Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии



Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии
Фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии

 


Владельцы патента RU 2476218:

Федеральное государственное бюджетное учреждение "Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации" (ФГБУ "МНИОИ им. П.А. Герцена Минздравсоцразвития России") (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научный центр "Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК") (RU)

Изобретение относится к четвертичным аммониевым солям мезо-тетра[1- (4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина общей формулы

где , . Эти соединения обладают высокой фотоиндуцированной активностью и могут применяться для фотодинамической терапии злокачественных новообразований в качестве фотосенсибилизатора. 3 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к фотосенсибилизаторам для фотодинамической терапии (ФДТ) злокачественных новообразований и ряда других патологических состояний.

Метод ФДТ основан на применении природных или синтетических фотосенсибилизаторов (ФС), которые обладают способностью к избирательному накоплению (тропностью) в опухолевой ткани. При облучении светом определенной длины волны ФС переходит в активированное состояние, которое инициирует образование цитотоксических агентов - синглетного кислорода (1O2) и свободных радикалов, вызывающих разрушение структурных элементов опухолевой ткани.

Успешное применение метода ФДТ для лечения злокачественных новообразований стимулирует поиск новых ФС с улучшенными свойствами. Наиболее перспективны для ФДТ ФС с максимумом поглощения в красном и ближнем инфракрасном диапазоне (650-800 нм), так называемом «терапевтическом окне», где собственное поглощение биологической ткани минимально, что обеспечивает возможность более глубокого проникновения излучения в ткань и, как следствие, высокую эффективность терапии (Bonnett R. J. Heterocyclic Chem. 2002 V.39. P.455-470).

Среди них следует отметить ФС на основе хлоринов (дигидропорфиринов), характеризующиеся интенсивной длинноволновой полосой в области 660 нм, например, водорастворимые моно-L-аспартилхлорин е6 и другие различные формы хлорина е6, в частности, отечественные препараты Фотодитазин, Радахлорин и белорусский Фотолон (Чан Тхи Хай Иен, Г.В.Раменская, Н.А.Оборотова. Росс. Биотерапевт. Ж. 2009. Вып.4. С.99-104), а также синтетические хлорины - 5,10,15,20-тетракис(м-гидроксифенил)хлорин (Темопорфин, m-THPC, Фоскан) и производные бензопорфирина (Бензопорфирин монокислота, кольцо А).

Перспективными ФС являются производные фталоцианина. Так, препарат Фотосенс на основе сульфированного фталоцианина алюминия имеет длинноволновый максимум поглощения при λmax=675 нм с высоким коэффициентом молярной экстинкции ε (свыше 100000), высокий квантовый выход флуоресценции (Патент РФ №2220722, A61K 31/409, 2004 г.). Однако Фотосенс обладает недостаточно высокой селективностью накопления в опухолевых клетках, длительным сохранением в тканях, что приводит к фототоксичности кожи.

Перспективными ФС для ФДТ являются бактериохлорины (тетрагидропорфирины), поглощающие в наиболее оптимальном диапазоне «терапевтического окна» - 740-820 нм в зависимости от строения. Проблемой здесь является поиск устойчивых при хранении производных бактериохлорина, поскольку при гидрировании порфиринового кольца одновременно со спектральным смещением уменьшается стабильность молекулы в реакциях окисления. Одним из способов решения этой проблемы является использование металлических комплексов. Так, тукад, палладиевое производное бактериохлорина (Tookad, Израиль-ФРГ-Франция) с максимумом поглощения при 760 нм, разрешен для лечения простаты.

Задачей предлагаемого изобретения является синтез ФС, характеризующихся поглощением в ближнем инфракрасном диапазоне спектра, высокой тропностью к опухолевой ткани и обладающих высокой фотоиндуцированной активностью.

Для решения поставленной задачи синтезирован ФС, представляющий собой положительно заряженные бактериохлорины - соли четвертичных аммониевых оснований на основе мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина, октабромидов мезо-тетра [1-(4'-пиридиниобутил)-3-пиридил]бактериохлорина (3-Ру4ВС(ВuРу)4Вr8, соединение 1), мезо-тетра[1-(4'-(диметилэтаноламмониобутил)-3-пиридил]бактериохлорина (3-Py4BC(BuDMAE)4Br8, соединение 2), общей формулы:

где ,

Октабромиды 1 и 2 синтезированы взаимодействием мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина тетрабромида с избытком сухого пиридина или диметиламиноэтанола, соответственно, в кипящем метаноле в течение 4,5 ч в инертной атмосфере. Исходный мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид получен при кипячении мезо-тетра(3-пиридил)бактериохлорина с избытком 1,4-дибромбутана в нитрометане в инертной атмосфере.

