ES2206497T3

ES2206497T3 - Polimeros quelantes segmentados como agentes de contraste y terapeuticos.

Info

Publication number: ES2206497T3
Application number: ES95913274T
Authority: ES
Inventors: Dennis Earl Butterfield; Dennis Kiyoshi Fujii; David Lee Ladd; Robert Allan Snow; Julia Shieh Tan; John Luke Toner
Original assignee: Amersham Health AS
Current assignee: GE Healthcare AS
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 2004-05-16
Anticipated expiration: 2015-03-31
Also published as: JPH09511013A; CN1146727A; US5730968A; AU2080595A; WO1995026754A1; EP0752890A1; CA2185812A1; US6017522A; EP0752890B1; DE69531732T2; DE69531732D1

Abstract

POLIMERO SEGMENTADO INDICADO PAR USAR EN LOS PROCESOS DE CREACION DE IMAGEN ES PARA DIAGNOSTICO O COMO AGENTE ANTICELULAR QUE CONSTA DE UN RESIDUO DE AGENTE QUELANTE ENLAZADO VIA UN ENLACE DE AMIDA A UNA MITAD DE POLI (OXIDO ALQUILENO), DICHO POLIMERO TIENE UN PESO MOLECULAR DE AL MENOS 4,500.

Description

Polímeros quelantes segmentados como agentes de constraste y terapéuticos.

Esta invención se refiere a polímeros quelantes segmentados que son útiles como agentes de constraste y como agentes citotóxicos y a sus composiciones y métodos de uso.

La resonancia magnética (RM) es una técnica usada ampliamente para generar imágenes ópticas de organismos o cuerpos multi-celulares para diagnosis clínica. Un artículo de esta técnica y sus aplicaciones clínicas se proporciona por D.P. Swanson et al, en Pharmaceuticals in Medical Imaging., 1990, Mcmillan Publishing Company, páginas 645-681.

Las imágenes de resonancia magnética se derivan instrumentalmente como un conjunto de los efectos de diversos parámetros que se analizan y combinan informáticamente. Pueden usarse controles de los parámetros instrumentales tales como radiofrecuencia (Rf), pulsación y temporización para aumentar o atenuar las señales de cualquiera de los parámetros que producen imágenes para de esta forma mejorar la calidad de la imagen y proporcionar una mejor información anatómica y funcional. En muchos casos, las imágenes por resonancia magnética han demostrado ser una herramienta de diagnóstico valiosa, tanto en tejidos normales como enfermos, ya que en la imagen pueden diferenciarse diferentes respuestas a valores paramétricos.

En imágenes por resonancia magnética del cuerpo de un mamífero tal como un ser humano, se obtiene una imagen in vivo de un órgano o tejido poniendo al menos la porción del cuerpo de la cual se quiere obtener la imagen en un campo magnético externo fuerte, pulsando con energía de radiofrecuencia y observando el efecto de los pulsos sobre las propiedades magnéticas de los protones contenidos en el órgano o tejido y en los alrededores. Esto es especialmente útil en imágenes de la vasculatura circulatoria del cuerpo (es decir, el conjunto de la sangre). Pueden medirse diversos parámetros magnéticos. En particular, son de relevante importancia los tiempos de relajación de protones, T_{1} y T_{2}. T_{1} también denominado como relajación del retículo del spin o longitudinal y T_{2} también denominado el tiempo de relajación spin-spin o transversal, son funciones del medio químico y físico del agua del órgano o tejido y se miden usando técnicas de pulsación de Rf bien establecidas. Esta información se analiza como una función de localización espacial y se transforma mediante un ordenador en una imagen.

