Биоразлагаемые частицы, материал для окклюзии сосудов и способ получения биоразлагаемых частиц
Изобретение относится к медицине и заключается в биоразлагаемых частицах для использования в качестве материала для эмболизации сосудов. Частицы получают растворением синтетического полимера, полиосновной карбоновой кислоты и катализатора конденсации водорастворимого карбодиимида в апротонном органическом растворителе, добавлением полученного раствора по каплям к плохому растворителю для указанного апротонного полярного растворителя и проведением реакции химической сшивки в полученных каплях. Содержание воды в частицах составляет 20-90% в водонасыщенном состоянии. Изобретение относится также к способу получения указанных частиц и к материалу для эмболизации сосудов. Технический результат заключается в том, что частицы имеют улучшенную гибкость, приводят к меньшей агрегации между частицами и могут быть легко доставлены к намеченному месту в кровеносном сосуде, не вызывая забивки катетера. Кроме того, частицы хорошо сохраняют форму, что позволяет с эффективностью вызвать эмболизацию. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 пр.
Область техники
Настоящее изобретение относится к биоразлагаемым частицам, материалу для эмболизации сосудов и к способу получения биоразлагаемых частиц.
Уровень техники
В качестве материалов для эмболизации кровеносных сосудов и подобного в целях остановки кровотечения после разреза пораженной зоны, блокирования поступления питательных веществ к опухоли, поддержания концентрации противоопухолевых средств в опухоли и т.д. широко применяются полимерные частицы, такие как частицы сшитых акриловых полимеров, частицы разлагаемого крахмала, сополимеры молочной кислоты с гликолевой кислотой (патентный документ 1) и блок-сополимеры полиэтиленгликоля и полимолочной кислоты (патентные документы 2-5). Из них для плотной и надежной эмболизации кровеносных сосудов и подобного предпочтительно используются сферические полимерные частицы.
Вышеупомянутые полимерные частицы могут доставляться к намеченному месту для эмболизации сосудов через микрокатетер или подобное, но эти частицы имеют такие проблемы, как недостаточная гибкость и протекание агрегации, вызывающей забивку катетера, и необратимая деформация самих полимерных частиц, прежде чем они достигнут намеченного места.
Сообщалось, что для решения этих проблем применяется регулирование упругости полимерных частицы путем смешения нескольких типов полимеров (патентный документ 6), улучшение способности проходить через катетер благодаря покрытию поверхностей полимерных частиц полиэтиленгликолем (патентный документ 7), использование химически сшитых полимерных частиц (патентный документ 8) и т.д., и были разработаны усовершенствованные технологии.
Документы уровня техники
Патентные документы
Патентный документ 1: JP 5-969 A
Патентный документ 2: JP 5-17245 B
Патентный документ 3: JP 2004-167229 A
Патентный документ 4: JP 2005-312623 A
Патентный документ 5: JP 2007-291323 A
Патентный документ 6: JP 2007-145826 A
Патентный документ 7: JP 2007-146146 A
Патентный документ 8: JP 2005-314535 A
Сущность изобретения
Проблемы, стоящие перед изобретением
Хотя улучшение в области контроля упругости полимерных частиц и их способности проходить через катетер можно увидеть в таких усовершенствованных технологиях, как смешение нескольких типов полимеров (патентный документ 6), покрытие поверхностей полимерных частиц (патентный документ 7) и использование химически сшитых полимерных частиц (патентный документ 8), однако улучшения в отношении проблемы необратимой деформации самих полимерных частиц недостаточны, и, следовательно, необходимо дальнейшее улучшение для достижения хорошей эмболизации кровеносных сосудов и подобного. Таким образом, необходимо разработать материал для эмболизации кровеносных сосудов и подобного, имеющий улучшенную способность полимерных частиц сохранять свою первоначальную форму после прохождения через катетер (далее называется "способность сохранения формы частицами").
Далее, для улучшения материала для эмболизации кровеносных сосудов и подобного обычные реакции химической сшивки для получения химически сшитых сферических полимерных частиц требуют диспергирования раствора полимера или подобного в протонном растворителе, таком как вода, чтобы образовать капли. Однако, поскольку сам протонный растворитель участвует в реакции химической сшивки, контролировать плотность химических сшивок и подобного очень затруднительно, так что дальнейшее улучшение может быть ограничено.
Принимая во внимание вышеизложенное, настоящее изобретение направлено на получение сферических биоразлагаемых частиц, которые имеют улучшенную гибкость, вызывают меньшую агрегацию частиц друг с другом и имеют улучшенную способность сохранения формы после прохождения через катетер или подобное, изобретение направлено также на способ получения частиц.
Меры для решения задач
Таким образом, настоящее изобретение дает биоразлагаемые частицы, материалы для эмболизации сосудов и способы их получения, описанные ниже в пунктах (1)-(14).
(1) Биоразлагаемые частицы, содержащие синтетический полимер, химически сшитый с полиосновной карбоновой кислотой, причем указанные биоразлагаемые частицы имеют содержание воды от 20 до 90% в водонасыщенном состоянии.
(2) Биоразлагаемые частицы согласно пункту (1) выше, у которых степень сжатия составляет 15-60%, и коэффициент восстановления в водонасыщенном состоянии не ниже 15%.
(3) Биоразлагаемые частицы в соответствии с пунктами (1) или (2) выше, причем указанный синтетический полимер является: гомополимером или блок-сополимером водорастворимого полимера(ов), выбранного из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, поливинилового спирта, полиакриловой кислоты, полигидроксиэтилакрилата, полигидроксиэтилметакрилата, поливинилпирролидона, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы и гидроксиэтилцеллюлозы; или блок-сополимером указанного водорастворимого полимера или полимеров и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров.