На Фиг.1 приведен 1Н ЯМР спектр соединения 1 в CD3OD в области ароматических протонов.

Синглет β-пиррольных протонов расположен при 8,27 м.
Сигналы протонов пиридиниевых колец наблюдаются при 8,16 м. д. (Н-31), 8,53 м. д. (Н-5), 8,62 м. д. (Н-41), 9,17 м. д. (Н-6, Н-21), 9,42 м. д. (Н-4), 9,84 м. д. (Н-2).

Данные фотосенсибилизаторы (1 и 2) легко растворимы в воде и водно-солевых растворах при комнатной температуре. Они стабильны в водных многокомпонентных растворах в течение 1 месяца при варьировании концентраций от 2 до 45 мкМ в темновых условиях (в спектрах поглощения λmax 763 нм у соединения 1, 762 нм у соединения 2 и в спектрах флуоресценции - λmax 771 нм). Следует отметить, что в дистиллированной воде красители характеризовались меньшей устойчивостью (отмечено снижение интенсивности поглощения в максимуме на 15-20% за время наблюдения). На Фиг.2 приведены спектры поглощения раствора соединения 1 (14,2 мкМ) в 0,9% растворе NaCl и дистиллированной воде сразу после растворения (черная линия - спектры совпадают) и через месяц хранения раствора при +4°C в 0,9% растворе NaCl (синяя линия) и в дистиллированной воде (красная линия).

Фотосенсибилизаторы обладают способностью генерировать синглетный кислород в водно-солевом растворе с квантовым выходом φ (1О2)=0,30÷0,34. В бесклеточной среде красители подвержены фотовыцветанию, что сопровождалось снижением интенсивности флуоресценции в максимуме без изменения формы спектра.

Для оценки фотосенсибилизирующих свойств было проведено исследование способности соединения 1 к фотоиндуцированной генерации синглетного кислорода в растворе. Установлено, что исследуемое соединение в мономерном состоянии обладает средним квантовым выходом генерации синглетного кислорода φ(1O2)=0,32±0,02. В подтверждение генерации именно 1O2 показано, что реакция обесцвечивания 4-нитрозо-N,N-диметиланилина в присутствии гистидина, лежащая в основе определения 1O2, полностью подавляется азидом натрия, известным тушителем 1O2.

Красители обладали фототоксичностью in vitro в отношении опухолевых клеток человека различного эпителиального происхождения: эпидермоидной карциномы гортаноглотки (НЕр2), аденокарциномы легкого (А549) и карциномы толстой кишки (НТ29) при варьировании концентрации раствора красителя от 0,15 до 40 мкМ, времени инкубации до светового воздействия 0,5-6 часов и плотности энергии 2-10 Дж/см2.

Настоящее изобретение характеризуется следующими примерами:

Пример 1

мезо-Тетра[1-(4'-пиридиниобутил)-3-пиридил]бактериохлорин октабромид (1). мезо-Тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид (0,09 г, 0,06 ммоль) растворяют в 4 мл метанола и добавляют 1 мл сухого пиридина. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 4,5 ч в инертной атмосфере. После охлаждения до комнатной температуры реакционную массу упаривают в вакууме досуха. Остаток растворяют в 5 мл метанола, добавляют 50 мл бензола, выпавший осадок отфильтровывают и промывают бензолом. Получают 0,093 г (85,3%) соединения 1. ЭСП, λмакс, нм (lg ε), метанол: 761 (5,04), 516 (4,70), 421 (4,11), 374 (4,93), 349 (4,95). ЭСП, λмакс, нм (lg ε), вода: 763 (5,02), 518 (4,71), 419 (4,34), 374 (4,95), 351 (4,97). ЭСП, λмакс, нм (lg ε), PBS (pH 7,4): 760 (4,96), 694 (3,89), 515 (4,61), 416 (4,35), 372 (4,91), 348 (4,93). Спектр 1H ЯМР (CD3OD), δ, м.д.: 2,34-2,42 (м, 16Н, СН2), 4,09-4,38 (м, 8Н, β-Н), 5,02-5,04 (м, 8Н, СН2), 8,14-8,18 (м, 8Н, m-Н (Ру)), 8,27 (с, 4Н, β-Н), 8,50-8,56 (м, 4Н, Н-5 (Ру)), 8,60-8,64 (м, 4Н, n-Н (Ру)), 9,16-9,18 (м, 12Н, Н-6 (Ру), о-Н (Ру)), 9,42 (д, 4Н, Н-4 (Ру)), 9,83-9,85 (м, 4Н, Н-2 (Ру)).

