不透射线聚合物

技术领域

本发明涉及不透射线聚合物及它们作为可用于治疗性栓塞领域的液体栓塞物的用途。

背景技术

治疗性栓塞是其中将一种材料导入血管中以形成阻塞从而减慢或停止血液流动的微创手术。通常这种材料是经由微导管而传输，该微导管从外周的点(诸如腿或手腕)被引导至靶部位。此方法已应用于疾病的治疗，诸如胃肠出血、动静脉畸形、富血管恶性肿瘤(诸如肝细胞癌)、良性生长(诸如子宫平滑肌瘤)和最近应用于良性前列腺增生(BPH)等。

生物相容性微球是有用的栓塞剂，因为它们可以容易地被传输至靶部位并且可以根据血管管径在规定的尺寸范围内提供以便实现更加可预测的栓塞。也已制备了液体栓塞制剂，其中将组合物以液体的方式传输至在身体内部的靶部位，但在体内在血管中形成栓子，具体地其中聚合物凝胶在原位发生固化或沉淀以形成栓子。

这种系统有一些依赖于在原位的聚合物形成或凝胶化，而有一些系统依赖于在有机溶剂中的输送，有机溶剂在血液中迅速地耗散从而留下栓塞材料。液体栓塞物所具有的额外优点是它们与血管壁吻合的并且基于它们的沉积特征通常形成统一的栓子而不是形成非连续的球体。

液体栓塞组合物应当是生物相容性的，并且具有适当的密度、可压缩性、流动性和导管输送容易度。在血管内部的流动特性、沉积的速度和可预测性、及栓子的坚固性也是重要的。

已有人提出了具有以共价键结合到聚合物主链的碘化基团的不透射线聚合物微球(例如WO2015/033092)。也有人描述了具有结合到聚合物主链的碘化基团的不透射线液体栓塞物(例如WO2011/110589)。理想的是提供改进的碘化聚合物，这些聚合物充分地不透射线因而在X射线中是可见的，但具有改善的可用性。

本发明者们已确认了这些问题中的一个或多个问题可以通过本文中所描述的聚合物和组合物而得到解决。

发明内容

因此，在第一方面，本发明提供了一种液体组合物，其包含具有化学式(I)的侧基的聚合物：

其中X是键或者是具有1至8个碳及任选地1至4个选自O、N和S的杂原子的连接基团；并且

n为1至4；优选地2或3。

具有化学式(I)的侧基的聚合物可以是包含重复的1,3-二醇基团的任何聚合物。在这些聚合物中碘化苯基可通过与醛、缩醛或半缩醛基的反应而结合以形成1,3-二氧戊环酮环。优选地，该聚合物是乙烯醇聚合物，诸如聚乙烯醇或者(乙烯-乙烯醇)聚合物或共聚物；具体地该聚合物是聚乙烯醇(PVA)的均聚物或共聚物。

所述聚合物优选地是非交联的。

天然PVA聚合物可以是乙酰化的或非乙酰化的，通常在天然PVA中乙酰化的水平是在50％和100％，优选地在80％至100％之间。

适合使用于本发明的PVA类具有在1KDa至250kDa范围内的重量平均分子量，然而优选地PVA具有至少20kDa和优选地至少40kDa的重量平均分子量。优选的范围包括40至250kDa和40至200kDa。

X优选地是键或者是具有1至4个碳及任选地1个选自O和N的杂原子的连接基团；并且更优选地是选自键、(C

化学式(I)的一个侧基可包括以共价键结合到环的1、2、3或4个碘。然而，优选地该侧基包括2或3个碘。优选的排列包括：

最优选的侧基是化学式3的基团：

在第二方面，本发明还提供具有化学式(I)的侧基的非交联聚乙烯醇均聚物：

其中X是键或者是具有1至8个碳及任选地1至4个选自O、N和S的杂原子的连接基团；并且

n为1至4。

在一个实施方案中，所述聚合物包括2种或更多形式的化学式(I)的侧基，各侧基的n的值不同于其他侧基。可存在例如2、3、4或更多的这种侧基，各侧基具有不同的n值。

例如，所述聚合物可包括具有3个碘的侧基和具有1个碘的侧基、或者具有4个碘的侧基和具有1个碘的侧基或具有2个碘的侧基和具有3个碘的侧基、或者具有1个碘的侧基、具有2个碘的侧基和具有3个碘的侧基。可改变各基团的比例以适应所需的性质。这样可以对聚合物的总体疏水性和碘含量/辐射密度进行微调以改善沉淀物的物理性质，诸如沉淀、溶解度、密度、牢固性。