A menudo la imagen de RM produce pérdida del contraste apropiado, por ejemplo, entre tejidos normales y enfermos, reduciendo la eficacia diagnóstica. Sin embargo, el constraste en la imagen generada puede aumentarse introduciendo en la zona de la que se quiere obtener la imagen un agente (un "agente de contraste") que afecte a las características de reequilibrio de los espines del núcleo (el "núcleo de formación de imágenes" que generalmente son protones y más especialmente son protones de agua) que son responsables de las señales de resonancia a partir de las cuales se genera la imagen. El constraste aumentado obtenido de esta forma permite visualizar más claramente órganos o tejidos particulares incrementando o disminuyendo el nivel de señal del órgano o tejido particular con respecto a sus alrededores. En otras palabras, un agente de contraste, si se recoge preferentemente por una cierta porción de un órgano o por un cierto tipo de tejido, por ejemplo, tejido enfermo, puede proporcionar un cambio en el constraste o mejora en las imágenes resultantes de este tejido.

Ya que las imágenes de resonancia magnética se ven afectadas en gran medida por las variaciones en T_{1} y T_{2}, es deseable tener un agente de constraste que afecte a cualquiera o a ambos de estos parámetros. La mayoría de los nuevos materiales propuestos como agentes de contraste de formación de imágenes de RM consiguen un efecto de contraste porque contienen materiales paramagnéticos que generalmente actúan reduciendo T_{1} y T_{2}, o materiales superparamagnéticos que generalmente actúan reduciendo T_{2}. A bajas concentraciones, los materiales paramagnéticos afectan más a T_{1} que a T_{2}. El uso de tales materiales como agentes de contraste de RM ha sido ampliamente recomendado y en la bibliografía se han sugerido muchos materiales adecuados.

De esta forma, por ejemplo, Lauterbur et al han sugerido el uso de sales de manganeso y otras sales y complejos inorgánicos paramagnéticos (véase Lauterbur et al. en "Frontiers of Biological Energetics", volumen 1, páginas 752-759, Academic Press (1978), Lauterbur en Phil. Trans. R. Soc. Lond. B289: 483-487 (1980) y Doyle et al. en J. Comput. Assist. Tomogr. 5(2): 295-296 (1981)), Runge et al. han sugerido el uso de oxalato de gadolinio particulado (véase por ejemplo el documento US-A-4615879 y Radiology 147(3): 789-791 (1983)), Schering AG ha sugerido el uso de quelatos metálicos paramagnéticos, por ejemplo, de ácidos aminopolicarboxílicos tales como ácido nitrilacético (NTA), ácido N,N,N',N'-etilenodiaminatetraacético (EDTA), ácido N-hidroxietil-N,N',N'-etilenodiaminatriacético (HEDTA),ácido N,N,N',N'',N''-dietilenotriaminapentaacético (DPTA) y ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecanotetraacético (DOTA) (véanse, por ejemplo, los documentos EP-A-71564, EP-A-130934, DE-A-3401052 y US-A-4639365) y Nycomed Imaging AS y Nycomed Salutar Inc. han sugerido el uso de quelatos metálicos parmagnéticos de ácidos iminodiacéticos y otros ácidos aminopolicarboxílicos tales como DTPA-BMA y DPDP (véanse los documentos EP-A-165728, WO-A-86/02841, EP-A-299795, EP-A-290047 y WO-A-90/08138).

Además también se han sugerido metales paramagnéticos y radicales libres estables paramagnéticos para uso como agentes de contraste para formación de imágenes de RM positiva (véase, por ejemplo, el documento EP-A-133674).

Se han sugerido, o informado acerca de, otros agentes de contraste de RM paramagnéticos en, por ejemplo, los documentos EP-A-136812, EP-A-185899, EP-A-186947, EP-A-292689, EP-A-230893, EP-A-232751, EP-A-255471, WO-A-85/05554, WO-A-86/01112, WO-A-87/01594, WO-A-87/02893, US-A-4639365, US-A-4687659, US-A-4687658, AJR 141: 1209-1215 (1983), Sem. Nucl. Med. 13: 364 (1983), Radiology 147: 781 (1983), J. Nucl. Med. 25: 506 (1984) y WO89/00557.

Schröder y Salford en el documento WO-A-85/02772, Nycomed AS en el documento WO-A-85/04330, Widder en el documento US-A-4675173, Schering AG en el documento DE-A-3443252 y Advanced Magnetics inc. en el documento WO-A-88/00060 describen agentes de constraste de RM superparamagnéticos.

