Наноструктуры и их применения
NANOSTRUCTURES AND APPLICATIONS THEREOF

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к биологически инертным хелатообразующим полимерным наноструктурам с применениями в системной лучевой терапии и визуализации рака.
Предпосылки изобретения
Золотым стандартом лечения рака является хирургическая операция. В тех случаях, когда хирургическая операция не является излечивающей, используются комбинированные схемы лечения, включая химиотерапию и лучевую терапию. Около половины всех больных раком в настоящее время лечат с лучевой терапией, либо по отдельности, либо в сочетании с другими способами лечения. Излучение, подаваемое в виде внешних пучков, предлагает сравнительно простой и практичный подход для обеспечения радиационного повреждения опухоли. Хотя интенсивность, место и продолжительность внешнего излучения можно хорошо контролировать и модулировать, недостатки, связанные с этой техникой, включают разрушение нормальной ткани на пути луча, а также повреждение тканей, окружающих опухоль. Риск повреждения окружающих здоровых тканей свидетельствует не в пользу внешней лучевой терапии глубоко расположенных опухолей и опухолей, расположенных рядом с жизненно важными органами. Кроме того, для проникновения в ткани часто требуются высокие дозы радиации. К тому же, для эффективности, применение внешней лучевой терапии часто связывает пациентов ежедневными посещениями больницы в течение продолжительных периодов времени.
Системная лучевая терапия, которая поставляет радиоактивные вещества в опухоль изнутри, предлагает решения многих из вышеупомянутых недостатков, связанных с внешней лучевой терапией.
131
90
131
Наиболее часто используемые радионуклиды для системной лучевой терапии в клиниках в настоящее время представляют собой бета-излучающие частицы. Бета-излучатели с энергиями между 0,1-2,2 МэВ идеально подходят для лечения от небольших до крупных кластеров опухолевых клеток (Milenic et al., Nature Reviews Drug Discovery, 2004, 3). Диапазон максимального проникновения в ткань (1-10 мм) и глубинно-сфокусированные эффекты, т.е. способность убивать клетки опосредованно вдоль более длинного пути бета-частиц таких энергий, следовательно, дает возможность нацеливания на опухолевые клетки в непосредственной близости от новообразованных сосудов. Радионуклиды, такие как I, используются отдельно, как при лечении форм рака щитовидной железы, или конъюгированными с моноклональными антителами или пептидами для обеспечения нацеленной на опухоль радиоиммунотерапии. Ибритумомаб тиуэксан с Y (Zevalin) и тозитумомаб в сочетании с I (Bexxar) представляют собой два примера утвержденных схем радиоиммунотерапии, нацеленной на В-лимфоциты для лечения В-клеточной неходжкинской лимфомы (Sharkey и Goldenberg, Immunotherapy, 2011, 3:3).
223
Клиническое применение альфа-излучателей менее распространено, но некоторые демонстрируют клинический потенциал. В качестве примера, альфа-излучатель Ra (Xofigo) недавно был одобрен FDA для лечения метастатического рака костей (Shirley и McCormack, Drugs, 2014).
Последние достижения в области нанотехнологий привели к разработке новых наноносителей, предназначенных для обнаружения и скрининга рака, молекулярной и клеточной визуализации in vivo, а также для доставки терапевтических средств. Однако, несмотря на большое количество публикаций, охватывающих наноразмерные носители для терапевтических противораковых средств, относительно немногие прошли клинические испытания и лишь несколько одобрены FDA (Taurin et al., J. Controlled release 2012, 164). Среди наноструктур, используемых в качестве носителей для лекарственных средств, наиболее признанными являются липосомы. Doxil и DaunoXome, два липосомальных состава доксорубицина и даунорубицина, соответственно, были утверждены, соответственно, в 1995 и 1996 году. По сравнению с липосомами полимерные носители лекарственных средств должны быть предпочтительными в качестве носителей лекарственных средств за счет более высокой стабильности, более четкого распределения по размерам и более контролируемых физико-химических свойств и параметров высвобождения лекарственного средства. В списке полимерных материалов, одобренных FDA для терапевтических противораковых средств, упомянуты только пэгилированные белки, например Oncaspar и Zinostatin Stimalmer (SMANCS), и Abraxane, который представляет собой паклитаксел, связанный с альбумином (Venditto и Szoka Jr., Adv Drug Rev. 2013, 65:1).
Загрузка наноносителей, предназначенных для системной лучевой терапии, радионуклидами, пригодными для медицинской визуализации, в дополнение к радионуклидам, пригодным для лучевой терапии, или радионуклидом, пригодным для того и другого, выдвигает возможность для лечебно-диагностического применения наноносителей при лечении рака. Гамма-излучатели с энергиями в диапазоне от приблизительно 75 до 360 кэВ подходят для гамма-детекторов и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), тогда как высокоэнергетические позитронно-активные радионуклиды, которые дают гамма-фотоны с 511 кэВ, можно применять для позитронно-эмиссионной томографии (PET) (Coleman, Cancer. 1991, 67:4). Усилия по созданию лечебно-диагностических наноносителей рассматриваются в Luk et al., Theranostics, 2012, 2:12.
Настоящее изобретение относится к глобулярным, биологически инертным хелатообразующим полимерным наноструктурам с применениями в радиоизотопной терапии и диагностике рака. Следующие примеры в литературе являются примерами соответствующих публикаций уровня техники, которые никоим образом не должны быть истолкованы как находящиеся в пределах объема настоящего изобретения.
В международной публикации WO 2009/124388 раскрывается система гидрогеля, имеющая ядро из ковалентно сшитой полимерной матрицы с некоторыми общими чертами с центральной частью по настоящему изобретению. Однако в ней описываются намного большие микрогранулы, чем наноструктуры по настоящему изобретению, таким образом, она выходит за пределы объема настоящего изобретения.
В заявке на патент США 20140004048 описывается наноструктура, которая соответствует наноструктуре, представленной в настоящем раскрытии в некоторых вариантах осуществления, имеет центральную и периферийную часть, но где периферийная часть содержит хорошо определяемые дендритные структуры, а не неупорядоченные полимеры, которые являются преимуществом настоящего изобретения.
Материалы, имеющие структуру ядро-оболочка, предназначенные для переноса, например, химиотерапевтических средств, как правило, не подходят для применения по настоящему изобретению, например, патент США №8592036, который описывает наноконструкции, в которых центральная часть является биоразлагаемой и, следовательно, выходит за пределы объема настоящего изобретения.
В Европейской заявке на патент ЕР 1500670 описывается материал, который в определенных вариантах осуществления имеет общие черты с настоящим изобретением, но степень сшивки там является низкой и, следовательно, выходит за пределы объема настоящего изобретения.
Структуры в WO 2003/089106А2 выходят за объем настоящего изобретения, так как он охватывает материалы, где центральная часть структур в некоторых вариантах осуществления является разветвленной. Они также имеют периферийную часть, однако структуры не имеют характеристики содержания в себе хелатообразующих групп, которая является центральной для настоящего изобретения.
Кроме того, несколько подходов, описанных в литературе (например, Ocal Н. et al., Drug Development and Industrial Pharmacy, 2014, 40:4; WO /2009115579; WO 2011/078803), включают биоразлагаемые материалы, которые позволяют быстро или медленно высвобождать переносимое терапевтическое средство. Структура, представленная в настоящем изобретении, является биологически инертной, поскольку биологическое разложение приведет к нежелательной и неконтролируемой потере радиоактивного изотопа из наноструктуры и, следовательно, вызовет радиационное повреждение в важных органах.
Ряд средств доставки радиации на основе наночастиц известны в данной области техники (например, Ting G. et al., Journal of Biomedicine and Biotechnology, 2010; Luk et al., Theranostics. 2012, 2:12). В нескольких подходах предполагаются материалы для активного нацеливания, в которых наноструктура связана с биоконъюгатом, например, антителом или пептидом, который обеспечивает нацеленную на опухоль доставку благодаря молекулярным взаимодействиям. Походы активного нацеливания часто ограничены недостаточной доставкой терапевтических средств в опухолевые участки из-за относительно низкой и гетерогенной экспрессии опухолеспецифичных мишеней. Кроме того, экспрессия белков-мишеней на неонкогенных клетках может привести к системной токсичности. Иногда введение биоконъюгата приводит к увеличению его захвата печенью.
Многие подходы для лучевой терапии с участием наноносителей, предложенные в литературе, например, наноносители на основе липосом (Malam et al., Trends Pharmacol Sci. 2009, 30:11) имеют тот недостаток, что радиоактивный изотоп должен быть включен, или инкапсулирован, или ковалентно связан с наноносителем с использованием одной или нескольких химических стадий. Это, как правило, нежелательно, поскольку обычно радиоактивный изотоп будет поставляться третьей стороной и включаться в наноноситель в больнице с ограниченным лабораторным оборудованием. Материалы по настоящему изобретению не связаны этой проблемой, поскольку они в состоянии быстро связать изотопы при поставке в поливалентной катионной форме, а именно, каждый ион радиоактивного изотопа, имеющий заряд плюс два, три или четыре. В заявке на патент США №20040258614 раскрывается материал, в котором радиоактивный изотоп ковалентно связан с носителем. В настоящем изобретении радиоактивный изотоп выбран так, что он может связываться с помощью электростатических взаимодействий с наноносителем в отличие от ковалентного связывания, что имеет преимущество, делая приготовление терапевтического средства более простым и удобным. Таким образом, материал в вышеупомянутой заявке на патент находится вне области настоящего изобретения.
Кроме того, многие из подходов в радиоизотопной терапии с участием предполагаемых наноносителей, упомянутых в литературе, имеют тот недостаток, что наноноситель не является на самом деле наноносителем, поскольку он крупнее, чем 100 нм, и из-за его большого размера страдает отсутствием эффективной доставки радиоактивного изотопа к опухолевой ткани. Материалы, раскрытые в настоящем изобретении, сфокусированы на наноносителях или наноматериалах, которые больше порогового значения, при котором они бы экскретировались почками и, следовательно, либо вызывали повреждения и/или были потеряны организмом, в то же время они достаточно маленькие (менее 100 нм в диаметре), чтобы иметь возможность просачиваться через дефектные капилляры, диффундировать через внутриклеточный матрикс и доставлять радиоактивные материалы к опухолевым клеткам. WO 2004/040972 представляет один из примеров носителя, который крупнее, чем 100 нм и, таким образом, находится за пределами объема настоящего изобретения. Кроме того, обоснование для наноразмерных материалов, пригодных в качестве носителей излучения, нацеленных на опухоль, связано с эффектом повышенной проницаемости и удержания (EPR). EPR-эффект основан на том, что в то время, как капилляры здоровых тканей практически непроницаемы для молекул крупнее, чем 3-4 нм, капилляры быстро растущей опухолевой ткани значительно более проницаемы. Кроме того, солидные опухоли, как правило, не имеют функциональных лимфатических сосудов. В совокупности эти особенности ограничивают удаление вышедших из сосудов наноматериалов в большинстве солидных опухолей. Поскольку EPR-опосредованное нацеливание лекарственного средства зависит исключительно от патологических свойств ткани-мишени, то есть, усиленной проницаемости и слабого лимфатического дренажа, его, как правило, называют пассивным нацеливанием на опухоль.
Хотя и без всякого определения или ограничения, можно предположить, что EPR-эффект является основой для благоприятных свойств доставки в опухоль материалов по настоящему изобретению.
Краткое описание изобретения
Некоторые преимущества наноструктур, раскрытых в данном документе, над предшествующим уровнем техники включают "лечебно-диагностическое" применение, при котором наноструктуру можно использовать для диагностики рака, доставки нацеленного на опухоль терапевтического средства, а также для контроля ответа на лечение. Подход с пассивным нацеливанием, используемый в настоящем изобретении, позволяет лечить и обнаруживать более крупные опухолевые массы, а также более мелкие опухолевые массы и метастазированное заболевание. Раскрытая в данном документе наноструктура позволяет доставлять в опухоль более высокую эффективную дозу и, следовательно, снижать дозу радиации, а также ограничивать общую токсичность и повреждение в окружающей ткани, которое часто наблюдается при системной химиотерапии и внешней лучевой терапии. Конструкция по настоящему изобретению позволяет упростить управление и обработку в больнице и, таким образом, улучшает полезность в клинической практике.
h
c
р
h
c
p
Первый из основных аспектов настоящего изобретения относится к глобулярной наноструктуре, имеющей гидродинамический диаметр (D) 8-100 нм, содержащей центральную часть и периферийную часть, где указанная центральная часть имеет вычисленный диаметр (D) 6-90 нм, и указанная периферийная часть имеет такую расчетную толщину (Т), что D=D+2T,
при этом указанная центральная часть содержит:
(i) сшитую полимерную каркасную структуру, содержащую мономерные остатки, где по меньшей мере 30% по числу мономерных остатков сшиты с образованием сшитой полимерной каркасной структурой и/или
(ii) разветвленной полимерной каркасной структурой, содержащей мономерные остатки, где число точек ветвления составляет по меньшей мере 30% от числа мономерных остатков,
1
1
2
1
2
2
при этом указанная центральная часть содержит хелатообразующие группы, из которых по меньшей мере 4 обеспечивают хелатообразование по меньшей мере с одним многозарядным катионом, где указанные хелатообразующие группы независимо выбраны из группы, состоящей из -COOR, -P=O(OR)(OR) и -S(=O)OR, где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила,
и где указанная периферийная часть содержит синтетический полимерный материал, ковалентно присоединенный к центральной части, где синтетический полимерный материал является гидрофильным и биологически инертным, и электрически нейтральным или цвиттер-ионным.
Второй из основных аспектов настоящего изобретения представляет собой способ получения указанных наноструктур. В самом широком смысле способ сначала предусматривает образование или приобретение глобулярных, наноразмерных полимерных образований (001), позднее, в конечном итоге, содержащих указанную центральную часть указанных наноструктур, и в произвольном порядке следующую стадию (002), которая иногда может быть включена в первую стадию (003), если указанные мономеры уже несут хелатообразующие группы или предшественники указанных хелатообразующих групп, с введением нескольких хелатообразующих групп, и в произвольном порядке следующую стадию (004), где продукт первой стадии (стадий) вводят в контакт с предшественниками указанной периферийной части.
Третий из основных аспектов настоящего изобретения относится к композициям, где наноструктуры в соответствии с первым из основных аспектов или наноструктуры, полученные в соответствии со вторым из основных аспектов, комбинируют с радионуклидами, в частности, радионуклидами для терапевтических и/или диагностических применений.
Четвертый из основных аспектов настоящего изобретения относится к способам получения композиции в соответствии с третьим из основных аспектов настоящего изобретения.
Пятый из основных аспектов настоящего изобретения относится к применению композиции, содержащей множество указанных наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии, в качестве средства для визуализации и/или лучевой терапии для диагностики и/или радиотерапевтических процедур. Композицию, содержащую множество указанных наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации и/или терапии, можно использовать для диагностики, доставки лучевой терапии, а также для контроля реакции на лучевую терапию.
Шестой из основных аспектов настоящего изобретения относится к набору, содержащему наноструктуры в соответствии с первым из основных аспектов или наноструктуры, полученные в соответствии со вторым из основных аспектов, а в некоторых вариантах осуществления также радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии.
Определения терминов
Термин «наноструктура», используемый в данном документе, относится к объекту с общим размером в наноинтервале, т.е. вплоть до 100 нм. Используемый в данном документе термин исключает структуры, часто называемые «наночастицы ядро-оболочка», или просто «наночастицы», которые, как правило, имеют неорганическое ядро и органическое покрытие.
Термин «глобулярный», используемый в данном документе, означает описание такой формы, при которой меньшая ось составляет не менее, чем половину главной оси, т.е. самая длинная ось через центр (точку веса) структуры составляет не более чем двойную длину самой короткой оси, проходящей через ту же точку.  Для пояснительной иллюстрации без ограничения данного определения см. Фиг. 1.
Выражение «глобулярная наноструктура», используемое в данном документе, относится к наноструктуре, обсуждаемой выше, которая имеет по существу глобулярный вид или форму. Это означает, что такие формы, как хлопья, стержни, трубки, тороиды, цепи и ленты, исключаются.
Термин «гидродинамический диаметр», используемый в данном документе, относится к диаметру гипотетической твердой сферы, которая диффундирует с той же скоростью, что и частица, т.е. диаметру эквивалентной твердой сферы, рассчитанному исходя из коэффициента диффузии в соответствии с уравнением Стокса-Эйнштейна. Данный термин также известен как «диаметр Стокса» или «диаметр Стокса-Эйнштейна». Гидратация и форма включены в характеристики сферы. Коэффициент диффузии, в свою очередь, рассчитывается, например, исходя из данных рассеяния света в зависимости от времени, полученных с помощью метода динамического рассеяния света (DLS). Другие технические методы для измерения коэффициента диффузии наноструктур известны специалисту в данной области техники и могут использоваться взаимозаменяемо. В этих случаях измерения должны быть соотнесены с измерением DLS. В качестве сравнения измеряют бычий сывороточный альбумин, который имеет гидродинамический диаметр 6,5 нм при измерении с помощью DLS в водном солевом растворе при pH 7 и комнатной температуре. В зависимости от того, используется ли среднечисленное, объемное среднее или средняя интенсивность рассеянного излучения, расчетные значения могут несколько отличаться. Объемное среднее, как правило, является наиболее применимым, поскольку оно показывает, какой размер частиц имеет основная масса материала. Средние диаметры, указанные в данном тексте, относятся к объемным средним, измеряемым в водном солевом растворе при pH 7 и комнатной температуре.
Термин «DLS», используемый в данном документе, является аббревиатурой для динамического рассеяния света, способа определения размеров частиц, и может также относиться к фотонной корреляционной спектроскопии или квазиупругому рассеянию света. Размеры согласно DLS, данные как показано в тексте и в формуле изобретения, если не указано иное, относятся к положению максимума пика объемного среднего для образца, измеренного при 25°С в нейтральном водном растворе с ионной силой, соответствующей 150 мМ NaCl, также называемом физиологическим раствором.
Термин «вычисленный диаметр» относится к диаметру, как у центральной части по настоящему изобретению, который, как правило, не может быть измерен после сборки наноструктуры. Его рассчитывают очевидным специалисту в данной области техники образом на основании измеряемых свойств, таких как гидродинамический диаметр, плотность и химический состав. В качестве альтернативы, расчеты можно сделать исходя из знания о размере предшественника центральной части или путем построения молекулярных моделей, например компьютерных моделей, указанных наноструктур и расчета их вклада в общий диаметр. Диаметр указанной центральной части должен быть истолкован как предполагаемый или вычисленный средний диаметр по всей границе между указанной центральной частью и указанной периферийной частью.
Термин «расчетная толщина» относится к толщине, как у периферийной части по настоящему изобретению, которая, как правило, не может быть измерена после сборки наноструктуры. Ее рассчитывают очевидным специалисту в данной области техники образом на основании измеряемых свойств, таких как гидродинамический диаметр, плотность и химический состав. В качестве альтернативы, расчеты можно сделать исходя из знания о размере предшественника периферийной части или путем построения молекулярных моделей, например компьютерных моделей, указанных наноструктур и расчета их вклада в общий диаметр. Толщина указанной периферийной части должна быть истолкована как предполагаемая или расчетная средняя толщина по всей границе между указанной центральной частью и указанной периферийной частью.
«Мономер» представляет собой молекулу, которая может ковалентно связываться с другими молекулами одного и того же вида (и, необязательно, других видов) с образованием полимера, т.е. макромолекулы, состоящей из нескольких мономерных остатков. Выражение «мономерный остаток» относится к атомам, полученным из одного мономерного звена, включаемого в более крупный полимер.
Выражение «сшивка» относится к связи между двумя различными цепями в полимере. Она, как правило, образуется в ходе реакции многофункциональных мономеров (т.е. сшивающих средств), добавленных при образовании полимера. Сшивки можно также вводить, например, с использованием радиационной обработки, химических средств или тепла.
Термин «сшитый» относится к структуре, образованной после формирования по меньшей мере одной сшивки.
«Точка ветвления» представляет собой положение в древовидном полимере, где полимерная цепь разветвляется на две или более ветви.