(4) Биоразлагаемый частицы согласно пункту (3) выше, причем указанный водорастворимый полимер является разветвленным полимером, в котором полиэтиленгликоль и/или полипропиленгликоль связаны со всеми гидроксильными группами в многоатомном спирте.
(5) Биоразлагаемые частицы согласно пункту (4) выше, причем указанный многоатомный спирт выбран из группы, состоящей из глицерина, полиглицерина и пентаэритритола.
(6) Биоразлагаемые частицы по любому из пунктов (1)-(5) выше, причем указанная полиосновная карбоновая кислота является дикарбоновой кислотой, выбранной из группы, состоящей из щавелевой кислоты, малоновой кислоты, янтарной кислоты, фумаровой кислоты, глутаровой кислоты, адипиновой кислоты, пимелиновой кислоты, субериновой кислоты и себациновой кислоты.
(7) Биоразлагаемые частицы по любому из пунктов (4)-(6) выше, причем указанная полиосновная карбоновая кислота является полиосновной карбоновой кислотой, в которой карбоксильные группы введены в концевые гидроксильные группы указанного разветвленного полимера или в концевые гидроксильные группы блок-сополимера указанного разветвленного полимера и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров.
(8) Материал для эмболизации сосудов, состоящий из биоразлагаемых частиц согласно любому из пунктов (1)-(7) выше.
(9) Способ получения биоразлагаемых частиц, причем указанный способ включает:
- стадию растворения, на которой синтетический полимер, полиосновная карбоновая кислота и катализатор конденсации растворяют в апротонном полярном органическом растворителе, имеющем диэлектрическую постоянную в интервале от 35 до 50, чтобы получить раствор A;
- стадию образования капель, на которой указанный раствор A добавляют по каплям в плохой растворитель для указанного апротонного полярного органического растворителя, чтобы получить капли раствора A, и
- стадию химической сшивки, на которой проводят реакцию химической сшивки указанного синтетического полимера в указанных каплях, чтобы получить биоразлагаемые частицы.
(10) Способ получения согласно пункту (9) выше, причем указанный синтетический полимер является:
- гомополимером или блок-сополимером водорастворимого полимера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, поливинилового спирта, полиакриловой кислоты, полигидроксиэтилакрилата, полигидроксиэтилметакрилата, поливинилпирролидона, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы и гидроксиэтилцеллюлозы, или
- блок-сополимером указанного водорастворимого полимера(ов) и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров.
(11) Способ получения согласно пунктам (9) или (10) выше, причем указанный катализатор конденсации является водорастворимым карбодиимидом.
(12) Способ получения согласно любому из пунктов (9)-(11) выше, причем указанный апротонный полярный органический растворитель выбран из группы, состоящей из N,N-диметилформамида, N,N-диметилацетамида, ацетонитрила и диметилсульфоксида.
(13) Способ получения биоразлагаемых частиц по любому из пунктов (9)-(12) выше, причем указанный плохой растворитель содержит натуральное масло, выбранное из группы, состоящей из хлопкового масла, кукурузного масла, кокосового масла, оливкового масла, пальмового масла, рапсового масла, сафлорового масла, кунжутного масла, соевого масла, подсолнечного масла, терпентинного масла, миндального масла, масло авокадо, бергамотного масла, касторового масла, кедрового масла, хлорофиллового масла, гвоздичного масла, кротонового масла, эвкалиптового масла, фенхелевого масла, сивушного масла, масла виноградных семечек, масло жожоба, масла свечного дерева, лавандового масла, лимонного масла, льняного масла, масла ореха макадамия, масла пенника лугового, апельсинового масла, ориганового масла, персикового масла и шиповникового масла.
(14) Биоразлагаемые частицы, полученные растворением синтетического полимера, полиосновной карбоновой кислоты и катализатора конденсации в апротонном органическом растворителе с диэлектрической постоянной от 35 до 50; добавлением полученного раствора по каплям к плохому растворителю для указанного апротонного полярного органического растворителя и проведением реакции химической сшивки в полученных каплях.
Эффект от изобретения
Так как биоразлагаемые частицы по настоящему изобретению имеют улучшенную гибкость, приводят к меньшей агрегации между частицами и могут быть легко доставлены к намеченному месту в кровеносном сосуде или подобном, не вызывая забивки катетера, частицы могут применяться как материал для эмболизации кровеносных сосудов и подобного. Далее, поскольку биоразлагаемые частицы по настоящему изобретению имеют улучшенную способность сохранения формы после прохождения через катетер или подобное, можно с эффективностью вызвать эмболизацию намеченного места, и можно ожидать эффекта эмболизации, соответствующего количеству используемых биоразлагаемых частиц.
Способ осуществления изобретения
Если не указано иное, термины, использованные в настоящем описании, определены ниже.
Биоразлагаемые частицы по настоящему изобретению содержат синтетический полимер, который химически сшит с полиосновной карбоновой кислотой, и имеют содержание воды от 20 до 90% в водонасыщенном состоянии.
Термин "биоразлагаемый" относится к способности биоразлагаемых частиц, содержащих синтетический полимер, химически сшитый с полиосновной карбоновой кислотой, разлагаться, растворяться, абсорбироваться или метаболизироваться в живом организме, или к способности частиц выводиться из живого организма наружу. Примеры реакций разложения включают гидролиз и ферментативное расщепление, предпочтителен гидролиз, так как он не зависит от ферментов.
Термин "химическая сшивка" относится к механизму химического соединения синтетического полимера с полиосновной карбоновой кислотой. Примеры химической связи для соединения синтетического полимера с полиосновной карбоновой кислотой включают сложноэфирную связь, тиоэфирную связь, амидную связь и уреидную связь. Принимая во внимание повышение биоразложимости, предпочтительны сложноэфирная связь, тиоэфирная связь, амидная связь и уреидная связь.
