CH665952A5 - Cyclische perfluorverbindungen enthaltende waessrige pharmazeutische zusammensetzung. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf eine wässrige pharmazeutische Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet, ist, dass sie eine emulgierte cyclische Perfluorverbindung, ein Dispersionsmittel sowie mindestens eine der folgenden Komponenten enthält: einen lipophilen Wirkstoff, ein chemotherapeutisches Mittel, ein chemotherapeutisches Schutzmittel und ein strahlenresistentes Mittel.

Ebenfalls bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Emulsion cyclischer Perfluorverbindungen zur Verwendung in der genannten pharmazeutischen Zusammensetzung.

Auch Verfahren zur Herstellung von Medikamenten, die bei der Unterstützung der Aktivität von lipophilen Mitteln, der Chemotherapie oder der chemotherapeutischen oder radiotherapeutischen Behandlung von Krebs eingesetzt werden, unter Verwendung der hergestellten wässrigen Emulsion, werden von der Erfindung umfasst.

Durch Einfluss der erfmdungsgemässen Zusammensetzung werden hypoxische Tumorzellen für eine Bestrahlung und/oder für bestimmte chemotherapeutische Mittel sensibilisiert, gleich ob die Therapie allein oder in Kombination mit Mitteln angewendet wird, die das Normalgewebe vor Beeinträchtigungen schützen.

Aus Gründen einer zweckmässigen Bezeichnung werden in der vorliegenden Beschreibung die folgenden oder ähnliche Bezeichnungen wie nachfolgend angegeben abgekürzt: PFC — Perfluorverbindung

RS — Strahlensensibilisierung oder Strahlensensibilisie-ren

RT — Strahlentherapie oder Strahlentherapeutik CT — Chemotherapie oder Chemotherapeutik RP — Strahlenschutz oder strahlenschützend CTP — chemotherapeutischer Schutz RI — Strahlenbild bzw. -aufnähme

Hypoxische Zellen, d.h. Zellen mit Sauerstoffmangel können bis zu etwa dem Dreifachen gegenüber Strahlung beständiger sein als gut mit Sauerstoff versorgte Zellen. Diese Zellen sind bei Tumoren verhältnismässig üblich, jedoch bei normalen Geweben selten, wodurch den Tumorzellen eine grössere Strahlenfestigkeit gegeben wird, als man bei normalen Zellen beobachtet. Als Konsequenz kann man häufig nicht genügend Strahlung freisetzen, um die Tumorzellen zu vernichten, ohne ein nicht mehr hinnehmbares Risiko einer ernsthaften Beeinträchtigung an normalen Zellen auszulösen. Diese gleichen hypoxischen Zellen sind oft für jene Formen der Chemotherapie zu beständig, die von Sauerstoff abhängen. Bei einer solchen Chemotherapie muss jedoch Sauerstoff an die hypoxischen Zellen geliefert werden, zusätzlich zu der maximalen Zellzerstörung aus einem anderen Grund: Hypoxische Zellen sind keine aktiv wachsenden (sich multiplizierenden) Zellen; und viele der wirksameren chemotherapeutischen Drogen können die Zellen nicht abtöten, wenn sie nicht in Wachstum begriffen sind. Ausserdem besitzen hypoxische Zellen geringe Energiereserven und man vermutet, dass sie weniger gut in der Lage sind, bestimmte chemotherapeutische Drogen durch ihre Membranen hindurch aktiv zu transportieren.

Das Folgende trägt zu dem verhältnismässig üblichen Auftreten von hypoxischen Zellen in Tumoren bei: Die Tumore lassen ihre Blutquelle auswachsen; der Blutstrom

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durch die Gefässe in dem Tumor ist träge: die Tumorzellen in Nähe der Blutgefässe verbrauchen grosse Mengen an Sauerstoff, wodurch sogar die für die entfernteren Zellen verfügbare Menge weiter herabgesetzt ist. Wenn Mittel und Massnahmen entwickelt werden könnten, diese hypoxischen Bereiche zu reoxygenieren, würde man grosse Steigerungen in der Strahlenempfindlichkeit erwarten können, weil die hypoxischen Tumorregionen in Nähe des Minimums der sauerstoffabhängigen Strahlenempfindlichkeit liegen. Dasselbe gilt für normale Gewebe indes nicht, da unter natürlichen Bedingungen sie sich bereits nahe dem Maximum für die sauerstoffabhängige Strahlenempfindlichkeit befinden. Gleiche oder ähnliche Überlegungen gelten auch bei der Sensibilisierung von Zellen für die Chemotherapie.

Eine naheliegende Annäherung an die Umkehr der Beständigkeit von hypoxischen Zellen gegenüber Behandlungen besteht darin, die Zellen direkt mit mehr Sauerstoff zu versorgen. Dies wurde anfangs so versucht, dass man Wasserstoffperoxid injizierte, der hoffentlich auf der Tumorstelle Sauerstoff freisetzen würde. Die Technik hat niemals praktische Bedeutung erlangt jedoch wegen der Toxizität von injiziertem Wasserstoffperoxid.

Eine potentiell weniger toxische, aber ähnliche direkte Näherung sah vor, dass der Patient 100% Sauerstoff bei 3 atm. Druck vor und während der Strahlentherapie atmete. Obwohl zumindest einige Resultate ermutigend waren, hat die Toxizität von überatmosphärischen Sauerstoffbehandlungen die Anwendung dieser Technik auf suboptimale Behandlungen begrenzt, d.h. mit weniger, aber grösseren Strahlendosen.

Eine dritte Näherung wurde erstmals von Belgrad et al. (Radiology 133:235237, 1979) getestet. Diese Forscher sättigten eine reine Probe Perfluoroctylbromid, bekannt als äusserst wirksamer Sauerstoffträger, mit Sauerstoff und injizierten die oxygenierte unverdünnte Verbindung einer Maus, die P388 Leukemia trug. 24 Stunden später setzten sie die Maus abgestuften Dosen von Ganzkörper-Röntgenstrahlen aus und verglichen die Überlebensdauer dieser Mäuse mit ähnlich behandelten Mäusen, die mit einer Salzlösung injiziert worden waren. Die Ergebnisse dieser Studien zeitigten jedoch keine bedeutende Verbesserung in der Therapie, und lokale toxische Reaktionen in der Peritonealhöhle wurden beobachtet.

Die Studie von Belgrad et al. ist als Hinweis oder Anregung zur Verwendung von Perfluoroctylbromid oder anderen PFC bei der Therapie einer hypoxischen Tumorzelle ungeeignet. Die Studie hat wenig klinische Relevanz und entmutigt weitere Studien, die zu klinischen Untersuchungen führen. Man würde niemals das Fluten (im Gegensatz zu einer lokalen Verabreichung) der Peritonealhöhle mit reinem PFC oder sogar mit einem PFC in emulgierter Form in Betracht ziehen. Des weiteren bietet die Oxygenierung einer PFC vor Administrierung, gekoppelt mit einer Strahlenbehandlung 24 Stdn. nach Verabreichung, fast keinerlei Gelegenheit für die leukämischen Zellen, gegenüber Strahlung sensibilisiert zu werden. Letztlich sind die höchsten Strahlungsdosen, die von Belgrad et al. berichtet werden, für Mäuse von letaler Wirkung, so dass es der Vermutung vorbehalten bleibt, ob das Perfluoroctylbromid unter solchen Bedingungen überhaupt einen sensibilisierenden Effekt besitzt.

Bei Versuchen zur Seitschrittsauerstoffversorgung als primärem Weg der Strahlensensibilisierung sind Strahlen angewendet worden, die weniger von dem Oxygenierungszu-stand der Zelle für deren zellabtötenden Wirkungsgrad abhängig waren. Solche Strahlen sind dicht-ionisierende oder hochwirksame LET-Strahlen; durch ihren ungünstigen Fo-kussiercharakter ist jedoch ihre Anwendung begrenzt gewesen. Normalgewebe nehmen mehr von diesen Strahlen pro Einheitsdosis, die an den Tumor abgegeben wird, auf als im Falle von herkömmlichen Strahlen, und diese Tatsache hat den erwarteten Vorteil wegen der Unabhängigkeit von dem Oxygenierungszustand wieder kompensiert.

Eine andere Strahlensensibilisierungstechnik zur Verhinderung einer Groboxygenieriing besteht in der Anwendung von Drogen, die empfindlich auf die Anwesenheit von Sauerstoff reagieren, die jedoch weiter in das Tumorgewebe hinein diffundieren können, da sie weniger rasch durch die passierten Zellen verbraucht werden. Typische derartige Drogen sind Metronidazol, Misonidazol und die in den US-PSS 42 41 060 und 42 82 232 beschriebenen Nitroimidazol-Verbindungen. Solche Drogen haben, obgleich sie anfangs vielversprechend waren, klinisch keine grossen therapeutischen Gewinne gebracht, weil die Arzneimitteldosen, die zur Erzeugung einer signifikanten Strahlensensibilisierung erforderlich sind, bei den Patienten auch eine nichthinnehmbare Neurotoxizität hervorrufen.

Hypoxia findet sich unabänderlich bei carcinoma und sarkoma, aber selbst bei gutartigen Zuständen (wo die hypoxischen Zelltumore nicht kontinuierlich in der Masse zunehmen) werden manchmal Strahlentherapie und/oder Chemotherapie vorgeschrieben, um cancerogenen Zuständen vorzubeugen. Die vorliegende Erfindung ist deshalb anwendbar sowohl bei bösartigen als auch bei gutartigen hypoxischen Tumorzellen.

Wie von Belgrad et al. angegeben, sind perfluorierte Kohlenwasserstoffe bekannt gute Sauerstoffträger und einige sind als Blutersatzstoffe verwendet worden. Nichtsdestoweniger kann sie diese Eigenschaft allein nicht als geeignete Sensibilisierungsmittel in der Strahlentherapie und/oder sauerstoffabhängigen Chemotherapie ausweisen. Neben einer guten Sauerstofftransferfähigkeit müssen solche Verbindungen für wirksame RS- und/oder CTS-Effekte folgende Eigenschaften haben:

1. Fähigkeit zum schnellen Transfer an die dichten Zellpopulationen, die die hypoxischen Tumorzellen kennzeichnen, oder an das Gefässsystem derselben, und zur Sauerstofffreisetzung an diese Zellen;

2. Günstige Verweilzeit in einem Säugetiersystem, im Gegensatz zu einer zu raschen Eliminierung durch Exkretion, Transpiration oder Metabolismus und im Gegensatz zu einer unmässigen Akkumulation in dem System (wie in Leber und Milz); und

3. Keine Toxizität oder tolerierbare Toxizität für normale (euoxische) Zellen.

Idealerweise wird die Sauerstöfftransferverbindung,

wenn systemisch angewendet, schnell durch das Gefässsystem diffundieren, in den Lungen Sauerstoff aufnehmen, für etwa 10 bis 12 Tage in dem kardiovaskulären System verbleiben (damit eine periodische Bestrahlung mit geregelten Dosierungen möglich ist) und dann schnell eliminiert werden, wobei keine intolerierbare Toxizität erzeugt wird. Unter solchen Umständen kann die Sensibilisierung gegenüber der Strahlentherapie und/oder Chemotherapie maximiert werden. Verweilzeiten von nur 2 bis 8 Stunden können jedoch ausreichen, wenn nur eine Kurzzeittherapie notwendig ist. Deshalb sollten bei den Behandlungsprotokollen erhebliche Variationsspielräume möglich sein, je nach den Typen, dem Verteilungszustand und der Stelle der Tumorzellen, sowie weiteren Überlegungen, die der Therapeut bekanntermassen anstellt, wie dem Typ der Bestrahlung oder des chemotherapeutischen Mittels, der Nebenwirkungen und der Art der Verabreichung.

