅｓａｒ、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから入手した。アルコール（２００標準強度）をＤｅｃｏｎ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から購入した。
【０２２１】
Ｌ−カルニチンＭＡモノマーの合成および精製
そのスキームが図１に示される一段階反応を使用して、Ｌ−カルニチンＭＡモノマーの合成を達成した。手短に記載すると、Ｌ−カルニチン塩酸塩１．９７ｇ（１０ｍｍｏｌ）およびヒドロキノン１００ｍｇを、窒素でパージしたフラスコ中の無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２５ｍｌに添加した。混合物を４０℃に加熱し、１０分間攪拌した。次いで、塩化アクリロイル２．４３ｍｌ（３０ｍｍｏｌ）を溶液に滴下し、温度を８０℃に上げて３時間反応させた。反応中、フラスコを、トリエチルアミン（ＴＥＡ）で満たした液封ボトルにつながるチューブに接続して、反応からの過剰の塩化水素（ＨＣｌ）を吸収した。出発材料Ｌ−カルニチン塩酸塩が徐々に溶解し、溶液が透明な茶色になった。
【０２２２】
Ｌ−カルニチンＭＡモノマーを得るための一段階反応にとって正しい溶媒を選択することが重要である。塩化アクリロイルを非プロトン性溶媒に溶解してその反応性を保護しなければならない。他方で、Ｌ−カルニチンは親水性であり、表１に示されるように、アセトニトリルおよびＤＣＭなどのほとんどの非プロトン性溶媒にほとんど溶解することができない。温度を上昇させることによって、Ｌ−カルニチン塩酸塩をＤＭＦおよびジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に部分的に溶解させることができる。ＤＭＳＯはスワーン酸化を通して塩化アクリロイルと劇的に反応したので、ＤＭＦを溶媒として選択した。
【０２２３】
【表１】
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表1: 40℃および80℃での様々な溶媒への80mg/mlのL-カルニチン塩酸塩およびL-カルニチン分子内塩の溶解度(なし: 可溶性でない; 部分的: 部分的に可溶性である; あり: 可溶性である)
【０２２４】
Ｌ−カルニチン塩酸塩が８０℃で溶媒ＤＭＦに部分的に溶解して反応を促進することができるので、反応温度を８０℃で選択した。さらに、低温では、ヒドロキノンが重合開始剤であるベンゾキノンに酸化され、塩化アクリロイルと反応せず、副産物をもたらしたので、高温（４０℃以上）を維持することが重要である。ここで生成されたデータは、室温で、ヒドロキノンが塩化アクリロイルと有意に反応したことを示している（計算Ｍｗ  Ｃ１２Ｈ１０Ｏ４＋Ｈは２１９．７、ｍ／ｚ２２０．１の質量分析によって確認）。
【０２２５】
ヒドロキシ基と塩化アクリロイルとの間の典型的な反応では、ＴＥＡが反応効率を高める脱酸（ｄｅａｃｉｄ）試薬として反応混合物に通常使用される。しかしながら、ＴＥＡは、（１）Ｌ−カルニチンを塩酸塩形態から分子内塩形態に変え、これは８０℃でさえＤＭＦに完全に不溶性であった（表１参照）；および（２）高温では、塩化アクリロイルがＴＥＡと有意に反応して、精製手順を複雑化する副産物を生成したので、本発明の合成反応系に使用することはできない。
【０２２６】
上記の一段階反応後、粗生成物を以下のように精製した。生成した塩化水素の大部分および過剰量の塩化アクリロイルを、反応溶液を攪拌することによって、真空下、室温で除去した。次いで、得られた混合物を−２０℃に一晩置いた。未反応Ｌ−カルニチン塩酸塩を沈殿させ、濾過によって除去した。得られた溶液を無水ＴＥＡによってさらに処理し、Ｌ−カルニチンＭＡモノマー生成物、トリエチルアミン塩酸塩および一定の着色不純物を沈殿させた。沈殿をジクロロメタン（ＤＣＭ）で洗浄して、トリエチルアミン塩酸塩を除去し、真空乾燥させた。着色不純物を除去するために、得られた生成物を、４０℃で２時間、活性炭と攪拌して無水メタノールに溶解した。上清を遠心分離によって得て、ジエチルエーテルに沈殿させ、真空中で乾燥させた。淡黄色粉末の形態のＬ−カルニチンＭＡモノマーが、最適化収率約４３％で得られた。
【０２２７】
Ｌ−カルニチンＭＡモノマーの特徴付け
溶媒としてＤ２Ｏを使用して、Ｖａｒｉａｎ  Ｍｅｒｃｕｒｙ−４００ＭＨｚ  ＮＭＲを使用して、Ｌ−カルニチンＭＡの核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルを測定した。ｍｅｓｔｒｅｃ２３ソフトウェアを使用して、ピーク下面積を計算した。溶媒としてのメタノール中、Ｗａｔｅｒ  Ｍｉｃｒｏｍａｓｓ  ＺＱイオントラップ質量分析計で質量分析を行った。
【０２２８】
図２に示されるように、Ｌ−カルニチンＭＡモノマーの構造をＮＭＲで確認した。図６に示される未反応Ｌ−カルニチンのＮＭＲ分析と比較して、Ｌ−カルニチンＭＡモノマーが、二重結合構造上の３個の水素に対応する３つの新たなＮＭＲピーク（ａ、ｂおよびｃ）を示したことが分かる。ピークｄ（四級アンモニウム構造の９個の水素）とピークｂ（二重結合構造の１個の水素）の面積比は８．８７であり、モノマー合成中に重合が起こらなかったことを示している。質量分析計がさらに、Ｌ−カルニチンＭＡモノマーについてｍ／ｚ２１６．２を与えることによって合成の成功を確認した（Ｌ−カルニチンＭＡ＋Ｈについての計算Ｍｗは２１６．４であった）。
【０２２９】
金基板上のＬ−カルニチンＭＡポリマーブラシコーティングの調製