Una desventaja fundamental con el uso de los agentes de contraste para la obtención de imágenes por resonancia magnética es que a dosis eficaces muchos materiales paramagnéticos muestran efectos tóxicos sobre sistemas biológicos haciéndolos inadecuados para uso in vivo. Por ejemplo, la forma solubilizada libre de sales de Gd^{3+} son bastante tóxicas. Para hacer el ion de gadolinio más adecuado para uso in vivo los investigadores lo han quelado usando ácido dietilenotriaminapentaacético (DTPA). Este agente, GdDTPA, ha sido satisfactorio para mejorar las imágenes obtenidas por resonancia magnética de tumores en el cerebro humano y renales.

A pesar de su relajabilidad y seguridad satisfactorias, esta formulación tiene muchas desventajas. Por ejemplo, debido a su bajo peso molecular, Gd-DTPA se elimina muy rápidamente de la corriente sanguínea y de las lesiones tisulares (tumores). Esto limita la obtención de imágenes, el número de imágenes óptimamente mejoradas que puede obtenerse después de cada inyección e incrementa las dosis de agentes necesarias y sus efectos tóxicos. Además, la biodistribución de Gd-DTPA no es óptima para la formación de imágenes de tumores corporales y es infecciosa debido a su bajo peso molecular.

Se han desarrollado varios enfoques para intentar superar estas desventajas. Por ejemplo, se han conjugado Gd^{3+} y quelatos de Gd^{3+} químicamente a proteínas tales como albúmina, polilisinas e inmunoglobulinas. Las desventajas de la conjugación por ejemplo de DTPA a proteínas conduce a la inclusión de una biodistribución y toxicidad. Además, las proteínas disponibles no se son propensas a amplias variaciones sintéticas. Además, la esterilización térmica de los conjugados de proteínas tiende a ser problemática, especialmente en el caso de conjugados de albúmina.

Además, las proteínas se metabolizan por el cuerpo, proporcionando una agente de formación de imágenes cuyos cambios en el peso molecular son incontrolables. Esto hace que la especificidad del agente de formación de imágenes por el tejido y la vida media en la sangre cambien continuamente. Las proteínas son sustancias inmunogénicas que tienen desventajas conocidas para uso terapéutico o diagnóstico. Las soluciones a estos problemas conocidos son evidentemente de una importancia generalizada en el campo de formación de imágenes.

Existe la necesidad de proporcionar nuevas clases de agentes de constraste mejorados para resonancia magnética, que sean específicos de tejidos y que permanezcan en la sangre durante largos periodos de tiempo.

La importancia de la dirección del fármaco se ha reconocido en los últimos años, especialmente para fármacos contra el cáncer, siendo la desventaja de la toxicidad de estos fármacos para las células normales a menudo una limitación de la dosis. La dirección del fármaco se ha empleado en este área, usando anticuerpos para antígenos asociados a tumores o usando otras proteínas y sacáridos para evitar la destrucción aleatoria de tejidos sanos. Se han usado ampliamente anticuerpos y porciones o fragmentos de los mismos debido a su especificidad.

Los enfoques actuales, sin embargo, son caros y poseen problemas de inmunogenicidad. Además, no todos los cánceres son susceptibles a la terapia de fármacos.

Ciertos tumores son especialmente susceptibles al tratamiento por radiación, tales como los de origen hematopoyético, por ejemplo, leucemias y linfomas; otros son menos susceptibles a tales tratamientos, tales como adenocarcinomas de cabeza y cuello, o adenocarcinomas de mama, de ovarios, cervicales o rectales. Sin embargo, algunos de estos cánceres no pueden tratarse prácticamente por radiación de rayos derivados externamente debido a la localización del tumor y el efecto de tal radiación sobre los tejidos sanos circundantes. Por lo tanto, es ventajoso liberar una fuente de radiación tal como un isótopo radiactivo al tumor, mientras que se minimiza el daño a los tejidos sanos circundantes que en un tratamiento convencional pueden estar en el camino del rayo. Podría ser ventajoso liberar la dosis de radiación apropiada directamente en el tumor con significativamente menos efectos adversos sobre los tejidos circundantes, incrementando de esta forma la relación terapéutica (la relación de daño al tumor dividido por el daño a los tejidos sanos más sensibles).