Die erfindungsgemässe wässrige pharmazeutische Zusammensetzung ist in Patentanspruch 1 definiert.

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Das Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Emulsion von cyclischen Perfluorverbindungen für die Verwendung in der beschriebenen erfindungsgemässen Zusammensetzung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweistufen Disper-gierprozess zunächst die Perfluorverbindung in einer wässrigen Lösung eines Dispergiermittels gelöst wird, um eine Emulsion mit einer Mizellengrösse von 0,5 bis 1 um zu bilden, und dann die so gebildete Emulsion einem weiteren Dis-pergierschritt unterzogen wird, um eine Emulsion mit einer Mizellengrösse von 0,05 bis 0,2 |im zu bilden.

Eine wirksame Sensibilisierung von hypoxischen Tumorzellen als Einleitung für eine hochwirksame und günstige Strahlentherapie und/oder sauerstoffabhängige Chemotherapie kann erreicht werden, indem die Zellen oder deren Gefässe mit einer Sauerstoff führenden cyclischen Perfluorverbindung in Kontakt gebracht werden, wobei die cyclische Perfluorverbindung in einem wässrigen Medium mit kleinen Teilchengrössen gleichmässig dispergiert ist. Die erhaltene wässrige Dispersion wird gewöhnlich isotonisch gemacht (oder in anderer Weise physiologisch verträglich ausgerüstet) für Säugetierzellen vor der Verwendung als Sensibilisierungsmittel durch Zusetzen von Salzen, Puffermitteln oder anderen Reagenzien, die für diesen Zweck als wirksam bekannt sind.

Die Dispersion kann intravenös injiziert werden, sie wird durch die Lungen geführt, wo sie Sauerstoff aufnimmt, und dann dringt sie in die Region der hypoxischen Tumorzellen ein. Der aus der Perfluorverbindung an die hypoxischen Zellen transferierte Sauerstoff sensibilisiert die Zellen. Gleichzeitig mit der Sensibilisierung oder danach können die Zellen bestrahlt werden oder/und es kann ein CT-Mittel verabreicht werden. Die Zellzerstörung oder reduzierte Wachstumsgeschwindigkeit kann durch Biopsie, Strahlenbildauf-nahme oder eine andere Technik verfolgt werden. («Wachstum» bedeutet in vorliegender Verwendung Zellmultiplikation; «Wachstumkontrolle» oder ein ähnlicher Ausdruck bedeutet Zellzerstörung oder verminderte Wachstumsgeschwindigkeit).

Die hypoxischen Tumorzellen werden im allgemeinen unter Überdrücken oxygeniert, jedoch mit Sauerstoffdrük-ken und oder für Zeitspannen, die wesentlich weniger scharf sind, als sie herkömmlicherweise zur Behandlung von Hypo-xia zur Anwendung kommen; der Kontakt der Zellen und deren Gefässe mit der Perfluorverbindung ergänzt somit den Sauerstofftransfer an die Zellen. Diese erhöhte Sensibilisierung kann dann durch Bestrahlen oder Chemotherapie in der herkömmlichen Weise gefolgt oder begleitet werden.

Die Penetration der Perfluorverbindung in die Regionen der hypoxischen Tumorzellen kann durch systemische Verabreichung einer Perfluorverbindung gesteuert werden, die auch strahlenresistente Eigenschaften besitzt, so dass eine Strahlenbildaufnahme möglich wird. Eine bevorzugte Abwandlung dieses Weges besteht darin, dass einer Dispersion, die eine sauerstoff-führende Perfluorverbindung ohne solche Eigenschaften zur Strahlenabbildung enthält, eine weitere Verbindung inkorporiert wird, die ein RI-Mittel ist, so dass hierdurch die hypoxischen Zellen für Strahlenaufnahmen empfindlich gemacht werden.

In der erfindungsgemässen Zusammensetzung sind RP-und oder CTP-Mittel mit der sauerstoff-führenden PFC in der Dispersion kombiniert, oder sie können auch gesondert an die Stelle der hypoxia geliefert werden, um eine zusätzliche therapeutische Ansprechbarkeit herbeizuführen. Dieser Effekt wird durch die Fähigkeit der cyclischen Perfluorverbindung erreicht, die Tumorzellen zu sensibilisieren, während die RP- und CTP-Mittel, da sie nicht von den Tumorzellen absorbiert werden, die normalen Gewebe gegen Strahlenangriff und die CT-Mittel entsprechend abschirmen. In einigen Fällen kann das gleiche Mittel sowohl strahlen-schutzgebende als auch chemotherapeutische Schutzeigenschaften besitzen.

Der hier innerhalb der gesamten Beschreibung benutzte s Begriff «Säuger», «Säugetier» oder ein ähnlicher Begriff gilt im weitesten und äquivalenten Sinne und bedeutet hier Bezugnahme auf sämtliche Säugetiere.

Das Sensibilisierungsmittel, welches zusammen mit den genannten Wirkstoffen in der erfindungsgemässen Zusam-io mensetzung enthalten ist, ist eine wässrige Dispersion einer Sauerstoff führenden cyclischen Perfluorverbindung und eines Dispersionsmittels (Tensid oder Emulgator), das eine gleichmässige Dispergierung der cyclischen Perfluorverbindung in dem wässrigen Medium bewirkt. Das Dispergiermit-i5 tel ist erforderlich, weil die cyclischen Perfluorverbindungen verhältnismässig hydrophob sind und ansonsten dazu neigen würden, in den Säugetierkörperflüssigkeiten oder -fluiden, durch die die Verbindung hindurchtreten muss und die zum Transport der Verbindung an die hypoxischen Tumorzellen 20 oder deren Gefässe dienen, sich zusammenzuballen bzw. zu agglomerieren. Obwohl die Perfluorverbindung im unverdünnten Zustand anfangs in den Körper injizierbar sein kann, würde deshalb in einer kurzen Zeitspanne ihre Tendenz zur Agglomerierung die Verwendung als Sensibilisator 25 behindern. Das wässrige Dispersionsmedium getattet auch die Zugabe von Reagentien, damit die Dispersion isotonisch oder in anderer Weise für die Zellen physiologisch akzeptabel gemacht wird.

Im allgemeinen sind die cyclischen Perfluorverbindungen 30 und Dispersionen, die erfindungsgemäss geeignet sind, jene Materialien, die in der Patentliteratur und in anderer technischer Literatur als synthetische Blutersatzmaterialien identifiziert werden. Repräsentativ für die Patentliteratur, die solche Blutersatzmaterialien offenbart, sind die US-PSen 35 36 41 167, 38 23 091, 39 11 138, 39 62 439, 39 93 581, 40 41 086,41 05 798 und 43 25 972, deren Beschreibungen hier durch Referenzhinweis einbezogen werden.

Aus einer Übersicht über die vorstehende Patent- und anderweitige Literatur wird ersichtlich, dass eine breite Viel-40 fait von cyclischen perfluorierten Verbindungen für die Zwecke der Erfindung verwendet werden kann, wenn sie geeignet in einem wässrigen Medium dispergiert sind. Zu den cyclischen Perfluorverbindungen zählen insofern aliphatische und aromatische Verbindungen, gleichwohl perfluorier-45 te Kohlenwasserstoffe allein oder auch solche Verbindungen, die Heteroatome wie Sauerstoff, Schwefel und/oder Stickstoff enthalten; diese Verbindungen können allein oder als Gemisch von zwei oder mehr eingesetzt werden. Die Auswahl der cyclischen Perfluorverbindung zur Anwendung in so speziellen Fällen hängt von einer Reihe von Faktoren ab, einschliesslich des Umstandes, ob die Behandlung in Verbindung mit einer Strahlentherapie, Chemotherapie oder bei-dem erfolgt; ferner vom Charakter und Ort der hypoxia, der Potenz der cyclischen Perfluorverbindung als Sensibilisator, 55 der Toxizität der cyclischen Perfluorverbindung gegenüber normalen Zellen und gegenüber dem befallenen Säuger, der Fähigkeit zur Ausbildung von Dispersionen mit genügend kleinen Teilchengrössen und von ausreichend stabilen Dispersionen, damit sie rasch in die Region der hypoxischen 60 Zellen diffundieren, der Verweilzeit in dem Säugetier, einschliesslich der Akkumulierungstendenzen, und ähnlichen Überlegungen, die den Fachleuten in der Sensibilisierungs-technik vertraut sind. Eine Anleitung für die Auswahl kann aus der Blutsubstitutionstechnik erhalten werden, insbeson-65 dere hinsichtlich der Sauerstofftransport-Fähigkeit, der Di-spersionsteilchengrösse und Dispersionsstabilität, der Säugetierverweilzeit und der Cytotoxizität. Überdies wird auf der Basis der in-vitro- und in-vivo-Untersuchungen, die hier be

richtet und diskutiert werden, eine Anleitung für die Auswahl von cyclischen Perfluorverbindungen und Behandlungsparametern in speziellen Fällen der Sensibilisierung gegeben.

«Cyclische Perfluorverbindung» bezieht sich hier auf ein im wesentlichen fluoriertes oder vollständig fluoriertes Material, das im allgemeinen, aber nicht notwendigerweise bei Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck eine Flüssigkeit ist. «Im wesentlichen fluoriert» bedeutet in vorliegender Benutzung, dass die meisten der Wasserstoffatome einer Verbindung durch Fluoratome ersetzt worden sind, so dass ein weiterer Ersatz die Sauerstofftransportfähigkeit des Materials nicht mehr wesentlich erhöht. Es wird angenommen, dass dieser Wert erreicht ist, wenn mindestens etwa 80—90% der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt worden sind. Es wird jedoch bevorzugt, dass mindestens 95% der Wasserstoffatome ersetzt sind, noch bevorzugter mindestens 98% und ganz besonders bevorzugt 100% durch Fluor ersetzt sind. In den oben erwähnten US-PSen 39 11 138 und 41 05 798 wird die Fähigkeit zum Sauerstofftransport zur Löslichkeit eines Gases wie Sauerstoff in den Materialien in Beziehung gesetzt. Diese Patente geben an, dass die perfluorierten Materialien 10—100 cm3 Sauerstoff pro 100 cm3 Material bei 25 °C und 101,3 kPa absorbieren.