一个碘化值与另一个碘化值的比例可以通过提供具有适当比率的具有合适比率的n值的碘化苯基作为起始物，或者通过以适当的比例将包括具有不同n值的侧基的聚合物加以混合而实现。

所述聚合物可以是可生物降解的。可生物降解聚合物具有键，这些键通过在身体内部的水解而断裂使得所述聚合物分解。为了提供生物可降解性，聚合物可具有在聚合物主链中的键，该键可在人体中以水解方式而断裂，诸如酯基。优选的聚合物在1小时至1年的时间段中降解为可溶性成分。可替代地，该聚合物可以是非生物降解的，使得它将仍然以稳定的形式留在身体内部达大于1年的时间。

液体栓塞组合物是这样的组合物，其中聚合物以液体的形式被传输至在身体内部的期望位置但在体内在血管中形成栓子，具体地其中聚合物凝胶在原位发生固化或沉淀以形成栓子。这种组合物通常包含本文中所描述的聚合物和溶剂，该溶剂可以是水性溶剂或有机溶剂。优选地所述组合物包含化学式(I)的聚合物，该聚合物完全地溶解于溶剂以形成该聚合物溶解于溶剂的溶液。

根据需要可通过调整所述聚合物中碘的量而改变射线不透性或辐射密度。这可以通过改变环上碘的数量或者通过改变侧基与所述聚合物的比例而实现。

本发明的聚合物优选地具有至少0.1当量的侧基，这是以1个侧基对应聚合物主链的2个羟基来衡量。优选地聚合物具有至少0.4eq，最优选地至少0.6当量的侧基，具体地所述侧基具有3个碘。

所述聚合物中碘的量为聚合物的至少10％，优选地至少30％，更优选地至少40％和最优选地至少50％wt/wt(基于干重)。在这些聚合物中，当碘的量大于聚合物的40％wt/wt(干重)时，可以获得高辐射密度。

优选地，当在65kV下进行测量，特别是根据实施例7进行测量时，本发明的聚合物具有至少1000，优选地至少2000，更优选地至少3000和具体地至少4000HU的辐射密度。

本发明的组合物旨在用于在身体内部的靶部位发生沉淀，通常当在20℃下与生理盐水接触时发生沉淀，并且其中所述聚合物在这些条件下发生沉淀的组合物提供了本发明的另一个实施方案。这些沉淀物的辐射密度和碘含量优选地是在对于本发明的其他实施方案而言为优选的范围内。

在一个方案中，本文中所描述的聚合物可以以溶解于有机溶剂的溶液形式而提供。通常这种溶剂可与水混溶。水混溶性的意思是在20℃下0.5ml的溶剂完全可溶于1升的生理盐水。

优选地这些溶剂是生物相容性的。优选地，这些溶剂是极性非质子溶剂。优选的溶剂是二甲基亚砜(DMSO)、二甲基甲酰胺(DMF)、DMPU(N,N′-二甲基丙烯基脲)、DMI(1,3-二甲基-2-咪唑啉酮)、甘油、乳酸乙酯、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)和四氢呋喃聚乙二醇醚(2-(四氢呋喃-2-基甲氧基)乙醇)。这些溶剂优选地是选自DMSO和NMP。

在一个实施方案中，有机溶剂可包含多达50％，优选地多达25％和最优选地多达10％的水。

在一个优选实施方案中，水性溶剂包含药学上可接受的缓冲剂。这种缓冲剂的例子包括磷酸盐、柠檬酸盐、氨丁三醇和乙酸盐。

优选地所述液体组合物包含在3％和70％wt/wt之间，优选地至少20％的溶解聚合物。包含5％至40％或5％至25％的溶解聚合物的组合物具有有用的性质。

所述液体栓塞组合物任选地进一步包含活性剂。一部分的活性剂当它发生沉淀时变得被捕集于聚合物内部然后在一段时间中被释放出。此方法对疏水性较强的药物特别有用，因为这些药物随着聚合物而沉淀因此更多的药物被捕集。

活性剂可以是化学治疗剂、抗体(诸如西妥昔单抗、曲妥珠单抗和纳武单抗)、抗体片段、肽、低分子量蛋白质、或它们的组合。

示例性的化学治疗剂包括：蒽环类，例如但不限于阿霉素、柔红霉素、表阿霉素和伊达比星；喜树碱类，例如但不限于伊立替康、拓扑替康、和依喜替康；铂类，诸如顺铂、奥沙利铂、卡铂和米铂；丝裂霉素C、抗代谢物类(诸如5-氟尿嘧啶)；酪氨酸激酶抑制剂，例如但不限于索拉非尼、舒尼替尼、瑞格非尼、布立尼布、达沙替尼、博苏替尼、埃罗替尼、吉非替尼、伊马替尼和凡德他尼、雷帕霉素、或它们的任意组合。