En resumen, seria deseable preparar un material que solucionara los siguientes inconvenientes; 1) toxicidad, 2) corto tiempo de residencia en sangre, 3) falta de especificidad por tejidos diana, 4) inmunogenicidad y 5) metabolismo descontrolado del polímero. Se han realizado varios intentos para proporcionar tal polímero.

Felder et al., en la Patente de Estados Unidos Nº 4.916.246 describen quelatos paramagnéticos de bajo peso molecular útiles para la formación de imágenes por RMN que tienen la fórmula:

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donde Me es Fe, Mn, Dy o Gd, Z es H o una carga negativa, R_{1} y R_{2} son alquilo sustituido y R puede ser poli(oxialquilo) con 1 a 50 átomos de oxígeno y de 3 a 150 átomos de carbono.

La Patente de Estados Unidos Nº 5.137.711 describe complejos de bajo peso molecular de iones paramagnéticos con derivados de DTPA o EDTA representados por la fórmula:

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donde A se selecciona entre el grupo compuesto por -CH_{2}CH_{2}- y:

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y M^{z+} es un ión paramagnético de un elemento con un número atómico de 21-29, 42-44 ó 58-70, y una valencia, Z de +2 o +3; los grupos R^{1} y R pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan entre el grupo compuesto por -O- y

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donde R^{2} es (CH_{2}CH_{2}O)_{n}-R^{4}, n es 1-10 y R^{4} es H, alquilo que tiene de 1 a 8 átomos de carbono (es decir C_{1-8}) o arilo, no sustituido o sustituido con hidroxi, y R^{3} es H, R^{2}, alquilo C_{1-8}, hidroxi, alcoxi C_{1-8}, cicloalquilo C_{1-10} o un grupo arilo que opcionalmente sustituido con hidroxi, carboxi, haluro, alcoxi C_{1-8} o alquilo C_{1-8}, donde 2 de los grupos R^{1} son -O^{-} y el resto de los grupos R^{1} son grupos

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La publicación de Patente Internacional Nº WO 91-18630 describe sustancias para tratar o diagnosticar tumores, que tienen al menos un grupo amino alifático, o al menos un grupo hidroxilo y/o amino fenólico y al menos 62002/007.620 un grupo amino alifático, todos sustituidos con cadenas de polietilenglicol, cuyo grado de polimerización, n, es de 5 a 250. El grupo hidroxilo terminal de la cadena está sustituido por un éster de alquilo C_{1-12}.

Herz, et al. en la Patente de Estados Unidos Nº 3.859.337 describe derivados de anhídrido de ácido etilendiamina tetraacético de bajo peso molecular útiles como agentes quelantes.

Ahora se ha descubierto que ciertos polímeros segmentados metalizables, cuando se asocian con iones metálicos, proporcionan quelatos de mayor peso molecular con una utilidad sorprendente como agentes de constraste en sangre para la formación de imágenes de diagnóstico y/o como agentes citotóxicos.

De esta forma, considerada desde un aspecto, la presente invención proporciona un polímero segmentado que tiene un peso molecular de al menos aproximadamente 4.500 y que tiene la fórmula

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en la que:

Z es un resto de agente quelante;

Q es un resto de poli(alquileno oxilideno) divalente que tiene un carbono terminal en R y en L;

L representa un enlace amida;

E^{(b)} es uno o más contraiones que tiene cada una carga de b:

b es el número entero 1, 2 ó 3;

n es el número entero 1,2, 3 ó 4;

w es cero o el número entero 1,2, 3, 4 ó 5;

M^{(+a)} es un catión, que tiene una carga de +a;

a es el número entero 1,2, 3 ó 4;

r es 0 o el número entero 1, 2 ó 3, con la condición de que cuando r es 2 ó 3, los grupos M ^{(+a)} pueden ser iguales o diferentes;

d es la carga total del resto de agente quelante y un número entero de 0 a 10;

d + \Sigma(b.w) + \Sigma(a.r')= 0; y

R es un resto de protección terminal seleccionado entre el grupo compuesto por hidrógeno, hidroxilo, alquilo C_{1-4}, arilo C_{6-24}, alcanoiloxilo C_{2-5} y alcoxi C_{1-4}, o R es un grupo inmunorreactivo seleccionado entre aminoácidos, péptidos, polipéptidos, proteínas, polipéptidos y ácidos nucleicos o un fármaco citotóxico unido al grupo Q por un enlace químico o un grupo de unión.