Repräsentative Beispiele für die erfindungsgemäss bevorzugt verwendeten Perfluorverbindungen sind die perfluorier-ten Derivate von chemisch inerten polycyclischen C9 — C18-Verbindungen, wie Bicyclononane, z.B. Bicyclo[3.3.1]non-an, 2,6-Dimethylbicyclo[3.3.1]nonan, 3-Methylbicy-clo[3.3.1]nonan und Trimethylbicyclo[3.3.1]nonan; Ada-mantan und Alkyl (Q — Cô)-adamantane, wie z. B. Methyl-und Dimethyladamantan, Ethyl- und Diethyladamantan, Trimethyladamantan, Ethylmethyladamantan, Ethyldime-thyladamantan und Triethyladamantan; Methyldiadamant-an und Trimethyldiadamantan; Methyl- und Dimethylbicy-clooctane; Tetrahydrobinor-S, Pinan, Camphan, Decalin und Alkyldecaline, wie z.B. 1-Methyldecalin; und 1,4,6,9-Dimethanodecalin; Bicyclo[4.3.2]undecan, Bicyclo[5.3.0]-decan, Bicyclo[2.2. ljoctan, Tricyclo[5.2.1.02,6]decan, Me-thyltricyclo[5.2.1.02,6]decan und dergl.; oder Gemische derselben. Zu bevorzugten Perfluorverbindungen mit Hetero-atomen zählen F-Tributylamin, F-Tripropylamin und F-N,N-Dimethylcyclohexylmethylamin; Perfluorether, wie z.B. F-2-Butyltetrahydrofuran, F-2-Butylfuran, F-Hydrofuran, der 1,2,2,2-Tetrafluormethylether von F-(2,5,8-Trimethyl-3,6,9-trioxa-l-dodecanol), F-N-Methyldecahydrochinolin, F-l-Methyloctahydrochinolizin, F-Octahydrochinolidin und F-N-Cyclohexylpyrrolidin. Aromatische und aliphatische Verbindungen umfassen insbesonders F-Naphthalin, F-l-Methylnaphthalin, F-n-Methylmorpholin, F-n-Heptan und 1,2-Bisnonylfluorbutylethylen.

Bestimmte der Fluoratome der vorstehenden Materialien können durch andere Halogenatome wie Brom substituiert sein. Unter diese Verbindungen fallen beispielsweise mono-bromierte Verbindungen, wie z.B. l-Brompentadecafluor-4-isopropylcyclohexan, 1-Bromtridecafluorhexan, 1-Brom-pentadecafluoroctan und l-Brompentadecafluor-3-isopro-pylcyclopentan und Perfluor-l-brombutylisopropylether, oder polybromierte Derivate derselben.

Wenn Brom- oder Jodatome in den cyclischen Perfluorverbindungen erscheinen, neigen die Verbindungen zur Strahlenresistenz, während sie auch ein hohes Mass ihrer Sauerstofftransportkapazität beibehalten. Die Strahlenresistenz macht diese Verbindungen als Mittel für Strahlenbild-aufnahmen (RI) geeignet, und deshalb können diese Verbindungen in einigen Fällen nicht nur als Sensibilisierungsmittel, sondern auch als RI-Mittel, allein oder in Kombination

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mit anderen Sensibilisatoren und/oder RI-Mitteln verwendet werden.

Es ist bekannt, dass die Transpirationsgeschwindigkeit von perfluorierten Kohlenwasserstoffen bei niederen Säugetieren in der Reihenfolge tricyclisch > bicyclisch > Alkyl-monocyclisch > paraffinisch verläuft. Wenn demzufolge eine hohe Transpirationsgeschwindigkeit bevorzugt wird, beispielsweise wenn nur ein kurzes Intervall der Bestrahlung vorgeschrieben ist, wird eine tricyclische Perfluorverbindung gegenüber anderen Perfluorverbindungen bevorzugt. Umgekehrt gilt, wenn eine ausgedehnte Strahlentherapie oder Chemotherapie erwünscht ist, die daher eine längere Sensibilisator-Verweilzeit erfordert, könnte eine bicyclische oder mo-nocyclische Perfluorverbindung gewählt werden.

Die bevorzugteren Perfluorverbindungen, die hier eingesetzt werden, sind auf der Grundlage der relativen Inertheit (chemisch sowie biologisch), guten Dispergierbarkeit und' Verweilzeit die polycyclischen perfluorierten C9 —Cjg-Kohlenwasserstoffe der US-PS 41 05 798 und insbesondere F-Dimethyladamantan, F-Trimethylbicyclononan, F-Tricy-clo[5.2.1.02,6]decan, F-Methyltricyclo[5.2.1.02'6]decan, F-Bicyclo[5.2.0]decan und F-Methylbicyclo[5.2.0]decan, einschliesslich deren Isomere, und die Gemische solcher Verbindungen, zum Beispiel Gemische aus F-Dimethyladamantan und F-Trimethylbicyclononan, mit einem Gewichtsbereich von etwa 90:10 bis 10:90.

Die bevorzugten Dispergiermittel zum gleichförmigen Dispergieren der cyclischen Perfluorverbindungen in einem wässrigen Medium sind die nichtionischen Tenside. In einigen Zusammensetzungen und Systemen der Erfindung, insbesondere in jenen Fällen, in denen die Dispersionen nicht-systemisch angewendet werden, wie beispielsweise bei topischen oder lokalen Behandlungen, können ionische oder am-photere Tenside verwendet werden, um die Perfluorverbindungen zu dispergieren. Da systemische Behandlungen eine sorgfältige Beachtung der physiologischen Akzeptanz der Verbindungen erfordern, wie des isotonischen Charakters, sind ionische Tenside weniger erwünscht, obwohl es möglich ist, deren ionischen Charakter durch Formulieren der Dispersionen mit Elektrolyten oder anderen Additiven abzugleichen oder zu moderieren.

Zu geeigneten nichtionischen Tensiden zählen vor allem aliphatische Materialien, wie z. B. Blockcopolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid, die einen hydrophoben Pro-pylenoxid-Abschnitt kombiniert mit einem oder mehreren hydrophilen Ethylenoxid-Abschnitten enthalten, z.B. die «Pluronic»R-Tenside von BASF-Wyandotte, Inc. Weniger erwünscht können aromatische Typen verwendet werden, wie z.B. Alkylphenoxypolyethoxyethanole mit Alkylgrup-pen mit etwa 7 bis 18 Kohlenstoffatomen und 1 bis 60 oder mehr Oxyethyleneinheiten, zum Beispiel Heptylphenoxypo-lyethoxyethanole, Octylphenoxypolyethoxyethanole, Me-' thyloctylphenoxypolyethoxyethanole, Nonylphenoxypoly-ethoxyethanole, Dodecylphenoxypolyethoxyethanole und dergl.; Polyethoxyethanol-Derivate von methylenverbrück-ten Alkylphenolen; schwefelhaltige Analoge der Vorstehenden; Ethylenoxid-Derivate von langkettigen Carbonsäuren, wie Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Ölsäure, und dergl. oder Gemischen von Säuren, wie sie zum Beispiel im Tallöl vorzufinden sind, wobei 1 bis 60 Oxyethyleneinheiten pro Molekül enthalten sind; und analoge Ethylenoxid-Kondensate von langkettigen oder verzweigtkettigen Aminen, wie z.B. Dodecylamin, Hexadecylamin und Octadecyl-amin, die 1 bis 60 Oxyethylengruppen enthalten.

Natürlich vorkommende Emulgatoren oder Derivate derselben sind ebenfalls geeignet. Zu diesen gehören vor allem die Alginate, Cellulosederivate, wie Methylcellulose und Carboxymethylcellulose, wasserlösliche Gummiarten, wie

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Gummi arabicum und Gummi tragacanth, die Phospholipi-de (wie z. B. Lecithin und Dotterphospholipid) und die Ste-role.

Nichtionische fluorhaltige Tenside sind besonders bevorzugt. Die fluorierten Alkylester sind eine Klasse dieser Tenside und stehen im Handel durch 3 M Company unter den Bezeichnungen FC-93, FC-95, FC-128, FC-143, FC-430 und FC-431 zur Verfügung.

Die bevorzugteren nichtionischen fluorhaltigen Tenside vom Standpunkt ihrer aussergewöhnlichen Fähigkeit zur Bildung von Dispersionen, die grössenordnungsmässig 35 Wochen bis zu 1 Jahr oder mehr selbst bei Raumtemperatur, d.h. über einen wesentlichen Zeitraum einen Bereich von kleinen Teilchengrössen aufrechterhalten, sind die fluorierten Amidoaminoxide, die in der US-PS 38 28 085 (Price et al.) und US-PS 35 47 995 (Bartlett) beschrieben werden; durch Referenzhinweise werden die dortigen Offenbarungen hier einbezogen. Diese Verbindungen können im allgemeinen durch die Formel (1) beschrieben werden:

RfCON-RQ

(1)

s - N - R_

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steht, worin R5 und Ré jeweils Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlen-io Stoffatomen oder mit Hydroxyl endende Alkylreste mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen sind. In allen Fällen können die Alk-oxy-, Alkyl- und Alkylengruppen geradkettig oder ver-zweigtkettig sein.

Bevorzugte Unterklassen der Tenside aus den vorstehen-15 den Patenten sind jene der folgenden Formeln (2) und (3):

O O

ai T 1 9

CnF2n+10(CF2,xCNH(CH2)yNRR (2)

worin n mindestens 3 (vorzugsweise 3 —10), x mindestens 2 (vorzugsweise 2 — 6), y mindestens 1 (vorzugsweise 2—6) und R1 und R2 unabhängig voneinander Alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten.

worin Rr ein Perfluoralkylrest von 4 bis 25 Kohlenstoffato- 25 men oder ein Polyfluoralkoxyalkylrest ist, in dem die Alk-oxygruppe 3 bis 40 Kohlenstoffatome enthalten kann, von denen mindestens ein Hauptanteil perfluoriert ist, und die Alkylgruppe 2 bis 40 Kohlenstoffatome, fluoriert oder nicht-fluoriert, enthalten kann; Y Wasserstoff oder Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet; R ein Alkylenrest der Formel

- C H_ -z 2z ist, in der z eine ganze Zahl von 1 bis 6 bedeutet; und Q für einen aliphatischen Aminoxidrest der Formel

0 0

II -

0 s c F- ..CNH(CH0) NR1R2 n 2n+1 2. z

(3)

30 worin n mindestens 3 (vorzugsweise 3 —10), z mindestens 1 (vorzugsweise 2—6) und R1 und R2 unabhängig voneinander alkylreste mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeuten.

