通过纳米结构的载体系统引起的细胞特异性靶向作用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种纳米结构的载体系统，所述载体系统包括一种或多种聚合物和/ 或脂质W及一个或多个祀单元、尤其多次甲基染料，W用于纳米结构的载体系统目标指向 转运到祀组织中。本发明还设及将一种或多种药物有效成分W细胞特异性的方式转运到特 异性的祀组织中（细胞特异性祀向作用）和应用根据本发明的纳米结构的载体系统用于预 防和/或治疗疾病的应用。
【背景技术】
[0002] 在现有技术中已知在临床诊断中应用具有偶联的染料的纳米颗粒，例如用于在致 病状态的诊断中检测器官功能或蛋白质表达，或用于蛋白质组织学分析。在此，偶联的染 料，通常巧光染料、如献菁用作为标记，测量所述标记的巧光特性和吸收特性。
[0003] W02012/013247A1描述了应用多次甲基巧光染料W确定器官功能、尤其肝脏或肾 脏的功能。在此，染料在组织或体液、如血液或尿液中作为标记使用并且放射性激发，然后 检测染料的巧光发射，检测并且评估数据W便确定所研究的器官功能。
[0004] 在W02010/116209A1中已描述如根据巧光染料和巧光光谱法能够检测基于异常的 选择蛋白分泌的临床状态。
[000引此外，在现有技术中已知的是应用纳米颗粒，所述纳米颗粒将有效成分目标指向 地转运到确定的组织中（C.Sheridan,Proof of concept for next-generation nanoparticle drugs in humans.Nat Biotechnol,201230(6):pp.471-3;S.E.Gratton et al.,The effect of particle design on cellular internalization pathways.Proc Natl Acad Sci USA，2008 105(33):pp.11613-8)。
[0006] 有效成分的目标指向的或细胞特异性的转运、即"药物祀向性"或"祀向给药"理解 为：目标指向的并且在期望的作用部位上选择性的积聚和释放有效成分，其中应提高有效 成分的作用的效力并且应减少环绕的组织的全身性副作用。转运的有效成分通常是抗体、 肤或小分子、如寡聚核巧酸或核酸。
[0007] 在现有技术中已知的转运有效成分的纳米颗粒应用在肿瘤治疗中并且根据下列 机制作用：纳米颗粒设有外壳层或抗体。如果纳米颗粒包被有含水的外壳层，那么所述纳米 颗粒对于免疫系统是无法识别的。如果所述纳米颗粒被注入并且不被免疫系统攻击，那么 所述纳米颗粒通过在肿瘤中"不密封的"开窗的血管扩散，并且通过环绕的细胞经由内吞作 用吸收，其中所述有开窗的血管与正常的血管相比具有明显更大的开口（窗孔），其中所述 环绕的细胞同样地与健康的细胞相比具有增加的可穿透性。缺点是:不仅期望的细胞吸收 纳米颗粒，而且其他(健康的）细胞也吸收纳米颗粒，经由血管将纳米颗粒非特异性地转运 至所述健康的细胞。运能够引起严重的副作用。另一缺点是:运种转运受到肿瘤组织限制， 即不能够进行转运到其他组织、例如肾脏或肝脏中。运种转运被动地进行并且吸收是非特 异性的或非选择性的。在第二种方法中，纳米颗粒在其制备之后在其表面上设有抗体。运种 结构物的祀是具有抗原的细胞，所述抗体结合到所述抗原上。运种转运机制也是被动的和 非选择性的。
[0008] 纳米颗粒、脂质体或大分子的被动的积聚的运种上面描述的过程称作EH?效应 Γ高通透性和滞留效应"）并且是被动的"药物祀向伴'。如已经提及的是，缺点是:运种转运 过程非主动和非选择性地进行。
[0009] 没有任何现有技术描述一种主动的和选择性的转运或载体系统，经由特异性的祀 单元选择性地进行其到特异性的祀组织中的主动转运并且(药物)有效成分能够与所述转 运或载体系统同时转运到祀组织（"药物祀向性"；细胞特异性祀向作用）中并且不仅引起经 由祀单元在祀组织中累积载体系统和必要时（药物)有效成分，而且也能够进行跟踪和检 查。
【发明内容】
