Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина ix как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака



Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина ix как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака
Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина ix как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака
Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина ix как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака
Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина ix как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака
Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина ix как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака

 


Владельцы патента RU 2411243:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова" (RU)
Учреждение Российской академии медицинских наук Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина (RU)

Изобретение относится к иттербиевому комплексу дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX формулы:

Технический результат заключается в получении малотоксичного соединения, используемого как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака, имеющего сравнительно высокий уровень времени жизни и интенсивности люминесценции в ближней ИК-области спектра, а также хорошую растворимость в воде. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к химии металлокомплексов тетрапиррольных соединений, в частности к иттербиевым комплексам природных порфиринов, которые могут быть использованы при решении задач люминесцентной диагностики злокачественных новообразований методом волоконно-лазерной спектрофлуориметрии.

Данный подход основан на способности соединений порфиринового ряда избирательно накапливаться в злокачественных тканях и люминесцировать при освещении светом определенной длины волны. При этом комплексы порфиринов с иттербием люминесцируют в ближней ИК-области (900-1050 нм), где практически отсутствует фоновая автолюминесценция биотканей. К тому же введение тяжелого металла в порфириновый макроцикл резко уменьшает выход триплетов и, следовательно, фототоксичность металлопорфиринов [Таубер А.Ю., Нижник А.Н., Миронов А.Ф., Гайдук М.И., Григорьянц В.В. / Фотофизическая активность порфириновых сенсибилизаторов в водных растворах // Биофизика. - 1989. - Т.34. - №3. - С.364-367].

В связи с тем, что в настоящее время смертность от злокачественных новообразований стоит на втором месте после сердечно-сосудистых заболеваний, очень остро стоит вопрос о ранней люминесцентной диагностике рака. Предлагаемое изобретение направлено на выявление наиболее распространенных визуально и эндоскопически доступных нозологических форм злокачественных новообразований.

В последние годы разрабатываются химические синтезы новых иттербиевых комплексов на основе природных порфиринов с аминокислотами [Wiglusz R., Legendziewicz J., Graczyk A., Radzki S., Gawryszewska P., Sokolnicki J. / Spectroscopic properties ofporphyrins and effect of lanthanide ions on their luminescence efficiency // J.Alloys Compounds. - 2004. - V.380. - P.396-404], а также синтетических порфиринов, содержащих в мезоположениях макроцикла изомерные радикалы пиридина, хинолина и хиноксалина, люминесцентные характеристики которых выше, чем в случае фенильных и нафтильных заместителей [Коровин Ю.В., Кузьмин В.Е., Русакова Н.В., Жилина З.И., Водзинский С. В., Юданова И.В. / Влияние природы мезозаместителей в порфиринах на излучательную способность ионов иттербия в комплексах с порфиринами // Ж. неорг. химии. - 2003. - Т.48. - №3. - С.489-493], а также асимметричные порфирины [Zhuravlyov S., Rusakova N., Korovin Yu. / 4f-luminescence of ytterbium ions in the complexes with asymmetric porphyrins // J. Alloys Compounds. - 2008. - V.45L - P.334-337] и димерные порфирины [Korovin Yu.V., Rusakova N.V., Zhilina Z.I., Ishkov Yu.V., Vodzinsky S.V., Dotsenko V.P. /Luminescence of ytterbium in binuclear bis(porphyrin)complexes // Mendeleev Commun. - 2002. - P.151-152].

При диагностике злокачественных новообразований важной задачей является исследование спектрально-люминесцентных характеристик Yb-порфиринов. Наиболее важными характеристиками являются времена жизни металлокомплексов и их квантовый выход флуоресценции. В работе [Rusakova N.V., Korovin Yu.V., Zhilina Z.I., Vodzinskii S.V., Ishkov Yu.V. / Influence of the nature of meso-substituents and extra-ligands on the luminescence of ytterbium in complexes with porphyrins // J. Applied Spectroscopy. - 2004. - V.71 - No.4. - P.506-511] изучено большое количество иттербиевых комплексов порфиринов с алкильными заместителями в мезоположениях макроцикла, а также их комбинации с изомерными пиридильными остатками. Показано, что наибольшие времена жизни (12.1 и 5.6 мкс) и квантовый выход флуоресценции (10.1 и 5.6×10-3) имеют синтетические порфирины, содержащие четыре пиридильных остатка в мезо-положениях и три пиридильных остатка и один алкильный н-C9H19, а в качестве экстралиганда наиболее оптимален остаток β-дикетона (ацетилацетон).