Пример 2

мeзo-Teтpa[1-(4'-диметилэтаноламмониобутил)-3-пиридил]бактериохлорин октабромид (2). Тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромид (0,09 г, 0,06 ммоль) растворяют в 4 мл метанола и добавляют 1 мл диметилэтаноламина. Реакционную массу перемешивают при кипячении в течение 4,5 ч в инертной атмосфере. Выделение соединения 2 проводят по методике, описанной для соединения 1. Получают 0,09 г (80,9%) соединения 2. ЭСП, λмакс, нм (lg ε), метанол: 763 (4,93), 516 (4,64), 422 (4,44), 373 (4,87), 350 (4,89). ЭСП, λмакс, нм (lg ε), вода: 763 (4,90), 518 (4,55), 419 (4.41), 374 (4,83), 351 (4,85). Спектр 1H ЯМР (CD3OD), δ, м.д.: 2,09-2,13 (м, 8Н, СН2), 2,34-2,37 (м, 8Н, СН2), 3,24 (с, 24Н, СН3), 3,53-3,59 (м, 8Н, CH2), 3,63-3,66 (м, 8Н, СН2), 3,99-4,04 (м, 8Н, СН2), 4,10-4,38 (м, 12Н, β-Н, ОН), 5,03-5,06 (м, 8Н, СН2), 8,27 (с, 4Н, β-Н), 9,50-9,53 (м, 4Н, Н-5 (Ру)), 9,18-9,23 (м, 4Н, Н-6 (Ру)), 9,44 (д, 4Н, Н-4(Ру)),9,86 (с, 4Н, Н-2(Ру)).

Пример 3

Определение фотостабильности соединения 1.

Фотостабильность соединения 1 изучали в насыщенном воздухом водном растворе при равномерном облучении непрерывным Nd3+-YAG лазером (длина волны генерации 532 нм, мощность 0,82 мВт) в течение 30 мин. Фотодеградацию 1 регистрировали через каждые 10 мин по уменьшению поглощения в максимуме длинноволновой Q-полосы. Квантовый выход фотообесцвечивания (ϕф) определяли по тангенсу угла наклона графика зависимости числа фотообесцвеченных молекул в растворе Nмол, определяемого по формуле (1), от числа поглощенных квантов Nкв, определяемого по формуле (2).

,

,

где D0 и D - поглощение в максимуме Q - полосы фотосенсибилизатора до и после облучения. С0 - концентрация фотосенсибилизатора в растворе до облучения; NА - число Авогадро, I - мощность на образце, λ - длина волны облучающего света, DΔ - оптическая плотность облучаемого раствора на длине волны лазера, t - время облучения в секундах, с - скорость света, h - постоянная Планка, V - объем раствора в кювете.

Измеренная линейная зависимость количества фотообесцвеченных молекул от числа поглощенных квантов характеризуется тангенсом угла наклона 9,5×10-4, который численно равен квантовому выходу фотообесцвечивания ϕ. Согласно величине ϕ фотообесцвечивание фотосенсибилизатора 1 происходит после поглощения около 1000 квантов света на молекулу, т.е. по фотостабильности он сравним с другими производными бактериохлорина - мезо-тетра(1-метил-3-пиридил)бактериохлорин тетратозилата и мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорин тетрабромида, для которых ϕ соответственно равны 18,5×10-4 и 8,7×10-4.

Пример 4.

Накопление и внутриклеточная локализация соединения 1 в клетках карциномы легкого человека (культура клеток А549).

Изучение внутриклеточной локализации красителя в клетках проведено с применением метода конфокальной микроспектроскопии и реконструкции спектральных изображений (КОМИРСИ). Концентрация фотосенсибилизатора в среде варьировалась от 0,5 до 10 мкМ, время инкубации составляло 1-6 часов. Возбуждение флуоресценции проводили Nd3+-YAG лазером с длиной волны генерации 532 нм. Выявлено, что краситель проникает в клетки и накапливается в цитоплазме (диффузное распределение, а также концентрирование в гранулах), но не проникает в ядро. При изучении внутриклеточной кинетики показано, что максимальное накопление соединения 1 в цитоплазме клеток А549 наблюдается после 4 часов инкубации (Фиг3).

Анализ внутриклеточных спектров показал, что в цитоплазме клеток соединение 1 присутствует в различных состояниях, описываемых спектрами с максимумами флуоресценции 771, 773, 776 и 780 нм, отличными от спектра в PBS или в воде. С целью выяснения причин этих изменений было проведено исследование влияния микроокружения на флуоресценцию соединения 1.