Los polímeros segmentados de la invención tienen una amplia diversidad de usos finales. En particular, pueden usarse como agentes de diagnóstico, por ejemplo, agentes para mejorar el contraste de imágenes en técnicas de formación de imágenes de diagnóstico tales como MRI, rayos X y escintigrafía, como agentes terapéuticos, por ejemplo en radioterapia o en el suministro de fármacos o como agentes de dirección, por ejemplo en procedimientos citotóxicos o de formación de imágenes o en formación de imágenes de fluorescencia. Los agentes quelantes pueden metalizarse con especies metálicas útiles para realizar diagnósticos o terapéuticamente, tales como iones metálicos paramagnéticos o radioactivos. El sistema de suministro de dirección efectuado por los polímeros segmentados de la invención, por supuesto, también es especialmente útil para suministrar especies metálicas útiles en la formación de imágenes de diagnóstico de órganos o tejidos corporales o como agentes citotóxicos.

Por consiguiente, considerada desde otro aspecto, la presente invención proporciona una composición farmacéutica que comprende un polímero segmentado de acuerdo con la invención junto con al menos un vehículo o excipiente fisiológicamente aceptable.

Además, los polímeros segmentados de acuerdo con la invención además de ser particularmente útiles como agentes para mejorar las imágenes, son particularmente útiles en la terapia de quelación para envenenamiento con metales, especialmente envenenamiento con metales pesados y en la detección de tales lesiones y tiene la ventaja añadida de poder permanecer en el sistema vascular durante periodos destacadamente largos de tiempo. Ciertos polímeros segmentados tienen especificidad de tejido, por ejemplo, especificidad de tumores o hepática. De hecho, el peso molecular de los polímeros segmentados puede adaptarse para producir un agente de un peso molecular total, tamaño, tiempo de residencia en sangre y especificidad de tejidos adecuados. Además, los polímeros segmentados de acuerdo con la invención pueden ser útiles en la detección de flujos y salidas en materiales que contienen líquidos, y aparatos usados con líquidos para calentamiento, refrigeración, lubricación y similares.

Los polímeros segmentados de la invención pueden prepararse por una reacción particularmente elegante y sencilla de un poli(oxido de alquileno) con un agente quelante o un precursor del mismo.

De esta manera, considerada desde otro aspecto, la invención proporciona un proceso para la preparación de un polímero segmentado, que tiene un peso molecular de al menos aproximadamente 4.500 que comprende al menos un grupo poli(alquileno oxidileno) unido a través de un enlace amida o una resto de agente quelante, comprendiendo dicho proceso la reacción de un poli(óxido de alquileno) con un agente quelante o un precursor del mismo.

Como se usa en este documento polímero "segmentado" significa un polímero que tiene un componente "segmento" que comprende un resto de agente quelante Z y de una a cuatro regiones "segmentos" que comprenden, cada una, un resto de poli(alquileno oxilideno) protegido terminalmente o no protegido terminalmente.

Como se usa en este documento, el término "cuerpo" se refiere a un agregado de materia unido, preferiblemente la sustancia u organismo material entero, especialmente un animal y más preferiblemente un animal o un ser humano.

Como se usa en este documento, "agente citotóxico" se refiere a cualquier agente capaz de destruir células incluyendo un radionúclido, cuyas emisiones conducen a la muerte celular, incluyendo un quelato de un radionúclido que emite radiación citotóxica, agentes quimioterapéuticos tales como fármacos citotóxicos y antibióticos citotóxicos, toxinas o cualquier agente que inicie o que conduzca a la muerte celular. En una realización preferida, el agente citotóxico es un ion metálico asociado con el resto del agente quelante.