2
2
p
3
2
3
2
2
р
2
2
q
2
Выражение «полимерный каркас», используемое в данном документе, относится к ковалентно связанной группе атомов, образующих либо древовидную структуру с множеством ответвлений, или сетчатую структуру с множеством сшивок. Такие полимерные каркасы образуются при связывании подходящих мономеров и/или олигомеров (т.е. молекулярного комплекса, состоящего из нескольких мономерных остатков) с помощью ковалентных связей. Типичные мономеры можно найти в учебниках по химии полимеров, таких как J.R. Fried, «Polymer Science and Technology» Prentice Hall 1995. Некоторыми примерами мономеров являются стирол, пропилен, этилен, тетрафторэтилен, трифторэтилен, дифторэтилен, метилакрилат, этилакрилат, гидроксиэтилакрилат, акриламид, метилметакрилат, этилметакрилат, гидроксиэтилметакрилат, HN-(CH)-COOH, где p составляет от 1 до 10, 3-аминобензойная кислота, 4-аминобензойная кислота, N-винилпирролидон и предшественники силикона, такие как (CHCOO)Si(CH). Некоторые примерные полимерные каркасы образованы из подходящих пар мономеров, таких как терефталевая кислота + 1,4-диаминобензол, терефталевая кислота + этиленгликоль и НСОО-(СН)СООН + HN-(CH)-NH, где p и q независимо составляют от 1 до 10. Олигомеры из 2-10 связанных мономерных единиц можно использовать в качестве предшественников. Некоторые примеры олигомеров, отличающихся от связанных групп вышеуказанных мономеров, представляют собой циклические или полициклические силаны, такие как гексаметилциклотрисилоксан, 2,4,6,8-тетраметилциклотетрасилоксан и декаметилциклопентасилоксан. Типичные сшивающие средства можно найти в учебниках по химии полимеров, таких как J.R. Fried, «Polymer Science and Technology» Prentice Hall 1995. Некоторыми примерами сшивающих средств являются N,N'-метиленбис(акриламид), O,O'-метиленбис(акриловая кислота), эпихлоргидрин, дивинилбензол, 1,3-дивинилтетраметилдисилоксан, 1,3-фенилендиизоцианат, диангидрид 3,3''-бифенилтетракарбоновой кислоты, 1,4-бутандиолдивиниловый эфир, тетраэтоксисилан, олигосиликаты, такие как метасиликат или силсесквиоксаны, органосиланы, такие как бис (триэтоксисилил)метан, бис(триэтоксисилил)этан, бис(триэтоксисилил)пропан, бис(триэтоксисилил)бутан, метилтриэтоксисилан, этилтриэтоксисилан и пропилтриэтоксисилан.
Полимерная каркасная структура образует остов центральной части наноструктуры. Специалист в данной области понимает, что случайный характер процесса полимеризации приводит к образованию материалов, которые являются смесями из многих подобных, но в большинстве случаев не идентичных структур ветвления, положений сшивки и молекулярных масс.
Термин «разветвленный» в контексте полимерной каркасной структуры центральной части в соответствии с настоящим изобретением относится к полимерным материалам, которые композиционно не очень далеки от обычных дендримеров, но демонстрируют менее регулярное строение и зачастую более низкую степень ветвления. Молекулы имеют фрактальную структуру со множеством ветвей. Их создают в однореакторном синтезе без длительных стадий пошаговой реакции и очистки, необходимых для традиционных дендримеров (Peleshanko S. и Tsukruk V.V., Prog. Polym. Sci. 2008, 33:523). Термин включает в себя как так называемые многократно разветвленные полимерные каркасные структуры и так называемые гиперразветвленные полимерные каркасные структуры. Однако критерием в соответствии с настоящим изобретением является то, что разветвленные полимерные каркасные структуры содержат мономерные остатки, где число точек ветвления составляет по меньшей мере 30% от числа мономерных остатков.
Термин «хелатообразующая группа» относится к химической группе со способностью успешно конкурировать с водой в электростатическом связывании положительно заряженного иона. Одна хелатообразующая группа связывает не очень сильно, но если несколько из них окружают положительно заряженный ион, возникает синергичное усиление связывания. Это называется хелатообразованием.
Выражение «расположен таким образом, что позволяет хелатообразование» означает, что ряд хелатообразующих групп, как определено выше, располагаются таким образом, что может возникать синергичное усиление связывания положительно заряженного иона. Это можно получить либо с использованием статистических средств, когда большое количество хелатообразующих групп включают в неупорядоченный полимер при такой плотности, что по меньшей мере некоторые из них оказываются в непосредственной близости, так что они могут связывать один и тот же положительно заряженный ион; или путем включения предварительно сформированного блока, где хелатообразующие группы уже находятся в непосредственной близости. Примером последнего является хорошо известный хелатор DOTA.
Выражения «ковалентно присоединенный», «ковалентно соединенный» и «ковалентно связанный», используемые в данном документе, являются синонимами, и их значение хорошо известно специалисту в данной области.
Выражение «независимо выбран», используемое в данном документе, означает, что каждый из различных компонентов, упомянутых перед данным выражением, выбран из группы, следующей после данного выражения, независимо друг от друга или отдельно от выбора других упомянутых компонентов.
1
2
1
2
Термин «геминальная бисфосфонатная группа» относится к двум фосфонатным группам, разделенным одним атомом углерода, т.е. эти фосфонатные группы связаны с одним и тем же атомом углерода. Соединения, содержащие такую геминальную бисфосфонатную группу, часто называют 1,1-бисфосфонаты (или 1,1-дифосфонаты). Фосфонатные группы в геминальной бисфосфонатной группе могут быть замещены. В некоторых вариантах осуществления каждая из фосфонатных групп имеет формулу -P=O(OR)(OR), где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила.
Термин «радионуклид» относится к неустойчивой форме химического элемента, который радиоактивно распадается, что приводит к испусканию α, β и/или γ-излучения.
225
62
64
67
67
68
166
111
212
177
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
86
90
89
Используемое в данном документе выражение «радионуклиды для визуализации и/или лучевой терапии» относится к таким как актиний-225 (Ас); медь-62 (Cu); медь-64 (Cu); медь-67 (Cu); галлий-67 (Ga); галлий-68 (Ga); гольмий-166 (Но); индий-111 (In); свинец-212 (Pb); лютеций-177 (Lu); радий-223 (Ra); рений-186 (Re); рений-188 (Re); рубидий-82 (Rb); самарий-153 (Sm); стронций-89 (Sr); технеций-99m (Tc); таллий-201 (Tl); торий-227 (Th); иттрий-86 (Y); иттрий-90 (Y) и цирконий-89 (Zr). Данное выражение «радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии» также охватывает комбинации из двух или более из вышеупомянутых радионуклидов.
62
67
67
68
111
177
186
82
99m
3+
201
86
89
Используемое в данном документе выражение «радионуклиды для визуализации» относится к таким как медь-62 (Cu); медь-67 (Cu); галлий-67 (Ga); галлий-68 (Ga); индий-111 (In); лютеций-177 (Lu); рений-186 (Re); рубидий-82 (Rb): технеций-99m (Tc); таллий-201 (TI); иттрий-86 (Y) и цирконий-89 (Zr). Данное выражение «радионуклид для визуализации» также охватывает комбинации из двух или более из вышеупомянутых радионуклидов.
62
68
82
86
89
Используемое в данном документе выражение «радионуклиды для РЕТ-визуализации» относится к таким как медь-62 (Cu); галлий-68 (Ga); рубидий-82 (Rb); иттрий-86 (Y) и цирконий-89 (Zr). Данное выражение «радионуклид для РЕТ-визуализации» также охватывает комбинации из двух или более из вышеупомянутых радионуклидов.
67
111
99m
3+
201
Используемое в данном документе выражение «радионуклиды для SPECT-визуализации» относится к таким как галлий-67 (Ga); индий-111 (In); технеций-99m (Tc) и таллий-201 (Tl). Данное выражение «радионуклид для SPECT-визуализации» также охватывает комбинации из двух или более из вышеупомянутых радионуклидов.
225
64
67
166
212
177
223
186
188
153
89
227
90
Используемое в данном документе выражение «радионуклиды для лучевой терапии» относится к таким как актиний-225 (Ас); медь-64 (Cu); медь-67 (Cu); гольмий-166 (Но); свинец-212 (Pb); лютеций-177 (Lu); радий-223 (Ra); рений-186 (Re); рений-188 (Re); самарий-153 (Sm); стронций-89 (Sr); торий-227 (Th) и иттрий-90 (Y). Данное выражение «радионуклид для лучевой терапии» также охватывает комбинации из двух или более из вышеупомянутых радионуклидов.
225
62
64
67
68
166
212
177
223
186
188
82
153
89
227
90
89
Используемое в данном документе выражение «радионуклиды для РЕТ-визуализации и лучевой терапии» относится к таким как актиний-225 (Ас); медь-62 (Cu); медь-64 (Cu); медь-67 (Cu); галлий-68 (Ga); гольмий-166 (Но); свинец-212 (Pb); лютеций-177 (Lu); радий-223 (Ra); рений-186 (Re); рений-188 (Re); рубидий-82 (Rb); самарий-153 (Sm); стронций-89 (Sr); торий-227 (Th); иттрий-90 (Y) и цирконий-89 (Zr). Данное выражение «радионуклид для РЕТ-визуализации и лучевой терапии» также охватывает комбинации из двух или более из вышеупомянутых радионуклидов.
225
64
67
67
166
111
212
177
223
186
188
153
89
99m
3+
201
227
90
Используемое в данном документе выражение «радионуклиды для SPECT-визуализации и лучевой терапии» относится к таким как актиний-225 (Ас); медь-64 (Cu); медь-67 (Cu); галлий-67 (Ga); гольмий-166 (Но); индий-111 (In); свинец-212 (Pb); лютеций-177 (Lu); радий-223 (Ra); рений-186 (Re); рений-188 (Re); самарий-153 (Sm); стронций-89 (Sr); технеций-99m (Tc); таллий-201 (Tl); торий-227 (Th) и иттрий-90 (Y). Данное выражение «радионуклид для SPECT-визуализации и лучевой терапии» также охватывает комбинации из двух или более из вышеупомянутых радионуклидов.
Выражение «биологически инертный», используемое в данном документе, относится к материалу, который является биосовместимым, т.е. безвредным для млекопитающих и клеток млекопитающих, и в то же время устойчивым к разложению in vivo в организме человека (менее чем 10% разложившихся) в течение периода одной недели или более.
Термин «оксисилан», используемый в данном документе, относится к любым органическим соединениям с одним или более атомом кислорода, присоединенным к атому кремния. Неограничивающими примерами оксисиланов являются:
и
Термин «органосилан», используемый в данном документе, относится к органическим соединениям, содержащим одну или более связь(связи) углерод-кремний.
Термины «углеводород» и «углеводородная цепь» используются в данном документе для обозначения органического остатка, состоящего из водорода и углерода. Углеводород может быть полностью насыщенным или он может содержать одну или несколько ненасыщенных связей. Углеводород в соответствии с настоящим изобретением может содержать любое число атомов углерода от 1 до 50.
Термин «алкил», используемый в данном документе, относится к полностью насыщенной (без двойных или тройных связей) углеводородной группе с линейной или разветвленной углеводородной цепью. Алкильная группа может иметь в настоящем тексте 1-15 атомов углерода. Типичные алкильные группы включают, но никоим образом не ограничивая, метил-, этил-, пропил-, изопропил-, бутил-, изобутил-, трет-бутил-, пентил-, гексил- и тому подобное.
Термин «низший алкил», используемый в данном документе, относится к алкилу, имеющему от 1 до 8 атомов углерода.
Термин «низший спирт», используемый в данном документе, относится к спирту, имеющему от 1 до 8 атомов углерода.
Области числовых значений: всякий раз при использовании в данном документе, если не указано иное, область числовых значений, такая как «от 1 до 8» или «1-8», относится к любому целому числу в данном диапазоне, например, «от 1 до 8 атомов углерода» и «1-8 атомов углерода» означает, что алкильная группа может состоять из 1 атома углерода, 2 атомов углерода, 3 атомов углерода и т.д. вплоть до и включая 8 атомов углерода. Есть, однако, некоторые исключения, которые понятны специалистам в данной области. В частности, всякий раз, когда диапазон приведен в данном документе для молярного отношения в наноструктурах, такого как молярное отношение P/N или молярное отношение Si/P, для диаметра или размера, для pH, для периода времени, для концентрации, для осмоляльности или для температуры, диапазон включает также все десятичные числа, находящиеся в пределах диапазона, в том числе значения верхнего и нижнего предела.
Используемый в данном документе термин «алкокси» относится к формуле -OR, где R представляет собой низший алкил, например метокси-, этокси-, н-пропокси-, 1-метилэтокси- (изопропокси-), н-бутокси-, изобутокси-, втор-бутокси-, трет-бутокси-, амилокси-, изоамилокси- и тому подобное. Алкоксильная группа в соответствии с настоящим изобретением может быть необязательно замещенной.
Используемый в данном документе термин «арил» относится к карбоциклическому (т.е. во всех положениях углеродному) кольцу или двум или более конденсированным кольцам (т.е. кольцам, которые разделяют два соседних атома углерода), которые характеризуются системой полностью делокализованных пи-электронов. Примеры арильных групп включают без ограничения бензол, нафталин и азулен. Арильная группа в соответствии с настоящим изобретением может быть необязательно замещенной, например, фенокси-, нафталенокси-, азуленокси-, антраценилокси-, нафталенилтио-, фенилтио- и тому подобное. Арилокси-группа может быть необязательно замещенной.
Используемый в данном документе термин «ацил» относится к функциональной группе RC(=O)- с R, представляющим собой органический остаток.
Термин «конъюгат», используемый в данном документе, относится к молекулярному объекту, который представляет собой флуоресцентный маркер, краситель, спин-метку, радиоактивный маркер, пептид, лиганд биологического рецептора, хелат, ингибитор фермента, субстрат фермента, антитело или родственную антителу структуру. См., например, «Bioconjugate Techniques», Greg Т. Hermanson, второе издание, Elsevier 2008, ISBN 978-0-12-370501-3, для объяснения по данной теме.
Краткое описание графических материалов
Фиг. 1 представляет собой пояснительную иллюстрацию глобулярной формы.
h
c
р
Фиг. 2 представляет собой схематический чертеж наноструктуры, иллюстрирующий, как измеряют расстояния D, D и Т.
На Фиг. 3 проиллюстрировано, как произвольным образом размещенные хелатообразующие группы (полукруги на стебле) могут распределяться в указанной центральной части и случайно образовывать хороший сайт связывания для многозарядных катионов.
На Фиг. 4 проиллюстрировано, как предварительно сформированные хелаторы (круги на стебле) могут быть встроены в указанную центральную часть.
На Фиг. 5 проиллюстрирована наноструктура с центральной частью, обозначенной белым цветом, и ковалентно связанными линейными полимерными цепями периферийной части, обозначенными черным цветом.
На Фиг. 6 проиллюстрирована наноструктура с центральной частью, обозначенной белым цветом, и ковалентно связанными разветвленными полимерными цепями периферийной части, обозначенными черным цветом.
На Фиг. 7 проиллюстрирована наноструктура с центральной частью, обозначенной белым цветом, и ковалентно связанными сшитыми полимерными цепями периферийной части, обозначенными черным цветом.
Фиг. 8 представляет собой схематическую иллюстрацию способа, который можно использовать для получения наноструктур.
На Фиг. 9 показаны связанные с силоксаном пики FTIR и изменение максимальной интенсивности в зависимости от времени нагрева при температуре 114°С.
На Фиг. 10 показаны связанные с фосфонатом пики FTIR и изменение максимальной интенсивности в зависимости от времени нагрева при температуре 114°С.
На Фиг. 11 показаны FTTR-спектры мономера PEG-силана (9-12) (черная линия) и нагретого мономера PEG-силана (9-12) (пунктирная черная линия).
-1
2
На Фиг. 12 показаны нормализованные значения максимальной интенсивности через 7 ч. нагрева мономера PEG-силана. Их нормализуют с получением одинаковой максимальной интенсивности для 2868 см (относится к симметричному растягиванию СН).
H
Фиг. 13 представляет собой ТЕМ-изображение наноструктур, покрытых 130 мол. % PEG9-12 и наполненных уранилацетатом с помощью перемешивания пустых покрытых наночастиц с уранилацетатом при комнатной температуре в течение 24 ч. Концентрация наноструктур 29,2 мМ Р. Загрузка уранилом в соотношении 10 P/U. pH=2,97. Значение pH доводят до 9,07 Трис-буфером. Время удерживания в GPC:13,11. Время удерживания альбумина: 12,52. DLS d=6,56±1,78 нм. ТЕМ-изображение показывает, что наноструктуры являются глобулярными и имеют диаметр около 6 нм. Темные круги в середине наноструктур относят к нагруженному уранилом ядру наночастиц и белые кольца интерпретируются как покрытие PEG.
Подробное описание настоящего изобретения
h
Первый из основных аспектов настоящего изобретения касается глобулярной структуры с гидродинамическим диаметром D, определяемым и измеряемым, как описано выше, то есть в диапазоне размеров от некоторого количества до нескольких нанометров, например, от 8 до 100 нм, или от 8 до 50 нм, или от 8 до 20 нм, в дальнейшем называемой наноструктура.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 100 нм.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 50 нм.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения неограничивающим примером является применение в композиции для использования в качестве внутривенного средства для визуализации и/или средства для лучевой терапии, при этом средний гидродинамический диаметр наноструктур составляет от 8 до 100 нм, или от 8 до 50 нм, или от 8 до 20 нм.
Указанную наноструктуру обычно получают и/или используют в виде множества упомянутых наноструктур.
Композиции, содержащие наноструктуры по настоящему изобретению, всегда будут содержать множество указанных наноструктур, и их можно охарактеризовать с помощью статистических критериев, таких как, без ограничения, средний диаметр, молекулярная масса, индекс монодисперсности, плотность, концентрация или критерии размера, такие как процент прохождения через определенные калиброванные фильтры с номинальными пороговыми значениями по молекулярной массе.
Пригодный диапазон размеров наноструктур по настоящему изобретению ограничен физиологией почки организма, такого как человеческий организм. Компактные структуры с гидродинамическим диаметром более чем 8 нм имеют пренебрежимо малую экскрецию через почки и, следовательно, потенциал длительной циркуляции в кровотоке после введения с помощью, например, внутривенной инъекции (Venturoli и Rippe, American Journal of Physiology, 2005, 288). Свойство длительной циркуляции является преимуществом для четвертого аспекта настоящего изобретения. Верхний предел размеров наноструктур по настоящему изобретению, который является пригодным для настоящего изобретения, задается необходимостью проникать из кровотока в ткани опухоли в теле организма, как описано ниже в пятом аспекте настоящего изобретения. Хотя существует обширная литература по различным микро- и наноконструкциям для доставки полезного груза к опухолевой ткани, авторы настоящего изобретения обнаружили, что более выгодно использовать небольшие объекты для этой цели, так как сопротивление диффузии в ткани является высоким, и для объектов диаметром более 100 нм оно является достаточно высоким, так что доза, локально доставленная в опухоль, слишком мала, чтобы быть пригодной в пятом аспекте настоящего изобретения.
Хотя в основной направленности настоящее изобретение полагается на ERR-эффект для селективной доставки радиоизотопов в опухоль, может предусматриваться применение специфического нацеливания наноструктур по настоящему изобретению, если определенные препятствия будут преодолены. Поскольку специфическое нацеливание наноносителей на опухоль в настоящее время является проблематичным по причинам, связанным, например, с относительно низкой и гетерогенной экспрессией опухолеспецифичных мишеней, а также с риском системной токсичности из-за экспрессии белков-мишеней на неонкогенных клетках, данная область находится в стадии бурного развития. Таким образом, в будущем возможно, что введение специфичных групп в наноструктуры для нацеливания на опухоль по настоящему изобретению может повысить как противоопухолевую терапевтическую активность, так и эффективность визуализации, со сниженными неблагоприятными эффектами на здоровую ткань. Такие допустимые группы для нацеливания в опухоль включают без ограничения пептиды, пептоиды, белки, антитела, фрагменты ДНК, фрагменты РНК и фрагменты ПНК.
c
р
Наноструктуры по настоящему изобретению имеют центральную часть и периферийную часть, прикрепленную к и окружающую центральную часть. Центральная часть и периферийная часть составляют единое целое указанной наноструктуры. Центральная часть в своей общей форме является глобулярной, но граница раздела между центральной частью и периферийной частью может быть изогнутой. Диаметр центральной части (D) и толщину периферийной части (Т) можно рассчитать на основе их относительного вклада в общий диаметр, как описано выше.
В действительности, периферийная часть занимает толщину в один нанометр или более, окружая центральную часть, чтобы сделать наноструктуру биологически инертной, и поскольку периферийная часть присутствует со всех сторон от центральной части, она будет вносить двойной вклад в общий диаметр, следовательно:
h
c
р
Как измеряют D, D и Т, показано на Фиг. 2.