Чтобы соединить синтетический полимер с полиосновной карбоновой кислотой посредством химической сшивки, синтетический полимер должен иметь две или более реакционноспособных функциональных групп. Примеры "реакционноспособной функциональной группы" включают здесь карбоксильную группу, гидроксильную группу, аминогруппу, тиоловую группу, изоцианатную группу, тиоизоцианатную группу, глицидиловую группу, хлоркарбонильную группу и хлороформильную группу. С учетом способности образовывать сложноэфирную связь, амидную связь или уреидную связь предпочтительны гидроксильная группа, карбоксильная группа, аминогруппа, изоцианатная группа, хлоркарбонильная группа и хлорформильная группа.
"Полиосновная карбоновая кислота" предпочтительно является дикарбоновой кислотой, такой как щавелевая кислота, малоновая кислота, янтарная кислота, фумаровая кислота, глутаровая кислота, адипиновая кислота, пимелиновая кислота, субериновая кислота, себациновая кислота или винная кислота; или трикарбоновой кислотой, как яблочная кислота, так как они присутствуют в живом организме и исключительно безопасны. Полиосновная карбоновая кислота более предпочтительно является щавелевой кислотой, малоновой кислотой, янтарной кислотой, фумаровой кислотой, глутаровой кислотой, адипиновой кислотой, пимелиновой кислотой, субериновой кислотой или себациновой кислотой. В настоящем изобретении "полиосновная карбоновая кислота" включает также, в дополнение к вышеописанной щавелевой кислоте и подобному, производные, как галоидангидриды и сложные эфиры, соответствующие этим полиосновным карбоновым кислотам.
Так как биоразлагаемые частицы по настоящему изобретению содержат синтетический полимер, химически сшитый с полиосновной карбоновой кислотой, частицы не растворяются в воде. Термин "нерастворимые в воде" относится здесь к способности биоразлагаемых частиц сохранять внешний вид даже в случаях, когда частицы погружают в воду на 5 часов при 25°C.
Примеры "синтетического полимера" включают: гомополимеры и блок-сополимеры водорастворимого полимера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из полиэтиленгликоля (далее обозначаемого "ПЭГ"), полипропиленгликоля (далее обозначаемого "ППГ"), поливинилового спирта (далее обозначаемого "ПВС"), полиакриловой кислоты, полигидроксиэтилакрилата, полигидроксиэтилметакрилата, поливинилпирролидона, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы и гидроксиэтилцеллюлозы; и блок-сополимеры вышеописанного водорастворимого полимера(ов) и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров.
"Водорастворимый полимер" предпочтительно представляет собой ПЭГ, ППГ, ПВС, полигидроксиэтилакрилат или полигидроксиэтилметакрилат (далее обозначаемый "поли-HEMA"), учитывая то, что они обладают высокой биосовместимостью и содержат гидроксильную группу(ы). Более предпочтителен разветвленный полимер, в котором ПЭГ и/или полипропиленгликоль связаны со всеми гидроксильными группами в многоатомном спирте, учитывая тот факт, что они содержат больше гидроксильных групп. "Многоатомный спирт" здесь предпочтительно является глицерином, полиглицерином или моносахаридом, таким как пентаэритритол.
Средневесовой молекулярный вес водорастворимого полимера предпочтительно не ниже 200, чтобы можно было получить однородную биоразложимость. Далее, средневесовой молекулярный вес предпочтительно не выше 50000, принимая во внимание легкость его выведения из живого организма наружу. Средневесовой молекулярный вес водорастворимого полимера измеряют методом гель-проникающей хроматографии (далее обозначаемый как "метод ГПХ") в следующих условиях измерения.
Условия измерений
| Колонка: | TSK гель серия XL (внутренний диаметр 7,8 мм, длина 30 см); Tosoh Corporation) |
| Элюент: | Хлороформ |
| Температура колонки: | 35°C |
| Скорость течения: | 1,0 мл/мин |
| Метод обнаружения: | Показатель преломления |
| Калибровочная кривая: | Получена с использованием стандартных полистирольных образцов |
Полиосновная карбоновая кислота не ограничена низкомолекулярными кислотами, какие описаны выше, это может быть полиосновная карбоновая кислота, в которой карбоксильные группы введены в концевые гидроксильные группы разветвленного полимера, описанного выше, или полиосновная карбоновая кислота, в которой карбоксильные группы введены в концевые гидроксильные группы блок-сополимера вышеописанного разветвленного полимера и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров.
Примеры способа введения карбоксильных групп в концевые гидроксильные группы вышеописанного разветвленного полимера для получения полиосновной карбоновой кислоты включают способ, в котором янтарный ангидрид или глутаровый ангидрид приводят в реакцию с концевыми гидроксильными группами в присутствии пиридина, триэтиламина или подобного.
Примеры способа проведения реакции карбоксильных групп, содержащихся в полиосновной карбоновой кислоте, с реакционноспособными функциональными группами, содержащимися в синтетическом полимере, для соединения синтетического полимера с полиосновной карбоновой кислотой посредством химической сшивки включают способ, в котором карбоксильные группы, содержащиеся в полиосновной карбоновой кислоте, приводят в реакцию с гидроксильными группами, содержащимися в синтетическом полимере. Карбоксильные группы не реагируют с гидроксильными группами, но химической сшивки посредством образования сложноэфирной связи можно достичь путем превращения полиосновной карбоновой кислоты в производное полиосновной карбоновой кислоты, такое как галоидангидрид полиосновной кислоты или сложный эфир полиосновной кислоты, или используя дегидрирующий катализатор конденсации.