表面プラズモン活性金層でコーティングしたＳＰＲガラスチップを、Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｃｚｅｃｈ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、チェコ共和国から購入した。金表面をＤＩ水および純エタノールで洗浄し、次いで、これをオゾンクリーナーに入れ、２０分間加熱した。洗浄後、チップを、１ｍＭ  ＡＴＲＰ開始剤ω−メルカプトウンデシルブロモイソブチレートを含有する純エタノールに一晩浸漬した。次いで、金基板を純エタノール、引き続いてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）ですすぎ、窒素流中で乾燥させた。原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）によって、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーを金基板上に成長させた。手短に言えば、ＤＩ水およびＤＭＦを窒素で１５分間パージして酸素を除去した。ＣｕＢｒ２１．４ｍｇおよび２，２’−ビピリジン（ＢＰＹ）４６．２５ｍｇならびに洗浄した基板を、３回の真空／窒素サイクルで処理した反応管に添加した。Ｌ−カルニチンＭＡモノマー２１６ｍｇ（１ｍｍｏｌ）を、３回の真空／窒素サイクルで処理した別の反応管に添加した。混合溶媒（ＤＩ水／ＤＭＦ  ２：１体積比）５ｍｌを両管に添加し、Ｌ−カルニチンＭＡモノマー溶液を、シリンジを使用して金チップを含有する管に移した。管を密封し、室温で３時間穏やかに攪拌してＡＴＲＰ反応を行った。反応後、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーコーティング基板をＤＩ水に浸漬して、未反応Ｌ−カルニチンＭＡモノマーおよび他の小分子を試験前に除去した。
【０２３０】
コーティング厚さ特徴付け
ＡＴＲＰ後、表面エリプソメトリおよび原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって、ポリマーブラシ厚さを測定した。表面エリプソメトリをエリプソメータ（α−ＳＥＴＭ、Ｊ．Ａ．Ｗｏｏｌｌａｍ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．）で実施し、仮定金表面屈折率１．４５を用いて様々なコーティング部位の３つの測定値の平均によって厚さを計算した。露出金基板およびＬ−カルニチンＭＡポリマーブラシコーティング金基板のＡＦＭイメージングを、ＶＥＥＣＯ製のＤｉｍｅｎｓｉｏｎ  ３１００  ＡＦＭで行った。イメージングの前に試料を真空乾燥させた。Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシコーティングを鋭いランセットで穏やかに引っかいて、厚さ測定用のコーティング部分を露出させた。公称周波数１５０ｋＨｚでシリコンプローブ（ＶＥＥＣＯ）を使用してタッピングモードを通して、空気中でコーティング厚さおよび形態を測定した。Ｎａｎｏｓｃｏｐｅソフトウェアバージョン５．１２（ＶＥＥＣＯ）を使用して、ＡＦＭ像を分析した。
【０２３１】
反応温度（室温または４０℃）および反応時間（３時間またはそれ以上）がコーティング厚さに有意に影響を及ぼさないことが分かった（差２％未満）。しかしながら、表２に示されるように、反応溶媒または混合溶媒はコーティング厚さに顕著な影響を及ぼした。
【０２３２】
【表２】
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表2 様々なATRP反応溶媒から得られた金基板上のL-カルニチンMAポリマーコーティング厚さ(平均±標準偏差、n=3)
【０２３３】
混合溶媒へのメタノールの使用が、得られるポリマーブラシ厚さを減少させるように見えた。水／ＤＭＦ系がＬ−カルニチンＭＡポリマーフィルムを成長させるのにより適しており、２：１の水／ＤＭＦ体積比で、フィルム厚さは２３．０±３．８ｎｍ（平均±標準偏差、ｎ＝３）に到達した。この厚さは、ＰＣＢＭＡブラシコーティングの２６．６±０．５ｎｍと匹敵し、優れた防汚性能を示している。
【０２３４】
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）のテーピングモードによって可視化されるように（図３Ａ参照）、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシ表面の形態は露出金表面と有意に異なっていた。Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシ表面の厚さもＡＦＭによって測定した。鋭いランセットを使用して、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシ表面上に浅い引っかき傷を作った。引っかき傷の深さを測定することによって、ポリマーブラシ厚さが、表面エリプソメトリによって測定した厚さ値と一致して２０．５±４．６ｎｍ（平均±標準偏差、ｎ＝４）であると計算した（図７参照）。
【０２３５】
ＳＰＲセンサーによるタンパク質吸着の測定
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｃｚｅｃｈ  Ａｃａｄｅｍｙ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ、チェコ共和国によってオーダーメイドされた表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ）センサーを使用して、露出金基板、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシコーティング基板およびＰＣＢＭＡポリマーブラシコーティング基板上のタンパク質吸収を測定した。試験するチップをプリズムの底面に取り付けた。４つの独立した並流チャネルを備えた４チャネルフローセルを、実験中の液体試料を含有するために使用した。最初に、５０μｌ／分および２５℃のＰＢＳ緩衝液を使用して安定なベースラインを得た。ＰＢＳ中１．０ｍｇ／ｍＬのフィブリノーゲン（負に帯電、ウシ血漿由来、Ｓｉｇｍａ）およびリゾチーム（正に帯電、鶏卵卵白由来、Ｓｉｇｍａ）溶液（０．１５Ｍ、ｐＨ７．４）を、流量０．０５ｍＬ／分で１０分間表面上に流し、引き続いてＰＢＳを流して緩やかに結合したタンパク質を除去した。表面感受性ＳＰＲ検出器を使用して、リアルタイムでタンパク質−表面相互作用を監視した。タンパク質注入前後のベースライン間の波長シフトを使用して、表面上の非特異的タンパク質吸着（単位面積当たりの表面タンパク質濃度（質量））を測定した。露出金ＳＰＲ基板については、共振波長７５０ｎｍで始まる１ｎｍ波長シフトが、１７ｎｇ／ｃｍ２の吸収タンパク質を表す。Ｊ．Ｈｏｍｏｌａ、Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｂａｓｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒｓ、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ、２００６を参照されたい。２３ｎｍのＬ−カルニチンＭＡポリマーブラシ表面については、Ｃａｏ  Ｚら、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．編、２０１１、５０：６１０２〜６１０４に詳細が記載される既存のプロトコルに基づいて、較正因子１．３１を計算した。よって、この具体的なＬ−カルニチンＭＡポリマーコーティングチップについては、共振波長における１ｎｍシフトが、２２．３ｎｇ／ｃｍ２のタンパク質被覆を表す。