р
Поскольку настоящее изобретение имеет дело с наноструктурами с общим гидродинамическим диаметром 8-100 нм, подходящими расчетными размерами центральной части являются 6-90 нм, или 6-45 нм, или 6-15 нм, и подходящие диапазоны толщины периферийной части (Т) следуют из ур. 2.
h
c
В некоторых вариантах осуществления указанный гидродинамический диаметр D составляет 8-20 нм, вычисленный диаметр центральной части D составляет 6-15 нм и толщина периферийной части составляет 1-2,5 нм.
Для того, чтобы быть полезной в пятом аспекте настоящего изобретения, периферийная часть должна покрывать центральную часть для ее защиты от взаимодействия с биологическими системами. В зависимости от технического решения, используемого для получения данного покрытия, это необходимое условие можно количественно обосновать различным образом;
2
2
m
9
9
2
2
Для случая, когда указанная периферийная часть содержит линейные полимеры, такие как группы A-(O-CHCH)OR, где A, m и R представляют собой, как определено ниже, распространяющиеся за пределы поверхности указанной центральной части, подходит плотность поверхности 0,1-3 мкмоль/м или 0,5-2 мкмоль/м. Площадь поверхности, упомянутая в данном контексте, представляет собой область границы раздела между указанной центральной частью и указанной периферийной частью.
2
2
m
9
2
В некоторых вариантах осуществления указанная периферийная часть содержит A-(O-CHCH)OR, ковалентно связанную с указанной центральной частью при плотности поверхности 0,5-2 мкмоль/м.
2
2
2
2
Для случая, когда указанная периферийная часть содержит разветвленные полимерные остатки, применяется один и тот же диапазон плотности поверхности, но разделенный на число ветвей каждого отдельного разветвленного полимера, таким образом, например, для периферийной части, содержащей полимеры, ковалентно связанные с поверхностью, с каждым разветвлением в одной точке, в дальнейшем называемым двумя разветвленными полимерами, подходит плотность поверхности 0,05-1,5 мкмоль/м или от 0,25 до 1,0 мкмоль/м. Аналогичным образом, для периферийной части, содержащей n-разветвленные полимеры, ковалентно связанные с поверхностью, подходит плотность поверхности 0,1/n-3/n мкмоль/м или от 0,5/n до 2,0/n мкмоль/м.
Для случая, когда указанная периферийная часть содержит сшитый полимер, не подходит определение плотности поверхности упомянутой периферийной части, как указано выше, а скорее с необходимым условием, что указанная периферийная часть покрывает центральную часть и толщина указанной периферийной части ни в одном месте не может быть меньше, чем 1 нм.
Плотность поверхности периферийной части обычно не измеряется напрямую, но должна рассчитываться исходя из других параметров. Часто она должна рассчитываться из данных по общему гидродинамическому диаметру, и рассчитанный размер центральной части и плотность центральной части или плотность и состав периферийной части в соответствии со способами хорошо известны специалисту в данной области.
Указанная центральная часть содержит сшитую и/или разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую или снабженную множеством хелатообразующих групп. Указанная полимерная каркасная структура может быть гомополимером одного мономера или сополимером двух или более различных мономеров. Настоящее изобретение касается центральных частей, содержащих неупорядоченные полимеры, в противоположность каскадным полимерам, таким как дендримеры или арборолы, или макромолекулам, таким как белки, все из которых имеют на молекулярном уровне четко определенные структуры, где по существу все молекулярные объекты являются идентичными. Преимущество этого подхода состоит в том, что, хотя можно достичь желаемого минимального размера 6 нм для указанной центральной части с хорошо определенными молекулярными объектами, очень дорого и громоздко это выполнить. Примером может служить дендример PAMAM-G7, который согласно поставщику имеет гидродинамический диаметр 8,1 нм и стоит приблизительно $7850 для исследовательского образца 100 мг. Типичные материальные затраты для неупорядоченных полимеров по настоящему изобретению составляют менее чем 1% от этого. Самый крупный дендример, который, как представляется, является доступным для приобретения, это PAMAM-G10, и утверждается, что он имеет гидродинамический диаметр 13,5 нм, достигая только нижней части требуемого диапазона размеров 6-90 нм для указанной центральной части наноструктур в соответствии с настоящим изобретением.
Полимерные каркасные структуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть построены из большого числа хорошо известных мономеров, как можно найти в любой книге по химии полимеров (например, Fried, "Polymer Science and Technology" Prentice Hall, 1995). Некоторыми неограничивающими примерами являются полиалкены, полиакрилаты, полиметакрилаты, полиамиды, полистиролы, полидиметилсилоксаны (силиконы), полиорганосиланы, полиамины, такие как полиэтиленимин, или углеводы; особенно сильно разветвленные или сшитые структуры.
В некоторых вариантах осуществления полимерную каркасную структуру получают из полиэтилена.
В некоторых вариантах осуществления указанную полимерную каркасную структуру получают из полистирола.
В некоторых вариантах осуществления указанную полимерную каркасную структуру получают из полиакриловой кислоты.
Степень полимеризации (среднее число мономерных остатков) указанной центральной части корректируется с получением продуктов нужного размера путем манипулирования параметрами процесса, как известно в данной области техники. Менее целесообразно описывать размер с помощью степени полимеризации, чем гидродинамического диаметра, но это представляет собой еще один способ концептуализации структур. Диапазон включен не в качестве ограничения, а скорее в качестве ссылки. Например, для полимера с плотностью, близкой к 1 г/мл, типичная степень полимеризации находится в диапазоне от 100 до 2000000 мономеров.
Вполне допустимо смешивать две, три или несколько из указанных полимерных каркасных структур в любой химически совместимой комбинации мономеров либо с помощью смешивания мономеров перед полимеризацией, либо путем привитой сополимеризации одного полимера с другим.
Одним из признанных путей получения полимерных каркасных структур с сетчатой структурой является введение сшивок путем включения фракции би- или полифункциональных мономеров в процесс полимеризации. Преимуществом высокой степени сшивки и/или ветвления, используемой в настоящем изобретении, является предоставление жесткой и менее склонной к набуханию в средах с различными концентрациями солей указанной центральной части. Набухание может повлиять на способность материала диффундировать в ткани и также во многих случаях, таких, как те, когда хелатообразующие группы случайным образом распределены в полимере, приводят к нежелательному снижению способности материала к образованию хелатных комплексов с указанными многозарядными катионами. Неогранивающий перечень типичных сшивающих средств составляют N,N'-метиленбис(акриламид), эпихлоргидрин, дивинилбензол, 1,3-дивинилтетра-метилдисилоксан, 1,3-фенилендиизоцианат, 3,3'-бифенилтетракарбоновой кислоты диангидрид, бис(триметоксисилил)метан, бис(триметоксисилил)этан и 1,4-бутандиолдивиниловый эфир.
Степень сшивки или ветвления указанной центральной части указанного полимера по настоящему изобретению является необычайно высокой для неупорядоченных полимеров, такая как, в среднем, более чем одна сшивка на мономер, т.е. >100% сшивки или ветвления; или 50% сшивки или ветвления; или 30% сшивки. Даже такие высокие степени, как 300-400% или менее чем, но близко к 600%, могут рассматриваться для некоторых полимерных каркасных структур по настоящему изобретению. Специалисту в данной области техники очевидно, что даже если мономеры с потенциалом сшивки или ветвления используют в качестве мономеров, используемых для получения указанной центральной части, не весь потенциал будет осуществлен на практике, поэтому некоторые группы остатков с потенциалом для сшивки или ветвления останется в структуре указанной центральной части. В литературе по полимерам часто не указано, какая степень сшивки является фактически достигаемой или потенциальной для сшивки. В настоящем раскрытии установлено, в каком случае авторы изобретения ссылаются с помощью четко установленного «% добавленного сшивающего средства» на случай потенциальной сшивки и «% достигнутой сшивки» для фактически измеренных значений.
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть содержит гомополимер, где в мономере присутствуют шесть групп с потенциалом для сшивки, что соответствует 600% добавленного сшивающего средства и от 2 до 5 групп, фактически образующих сшивки, соответствующих 200%-500% достигнутых сшивок.
В некоторых вариантах осуществления процент добавленного сшивающего средства составляет от 30% до 100%.
В некоторых вариантах осуществления степень достигнутой сшивки составляет от 30% до 100%.
В некоторых вариантах осуществления степень достигнутого ветвления составляет от 30% до 100%.
В некоторых вариантах осуществления степень достигнутой сшивки составляет от 200% до 400%.
В некоторых вариантах осуществления процент добавленного сшивающего средства составляет от 500% до 600%.
12
13
12
13
3
Одна из конкретных каркасных структур, которая может быть предпочтительной для некоторых вариантов осуществления по настоящему изобретению, образуется путем конденсационной полимеризации триалкоксиорганосиланов R-Si(OR) с R, представляющим собой Н или органический остаток, и Rнезависимо представляющим собой низший алкил или арил. Такая каркасная структура обладает свойством высокой полярности и, следовательно, совместима с водой, и степень сшивки можно контролировать с помощью параметров процесса во время получения. Может быть предпочтительным применять мономеры с наличием более чем одной триалкоксисилильной группы.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения в мономере присутствуют две алкоксисилановые группы.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанные алкоксисиланы разделены с помощью 1-10 атомов углерода или 3-9 атомов углерода.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанные алкоксисиланы разделены с помощью 7 атомов углерода.
12
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения две фосфонатные группы являются частью группы R.
12
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения два указанных силана разделены с помощью 7 атомов углерода и две фосфонатные группы являются частью группы R.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанные силаны имеют общую структуру:
1
2
14
15
16
17
18
19
2
2
n
2
n
{(R)(R)PO}-(С){(CH)Si(OR)(OR)(OR)}{(CH)Si(OR)(OR)(OR)}, где
1
2
14
15
16
17
18
19
R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, и R, R, R, R, R и R независимо выбраны из группы, состоящей из низших алкилов и арила; и
n=1-5.
3
4
5
1
2
6
7
8
3
4
5
6
7
8
2
n
2
2
n
В некоторых вариантах осуществления указанные мономерные остатки включают мономерные остатки, имеющие структуру (RO)(RO)(RO)Si-(CH)C(P-O(OR)(OR))-(CH)-Si(OR)(OR)(OR), где R, R, R, R, R и Rнезависимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и связи с полимерной каркасной структурой, и n=1-5,
и где указанные мономерные остатки встроены в указанную полимерную каркасную структуру с помощью связей -O-Si, где атом кремния представляет собой атом кремния в вышеупомянутой структуре.
14-19
Реакционная способность триалкоксисиланов в вышеупомянутых мономерах относительно полимеризации изменяется в зависимости от особенностей групп R. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что это является критическим фактором при контроле размера молекул в процессе производства и обнаружили, что метил- и этил-, особенно последний, подходит для получения структур по настоящему изобретению, несмотря на то, что допустимо применить любую другую группу низшего алкила, арила, силиламида, ацила, силилфторида или силилхлорида.
14-19
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения R в указанных мономерах представляют собой этильные группы.
Существует много различных способов, с помощью которых можно связать триалкоксисиланы друг с другом с помощью связей Si-O-Si. Известны димерные структурные элементы, а также линейные, разветвленные и циклические (Fessenden и Fessenden, "Trends in Organosilicon Biological Research"; Advances in Organometallic Chemistry, 1980, 18). Также кремний-кислородные структуры различных размеров по типу решетки хорошо известны из литературы (Hanssen, Eur. J. Inorg. Chem, 2004, 675) и алкокси-группы остатков или свободные силанольные группы также могут присутствовать в различной степени. Некоторыми структурными элементами, однако ни в коей мере не истолковывающимися как ограничение, которые могут присутствовать в таких структурах, являются:
где R представляет собой любой органический остаток.
Разветвленные структуры могут образоваться при наличии более чем одного реакционноспособного положения в мономерах (Peleshanko и Tsukruk, Prog. Polym. Sci. 2008, 33).
В некоторых вариантах осуществления полимерная каркасная структура содержит разветвленные мономерные остатки.
В некоторых вариантах осуществления указанная полимерная каркасная структура содержит мономерные остатки, которые на конце связаны с более чем еще одним мономером.
В некоторых вариантах осуществления указанная полимерная каркасная структура содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, выбранную из группы, состоящей из полиэтиленимина, модифицированного полиэтиленимина, гиперразветвленного полиола и гиперразветвленного триазина.
Хорошо известным примером разветвленного неупорядоченного полимера является полиэтиленимин, образованный путем полимеризации азиридина.
Полиэтиленимин содержит смесь первичных, вторичных и третичных аминогрупп и характеризуется разветвленной статистической структурой, как указано в схеме ниже. Конкретная изображенная структура должна толковаться как типичная и никоим образом не ограничивает настоящее изобретение. Хелатообразующие группы, такие как бисфосфонаты, имеющие решающее значение для настоящего изобретения, могут быть присоединены к первичной и/или вторичной аминогруппе, как подробно изложено ниже.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанная полимерная каркасная структура представляет собой полиэтиленимин.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения указанная полимерная каркасная структура представляет собой полиэтиленимин со степенью ветвления 40-60%.
Ниже показан структурный фрагмент типичного полиэтиленимина, где пунктирные связи указывают, что полимерная сеть продолжается:
.
1
1
2
1
1
2
2
Неограничивающим примером структуры, которая может быть предпочтительной для некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения, является одна с указанной центральной частью, содержащей разветвленную полимерную каркасную структуру на основе полиэтиленимина, снабженную хелатообразующими группами, независимо выбранными из группы, состоящей из -COOR, -P=O(OR)(OR), и -S(=O)OR, где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила. Пригодным способом введения хелатообразующих групп в форме карбоксилатов является введение хелатора DOTA через амидную связь, как показано ниже в Схеме 1.
Для дальнейшей оптимизации свойств биологической инертности наноструктур на основе полиэтиленимина можно ввести ряд отрицательно заряженных групп, таких как карбоксилаты, чтобы сделать целую наноструктуру нейтральной при физиологическом значении pH. Признанным способом для этого является введение карбоксилатов путем обработки янтарным ангидридом (Wen et al. J. Appl. Polym. Sci. 2013, 3807).
Указанная периферийная часть, дополнительно подробно изложенная ниже, содержит множество остатков полиэтиленгликоля, ковалентно соединенных с внешней частью указанной центральной части. Присоединение может принимать различные формы, как хорошо известно специалисту в данной области техники. См., например, Hermanson, 2-е изд., Bioconjugate Techniques, Greg Т. Elsevier 2008, для объяснения по данной теме. Некоторыми конкретными способами связывания указанных остатков полиэтиленгликоля с указанной центральной частью являются:
1
где R представляет собой указанную центральную часть с атомом азота, подходящим для присоединения к указанной периферийной части, n=6-100, m=1-10, Q=О или NH и ковалентная связь между указанной периферийной частью и указанной центральной частью обозначена жирным. R представляет собой Н или низшие алкилы.
Любая смесь ветвящихся и сшитых структур также пригодна для применений, рассматриваемых в настоящем изобретении. Неограничивающим примером является гиперразветвленный полиэтиленимин, сшитый путем добавления глутарового альдегида.
Из указанных хелатообразующих групп есть по меньшей мере четыре в каждой наноструктуре, расположенных таким образом, который позволяет образование хелатных комплексов с одним или несколькими многозарядными катионами. Четыре или более хелатообразующие группы могут формировать предварительно организованный ковалентно связанный блок, уже подходящий для образования хелатных комплексов с многозарядным катионом и присоединенный к полимерной каркасной структуре с помощью одной или нескольких ковалентных связей, факультативно, со спейсерной группой между ними (см. Фиг. 4), или указанные хелатообразующие группы могут быть случайным образом распределены по указанной центральной части и полагаться на случайность разместиться таким образом, который позволяет образование хелатных комплексов с указанными многозарядными катионами (см. Фиг. 3). Если полагаться на случайность, необходимо включить большой избыток хелатообразующих групп в центральную часть для получения разумной вероятности формирования кластера из хелатообразующих групп с хелатообразующей способностью.
3
4
1
2
1
2
2
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, когда хелатообразующие группы, такие как бисфосфонатная структура RRC(P=O(OR)(OR)), где R и Rнезависимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, включены в полимерную каркасную структуру и позволяют связывать многозарядные катионы, они связывают указанные катионы сильно.
Фосфонатные группы могут быть полностью представлены в своей сложноэфирной форме, полностью или частично гидролизованы до их кислотной формы и затем ионизированы до некоторой степени от частичной до полной согласно значению pH окружающей среды, или любой их смесью. Наноструктуры, содержащие указанные фосфонатные группы, лучше связывают указанные поливалентные катионы при нейтральном или щелочном значении pH. Это указывает на то, что присутствует, по меньшей мере частично или иногда или даже полностью, анионная форма гидролизованного фосфоната, которая играет важную роль в связывании ионов металла. Не только фосфонатные сложные эфиры или кислоты, но также фосфоновые амиды могут рассматриваться как часть материала или для использования в качестве исходного материала.
3
Число хелатообразующих групп может находиться в диапазоне от всего четырех до большего числа, определяемого числом мономерных остатков в указанной центральной части. В Таблице 1 показаны неограничивающие примеры того, сколько мономеров и, следовательно, сколько хелатообразующих групп можно реально упаковать в указанную центральную часть, когда указанная центральная часть имеет различные размеры. Для простоты в качестве неограничивающего примера типичной молекулярной массы мономерного фрагмента выбрали 200 г/моль и плотность гипотетического материала установили на 1 г/м.
Когда предварительно организованную группу соединяют с указанной полимерной сетью, ее можно выбрать из огромного числа известных хелатообразующих групп, наиболее широко известными являются EDTA, DTPA и DOTA, но, например, в Фигурах 2 и 3 из Wadas et al., Chem. Rev. 2010, 110 показано большое количество предварительно организованных хелаторов, которые были бы пригодны для настоящего изобретения. Многие из них могут быть ковалентно связаны с указанной полимерной каркасной структурой способами, очевидными для специалиста в данной области техники. Конкретным неограничивающим примером ковалентно связанного блока, подходящего для хелатообразования, является хорошо известный хелатор DOTA, который может быть ковалентно связан с полимерной сеткой посредством амидной связи, как показано ниже, где R является указанной центральной частью:
В некоторых вариантах осуществления DOTA, присоединенный к полимерной сетке посредством амидной связи, используют в качестве указанного ковалентно связанного блока, подходящего для хелатообразования.
Когда указанные хелатообразующие группы случайным образом распределены в центральной части, полезны кислотные группы, такие как карбоксилатная, фосфатная, фосфонатная или сульфонатная.
1
1
2
1
1
2
2
В некоторых вариантах осуществления указанные хелатообразующие группы независимо выбраны из группы, состоящей из -COOR, -P=O(OR)(OR) и -S(=O)OR, где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила.
В некоторых вариантах осуществления указанные хелатообразующие группы содержат геминальные бисфосфонатные группы, где указанные геминальные фосфонатные группы, независимо друг от друга, включены в виде
1
2
2
>C(P=O(OR)(OR)),
где
1
2
R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, и
>С обозначает атом углерода, который соединен с указанной сшитой или разветвленной полимерной каркасной структурой указанной центральной части или образует часть указанной сшитой или разветвленной полимерной структуры указанной центральной части.
1
2
При включении указанных хелатообразующих групп в полиакрилатную каркасную структуру является допустимым присоединение указанных хелатообразующих групп к азоту амида посредством короткого линкера. Типичным, но не ограничивающим примером структурного фрагмента из такого материала является структура ниже с R и R, как определено ранее в тексте, n от 1 до 5 и с пунктирными связями, указывающими, что фрагмент принадлежит полимеру. Кроме того, допустимо присоединять бисфосфонаты непосредственно к углеродному скелету:
Каркасные структуры на основе полиароматических соединений, таких как полистирол или поливинилпиридин, также могут быть предусмотрены. Затем хелатообразующие группы, такие как бисфосфонаты, присоединяют к ароматической системе. Полиамиды, такие как поливинилпирролидон, также допустимы.
1
2
1
2
1
2
В некоторых вариантах осуществления указанные хелатообразующие группы включают множество фосфонатных групп -P=O(OR)(OR), где R и R независимо выбраны из отрицательного заряда, Н, алкила или арила. Когда по меньшей мере один из R или R представляет собой Н, полученная фосфоновая кислота ионизируется в зависимой от pH степени.
1
2
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения R и Rпредставляют собой независимо отрицательный заряд, Н или метил.
В некоторых вариантах осуществления указанные фосфонатные группы включены попарно в качестве геминальных бисфосфонатов, также называемых 1,1-бисфосфонатами.