Примеры способа превращения полиосновной карбоновой кислоты в галоидангидрид включают способ, в котором кислоту приводят в реакцию с электрофильным галогенирующим агентом, таким как тионилхлорид или оксалилхлорид. Примеры дегидрирующего катализатора конденсации, подходящего для прямой реакции полиосновной карбоновой кислоты с гидроксильными группами без превращения полиосновной карбоновой кислоты в ее производное включают N,N'-дициклогексилкарбодиимид, N,N'-диизопропилкарбодиимид и 1-этил-3-(3-диметиламинопропил)карбодиимид (обозначаемый далее "EDC"). С учетом легкости обработки побочного продукта реакции предпочтителен EDC.
Дегидрирующий катализатор конденсации может использоваться вместе с дегидрирующим ускорителем конденсации, примеры дегидрирующего ускорителя конденсации включают пиридин, 4-диметиламинопиридин (обозначаемый далее "DMAP") и триэтиламин.
Синтетический полимер также предпочтительно является блок-сополимером, в котором блок(и) водорастворимого полимера химически связан(ы) с блоком(ами) биоразлагаемого полимера, такого как полимолочная кислота. Примеры такого блок-сополимера включают окта-разветвленный блок-сополимер (PLA x 8-ПЭГ), полученный реакцией L-лактида с окта-разветвленным ПЭГ.
В вышеуказанном блок-сополимере средневесовой молекулярный вес блока ПЭГ предпочтительно составляет от 200 до 50000, чтобы обеспечить биоразлагаемым частицам надлежащую способность поглощения воды. Далее, чтобы предотвратить повышение вязкости из-за гелеобразования блок-сополимера и чтобы обеспечить подходящую разложимость биоразлагаемым частицам, средневесовой молекулярный вес самого блок-сополимера предпочтительно лежит в интервале от 3000 до 100000. Эти средневесовые молекулярные веса измерены методом ГПХ аналогично измерению средневесового молекулярного веса вышеописанного водорастворимого полимера.
Примеры способа получения блок-сополимера включают полимеризацию в расплаве и полимеризацию с раскрытием цикла. Примеры катализатора, используемого в полимеризации такого типа, включают галогениды олова, как хлорид олова; соли олова и органической кислоты, как 2-этилгексаноат олова; диэтил цинка; лактат цинка; лактат железа, диметилалюминий; гидрид кальция; органические соединения щелочных металлов, как бутиллитий и трет-бутоксид калия; комплексы металлов с порфиринами и алкоксиды металлов, как диэтилалюминия метоксид.
Полученный блок-сополимер можно очистить, например, дробным осаждением. Более точно, очищенный блок-сополимер можно получить как осадок, растворяя полученный блок-сополимер в хорошем растворителе для блок-сополимера и затем по каплям добавляя полученный раствор в перемешиваемый плохой растворитель. Далее, чистоту блок-сополимера можно повысить, нагревая плохой растворитель до растворения осадка и затем медленно охлаждая полученный раствор, чтобы позволить продукту снова выпасть в осадок.
Примеры хорошего растворителя, используемого в дробном осаждении, включают тетрагидрофуран, ацетонитрил, дихлорметан и хлороформ, и смеси этих растворителей. Количество хорошего растворителя для применения меняется в зависимости от количества подаваемых исходных материалов и состава блок-сополимера, предпочтительно количество растворителя, при котором концентрация растворенного в нем блок-сополимера составляет от 1 до 50% вес., более предпочтительно от 1 до 25% вес. Примеры плохого растворителя включают органические растворители на спиртовой основе и органические растворители на углеводородной основе.
Термин "водонасыщенное состояние" относится к состоянию, в котором содержание воды в биоразлагаемых частицах является постоянным, когда биоразлагаемые частицы весом примерно 20 мг выдерживают погруженными в 10 мл физиологического раствора с фосфатным буфером при 37°C (при вращении емкости, т.е. пробирки вращающим устройством со скоростью 0,5 об/сек, чтобы встряхивать содержимое пробирки). Выражение "содержание воды постоянно" означает здесь состояние, в котором вес биоразлагаемых частиц погруженных в физиологический раствор с фосфатным буфером при 37°C, измеряют каждую минуту, и при этом степень изменения веса лежит в пределах 10%. "Степень изменения веса биоразлагаемых частиц со временем" есть величина, рассчитываемая согласно уравнению 1 ниже.
| Степень изменения со временем веса биоразлагаемых частиц (%) =(W(t)-W(t-1)}/W(t)×100 |
Уравнение 1 |
W(t): вес биоразлагаемых частиц после погружения в воду на t минут
W(t-1): вес биоразлагаемых частиц после погружения в воду на (t-1) минуту
Термин "содержание воды" относится к значению, рассчитанному в соответствии с уравнением 2 ниже. Выражение "биоразлагаемые частицы в сухом состоянии" относится здесь к биоразлагаемым частицам, погруженным в деионизированную воду при 25°C на 3 часа и затем сушившимся в вакууме при 25°C в течение 12 часов, а выражение "биоразлагаемые частицы в водонасыщенном состоянии" относится к биоразлагаемым частицам, полученным центрифугированием (25°C, 1000 об/мин × 5 минут) после того, как содержание воды станет постоянным, чтобы удалить физиологический раствор с фосфатным буфером. Содержание воды повышается, когда вода просачивается в биоразлагаемые частицы, а когда возрастает плотность химических сшивок в биоразлагаемых частицах, проникновение воды в биоразлагаемые частицы подавляется. Таким образом, поскольку биоразлагаемые частицы по настоящему изобретению обнаруживают корреляцию между содержанием воды и плотностью химических сшивок, "содержание воды в водонасыщенном состоянии" может использоваться как показатель для измерения степени химической сшивки.