El polímero segmentado de acuerdo con la invención puede tener un ión de formación de imágenes asociado con el mismo. Por "ion de formación de imágenes" se entiende cualquier ion metálico útil para mejorar el contraste por ejemplo durante la formación de imágenes por rayos X, radioescintigráfica, de fluorescencia o resonancia magnética. Convenientemente, el agente de formación de imágenes puede estar asociado cónicamente con el resto del agente quelante. Pueden emplearse diferentes tipos de iones metálicos en el mismo polímero de forma que sea útil para diferentes tipos de formación de imágenes simultáneamente (por ejemplo, los iones de diferentes elementos o diferentes isótopos del mismo elemento) o pueden formarse imágenes del mismo ion, (por ejemplo iones del mismo elemento o isótopos de los mismo elementos) por diferentes métodos.

Como se usa en este documento, arilo se refiere a monociclil a hexaciclil arilo, que tiene de 6 a 24 átomos de carboxi y que puede estar adicionalmente sustituido con uno o más grupos alcoxi C_{1-4} y/o alquilo C_{1-4}. Tales grupos arilo, cuando se usan en el polímero de acuerdo con la invención, son útiles para la detección de fluorescencia.

En la fórmula anterior, Q representa un resto de poli(alquileno oxidileno) que tiene un extremo de carbono en L y un extremo de carbono en R y que contiene m unidades de óxido de alquileno. Los restos de poli(alquileno oxidileno) ilustrativos comprenden, por ejemplo, poli(óxidos de etileno) y/o poli(óxidos de propileno) y/o poli(óxidos de butileno) y similares. Los restos de poli(alquileno oxidileno) preferidos incluyen restos de poli(etileno oxidileno), (PEO), poli(propileno oxidileno) (PPO) y copolímeros aleatorios y de bloque de PEO y PPO. Los polímeros que contienen PO son particularmente preferidos cuando es deseable que el polímero segmentado sea soluble en agua. También se contempla que el resto de poli(alquileno oxidileno) pueda comprender glicerol poli(óxido de alquileno)triéteres, poligicidoles, copolímeros lineales, de bloque y de injerto de óxido de alquileno con comonómeros compatibles tales como poli(etilenimina-co-óxido de etileno), o poli(oxazolina-co-óxido de alquileno) y copolímeros de bloque injertados tales como poli(metil vinil éter-co-óxido de etileno).

Para aplicaciones de formación de imágenes por resonancia magnética, los polímeros aumentados de acuerdo con la invención preferiblemente tienen un peso molecular medio mayor de aproximadamente 4.500, más preferiblemente de aproximadamente 4.500 aproximadamente 40.000. Estos polímeros pueden obtenerse a partir de restos de poli(alquileno oxidileno) que están disponibles en el mercado en la forma de alcohol correspondiente tal como un diol, o como un alcohol de monoalquil éter, o en una forma de monoamina de monoalquil éter, o como alternativa, pueden prepararse por técnicas bien conocidas para los especialistas en la técnica. El número de subunidades de óxido de alquileno en Q depende de 1) n, el número de segmentos L-Q-R que se extienden desde Z; 2) del peso "molecular" de cada resto de subunidad de óxido de alquileno; 3) el peso molecular deseado del polímero; 4) el peso molecular de R y Z, así como M^{(a+)}. Si n es mayor que 1, los restos de poli(óxido de alquileno) pueden ser iguales o diferentes. Expresado matemáticamente, estos es: n x [(PM de L& R) + (PM de subunidad de óxido de alquileno x m)] + (r x peso atómico de metal(es) quelado(s)) + PM de resto quelante + peso molecular de Z = PM del polímero. De esta manera, m es un función de n para un peso molecular dado del polímero. Una clase particularmente preferida de restos de poli(óxido de alquileno) derivados de poli(óxido de etileno) puede representarse por la estructura:

-(CH_{2}CH_{2}O)_{m}CH_{2}CH_{2}-

Si están presentes cuatro cadenas PEO (n=4), el límite superior del peso molecular más preferido de 40.000 se obtendrá con m= aproximadamente 220. Si se desea un peso molecular de 5.000 en el mismo tipo de polímero (n=4), entonces m se aproximará más a 30.