20
21
1
2
1
2
20
21
20
21
22
22
2
На атоме углерода, разделяющем бисфосфонатные группы, т.е. на промежуточном атоме углерода, присутствует одна или более связь с полимерной каркасной структурой. Особый интерес представляют структуры типа (RRC(P=O(OR)(OR)), где R и R независимо выбраны из Н или алкила или арила, и по меньшей мере один из R и R представляет собой группу, способную соединяться с полимерной каркасной структурой материала. В том случае, когда только один из R и R является такой группой, оставшаяся группа выбрана из Н, ОН, OR (с R представляющим собой низший алкил) или низших алкилов.
20
21
2
n
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения R представляет собой -(СН)CO- (с карбонильной группой, образующей связь с полимерной каркасной структурой) и R является Н или ОН, и n=1-5. В некоторых из этих вариантов осуществления n=1.
20
21
2
n
3
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения R и R представляют собой независимо -(CH)-SiO, где n=1-5 и силан является частью полимерной каркасной структуры за счет образования связей Si-O-Si, как подробно изложено позже в данном тексте.
20
21
2
n
3
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения R и R являются оба -(CH)-SiO, где n=3 и силан является частью указанной полимерной каркасной структуры вышеупомянутым образом.
Кроме того, допустимо применять фосфоновые амиды, хлориды или фториды вместо фосфоновых сложных эфиров или кислот в качестве компонентов или исходных материалов для соединений, описанных в данном документе. Фосфонаты могут присутствовать в своей свободной форме или в виде сложных эфиров, или в виде амидов или любой их смеси.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения фосфонаты представляют собой смесь свободных фосфонатов и сложных метиловых эфиров указанного фосфоната.
1
2
При введении указанных хелатообразующих групп в полиэтиленовую каркасную структуру допустимо присоединить указанные хелатообразующие группы либо непосредственно к углеводородной сети, или через первичное введение гетероатома, такого как первичный или вторичный азот амина, посредством короткого линкера. Типичным, но не ограничивающим примером структурного фрагмента из такого материала, когда хелатообразующая группа представляет собой геминальный бисфосфонат, является структура ниже с R и R, как определено ранее в тексте, n от 1 до 5, и R представляющей собой полимерную каркасную структуру указанного полиэтиленимина:
Периферийная часть необходима для придания всей наноструктуре свойства биологической инертности, т.е. отсутствия взаимодействия с организмом, таким как млекопитающее, например, человек. Желательно, чтобы наноструктуры не распадались до какой-либо существенной степени при введении в указанный организм, чтобы избежать потери частей материала.
Указанная периферийная часть указанной наноструктуры содержит полимерный материал, выбранный из группы, состоящей из синтетических полимерных материалов и углеводных материалов, где указанный полимерный материал является гидрофильным и биологически инертным, и где указанный полимерный материал дополнительно является электрически нейтральным или цвиттер-ионным, и где указанный полимерный материал ковалентно связана с указанной центральной частью. Указанная периферийная часть содержит линейные, разветвленные или сшитые полимеры, см. Фиг. 5-7.
2
2
n
9
9
В некоторых вариантах осуществления указанная периферийная часть содержит полимерные материалы, независимо выбранные из группы, состоящей из A-(O-CHCH)OR, где n=2-100 и R является Н или низшим алкилом, и А представляет собой группу, которая связана с или встроена в указанную полимерную каркасную структуру, и указанная группа выбрана из группы, состоящей из:
10
10
2
2
m
1
8
-OSi(R)(CH)-, где R выбран из группы, состоящей из Н или С-С-углеводородов, и m=2-5;
11
11
2
2
m
1
8
-OSi(OR)(CH)-, где R независимо выбран из группы, состоящей из ковалентной связи с полимерной каркасной структурой, Н и C-C-углеводородов, и m=2-5;
11
11
2
m
-NR-C=O-(CH)-, где R представляет собой таковой, указанный выше, и m=2-5
2
m
-O-С=O-(СН)-, где m=2-5;
11
11
2
m
-NR-(CH)-, где R представляет собой таковой, указанный выше, и m=2-5;
2
m
-(СН), где m=2-5;
2
m
-O-(СН)-, где m=2-5; и
2
2
m
-SX-(CH)-, где X независимо отсутствует или О, и m=2-5.
В некоторых вариантах осуществления периферийная часть содержит ковалентно присоединенный линейный, нейтральный, синтетический, биологически инертный, гидрофильный полимер.
В некоторых вариантах осуществления периферийная часть содержит ковалентно присоединенное производное полиэтиленгликоля.
В некоторых вариантах осуществления периферийная часть содержит ковалентно присоединенное производное полиэтиленгликоля с концевой метильной группой.
В некоторых вариантах осуществления периферийная часть содержит ковалентно присоединенное разветвленное производное полиэтиленгликоля.
В некоторых вариантах осуществления периферийная часть содержит ковалентно присоединенное разветвленное производное полиэтиленгликоля, такое как:
где R представляет собой указанную центральную часть и m составляет независимо 3-100.
В некоторых вариантах осуществления указанная периферийная часть является цвиттер-ионной, т.е. содержит множество положительных и отрицательных зарядов в соотношении 1:1, делая целое электрически нейтральным.
В некоторых вариантах осуществления указанная периферийная часть содержит сшитый полиакриламид.
В некоторых вариантах осуществления указанная периферийная часть содержит декстран.
Второй из основных аспектов настоящего изобретения представляет собой способ получения указанных наноструктур. Схематическое изображение такого процесса показано на Фиг. 8. В самом широком смысле, способ сначала предусматривает образование или приобретение глобулярных, наноразмерных полимерных образований (001 на Фиг. 8), позднее, в конечном итоге, содержащих указанную центральную часть указанных наноструктур, и в произвольном порядке следующую стадию (002 на Фиг. 8), которая иногда может включаться в первую стадию (003 на Фиг. 8), если указанные мономеры уже несут хелатообразующие группы или предшественники указанных хелатообразующих групп, вводя несколько хелатообразующих групп, и в произвольном порядке следующую стадию (004 на Фиг. 8), где продукт первой стадии (стадий) вводят в контакт с предшественниками указанной периферийной части. Эти три стадии необязательно можно проводить одновременно в одном и том же реакционном сосуде, несмотря на их различия с химической точки зрения. В одном или нескольких примерах способа включена стадия отбора по размеру или очистки (005 на Фиг. 8) путем ультрафильтрации или каким-либо другим способом отбора по размеру. Стадию (004 на Фиг. 8) иногда могут проводить до стадии (002 на Фиг. 8). Как правило, выгодно устранить воздух из реакционных сосудов, используемых в способе, чтобы получить продукт хорошего качества. Заполнение технологического оборудования газообразным азотом является целесообразным способом исключения воздуха.
Наноразмерную полимерную глобулу, содержащую множество хелатообразующих групп, таких как бисфосфонаты, получают либо с помощью прививки (002 на Фиг. 8) на существующую полимерную глобулу (полученную на стадии полимеризации 001 на Фиг. 8), или путем полимеризации смеси мономеров, содержащей хелатообразующие группы, такие как бисфосфонаты (003 на Фиг. 8). В зависимости от того, какие полимерные каркасные структуры желательны, может предполагаться множество различных инициаторов полимеризации. Для ненасыщенных мономеров, таких как стиролы и акрилаты, являются предпочтительными различные радикальные инициаторы, такие как бензоилпероксид или азобисизобутиронитрил, или их водорастворимые аналоги. Для мономеров на основе триалкоксисиланов по одному из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения для эффекта полимеризации можно применить спонтанный гидролиз и конденсацию или применить кислотный или основной катализ.
Часто для стадии 003 требуется растворитель, и хотя множество различных растворителей может быть предусмотрено специалистом в данной области техники, желательно избегать токсичных растворителей, так что вода и низшие спирты, такие как пропанол, бутанол, этиленгликоль или 1,3-пропандиол, являются предпочтительными. Часто необходимо оптимизировать выход и качество продукта посредством использования смесей растворителей.
В некоторых вариантах осуществления способа смесь 5-25% воды в низшем спирте используется на стадии 003.
В некоторых вариантах осуществления способа на стадии 003 используется смесь 5-25% воды в этаноле, 1- или 2-пропаноле, или 1,2- или 1,3-пропандиоле, или этиленгликоле.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения было установлено, что на стадии 003 предпочтительно использовать температуры выше комнатной температуры, такие как температура от 40 до 130°С, или от 80 до 120°С, или от 100 до 120°С. При использовании низших спиртов необходимо работать с закрытыми устойчивыми к давлению сосудами для достижения желаемой температуры реакции.
Длительность стадии 003 зависит от полимерной каркасной структуры и способа инициирования и может находиться в диапазоне от нескольких секунд до нескольких дней. Для триалкоксисиланов в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения оказалось выгодным использовать промежутки времени от 6 часов до 48 часов, или от 12 до 36 часов, или период около 24 часов на стадии 003.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения условиями стадии 003 являются: температура 105-115°С и продолжительность от 20 до 30 часов.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения условиями стадии 003 являются: температура 105-115°С и продолжительность от 30 до 60 часов.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения условия стадии 003 представляют собой температуру сначала 90-100°С в течение 40-50 часов, а затем 105-115°С в течение еще от 20 до 30 часов.
Концентрация мономеров на стадии 003 зависит от того, какая полимерная каркасная структура требуется, и может находиться в диапазоне от молярной концентрации до не содержащих растворителя условий. Тем не менее, для триалкоксисиланов в одном из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения оказалось выгодным работать с концентрацией мономера от 10 мМ до 500 мМ, или 20-100 мМ и особенно от 40 до 80 мМ.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения условия стадии 003 представляют собой сначала температуру 90-100°С в течение от 20 до 50 часов, а затем 105-125°С в течение от 20 до 30 часов и концентрацию мономера 40-60 мМ.
На стадии 002, которая включает в себя прививание бисфосфонатного реагента на полимерную каркасную структуру, условия несколько отличаются. Главным образом, требования к температуре и концентрации являются более мягкими. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что, начиная с раствором полиэтиленимина в воде, необязательно, с примесью сорастворителя, при температуре, совместимой с жидкой водой, такой как комнатная температура, и приводя в контакт с бисфосфонатом, способным вступать в реакцию с указанным полиэтиленимином, таким как 3,3-бис(диметоксифосфорил)пропановая кислота, в присутствии соединения, способного образовывать реакционноспособный сложноэфирный промежуточный продукт, такой как натриевая соль N-гидроксисульфосукцинимида, в присутствии связывающего средства, такого как N-(диметиламинопропил)-N''-этилкарбодиимид, при температуре, такой как комнатная температура, в течение периода времени от 1 до 48 часов, например, 20-24 часа, получают материал с бисфосфонатами, привитыми на полимерную каркасную структуру.
Стадию отбора по размеру (005) выполняют на растворе наноструктур для удаления нежелательных больших или малых объектов. На данной стадии исходные материалы и остатки растворителя также удаляют из реакционной смеси. Ультрафильтрация является предпочтительным способом очистки, особенно при использовании в форме, которая обычно обозначается тангенциальной проточной фильтрацией или диафильтрацией. Предпочтительно удалить нежелательные крупные наноструктуры и/или агрегаты путем пропускания раствора через фильтр с достаточно крупными порами, стадия 005а. Предпочтительные номинальные пороговые значения для таких фильтров 0,2 мкм, 1000 кДа или 300 кДа. На стадии 005b нужный материал собирают на фильтре с меньшим размером пор. Предпочтительные размеры пор для стадии 005b имеют номинальные пороговые значения 300 кДа, 100 кДа, 50 кДа, 30 кДа или 10 кДа, при условии, что, когда фильтр на 300 кДа используют на стадии 005b, фильтр, используемый на стадии 005а, должен иметь поры большего размера.
Стадия отбора по размеру (004) может быть необязательной, если исходный материал имеет узкое распределение по размеру.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения раствор, полученный в ходе стадии 002 или 003, пропускают сначала через фильтр на 500 кДа (стадия 004а) и впоследствии собирают на фильтре на 100 кДа (стадия 004b).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения раствор, полученный в ходе стадии 002 или 003, пропускают сначала через фильтр на 300 кДа (стадия 004а) и впоследствии собирают на фильтре на 100 кДа (стадия 004b). Предпочтительно промывать материал несколькими порциями воды после стадии 004b для дополнительного удаления непрореагировавших мономеров или остатков растворителя со стадии 001, 002 или 003.
Другие способы ультрафильтрации, такие как спиновый фильтр или диализ, также можно использовать, хотя они являются менее масштабируемыми.
Частицы из требуемого диапазона размеров можно также выбрать с помощью эксклюзионной хроматографии (также называемой гель-фильтрацией).
Указанные наноструктуры можно необязательно очистить на стадии 007. Стадия 007 может иметь несколько подстадий 007а, 007b и т.д. или, для подстадии в произвольном порядке, 007х.
Один из предпочтительных способов стадии очистки 007х представляет собой обработку небольшим количеством кремнезема для удаления непрореагировавшего предшественника указанной периферийной части.
8 некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения стадия 007х включает в себя еще одну диафильтрацию, собирающую материал на фильтре.
Также могут быть добавлены последующие стадии очистки 007х для удаления липофильных примесей, таких как следы эндотоксинов (остатки мертвых бактерий).
В некоторых вариантах осуществления настоящего способа продукт стадии 006 обрабатывают активированным углем.
В некоторых вариантах осуществления настоящего способа продукт стадии 006 пропускают через полиэтиленовый или полипропиленовый или PVDF-фильтр.
В некоторых вариантах осуществления настоящего способа продукт стадии 006 обрабатывают иммобилизованным полимиксином В.
В некоторых вариантах осуществления глобулярную наноструктуру можно получить с использованием способа, включающего стадии:
1) формирования центральной части путем гидролитической полимеризации дисилана со структурой
1
2
14
15
16
17
18
19
2
2
n
2
n
{(R)(R)PO}-(С){(CH)Si(OR)(OR)(OR)}{(CH)Si(OR)(OR)(OR)}
где
1
2
R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, и
14
15
16
17
18
19
R, R, R, R, R и R независимо выбраны из группы, состоящей из низших алкилов и арила;
и
n=1-5; и
2) приведения в контакт указанной центральной части с предшественником периферийной части в условиях, способствующих ковалентному связыванию указанной части с указанной центральной частью.
В третьем из основных аспектов настоящего изобретения указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры, которая соответствует первому аспекту настоящего изобретения, составляет от 8 до 100 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации и/или лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 100 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 100 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 50 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации и/или лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 50 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 50 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для РЕТ-визуализации.
68
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для РЕТ-визуализации, таким как галлий-68 (Ga).
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для SPECT-визуализации.
99m
3+
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для SPECT-визуализации, таким как технеций-99 т в его трехкатионной форме (Tc).
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для лучевой терапии.
90
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с иттрием-90 (Y).
68
90
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для РЕТ-визуализации, таким как галлий-68 (Ga), и радионуклидом для лучевой терапии, таким как иттрий-90 (Y).
99m
3+
90
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для SPECT-визуализации, таким как технеций-99m (Tc) и радионуклидом для лучевой терапии, таким как итрий-90 (Y).
177
В некоторых вариантах осуществления гидродинамический диаметр указанной наноструктуры составляет от 8 до 20 нм, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации и/или лучевой терапии, таким как лютеций-177 (Lu).
В некоторых вариантах осуществления центральная часть указанной наноструктуры по первому аспекту настоящего изобретения содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура получена из полиалкенов, полиакрилатов, полиметакрилатов, полиамидов, полистирола, полидиметилсилоксанов (силиконов), полиорганосиланов, полиаминов, таких как полиэтиленимин, или углеводов, образующих хелатный комплекс с радионуклидами для визуализации и/или лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура получена из полиалкенов, полиакрилатов, полиметакрилатов, полиамидов, полистирола, полидиметилсилоксанов (силиконов), полиорганосиланов, полиаминов, таких как полиэтиленимин, или углеводов, образующих хелатный комплекс с радионуклидами для визуализации.
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура получена из полиалкенов, полиакрилатов, полиметакрилатов, полиамидов, полистирола, полидиметилсилоксанов (силиконов), полиорганосиланов, полиаминов, таких как полиэтиленимин, или углеводов, образующих хелатный комплекс с радионуклидами для лучевой терапии.
68
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура является полиорганосиланом, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для РЕТ-визуализации, таким как галлий-68 (Ga).
99m
3+
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура является полиорганосиланом, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для SPECT-визуализации, таким как технеций-99m (Tc).
90
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура является полиорганосиланом, и указанная наноструктура образует хелатный комплекс с радионуклидом для лучевой терапии, таким как иттрий-90 (Y).
68
90
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура является полиорганосиланом, образующим хелатный комплекс с радионуклидом для РЕТ-визуализации, таким как галлий-68 (Ga), и с радионуклидом для лучевой терапии, таким как иттрий-90 (Y).
99m
3+
90
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура является полиорганосиланом, образующим хелатный комплекс с радионуклидом для SPECT-визуализации, таким как технеций-99m (Tc), и с радионуклидом для лучевой терапии, таким как иттрий-90 (Y).
177
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит полимерную каркасную структуру, где указанная полимерная каркасная структура является полиорганосиланом, образующим хелатный комплекс с радионуклидами для визуализации и/или лучевой терапии, такими как лютеций-177 (Lu).
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, образующую хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации и/или лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, образующую хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации.
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленный полимер, образующий хелатный комплекс с радионуклидом для лучевой терапии.
68
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую полиэтиленимин, содержащий образовавший хелатный комплекс радионуклид для РЕТ-визуализации, такой как галлий-68 (Ga).
99m
3+
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую полиэтиленимин, содержащий образовавший хелатный комплекс радионуклид для SPECT-визуализации, такой как технеций-99m (Tc).
90
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую полиэтиленимин, содержащий образовавший хелатный комплекс радионуклид для лучевой терапии, такой как иттрий-90 (Y).
68
90
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую полиэтиленимин, содержащий образовавший хелатный комплекс радионуклид для РЕТ-визуализации, такой как галлий-68 (Ga), и образовавший хелатный комплекс радионуклид для лучевой терапии, такой как иттрий-90 (Y).
99m
3+
90
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую полиэтиленимин, содержащий образовавший хелатный комплекс радионуклид для SPECT-визуализации, такой как технеций-99m (Tc), и радионуклиды для лучевой терапии, такие как иттрий-90 (Y).
177
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть указанной наноструктуры содержит разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую полиэтиленимин, содержащий образовавший хелатный комплекс радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии, такой как лютеций-177 (Lu).
2
2
m
9
9
В некоторых вариантах осуществления указанная центральная часть образует хелатный комплекс с радионуклидом для визуализации и/или лучевой терапии, где указанная периферийная часть содержит полимерные материалы, независимо выбранные из группы, состоящей из A-(O-CHCH)OR, где m=2-100 и R является Н или низшим алкилом, и А представляет собой группу, связанную с или встроенную в указанную полимерную каркасную структуру, и указанная группа выбрана из группы, состоящей из:
10
10
2
2
o
1
8
-OSi(R)(CH)-, где R выбран из группы, состоящей из Н или C-C-углеводородов и o=2-5;
11
11
2
2
o
1
8
-OSi(OR)(CH)-, где R независимо выбран из группы, состоящей из ковалентной связи с полимерной каркасной структурой, Н и C-C-углеводородов, и o=2-5;
10
10
2
m
-NR-C=O-(CH)-, где R представляет собой таковой, указанный выше, и m=2-5
2
m
-O-С=O-(СН)-, где m=2-5;
10
10
2
m
-NR-(CH)-, где R представляет собой таковой, указанный выше, и m=2-5;
2
m
-(СН)-, где m=2-5;
2
m
-O-(СН)-, где m=2-5; и
2
2
m
-SX-(CH)-, где X независимо отсутствует или О, и m=2-5.
В некоторых вариантах осуществления, включающих множество указанных наноструктур, среднее число радионуклидов, образующих хелатный комплекс с каждой из указанных наноструктур, составляет от 0,1 до 20000/наноструктуру, где указанный радионуклид представляет собой радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления, включающих множество указанных наноструктур, средняя молекулярная масса указанных наноструктур составляет от 50000 до 300000000 Да, где указанные наноструктуры образуют хелатный комплекс с радионуклидами для визуализации и/или лучевой терапии при условии, что средний гидродинамический диаметр указанных наноструктур составляет 8-100 нм.
В четвертом аспекте настоящего изобретения предусмотрен способ получения композиции, содержащей наноструктуры, содержащие радионуклиды, где множество наноструктур в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения вступает в контакт по меньшей мере с одним радионуклидом.