Спектр с максимумом 771 нм наиболее близок к спектру 1 в комплексах с БСА и ЧСА, спектр с максимумом 773 - к спектру 1 в комплексах с глобулинами, спектр с максимумом 776 нм - в комплексах с нуклеиновыми кислотами.

Исследована кинетика накопления соединения 1 в клетках А549. Обнаружено, что в клетках соединение 1 накапливается довольно медленно: насыщение внутриклеточного накопления наблюдается только после 4 ч инкубации.

Пример 5.

Фотоиндуцированная активность соединения 1 в отношении клеток карциномы легкого человека (культура клеток А549). Фотосенсибилизатор вносили в культуральную среду в концентрации от 0,3 до 30 мкМ. Время инкубации варьировали от 30 минут до 6 часов. Облучение проводили как в примере 3, уровень ингибирования роста культуры вычисляли по формуле:

ИР (%)=[(Пко)/Пк]×100%,

где ИР - ингибирование роста культуры, в процентах;

По и Пк - число жизнеспособных клеток, выраженное в единицах оптической плотности, соответственно, в опытных (с красителем) и контрольных (без красителя) пробах. Биологически значимым эффектом считали ингибирование роста культуры на 50% (ИК50).

Показано, что соединение 1 обладало высокой фототоксичностью в отношении клеток культуры А549. Максимальная фотоиндуцированная активность наблюдалась при 4 часах инкубации (ИK50 составляла 1,5±0,07 мкМ), при увеличении временного интервала величина ИК50 изменялась незначительно. Соединение 1 не обладало темновой токсичностью в течение суток наблюдения (ИК50>>20 мкг/мл).

Тестирование фотосенсибилизаторов 1 и 2 in vitro показало, что они проявляют высокую фототоксичность и в отношении опухолевых клеток человека НЕр2. Величина ИК50 составляла 0,67±0,08 мкг/мл и 0,9±0,1 мкг/мл, соответственно. Темновая токсичность отсутствовала.

Таким образом, предложенный ФС обладает всеми свойствами, которые в дальнейшем позволят эффективно применять их для ФДТ злокачественных новообразований.

Четвертичные аммониевые соли мезо-тетра[1-(4'-бромбутил)-3-пиридил]бактериохлорина общей формулы

где ,
как фотосенсибилизаторы для фотодинамической терапии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к химии и химической технологии, а именно к новым гетерогенным сенсибилизаторам, представляющим собой модифированные силикагели, и их использованию для фотообеззараживанию воды от вирусного загрязнения.

Изобретение относится к новому веществу, а именно 6-(4-метил-1-1-пиперазинил)метильному производному индоло[1',7':1,2,3]пирроло[3',4':6,7]азепино[4,5-b]индол-1,3(2H,10H)-диона, способу его получения и использования на основе выявленной активности как ингибитора Pim-1-киназы в качестве лекарственного средства, применяемого для лечения патологических состояний, в механизме возникновения которых участвует Pim-1-киназы, или на основе их цитотоксического действия в качестве противоопухолевого препарата.

Изобретение относится к способу получения фосфонометилзамещенных фталоцианинов, который заключается во взаимодействии хлорметилзамещенных фталоцианонов с фосфорилирующим агентом - треххлористым фосфором с последующим гидролизом продукта реакции в воде, водно-щелочном или солянокислотном растворе.

Изобретение относится к области медицины и химико-фармацевтической промышленности, в частности к химической технологии, и касается способа получения натриевой соли окта-4,5-карбоксифталоцианина кобальта (субстанции препарата терафтал).

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к новым замещенным металлофталоцианинам, которые могут найти применение в качестве прямых и кислотных красителей для крашения хлопчатобумажных и белковых волокон.

Изобретение относится к органической химии, а именно: к способу получения 2,4,6,8,10,12-гексабензил-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло-[5,5,0,0 3,11,05,9]додекана (ГБ), который является промежуточным продуктом в синтезе гексанитрогексаазаизовюрцитана - перспективного мощного взрывчатого вещества.

Изобретение относится к фармакологии, в частности к способу получения нового гибридного фотосенсибилизатора, который может быть использован при лечении злокачественных опухолей.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к новому химическому соединению - тетра-4-[4'-(4''-метилфенилазо)фенокси]фталоцианину, растворимому в органических растворителях, который обладает способностью окрашивать парафины, воски и полимерные материалы в насыщенный зеленый цвет с равномерной окраской.

Изобретение относится к новому соединению - 5,15-диаминотетрабензопорфиринату цинка формулы Изобретение позволяет получить соединение, обладающее устойчивостью к свету, и который может быть использован в качестве жирорастворимого красителя зеленого цвета для крашения полистирола в массе.