【０２３６】
図３Ｂに示されるように、フィブリノーゲンとリゾチームの両方の検出不能な吸着（０．３ｎｇ／ｃｍ２未満）が観察された。結果は、得られたＬ−カルニチンＭＡポリマーコーティング表面が、ＰＣＢＭＡ（０．３ｎｇ／ｃｍ２未満）コーティングと匹敵するタンパク質結合に対する「超低汚損」を示したことを示している。超低汚損は、５ｎｇ／ｃｍ２未満までタンパク質吸着に耐えることができることによって定義され、これは血液適合性のために血小板粘着を阻害するのに望ましい。参照として、タンパク質結合の単層は１００〜５００ｎｇ／ｃｍ２のセンサー応答をもたらした。
【０２３７】
ＵＶ照射を通して、Ｌ−カルニチンＭＡモノマーおよび市販のＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）架橋剤を使用して、ヒドロゲルネットワーク（図５Ｂ参照）を調製し、防汚特性について試験した。
【０２３８】
０．２％ＵＶ開始剤２−ヒドロキシ−４’−（２−ヒドロキシエトキシ）−２−メチルプロピオフェノン（Ｉ−２９５９）および５％架橋剤Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡＡ）の存在下で、５０％（重量比）のＬ−カルニチンＭＡモノマー溶液のＵＶ照射によって、Ｌ−カルニチンＭＡヒドロゲルを製作した。プレゲル溶液を、厚さ１ｍｍのＴｅｆｌｏｎスペーサーによって分離した２枚のスライドガラス間の空間に満たした。ヒドロゲルをＤＩ水中で平衡化して、未反応小分子を除去した。さらなる評価のために穿孔器を使用して、ヒドロゲル試料をディスク形状（直径５ｍｍおよび厚さ１ｍｍ）に仕立てた。
【０２３９】
モデルタンパク質としてヒトフィブリノーゲンを使用して、酵素結合免疫吸着測定（ＥＬＩＳＡ）によって、タンパク質結合への抵抗におけるＬ−カルニチンＭＡ由来ヒドロゲルの防汚特性を評価した。
【０２４０】
ＰＣＢＭＡ（陽性対照）、ＰＨＥＭＡ（陰性対照）およびＬ−カルニチンＭＡヒドロゲル上のヒトフィブリノーゲン（Ｆｇ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）吸着を測定するために、ヒドロゲル試料を２４ウェルプレート中１ｍｇ／ｍｌのＦｇと室温で１０分間インキュベートし、引き続いてＰＢＳ緩衝液で５回洗浄した。次いで、Ｌ−カルニチンＭＡヒドロゲルを１ｍｇ／ｍｌのウシ血清アルブミン溶液と室温で１０分間インキュベートし、ＰＢＳ緩衝液で再び５回洗浄した。次いで、試験するヒドロゲル試料を新たなウェルに移した。次に、これらをＰＢＳ中１：２００希釈の西洋ワサビペルオキシダーゼ（ＨＲＰ）コンジュゲート抗フィブリノーゲンと１０分間インキュベートし、引き続いて同じ緩衝液でさらに５回洗浄した。５回目の洗浄後、試験するヒドロゲルを新たなウェルに移し、ＳＩＧＭＡＦＡＳＴ  ＯＰＤを３０秒間隔で各ウェルに添加した。試料をＯＰＤ溶液中で光から離して３０分間インキュベートした。上清を各試験ウェルから取り出し、９６ウェルプレートに移し、その４９０ｎｍでの吸光度を測定した。全ての試料を３連で測定した。
【０２４１】
結果は、Ｌ−カルニチンＭＡヒドロゲルが、ポリ−（ヒドロキシエチル）メタクリレート（ＰＨＥＭＡ）ヒドロゲル（陰性対照）と比較して優れた防汚特性を示し、一般的に使用されるＰＣＢＭＡヒドロゲルと同様の防汚レベルを達成することができることを示した（図５Ａ参照）。
【０２４２】
微生物付着試験
Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシコーティングを、モデル細菌として大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）Ｋ１２を使用した微生物付着試験でさらに検証した。
【０２４３】
細菌培養のために、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）Ｋ１２をルリア−ベルターニ（ＬＢ）寒天プレート上、３７℃で一晩培養した。１つのコロニーを摘み取り、３００ｒｐｍ振盪速度で、３７℃で一晩の２５ｍＬのＬＢ培地（２０ｇ／Ｌ）中での培養に移した。細菌培養物を使用して、１５０ｍｌのＬＢ培地中第２の培養物に接種した。新たな培養物を、６００ｎｍで光学濃度０．９に到達するまで、３７℃で連続的に振盪した。得られた細菌を４４００ｒｐｍで５分間の遠心分離によって回収した。次いで、細菌を滅菌ＰＢＳで３回洗浄し、付着実験のために濃度１０８個細胞／ｍｌに希釈した。
【０２４４】
露出金基板、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーおよびＰＣＢＭＡポリマーでコーティングした金表面を、細菌懸濁液（１０８個細胞／ｍｌ）に０．５時間入れ、引き続いてＰＢＳで穏やかに洗浄して緩やかに結合した細菌を除去した。
【０２４５】
基板での細菌インキュベーション後、基板を取り出し、０．１Ｍリン酸ナトリウム緩衝液中２．５％グルタルアルデヒド、２％パラホルムアルデヒドの固定溶液に浸漬した。次いで、基板を勾配エタノール系列中で脱水し、真空中で乾燥させた。ＳＥＭイメージング前に、基板試料をＳＥＥＶａｃ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ＩＶスパッタコーターを使用して２０秒間ナノ金層でコーティングした。５μｍ倍率でＪＳＭ−６５１０ＬＶ  ＳＥＭを使用して付着した細菌を撮像し、９００μｍ２当たりの細菌数を計数することによって、細菌付着密度を計算した。