| Содержание воды (%) = (W-W0)/W × 100 | Уравнение 2 |
W: вес биоразлагаемых частиц в водонасыщенном состоянии
W0: вес биоразлагаемых частиц в сухом состоянии (составляет около 20 мг)
Что касается содержания воды в биоразлагаемых частицах по настоящему изобретению в водонасыщенном состоянии, в случаях, когда содержание воды слишком мало, теряется гибкость биоразлагаемых частиц и, следовательно, снижается их способность проходить через катетер, тогда как в случаях, когда содержание воды слишком велико, недостаточна способность сохранения формы биоразлагаемых частиц. Поэтому содержание воды должно составлять от 20 до 90%. Термин "способность сохранения формы биоразлагаемых частиц" относится здесь к способности биоразлагаемых частиц восстанавливать свою первоначальную форму после прохождения через катетер, примеры показателя способности включают коэффициент восстановления биоразлагаемых частиц. Коэффициент восстановления биоразлагаемых частиц можно измерить в следующих условиях и рассчитать согласно уравнениям 3-5 ниже. Параметры L2a и L2b в уравнении 4 означают изменения диаметра частиц, измеренные в процессе испытания, когда к биоразлагаемым частицам постепенно прикладывается сжимающая нагрузка от минимального испытательного усилия до максимального испытательного усилия с последующим снижением нагрузки до минимального испытательного усилия. Более точно, L2a есть значение, соответствующее изменению диаметр частиц при минимальном испытательном усилии, которое сначала прикладывалось к биоразлагаемым частицам.
Условия измерения
| Прибор для испытаний на сжатие: | MCT-W500 (производства Shimadzu Corporation) |
| Температура в испытательной камере: | 25°C |
| Влажность в испытательной камере: | 50% |
| Диаметр частиц образца: | от 300 до 700 мкм |
| Верхний наконечник для вдавливания: | плоского типа, ø500 мкм |
| Режим измерения: | режим с нагрузкой/без нагрузки |
| Максимальное испытательное усилие: | 9,8 мН |
| Минимальное испытательное усилие: | 0,49 мН |
| Скорость нагружения: | 0,8924 мН/сек |
| Время удержания нагрузки: | 2 сек |
| L1=L1b-L1a | Уравнение 3 |
L1a: изменение диаметра частицы после приложения минимального испытательного усилия
L1b: изменение диаметра частицы после приложения максимального испытательного усилия
| L2=L2b-L2a | Уравнение 4 |
L2a: изменение диаметра частицы после приложения минимального испытательного усилия
L2b: изменение диаметра частицы после приложения максимального испытательного усилия с последующим снижением нагрузки до минимального испытательного усилия
| Коэффициент восстановления (%) = (L1-L2)/d×100 | Уравнение 5 |
| d: диаметр частицы |
Примеры показателя "гибкости биоразлагаемых частиц" включают степень сжатия биоразлагаемых частиц. Степень сжатия биоразлагаемых частиц есть величина, измеренная в тех же самых условиях измерения, что и для коэффициента восстановления, и рассчитанная по уравнению 3 выше и уравнению 6 ниже.
| Степень сжатия (%) = (L1/d)×100 | Уравнение 6 |
| d: диаметр частицы |
С увеличением коэффициента восстановления биоразлагаемых частиц становится возможной более точная эмболизация намеченного места, поэтому коэффициент восстановления биоразлагаемых частиц по настоящему изобретению в насыщенном состоянии предпочтительно не ниже 15%, более предпочтительно не ниже 25%. В случаях, когда коэффициент восстановления в водонасыщенном состоянии в описанных выше условиях измерения не ниже 25%, первоначальный диаметр частиц может в большинстве случаев сохраниться после прохождения через катетер, так что меньше риска течения биоразлагаемых частиц дальше намеченного места в кровеносный сосуд, который требуется окклюдировать.
Далее, в целях получения подходящей упругости и способности проходить через катетер, степень сжатия биоразлагаемых частиц по настоящему изобретению в водонасыщенном состоянии предпочтительно составляет от 15 до 60%.
Средний диаметр биоразлагаемых частиц по настоящему изобретению предпочтительно составляет от 20 до 2000 мкм, более предпочтительно от 50 до 1500 мкм, учитывая диаметр кровеносного сосуда как целевое место для эмболизации. Кроме того, предпочтительно, чтобы ширина распределения частиц по диаметру была узкой, более предпочтительно, чтобы диаметр частиц лежал в диапазоне среднего диаметра частиц ±100 мкм, еще более предпочтительно в диапазоне среднего диаметра частиц ±50 мкм. Здесь выражение "ширина распределения частиц по диаметру" относится к диапазону диаметров частиц, охватывающему диаметры не менее 99% всех частиц. Диаметр биоразлагаемых частиц для медицинского назначения согласно настоящему изобретению может быть измерен методом светорассеяния.
Форма биоразлагаемых частиц по настоящему изобретению предпочтительно является сферической при 37°C, так как в этом случае направление биоразлагаемых частиц едва ли будет влиять на условия эмболии.
Предпочтительно, чтобы оставшийся вес биоразлагаемых частиц по настоящему изобретению в сухом состоянии после погружения в физиологический раствор с фосфатным буфером при 37°C на 28 дней составлял не более 80%, более предпочтительно - не более 50% от веса биоразлагаемых частиц в сухом состоянии перед погружением. Далее, еще более предпочтительно, чтобы оставшийся вес биоразлагаемых частиц в сухом состоянии после погружения физиологический раствор с фосфатным буфером при 37°C на 28 дней составлял не более 50% от веса биоразлагаемых частиц в сухом состоянии перед погружением.
Биоразлагаемые частицы согласно настоящему изобретению могут применяться для эмболизации кровеносного сосуда. В таком случае биоразлагаемые частицы могут использоваться как есть, или перед применением они могут быть диспергированы в подходящей дисперсионной среде или в контрастном веществе.