В пятом из основных аспектов настоящего изобретения композиция, содержащая множество указанных наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии, используется в качестве средства для визуализации и/или лучевой терапии для диагностики и/или радиотерапевтических процедур. Композицию, содержащую множество указанных наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации и/или терапии, можно использовать для диагностики, доставки лучевой терапии, а также для контроля реакции на лучевую терапию.
Указанные композиции, содержащие радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии, описанный в данном документе, могут быть рассмотрены для лечения и/или диагностики любого заболевания, нарушения и/или состояния, отличающегося проницаемыми сосудами микроциркуляторного русла, такого как рак и воспалительные состояния.
Композиции наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии в соответствии с настоящим изобретением, можно использовать для лечения, облегчения, смягчения, уменьшения, задержки начала, ингибирования прогрессирования, снижения тяжести, снижения негативных эффектов комбинированной терапии и/или снижения частоты одного или нескольких симптомов или признаков этого заболевания, нарушения и/или состояния у видов, которые включают без ограничения людей и/или других приматов; млекопитающих, в том числе коммерчески важных млекопитающих, таких как крупный рогатый скот, свиньи, лошади, овцы, кошки и/или собаки; и/или птиц.
Данный аспект настоящего изобретения также относится к способу введения композиций, содержащих радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии в соответствии с настоящим изобретением, субъекту, страдающему от рака. Такие способы включают введение терапевтически эффективного количества наноструктур по настоящему изобретению, содержащих радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии, субъекту в таких количествах и в течение такого периода времени, которые необходимы для достижения желаемого результата (т.е. лечения, облегчения, смягчения, уменьшения, задержки начала, ингибирования прогрессирования, снижения тяжести, снижения негативных эффектов комбинированной терапии и/или снижения частоты одного или нескольких симптомов или признаков рака).
В некоторых вариантах осуществления указанная композиция из указанных наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии, может использоваться для диагностики и/или лечения опухолей мягких тканей.
В некоторых вариантах осуществления указанная композиция из указанных наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии, может использоваться для диагностики и/или лечения метастазирующего заболевания.
В некоторых вариантах осуществления введение композиции указанных наноструктур, содержащих радионуклид для визуализации, используется для диагностики заболевания и после этого введение указанной композиции указанных наноструктур, содержащих радионуклид для лучевой терапии, используется для лечения опухолей мягких тканей.
Применение in vivo наноструктур настоящего изобретения требует, чтобы они были составлены в композиции фармакологически приемлемым способом в соответствии с наработками, хорошо известными специалистам в данной области техники. В соответствии с настоящим изобретением композиция, содержащая наноструктуры, может быть введена нуждающемуся субъекту таким образом, который обеспечивает доставку наноструктур в ткани, содержащие проницаемые сосуды микроциркуляторного русла. Такое введение может обеспечить доставку наноструктур в циркуляцию крови или лимфы. Предпочтительным способом введения является, таким образом, парентеральный, и особенно внутривенная инъекция, тем не менее, рассматриваются другие пути введения, такие как пероральный, трансдермальный, трансмукозальный, внутрибрюшинный, внутричерепной, внутриглазной, эпидуральный, интратекальный, интраназальный, местный, ректальный, вагинальный, легочный путь.
Для парентерального введения часто требуется жидкий состав. Вода является предпочтительным растворителем для переведения наноструктур по настоящему изобретению в раствор, но для улучшения стабильности в растворе можно добавлять один или несколько сорастворителей или добавок в количестве 0,1-10%. Приемлемыми сорастворителями являются спирты, такие как этанол или глицерин, биосовместимые полимеры, такие как полиэтиленгликоль или поливиниловый спирт, диметилсульфоксид или N-метилпирролидон. Также может быть предпочтительным добавлять один или несколько осморегуляторов, таких как маннит, сорбит, лактоза, глюкоза или другие сахара или сахарные спирты. Желательно, чтобы композиция являлась изотоничной по отношению к жидкостям организма. Предпочтительно, чтобы раствор для внутривенного применения имел осмоляльность от 270 до 2000 мОсм или 280-1000 мОсм, или 280-500 мОсм, или, в частности, от 280 до 300 мОсм. Многие из указанных добавок могут также выполнять функцию криопротекторов, повышая эффективность восстановления после лиофилизации. Также может быть полезным добавление электролитов, чтобы снизить физиологические эффекты введенного раствора. Предпочтительными электролитами будет комбинация нетоксичных солей натрия, кальция и/или магния. Регулирование pH инъекционного раствора является предпочтительным, и может быть рассмотрен любой буфер, подходящий для инъекции, но предпочтительным является трис-HCl.
Ректально вводимый состав или состав, который вводят ректально, может быть по существу изотоничным в отношении биологических жидкостей, обычно 290 мОсм. Осмотический потенциал регулируется путем добавления низкомолекулярных осморегуляторов, таких как хлорид натрия или маннит. Состав имеет объем, достаточный для заполнения представляющей интерес части толстой кишки, и может быть свободно текущей жидкостью, или может иметь модифицирующие вязкость добавки, такие как высокомолекулярный полиэтиленгликоль (PEG), для улучшенной обработки. Он может быть приготовлен в виде пены или пенообразующего препарата для достижения большого объема, не требуя большого объема жидкости.
В некоторых вариантах осуществления композиция составлена для парентеральной инъекции.
В некоторых вариантах осуществления композиция составлена для внутривенной инъекции.
В некоторых вариантах осуществления композиция составлена для ректального введения в виде жидкости, такой как удерживающая клизма.
Следует понимать, что точная дозировка наноструктуры или ее компонентов, таких как радионуклид, может быть определена лечащим врачом, принимая во внимание особенности пациента, подлежащего лечению. В целом, для пациента, подлежащего лечению, дозировку и путь введения корректируют для обеспечения эффективного количества конъюгата по настоящему изобретению. Используемое в данном документе выражение «эффективное количество» относится к количеству, необходимому для достижения желаемого биологического ответа. Как будет понятно специалистам в данной области техники, эффективное количество может варьировать в зависимости от таких факторов, как желательная биологическая конечная точка, радионуклид, подлежащий доставке, ткань-мишень, путь введения и т.д. Дополнительные факторы, которые могут быть приняты во внимание, включают тяжесть течения заболевания; возраст, вес и пол пациента, подлежащего лечению; диета, время и частота введения; комбинации радионуклидов и толерантность/ответ на лучевую терапию.
Для любой композиции терапевтически эффективную дозу можно первоначально оценить расчетным путем, в анализах на клеточных культурах или на животных моделях, как правило, у мышей, кроликов, собак или свиней. Животную модель также используют для достижения желательного диапазона концентраций и пути введения. Такую информацию затем можно использовать для определения подходящих доз и путей введения человеку. Терапевтическую эффективность и токсичность композиций можно определить с помощью стандартных фармацевтических процедур на клеточных культурах или на экспериментальных животных, например, ED50 и LD50. Отношение токсических к терапевтическим эффектам дозы представляет собой терапевтический индекс, и он может выражаться в виде отношения LD50/ED50.
Любой радионуклид можно рассматривать для любых целей визуализации; тем не менее, радионуклиды, отвечающие критериям испускания подходящего типа излучения с подходящими периодами полураспада, особенно подходящие для применений в диагностической визуализации, являются предпочтительными в настоящем изобретении. Идеальными радиоизотопами для диагностических применений являются те, которые имеют относительно короткий период полураспада и высокопроникающее излучение, чтобы быть обнаруженными с помощью методов визуализации, таких как PET и/или SPECT. Период полураспада радионуклида должен позволять накопление в ткани-мишени в организме пациента, позволяя выведение через органы, не являющиеся мишенью. Визуализация включает в себя визуализацию для диагностики, контроля последствий лечения или контроля местоположения и дозы наноструктур, используемых для лучевой терапии. Включение радиоизотопа для визуализации в наноструктуру имеет то преимущество, что позволяет отслеживание in vivo наноструктур и дозиметрию у субъекта. Например, можно исследовать биораспределение и/или удаление наноструктуры. Лучшее понимание биораспределения или удаления наноструктур можно использовать для изменения лечения пациента. Например, для лечения субъекта может потребоваться большее или меньшее количество наноструктур. Если накопление наноструктур в опухоли(-ях) является очень хорошим, может потребоваться меньшее количество указанных наноструктур, которые содержат указанные радионуклиды. Если накопление у конкретного пациента слабое, может потребоваться большее количество наноструктур, или лечащий врач может прибегнуть к другому лечению в целом.
В некоторых вариантах осуществления композиция наноструктур, содержащих радионуклиды для визуализации, используется для визуализации у субъекта.
99m
3+
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радионуклид для визуализации в композиции указанных наноструктур включает технеций-99m в трехвалентной катионной форме (Tc) и используется для визуализации у субъекта.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радионуклид для визуализации в композиции указанных наноструктур включает радионуклиды для РЕТ-визуализации и используется для визуализации у субъекта.
68
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радионуклид для визуализации в композиции указанных наноструктур включает галлий-68 (Ga) и используется для визуализации у субъекта.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радионуклид для визуализации в композиции указанных наноструктур включает радионуклиды для SPECT-визуализации и используется для визуализации у субъекта.
В некоторых вариантах осуществления используемый метод визуализации представляет собой позитронно-эмиссионную томографию (PET).
В некоторых вариантах осуществления используемый метод визуализации представляет собой однофотонную эмиссионную компьютерную томографию (SPECT).
Любой радионуклид можно использовать для лучевой терапии; тем не менее, радионуклиды, отвечающие критериям испускания подходящего типа излучения с подходящими периодами полураспада, особенно подходят для радиотерапевтических применений и являются предпочтительными в настоящем изобретении. Идеальными радионуклидами для терапевтических применений являются те, которые имеют слабопроникающее излучение, такие как β и α-излучатели. Когда излучающий радиоизотоп в виде радиофармацевтического препарата достигает сайта-мишени, излучаемая энергия осаждается только в сайте-мишени и близлежащие нормальные ткани облучаются минимально. Энергия излучаемых частиц из различных радиоизотопов и их диапазоны в тканях будут изменяться, как и их период полураспада, и наиболее подходящий радиоизотоп будет отличаться в зависимости от применения, заболевания и доступности ткани с заболеванием.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радионуклид для лучевой терапии в композиции указанных наноструктур включает радионуклиды для лучевой терапии и используется для лечения субъекта.
90
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения радионуклид для лучевой терапии в композиции указанных наноструктур включает иттрий-90 (Y) и используется для лечения субъекта.
Множество радионуклидов может предусматриваться для комбинированной диагностической визуализации и терапевтических целей; тем не менее, радионуклиды, отвечающие критериям испускания подходящего типа излучения с подходящими периодами полураспада, особенно подходят для комбинированной диагностической визуализации и терапевтического применения по настоящему изобретению. Идеальными радионуклидами для диагностической визуализации и терапевтических применений являются те, которые имеют слабопроникающее излучение, такие как β- и α-излучатели, в комбинации с радионуклидом с высокопроникающим излучением для обнаружения с помощью методов визуализации, таких как PET и/или SPECT. Радионуклиды, одновременно излучающие высоко и слабопроникающее излучение, также могут быть рассмотрены. Период полураспада радионуклида/радионуклидов должен допускать накопление в ткани-мишени в организме пациента, позволяя выведение через органы, не являющиеся мишенью.
В некоторых вариантах осуществления композиция наноструктур, содержащих радионуклиды для визуализации и/или лечения, используется для визуализации и/или лечения субъекта.
В некоторых вариантах осуществления композиция наноструктур, содержащих нерадиоактивные изотопы указанных радионуклидов, а также радионуклиды для визуализации и/или лечения, используется для визуализации и/или лечения субъекта.
В некоторых вариантах осуществления радионуклиды для визуализации и/или лучевой терапии в композиции указанных наноструктур включают радионуклиды для РЕТ-визуализации и лучевой терапии и используются для визуализации и/или лучевой терапии.
68
90
В некоторых вариантах осуществления, радионуклиды для РЕТ-визуализации и лучевой терапии в композиции указанных наноструктур включают галлий-68 (Ga) и иттрий-90 (Y) и используются для визуализации и/или лучевой терапии.
В некоторых вариантах осуществления радионуклиды для визуализации и/или лучевой терапии в композиции указанной наноструктуры включают радионуклиды для SPECT-визуализации и лучевой терапии и используются для визуализации и/или лучевой терапии.
99m
3+
90
В некоторых вариантах осуществления радионуклиды для визуализации и/или лучевой терапии в композиции указанной наноструктуры включают технеций-99m (Tc) и иттрий-90 (Y) и используются для визуализации и/или лучевой терапии.
177
В некоторых вариантах осуществления радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии в композиции указанной наноструктуры включает лютеций-177 (Lu) и используется для визуализации и/или лучевой терапии.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения предусмотрено множество указанных наноструктур. Наборы обычно включают в себя инструкции по применению частиц согласно настоящему изобретению. Инструкции могут, например, включать протоколы и/или описывать условия для производства наноструктур по настоящему изобретению, введения структур по настоящему изобретению субъекту, нуждающемуся в этом, и т.д. Наборы будут, как правило, включать в себя один или несколько сосудов или контейнеров таким образом, чтобы некоторые или все из отдельных компонентов и реагентов могли содержаться по отдельности. Наборы могут также включать в себя средство для содержания отдельных контейнеров в относительной изоляции для коммерческой продажи, например, пластиковую коробку. Идентификатор, такой как штрих-код, может присутствовать в или на наборе или на одном или нескольких сосудах или контейнерах, включенных в набор. Идентификатор может использоваться для однозначной идентификации набора в целях контроля качества или товарного учета.
В некоторых вариантах осуществления шестого из основных аспектов настоящего изобретения настоящее изобретение относится к набору, содержащему:
a. множество наноструктур и
b. водный буферный раствор с pH 6-7,5 и осмоляльностью 500-2000 мОсм/кг, содержащий один или несколько регуляторов pH и
c. композицию, содержащую радионуклид в катионной форме.
В некоторых вариантах осуществления указанного набора указанный набор предназначен для получения наноструктур, содержащих радионуклиды, и указанные радионуклиды предоставляются отдельно от набора. Таким образом, указанный набор содержит:
a. множество наноструктур и
b. водный буферный раствор с pH 6-7,5 и осмоляльностью 500-2000 мОсм/кг, содержащий один или несколько регуляторов pH.
В некоторых вариантах осуществления композиция, содержащая радионуклид, либо находится на хранении, или доставляется от изготовителя в зависимости от характеристик конкретного радионуклида.
64
Если радионуклид представляет собой, например, излучатель позитронов Cu, указанный радионуклид доставляют непосредственно из циклотронного комплекса к месту проведения лечения или диагностики непосредственно перед применением в форме (лиофилизированной) соли или водного раствора. Перед введением содержащих радионуклид наноструктур части a, b и c из набора смешивают и тестируют эффективность связывания, предпочтительно, с помощью простой процедуры тестирования, поставляемой с набором. После введения пациенту можно провести PET- или SPECT-сканирование. Оптимальной визуализации можно достичь через 1-24 часа после введения.
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора, описанного в данном документе, набор содержит радионуклид для лучевой терапии.
90
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора набор частиц содержит радионуклид для лучевой терапии, такой как иттрий-90 (Y).
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения набор содержит радионуклид для визуализации.
99m
3+
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора набор содержит радионуклид для визуализации, такой как технеций-99m (Tc).
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора набор содержит радионуклид для РЕТ-визуализации.
68
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора набор содержит радионуклид для РЕТ-визуализации, такой как галлий-68 (Ga).
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора набор содержит радионуклид для SPECT-визуализации.
99m
3+
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора набор содержит радионуклид для SPECT-визуализации, такой как технеций-99m (Tc).
99m
3+
90
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора, описанного выше, набор содержит радионуклид для визуализации, такой как технеций-99m (Tc), и радионуклид для лучевой терапии, такой как иттрий-90 (Y).
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора, описанного выше, набор содержит радионуклид для РЕТ-визуализации и радионуклид для лучевой терапии.
68
90
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора, описанного выше, набор содержит радионуклид для РЕТ-визуализации, такой как галлий-68 (Ga), и радионуклид для лучевой терапии, такой как иттрий-90 (Y).
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора, описанного выше, набор содержит радионуклид для SPECT-визуализации и радионуклид для лучевой терапии.
99m
3+
90
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора, описанного выше, набор содержит радионуклид для SPECT-визуализации, такой как технеций-99m (Tc), и радионуклид для лучевой терапии, такой как иттрий-90 (Y).
177
В некоторых вариантах осуществления раскрытого набора, описанного выше, набор содержит радионуклид для визуализации и лучевой терапии, такой как лютеций-177 (Lu).
Примеры
Пример 1а.
Полимеризация 1,1-бис(триэтоксисилилпропил)-1,1-бис(диметилфосфонато)метан (соед. 1) с получением центральных частей Ха
Соед. 1 (640,8 мг, 1 ммоль, синтезировано, как описано в Примере 1, ЕР 2572736 А1) растворяли в 20 мл 80% водного раствора этиленгликоля в трехгорлой круглодонной колбе. Реакционную смесь дегазировали путем создания вакуума в реакционной колбе с дальнейшим заполнением газообразным азотом. Эту процедуру повторяли три раза. В дальнейшем реакционную смесь перемешивали в течение 24 ч. при 114°С. После охлаждения прозрачного раствора до комнатной температуры его фильтровали через стерильный фильтр 0,45 мкм (Pall Corporation).
Пример 1a1. Время удерживания в GPC: 14,16 мин.
- 0,5 мг/мл раствор альбумина (из белка куриного яйца) дал размер: DLS=7,0 нм, время удерживания пика GPC=12,52 мин.
4
3
- Время удерживания GPC - супероза 12 10/300 GL, 100 мМ NHCO, pH=7,4, скорость потока 1 мл/мин.
Пример 1b. Медленная полимеризация соед. 1 с получением центральных частей Xb
20 мл центральных частей Xa смешивали с 32 мл воды MilliQ в трехгорлой круглодонной колбе. Реакционную смесь дегазировали путем создания вакуума в реакционной колбе с дальнейшим заполнением газообразным азотом. Эту процедуру повторяли три раза. В дальнейшем реакционную смесь перемешивали в течение 24 ч. при 114°С. Соед. 1 (5,126 г, 8 моль) растворяли в 128 мл этиленгликоля и вводили в реакционную колбу с помощью шприцевого насоса до конечной концентрации 100 мМ фосфора. Установки нагнетания при инъекции составляли 200 мкл/мин., использовался выбранный размер шприца 50 и шприц для инъекций на 50 мл. Таймер был подключен к насосу таким образом, что он вводил раствор только 15 мин. в час. Реакционную смесь перемешивали и нагревали в течение 49 ч. при установленной температуре 122°С. Фактическая температура в реакционной колбе составляла 100°С (когда добавлено 0 мл раствора соед. 1), 103°С (после добавления 50 мл раствора соед. 1), 106°С (после добавления 100 мл раствора соед. 1), 112°С (после добавления всего раствора соед. 1). После охлаждения прозрачного раствора до комнатной температуры его фильтровали через фильтр Ватман из стекловолокна (диаметр 50 мм, Sigma-Aldrich) с использованием насоса Watson Marlow при скорости 5,0.
Пример 1b1. Время удерживания в GPC: 14,02 мин.
Пример 1c. Полимеризация 1,1-бис(триэтоксисилилпропил)-1,1-бис(диметилфосфонато)метан (соед. 1) с получением центральных частей Хс
Соед. 1 (48,36 г, 75 ммоль, синтезировано, как описано в Примере 1, ЕР 2572736 А1) растворяли в 800 мл этиленгликоля и затем разбавляли в 200 мл воды MilliQ в реакторе на 2 л с рубашкой, снабженном регулятором температуры (Huber ministat 240) для циркулирующего масла. Реакционную смесь дегазировали путем создания вакуума в реакционной колбе с дальнейшим заполнением газообразным азотом. Эту процедуру повторяли три раза. Реакционную смесь перемешивали и нагревали в течение 33 ч. при 120°С. После охлаждения прозрачного раствора до комнатной температуры его разбавляли до 2 л водой MilliQ. Значение pH доводили до 7,4 с помощью 1 М Trizma-основания и раствор фильтровали через стерильный фильтр 0,2 мкм Rapid Flow (Nalgene).
Пример 1c1. Время удерживания в GPC: 10,28 мин.
Гидродинамический диаметр DLS: 15,3 нм
- 0,5 мг/мл раствор альбумина (из белка куриного яйца) дал размер: DLS=7,0 нм, время удерживания пика GPC=12,52 мин.
4
3
Время удерживания GPC - супероза 12 10/300 GL, 50 мМ NHCO, pH=7,4, скорость потока 1 мл/мин.
Пример 2. Добавление периферийной части из поли(этиленоксид)-силанов к центральным частям X.