Spezielle Amidoaminoxide innerhalb der Definition der 35 obigen Formel sind die in den Beispielen 1 — 6 der US-PS 38 26 085 beschriebenen Produkte, nämlich

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II

ef3ccpj) 6cnhcch2) 3n cch3) 2

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+

(cf3) 2cfo (cf2) 3cnh (ch2) 3n (CH3) 2 o o

(cp3) 2cpo ccf2) 5cnh tch2) 3n cch3) 2

0

n

0 +

ccf3) 2cpo4cf21 ?cnh cch2) 3n cch3) 2 « ?

ccf31 2cfo ccf21 5cnh cch2) 3n (c2h5) 2

o n

0 ♦

ccf3) 2cfo ccf2) q cch2) 10cnh (ch2) 3n CC2h5) 2

Wenn die als Dispersionen vorliegenden erfindungsgemässen Zusammensetzungn z.B. zur systemischen Verabreichung formuliert werden, ist es insbesonders wichtig, nicht nur Elektrolyte und andere Materialien zuzusetzen, um die Dispersionen physiologisch akzeptabel auszurüsten (wie z.B.

isotonisch mit den Säugetierzellen zu machen), sondern auch 65 das pH gegebenenfalls so einzustellen, dass die Erniedrigung des pH-Wertes der Umgebung der hypoxischen Zelle infolge Erzeugung von Milchsäure durch die hypoxischen Tumorzellen auszuschliessen ist. Ein geeigneter pH-Bereich liegt bei

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7,2 — 7,4. Zu den Additiven, die gewöhnlich eingesetzt werden, um Fluide physiologisch akzeptabel zu machen, zählen Puffer, wie Natriumbicarbonat, und Gemische, wie z.B. Ringer-Lösung. Andere Materialien, die herkömmlicherweise in pharmazeutischen Präparationen verwendet werden und dem geschulten Formulierer bekannt sind, können ebenfalls den Dispersionen zugesetzt werden. Hierunter fallen Viskositätsmodifikatoren, Stabilisatoren (gegen einen Abbau infolge Gefrierens oder Verschmutzung beispielsweise), Antifrostmittel, Verdünner, Chiffriermittel und dergl. Als derartige Zusätze können erwähnt werden Glycerin, Di-methylsulfoxid («DMSO»), verschiedene Gelatinen, sowohl natürlicher als auch synthetischer Herkunft, und Polyole wie Sorbitol.

Die cyclische Perfluorverbindung und die Tensidkompo-nenten können in beliebigen Anteilen in Wasser eingemischt werden, d.h. Anteilen, die gleichmässige Dispersionen ergeben. Typische Anteilmengen sind etwa 5 bis 50% Perfluorverbindung — bezogen auf das Volumen der Gesamtzusammensetzung — und etwa 0,5 bis 10% Tensid (ober- bzw. grenzflächenaktives Mittel) — bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Bevorzugte Anteile hegen bei etwa 10—30 Vol.-% Perfluorverbindung und etwa 2 — 5 Gew.-% Tensid; jedoch können die Anteilmengen in besonderen Fällen in Abhängigkeit von der Dispergierbarkeit der PFC, der gewünschten Teilchengrösse und ähnlichen Gesichtspunkten variiert werden.

Die wässrigen Dispersionen umfassen üblicherweise ' Emulsionen, vorzugsweise des Öl-in-Wasser-Typs, aber auch Wasser-in-Öl-Emulsionen kommen in Betracht. In einigen Fällen besitzen die Emulsionen sehr feine Teilchengrössen und erscheinen transparent oder lösungsartig, wenn mit dem unbewaffneten Auge betrachtet wird. Die Mikroemulsionen, die mit den Dispergiermitteln der US-PS 38 28 085 formuliert werden können, besitzen diese Eigenschaften und werden bevorzugt. Kolloidale Suspensionen sind weniger bevorzugt, obgleich sie nicht von der erfindungsgemässen Anwendung ausgeschlossen werden sollen; insbesondere für die systemische Verabreichung sind sie weniger bevorzugt wegen ihres grösseren Teilchengrössebereiches und ihrer geringeren Stabilität. Die oben bezeichneten Patente betreffend Blutsubstitutionen und Tenside bieten einen ausgezeichneten Anhaltspunkt für die Formulierung der Dispersionen, deshalb gilt diesen Patenten besondere Aufmerksamkeit.

Die wässrigen Dispersionen, die die Sauerstoff transportierende cyclische Perfluorverbindung enthalten, wenn sie bevorzugt als Sensibilisierungsmittel eingesetzt werden, können einem Säuger lokal oder in beliebiger systemischer Weise verabreicht werden, gleich ob intravenös, subkutan, intramuskulär, parenteral, intraperitoneal oder oral. Vorzugsweise erfolgt die Verabreichung systemisch und an der Stelle, die es ermöglicht, dass die Dispersion die Lungen durchzieht, um Sauerstoff aufzunehmen und den Sauerstoff an die hypoxischen Tumorzellen zu transportieren. Dosierungen der Dispersionen werden vorermittelt in Abgleichung mit der Stelle und dem Charakter der hypoxia, gleich ob die Behandlung als Ergänzung zu einer Überdruck-Sauerstoffbehandlung vorgesehen ist oder nicht, mit der systemischen Toleranz (Toxizität) des Säugers für die spezielle Formulierung und mit anderen Faktoren, die dem Therapeuten geläufig sind. Im allgemeinen sollten die Fluorcrits (d. s. cm3 PFC pro 100 ml Blut) der cyclischen Perfluorverbindung im Bereich von etwa 3 — 10% liegen, obwohl geringere oder höhere Fluorcrits bei speziellen Umständen ausreichend oder erforderlich sein können. Wenn die Verabreichung als eine Ergänzung zu einer Überdruck-Sauerstoffbehandlung vorgesehen ist oder zu einer anderen Form einer primären Sauerstoffinfusion, brauchen die Fluorcrits nicht über 3,5% hinausgehen; und die Partialdrücke des Sauerstoffs in der eingeatmeten Luft können bis zu etwa 0,203 MPa 100%iger Sauerstoff reichen. Als Maximum in den meisten Fällen wird die Überdruck-Sauerstoffgabe 30 min bei 0,203 MPa 100%igem Sauerstoffdruck erfolgen, und diese Bedingungen sind bekanntlich innerhalb der tolerierten Niveaus. Jedoch hängt die Dauer, der Gehalt und Druck der primären Sauerstoff-Oxygenierung in speziellen Fällen wiederum von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Gesundheitszustand des Säugers oder Patienten, der Stelle der hypoxia sowie anderen Bedingungen, die dem Strahlen- oder Chemotherapeuten vertraut sind.

Der Kontakt der PFC-Dispersion kann mit den hypoxischen Zellen oder mit dem Tumorzellgefasssystem erfolgen, so dass der durch die PFC mitgeführte Sauerstoff an die Tu-mor/Gefäss-Grenzfläche überführt werden kann. Mit anderen Worten, während der Idealfall der direkte Kontakt zwischen der PFC-Dispersion und den hypoxischen Zellen ist, muss dies nicht erreichbar sein und tatsächlich ist es auch nicht erforderlich, da überschüssiger Sauerstoff, wenn in der Tumormasse vorhanden, dazu neigt, innerhalb der Masse verteilt zu werden, und so die hypoxischen Zellen erreicht.

Die Dosierung des Sensibilisierungsmittels vor der Bestrahlung und/oder Chemotherapie wird auch durch verschiedene Bedingungen geregelt, darunter die Geschwindigkeit, mit der die cyclische Perfluorverbindung zu den hypoxischen Tumorzellen wandert, der gewünschte Sensibilisie-rungsgrad und die kardiovaskuläre Halbwertsverweilzeit der Dispersion in dem kardiovaskulären System und in den hypoxischen Geweben. Für einige Behandlungen (beispielsweise kurze Strahlenbehandlungen) braucht in der Regel eine annehmbare kardiovaskuläre (Serum)-Halbwertszeit nur etwa 2 bis 4 Std. betragen. Diese Dauer zeigt an, dass die cyclische Perfluorverbindung schnell zu den hypoxischen Tumorzellen bewegt wird und ihren Sauerstoff in die Zellen überführt. In diesem Zusammenhang besteht eine ausserge-wöhnliche Eigenschaft der erfindungsgemäss bevorzugten Dispersionen in einer extrem kleinen Teilchengrösse, welche Teilchengrösse über wesentliche Zeiträume aufrechterhalten bleibt. Die kleine Teilchengrösse ermöglicht es, dass die Dispersionen schnell das Gefässsystem der hypoxia-Stelle durchwandern. Zum Beispiel ist eine mittlere Teilchengrösse von 0,05 bis 0,2 [im beobachtet worden und für mehrere Monate bis zu 1 Jahr oder länger aufrechterhalten worden.

Die Dispersionen können vor Infusion in den Säugetierkörper oxygeniert werden, und dies kann sogar vorteilhaft sein, wenn eine Injektion an oder in Nähe der Stelle der hypoxia statt an einer Stelle erfolgt, wo der Sauerstofftransfer aus den Lungen und Arterien vorangeht. Eine Veroxygenie-rung in einer solchen Weise kann durch beliebige Massnahmen und Mittel erfolgen, wie das Begasen oder Abschirmen eines Kessels, der die Dispersion enthält, mit Sauerstoff oder Luft, oder das Einperlen von Sauerstoff oder Luft durch die Dispersion vor der Verabreichung. Wenn die Behandlung eine Ergänzung zu einer Überdruck-Sauerstoffbehandlung ist, kann eine Voroxygenierung ebenfalls in der beschriebenen Weise praktisch ausgeführt werden. In jedem Fall der Voroxy genierung kann jedoch ein Verlust an Sauerstoff vor dem Eintritt der Dispersion in die Region der hypoxischen Tumorzellen eintreten, d.h. während des Transits der Dispersion zu den Zellen; deshalb wird die Voroxygenierung im allgemeinen nicht bevorzugt.

Die Typen, Applikationsweise und Stellen der Strahlenbehandlungen sind allgemein bekannt und bedürfen keiner detaillierten Beschreibung. Es ist jedoch einsichtig, dass eine Bestrahlung durch externe Anwendung oder durch internen Einsatz von Strahlenquellen in Nähe der oder an der Stelle der hypoxia erfolgen kann. Demzufolge kann die Bestrah-

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lung mit Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Neutronenstrahlen oder dergleichen, oder auch mit implantierten Radium-, Iridium- oder Caesiumquellen erreicht werden. Eine herkömmliche Strahlentherapie (200 rad pro Tag, 5 Tage pro Woche für 6 bis 8 Wochen) kann angewendet werden, jedoch kann die Dosierungsdauer und die Gesamtdauer der Behandlung in Abstimmung auf die Erfordernisse spezieller Umstände eingestellt und angepasst werden.