Примеры описанной выше дисперсионной среды включают растительные масла, такие как кунжутное масло и кукурузное масло, и дистиллированную воду для инъекций. Дистиллированная вода для инъекций может быть дополнена диспергатором(ами), как полисорбитан-эфиры жирных кислот и/или карбоксиметилцеллюлоза; консервантами, как метилпарабен и/или пропилпарабен; изотоническими агентами, как хлорид натрия, маннит и/или глюкоза; антисептиками, стабилизаторами, солюбилизаторами и/или наполнителями, используемыми для инъекций, и/или подобным.
Описанное выше контрастное вещество может быть ионным или неионным, примеры контрастного вещества включают IOPAMIRON (зарегистрированный товарный знак; Schering), HEXABRIX (зарегистрированный товарный знак; Eiken Chemical Co., Ltd.), Omnipaque (зарегистрированный товарный знак; Daiichi Sankyo Healthcare Co, Ltd.), Urografm (зарегистрированный товарный знак; Schering) и IOMERON (зарегистрированный товарный знак; Eisai Co., Ltd.).
Способ получения биоразлагаемых частиц согласно настоящему изобретению характеризуется тем, что он включает в себя:
- стадию растворения, на которой синтетический полимер, полиосновная карбоновая кислота и катализатор конденсации растворяют в апротонном полярном органическом растворителе, имеющем диэлектрическую постоянную в интервале от 35 до 50, чтобы получить раствор A;
- стадию образования капель, на которой указанный раствор A добавляют по каплям в плохой растворитель для указанного апротонного полярного органического растворителя, чтобы получить капли раствора A, и
- стадию химической сшивки, на которой проводят реакцию химической сшивки указанного синтетического полимера в указанных каплях, чтобы получить биоразлагаемые частицы.
В случаях, когда для приготовления раствора А используется протонный растворитель, такой как вода или спирт, протонный растворитель может сам участвовать в реакции химической сшивки, что приводит к сильному снижению плотности химических сшивок. Поэтому использование протонного растворителя не предпочтительно.
На стадии растворения апротонный полярный органический растворитель, диэлектрическая постоянная которого составляет от 35 до 50 для растворения синтетического полимера, полиосновной карбоновой кислоты и катализатора конденсации, предпочтительно является N,N-диметилформамидом (далее обозначается "DMF"), N,N-диметилацетамидом, ацетонитрилом или диметилсульфоксидом (далее обозначается "DMSO"), более предпочтителен ацетонитрил, так как его можно легко испарить при пониженном давлении.
Стадия формирования капель является стадией, на которой раствор A, полученный на стадии растворения, добавляют по каплям в плохой растворитель при перемешивании, чтобы получить мелкие капли раствора A в результате срезающих усилий при перемешивании, тем самым получая биоразлагаемые частицы в форме сферических частиц.
Стадия химической сшивки является стадией, протекающей параллельно со стадией образования капель, и на этой стадии проводят реакцию химической сшивки одновременно с приданием формы биоразлагаемым частицам.
Вышеупомянутый плохой растворитель предпочтительно является маслом, как синтетическое масло или натуральное масло, более предпочтительно натуральным маслом, так как, например, апротонные полярные органические растворители с диэлектрической постоянной 35-50 не растворяются в нем; их вязкость достаточно высока, чтобы получить сферические биоразлагаемые частицы; седиментации не происходит из-за их большого удельного веса, поэтому эффективность перемешивания высокая, плотность химических сшивок легко контролировать и нет нужды добавлять ПАВ, так как они сами играют роль ПАВа, предотвращающего адгезию между каплями.
В случаях, когда в качестве плохого растворителя используется протонный растворитель, такой как вода или спирт, протонный растворитель может сам участвовать в реакции химической сшивки, что приводит к сильному снижению плотности химических сшивок. Поэтому использование протонного растворителя не предпочтительно.
Примеры синтетического масла включают силиконовое масло. Примеры натурального масла включают хлопковое масло, кукурузное масло, кокосовое масло, оливковое масло, пальмовое масло, рапсовое масло, сафлоровое масло, кунжутное масло, соевое масло, подсолнечное масло, терпентинное масло, миндальное масло, масло авокадо, бергамотное масло, касторовое масло, кедровое масло, хлорофилловое масло, гвоздичное масло, кротоновое масло, эвкалиптовое масло, фенхелевое масло, сивушное масло, масло виноградных семечек, масло жожоба, масло свечного дерева, лавандовое масло, лимонное масло, льняное масло, масло ореха макадамия, масло пенника лугового, апельсиновое масло, оригановое масло, персиковое масло и шиповниковое масло. Предпочтительны хлопковое масло, кукурузное масло, оливковое масло, рапсовое масло, масло пенника лугового, кунжутное масло, соевое масло и подсолнечное масло, так как они биологически очень безопасны и легко доступны.
ПРИМЕРЫ
Далее настоящее изобретение будет подробно описано на примерах, однако изобретение не ограничено этими примерами.
Пример 1
В 50 мл ацетонитрила растворяли 0,5 г янтарной кислоты (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1 мл DMAP (Acros) и 10 г дегидратированного окта-разветвленного ПЭГ (SUNBRIGHT (зарегистрированный товарный знак); средний молекулярный вес: 20000; NOF Corporation), получая раствор A-1. Пятьдесят миллилитров раствора A-1, нагретого до 35°C, отбирали в шприц и медленно по каплям добавляли в хлопковое масло при перемешивании, чтобы получить капли раствора A-1. По завершении добавления по каплям раствора A-1 полученную в результате смесь перемешивали еще 1 час при комнатной температуре, и полученные капли собирали, далее капли промывали ацетоном и затем сушили при пониженном давлении, получая биоразлагаемые частицы.