本发明的另一个方面提供了医学治疗的方法，包括将包含如本文中所描述的化学式(I)的聚合物的液体栓塞组合物传输至需要它的受试者的血管，诸如以形成栓子。

所述聚合物可以以包含溶剂的组合物的形式进行传输，该溶剂在血流中耗散以提供栓子，通常如上所述的有机溶剂。

在另一个实施方案中，本发明还提供了使用于医学治疗方法的如本文中所描述的药学上的活性成分，其中该医学治疗包括以包含如本文中所描述活性成分的栓塞组合物的形式将药学活性成分传输至患者，并且在治疗期间该活性成分被洗脱出。

本文中所描述的液体栓塞物可以用于治疗多种疾病，包括动静脉畸形、胃肠出血、动脉瘤的填充、实体肿瘤的治疗(具体地富血管肿瘤，诸如肝、前列腺、肾、脑、结肠、骨和肺的肿瘤)；以及良性增生疾病(诸如前列腺增生或子宫平滑肌瘤)。该方法也可以用于肥胖症和关节痛的治疗。

附图说明

图1示出了通过在231nm处的紫外吸收所测量的DMSO从一系列本发明液体栓塞制剂中的释放。

图2示出了液体栓塞样品的沉淀填充体积中的变化。

图3示出了低分子量聚合物的固化时间与聚合物浓度之间的关系。

图4示出了聚合物浓度对填充体积的影响。

图5示出了1-5的分数值的典型颗粒形成。

图6示出了用于对在流动状态下的沉淀进行观察的装置。箭头表示最初沉淀的方向。

图7是显示在测试条件中栓子的固化时间与回流之间的关系的图。

图8示出了用0.10(A)0.15(B)和0.20(C)当量TIBA(2,3,5-三碘苯甲醛)所制备的沉淀的液体栓塞聚合物的显微CT图像。

具体实施方式

现在将通过以下的非限制性实施例并参照附图来进一步地说明本发明。这些实施例只是为了说明的目的而提供，并且本领域技术人员根据这些实施例将想到落在权利要求范围内的其他实施例。本文中所引用的所有参考文献的全部内容以参考的方式并入本文中。在参考文献与本申请之间的任何冲突应取决于本申请。

实施例

实施例1：通用的液体栓塞合成条件

向在氮气覆盖下的预干燥反应器中加入PVA(通常5-10g)和无水溶剂(通常是DMSO或NMP，相对于PVA质量40倍体积)和催化剂(通常相对于PVA质量2.2倍体积)。将经搅拌的悬浮液加热至高温(约90℃)以使PVA溶解。当已获得均匀的溶液时，使该混合物冷却至期望的反应温度(通常为50-80℃)。加入2,3,5-三碘苯甲醛(TIBA，通常相对于PVA的二醇官能团0.1至0.6当量)。然后，将反应物在N

表1

eq.是指相对于PVA主链上的游离二醇单元的当量。

*＝80％水解

**＝88％水解

***＝100％水解。

实施例2：碘化PVA液体栓塞制剂原型

按如下方式制备原型制剂：将根据通用实施例1所制备的碘化PVA称重并置于10ml小瓶中，向其中加入期望的溶剂(通常是DMSO或NMP)使得总浓度在4-20％w/w的范围内并且总体积小于10ml。然后将容纳该悬浮液的小瓶加以密封并置于超声波发生器中进行超声处理，直到完全溶解(通常约4小时)。表2提供了示范性液体栓塞制剂。

表2：示范性液体栓塞制剂。

实施例3：沉淀物固化

将溶剂(DMSO)从液体样品中的洗脱用作固化进展的衡量。在连接到紫外分光光度计的Sotax USP II溶出浴中执行测试。将该溶出浴设定为37.5℃且各容器装入500mL的磷酸盐缓冲盐水(PBS)并以50rpm进行搅拌。

用231nm波长的UV随时间推移(最大2小时)测量DMSO在血管内部的洗脱，从而给出液体栓塞沉淀物正在固化的速率的指示。使用3mL的DMSO相容注射器抽出1ml的液体栓塞样品。将此样品经由输送口逐滴地加入到溶出杯中。以2分钟间隔将另外的样品加入到剩余的Sotax USP II溶出杯中。一旦所有样品已加入，使该系统运行达总测量运行时间。在测量运行时间结束时，使该系统停止并保留沉淀物用于进一步分析。所记录的固化时间是其中90％的DMSO已从沉淀物中洗脱出的时间点。从液体栓塞物中洗脱出的DMSO的百分率是基于其中曲线已变平稳的点以消除在冲击PBS时立即发生沉淀的样品中所观察的DMSO冲洗的影响(参见图1)。