Общая процедура: Центральные части X в 80% водном растворе этиленгликоля (20 мл, 100 мМ Р) помещали в трехгорлую круглодонную колбу и раствор дегазировали с помощью трех циклов вакуум-азот. В дальнейшем раствор перемешивали и нагревали до 114°С. Затем добавляли раствор предшественника периферийной части триалкоксисилан-PEG, как указано ниже в отдельных Примерах 2а-е, с помощью шприцевого насоса. Установки нагнетания при инъекции составляли 150 мкл/мин., использовался выбранный размер шприца 50 и шприц для инъекций на 5 мл. Реакционную смесь перемешивали и нагревали в течение 6 ч. при температуре 114°С.
Пример 2а. Периферийная часть получена из 2-[метокси(полиэтиленокси)пропил]триметоксисилан, 6-9 EG-единиц
Раствор, содержащий 2-[метокси(полиэтиленокси)пропил]триметоксисилан (90%, 6-9 EG-единиц, 508 мкл, 1 ммоль, 656 мМ) в 1016 мкл 100% этиленгликоля, вводили в реакционную смесь с помощью шприцевого насоса до конечной концентрации 46,4 мМ.
Пример 2а1. Время удерживания в GPC (продукт): 14,27 мин
Пример 2b. Периферийная часть получена из метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилан; 90% 9-12 EG-единиц
Раствор метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана (90% 9-12 EG-единиц, 616 мкл, 1 ммоль, 541 мМ) в 1232 мкл 100% этиленгликоля вводили в реакционную смесь с помощью шприцевого насоса до конечной концентрации 45,8 мМ.
Пример 2b1. Время удерживания в GPC (продукт): 14,37 мин.
Пример 2b2. Время удерживания в GPC (продукт): 14,65 мин.
2c. Пример возможного использования. Периферийная часть получена из метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана; 16 EG-единиц.
Раствор метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана; 16 EG-единиц (1 ммоль, 38 мМ), растворенный в 26 мл смеси этиленгликоля и 1,4-диоксана (11:15), вводят в реакционную смесь шприцевым насосом до конечной концентрации 21,7 мМ. В данном случае реакционную смесь перемешивают и нагревают в течение 24 ч. при температуре 114°С.
Пример 2d. Периферийная часть получена из метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана; 44 EG-единицы.
Раствор метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана; 44 EG-единицы (2,133 г, 1 ммоль, 38 мМ), растворенный в 26 мл смеси этиленгликоля и 1,4-диоксана (11:15), вводили в реакционную смесь шприцевым насосом до конечной концентрации 21,7 мМ. В данном случае реакционную смесь перемешивали и нагревали в течение 24 ч. при температуре 114°С.
Время удерживания в GPC (продукт): 13,05 мин.
Пример 2e. Периферийная часть получена из метокси(полиэтиленокси)пропилтриэтоксисилана; 44 EG-единицы.
Раствор метокси(полиэтиленокси)пропилтриэтоксисилана; 44 EG-единицы (2,175 г, 1 ммоль, 38 мМ), растворенный в 26 мл смеси этиленгликоль: 1,4-диоксан (11:15), вводили в реакционную смесь шприцевым насосом до конечной концентрации 21,7 мМ. Установки нагнетания при инъекции составляли 150 мкл/мин., использовался выбранный размер шприца 50 и шприц для инъекций на 50 мл. В данном случае реакционную смесь перемешивали и нагревали в течение 24 ч. при температуре 114°С.
Время удерживания в GPC (продукт): 13,16 мин.
2f. Пример возможного использования. Периферийная часть получена из комбинации метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана;44 EG-единицы, и 2- [метокси(полиэтиленокси)пропил]триметоксисилана; 6-9 EG-единиц
Центральные части X в 80% водном растворе этиленгликоля (20 мл, 100 мМ Р) помещают в трехгорлую круглодонную колбу и раствор дегазируют путем создания вакуума в реакционной колбе и дальнейшего заполнения газообразным азотом. Эту процедуру повторяют три раза. В дальнейшем раствор перемешивают и нагревают до 114°С. Затем раствор метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана; 44 EG-единицы (2,133 г, 1 ммоль, 3 8 мМ), растворенный в 26 мл смеси этиленгликоль: 1,4-диоксан (11:15), вводят в реакционную смесь шприцевым насосом до конечной концентрации 21,7 мМ. Установки нагнетания при инъекции должны составлять 150 мкл/мин., используется выбранный размер шприца 50 и шприц для инъекций на 5 мл. Реакционную смесь перемешивают и нагревают в течение 24 ч. при температуре 114°С. Затем раствор 2-[метокси(полиэтиленокси)пропил]триметоксисилана (90% 6-9 EG-единиц, 254 мкл, 0,5 ммоль, 656 мМ) в 508 мкл 100% этиленгликоля вводят в реакционную смесь с помощью шприцевого насоса до конечной концентрации 10,7 мМ. Установки нагнетания при инъекции должны составлять 150 мкл/мин., используется выбранный размер шприца 50 и шприц для инъекций на 5 мл. Реакционную смесь перемешивают и нагревают в течение 6 ч. при температуре 114°С.
Пример 3. Обработка наноструктур силикагелем для удаления мономеров периферийной части, которые держатся, но не связаны ковалентно с наноструктурами.
Наноструктуры из Примера 2b помещали в трехгорлую круглодонную колбу и раствор дегазировали тремя циклами вакуум-азот. В дальнейшем раствор перемешивали и нагревали до 114°С. Поток газообразного азота усиливали для создания небольшого направленного наружу давления и 250 мг силикагеля (размер пор 60 А, размер частиц 40-63 мкм, Sigma Aldrich) добавляли в трехгорлую круглодонную колбу. Реакционную смесь перемешивали и нагревали в течение 1 ч. при температуре 114°С. После охлаждения прозрачного раствора до комнатной температуры его фильтровали через стерильный фильтр 0,45 мкм (Pall Corporation).
Серия 1: 0,37 ммоль соед. 1. 1,79 ммоль PEG9-12. Ожидаемое отношение Si/P, исходя из ICP, составило 3,39. Конечное отношение Si/P, исходя из ICP, составило 1,71, указывая, что 70% добавленного PEG удалено. Очищено 336 мол. % PEG. Остается 142 мол. % PEG.
Серия 2: 1,12 ммоль соед. 1. 1,79 ммоль PEG9-12. Ожидаемое отношение Si/P, исходя из ICP, составило 1,80. Конечное отношение Si/P, исходя из ICP, составило 1,45, указывая, что 44% добавленного PEG, удалено. Очищено 70 мол. % PEG. Остается 90 мол. % PEG.
Пример 4. Ультрафильтрация наноструктур, синтезированных в соответствии с Примером 2
2
Раствор наноструктур из Примера 2 разбавили MilliQ HO (20 мл). Значение pH довели с pH 2 до pH 7,0-7,5 с использованием 1 М Трис-основания. Раствор переносили на спин-фильтры 300 кДа (Vivaspin20, Sartorius) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. Собранные пермеаты переносили на спин-фильтры 50 кДа (Millipore) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. для удаления свободных мономеров PEG-силан и небольших сшитых олигомеров PEG-силан, которые не прикреплены к наноструктурам. Проводили повторное добавление воды MilliQ и фильтрацию собранного ретентата. Время центрифугирования после каждого добавления составило 15 мин., 10 мин., 5 мин., 5 мин. и 5 мин., соответственно.
Серия 1: 1,12 ммоль соед. 1. 1,80 ммоль PEG9-12. Ожидаемое отношение Si/P, исходя из ICP, составило 1,806. Конечное отношение Si/P, исходя из ICP, составило 1,646, указывая, что 20% добавленного PEG удалено. Очищено 32 мол. % PEG. Остается 129 мол. % PEG. Выход после промывки (исходя из ICP): Р: 20,7%.
Время удерживания в GPC (продукт): 12,82 мин.
Серия 2: 1,12 ммоль соед. 1. 1,80 ммоль PEG9-12. Ожидаемое отношение Si/P, исходя из ICP, составило 1,806. Конечное отношение Si/P, исходя из ICP, составило 1,634, указывая, что 21% добавленного PEG удалено. Очищено 34 мол. % PEG. Остается 127 мол. % PEG. Выход после промывки (исходя из ICP): Р: 27,5%.
Время удерживания в GPC (продукт): 13,20 мин.
Пример 4b. Ультрафильтрация и диафильтрация растворов, содержащих наноструктуры
1 л наноструктур, синтезированных в соответствии с Примером 1 с, разбавляли в 5 л воды MilliQ. Раствор, содержащий наноструктуры, фильтровали тангенциальной потоковой фильтрацией через кассету 300 кДа T-series Centramate (Pall) и собирали на кассете 100 кДа T-series Centramate (Pall).
4b1: 75 ммоль соед. 1. Выход после фильтрации (исходя из ICP): Р: 29%.
Время удерживания в GPC (продукт): 10,32 мин.
Гидродинамический диаметр DLS: 12,7 нм
Пример 5. Загрузка наноструктур иттрием-89 и очистка с помощью ультрафильтрации.
Гексагидрат хлорида иттрия (521,8 мг, 1,72 ммоль) растворяли в 10 мл воды MilliQ до концентрации 172 мМ. 10 мл раствора подвергнутых ультрафильтрации наноструктур согласно Примеру 4 перемешивали и добавляли 600 мкл раствора 172 мМ гексагидрата хлорида иттрия в аликвотах по 100 мкл при перемешивании. Раствор оставляли для смешивания при комнатной температуре в течение 24 ч. После этого раствор переносили в спин-фильтры 300 кДа (Vivaspin20, Sartorius) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. Собранные пермеаты переносили на спин-фильтры 100 кДа (Millipore) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. для удаления любых свободных ионов иттрия. Добавляли воду MilliQ и проводили фильтрацию собранного ретентата при 3500 об./мин. и 25°С в течение 5 мин. Конечный объем собранного ретентата составляет приблизительно 5 мл.
1,12 ммоль соед. 1. 1,80 ммоль PEG9-12. 0,114 ммоль Y. Выход после промывки (ICP) Р:46,9% Y:45,9%. Общий выход Р после промывки в Примере 4 и 5: 12,9%.
Пики GPC после добавления Y. Время удерживания в GPC: 10,58 мин. (продукт), 18,54 мин. (соли).
Пики GPC после ультрафильтрации. Время удерживания в GPC: 10,76 мин. (продукт). Высота пика на 18,54 мин. снижена, указывая, что 99% свободных ионов иттрия удалены.
Пример 6. Загрузка наноструктур иттрием-89 в присутствии хлорида кальция и очистка с помощью ультрафильтрации.
Гексагидрат хлорида иттрия (521,8 мг, 1,72 ммоль) растворяли в 10 мл воды MilliQ до концентрации 172 мМ. Хлорид кальция (190,9 мг, 1,72 ммоль) растворяли в 10 мл воды MilliQ до концентрации 172 мМ. 116 мкл (19,7 мкмоль Ca) раствора 172 мМ хлорида кальция добавляли к 10 мл раствора подвергнутых ультрафильтрации наноструктур согласно Примеру 4 и смесь перемешивали и нагревали до 56°С. 175 мкл (30,1 мкмоль) раствора 172 мМ гексагидрата хлорида иттрия добавляли при перемешивании. Раствор оставляли для смешивания при 56°С в течение 1 ч. После охлаждения прозрачного раствора до комнатной температуры его переносили в спин-фильтры 300 кДа (Vivaspin20, Sartorius) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. Собранные пермеаты переносили на спин-фильтры 100 кДа (Millipore) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. для удаления любых свободных ионов иттрия. Добавляли воду MilliQ и проводили фильтрацию собранного ретентата при 3500 об./мин. и 25°С в течение 5 мин. Конечный объем собранного ретентата составляет приблизительно 5 мл.
Выход (по сравнению с добавленным исходным материалом) после ультрафильтрации (исходя из ICP): Р: 5,8%. Si: 6,2%. Y: 23,9%.
Пики GPC после добавления Y. Время удерживания в GPC: 11,00 мин. (продукт), 18,68 мин. (соли).
Пики GPC после ультрафильтрации. Время удерживания в GPC: 10,98 мин. (продукт), 18,57 мин. (соли). Высота пика на 18,57 мин. снижена, указывая, что 96% свободных ионов иттрия удалены.
Пример 7 Другие ионы металлов, загруженные в наноструктуру X.
Пример 7а. Лютеций, загруженный в наноструктуру X.
Раствор наноструктур в соответствии с Примером 2а (18 мл, 1,22 ммоль Р) разбавляли 18 мл воды MilliQ. Гексагидрат хлорида лютеция (669,8 мг, 1,72 ммоль) растворяли в 10 мл 40% водного раствора этиленгликоля до концентрации 172 мМ. Раствор хлорида лютеция (568 мкл, 97,7 мкмоль) добавляли к наноструктурам Xb и перемешивали в течение 24 ч. при комнатной температуре, pH=1,93. Значение pH доводили до 7,31 с помощью 1М Трис-основания. Прозрачный раствор переносили на спин-фильтры 300 кДа (Vivaspin20, Sartorius) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. Собранные пермеаты переносили на спин-фильтры 100 кДа (Millipore) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. для удаления любых свободных ионов лютеция. Проводили повторное добавление воды MilliQ и фильтрацию собранного ретентата. Время центрифугирования после каждого добавления составило 5 мин., 5 мин., 3 мин., 3 мин. и 3 мин., соответственно. Конечный объем собранного ретентата составил приблизительно 6 мл.
Композиция (ICR, мольное отношение): P/Lu=7,04, P/Si=1,53, Si/Lu=10,79. Выход (%):P=17,1, Lu=29,6.
Время удерживания в GPC: 11,42 мин. (продукт), 18,69 мин. (соли).
Пример 7b. Уран, загруженный в наноструктуру X.
Раствор наноструктур в соответствии с Примером 2b (72 мл, 5,53 ммоль Р) разбавляли 72 мл воды MilliQ (pH=2,32). 6 мл этого раствора перемешивали с 2 вес % уранилацетата (21,8 мкмоль) при комнатной температуре в течение 18 часов. Раствор разбавляли 6 мл воды MilliQ. Прозрачный раствор переносили на спин-фильтры 300 кДа (Vivaspin20, Sartorius) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. Собранные пермеаты переносили на спин-фильтры 50 кДа (Millipore) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. для удаления любых свободных ионов урана. Проводили повторное добавление воды MilliQ и фильтрацию собранного ретентата. Время центрифугирования после каждого добавления составило 15 мин., 10 мин., 5 мин., 5 мин. и 5 мин., соответственно. Конечный объем собранного ретентата составил 7 мл.
Время удерживания в GPC: 13,11 мин. (продукт)
Пример 7c. Барий, загруженный в наноструктуру X.
Раствор наноструктур Ха в соответствии с Примером 2а (20 мл, 2 ммоль Р) доводили до значения pH 5,15 с помощью 1 М Трис-основания. Раствор помещали в реакционную колбу и дегазировали путем создания вакуума в реакционной колбе с дальнейшим заполнением газообразным азотом. Эту процедуру повторяли три раза. Нитрат бария (38,4 мг, 146,9 мкмоль) растворяли в 0,847 мл 40% водного раствора этиленгликоля до концентрации 173 мМ. Раствор нитрата бария (847 мкл, 146,9 мкмоль) добавляли к наноструктурам Ха и перемешивали в течение 112 ч. при комнатной температуре. После этого раствор нагревали до 100°С и раствор сшивающего средства тетраэтилортосиликата (669 мкл, 3,0 ммоль) в 1831 мкл смеси этиленгликоль : 99,5% этанол (4 моль : 5 моль) вводили с помощью шприцевого насоса. Таймер был подключен к насосу таким образом, что он вводил раствор только 15 мин. в 2 часа. Установки нагнетания при инъекции составляли 150 мкл/мин., использовался выбранный размер шприца 100 и шприц для инъекций на 2 мл. Реакционную смесь перемешивали и нагревали в течение 48 ч. при 100°С, а затем 24 ч. при 114°С. После охлаждения до комнатной температуры прозрачный раствор разбавляли 25 мл воды MilliQ, pH=3,44. Значение pH доводили до 7,06 с помощью 1 М Трис-основания. Раствор переносили на спин-фильтры 100 кДа (Millipore), центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 60 мин. Собранные пермеаты переносили на спин-фильтры 10 кДа (Millipore) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. для удаления свободных ионов бария. Проводили повторное добавление воды MilliQ и фильтрацию собранного ретентата. Время центрифугирования после каждого добавления составило 30 мин., 30 мин., 15 мин., 15 мин. и 15 мин., соответственно. Конечный объем собранного ретентата составил 17 мл.
Композиция (ICR, мольное отношение): Si/P=1,42, Р/Ва=10,67, Si/Ba=15,12.
Время удерживания в GPC: 14,26 мин. (продукт)
Пример 7d. Галлий, загруженный в центральную часть Хс.
Раствор наноструктур в соответствии с Примером 1 с (5 мл, 0,324 ммоль Р) разбавляли водой MilliQ до 64,74 мМ Р. Стандарт галлия (1000 мг/л, Fluka) растворяли в воде MilliQ до концентрации 3,2 мМ. Раствор галлия (920 мкл, 13,2 мкмоль) добавляли к центральным частям Хс и перемешивали в течение 1 ч. при комнатной температуре. Значение pH доводили до 7,4 с помощью 1 М Трис-основания. Прозрачный раствор переносили на спин-фильтры 10 кДа (Vivaspin20, Sartorius) и центрифугировали при 3500 об./мин. и 25°С в течение 15 мин. Воду MilliQ добавляли к ретентату и выполняли фильтрацию собранного ретентата. Время центрифугирования после этого составило 15 мин. Конечный объем собранного ретентата составил приблизительно 3 мл.
Композиция (ICR, мольное отношение): P/Ga=27,47, P/Si=0,926, Si/Ga=29,67 Выход (%): Р=100%, Ga=80%.
Время удерживания в GPC: 10,23 мин. (продукт), 19,17 мин. (соли).
Пример 8а. Измерение стабильности наноструктур, содержащих иттрий-89
Содержащие иттрий наноструктуры разбавляли водой MilliQ до концентрации 1 мМ иттрия. 150 мкл раствора наноструктур смешивали с 150 мкл 1 мМ EDTA и 50 мМ Трис-HCl, pH 7,5, и оставляли стоять при комнатной температуре в течение 1 ч. Извлекали 100 мкл смеси и маркировали ХХХ-pre. Оставшиеся 200 мкл раствора помещали в спиновый фильтр 10 кДа от Amicon на 0,5 мл и центрифугировали в течение 10 мин. при 13400 об./мин. Извлекали 100 мкл пермеата и маркировали XXX-post. Концентрацию иттрия в образцах ххх-pre и xxx-post определяли с помощью ICP-AES. Стабильность для иттрия рассчитывали с использованием приведенного ниже уравнения, где расчетная стабильность относится к % иттрия, остающегося в наноструктурах после обработки с EDTA.
Наноструктуры в соответствии с Xb-2а. Стабильность для иттрия 94,6%. Наноструктуры в соответствии с Хс. Стабильность для иттрия 98,85±0,75%.
Пример 8b. Измерение стабильности наноструктур, содержащих галлий
Процедура измерения стабильности была такой же, как в Примере 8а. Наноструктуры в соответствии с Хс. Стабильность для галлия 91,9±2,8%.
Пример 9. Характеристика наноструктур в соответствии с Примерами 1, 2, 4, 5, 7.
Примечания
0,5 мг/мл раствор альбумина (из белка куриного яйца) дал размер: DLS=7,0 нм (альбумин в 150 мМ NaCI, гидродинамический диаметр, полученный исходя из объемного распределения размера частиц), время удерживания пика GPC=12,52 мин. Гидродинамический диаметр наноструктур получен исходя из времени удерживания GPC, откалиброванного в соответствии со стандартами белка.
Мол. % PEG взят из отношения Si/P в ICP (мол. % PEG = (отношение Si/P-1)⋅2⋅100%)
Пример 10. Вязкость
В раствор наноструктур Xb с периферийной частью в соответствии с Примером 2b загружали 5,9 мМ иттрия с нагрузкой 10 P/Y. Вязкость измеряли в капиллярном вискозиметре. Измеренная вязкость нагруженных иттрием наноструктур составила 1,603±0,070 мПа-с.
Пример 11. Подтверждение сшивки соед. 1 с образованием голых наноструктур и химической модификации периферийной части из PEG-силана при нагревании.