【０２４６】
ＳＥＭ像（図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃ参照）は、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーブラシ表面が、非コーティング露出金表面（１００μｍ２当たり１１．４±２．２個の細菌）と比較して、細菌付着を大いに減少させる（１００μｍ２当たり０．２８±０．０３個の細菌（平均±標準偏差、ｎ＝６））ことを示した。ＰＣＢＭＡ上の細菌付着は１００μｍ２当たり０．３２±０．０５個の細菌であり、ｐ＜０．０００１で、細菌付着密度においてＰＣＢＭＡコーティング表面とＬ−カルニチンＭＡポリマーコーティング表面との間に有意差はなかった（図４Ｄ参照）。結果は、Ｌ−カルニチンＭＡポリマーが、先行技術の双性イオン性ポリマーＰＣＢＭＡと同じ優れた細菌付着に対する防汚能力を有することを示している。
【実施例２】
【０２４７】
ＮＨＳエステル末端カルニチン由来双性イオン性ポリマーの合成および精製
ＮＨＳエステル末端カルニチン−ｔＢｕエステルポリマーをトリフルオロ酢酸で処理してｔ−Ｂｕ基を除去し、エチルエーテル中で沈殿させ、真空条件下で乾燥させて、ＮＨＳエステル末端カルニチン由来双性イオン性ポリマーを得た。
【０２４８】
アミノ基末端双性イオン性カルニチン由来双性イオン性ポリマーの合成および精製
アミノ基末端カルニチン−ｔＢｕエステルポリマーをトリフルオロ酢酸で処理してｔＢｕ基を除去し、エチルエーテル中で沈殿させ、真空条件下で乾燥させて、ＮＨＳエステル末端カルニチン由来双性イオン性ポリマーを得た。
【０２４９】
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−タンパク質コンジュゲートの合成および精製
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−インスリンコンジュゲートの合成および精製
ポリマーのＮＨＳエステル基を、タンパク質上の利用可能なアミン基と反応させることによって、カルニチンポリマーとインスリンのコンジュゲーションを行う。典型的には、インスリン（１ｍｇ／ｍｌ）を０．１Ｍ  Ｎａ２ＣＯ３緩衝液に溶解する。予め溶解したＮＨＳエステル末端カルニチン由来双性イオン性ポリマーを、ポリマー：インスリンモル比＝１．２：１でインスリン溶液に添加し、反応混合物を氷浴中７００ｒｐｍで１時間攪拌して粗生成物を得る。反応後、緩衝液をＨＣｌによってｐＨ７．４に調整する。得られたカルニチン由来双性イオン性ポリマー−インスリンコンジュゲートを精製するために、粗生成物を、ＰＢＳに対して透析キット（例えば、６〜８ｋＤａ、ＭＷＣＯ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ）に入れる。ＭＷカットオフを、ポリマー−インスリンコンジュゲートを保持するが、遊離インスリンと非コンジュゲートポリマーの両方を通過させるように選択する。ＰＤ−１０カラムを使用して精製ポリマー−インスリン試料を脱塩し、貯蔵のために凍結乾燥する。
【０２５０】
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−化学薬物コンジュゲートの合成
カルニチン由来双性イオン性ポリマー−パクリタキセルコンジュゲートの合成
パクリタキセル８５３ｍｇ（１ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン２８０μｌ（２ｍｍｏｌ）を氷浴でＤＭＦ５ｍｌに溶解する。次いで、塩化アクリロイル２５５μｌ（３ｍｍｏｌ）を混合物に添加し、反応を２時間続ける。沈殿を濾過し、過剰の塩化アクリロイルを減圧下で除去する。混合物をジエチルエーテル中で沈殿させることにより、原生成物を得る。生成物を冷クロロホルムで３回洗浄し、真空下で乾燥させて、パクリタキセルモノマー（すなわち、重合可能な二重結合で修飾された、例えば、Ｃ２’および／またはＣ７にヒドロキシル基を有するパクリタキセル）を得る。
【０２５１】
パクリタキセルモノマー、カルニチン−ｔＢｕモノマーおよび過酸化ベンジルを６０℃でＤＭＦに溶解し、１時間攪拌したままにする。得られたコポリマーを、エチルエーテル中で沈殿させることにより得て、パクリタキセルモノマーを除去する。原生成物をトリフルオロ酢酸で処理してｔＢｕ基を除去し、エチルエーテル中で沈殿させ、真空条件下で乾燥させる。得られた生成物を水中で透析して、微量のモノマーおよび不純物を除去する。カルニチン由来双性イオン性ポリマー−パクリタキセルコンジュゲートの最終生成物が凍結乾燥後に得られる。
【実施例３】
【０２５２】
脂質−カルニチンポリマーコンジュゲートの合成および精製
ＤＳＰＥ−カルニチンポリマーコンジュゲート
１，２−ジステアロイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（ＤＳＰＥ、Ｇｅｎｚｙｍｅ  Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ）を、受け取った状態のままで使用する。典型的な反応では、ＮＨＳエステル末端カルニチンｔＢｕポリマー（ポリマーのＭＷは５Ｋである）０．７３ｇおよびＤＳＰＥ０．３１ｇを、トリエチルアミン（ＴＥＡ）１４２μＬの存在下、クロロホルム６０ｍＬ／ＤＭＦ８．６ｍＬ混合溶媒中で５日間攪拌する。次いで、反応混合物を蒸発させ、エチルエーテル中で沈殿させる。沈殿をアセトニトリルによって抽出し、濾過して非コンジュゲートＤＳＰＥを除去する。ＤＳＰＥ−カルニチンポリマーコンジュゲートおよび非コンジュゲートカルニチンポリマーを含有する濾液を乾燥させ、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）で４時間処理し、エチルエーテル中で沈殿させ、真空乾燥させる。得られたＤＳＰＥ−カルニチンポリマーコンジュゲートおよび非コンジュゲートカルニチンポリマーを含有する生成物を、２０ｍＭヒドロキシルアミンで、２００ｍＭリン酸緩衝液（ｐＨ＝８）中で中和し、ＰＢＳ中、および後で、水中で繰り返し限外濾過（３０Ｋ  ＭＷカットオフ、Ａｍｉｃｏｎ  Ｕｌｔｒａ−１５、Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ、Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ、ＭＡ）する。得られた脂質−ポリマーコンジュゲートをさらなる使用のために凍結乾燥する。