В случае лантаноидных комплексов порфиринов большое влияние на их спектральные свойства оказывает природа экстралигандов: монодентатные (хлориды, бромиды), бидентатные (ацетилацетон, бензоилацетон) и теноилтрифторацетат анионы.

Для диагностики рака возможно использование радиоактивного изотопа 169Yb как с природными, так и с синтетическими порфиринами [Schomaecker К., Gaidouk M.I., Rumyantseva V.D., Fischer Т., Loehr H., Salditt S. et al. / Synthese tumoraffiner Yb-169 und Y-90-Porphyrin-Komplexe und tiereexperimentelle Untersuchung verschiedener Yb-169-Pophyrins // Nuklearmedizin. - 1999. - Bd.38. - S.285-291]. Однако одним из недостатков является плохая растворимость некоторых порфиринов в воде при проведении эксперимента на животных. В этом случае возможно применение липосомальных форм, а также растворов в диметилсульфоксиде или в кремофоре. В работе [Zsvirko M., Korovin Yu., Rusakova N. / Ytterbium-porphyrins as a new class of the luminescent labels // J.Physics: Conference Series. - 2007. - V.79. 012025.] предлагаются комплексы иттербия с асимметричными порфиринами на основе производных тетрафенилпорфирина и гидрофобного мезо-(монофенил-п-оксипропил)трифенилпорфирина (ОТП) в виде водно-лецитиновой эмульсии. 4f-люминесценция Yb-комплекса проявляется в ближней ИК-области спектра (λмакс=980 нм). Также был приготовлен конъюгат Yb-комплекса с бычьим сывороточным альбумином (БСА). Время жизни Yb-комплекса составило 7.6-8.4 мкс, а квантовый выход 4f-люминесценции φ=4.2×10-3. Для ОТП была изучена токсичность как свободного основания (LD50=250 мг/кг), так и иттербиевого комплекса (LD50=160 мг/ кг). У металлокомплекса не обнаружена фототоксичность. Комплекс изучали на 36 мышах линии BALB/c с индуцированной метилхолантреном опухолью в дозе 75 мг/ кг веса. Недостатком этого метода является использование водно-лецитиновой дисперсии для солюбилизации Yb-комплекса порфирина, т.к. при применении липосом большая часть вещества задерживается в печени и селезенке.

Наиболее близким техническим решением, выбранным авторами за прототип, является патент РФ [Румянцева В.Д., Миронов А.Ф., Сапронова Е.В. и др. / Способ изучения малигнизации тканей у экспериментальных животных // Патент РФ №1621720, кл. G01N 33/52, приор, от 29.04.88 г.], где в качестве одного из контрастных веществ использована водно-липосомальная эмульсия Yb(асас)-2,4-диметоксигематопорфирина IX динатровой соли. Хотя в эксперименте на животных был достигнут высокий контраст между злокачественной опухолью и соседней здоровой мышцей, здесь имеются следующие недостатки: высокая концентрация вводимого металлокомплекса (50 мг/ кг), а также недостаточная растворимость в воде динатровой соли гематопорфирина IX, требующая применения липосомальных форм для солюбилизации препарата. Это существенно усложняет ввод препарата в организм, затрудняет количественное определение встроенного в липосомы соединения и требует его увеличенных доз, поскольку большая его часть при использовании липосомальных форм аккумулируется в печени, почках и селезенке.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание нового малотоксичного соединения, используемого в ранней люминесцентной, а также радиологической диагностике злокачественных новообразований, которое имеет сравнительно высокий уровень времени жизни и интенсивности люминесценции в ближней ИК-области спектра, хорошую растворимость в воде, а также позволяет резко снизить дозу вводимого препарата, что обеспечивает существенное снижение цены на диагностические процедуры.

Для достижения указанного технического решения предполагается заменить динатровую соль 2,4-диметоксигематопорфирина IX на его более водорастворимую дикалиевую соль. Для этого на первом этапе получают Yb-комплекс 2,4-диметоксигематопорфирина IX по методу [Wong C.-P., Venteicher R.F., Horrocks W.DeW.Jr. / Lanthanide porphyrin complexes a potential new class of nuclear magnetic resonance dipolar probe // J.Am.Chem.Soc. - 1974. - V.96. - No 22. - P.7149-7150] кипячением свободного основания порфирина с 2÷3-х кратным избытком Yb(асас)3 в 1,2,4-трихлорбензоле в атмосфере аргона. На втором этапе дикислоту порфирина переводят в дикалиевую соль и подвергают очистке на акрилексе Р-2.