[0010] 在此，存在提供一种改进的转运或载体系统的需求，所述转运或载体系统引起将 载体和有效成分主动和选择性地转运到祀组织中。此外，在疾病治疗中存在使用运种转运 和/或载体系统用于药物有效成分的转运的需求。
[0011] 借助本发明提供运种转运系统。本发明设及一种独特的、可多种组合的治疗诊断 系统，W便主动地和选择性地将不同的药物有效成分(例如亲水性物质、亲脂性物质、疏水 性物质、两性物质、阴离子物质和阳离子物质）转运到祀组织中（目标指向的或细胞特异性 的有效成分转运或"药物祀向性"）。
[0012] 本发明在其第一主题中设及一种纳米结构的载体系统，所述载体系统包括至少一 种聚合物和/或至少一种脂质和至少一种多次甲基染料，其中至少一种多次甲基染料作为 祀单元引起将纳米结构的载体系统目标指向转运到祀组织中。
[0013] 如果根据本发明的纳米结构的载体系统包括聚合物，那么其在此处称作"纳米颗 粒"；如果根据本发明的纳米结构的载体系统包括脂质，那么其在此处称作"脂质体"。如果 根据本发明的纳米结构的载体系统包括聚合物和脂质，那么其在此处称作"纳米颗粒"或 "脂质体"。与此对应地，根据本发明，术语"纳米颗粒"和"脂质体"同义地使用并且同样设及 纳米结构的载体系统，所述纳米结构的载体系统包括聚合物和脂质。
[0014] 纳米颗粒是小于化m且能够由多个分子构成的结构。所述纳米颗粒通常通过特征 在于较高的表面与体积比进而提供较高的化学反应性。运种纳米颗粒能够由聚合物构成， 其中所述聚合物的特征在于特定的单元(单体)的重复。聚合物通过所述单体的化学反应共 价地相互结合(聚合作用）。如果所述聚合物部分地具有疏水性，那么所述聚合物在含水环 境中构成纳米级结构（例如纳米颗粒、微胶粒、小囊泡）。由于其疏水性，也能够使用脂质来 形成纳米颗粒(微胶粒、脂质体）。
[0015] 本发明的一个优选的实施方式设及一种纳米结构的载体系统，其中至少一种聚合 物选自：聚醋、聚（甲基）丙締酸醋、聚苯乙締衍生物、聚酷胺、聚氨醋、聚丙締腊、聚四氣乙 締、娃酬、聚乙二醇、聚乙締氧化物和聚恶挫嘟和其共聚物，优选W不同的组分，如无规共聚 物、梯度共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物或星形共聚物，或者至少一种脂质选 自：饱和的和不饱和的脂肪酸，优选胆固醇、栋桐酸甲醋、憐脂、銷脂和糖脂。优选地，根据本 发明的聚合物和/或脂质是生物相容的聚合物或脂质。
[0016] 尤其优选地，根据本发明的聚合物是疏水聚合物、亲水聚合物、两性聚合物、阴离 子聚合物和/或阳离子聚合物。聚合物尤其优选地选自：PLGA、PLA、PCL、PGA、PDMAEMA、PMMA、 PMAA、PEI、P^Ox、PEG。
[0017] 就本发明而言，如下物质称作"祀单元"，所述物质引起纳米结构的载体系统根据 本发明主动地和选择性地转运到特异性的祀组织中。根据本发明的祀单元是多次甲基染 料。术语"祀单元"和"多次甲基染料"根据本发明同义地使用。如上述已经描述，多次甲基染 料在现有技术中作为物质使用，所述物质在组织中用作标记来确定生理状态、例如器官功 能，或者用作用于特定的物质、分子或化学构造物、例如纳米颗粒的积聚的证明或检测物。 在现有技术中已知的多次甲基染料作用机制，例如吗I噪菁绿(ICG)、IRDye800决不是任何细 胞特异性的吸收的中介，而相反地作为"标记"或"标签"或"感光剂"并且在ICG的情况下作 为非特异性的花青染料使用。没有任何现有技术描述或甚至仅表明多次甲基染料作为祀单 元的作用、即作为物质，所述物质可W主动地、选择性地和目标指向地将其他物质，如通常 纳米颗粒或在此根据本发明的纳米结构的载体系统转运到特异性的祀组织中。在此，其为 多次甲基染料作为祀单元的其他、新颖的和创造性的技术上的作用，所述作用不是本领域 技术人员已知的。通过多次甲基染料具有一致的特征性的化学特性和结构的方式，根据本 发明的多次甲基染料可在整个要求保护的范围中应作为就本发明而言的祀单元。