Das Sensibilisierungsverfahren ist bei allen Typen hypo-xischer Tumorzellen wirksam, gleich ob solche Zellen in Suspension (wie bei leukemia) oder in fester Form vorliegen, das Verfahren erweist sich jedoch als besonders wirksam bei festen Tumoren. Da eine systemische Verteilung der Dispersionen rasch erfolgt, hauptsächlich wegen der extrem kleinen und stabilen Teilchengrösse der bevorzugten Dispersionen der Erfindung, kann eine hypoxia praktisch an jeder Stelle sensibilisiert werden.

Eine Chemotherapie wird häufig in Kombination mit der Strahlentherapie angewendet, um hypoxische Tumorzellen zu zerstören oder zu bekämpfen; deshalb können die Sensi-bilisierungstechniken gleichzeitig oder nachfolgend mit bzw. auf eine Chemotherapie und Strahlentherapie angewendet werden. Wenn z. B eine duale Therapie zur Anwendung gelangt, wird normalerweise eine Sensibilisatordispersion ausgewählt, die die wirksame kardiovaskuläre Verweilzeit besitzt, so dass die Dauer beider Behandlungen abgedeckt wird, oder wenn die Verweilzeit kurz ist, kann die Sensibili-satordosierung in geeigneter Weise erhöht oder eingestellt werden. Es ist bekannt, dass einige chemotherapeutische Mittel insofern sauerstoffabhängig sind, als sie zum aktiven Transport der CT-Droge in die Zelle, zur Zellzyklenbekämpfung oder zur CT-Verstärkung Sauerstoff erfordern. Deshalb muss Sauerstoff in freier Form oder vermittels eines Trägers zur Verfügung gestellt werden. Da die cyclischen Perfluorverbindungen und ihre Dispersionen grosse Mengen an Sauerstoff zu transferieren in der Lage sind, kann erwartet werden, dass eine Chemotherapie auf der Grundlage von Wirkstoffpräparaten, die sauerstoffabhängig sind, günstig beeinflusst wird durch Formulieren oder Drogen mit einem RS-Mittel der Erfindung oder durch nachfolgendes Verabreichen der RS- und CT-Mittel. Methotrexat ist ein Beispiel für eine CT-Droge, die vermutlich Sauerstoff zum aktiven Transport in die Zelle erfordert. Vinblastin und Vincristin sind Drogen, die Sauerstoff für die Zellzyklen benötigen.

CT-Drogen, die nicht sauerstoffabhängig sein brauchen, können in Verbindung mit den beschriebenen Sensibilisie-rungstechniken ebenfalls verabreicht werden. Zu solchen Drogen können die Androgene, Östrogene, Antoöstrogen, Progestine. Adrenalsteroide, Stickstofflost, Chlorambucil, Phenylalaninlost. Cyclophosphamid, Thio-TEPA, Busulfan, 6-Mercaptopurin. 6-Thioguanin, 5-Fluoruracil, Cytosinara-binosid. Adriamycin, Dactinomycin, Daunomycin, Bleo-mycin. Mithramycin, Mitomycin-C, BCNU, CCNU, Me-thyl-CCNU, DTIC, Hydroxyharnstoff, Cis-Platinum (cis-Platin(II)diamindichlorid), Procarbazin, Hexamethylmel-amin, L-Asparaginase und dergl. gezählt werden.

Assoziierte Behandlungen

Jene Perfluorverbindungen, die als RS-Mittel geeignet sind, die jedoch auch strahlenresistente Eigenschaften besitzen. sind hier besonders wertvoll. Zu solchen Verbindungen gehören vor allem bromierte Perfluorkohlenwasserstoffe, wie z. B. F-Perfluoroctylbromid und bromierte Perfluor-ether. wiez. B. F-l-Brombutylisopropylether, F-l-Bromethyl-isopropylether und andere bromierte Perfluororganoether, die beispielsweise in der US-PS 34 53 333 beschrieben werden. Die Strahlenabbildeigenschaften solcher Verbindungen ermöglichen eine Steuerung ihrer RS-Wirkungen wie auch der Toxizität gegenüber umgebenden normalen Zellen, sie dienen deshalb als diagnostische Mittel wie auch als RS-Mittel. Wenn jedoch die Perfluorverbindungen auch keine Strahlenresistenz zeigen, können die die cyclischen Perfluorverbindungen enthaltenden Dispersionen mit anderen bekannten Strahlenresistenzmitteln formuliert werden, um eine ähnliche Gelegenheit zum Steuern des Strahlensensibilisie-rungspotentials zu schaffen. Die Strahlenbildaufnahme kann praktisch gemäss herkömmlicher Radiographie oder Computeraxialtomographie (CAT)-Radiographie oder mittels der neueren NMR-Techniken ausgeführt werden. Die bro-mierten Verbindungen als RI-Mittel können unverdünnt oder in wässriger Dispersion verwendet werden, zum Beispiel als Öl-in-Wasser-Emulsion oder Wasser-in-Öl-Emulsi-on, die jeweils etwa 10 — 90 Vol.-% Wasser und etwa 0,5 —10 Gew.-% eines Dispergiermittels enthalten.

Strahlenschutz kann ebenfalls in Verbindung mit der beschriebenen Strahlensensibilisierung ausgeführt werden. Strahlenschutzmittel sind jene, die vorzugsweise normale Gewebe gegen eine Strahlenschädigung schützen. Bei Praktizierung mit der Strahlensensibilisierung besteht das Ziel darin, eine Schädigung gegenüber den normalen Geweben herabzusetzen, wobei eine Schädigung eintreten kann, wenn die RS-Mittel in Abwesenheit der RP-Mittel angewendet werden. Sulfhydrylgruppen enthaltende Mittel sind allgemein als wirksame RP-Materialien bekannt, wie z.B. Aminoethyl-isothiuronium oder die Phosphorthioat-Derivate von beta-Mercaptoethylamin, zu denen eine Übersicht in dem Aufsatz von J.M. Yuhas «On the Potential Application of Radiopro-tective Drugs in Solid Tumor Radiotherapy», erschienen in Radiation — Drug Interactions in the Treatment of Cancer, herausgegeben von G.H. Sokol und R.P. Maickel, John Wylie and Sons, Inc., (1980), S. 113 —135, gegeben wird. Ein anderes bevorzugtes RP-Mittel ist S-2-(3-Aminopropylami-no)ethylphosphorothiolsäure, die in der Literatur auch als WR-2721 beschrieben wird. Dieses Material bietet einen Schutz sowohl bei der Strahlentherapie als auch der Chemotherapie, wie in dem Aufsatz von Yuhas et al., erschienen in Cancer Clinical Trials (1980), 3, 211 —216, beschrieben.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne sie notwendigerweise hinsichtlich ihres Gegenstandes zu beschränken. Obwohl die experimentellen Ergebnisse der Beispiele 2,4 und 7 in-vitro erhalten wurden, ist die durch diese Beispiele demonstrierte Sensibilisierung nicht auf die Nichtsäugersysteme beschränkt, da die MTS-Studien bekanntlich mit Ansprechbarkeitsmustern der Zellen bei Säugetieren korreliert werden können. Insbesondere spricht die MTS bekanntlich in ähnlicher Weise auf den gleichen Tumor an, wenn dieser in dem Säugetierkörper wächst.

Beispiel 1 Herstellung von PFC-Dispersionen

(A) Eine Tensidlösung wurde hergestellt durch Dispergieren einer ausreichenden Menge des folgenden Amidoami-noxid-Tensids («AAO») in Wasser, um eine 2gew.-%ige Lösung zu erhalten:

° î

(CF )2CFO(CF2)5CNH(CH2)3N(CH3)2

In die Sonikationskammer eines «Sonikators»R, eine Mischvorrichtung der Heat-Systems Ultrasonics, Inc., Model 350, wurden 27 cm3 der 2%igen Tensidlösung und nachfolgend langsam (über 3-4 min) unter geringer Sonikati-onsenergie 3 cm3 (so dass sich 20 Gew.-% oder 10 Vol.-% ergaben) einer PFC-Zusammensetzung gegeben, die aus einem flüssigen Gemisch von etwa 80/20 F-1,3-Dimethylada-

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mantan und F-Trimethylbicyclo[3.3.1]nonan bestand, um insgesamt 30 cm3 der Zusammensetzung vorzulegen. (Das PFC-Gemisch wurde zuvor mit CO2 gesättigt, um die Bildung von Fluoridionen zu inhibieren). Das Sonikationshorn wurde dann auf volle Energie gedreht (Einstellung 10 auf ei- s ner von 1 bis 10 reichenden Skala) und 1 min so gemischt, nachfolgend folgte eine Kühlperiode. Dieser Zyklus wurde etwa 15mal oder solange wiederholt, bis eine transparente gleichmässige Dispersion erhalten wurde. Die Dispersion (im folgenden als «Dispersion A» identifiziert) wurde dann durch ein 0,22 |am «Millipore»R-Filter filtriert und bei 4°C im Kühlschrank gehalten bis zur Verwendung.

(B) Eine zweite Dispersion wurde im wesentlichen wie unter (A) hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle des AAO-Tensides ein nichtionisches Polyoxyethylen polyoxy-propylen-Copolymertensid mit einem Molekulargewicht von etwa 8.200 («Pluronic» F-68) verwendet wurde. Diese Dispersion wird im folgenden als «Dispersion B» bezeichnet.

(C) Eine dritte Dispersion wurde im wesentlichen wie unter (A) beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass die PFC das F-Tributylamin (FC-43, 3M Company) und das Tensid das «Pluronic F-68» gemäss (B) war. Die Anteilmengen waren die gleichen (10 Vol.-% PFC, 2 Gew.-% Tensid). Diese Dispersion wird im folgenden mit «Dispersion C» bezeichnet.

Beispiel 2 In-vitro-Strahlensensibilisierung

Multizelltumorsphäroide («MTS») werden erzeugt, indem 106 MCa-11-Brustdrüsentumorzellen von Nagern in 10 ml Eagles Basal Medium («EBME»), Grand Island Biolo-gical Co., Catalog No. 420 —1200, in eine 100 mm Petrischale gesetzt wurden, wobei die Petrischale mit 0,75% Nobela-gar in dem EBME überzogen worden war. Innerhalb von 7—10 Tagen erschienen sphärische Aggregate von Tumorzellen, die dann zur Untersuchung bereitstanden. Die zu testende PFC-Dispersion wurde auf 290 mOsmol (Milliosmo-les) Osmolarität mit pulverförmigem Gewebekulturmedium eingestellt und mit 0,1N NaOH oder HCl auf pH 7,2 bis 7,4 eingestellt. Andere Details der Herstellung und Verwendung der MTS finden sich bei J.M. Yuhas et al. (1977) «A Simpli-fied Method for Production and Growth of Multicellular Tumor Spheroids», Cancer Research 37: 3639 — 3643, und bei J.M. Yuhas et al., 1978, «In Vitro Analysis of the Response of Multicellular Tumor Spheroids Exposed to Che-motherapeutic Agents in vitro or in vivo», Cancer Research 38:3595-3598.