Реализация данного изобретения подтверждается следующим примером.

Пример 1. 100 мг (0.16 ммоль) 2,4-диметоксигематопорфирина IX растворяют в 20 мл 1,2,4-трихлорбензола, добавляют 150 мг (0.32 ммоль) ацетилацетоната иттербия и кипятят в токе аргона в течение 2.5 час. В электронном спектре поглощения исчезают пики свободного основания порфирина и появляются пики, характерные для металлокомплекса порфирина. Реакционную массу охлаждают, выливают на столбик оксида алюминия (5×3 см), вымывают 1,2,4-трихлобензол гептаном и затем ацетоном. Оставшийся наверху малиновый слой иттербиевого комплекса порфирина переносят в химический стакан, заливают 200 мл смеси горячего (50-60°С) изопропанола и 1% водного поташа (1:1). Фильтруют от оксида алюминия, малиновый раствор разбавляют водой, доводят рН до 7 действием разбавленной уксусной кислоты и трижды экстрагируют свежеперегнанным хлороформом. Хлороформный экстракт промывают водой три раза, сушат над безводным сульфатом натрия, фильтруют и упаривают в вакууме. Выход 68.4 мг (53.7%).

Для того чтобы перевести дикислоту порфирина в дикалиевую соль, вещество растворяют при перемешивании в минимальном количестве 5% водного поташа. Раствор наносят на колонку с акрилексом Р-2, в качестве элюента используют дистиллированную воду. В первых фракциях содержится исходное свободное основание порфирина, а далее движется малиновая зона иттербиевого комплекса. Водный раствор концентрируют и диализуют против дистиллированной воды в течение суток, затем раствор фильтруют и упаривают досуха. Получают 53 мг темно-фиолетового порошка, хорошо растворимого в воде. Электронный спектр в воде, λmax (ε×10-3), нм: 398 (196.0), 532 (9.15); 568.2 (10.6). Данные ВЭЖХ: время удерживания 7.95 мин. (Колонка Nova-Pack С 18, 3.9×150 мм). Элюент 0.1 М ацетат аммония в 70% метаноле, V 1 мл/мин, детектировали при 400 нм). ИК-спектр в KBr, ν, см-1: 3424 (ОН). Масс-спектр, m/z: 869.636 (30%), 870.638 (69%), 871.643 (100%), 872.660 (89%), 873.661 (49%). Рассчитано для С36Н38 N4O6K2 173Yb м.м. 873.96.

Были изучены спектры люминесценции иттербиевого комплекса дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX в 20%-ном растворе диметилсульфоксида и по кинетике затухания определены времена жизни нового вещества и проведено сравнение их с веществом, описанным в прототипе.

Спектр интенсивности люминесценции заявляемого соединения приведен на чертеже. Иттербиевый комплекс порфирина имеет характерную люминесценцию при 975 нм, обусловленную переходами 2F5/22F7/2 4f электронов иона Yb3+ [Gaiduk M., Grigoryants V., Mironov A., Rumyantseva V./ Spectro-luminescent characteristics and kinetics of Yb3+ complexes of porphyrins// Proc. Estonian Acad. Sci. Phys. Math. - 1991 - V.40. - N3. - P.198-204]. Приведенный спектр по характеру интенсивности люминесценции близок к прототипу.

Время жизни иттербиевого комплекса дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX в 20%-ном растворе диметилсульфоксида составляет около 10 мксек, что сопоставимо с временами жизни ИКП, выбранного в качестве прототипа (8-11 мксек для Yb-2,4-диметоксигематопорфирина IX динатровой соли).

Эффективность данного соединения как флуоресцентной метки подтверждается испытаниями на животных. Экспериментальным животным (мыши линии С57В 1/6) с химически индуцированной метилхолантреном саркомы вводят иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX в хвостовую вену в дозе 0.5-2.5 мг/кг веса. Через 48 часов облучают лазером малигнизированные и нормальные ткани, проводят измерение сигнала люминесценции в области 975 нм, а затем рассчитывают коэффициент контрастности по отношению индекса люминесценции малигнизированных и нормальных тканей. Максимальный коэффициент контраста Ys составляет 51 через 48 часов после введения препарата.

Преимущество предлагаемого иттербиевого комплекса дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX по сравнению с соединением, заявленным в прототипе, заключается в резком снижении дозы вводимого препарата, что позволит существенно снизить цены на диагностические процедуры, значительно упрощает ввод препарата в организм при сохранении высоких значений коэффициента контраста (табл.).