【０２５３】
【化５１】
2020522534.tif 000055
【実施例４】
【０２５４】
脂質−カルニチンポリマーコンジュゲートの合成および精製
ＰＬＧＡ−カルニチンポリマーブロックコポリマー
コンジュゲーション方法はＮＨＳ／ＥＤＣ化学による。手短に言えば、ＣＯＯＨ末端ＰＬＧＡ３．２ｇ（０．２０ｄｌ／ｇ）、ＮＨＳ８６．４ｍｇおよびＥＤＣ１４７．２ｍｇを、塩化メチレン６ｍｌ中室温で４時間反応させる。次いで、エチルエーテル５ｍｌを添加して白色沈殿を得る。得られたＰＬＧＡ−ＮＨＳを冷エチルエーテル／メタノール混合物（２／１、Ｖ／Ｖ）で洗浄してＮＨＳおよびＥＤＣ残渣を除去し、次いで、使用前に真空乾燥させる。ＮＨ２末端カルニチンｔＢｕエステルポリマー９２５ｍｇおよびＰＬＧＡ−ＮＨＳ１．６８ｇを、アセトニトリル７ｍｌ中トリエチルアミン５０μｌの存在下、６０℃で２０時間コンジュゲートする。得られたＰＬＧＡ−カルニチン−ｔＢｕブロックポリマーを冷メタノール中で沈殿させる。非コンジュゲートポリマーは冷メタノールに溶解することができ、これを、洗浄サイクルを繰り返すことによって除去する。次いで、ＰＬＧＡ−ｃｏ−カルニチン−ｔＢｕポリマーをＴＦＡで１時間処理してｔＢｕエステル基を除去する。得られたＰＬＧＡ−ｃｏ−カルニチンポリマーを繰り返しエチルエーテル中で沈殿させ、使用前に真空中で乾燥させる。
【０２５５】
【化５２】
2020522534.tif 000056
【実施例５】
【０２５６】
Ｌ−カルニチンエステル材料を生成するための例示手順
この例では、カルニチンエステル材料、アクリルカルニチンｔｅｒｔ−ブチレートの合成を記載する。この合成スキームを、例えば、代わりの出発材料の使用によって修正して、他のカルニチンエステル材料を得ることができる。
【０２５７】
ステップ１−ｔｅｒｔブチル３−ブテノエート（１）からのｔｅｒｔ−ブチル−３，４−エポキシブチレート（２）の合成
ｔｅｒｔブチル３−ブテノエート１  ０．８４ｇ（６ｍｍｏｌ）のクロロホルム１０ｍｌ中溶液に、冷却および攪拌しながら、ｍ−クロロ過安息香酸１．８２ｇ（９ｍｍｏｌ）のクロロホルム２５ｍｌ中溶液を滴加した。ＴＬＣを使用して反応が完了したかどうかを監視しながら、溶液を４０℃で２０時間放置した。得られた沈殿を濾過によって除去し、濾液を新たに調製した１０％亜硫酸ナトリウム水溶液３０ｍｌと３０分間攪拌した（陰性デンプン−ヨウ化物試験）。次いで、気泡が形成しなくなるまで、５％重炭酸ナトリウム溶液を添加した。有機相を回収し、溶液が透明になるまで、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させた。無色の液体になるまで濾液の溶媒を回転真空によって除去した。生成物を、減圧で無色液体、０．３ｍｍＨｇでｂｐ４０〜４２℃として蒸留した。
【０２５８】
【化５３】
2020522534.tif 000057
【０２５９】
ステップ２−ｔｅｒｔ−ブチル−３，４−エポキシブチレート（２）からのカルニチン−ｔｅｒｔ−ブチレート（３）の合成
２  ０．６５６ｇ（４．２ｍｍｏｌ）、トリメチルアミン塩酸塩０．３２０ｇ（３．３ｍｍｏｌ）および無水メタノール２．０ｍｌの混合物を室温で３日間攪拌した。混合物をエチルエーテル中で沈殿させた。生成物を水で抽出し、凍結乾燥して最終生成物３を得た。
【０２６０】
【化５４】
2020522534.tif 000058
【０２６１】
Ｘはカチオン中心に結合した対イオン（例えば、Ｃｌ−、Ｂｒ−およびＩ−などのハライド）である。
【０２６２】
ステップ３−カルニチンｔｅｒｔ−ブチレート（３）からのアクリルカルニチンｔｅｒｔ−ブチレート（カルニチン−ｔＢｕモノマー）（４）の合成
アクリルカルニチンｔｅｒｔ−ブチレート３  ０．２１８ｇ（１ｍｍｏｌ）およびトリエチルアミン２７８μＬ（２ｍｍｏｌ）のＤＭＦ３ｍｌ中溶液に、ＤＭＦ溶液１ｍｌ中塩化アクリロイル１６１μＬ（２ｍｍｏｌ）を氷浴で滴加した。次いで、反応を４０℃で２時間続けた。混合物をエチルエーテル中で沈殿させ、クロロホルムで３回洗浄した。真空下で乾燥させた後、カルニチン−ｔＢｕモノマーが得られた。
【０２６３】
【化５５】
2020522534.tif 000059
【０２６４】
ＮＨＳエステル末端カルニチンｔ−Ｂｕエステルポリマーの合成および精製
ＮＨＳエステルＡＴＲＰ開始剤の合成
Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（２．２６ｇ）および２−ブロモプロピオン酸１．４５ｍＬを無水ジクロロメタン５００ｍｌに溶解した。混合物を０℃に冷却し、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシルカルボジイミド３．３５ｇのジクロロメタン２５ｍＬ中溶液を滴加した。室温で一晩攪拌した後、反応混合物を濾過し、溶媒を減圧下で除去して黄色固体を得た。生成物をフラッシュクロマトグラフィーによってさらに精製した；ＮＨＳエステルＡＴＲＰ開始剤（Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド２−ブロモプロパノエート）２．４ｇが白色固体として得られた（収率＝５９％）。
【０２６５】
【化５６】
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【０２６６】
ＮＨＳエステル末端カルニチンｔ−Ｂｕエステルポリマーの合成