Jedes Standardgewebekulturmedium (EBME) oder die PFC-Dispersion wird mit 100% Sauerstoff für einen Zeitraum von 15 min begast und dann zusammen mit den Sphe-roiden in nichtheparinisierte Kapillarröhrchen überführt und verschlossen. In Intervallen von 0 bis 60 min später werden die Röhrchen graduierten Dosen von 250 kVp Röntgenstrahlen ausgesetzt und innerhalb 30 min danach entfernt, mit Medium gewaschen und einzeln in mit Agar überzogene 16 mm-Vertiefungen gesetzt zusammen mit 1,5 cm3 Medium. Unter Verwendung eines Seziermikroskops mit 40facher Vergrösserung werden die Spheroide dreimal wöchentlich grössenklassiert, und das Medium wird zweimal wöchentlich gewechselt. Aus den Wachstumskurven für jede Gruppe wird die Zahl Tage berechnet, die für jedes Spheroid erforderlich sind, damit es bis zu einem Durchmesser von 200 oder 150 um grösser als zu Beginn der Bestrahlung wächst. Die Verzögerung in der Wachstumsgeschwindigkeit der Spheroide, die sich anhand der Daten zeigt, liefert deshalb ein Mass für die RS-Ansprechbarkeit, wobei eine umso grössere Differenz gegenüber den bestrahlten Kontrollen für einen umso grösseren RS-Effekt steht. Die Toxizität der PFC wird mittels Wachstumsverzögerung bewertet, d.h. die Verzögerung im Wachstum der Spheroide nach Einwirken der PFC (ohne Bestrahlung), bezogen auf diejenige, die bei nichtbehandelten Spheroiden beobachtet wird. Tabelle I unten gibt die Ergebnisse von Versuchen wieder mit den Dispersionen A und B, und Tabelle II zeigt die Ergebnisse mit Dispersion C.

Zu bemerken ist, dass die Dispersionen A und B ähnliche Toxizitäts- und Strahlenempfindlichkeitswerte lieferten. Die von den Dispersionen A und B gezeigte Toxizität ist als vernachlässigbar zu betrachten und wahrscheinlich in dem kardiovaskulären System relativ tolerierbar. Die von Dispersion C gezeigte Toxizität bedeutet, obgleich sie höher als die der Dispersionen A und B ist, keine Disqualifizierung der Dispersion C von der Anwendung als Sensibilisator bei Säugern; eine solche Toxizität ist in Beziehung zu setzen zu verschiedenen Faktoren, wie dem RS-Reagenz und der Strahlendosierung, dem Tumortyp und seiner Lokalisierung; deshalb schliesst sich Dispersion C nicht notwendigerweise von einer klinischen Bewertung aus. Die Daten der Tabelle I und II sind nicht direkt vergleichbar. Grössere Spheroide wurden in den Versuchen, die in Tabelle I berichtet werden, verwendet, als sie in den in Tabelle II berichteten Versuchen angewendet wurden. Die grösseren Spheroide liefern jedoch hinzukommende Schrägschnitte (grössere Sphäroide sind schwieriger zu sensibilisieren) und deshalb verweisen die Ergebnisse von Tabelle I auf eine äusserst günstige Sensibilisierung.

Bei einer ersten Bewertung scheint es, als sei die Dispersion C ein wirksamerer Strahlensensibilisator als jede der Dispersionen A und B. Dies ist aus zwei Gründen aller Wahrscheinlichkeit nach nicht richtig. Die Studien mit Dispersion C waren vorläufiger Natur und bezogen MTS mit einer kleineren Fraktion an strahlenresistenten hypoxischen Zellen zum Zeitpunkt der Behandlung ein, als es für die Studien mit den Dispersionen A und B der Fall war. Zweitens war Dispersion C als solche wachstumsinhibierend, und es ist wahrscheinlich, dass diese Eigenschaft in einer gewissen Weise die Tumorzellzerstörung verstärkte.

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20

25

30

35

40

45

50

Tabelle I

System Strahlung (rad) Tage bis 200 um Wachstumsverzögerung (Tage)

Wachstum Toxizität Strahlungs- RS Effekt

Effekt

MTS/EBME 0 4,1 0a

MTS/EBME 750 5,3 0b 1,2C

MTS/EBME/

Dispersion A 0 4,4 0,3d -

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10

Tabelle I (Fortsetzung)

System

Strahlung (rad)

Tage bis 200 um Wachstunr

Wachstumsverzögerung (Tage) Toxizität Strahlunes-Effekt

RS Effekt

MTS/EBME/

0,3b

Dispersion A

750

9,0

4,6C

3,7

MTS/EBME/

Dispersion B

0

4,1

0d

-

-

MTS/EBME/

Dispersion B

750

8,9

0b

4,8°

3,6

Tabelle 2

System

Strahlung (rad)

Tage bis 200 [im Wachstum

Wachstums Verzögerung (Tage) Toxizität Strahlungs-Effekt

RS-Effekt

MTS/EBME/

0

3,8

0a

-

-

MTS/EBME

750

11,3

0b

7,7C

-

MTS/EBME/

4,6d

Dispersion C

0

8,4

-

-

MTS/EBME/

750

30

4,6b

21,6C

18,5

Dispersion C

a gemäss Definition b als gleich mit der nichtbestrahlten Kontrolle angenommen c beobachtete Zeit minus Zeit, die von entsprechender nichtbestrahlter Gruppe benötigt wird d beobachtete Zeit minus Zeit, die von nichtbestrahlter Kontrollgruppe benötigt wird

Beispiel 3 In-vivo-Studien (Verweilzeiten) Die Geschwindigkeit des Abbaus der PFC-Dispersionen A und B aus der Zirkulation wurde sowohl bei 344 Fisher-Ratten als auch bei BALB/c Mäusen bewertet (in beiden Fällen Weibchen). Die Dispersionen wurden intravenös bis zu einer PFC-Dosis injiziert, die gleich '/3 des Zirkulationsvolumens war, das gleich 6% des Körpergewichtes ausmacht. Innerhalb von 30 min nach Injektion kehrte das Tier in den normovolemischen Zustand zurück, was sich anhand der Tatsache zeigte, dass die Fluorcrits sich 3,1% anglichen, verglichen mit der theoretischen Abschätzung von 3,3% für diese Dispersionen. In abgestimmten Intervallen über einen Zeitraum von 8 Stdn. nach Injektion wird aus dem supraorbitalen Sinus Blut in Mikrokapillarröhrchen abgezogen. Nach einer Zentrifugierung für 15 min bei 12.000 g werden die Fluorcrits (PFC in Prozent des Blutvolumens) und die Hämatocrits auf einem Mikroskop abgelesen. Die PFC sammelt sich als Pellet am Boden der Röhrchen, gefolgt von den roten Blutzellen und dem Plasma, die somit unterschiedliche Schichten bilden. Alle Daten werden auf die 30-Minuten-Zentrifugierablesung normalisiert, und die Geschwindigkeit der Abnahme der Fluorcrit wird aus einer mit einem Stan-dardeinzelkompartment erhaltenen exponentiellen Dämpfungskurve abgeschätzt, die wie folgt definiert ist:

_ 4-

% PFC - Rest = e u°d T 1/2 .

40 Die aufgetragenen Ergebnisse zeigen, dass die Dispersion A der Dispersion B überlegen ist (Halbwertszeiten von 366 min und 222 min entsprechend), wahrscheinlich weil Dispersion A eine kleinere Teilchengrösse besitzt als Dispersion B. Die Ergebnisse für Ratten und Mäuse waren im we-45 sentlichen äquivalent. Die Ergebnisse zeigen, dass die PFC in beiden Dispersionen aus dem kardiovaskulären System schnell verschwindet; deshalb sind beide Dispersionen gute Kandidaten für klinische Studien.

50

Beispiel 4

Die MTS-Versuche des Beispiels 2 wurden in allen wesentlichen Punkten mit Dispersion B wiederholt, es wurden 55 jedoch Sphäroide verwendet, die aus menschlichen Tumorlinien entstammten, die hypoxische Zellen enthalten, wenn als MTS gezüchtet wird. Wie in Tabelle III unten gezeigt, wurde in allen Fällen etwas Toxizität beobachtet, aber die Werte sind als relativ tolerabel zu betrachten. Eine mässige Strah-60 lensensibilisierung ist ersichtlich für die zwei Neuroblasto-ma-Zellinien, aber eine sehr hohe Strahlensensibilisierung zeigt sich hinsichtlich der melanoma-Linie. Letzteres ist ein ausserordentliches Ergebnis wegen der Häufigkeit und der hohen Risiken, die für diese Form von hypoxischen Tumor-65 zellen bekannt sind. Eine sehr geringe RS-Wirkung zeigt sich für die osteosarcoma-Zellinie, aber diese Ergebnisse haben nur vorläufigen Charakter und die Exponierung erfolgte bei einem niedrigen Strahlenspiegel.

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Tabelle III

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Humantumorlinie System Strahlung

(rad)

Tage bis Wachstumsverzögerung (Tage)

200 um Toxizität Strahlungs- RS-effekt

Wachstum effekt

NB-100 Neuro

EBME/MTS

0

6,5

0

-

-

blastoma

EBME/MTS

400

7,4

0

0,9

—

EBME/MTS

Disp. B

0

6,6

0,1

-

-

EBME/MTS/

Disp. B

400

10,0

0,1

3,4

2,6

LAN-1 Neuro

EBME/MTS

0

4,9

0

-

-

blastoma

EBME/MTS

400

5,2

0

0,3

—

EBME/MTS/

Disp. B

0

5,2

0,3

-

-

EBME/MTS/

Disp. B

400

9,3

0,3

4,1

4,1

SAOS Osteo-

EBME/MTS

0

8,6

0

-

-

sarcoma

EBME/MTS

250

12,9

0

4,3

—

EBME/MTS/

Disp. B

0

10,7

2,1

-

-

EBME/MTS/

Disp. B

250

14,0

2,1

3,3

1,1

C-32 Melanoma

EBME/MTS

0

7,9

0

-

-

EBME/MTS

750

10,5

0

2,6 •

-

EBME/MTS/

Disp. B

0

8,4

0,5

-

-

EBME/MTS/

Disp. B

750

17,4

0,5

9,0

6,9

Beispiel 5 Akute Toxizität Studien wurden durchgeführt, um die Eignung von PFC-Emulsionen zur intra vaskulären Verabreichung und zum Sauerstofftransport zu bestätigen. Die getestete Emulsion war Dispersion B, die bis zum Gebrauch bei 4°C gehalten wurde. Unmittelbar vor Gebrauch wurde die Osmolarität auf ungefähr 300 mOsmol mit pulverförmigem Gewebekulturmedium (Eagles Basal Medium, «EBME») eingestellt und das pH mit HCl oder NaOH auf 7,4 eingestellt. Tabelle IV unten fasst die Ergebnisse einer Untersuchung auf akute Toxizität von Fisher — 344-Ratten zusammen, in der verschiedene Dosierungen der Emulsion in die Schwanzvene der Ratten injiziert wurde. Ratten, die als Überlebende nach Injektion vermerkt sind, überlebten mindestens 10 Tage. Der Tod trat normalerweise in 4 bis 24 h ein, wenn überhaupt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Tiere grosse Dosen an PFC-Emulsion — bezogen auf ihr Blutvolumen (etwa 60 bis 80 ml/kg) tolerieren können, verglichen mit den Dosen, die verabreicht werden würden, um normalerweise eine Strahlensensibilisierung in vivo zu manifestieren, dh. 20 bis 30 ml/kg. Bei LDso-Tests (i.V.) wurde ermittelt, dass die letale Dosis grösser als 60 ml/kg für BALB/c-Mäuse und grösser als 120 ml/kg für die Fisher-344-Ratten war. Die Beobachtungen stimmen mit jenen überein, die von anderen Forschern berichtet werden, dass nämlich PFC-Dispersionen eine niedrige akute Toxizität aufweisen, selbst wenn sie hypervolemisch mit Dosierungen gegeben werden, die das normale Blutvolumen der Tiere überschreiten. Die Todesfälle, die bei den hohen Dosen eintraten, gingen wahrscheinlich auf die Fluid-überlastung zurück anstatt auf eine inhärente Toxizität der PF C-Dispersionen.