Соединение Время жизни люминесценции (ε×10-6), сек Вводимая доза, мг/кг Коэффициент контрастности
Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX в 20%-ном растворе диметилсульфоксида 10 0.5-2.5 51
Иттербиевый комплекс динатровой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX 8-11 50 48

Проведены исследования токсичности дикалиевой соли Yb-комплекса 2,4-диметоксигематопорфирина IX. Поставлены эксперименты на 46 мышах Ваlb/С по определению тест-доз и поиску предельно переносимой дозы препарата. Использовали дозы 150 мг/кг веса, 250 мг/кг и 400 мг/кг веса животного. Было найдено, что LD100 соответствует доза 400 мг/кг, LD50 - 160-170 мг/кг, LD10 - доза составляет 130 мг/кг, а максимально переносимая доза (МПД) - 125 мг/кг. Приведенные результаты свидетельствуют о низкой токсичности заявляемого препарата.

На чертеже приведен спектр люминесценции иттербиевого комплекса дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX в 20%-ном растворе диметилсульфоксида.

Иттербиевый комплекс дикалиевой соли 2,4-диметоксигематопорфирина IX как флуоресцентная метка для ранней диагностики рака



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу хлорметилирования фталоцианинов. .

Изобретение относится к новым производным гемина общей формулы I, где R1=R2 и представляют собой -аланилгистамин, или -гутамилгистамин, или -аланилгистидин, или R1 представляет собой ОН и R2 представляет собой -глутамилгистамин; Y- представляет собой Cl -; Me представляет собой Fеn+, где n=2, 3; и где карбоксильная группа гемина может быть модифицирована метиловым или другим C1-8 эфиром; их фармацевтически приемлемым солям; способу их получения и фармацевтическим композициям.

Изобретение относится к способу получения 5,10,15,20-тетрааза-2,3;7,8;12,13;17,18-тетрабензопорфина с центрально-координированными ионами металлов. .

Изобретение относится к новым соединениям, а именно к карборанильным производным фторированных порфиринов и их металлокомплексам, конкретно к карборанильным производным 5,10,15,20-тетракис(пентафторфенил)порфирина общей формулы I, и к способу их получения.

Изобретение относится к производным порфирина формул I и II, где X1, X2, X3, X 4, X5, X6, X7, X8 представляют собой атомы галогенов или атомы водорода, a R 1, R2, R3, R4 выбирают из ОН-групп, аминокислот, OR-групп, NHR-групп и/или атомов хлора, где R - это алкил, имеющий от 1 до 12 атомов углерода.

Изобретение относится к новым химическим соединениям - тетра-(5-октадецилсульфамоил)антрахинонопорфиразинам меди и кобальта формулы: Соединения могут быть использованы в качестве красителя для полимерных материалов и в качестве катализатора различных процессов.

Изобретение относится к органической химии, в частности к самоорганизующимся надмолекулярным ионным ассоциатам разноименно заряженных фталоцианинов и их использованию для окисления сульфида натрия.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для криохирургического лечения вросшего ногтя. .

Изобретение относится к области генной инженерии, конкретно к носителям для доставки лекарственного средства, и может быть использовано в медицине. .
Изобретение относится к области медицины, а именно к офтальмологии, и может использоваться при диагностике заболеваний и травм роговицы глаза. .

Изобретение относится к медицине, а именно к кардиологии, и предназначено для определения тактики эндоваскулярного лечения больных обструктивной формой гипертрофической кардиомиопатии.
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии. .
Изобретение относится к медицине, а именно - к офтальмологии. .

Изобретение относится к контрастной композиции в виде водного раствора для магнитно-резонансной и рентгеновской диагностики, включающей гадолиния оксид (Gd2O 3), диэтилентриаминопентауксусную кислоту (ДТПА), медицинский полимер - поливинилпирролидон с мол.м.(12000±5000) дальтон в количестве 0,5-5 мас.% и имеющей рН 5,0-8,5.

Изобретение относится к контрастной композиции в виде водного раствора для магнитно-резонансной и рентгеновской диагностики, включающей гадолиния оксид (Gd2O 3), диэтилентриаминопентауксусную кислоту (ДТПА), медицинский полимер - поливинилпирролидон с мол.м.(12000±5000) дальтон в количестве 0,5-5 мас.% и имеющей рН 5,0-8,5.

Изобретение относится к медицине, фтизиатрии и может быть использовано для лучевой диагностики туберкулеза грудины и ребер у детей
Наверх