Пример 2
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 1, за исключением того, что вместо янтарной кислоты использовали 0,6 г глутаровой кислоты (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
Пример 3
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 1, за исключением того, что вместо янтарной кислоты использовали 0,7 г адипиновой кислоты (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
Пример 4
В потоке азота 3 г L-лактида (Purac; далее обозначаемый "LA") и 10 г дегидратированного окта-разветвленного ПЭГ (SUNBRIGHT (зарегистрированный товарный знак); средний молекулярный вес: 20000; NOF Corporation) помещали в колбу и полученную смесь смешивали в расплаве при 110°C. Затем смесь нагревали до 150°C и добавляли в нее 3 мг диоктаноата олова (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), позволяя протекать реакции, чтобы получить окта-разветвленный блок-сополимер (PLA × 8-ПЭГ). Полученный окта-разветвленный блок-сополимер растворяли в дихлорметане и полученный раствор добавляли по каплям в большой избыток смеси ацетон/диэтиловый эфир, получая белый осадок. Измерением методом ГПХ было найдено, что средневесовой молекулярный вес белого осадка составил примерно 25000.
В потоке азота смешивали 0,5 г янтарного ангидрида (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 1 мл дегидратированного пиридина (Aldrich) и 10 г дегидратированного окта-разветвленного ПЭГ (SUNBRIGHT (зарегистрированная торговая марка); средний молекулярный вес: 20000; NOF Corporation) и позволяли реагировать при 80°C с обратным холодильником, чтобы получить ПЭГ, в который были введены карбоксильные группы в его концевые гидроксильные группы (далее называемый "карбоксилированный ПЭГ"). Полученный карбоксилированный ПЭГ растворяли в дихлорметане и полученный раствор добавляли по каплям в большой избыток смеси ацетон/диэтиловый эфир, чтобы получить белый осадок. Измерением методом ГПХ было найдено, что средневесовой молекулярный вес белого осадка составил примерно 25000.
Растворяли 0,5 г окта-разветвленного блок-сополимера и 0,5 г карбоксилированного ПЭГ полимера каждый в 1 мл ацетонитрила. Из каждого из двух полученных растворов отбирали аликвоту 75 мкл, и эти аликвоты смешивали. К полученной смеси добавляли 10 мкл раствора DMAP (Acros)/ацетонитрил (2% вес.) и 5 мкл EDC (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), получая раствор A-2. Пятьдесят миллилитров раствора A-2, нагретого до 35°C, отбирали шприцом и медленно добавляли по каплям к хлопковому маслу при перемешивании, чтобы получить капли раствора A-2. По завершении добавления по каплям раствора A-2 полученную в результате смесь перемешивали еще 1 час при 35°C и полученные капли собирали, далее капли промывали ацетоном и затем сушили при пониженном давлении, получая биоразлагаемые частицы.
Пример 5
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что вместо ацетонитрила использовали DMF, а вместо хлопкового масла оливковое масло.
Пример 6
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что вместо ацетонитрила использовали DMSO, а вместо хлопкового масла кунжутное масло.
Пример 7
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что вместо 3 г LA использовали 2 г LA и 2 г гликолида (Boehringer Ingelheim).
Пример 8
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что вместо 3 г LA использовали 2 г LA и 2 г ε-капролактона (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.; далее обозначается "CL").
Пример 9
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что вместо каждого из ПЭГ использовали 10 г ПВС (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).
Пример 10
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что вместо каждого из ПЭГ использовали 10 г поли-HEMA (Polysciences, Inc.).
Сравнительный пример 1
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 1, за исключением того, что в качестве растворителя дисперсной фазы использовали дихлорметан, и того, что вместо хлопкового масла использовали водный раствор ПВС концентрацией 5% вес.
Сравнительный пример 2
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что в качестве растворителя дисперсной фазы использовали дихлорметан, и того, что вместо хлопкового масла использовали водный раствор ПВС концентрацией 5% вес.
Сравнительный пример 3
Биоразлагаемые частицы получали тем же способом, что и в примере 4, за исключением того, что использовали 1 г вышеописанного окта-разветвленного блок-сополимера и 1 г вышеописанного карбоксилированного ПЭГ-полимера, и того, что температура раствора, добавляемого по каплям в хлопковое масло, составляла 45°C.
Оценка физических свойств биоразлагаемых частиц
Биоразлагаемые частицы, полученные в примерах 1-10 и сравнительных примерах 1-3, переводили в водонасыщенное состояние и измеряли степень сжатия, коэффициент восстановления и содержание воды для частиц из каждого примера. Результаты показаны в таблице 1.
Оценка биоразложимости биоразлагаемых частиц
Биоразлагаемые частицы, полученные в примерах 1-10 и сравнительных примерах 1-3, соответственно погружали при 37°C на 28 дней в физиологический раствор с фосфатным буфером (phosphate buffered saline, PBS) и затем измеряли их вес в сухом состоянии. Рассчитывали отношение измеренного таким образом веса к весу в сухом состоянии перед погружением (далее называется "разложимость в PBS"). Результаты приведены в таблице 1.
Оценка способности биоразлагаемых частиц проходить через катетер
200 мг аликвот биоразлагаемых частиц, полученных в примерах 1-10, диспергировали соответственно в 2 мл дистиллированной воды для инъекции. Каждую из дисперсий впрыскивали из шприца в микрокатетер, имеющий полную длину около 1500 мм и внутренний диаметр наконечника 530 мкм (RENEGADE; Boston Scientific). В результате, удалось установить, что биоразлагаемые частицы могли беспрепятственно вводиться в микрокатетер, не обнаруживая адгезии к стенкам шприца. После впрыскивания дисперсии микрокатетер разрезали вдоль, чтобы визуально обследовать его внутреннюю поверхность. В результате, не было обнаружено никаких остатков сферических биоразлагаемых частиц. Что касается диаметров частиц перед и после прохождения через катетер, все биоразлагаемые частицы, полученные в примерах 1-10, имели диаметр в диапазоне 660±80 мкм перед прохождением, а после прохождения диаметр находился в диапазоне 650±90 мкм. Таким образом, диаметр частиц после прохождения не сильно изменился по сравнению с диаметром перед прохождением.