Ｃｕ（Ｉ）Ｂｒ／１，１，４，７，１０，１０−ヘキサメチルトリエチレンテトラミン（ＨＭＴＥＴＡ）触媒を使用して、無水ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中でカルニチン−ｔＢｕモノマーの原子移動ラジカル重合（ＡＴＲＰ）を行った。典型的な重合では、窒素で通気することによって、ＤＭＦおよび液体ＨＭＴＥＴＡリガンドから別々に酸素を一掃した。カルニチン−ｔＢｕモノマー１ｇおよびＮ−ヒドロキシスクシンイミド（ＮＨＳ）エステルＡＴＲＰ開始剤１１８ｍｇをシュレンク管に添加した。第２のシュレンク管に、Ｃｕ（Ｉ）Ｂｒ６８ｍｇを添加した。両管を、窒素と真空との間を３回サイクリングすることによって脱酸素した。脱酸素ＤＭＦ８ｍＬおよび２ｍＬをモノマー／開始剤管およびＣｕ（Ｉ）Ｂｒ管にそれぞれ添加した；脱酸素ＨＭＴＥＴＡ１２９μＬをＣｕ（Ｉ）Ｂｒ含有溶液に添加し、窒素保護下で３０分間攪拌した。次いで、触媒溶液（Ｃｕ（Ｉ）／ＨＭＴＥＴＡ）をモノマー／開始剤溶液に移して反応を開始させた。反応を室温で１２時間実行した。重合後、反応混合物をエチルエーテル中で完全に沈殿させた。次いで、沈殿を真空下で乾燥させて、ＤＭＦ３〜５ｍＬに再溶解し、アセトン中で沈殿させて、可溶性触媒および微量のモノマーを除去した。この溶解−沈殿サイクルを３回繰り返して触媒を完全に除去した。残っているエステルポリマーを真空下で一晩乾燥させ、ＮＭＲによって分析した。
【０２６７】
【化５７】
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【０２６８】
ＮＨ２末端カルニチンｔ−Ｂｕエステルポリマーの合成および精製
ＮＨ２末端ＡＴＲＰ開始剤の合成
以前報告された確立された手順に基づく修正方法を介して、ＮＨ２官能基を有するＡＴＲＰ開始剤を合成した。手短に言えば、２−ブロモイソブチリルブロミド３．５７ｇを、氷浴中ｔ−Ｂｏｃ−アミノエチルアルコール２．５ｇおよびトリエチルアミン１．７３ｇの塩化メチレン８ｍｌ中溶液に添加した。４時間の反応後、塩を濾別し、濾液を飽和重炭酸ナトリウム溶液で抽出した。塩化メチレン相を硫酸マグネシウム上で乾燥させ、蒸発させた。得られたｔ−Ｂｏｃ−アミノエチル２−ブロモイソブチレートをトリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）１５ｍｌによって２時間処理し、エチルエーテルを添加して結晶化した。
【０２６９】
【化５８】
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【０２７０】
ＮＨ２末端カルニチンｔ−Ｂｕエステルポリマーの合成
カルニチン−ｔＢｕモノマーのＡＴＲＰを以下の通り行った：Ｃｕ（Ｉ）Ｂｒ７４ｍｇおよびＨＭＴＥＴＡ１４８．６ｍｇをシュレンク管に入れ、３回の真空−窒素サイクルを受けさせた。次いで、脱気ＤＭＦ７ｍｌを添加して溶液Ａを作った。同様に、カルニチン−ｔ−Ｂｕモノマー１．９ｇおよび２−アミノエチル２−ブロモイソブチレート８０ｍｇを、酸素を完全に排除した別のシュレンク管に入れ、引き続いて脱気ＤＭＦ８ｍｌを添加して溶液Ｂを作った。Ｎ２保護下で溶液Ｂを溶液Ａに移すことによって、重合を開始した。６０℃で２４時間の反応後、最初にポリマーをジエチルエーテル中で沈殿させ、次いで、少量のエタノールに溶解し、アセトン中で繰り返し沈殿させて残留モノマー、開始剤および触媒を除去した。ＴＦＡ−ＮＨ３＋末端ポリマーを過剰のトリエチルアミンで処理して、ＴＦＡ保護を除去した。得られたＮＨ２末端カルニチンｔ−Ｂｕエステルポリマーを、エチルエーテル中で沈殿させることによって得て、さらに使用する前に真空下で乾燥させた。
【０２７１】
【化５９】
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【０２７２】
項目リスト
項目１．構造式（Ｉ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−は構造（Ｉ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（Ｉ）のアニオン中心に結合した対イオンである）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【０２７３】
項目２．Ｍが、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリホスファゼン、アクリルポリマー、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアルキド樹脂からなる群から選択されるポリマーの反復単位である、項目１に記載のカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【０２７４】
項目３．Ｌ１が−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数である、例えばｎ１は３である）である、項目１または２に記載のカルニチン由来双性イオン性モノマー。
【０２７５】
項目４．構造式ＩＩ（式中、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、Ｘ−は構造（ＩＩ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩ）のアニオン中心に結合した対イオンである）を有する、項目１から３のいずれか一項に記載のカチオン由来双性イオン性モノマー。
【０２７６】
項目５．構造式ＩＩａ（式中、Ｘ−は構造（ＩＩａ）のカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋は構造（ＩＩａ）のアニオン中心に結合した対イオンである）を有する、項目１から４のいずれか一項に記載のカチオン由来双性イオン性モノマー。
【０２７７】
項目６．構造式（ＩＶ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）を有するカチオン由来双性イオン性ポリマー。
【０２７８】
項目７．Ｍが、ポリエステル、ポリアミド、ポリ（アミノ酸）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリシロキサン、ポリウレタン、ポリホスファゼン、アクリルポリマー、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂およびアルキド樹脂からなる群から選択されるポリマーの反復単位である、項目６に記載のカルニチン由来双性イオン性ポリマー。
【０２７９】
項目８．Ｌ１が−Ｃ（＝Ｏ）Ｏ−（ＣＨ２）ｎ１−または−Ｃ（＝Ｏ）ＮＨ−（ＣＨ２）ｎ１−（式中、ｎ１は１〜２０の整数である、例えばｎ１は３である）である、項目６または７に記載のカルニチン由来双性イオン性ポリマー。