[0018] 本发明的一个优选的实施方式设及一种纳米结构的载体系统，其中至少一种多次 甲基染料是一般结构Ι、Π 、ΙΠ 或IV的对称的或不对称的聚甲烘：
[0019]
[0020] 其中
[0021 ] 3.〇代表数值0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，
[0022] b.Ri-RU是相同的或不同的并且可W是氨、一个或多个烷基、叔烷基、环烷基残基 (残基"烷基"和"环烷基"也包含締控结构)或芳基残基、簇基芳基残基、二簇基芳基残基、杂 芳基残基或脂肪杂环残基、烷氧基基团、烧疏基、芳氧基基团、芳疏基基团、杂芳氧基基团、 杂芳疏基基团、氨氧基基团、硝基基团或氯基基团、烷基取代的或环状的氨基官能团和/或 两个邻位的残基，例如R哺R 4、r1哺r1哺/或R哺R哺r1哺r1哺/或R哺R嘴卽多共同形成另一 芳香族的、芳香杂环的、脂肪族的或脂肪杂环的环，
[0023] C.取代基RI-RU的至少一个具有增溶的和/或可电离的或离子化的取代基，如S〇3\ (-SO抽)、P〇32、C00H、OH或NR3+、环糊精或糖，所述取代基决定多次甲基染料的亲水性，其中取 代基也能够经由间隔基团结合在多次甲基染料上，并且
[0024] d.取代基rI-ru的至少一个具有反应基团（连接体），如异氯酸盐、异硫氯酸盐、阱、 胺、一氯代Ξ嗦和二氯代Ξ嗦或一漠代Ξ嗦和二漠代Ξ嗦、氮丙晚、环氧化物、横酷面、酷 面、簇酸酢、N-径基班巧酷亚胺醋、亚氨基醋、簇酸、乙二醒、乙醒、马来酷亚胺或舰乙酷胺和 亚憐酷胺衍生物或叠氮化合物、烘控或締控，其中取代基也能够经由间隔基团结合在多次 甲基染料上，
[002引e.芳香族的、芳香杂环的、脂肪族的或脂肪杂环的间隔基团由结构元件，如-[(C此)a-Y-(C此)山-或-[似此)八-似出)6]-构成，其中￥是相同的或不同的并且包含0?2-、 〇-、S-、S化、S化NH-、NR-、C00-或C0NR官能团，其中所述官能团在取代基Ri-R"的一个上并且a 和b是相同的或不同的并且具有0-18的数值并且对于C具有0-18的数值，
[0026] f.取代基R哺R9能够在相应地n = 2、3、4或5的情况下同样2倍、3倍、4倍或5倍地存 在并且取代基能够是相同的或不同的。
[0027] 根据本发明，术语"祀单元"和"多次甲基染料"同义地使用。
[0028] 祀单元(多次甲基染料)经由连接体共辆到聚合物上：
[0029] -般结构聚合物-连接体-祀单元：
[0030] 聚合物·'连接体·'祀单元
[0031] 根据本发明的连接体的一般结构如下描述为:至少一个结构单元(聚合物和/或祀 单元)载有反应基团（连接体），如异氯酸盐、异硫氯酸盐、阱、胺、一氯代Ξ嗦和二氯代Ξ嗦 或一漠代Ξ嗦和二漠代Ξ嗦、氮丙晚、环氧化物、横酷面、酷面、簇酸酢、N-径基班巧酷亚胺 醋、亚氨基醋、簇酸、乙二醒、乙醒、马来酷亚胺或舰乙酷胺和亚憐酷胺衍生物或叠氮化合 物、烘控或締控，其中所述取代基也能够经由间隔基团结合在多次甲基染料和/或聚合物 上。经由所述反应基团，祀单元与聚合物(或相反)通过共价键连接。
[0032] 在聚合物或祀单元和连接体之间的化学键能够选择为生物稳定的或可生物降解 的。一个或多个不同的祀单元能够结合到聚合物上。同样地，设有不同的祀单元的聚合物能 够混合在纳米颗粒中。在此，聚合物和祀单元W及两者都能够是不同的。替代聚合物，也能 够在相同的条件下，如上面所详述的那样，使用脂质代替聚合物，并且也相应地使用脂质体 代替纳米颗粒。
[0033] 在本发明的一个优选的实施方式中，纳米结构的载体系统的至少一种多次甲基染 料是 DY 染料，所述 DY 染料优选选自：0￥-635、0￥-680、0￥-780、0￥-880，、0￥-735、0￥-835、0￥-830、DY-730、DY-750、DY-850、DY-778、DY-878、DY-704、DY-804、DY-754、DY-854、DY-700、DY-800、ICG和DY-IRDYE 800CW。此外，优选多次甲基染料是DY-630、DY-631、DY-632、