Изобретение относится к органической химии, а именно к способу получения кристаллического ( - или -полиморфа) 2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазатетрацикло[5,5,0 3,11,05,9]додекана (ГАВ), используемого в качестве высокоэффективного взрывчатого вещества, путем кристаллизации из раствора предварительно очищенного ГАВ.

Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии, и может быть использовано в эксперименте на перевивных опухолях для получения противоопухолевого эффекта в отсутствии лучевой и лекарственной терапии.

Изобретение относится к соединению формулы I где Х1 обозначает связь, NR8 или S; Y1 обозначает О или NR9 ; R1 обозначает C1-10алкил, С6-10 арил или 5-10-членный гетероарил, содержащий 1-3 гетероатома, независимо выбранных из N или S; где указанный R1 необязательно замещен 0-2 J1; R2 обозначает Н или С1-10алкил; каждый из R3, R4 , R5 и R6 независимо обозначает Н или С 1-10алкил; и R7 обозначает С1-10алкил, С3-10циклоалкил, фенил, 5-6-членный гетероциклил, содержащий 1-3 гетероатома, независимо выбранных из О и N, -(С 1-6алкил)-(С3-10циклоалкил), -(C1-6 алкил)-(фенил) или -(С1-6алкил)-(6-членный гетероциклил, содержащий 2 гетероатома, выбранных из О и N); где указанный R7 необязательно замещен 0-5 J7; или R 3 и R4, вместе с атомом углерода, к которому они присоединены, необязательно образуют 3-4-членный насыщенный или частично ненасыщенный моноциклический фрагмент; R3 и R5 вместе с атомами углерода, к которым они присоединены, необязательно образуют 5-членный моноциклический фрагмент; R 8 обозначает Н; R9 обозначает Н или незамещенный С1-6алкил; или R2 и R9 вместе с атомами, к которым они присоединены, необязательно образуют 5-членный ароматический моноциклический фрагмент, содержащий 3 атома азота; каждый J1 независимо обозначает С 1-6галогеналкил, галоген, NO2, CN, Q или -Z-Q; или два J1 вместе могут необязательно образовывать =O; Z обозначает С1-6алкил, в котором 0-3 атома углерода необязательно заменены на -NR-, -O-, -С(O)- или -SO2 -; причем каждый Z необязательно замещен 0-2 J2; Q обозначает Н; С1-6алкил; 3-8-членный ароматический или неароматический моноциклический фрагмент, содержащий 0-3 гетероатомов, независимо выбранных из О, N и S; или 8-10-членную ароматическую бициклическую систему; каждый Q необязательно замещен 0-2 JQ; каждый JZ независимо обозначает С1-6алкил или галоген (С1-4алкил); каждый из JQ и J7 независимо обозначает М или -Y-M; каждый Y независимо обозначает незамещенный С1-6 алкил, в котором 0-3 атома углерода необязательно заменены на -O-, -С(O)- или -SO2-; каждый М независимо обозначает Н, C1-6алкил, С3-6циклоалкил, галоген (С 1-6алкил), фенил, галоген, CN, ОН, OR'; или два М вместе могут необязательно образовывать =O; R обозначает Н или незамещенный С1-6алкил; R' обозначает незамещенный С1-6 алкил.

Изобретение относится к конкретным соединениям, проявляющим ингибирующую активность в отношении ERK, структурная формула которых указана в описании, их фармацевтически приемлемым солям, фармацевтической композиции на их основе и их применению для лечения рака, опосредованного активностью ERK.
Изобретение относится к медицине, а именно, к онкологии и экспериментальной медицине, и может быть использовано при разработке методов лечения злокачественных новообразований магнитным излучением.

Изобретение относится к новым гетероарильным соединениям общей формулы (I) и его фармацевтически приемлемым солям, обладающим свойствами ингибитора протеинкиназы, такой как mTOR, IKK-2, Tyk2, Syk-киназ.

Изобретение относится к кристаллическим формам 3-[5-(2-фторфенил)-[1,2,4]оксадиазол-3-ил]бензойной кислоты (формула I), фармацевтическим композициям и лекарственным формам, содержащим эти кристаллические формы, а также к способам получения кристаллических форм и способам их применения для лечения, предупреждения заболевания или расстройства, связанного с преждевременным терминирующим кодоном.

Изобретение относится к нанотехнологии новых материалов, предназначенных для использования в биологии, ветеринарии и медицине, в частности для лазерной гипертермии новообразований.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для фотодинамической терапии внутриглазных новообразований. .
Наверх