Tabelle IV

Akute Toxizität von Dispersion B i.v. hypervolemisch an Ratten verabreicht

Dosierung (ml/kg)

Zahl d. Todesfälle/Zahl der injizierten Fälle

20

0/11

40

0/ 3

60

0/ 3

80

0/ 3

100

0/ 2a

120

1/ 3

50

a 1 Tier starb während der Injektion infolge falscher Handhabung

Beipiel 6

ss In-vivo-Strahlensensibilisierung

Die Strahlensensibilisierung des 3M2N Brustdrüsentumors, der in dem rechten Hinterbein von Fisher-344-Ratten wuchs, wurde untersucht. 10—14 Tagen, nach subkutaner Transplantation in den Ratten hatten die Tumore einen 60 Durchmesser von 6 —8 mm und standen zur Behandlung zur Verfügung. Die Kontrolltiere erhielten entweder keine Behandlung oder erhielten verschiedene Strahlendosierungen. Die anderen Tiere erhielten eine i.v.-Infusion von 20 ml/kg der Dispersion B (20% w/v) und danach wurde 30 min mit 65 95% 02/5% COi-Gasgemisch (bei 1 atm.) beatmet; anschliessend folgten die verschiedenen Strahlendosen an Röntgenstrahlen. Vor der Behandlung und 3mal wöchentlich nach der Behandlung wurden die beiden orthogonalen

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12

Durchmesser der Tumore in-situ gemessen und gemittelt. Tabelle V gibt die Ergebnisse der Studie wieder und zwar als diejenige Zeit, die verstreicht, damit die Tumore um 8 mm über ihre Grösse zum Zeitpunkt der Behandlung hinauswuchsen. Die Daten zeigen, dass die durch die PFC-Disper-sion erzeugte Verstärkung mit der Strahlendosis erhöht wird und dass auch die Wachstumsverzögerung pro rad bedeutend höher bei der mit PFC behandelten Gruppe ausfallt als bei der Kontrollgruppe. Dass die Verstärkung auf die Kombination der PFC-Dispersion und der Beatmung mit dem Gasgemisch zurückgeht, wird aus Tabelle VI insofern offensichtlich, als keine der Kontrollbehandlungen in der Lage war. die Wachstumsverzögerung durch die Kombination hervorzubringen.

Tabelle V

Strahlensensibilisierung von 3M2N-Tumoren bei Ratten mit unterschiedlichen Strahlendosen mit der Dispersion B

Tage bis Wachstum um 8 mm Strahlendosis Kontrollen Dispersion B plus star-

( rad ) ke Sauerstoffbeatmung

0

11,5 + 0,8

11,5 + 1,1

500

10,9 ± 0,9

12,0 + 0,9

1500

19,5 + 0,9

24,9 + 0,8

2500

25,2 + 1,4

35,7 + 1,3

Tabelle VI

Wirkungen verschiedener Kontrollbehandlungen auf das Wachstum von 3M2N-Tumoren bei Ratten keine

12,3 + 1,4

_

Emulsion131

12,9 + 0,9

0,6

2.500 Rad

27,3 + 2,4

15,0

Salzlauge lal

+ 2.500 rad

25,3 + 3,1

13,0

Emulsion (a)

24,4 + 2,8

12,1

+ 2.500 rad

95% O; 5% CO2

+ 2.500 rad

29,8 ± 3,1

17,5

(a) 20 ml kg Dispersion B oder gleiche Volumendosierung an Salzlauge

Beispiel 7 In-vivo-Chemosensibilisierung Die Potenzierung durch PFC-Dispersionen von chemotherapeutischen Mitteln wurde anhand des Antitumoreffek-tes von Methotrexat («MTX») bei NB-100 neuroblastoma Multizelltumorsphäroiden («MTS») demonstriert. Bei dieser Studie wurden die Sphäroide 0 bis 5 x 10~6 molarem Methotrexat im Kontrollmedium und in der Dispersion B ausgesetzt, die mit einem Gemisch aus 95% 02/5% CO2 äquilibriert war. Die Ergebnisse (Tabelle VII) zeigen, dass die PFC-Dispersion die Wirksamkeit von MTX erhöhte, was sich anhand der Verzögerung im Wachstum zeigt, relativ zu den Sphäroiden. die nur mit MTX behandelt wurden. Obwohl eine gewisse Sensibilisierung gegenüber MTX in diesen Sphäroiden durch Begasen mit dem Gasgemisch im Medium allein erreicht werden kann, erfordert eine solche Sensibilisierung 1 bis 2 Stdn. Vorbehandlung, gegenüber nur 30 min mit der PFC-Dispersion, was eindeutig die Ausführbarkeit der Erhöhung des therapeutischen Index dieser wichtigen Anticancer-Droge mit PFC demonstriert.

Tabelle VII

Wirkungen von PFC-Dispersion B und Sauerstoff auf das Ansprechen von NB-100 MTS gegenüber einer 24stündigen Einwirkung von 5 |im MTX über 24 Stunden

Zeitpunkt

Kontrollen

MTX

PFC-Dispersion-)-MTX

Tag 0

9,17 + 0,31"

9,83 + 0,17

9,90 + 0,23

1

10,23

9,74

9,77

4

13,78

10,69

9,66

6

15,72

11,76

9,83

8

17,17

13,93

10,90

12

18,93

15,81

15

21,83

19,0

18

23,5

D8b

7,18

9,52

13,02

a - MTS-Grössen sind in Mikroskopeinheiten angegeben, wobei 1 Einheit = 25 [im b - D8 ist die Zahl der Tage, die das MTS braucht, um 8 Einheiten oder 200 um über seinen ursprünglichen Durchmesser hinauszuwachsen

Beispiel 8 In-vivo-Chemosensibilisierung Die kombinierte Anwendung von PFC-Dispersion B und einer starken Sauerstoffbeatmung zur Verstärkung der Anti-tumoreffekte von Cyclophosphamid («CYC») wurde bezüglich der Behandlung von MCa-11 Brustdrüsen-carcinoma untersucht, die in das rechte Hinterbein von weiblichen BALB/c-Mäusen transplantiert waren. Die Tumore wurden auf 2 mm wachsen gelassen, zu welchem Zeitpunkt die Tiere wie in Tabelle VIII unten beschrieben behandelt wurden, wobei das im Handel erhaltene Cyclophosphamid in destilliertem Wasser gelöst und in ein Volumen injiziert wurde, das gleich 0,01 ml/kg Körpergewicht entsprach. Bei der Studie wurden 3 bis 6 Tiere pro Behandlungsgruppe verwendet. Am Behandlungstag und 3- bis 5mal pro Woche danach wurden die Tumore mit Noniusschublehren in der Grösse gemessen.

Aus den Testergebnissen (Tabelle VIII) wird ersichtlich, dass der Antitumoreffekt (Wachstumsverzögerung), der

Tabelle VIII

Antitumor-Wirkungen von PFC + Sauerstoff auf die Wirksamkeit von Cyclophosphamid

Behandlung3

Zahl

Tage bis 6 mm

Wachstums

d. Mäuse

Wachstumb verzögerung

Kontrollen

14

12,5

_

Cyclophosphamid

5

17,8

5,3

PFC + CYC

4

17,1

4,5

Sauerstoff + CYC

5

16,6

4,1

PFC + Oxyg. + CYC

6

20,8

8,3

a Kontrollen = keine Behandlung; Cyclophosphamid = als Einzeldosis von 75 mg/kg Cyclophosphamid via i.p.-Injektion gegeben; PFC = als Einzelinjektion von 20 ml/kg F-DMA/F-NONAN 2 Stdn. vor Aufnahme des Cyclophosphamids gegeben; Sauerstoff (Oxyg.) = in einer Atmosphäre aus 95% Sauerstoff + 5% CO2 für 2 Stdn. vor und 2 Stdn. nach Verabreichung des Cyclophosphamids gehalten. Bei der Gruppe mit Kombination PFC + Sauerstoff wurde die PFC verabreicht. kurz bevor die Mäuse in die 95%-Sauerstoffatmosphäre gesetzt wurden.

b erforderliche Tage zum Wachstum um 6 mm wurden aus den Tumorwachstumskurven interpoliert, die aus den Testdaten erstellt wurden.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

13

665 952

durch das Cyclophosphamid allein erzeugt wird (Abwesenheit von Sauerstoff und/oder PFC-Dispersion), nicht feststellbar durch Sauerstoffbeatmung (mit Gemisch aus 95% 02/5% C02) oder durch Injektion der PFC-Dispersion und nachfolgende Sauerstoffbeatmung erhöht wird, dass jedoch der Effekt wirksam erhöht wird durch Verabreichung der PFC-Dispersion bei gemeinsamer Sauerstoffbeatmung.

Beispiel 9

In-vivo-Chemoprotektion und Chemosensibilisierung

Eine kombinierte Chemosensibilisierung von hypoxischen Tumoren gegenüber chemotherapeutischen Mitteln und Schutz von normalen Geweben wird nach der von Yuhas et al., «Treatment of Tumours with the Combination of WR-2721 und cis-D-Dichlorodiamine platinum (II) or Cy-clophosphamide», Br. J. Cancer (1980), 42, 574 — 585, und den dort referierten Publikationen erreicht, wenn man durch konkurrierende Behandlung mit 20 ml/kg einer PFC-Disper-sion, wie Dispersion B, analog dem obigen Beispiel 8 modifiziert, um eine Anpassung an niedrigere Dosierungen der chemotherapeutischen Mittel (75 mg/kg), Raumtemperaturbeatmung, starke Sauerstoffbeatmung (95% C>2/5% CO2), Kontrollen und an andere geeignete Bedingungen zu erreichen.