表2a至表2c示出了液体栓塞制剂的沉淀时间。

表2a：低分子量制剂的沉淀时间

表2b：中等分子量制剂的沉淀时间

表2c：高分子量制剂的沉淀时间。

图3示出了低分子量聚合物的固化时间与聚合物浓度之间的关系。

实施例4：沉淀填充体积

沉淀填充体积提供在样品在PBS中发生沉淀之后液体栓塞样品的体积减少百分率和从已知液体体积中形成多少固体沉淀物的度量。

将15ml的PBS加入到清洁、干燥、中等尺寸的玻璃培养皿(直径大约为10cm)中并且使所已知体积的待测试液体栓塞物(理想地0.5ml)逐滴地沉积入PBS溶液中并让它固化10分钟。一旦这些样品已固化达10分钟，则将沉淀物取出并在一张滤纸上进行风干。然后通过在PBS中的位移来测量沉淀物体积。图2示出了液体栓塞样品的体积减小值。

表3示出了沉淀填充体积随着聚合物浓度的变化。图4示出了聚合物浓度对填充体积的影响。

表3

实施例5：颗粒生成

颗粒生成是液体栓塞沉淀物的粘聚性和稳定性的衡量尺度。

使用不带针的注射器使0.5mL液体栓塞制剂逐滴地沉积入在50mL透明杜兰瓶中的30±5ml PBS中。将该注射器放置在距离PBS表面12cm的高度。让液体栓塞物固化达10分钟。

然后，将透明杜兰瓶加盖并转移至以240rpm旋转的板震荡器中达30分钟。使用另外的待测试液体栓塞复制样品重复以上步骤，并且将板震荡器转速更改为400rpm和640rpm。将透明杜兰瓶从板震荡器中取出并且让样品沉降。用眼睛执行对透明杜兰瓶的目视检查，以确定在摇动期间是否有大碎片沉淀已从主要沉淀物中脱落，并拍摄照片。使用塑料移液管(其中尖端被切掉)从各透明杜兰瓶中的等分溶液转移至培养皿并在光学显微镜下进行评估。将颗粒和碎片的例子示于图5。对所获得的图像进行评估并且基于所生成颗粒的量和所观察的碎裂而给出从1至5的得分。1的得分表示最低程度的颗粒生成和碎裂，而5表示高程度的颗粒生成。

表4示出了低分子量聚合物的颗粒生成得分。

表4

实施例6：在流动状态下的沉淀

将清洁的可分离管附接到流动系统，经由该流动系统使用蠕动泵将PBS泵送经过可分离管以模拟血液流动状态。使用2.4Fr导管将液体栓塞制剂输送入可分离管中。当液体栓塞物离开导管并与PBS接触时，它在可分离管内部发生沉淀。然后，从导管顶端的端部测量任何沉淀物的长度。并记录流量和流速的减少。记录“前进的最长长度”。如果发生回流，那么也将其长度记录为“最长回流长度”(cm)。将导管从沉淀试验设备的管中取出，并记录取出的容易度。

表5记录了液体栓塞制剂的沉淀特性。

表5

实施例7：射线不透性的测量。

为了获得材料的射线不透性测量值，切出来自实施例6的沉淀制剂1cm部分并将其埋入温热的1％琼脂糖凝胶(用Sigma-Aldrich产品代码A9539制备)中。这些样品是在Nunc冻存管小瓶(Sigma-Aldrich产品代码V7634，48mm×12.5mm)中进行制备并且使用在英国伯克郡雷丁的RSSL实验室的装备有钨阳极Micro-CT并使用Bruker Skyscan 1172微型CT扫描器进行扫描。采用在64kV电压和155μA电流下运行的带钨阳极的相同仪器配置，对各样品进行分析。使用铝制滤光板(500μm)。

表6中给出了采集参数的总结。

表6

在采集当天的样品之前，单独地对Water

表8示出了来自实施例1的表1的液体栓塞制剂的辐射密度值，这些制剂是以溶解于DMSO的8％w/w溶液的形式而制备并且具有变化水平的TIBA与PVA比。图8示出了用0.10(A)0.15(B)和0.20(C)当量TIBA所制备的沉淀后的液体栓塞聚合物的微型CT扫描。

表8