Промышленная применимость
Биоразлагаемые частицы согласно настоящему изобретению могут применяться для эмболизации кровеносных сосудов в области медицины.
1. Биоразлагаемые частицы для использования в качестве материала для эмболизации сосудов, имеющие содержание воды от 20 до 90% в водонасыщенном состоянии, где биоразлагаемые частицы получены:
- растворением синтетического полимера, полиосновной карбоновой кислоты и катализатора конденсации в апротонном органическом растворителе с диэлектрической постоянной от 35 до 50,
где
указанный синтетический полимер является: гомополимером или блок-сополимером водорастворимого полимера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, поливинилового спирта, полиакриловой кислоты, полигидроксиэтилакрилата, полигидроксиэтилметакрилата, поливинилпирролидона, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы и гидроксиэтилцеллюлозы; или блок-сополимером указанного водорастворимого полимера или полимеров и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров,
указанная полиосновная карбоновая кислота является дикарбоновой кислотой, выбранной из группы, состоящей из щавелевой кислоты, малоновой кислоты, янтарной кислоты, фумаровой кислоты, глутаровой кислоты, адипиновой кислоты, пимелиновой кислоты, субериновой кислоты и себациновой кислоты,
указанный катализатор конденсации является водорастворимым карбодиимидом;
- добавлением полученного раствора по каплям к плохому растворителю для указанного апротонного полярного органического растворителя; и
- проведением реакции химической сшивки в полученных каплях.
2. Биоразлагаемые частицы по п. 1, степень сжатия которых составляет 15-60% и коэффициент восстановления в водонасыщенном состоянии не ниже 15%.
3. Биоразлагаемые частицы по п. 1, причем указанный водорастворимый полимер является разветвленным полимером, в котором полиэтиленгликоль и/или полипропиленгликоль связаны со всеми гидроксильными группами в многоатомном спирте.
4. Биоразлагаемые частицы по п. 3, причем указанный многоатомный спирт выбран из группы, состоящей из глицерина, полиглицерина и пентаэритритола.
5. Биоразлагаемые частицы по любому из п. 3, причем указанная полиосновная карбоновая кислота является полиосновной карбоновой кислотой, в которой карбоксильные группы введены в концевые гидроксильные группы указанного разветвленного полимера или в концевые гидроксильные группы блок-сополимера указанного разветвленного полимера и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров.
6. Материал для эмболизации сосудов, состоящий из биоразлагаемых частиц по любому из пп. 1-5.
7. Способ получения биоразлагаемых частиц для использования в качестве материала для эмболизации сосудов, включающий:
- стадию растворения, на которой синтетический полимер, полиосновная карбоновая кислота и катализатор конденсации растворяют в апротонном полярном органическом растворителе, имеющем диэлектрическую постоянную в интервале от 35 до 50, чтобы получить раствор А,
где
указанный синтетический полимер является: гомополимером или блок-сополимером водорастворимого полимера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля, поливинилового спирта, полиакриловой кислоты, полигидроксиэтилакрилата, полигидроксиэтилметакрилата, поливинилпирролидона, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиметилцеллюлозы и гидроксиэтилцеллюлозы; или блок-сополимером указанного водорастворимого полимера или полимеров и мономера(ов), выбранного(ых) из группы, состоящей из α-гидроксикислот, циклических димеров α-гидроксикислот, гидроксидикарбоновых кислот и сложных циклических эфиров,
указанная полиосновная карбоновая кислота является дикарбоновой кислотой, выбранной из группы, состоящей из щавелевой кислоты, малоновой кислоты, янтарной кислоты, фумаровой кислоты, глутаровой кислоты, адипиновой кислоты, пимелиновой кислоты, субериновой кислоты и себациновой кислоты,
указанный катализатор конденсации является водорастворимым карбодиимидом;
- стадию образования капель, на которой указанный раствор А добавляют по каплям в плохой растворитель для указанного апротонного полярного органического растворителя, чтобы получить капли раствора А, и
- стадию химической сшивки, на которой проводят реакцию химической сшивки указанного синтетического полимера в указанных каплях, чтобы получить биоразлагаемые частицы.
8. Способ получения биоразлагаемых частиц по п. 1, где на стадии образования капель раствор А, нагретый до 35°C по каплям добавляют в плохой растворитель для указанного апротонного полярного органического растворителя, чтобы получить капли раствора.
9. Способ получения по п.7 или 8, причем указанный апротонный полярный органический растворитель выбран из группы, состоящей из N,N-диметилформамида, N,N-диметилацетамида, ацетонитрила и диметилсульфоксида.
10. Способ получения биоразлагаемых частиц по п. 7 или 8, причем указанный плохой растворитель содержит натуральное масло, выбранное из группы, состоящей из хлопкового масла, кукурузного масла, кокосового масла, оливкового масла, пальмового масла, рапсового масла, сафлорового масла, кунжутного масла, соевого масла, подсолнечного масла, терпентинного масла, миндального масла, масло авокадо, бергамотного масла, касторового масла, кедрового масла, хлорофиллового масла, гвоздичного масла, кротонового масла, эвкалиптового масла, фенхелевого масла, сивушного масла, масла виноградных семечек, масло жожоба, масла свечного дерева, лавандового масла, лимонного масла, льняного масла, масла ореха макадамия, масла пенника лугового, апельсинового масла, ориганового масла, персикового масла и шиповникового масла.