Пример 11а. FTIR указывает на химическую модификацию соед. 1 при нагревании
-1
-1
-1
-1
-1
Соед. 1 в 80% водном растворе этиленгликоля нагревали при температуре 114°С в течение 20 ч., как указано в Примере 1а, и анализировали в нескольких временных точках с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье. Пики FTIR нормализовали с получением равной пиковой высоты для пика при 898 см (колебания С-С углеводородного скелета). Волновые числа соответствующих пиков для силоксановых групп составили 1101 см (Si-OEt), 1070 см (Si-OEt), 954 см (Si-OEt) и 835 см (Si-OH). Наблюдали снижение пиковой интенсивности для всех этих пиков с течением времени, указывающее, что число этоксисилановых групп и число гидроксисилановых групп снижается, что согласуется с сшивкой соед. 1 с образованием сшитой полимерной сети. После завершения сшивки остается 25-35% непрореагировавших этоксисилановых групп, а также небольшая фракция гидроксисиланов, соответствующие степени сшивки 390-450%. См. Фиг. 9.
-1
-1
-1
-1
-1
-1
3
2
Волновые числа соответствующих пиков для фосфонатных групп составили 1246 см (R-P=O(OCH) Р-О колебание), 1023 см (Р-ОМе), 1013 см (Р-ОН), 791 см (Р-ОМе) и 757 см (Р-ОМе). Наблюдали снижение пиковой интенсивности для всех этих пиков с течением времени, указывающее, что число метоксифосфонатных групп снижается. Пик на 1013 см перекрывался пиками силана и, следовательно, указывал на присутствие гидроксифосфонатных групп, но они не поддавались количественной оценке. После завершения сшивки остается 10-50% непрореагировавших метоксифосфонатных групп. См. Фиг. 10.
Пример 11b. FTIR указывает на химическую модификацию мономера PEG-силана при нагревании
-1
-1
-1
-1
-1
-1
3
Спектры FTIR мономеров PEG-силана 2-[метокси(полиэтиленокси)пропил]триметоксисилана; 90% 6-9 EG-единиц (PEG6-9) и метокси(полиэтиленокси)пропилтриметоксисилана; 90% 9-12 EG-единиц (PEG9-12) сравнивали со спектрами FTIR мономеров PEG-силана в 80% водном растворе этиленгликоля, нагретом до 114°С в течение 7 ч. Спектры FTIR показали, что химически данные вещества отличаются по пикам с волновыми числами 1093 см (Si-O-Si), 1083 см (Si-0-CH), 1040 см (Si-O-Si) и 848 см (Si-OH). Когда мономеры PEG-силана нагревали, появлялись пики на 1093 см и 1040 см, указывая на наличие силоксановых групп Si-O-Si с открытой цепью.
-1
-1
3
3
Появление пика на 848 см в нагретых мономерах PEG-силана указывает на наличие групп Si-OH, тогда как исчезновение пика на 1083 см после нагревания указывает на потерю метоксисилановых групп Si-OCH в мономере PEG-силана. Это исчезновение метоксисилановых групп Si-OCH и появление групп Si-O-Si представляет собой то, что ожидается от PEG-силана при образовании ковалентной связи с центральной частью. См. Фиг. 11 и Фиг. 12.
Пример 12. ТЕМ-визуализация наноструктур X, загруженных ураном
Наноструктуры разводили 30× водой MilliQ и 3 мкл образца наносили на покрытую углеродом медную сетку из 400 ячеек, которая была подвергнута воздействию тлеющего разряда. Образцы отрицательно окрашивали с UAR-EMS. Далее сетки промывали сверхчистой водой и визуализировали с использованием FEI Tecnai 10 электронного микроскопа, работающего при ускоряющем напряжении 100 кэВ. Изображения получали с использованием камеры 2k×2k Veleta CCD (Olympus Soft Imaging System). Наблюдали несколько глобулярных структур с диаметром, большим чем 8 нм. Наноструктуры содержали центральную часть (темное ядро) и периферийную часть (белое кольцо). См. Фиг. 13.
Пример 13. In vivo: Исследование фармакокинетики на мышиной модели.
Растворы наноструктуры X вводили внутривенно* в концентрации 20 мкмоль Y/кг или 20 мкмоль Lu/кг и 10 мл/кг в течение 5 секунд мышам (N = 2/тестируемый продукт). После введения у животных брали образцы крови. По окончании эксперимента собирали почки и печень. Растворы введенных наноструктур, образцы плазмы и образцы расщепленной ткани анализировали с помощью ICP-AES на содержание иттрия или лютеция и кремния.
2
* растворы составлены нейтральными (pH 7,4), сбалансированными по электролитному составу (1,4 экв. CaCl добавлен/экв. Y) и изотоническими (добавлен маннит) крови.
** % введенной дозы превышает 100% из-за экспериментальной неопределенности
Пример с отрицательным контролем, содержащим наноструктуры без периферийной части, показывает важность периферийной части для получения длительной циркуляции в крови.
2
* растворы составлены нейтральными (pH 7,4), сбалансированными по электролитному составу (1,4 экв. CaCl добавлен/экв. Y) и изотоническими (добавлен маннит) крови.
Лишь небольшая фракция наноструктур X распределилась в почки.
Пример 14. Исследование экскреции на крысиной модели
Исследовали профиль экскреции растворов наноструктуры X после внутривенного введения у крыс. Раствор наноструктур вводили внутривенно в концентрации 10 мкмоль Y/кг и 3,3 мл/кг в течение 20 секунд. Затем крыс помещали в отдельные метаболические клетки на 24 ч. (N=3) или 72 ч. (N=3). Двух животных использовали в качестве контрольных животных и введение не проводили. Мочу и фекалии собирали каждые 24 ч. на протяжении исследования. После окончания взятия образцов мочи и фекалий, собирали оставшуюся в мочевом пузыре мочу и оставшиеся в толстой кишке и кишечнике фекалии. Раствор введенной наноструктуры анализировали с помощью ICP-AES на содержание иттрия, кремния и фосфора. Образцы мочи и фекалий анализировали с помощью ICP-AES на содержание иттрия и кремния.
Наноструктуры X главным образом экскретировались с фекалиями с минимальной экскрецией с мочой.
225
62
64
67
67
68
166
111
212
177
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
86
90
89
15. Пример возможного использования. Радиоактивная загрузка наноструктур актинием-225 (Ас), медью-62 (Cu), медью-64 (Cu), медью-67 (Cu), галлием-67 (Ga), галлием-68 (Ga), гольмием-166 (Но), индием-111 (In), свинцом-212 (Pb), лютецием-177 (Lu), радием-223 (Ra), рением-186 (Re), рением-188 (Re), рубидием-82 (Rb), самарием-153 (Sm), стронцием-89 (Sr), технецием-99m (Tc), таллием-201 (Tl), торием-227 (Th), иттрием-86 (Y), иттрием-90 (Y) или цирконием-89 (Zr).
225
62
64
67
67
68
166
111
212
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
89
Подготовить 20 мл пустых наноструктур Xb (исходный материал 2 ммоль Р) с периферийной частью в соответствии с Примером 2b, подвергнутые ультрафильтрации в соответствии с Примером 5 от 300 кДа до 50 кДа и со значением pH, доведенным до 7,0-7,5 с помощью 1 М Трис-основания. Развести растворы наноструктур до 20 мМ Р. Подготовить раствор 0,4 мкМ катионов иттрия-90 в воде путем растворения 143,8 нг иттрия-90 в 4 мл воды MilliQ. Подготовить раствор 0,4 мкМ катионов лютеция-177 в воде путем растворения 283,2 нг лютеция-177 в 4 мл воды MilliQ (или 0,4 мкМ катионов актиния-225 (Ac), меди-62 (Cu), меди-64 (Cu), меди-67 (Cu), галлия-67 (Ga), галлия-68 (Ga), гольмия-166 (Но), индия-111 (In), свинца-212 (Pb), радия-223 (Ra), рения-186 (Re), рения-188 (Re), рубидия-82 (Rb), самария-153 (Sm), стронция-89 (Sr), технеция-99m (Tc), таллия-201 (Tl), тория-227 (Th), иттрия-86 (Y) или циркония-89 (Zr)).
Подготовить смешанные растворы наноструктура + радионуклид 1 и 2 путем смешивания 4 мл пустых наноструктур (20 мМ Р) с 4 мл раствора радионуклида (0,4 мкМ) при комнатной температуре или при 50°С, соответственно, в течение 1 ч. с использованием магнитной мешалки.
Таким образом, смешанные растворы будут содержать 10 мМ Р и 0,2 мкМ радионуклида (50000 Р/радионуклид).
Фильтровать каждый раствор следующим образом: Через 1 ч. фильтровать наноструктуры спин-фильтром 300 кДа (Vivaspin20, Sartorius), центрифугировать при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. Перенести пермеат на спин-фильтр 10 кДа (Millipore) и центрифугировать при 3500 об./мин. и 25°С в течение 30 мин. Выполнить повторное добавление воды MilliQ и фильтрацию собранного ретентата. Время центрифугирования после каждого добавления составляет 10 мин., 10 мин. и 10 мин., соответственно. Развести оставшийся ретентат водой MilliQ до 4 мл.
225
62
64
67
67
68
166
111
212
177
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
86
90
89
16. Пример возможного использования. Измерение стабильности наноструктур, содержащих актиний-225 (Ас), медь-62 (Cu), медь-64 (Cu), медь-67 (Cu), галлий-67 (Ga), галлий-68 (Ga), гольмий-166 (Но), индий-111 (In), свинец-212 (Pb), лютеций-177 (Lu), радий-223 (Ra), рений-186 (Re), рений-188 (Re), рубидий-82 (Rb), самарий-153 (Sm), стронций-89 (Sr), технеций-99m (Tc), таллий-201 (Tl), торий-227 (Th), иттрий-86 (Y), иттрий-90 (Y) или цирконий-89 (Zr)
Для каждого раствора наноструктуры Х/радионуклида в соответствии с Примером 15 смешать 250 мкл раствора с 250 мкл воды MilliQ или плазмы крови крысы и инкубировать в течение 6 ч. или 24 ч. при комнатной температуре (4 образца на раствор из Примера 15). После инкубации извлечь 100 мкл смеси из каждого образца и маркировать ххх-pre. Поместить 200 мкл раствора в спин-фильтр 10 кДа от Amicon на 0,5 мл и центрифугировать в течение 10 мин. при 13400 об./мин. Извлечь 100 мкл пермеата и маркировать xxx-post. Измерить α-излучение, β-излучение или γ-излучение в ххх-pre и xxx-post. Рассчитать стабильность радионуклида (% радионуклида, оставшегося в наноструктурах после фильтрации) с использованием приведенного ниже уравнения.
90
17. Пример возможного использования. Лечение солидных опухолей с использованием нагруженных Y наноструктур
Терапия с использованием радионуклидов проводится в учреждениях, способных удовлетворять стандартам лечения с использованием открытых радиоактивных источников, и лицензированных в соответствии с национальными правилами. Сотрудники, занятые в процедурах подготовки и введения, должны иметь необходимую квалификацию и соответствующее разрешение на применение радионуклидов. Все одноразовое оборудование, используемое для получения и введения радионуклидов, следует утилизировать как радиоактивные отходы, и оставшийся радионуклид возвращается уполномоченному получателю продуктов радиоактивного распада.
90
90
90
Получение радиоактивно нагруженных наноструктур: Персонал, участвующий в изготовлении наноструктур, должен носить синтетические перчатки, одноразовые непромокаемые халаты и защиту для глаз. Подготовительные процедуры выполняются с использованием по меньшей мере сантиметровой толщины щитов из плексигласа или просвинцованного плексигласа с использованием пинцетов и щипцов в качестве захватных инструментов. Наноструктуры поставляются в виде набора, содержащего нерадиоактивные компоненты, необходимые для создания однократной дозы нагруженных Y наноструктур, а также приготовленный буферный раствор в бутыли и пустой реакционный сосуд. Радиоактивный компонент, свободный от носителя Y фармацевтического класса, получают отдельно на заказ от изготовителя. Свободный от носителя Y добавляют к наноструктурам и буферу в предоставленном пустом реакционном сосуде в соответствии с подробными инструкциями, предоставленными с набором. Асептические методы используют на всех стадиях подготовки. После загрузки наноструктуры хранят при 2-8°С и вводят в течение 8 часов.
90
Введение: Перед введением радиоактивно нагруженных наноструктур измеряют активность раствора для введения. Нагруженные Y наноструктуры вводят в виде внутривенной инфузии либо непосредственно через линию с трехлинейным распределителем, или с использованием экранированной системы дистанционной инфузии. Используется линейный фильтр. После инфузии линию промывают с по меньшей мере 10 мл раствора хлорида натрия (0,9%), чтобы обеспечить введение полной дозы радиофармацевтического средства. Пациента выписывают после завершения инфузии и адекватного периода наблюдения за побочными эффектами (20-30 минут). Из-за короткого периода полураспада введенного радионуклида пациент может быть освобожден вскоре после введения, не создавая существенного риска для окружающих.
99m
3+
18. Пример возможного использования. Диагностическая визуализация солидных опухолей с использованием нагруженных Tc наноструктур
99m
3+
90
99m
3+
Подготовку и введение нагруженных Tc наноструктур, поставляемых в виде набора для гамма-визуализации, выполняют асептически, аналогично подготовке и введению нагруженных Y наноструктур для лучевой терапии. Тем не менее, определенные меры предосторожности и правила адаптированы к правилам безопасности для пациентов и персонала при обращении с гамма-излучающими радионуклидами. Подготовленные нагруженные Tc наноструктуры вводят в виде инфузии через венозный катетер с последующей промывкой нормальным физиологическим раствором. Визуализацию выполняют через 1-12 часов после инъекции.
Пример 19. Эксперимент in-vivo локализация Y в опухоли.
Наноструктуры в соответствии с Примером Xb-2b вводили внутривенно в дозе 10 мкмоль Y/кг* и 2,5 мл/кг мышам (N=3), которым заранее инокулировали иммортализованную клеточную линию опухоли РС-3. Опухоли было около 7 мм в диаметре. Через 24 часа животных умерщвляли и собирали опухоли. Тестируемые образцы для инъекций анализировали с помощью ICP-AES на содержание иттрия, кремния и фосфора. Расщепленные образцы опухолей анализировали с помощью ICP-AES на содержание иттрия и кремния. Фракцию 0,8% от введенной дозы Y обнаружили в опухоли через 24 ч.
2
* растворы составлены нейтральными (pH 7,4), сбалансированными по электролитному составу (1,4 экв. CaCl добавлен/экв. Y) и изотоническими (добавлен маннит) крови.
20. Пример возможного использования. Получение наноструктуры с разветвленной центральной частью на основе полиэтиленимина с DOTA в качестве хелатообразующей группы и поли(этиленгликоля) в качестве периферийной части.
2
2
6
m-PEG-COOH (средняя Mw 5000 г/моль, приблизительно 100 мономерных единиц, 100 мг, 20 мкмоль) растворяют воде (2 мл), после чего добавляют N-гидроксисульфосукцинимида натриевую соль (Mw 217 г/моль, 10 мг, 46 мкмоль) и N-(3-диметиламинопропил)-N'-этилкарбодиимида гидрохлорид (Mw 192 г/моль, 10 мг, 52 мкмоль). Реакционную смесь оставляют перемешиваться в течение 2 дней. Затем к этому раствору добавляют полиэтиленимин (50% по весу в воде, Mw 300000, измеренный гидродинамический диаметр 34 нм при pH 7 соответствует «площади поверхности» 3631 нм для одной наноструктуры, так что для покрытия 1 PEG/нм требуется 5 нмоль (=1,5 мг) PEI). Реакционную смесь оставляют перемешиваться в течение 2 дней. Соль DOTA-моно-NHS-трис(трет-бутиловый эфир)HPF (Macrocyclics, США, Mw 815, 0,8 мг, 1 мкмоль) добавляют и смесь перемешивают еще 2 дня. Измеряют дзета-потенциал материала и при желании добавляют небольшие количества янтарного ангидрида до тех пор, пока дзета-потенциал не приблизится к нулю.
90
Пример 21. Связывание радиоактивного Y с наноструктурами в соответствии с Примером 2а.
Иттрий-90 доставляли в виде 150 мкл водного раствора и для достижения приемлемых уровней радиоактивности этот раствор разбавляли с 400 мл 0,4 мкМ иттрия-89 в воде. Это разбавление, как полагают, не мешает экспериментальным результатам. Из этого раствора 4 мл раствора смешивали с 4 мл раствора наноструктур в соответствии с Примером 2b при концентрации 20 мМ фосфора. Это было выполнено дважды, одну смесь в дальнейшем перемешивали при комнатной температуре (к.т.) в течение 1 часа (раствор 1), а другую при 50°С в течение 1 часа (раствор 2). Для обоих растворов измеряли бета-излучение. Для этого отбирают аликвоту 100 мкл и разбавляют до 20 мл с получением подходящих уровней излучения для надежных измерений. Результаты приведены в Таблице 6.
Таблица 6. Бета-излучение смешанных растворов
Раствор
Активность
Раствор 1
3,19×10<sup>5</sup> имп./мин.
Раствор 2
3,32×10<sup>5</sup> имп./мин.
Оба раствора фильтровали с использованием спин-фильтров 10 кДа на 15 мл. Из-за практических ограничений растворы фильтровали при 1000 g в течение 1 ч., пермеат удаляли и ретентат разбавляли до 15 мл и осуществляли еще одну фильтрацию. Данную фильтрацию также проводили при 1000 g и посчитали завершенной через 20 минут. Данную последнюю стадию промывки и фильтрации повторили три раза. После фильтрации оставшийся раствор разбавляли до 4 мл и аликвоты 100 мкл снова отбирали, разбавляли до 20 мл и измеряли бета-излучение. Измеренные активности приведены в Таблице 7.
5
5
Растворы были вдвое более концентрированными, чем в Таблице 6, поэтому для сравнения активность разделили на два. Измерение раствора 1 проводили на 128 минут позже, чем измерение в Таблице 6, так что из-за быстрого распада иттрия-90 число следует откорректировать до 2,59×10 имп./мин. Это составляет 81,2% от исходного раствора. Измерение раствора 2 проводили на 88 минут позже, чем исходное в Таблице 1, и скорректированная активность в данном случае составляет 3,04×10 имп./мин. Это составляет 91,3% от исходного раствора. Холостой образец также измеряли, что составило 55,1 имп./мин. и, следовательно, было незначительным.
На следующий день изготовили 8 смесей путем добавления 250 мкл раствора 1 или 2 к 250 мкл воды или плазмы человека. Затем эти смеси инкубировали в течение 6 ч. или 24 ч. и маркировали, как показано в Таблице 8.
После инкубации извлекали 100 мкл и разбавляли до 20 мл с получением образца для предфильтрационного измерения. 300 мкл смеси фильтровали через спин-фильтр 10 кДа от Amicon на 0,5 мл. 100 мкл фильтрата также отбирали и разбавляли до 20 мл с получением постфильтрационного образца. Все образцы были измерены и результаты приведены в Таблице 9. Затем радиоизотопная стабильность каждого раствора может быть рассчитана и также дана.
Как показано в Таблице 9, разница между пост- и предфильтрационными образцами является удивительно большой. Расчетная радиоизотопная стабильность близка к 100% почти во всех случаях. Пред- и постфильтрационные образцы измеряли в пределах часа друг от друга и не корректировали на распад. Только для раствора 2а измерялась некоторая существенная активность в постфильтрационном образце; нет никакого объяснения этой аномалии и это кажется ошибкой измерения. Тем не менее, даже это исключение дает радиоизотопную стабильность 99,6%.
Радиоизотоп иттрия-90 получили в виде хлорида иттрия (III) в 0,05 М HCl от Perkin Elmer. Удельная активность составила 500 Ки/мг. Охлажденный хлорид иттрия (III) приобрели у фирмы Sigma Aldrich. Бета-излучение количественно оценивали с помощью жидкостного сцинтилляционного счетчика Beckman LS 6500. Образцы прогоняли в течение 20 минут и приведено среднее значение двух прогонов.
Конкретные варианты осуществления
h
c
р
h
c
p
p
h
c
1. Глобулярная наноструктура, имеющая гидродинамический диаметр (D) 8-100 нм, содержащая центральную часть и периферийную часть, и где указанная центральная часть имеет расчетный диаметр (D) 6-90 нм, и указанная периферийная часть имеет такую расчетную толщину (Т), что D=D+2T или T=(D-D)/2)
при этом указанная центральная часть содержит:
(i) сшитую полимерную каркасную структуру, содержащую мономерные остатки, где по меньшей мере 30% по числу мономерных остатков были сшиты, тем самым формируя сшитую полимерную каркасную структуру и/или
(ii) разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую мономерные остатки, где число точек ветвления составляет по меньшей мере 30% от числа мономерных остатков,
1
1
2
1
1
2
2
при этом указанная центральная часть содержит хелатообразующие группы, из которых по меньшей мере 4 позволяют хелатообразование по меньшей мере с одним многозарядным катионом, где указанные хелатообразующие группы независимо выбраны из группы, состоящей из -COOR, -P=O(OR)(OR), и -S(=O)OR, где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила,
и где указанная периферийная часть содержит синтетический полимерный материал, ковалентно присоединенный к центральной части, где синтетический полимерный материал является гидрофильным и биологически инертным, а также электрически нейтральным или цвиттер-ионным.
2. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 1, включающая
(i) сшитую полимерную каркасную структуру, содержащую мономерные остатки, где по меньшей мере 50% по числу мономерных остатков были сшиты, тем самым формируя сшитую полимерную каркасную структуру и/или
(ii) разветвленную полимерную каркасную структуру, содержащую мономерные остатки, где число точек ветвления составляет по меньшей мере 50% от числа мономерных остатков.
1
2
3. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 1 или 2, где R и R представляют собой независимо отрицательный заряд, Н или метил.
4. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-3, имеющая гидродинамический диаметр 8-50 нм.
5. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-4, имеющая гидродинамический диаметр 8-20 нм.
h
c
6. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-5, где гидродинамический диаметр D составляет 8-20 нм, предполагаемый диаметр центральной части D составляет 6-15 нм и толщина центральной части составляет 1-2,5 нм.
7. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-6, где указанные хелатообразующие группы включают геминальные бисфосфонатные группы.
8. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-7, где указанные хелатообразующие группы включают геминальные бисфосфонатные группы, которые независимо друг от друга включены в виде
1
2
2
>C(P=O(OR)(OR)),
где
1
2
R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, и
>С обозначает атом углерода, который соединяется с или образует часть сшитой или разветвленной полимерной каркасной структуры.
9. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-7, где указанные хелатообразующие группы включают множество фосфонатных групп
1
2
1
2
1
2
-P=O(OR)(OR), где R и R независимо выбраны из отрицательного заряда, Н, алкила или арила при условии, что если по меньшей мере один из R или R представляет собой Н, полученная фосфоновая кислота ионизируется в зависимой от pH степени.
10. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-9, содержащая фосфонаты, где фосфонаты представляют собой смесь свободных фосфонатов и сложных метиловых эфиров указанного фосфоната.
11. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-10, где сшитая полимерная каркасная структура получена из полиэтилена.
12. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-10, где сшитая полимерная каркасная структура получена из полистирола.
13. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-10, где сшитая полимерная каркасная структура получена из полиакриловой кислоты.
14. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-10, где сшитая полимерная каркасная структура получена из углеводородной сети.
15. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 14, где углеводородная сеть содержит сшитый полиэтилен.
16. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 14, где углеводородная сеть содержит сшитый полистирол.
17. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-16, где указанная центральная часть содержит гомополимер, где в мономере присутствуют 6 групп с потенциалом для сшивки, который соответствует 600% добавленного сшивающего средства, и 2-5 из них фактически образуют сшивки, соответствующие 200-500% достигнутых сшивок.
18. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-16, где процент добавленного сшивающего средства составляет 30-100%.
19. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-16 или 17, где степень достигнутой сшивки составляет 30-100%.
20. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-16, где степень достигнутого ветвления составляет 30-100%.
21. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-16, где степень достигнутой сшивки составляет 200-400%.
22. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-16, где % добавленного сшивающего средства составляет 500-600%.
12
13
12
13
3
22. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-21, где полимерная каркасная структура была образована путем конденсационной полимеризации триалкоксиорганосиланов R-Si(OR), где R является Н или органическим остатком и R независимо является низшим алкилом или арилом.
23. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 22, где две алкоксисилановых группы присутствуют в мономере.
24. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 23, где указанные алкоксисиланы разделены с помощью 1-10 атомов углерода.
25. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 23 или 24, где указанные алкоксисиланы разделены с помощью 3-9 атомов углерода.
26. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 23-25, где указанные алкоксисиланы разделены с помощью 7 атомов углерода.
12
27. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 23-26, где две фосфонатные группы являются частью группы R.
12
28. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 23-27, где указанные два алкоксисилана разделены с помощью 7 атомов углерода и две фосфонатные группы являются частью группы R.
29. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 23-28, где мономеры, образующие полимерную каркасную структуру, имеют общую структуру:
1
2
14
15
16
17
18
19
2
2
n
2
n
{(R)(R)PO}-(С){(CH)Si(OR)(OR)(OR)}{(CH)Si(OR)(OR)(OR)}, где
1
2
R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, и
14
15
16
17
18
19
R, R, R, R, R и R независимо выбраны из группы, состоящей из низших алкилов и арила; и n=1-5.
30. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-29, где указанные мономерные остатки включают мономерные остатки, имеющие структуру
3
4
5
1
2
6
7
8
1
2
3
4
5
6
7
8
2
n
2
2
n
(RO)(RO)(RO)Si-(CH)C(P=O(OR)(OR))-(CH)-Si(OR)(OR)(OR), где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, и R, R, R, R, R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и связи с полимерной сетью, и n=1-5
так, что полимерная каркасная структура была образована с помощью связей -O-Si, где атом кремния представляет собой атом кремния в указанной выше структуре.
3
4
5
6
7
8
31. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 30, где R, R, R, R, R и R, все представляют собой этильную группу.
32. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 29-31, где n=3.
33. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-32, где мономерные остатки, образующие разветвленную полимерную каркасную структуру, независимо выбраны из группы, состоящей из полиэтиленимина, модифицированного полиэтиленимина, гиперразветвленного полиола и гиперразветвленного триазина.
34. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 33, где мономерные остатки, образующие разветвленную полимерную каркасную структуру, представляют собой полиэтиленимин.
35. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 35, где полиэтиленимин имеет степень ветвления 40-60%.
1
1
2
1
1
2
2
36. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 34 или 35, где полиэтиленимин снабжен хелатообразующими группами, независимо выбранными из группы, состоящей из -COOR, -P=O(OR)(OR) и - S(=O)OR, где R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила.
37. Глобулярная наноструктура по вариантам осуществления 34-36, где ряд отрицательно заряженных групп, таких как карбоксилаты, может быть введен, чтобы сделать целую наноструктуру нейтральной при физиологическом значении pH.
38. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-37, где указанная периферийная часть содержит электрически нейтральный синтетический полимерный материал.
2
2
m
9
9
9
39. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-38, где указанная периферийная часть содержит синтетический полимерный материал, выбранный из группы, состоящей из A-(O-CHCH)OR, где m=2-100, R является Н или низшим алкилом и A, m и R представляет собой группу, которая связана с указанной полимерной каркасной структурой, где А выбрана из группы, состоящей из:
10
10
2
o
1
8
-OSiR(CH)-, где R выбран из группы, состоящей из Н или C-C-углеводородов, и o=2-5;
ll
11
2
2
O
1
8
-OSi(OR)(CH)-, где R выбран из группы, состоящей из ковалентной связи с полимерной каркасной структурой, Н и углеводородов CC, и o=2-5;
10
10
2
n
-NR-C=O-(CH)-, где R представляет собой таковой, указанный выше, и n=1-5
n
-O-С=O-(СН2)-, где n=2-5;
10
10
2
o
-NR-(CH)-, где R представляет собой такой, указанный выше, и o=2-5;
2
O
-(СН)-, где o=2-5;
2
o
--O-(СН)-, где o=2-5; и
2
2
n
-SX-(CH)-, где X независимо отсутствует или О, и n=1-5.
2
2
n
9
2
40. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 39, где присутствует от 0,5 до 2 групп A-(O-CHCH)OR, присоединенных на нмграницы раздела между указанной центральной частью и указанной периферийной частью.
2
2
n
9
2
41. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 39 или 40, где присутствует 0,5-2 мкмоль указанных групп A-(O-CHCH)OR, присоединенных на м границы раздела между указанной центральной частью и указанной периферийной частью.
2
2
9
42. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 39-41, где группа A-(O-CHCH)nOR ковалентно связана с центральной частью.
43. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-37, где указанная периферийная часть содержит цвиттер-ионный синтетический полимерный материал.
45. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-43, где хелатообразующие группы включают DOTA, присоединенный к полимерной каркасной структуре через амидную связь.
20
21
1
2
2
46. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-22 и 30, где указанные мономерные остатки включают мономерные остатки, имеющие структуру (R)(R)C(P=O(OR)(OR)), где
1
2
R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила;
20
2
n
R представляет собой -(СН)CO- (с карбонильной группой, образующей связь с полимерной каркасной структурой);
21
R представляет собой Н или ОН; и
n=1-5.
47. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 46, где n=1.
20
21
2
n
3
48. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 46 или 47, где R и R независимо представляют собой -(CH)-SiO, где n=1-5 и силан является частью указанной полимерной каркасной структуры путем образования связей Si-O-Si.
20
21
2
n
3
49. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 48, где R и R независимо являются -(CH)-SiO, где n=3.
50. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-49, где указанная периферийная часть содержит ковалентно присоединенный линейный, нейтральный, синтетический, биологически инертный, гидрофильный полимер.
51. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-50, где периферийная часть содержит ковалентно присоединенное производное полиэтиленгликоля.
52. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 51, где периферийная часть содержит ковалентно присоединенное производное полиэтиленгликоля с концевой метальной группой.
53. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 51 или 52, где периферийная часть содержит ковалентно присоединенное разветвленное производное полиэтиленгликоля.
54. Глобулярная наноструктура по варианту осуществления 53, где ковалентно присоединенное разветвленное производное полиэтиленгликоля представляет собой:
где R представляет собой указанную центральную часть и m составляет независимо 3-100.
55. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-49, где периферийная часть содержит сшитый полиакриламид.
56. Глобулярная наноструктура по любому из вариантов осуществления 1-49, где периферийная часть содержит декстран.
57. Композиция, содержащая глобулярные наноструктуры по любому из вариантов осуществления 1-56, где среднечисленная молекулярная масса
составляет 50000-300000000 Да и средний гидродинамический диаметр указанных наноструктур составляет приблизительно 8 нм.
58. Композиция по варианту осуществления 57, где средняя молекулярная масса составляет 50000-50000000 Да.
59. Композиция по варианту осуществления 57 или 58, где средний гидродинамический диаметр указанных наноструктур составляет 8-100 нм.
60. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-59, где средний гидродинамический диаметр указанных наноструктур составляет 8-50 нм.
61. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-60, где средний гидродинамический диаметр указанных наноструктур составляет 8-20 нм.
62. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-61, где не более чем 10% от числа наноструктур являются меньшими, чем 8 нм.
63. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-62, где не более чем 1% от числа наноструктур являются меньшими, чем 8 нм.
64. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-63, где не более чем 0,1% от числа наноструктур являются меньшими, чем 8 нм.
65. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-64, где не более чем 10% от массы наноструктур экскретируется с мочой млекопитающего в течение 24 часов после того, как указанному млекопитающему внутривенно ввели указанную композицию.
66. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-65, где не более чем 1% от массы наноструктур экскретируется с мочой млекопитающего в течение 24 часов после того, как указанному млекопитающему внутривенно ввели указанную композицию.
67. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-66, где не более чем 0,1% от массы наноструктур экскретируется с мочой млекопитающего в течение 24 часов после того, как указанному млекопитающему внутривенно ввели указанную композицию.
68. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-67, где указанное млекопитающее представляет собой мышь, крысу или человека.
69. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-68, где указанная композиция представляет собой фармацевтическую композицию, которая в дополнение к наноструктурам содержит фармацевтически приемлемый носитель и/или вспомогательное вещество.
70. Композиция по любому из вариантов осуществления 57-69, дополнительно содержащая по меньшей мере один радионуклид, образующий хелатный комплекс с указанными наноструктурами.
71. Композиция по варианту осуществления 70, где отношение среднего числа (связанный радионуклид): наноструктура составляет 0,1-20000/наноструктуру при условии, что центральная часть содержит по меньшей мере 4 хелатообразующие группы, доступные для каждого радионуклида.
72. Композиция по варианту осуществления 70 или 71, где указанный радионуклид включает радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии.
225
62
64
67
67
68
166
111
212
177
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
86
90
89
73. Композиция по варианту осуществления 72, где указанный радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии выбран из группы, состоящей из актиния-225 (Ас), меди-62 (Cu), меди-64 (Cu), меди-67 (Cu), галлия-67 (Ga), галлия-68 (Ga), гольмия-166 (Но), индия-111 (In), свинца-212 (Pb), лютеция-177 (Lu), радия-223 (Ra), рения-186 (Re), рения-188 (Re), рубидия-82 (Rb), самария-153 (Sm), стронция-89 (Sr), технеция-99m (Tc), таллия-201 (Tl), тория-227 (Th), иттрия-86 (Y), иттрия-90 (Y) и циркония-89 (Zr).
74. Композиция по варианту осуществления 72 или 73, где указанный радионуклид включает радионуклид для визуализации.
75. Композиция по варианту осуществления 74, где указанный радионуклид включает радионуклид для РЕТ-визуализации.
68
76. Композиция по варианту осуществления 75, где указанный радионуклид для РЕТ-визуализации представляет собой галлий-68 (Ga).
77. Композиция по варианту осуществления 74, где указанный радионуклид включает радионуклид для SPECT-визуализации.
99m
3+
78. Композиция по варианту осуществления 77, где указанный радионуклид для SPECT-визуализации представляет собой технеций-99m в трехкатионной форме (Tc).
79. Композиция по любому из вариантов осуществления 72-78, где указанный радионуклид включает радионуклид для лучевой терапии.
90
80. Композиция по варианту осуществления 79, где указанный радионуклид для лучевой терапии представляет собой иттрий-90 (Y).
177
81. Композиция по варианту осуществления 72 или 73, где указанный радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии представляет собой лютеций-177 (Lu).
82. Композиция по любому из вариантов осуществления 70-81, если зависит от п. 69, где фармацевтическая композиция составлена для парентеральной инъекции.
83. Композиция по любому из вариантов осуществления 70-81, если зависит от п. 69, где фармацевтическая композиция составлена для внутривенной инъекции.
84. Композиция по любому из вариантов осуществления 70-81, если зависит от п. 69, где фармацевтическая композиция составлена для ректального введения.
85. Композиция по любому из вариантов осуществления 70-84 для применения в способе диагностики и/или лечения опухоли мягких тканей.
86. Композиция по любому из вариантов осуществления 70-84 для применения в способе диагностики и/или лечения метастатического заболевания.
87. Применение композиции по любому из вариантов осуществления 70-84 для получения фармацевтической композиции для диагностики и/или лечения опухоли мягких тканей.
88. Применение композиции по любому из вариантов осуществления 70-84 для получения фармацевтической композиции для диагностики и/или лечения метастатического заболевания.
89. Применение глобулярной наноструктуры по любому из вариантов осуществления 1-56 и радионуклида для получения фармацевтической композиции для диагностики и/или лечения опухоли мягких тканей.
90. Применение глобулярной наноструктуры по любому из вариантов осуществления 1-56 и радионуклида для получения фармацевтической композиции для диагностики и/или лечения метастатического заболевания.
91. Применение по варианту осуществления 88 или 90, где указанный радионуклид включает радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии.
225
62
64
67
67
68
166
111
212
177
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
86
90
89
92. Применение по любому из вариантов осуществления 89-91, где указанный радионуклид выбран из группы, состоящей из актиния-225 (Ас), меди-62 (Cu), меди-64 (Cu), меди-67 (Cu), галлия-67 (Ga), галлия-68 (Ga), гольмия-166 (Но), индия-111 (In), свинца-212 (Pb), лютеция-177 (Lu), радия-223 (Ra), рения-186 (Re), рения-188 (Re), рубидия-82 (Rb), самария-153 (Sm), стронция-89 (Sr), технеция-99m (Tc), таллия-201 (Tl), тория-227 (Th), иттрия-86 (Y), иттрия-90 (Y) и циркония-89 (Zr).
93. Способ лечения опухоли и/или метастатического заболевания у пациента, нуждающегося в таком лечении, включающий введение терапевтически эффективного количества глобулярной наноструктуры по любому из вариантов осуществления 1-56 и радионуклида пациенту.
94. Способ по варианту осуществления 93, где указанный радионуклид представляет собой радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии.
225
62
64
67
67
68
166
111
212
177
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
86
90
89
95. Способ по варианту осуществления 94, где указанный радионуклид выбран из группы, состоящей из актиния-225 (Ас), меди-62 (Cu), меди-64 (Cu), меди-67 (Cu), галлия-67 (Ga), галлия-68 (Ga), гольмия-166 (Но), индия-111 (In), свинца-212 (Pb), лютеция-177 (Lu), радия-223 (Ra), рения-186 (Re), рения-188 (Re), рубидия-82 (Rb), самария-153 (Sm), стронция-89 (Sr), технеция-99m (Tc), таллия-201 (Tl), тория-227 (Th), иттрия-86 (Y), иттрия-90 (Y) и циркония-89 (Zr).
96. Способ лечения опухоли у пациента, нуждающегося в таком лечении, включающий введение терапевтически эффективного количества композиции по любому из вариантов осуществления 70-84.
97. Способ по любому из вариантов осуществления 93-96, где указанная опухоль представляет собой опухоль мягких тканей.
98. Способ диагностики наличия опухоли у пациента, включающий введение диагностически эффективного количества глобулярной наноструктуры по любому из вариантов осуществления 1-56 и радионуклида пациенту.
99. Способ по варианту осуществления 98, где указанный радионуклид представляет собой радионуклид для визуализации и/или лучевой терапии.
225
62
64
67
67
68
166
111
212
177
223
186
188
82
153
89
99m
3+
201
227
86
90
89
100. Способ по варианту осуществления 99, где указанный радионуклид выбран из группы, состоящей из актиния-225 (Ас), меди-62 (Cu), меди-64 (Cu), меди-67 (Cu), галлия-67 (Ga), галлия-68 (Ga), гольмия-166 (Но), индия-111 (In), свинца-212 (Pb), лютеция-177 (Lu), радия-223 (Ra), рения-186 (Re), рения-188 (Re), рубидия-82 (Rb), самария-153 (Sm), стронция-89 (Sr), технеция-99m (Tc), таллия-201 (Tl), тория-227 (Th), иттрия-86 (Y), иттрия-90 (Y) и циркония-89 (Zr).
101. Способ диагностики наличия опухоли у пациента, включающий введение диагностически эффективного количества композиции по любому из вариантов осуществления 70-84.
102. Способ по любому из вариантов осуществления 98-101, где указанная опухоль представляет собой опухоль мягких тканей.
103. Способ получения композиции по любому из вариантов осуществления 70-86, включающий приведение в контакт наноструктур по любому из пп. 1-56 по меньшей мере с одним радионуклидом.
104. Набор для подготовки композиции по любому из вариантов осуществления 57-69, содержащий множество наноструктур по пп. 1-56, растворенных в водном буферном растворе с pH 6-7,5 и осмоляльностью 500-2000 мОсм/кг.
105. Набор для подготовки композиции по любому из вариантов осуществления 70-86, содержащий множество наноструктур по пп. 1-56, растворенных в водном буферном растворе с pH 6-7,5 и осмоляльностью 500-2000 мОсм/кг, и радионуклид.
106. Набор по варианту осуществления 105, где радионуклид присутствует в растворе в катионной форме.
107. Набор по любому из вариантов осуществления 104-106, где водный буферный раствор содержит регулятор pH.
108. Набор по варианту осуществления 107, где регулятор pH выбран из группы, состоящей из ацетата, бикарбоната, лактата, цитрата, малата и пропионата.
109. Набор по любому из вариантов осуществления 104-108, дополнительно содержащий осморегулятор.
110. Набор по варианту осуществления 109, где осморегулятор выбран из группы, состоящей из хлорида натрия, маннита, сорбита, хлорида кальция, хлорида магния и глицерина.
111. Глобулярная наноструктура, полученная способом, предусматривающим стадии:
1) формирования центральной части путем гидролитической полимеризации дисилана со структурой
1
2
14
15
16
17
18
19
2
2
n
2
n
{(R)(R)PO}(C){(CH)Si(OR)(OR)(OR)}{(CH)Si(OR)(OR)(OR)}, где
1
2
R и R независимо выбраны из группы, состоящей из отрицательного заряда, Н, низших алкилов и арила, и
14
15
16
17
18
19
R, R, R, R, R и R независимо выбраны из группы, состоящей из низших алкилов и арила;
и
n=1-5; и
2) приведения в контакт указанной центральной части с предшественником периферийной части в условиях, способствующих ковалентному связыванию указанной части с указанной центральной частью.