【０２８０】
項目９．構造式Ｖ（式中、Ｒ１は水素、フッ素、トリフルオロメチル、Ｃ１〜Ｃ６アルキルおよびＣ６〜Ｃ１２アリール基からなる群から選択され、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）を有する、項目６から８のいずれか一項に記載のカチオン由来双性イオン性ポリマー。
【０２８１】
項目１０．構造式Ｖａ（式中、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）を有する、項目６から９のいずれか一項に記載のカチオン由来双性イオン性ポリマー。
【０２８２】
項目１１．構造式（ＶＩＩ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシル、シリル基または置換アルキル、アリール、アシルもしくはシリル基である）を有するカルニチンエステルカチオン性モノマー。
【０２８３】
項目１２．構造式（ＶＩＩＩ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）を有するカルニチンエステルカチオン性モノマー。
【０２８４】
項目１３．構造式（ＸＶＩ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚはアルキル、アリール、アシル、シリル基または置換アルキル、アリール、アシルもしくはシリル基である）を有するカルニチンエステルカチオン性ポリマー。
【０２８５】
項目１４．構造式（ＸＶＩＩ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｚ１は保護基である）を有するカルニチンエステルカチオン性ポリマー。
【０２８６】
項目１５．構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを合成する方法であって、カルニチンまたはカルニチン塩、ヒドロキノンおよび無水ジメチルホルムアミドを、窒素でパージした反応容器中で合わせて、混合物を得るステップと；混合物を、５分〜１時間の範囲の時間、４０℃〜６０℃の範囲の温度に加熱して、第１の加熱混合物を得るステップと；塩化アクリロイルを第１の加熱混合物に添加するステップと；第１の加熱混合物を７０℃〜９０℃の範囲の温度に加熱して、第２の加熱混合物を得るステップと；第２の加熱混合物から過剰のＨＣｌを吸収しながら、第２の加熱混合物を、７０℃〜９０℃の範囲の温度で１〜５時間の範囲の反応時間反応させて、構造式（Ｉ）を有するカルニチン由来双性イオン性モノマーを得るステップとを含む方法。
【０２８７】
項目１６．カルニチンがＬ−カルニチンであり、カルニチン塩がＬ−カルニチン塩である、項目１５に記載の方法。
【０２８８】
項目１７．カルニチンまたはカルニチン塩が、ジメチルホルムアミド中約０．０１〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲の濃度を有する、項目１５または１６に記載の方法。
【０２８９】
項目１８．カルニチンまたはカルニチン塩の塩化アクリロイルに対するモル比が、約２０：１〜１：２０の範囲にある、項目１５、１６または１７のいずれか一項に記載の方法。
【０２９０】
項目１９．ヒドロキノンの塩化アクリロイルに対するモル比が、約１：１〜１：２０００の範囲にある、項目１５から１８のいずれか一項に記載の方法。
【０２９１】
項目２０．カルニチン由来双性イオン性モノマーの精製をさらに含む、項目１５から１９のいずれか一項に記載の方法。
【０２９２】
項目２１．構造式（ＸＸＶ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）を有するカルニチン由来ポリマーを含む組成物。
【０２９３】
項目２２．構造式（ＸＸＶＩＩ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）を有するカルニチン由来ポリマーを含む組成物。
【０２９４】
項目２３．治療薬および／または診断薬と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有するコンジュゲート組成物。
【０２９５】
項目２４．カルニチン由来双性イオン性ポリマーが、ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合によって治療薬および／または診断薬と共有結合しており、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有する、項目２３に記載のコンジュゲート組成物。
【０２９６】
項目２５．ポリマーと治療薬または診断薬との間の分解可能な結合が、特定の環境で分解可能であり、薬の放出を可能にする、項目２４に記載のコンジュゲート組成物。
【０２９７】
項目２６．複数のコンジュゲートを含み、複数のコンジュゲートが会合して集合体を形成している、項目２３、２４または２５のいずれか一項に記載のコンジュゲート組成物。
【０２９８】
項目２７．集合体がミセルまたは粒子の形態である、項目２６に記載のコンジュゲート組成物。
【０２９９】
項目２８．薬学的に許容される担体または希釈剤をさらに含む、項目２３から２７のいずれか一項に記載の組成物。
【０３００】
項目２９．小胞形成脂質と共有結合したカルニチン由来双性イオン性ポリマーを含むコンジュゲート組成物であって、カルニチン由来双性イオン性ポリマーが構造式（ＩＶ）を有するコンジュゲート組成物。
【０３０１】
項目３０．脂質がジステアロイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＥＰ）であり、コンジュゲート組成物が構造式（ＸＸＶＩ）（式中、Ｍはモノマー反復単位であり、Ｌ１はリンカーであり、ｎは１〜約１００００の整数であり、Ｘ−はカチオン中心に結合した対イオンであり、Ｙ＋はアニオン中心に結合した対イオンである）を有する、項目２９に記載のコンジュゲート組成物。
【０３０２】
項目３１．脂質がリン脂質、スフィンゴ脂質またはステロールである、項目３０に記載のコンジュゲート組成物。
【０３０３】
項目３２．脂質がジアシルホスファチジルエタノールアミン、セラミド、スフィンゴミエリン、ジヒドロスフィンゴミエリン、セファリンまたはセレブロシドである、項目３０に記載のコンジュゲート組成物。