Beispiel 10

In-vivo-Strahlenschutz und Strahlensensibilisierung Die Sensibilisierung von hypoxischen Tumoren gegenüber Strahlung durch Behandeln mit PFC-Zusammenset-zungen der Erfindung in Kombination mit Strahlenschutz von normalen Geweben in der Behandlungsregion wird durch die Prozedur erreicht, die von Yuhas et al., «The Role of WR-2721 in Radiotherapy and/or Chemotherapy», Cancer Clinical Trials (1980), 3, s. 211216, und den dort referierten Publikationen beschrieben wird, wobei wie im obigen Beispiel 6 modifiziert wird, um geeigneterweise eine konkurrierende Infusion von 20 ml/kg einer PFC-Zusammenset-zung, wie Dispersion B, starker Sauerstoff (95% 02/5% CO2) oder Luftbeatmung, Kontrollen und andere geeignete Bedingungen vorzunehmen.

Abgabe von lipophilen Drogen (Arzneimitteln) Im Zuge einer in-vitro-Chemosensibilisierung-Studie bei dem LAN-1 Human-neuroblastoma Sphäroidsystem, die im wesentlichen wie im obigen Beispiel 4 beschrieben ausgeführt wurde, mit der Ausnahme, dass Adriamycin als das chemotherapeutische Mittel zur Anwendung kam, wurde festgestellt, dass die Antitumoraktivität des Adriamycins durch das PFC-Material (PFC-Dispersion B) inhibiert wurde. Dies legt nahe, dass die PFC physikalisch das Adriamycin bindet, wodurch die zur Absorption durch die Sphäroide zur Verfügung stehende Konzentration herabgesetzt wird. Dies wurde getestet durch Lösen eines radioaktiv markierten Analogen des Adriamycins in Wasser, C14-Daunomycin, Zusetzen der Dispersion B (oder in gesonderten Versuchen der unverdünnten PFC-Komponente der Dispersion B), 30minütiges Mischen, Abtrennen der PFC-Phase von der wässrigen Phase und Bestimmen der Verteilung der Droge zwischen den Phasen. Tabelle IX unten gibt die Ergebnisse des Versuchs und ähnlicher Versuche mit drei anderen Drogen wieder. Es ist festzustellen, dass das lipophilere Daunomycin vorzugsweise in die PFC-Phase geht, während die anderen, weniger lipophilen Drogen die wässrige Phase vorziehen. Es wurde hieraus geschlossen, dass, obwohl die PFC einen inhibierenden Effekt auf weniger lipophile Drogen ausüben kann, die Abgabe von lipophilen Drogen durch die PFC verstärkt wird.

Tabelle IX

Binden von 4 Krebsbehandlungsdrogen durch eine PFC-Dispersion

Droge

Lipophilie-Index*

Droge in Emulsion/ Droge in wässriger Phase

Daunomycin

0,79

3,77

Misonidazol

0,43

0,04

Methotrexat

0,014

0,07

WR-2721

0,002

0,05

* Der Lipophilie-Index ist der Verteilungskoeffizient der Droge zwischen Octanol und Wasser

Die vorzugsweise Löslichkeit von lipophilen Drogen in PFC-Zusammensetzungen bietet nicht nur ein Mittel an zur Verstärkung der Abgabe solcher Drogen an Tiere, sondern eröffnet auch eine günstige Gelegenheit zur Regelung der Verweilzeit der Droge in dem Tier, zum Beispiel durch Verlängern der Freisetzung der Droge aus PFC, die an das Plasma und die Zielorgane durch Zirkulation gelangt.

Mit anderen Worten, durch geeignete Auswahl einer Droge vom Standpunkt ihrer relativen Lipophilie in einer PFC-Dispersion wird ein langzeitwirkend niedriger Freigabespiegel einer Droge über einen längeren Zeitraum mit einem wässrigen Transportsystem ermöglicht.

Beispiel 11 Verstärkung der Chemotherapie Dieses Beispiel erläutert die Verstärkung der Antitumor-wirkung von Vincristin, einer lipophilen Droge, gegenüber der Tumore normalerweise zumindest bis zu nichtletalen Dosen derselben resistent sind. Vermutlich ist die Verstärkung auf die vorzugsweise Löslichkeit der Droge in dem PFC-Material zurückzuführen.

Zunächst wurde die Verteilung des Vincristins zwischen der PFC-Phase und wässrigen Phase der Dispersion B untersucht und mit der des Daunomycins verglichen, wie in Tabelle X angegeben, wobei «PFC» die PFC-Phase von Dispersion B bedeutet.

Tabelle X

Droge

Octanol/Wasser

PFC/H2Ob

Verteilungs lh

3h

koeffizient3

Daunomycin

0,79

1,23

3,80

Vincristin

682

2,69

9,10c

3 Je grösser der Octanol: Wasser-Verteilungskoeffizient ist, umso li-pophiler ist die Droge

Verhältnis der Konzentrationen in der Emulsion und der wässrigen Phase c Bestimmt via Bioassay in dem LAN-1 neuroblastoma Sphäroidsystem

Anschliessend wurde eine in-vivo-Chemosensibilisierung bei MCa-11 Brustdrüsen-carcinoma durchgeführt, wobei im wesentlichen wie im obigen Beispiel 8 verfahren wurde, ausgenommen das Folgende:

Das MCa-11 Brustdrüsen-carcinoma wurde in den Schenkel von BALB/c-Mäusen transplantiert und bis zu einem Durchmesser von 6 mm wachsen gelassen, zu welchem Zeitpunkt die Mäuse behandelt wurden. Kontrollmäuse erhielten eine Salzlaugeinjektion, während die Vincristin-Behandlung aus einer Einzeldosis von 1,5 mg/kg Vincristin,

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

665 952

14

intraperitoneal verabreicht, bestand. Die PFC-Behandlung bestand aus einer i. v.-Injektion von 20ml/kg von Dispersion B, gefolgt von einer zweistündigen Carbogenbeatmung (95% 0;/5% CO2) und der Injektion einer Salzlauge von Vincristin wie zuvor, dann folgte weitere zwei Stunden Beatmung mit Carbogen. Es wurde beobachtet, dass die Vincristin-Behandlung allein keine Wirkung auf das Tumorwachstum zeigte. Analog hatte die Verabreichung der PFC-Emulsion allein keine Wirkungen auf das Tumorwachstum, wenn aber mit der Injektion von Vincristin kombiniert wurde, wurde das Wachstum des Tumors um ungefähr 5 Tage verzögert. Die Sauerstoffbeatmung wurde in dem Versuch einbezogen, um sicherzustellen, dass eine Stimulation des aktiven Ausflussmechanismus nicht irgendwelche potentiellen Vorteile überlagern könnte, die über eine vorteilhaftere Freigabe der Droge erreicht werden. In-vitro-Studien zeigen, dass die

Vorteile der PFC-Vincristin-Kombination nicht sauerstoffabhängig sind. Ausserdem konnte keine erhöhte Wirtstoxizi-tät des Vincristins festgestellt werden, wenn mit der PFC-Dispersion kombiniert wurde. Somit scheint es, dass PFC-Dispersionen ein Potential besitzen, niedrige Dosen an Drogen freizugeben über verlängerte Zeitspannen.

Es ist erkennbar, dass durch Vereinen von PFC-Materia-lien und Drogen unter Bezugnahme auf deren relative Lipo-philität die Wirksamkeit von Drogen bei einer Reihe von Behandlungen geregelt werden kann. In einigen Fällen kann die Wirkung eine Aktivitätsverstärkung sein. In anderen Fällen kann eine herabgesetzte Aktivität oder verlängerte Aktivität das bevorzugte Ergebnis sein. Diese Vorteile sind erreichbar, gleich ob das PFC-Material auch als ein Sauerstoff transportierendes Mittel benutzt wird oder nicht.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Claims (14)

1. 665 952

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine emulgierte cyclische Per-fluorverbindung, ein Dispersionsmittel sowie mindestens eine der folgenden Komponenten enthält: einen lipophilen Wirkstoff, ein chemotherapeutisches Mittel, ein chemotherapeutisches Schutzmittel und ein strahlenresistentes Mittel.
2. 2. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die cyclische Per-fluorverbindung ein perfluor-Cg — Qg-polycyclischer Kohlenwasserstoff ist.
3. 3. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die perfluorinier-te cyclische Verbindung ein nichtaromatischer polycyclischer Kohlenwasserstoff ist und mindestens zwei Brückenkopf-Kohlenstoffatome enthält, die durch eine Brücke, welche mindestens ein Kohlenstoffatom aufweist, miteinander verbunden sind.
4. 4. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mittlere Mizellengrösse der emulgierten Perfluor-Verbindung im Bereich von 0,05 bis 0,2 |im liegt.
5. 5. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein chemotherapeutisches Mittel enthält und dieses Mittel Methotrexat ist.
6. 6. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein chemotherapeutisches Mittel enthält und dieses chemotherapeutische Mittel Cyclophosphamid ist.
7. 7. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine lipophile Droge enthält und diese Droge Daunomycin ist.
8. 8. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine liphophile Droge enthält und diese Droge Vincristin ist.
9. 9. Wässrige pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergiermittel aus der Gruppe der Ethylenoxidkondensate und eines Adduktes von Propylenoxid und Propylenglykol und fluorierten Amidoaminoxide ausgewählt ist.
10. 10. Verfahren zur Herstellung einer wässrigen Emulsion von cyclischen Perfluorverbindungen für die Verwendung in der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweistufen Disper-gierprozess zunächst die Perfluorverbindung in einer wässrigen Lösung eines Dispergiermittels gelöst wird, um eine Emulsion mit einer Mizellengrösse von 0,5 bis 1 |im zu bilden, und dann die so gebildete Emulsion einem weiteren Di-spergierschritt unterzogen wird, um eine Emulsion mit einer Mizellengrösse von 0,05 bis 0,2 um zu bilden.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete Dispergiermittel aus der Gruppe der Ethylenoxidkondensate, eines Adduktes aus Propylenoxid und Propylenglykol und fluorierten Amidoaminoxide ausgewählt ist.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Perfluorverbindung mit Kohlendioxid vorgesättigt ist.
13. 13. Verfahren zur Herstellung einer wässrigen pharmazeutischen Zusammensetzung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Emulsion einer cyclischen Perfluorverbindung, die nach dem Verfahren von Anspruch 10 erhalten wurde, mit mindestens einem aktiven Mittel vermischt.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die cyclische Perfluorverbindung sauerstoffhaltig ist.