【０３０４】
項目３３．脂質がホスファチジルエタノールアミン（ＰＥ）、ホスファチジルグリセロール（ＰＧ）、ホスファチジン酸（ＰＡ）またはホスファチジルイノシトール（ＰＩ）である、項目３０に記載のコンジュゲート組成物。
【０３０５】
項目３４．脂質が、ジオレオイルホスファチジルグリセロール（ＤＯＰＧ）、ジパルミトイルホスファチジルグリセロール（ＤＰＰＧ）、ジオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＯＰＥ）、パルミトイルオレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＰＯＰＥ）、ジパルミトイルホスファチジルエタノールアミン（ＤＰＰＥ）、ジミリストイルホスホエタノールアミン（ＤＭＰＥ）、ジステアロイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＤＳＰＥ）、１６−Ｏ−モノメチル−ホスホエタノールアミン、１６−Ｏ−ジメチル−ホスホエタノールアミン、１８−１−ｔｒａｎｓ−ホスホエタノールアミン、１−ステアロイル−２−オレオイル−ホスファチジルエタノールアミン（ＳＯＰＥ）および１，２−ジオレオイル−ｓｎ−グリセロ−３−ホスホエタノールアミン（トランスＤＯＰＥ）からなる群から選択される、項目３０に記載のコンジュゲート組成物。
【０３０６】
項目３５．項目３０から３４のいずれか一項に記載の複数のコンジュゲートを含む集合体。
【０３０７】
項目３６．ミセル、リポソームまたはポリマーソームの形態である、項目３５に記載の集合体。
【０３０８】
項目３７．薬学的に許容される担体または希釈剤をさらに含む、項目３５または３６に記載の集合体。
【０３０９】
項目３８．治療薬および／または診断薬をさらに含む、項目３５、３６または３７のいずれか一項に記載の集合体。
【０３１０】
項目３９．（ａ）構造式（ＩＶ）によるカルニチン由来双性イオン性ポリマーブロックと、（ｂ）非双性イオン性ブロックとを含むジブロックコポリマー。
【０３１１】
項目４０．非双性イオン性ブロックが疎水性ブロックである、項目３９に記載のジブロックコポリマー。
【０３１２】
項目４１．非双性イオン性ブロックがホモポリマーまたはコポリマーを含む、項目３９または４０に記載のジブロックコポリマー。
【０３１３】
項目４２．非双性イオン性ブロックが生分解性コポリマーを含む、項目３９、４０または４１のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【０３１４】
項目４３．非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体、ポリカプロラクトン、ポリグリコリド、ポリ乳酸、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）からなる群から選択されるポリマーを含む、項目４０から４２のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【０３１５】
項目４４．非双性イオン性ブロックが、乳酸−グリコール酸共重合体、（ＰＬＧＡ）、ポリ−（ヒドロキシエチル）メタクリレート（ＨＥＭＡ）、ポリ−アクリルアミド（ＰＡＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、アルギネート、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコリド（ＰＧ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリジオキサノン、ポリトリメチレンカーボネート、ポリ（グリコリド−ｃｏ−カプロラクトン）（Ｍｏｎｏｃｒｙｌ（商標））、ポリ（グリコリド−ｃｏ−トリメチレンカーボネート）（Ｍａｘｏｎ（商標））およびポリ（ジオキサノン−ｃｏ−トリメチレンカーボネート−ｃｏ−グリコリド）（ＢｉｏＳｙｎ（商標））から選択されるポリマーを含む、項目３９から４３のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【０３１６】
項目４５．疎水性ブロックが約１，０００〜約２００，０００の数平均分子量を有する、項目３９から４４のいずれか一項に記載のジブロックコポリマー。
【０３１７】
項目４６．項目３９から４５のいずれか一項に記載の複数のジブロックコポリマーを含む集合体。
【０３１８】
項目４７．ミセル、ポリマーソームまたは粒子の形態の項目４６に記載の集合体。
【０３１９】
項目４８．薬学的に許容される担体または希釈剤をさらに含む、項目４６または４７に記載の集合体。
【０３２０】
項目４９．治療薬および／または診断薬をさらに含む、項目４６から４８のいずれか一項に記載の集合体。
【０３２１】
本明細書で言及されるいずれの特許も刊行物も、あたかも各個々の刊行物が参照により組み込まれることが具体的かつ個別的に示されているのと同程度に参照により本明細書に組み込まれる。
【０３２２】
本明細書に記載される組成物および方法は、例示的にここに好ましい実施形態を表し、本発明の範囲に対する限定を意図しない。その変更および他の使用が当業者に浮かぶだろう。このような変更および他の使用は、特許請求の範囲に示される本発明の範囲を逸脱することなく行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
2020522534.tif 000081
【図４Ｂ】
2020522534.tif 000082
【図４Ｃ】
2020522534.tif 000083
【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
2020522534.tif 000087
【図７】
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【国際調査報告】
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2020522534.tif 000090
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