Estos restos de poli(óxido de alquileno) y sus derivados reactivos, útiles para preparar el polímero segmentado de la invención son conocidos en la técnica. Por ejemplo, en la técnica se conoce el bis(metil amino) polietilenglicol y su uso como intermedio, por ejemplo; Mutter, Tetrahedron Letters, 31, 2839- 3842 (1978) describe un procedimiento para convertir los grupos hidroxilo terminales del poli(óxido de etileno) en grupos amino primario reactivos así como la preparación de varios reactivos unidos a aminas de poli(óxido de etileno); Harris et al., J. Polymer. Science, 22, 341-352 (1984) describen diversos derivados de PAG que incluyen, por ejemplo, amino poli(óxido de etileno). Otros derivados de poli(óxido de alquileno) se preparan por químicas conocidas, de las que previamente se han descrito algunos ejemplos.

Como es bien conocido, una molécula quelante es un compuesto que contiene átomos donadores de electrones que pueden combinarse por la unión coordinada con un catión para formar un complejo de coordinación o quelato. Esta clase de compuestos se describe en Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Vol. 5, 339-368. Por analogía, en el polímero segmentado de acuerdo con la invención, el resto del agente quelante típicamente es un resto quelante que es un radical o un radical multivalente, en lugar de una molécula o un compuesto por sí mismo. El polímero que incorpora el resto de agente quelante de esta manera podría describirse como un polímero quelante.

En la estructura 1 anterior, Z representa un resto de agente quelante. El resto de agente quelante puede obtenerse y/o seleccionarse a partir de restos que contienen átomos donadores de electrones. Estos restos pueden seleccionarse entre, por ejemplo, polifosfatos, tales como tripolifosfato sódico y ácido hexametafosfórico;

ácidos aminocarboxílicos lineales, ramificados o cíclicos, tales como ácido etilendiamina tetraacético, ácido N(2-hidroxietil)etilendiaminatriacético, ácido nitrilotriacético, N,N-di(2-hidroxietil)glicina, etilenbis(hidroxifenilglicina) y ácido dietilentriamina pentaacético y poliazacicloalcanos macrocíclicos N-carboximetilados tales como DOTA y DO3A y análogos fosfonometilados;

1,3-dicetonas tales como acetilacetona, trifluoroacetilacetona y tieniltrifluoroacetona; y ácidos hidroxicarboxílicos tales como ácido tartárico, ácido múcico, ácido cítrico, ácido glucónico y ácido 5-sulfosalicílico;

poliaminas tales como etilendiamina, dietilentriamina, trietilentetraamina y triaminotrietilamina; aminoalcoholes tales como trietanolamina y N-(2-hidroxietil)etilendiamina;

bases heterocíclicas aromáticas tales como 2,2'-dipiridilo, 2,2'-diimidazol, dipicolina amina y 1,10-fenantrolina; fenoles tales como salicilaldehído, disulfopirocatecol y ácido cromotrópico;

aminofenoles tales como 8-hidroxiquinolina y ácido oxinosulfónico;

oximas tales como dimetilglioxima y salicilaldoxima; péptidos que contienen una funcionalidad quelante proximal tales como policisteína, polihistidina, ácido poliaspártico, ácido poliglutámico o combinaciones de tales aminoácidos, conteniendo cada poliaminoácido de 2 aproximadamente 20 aminoácidos en el polímero;

bases de Schiff, tales como disalicilaldehído 1,2-propilendiimina;

tetrapirroles tales como tetrafenilporfina y ftalocianina;

compuestos de azufre tales como toluenoditiol, ácido meso-2,3-dimercaptosuccínico, dimercaptopropanol, ácido tioglicólico, etil xantato potásico, dietilditiocarbamato sódico, ditizona, ácido dietil ditiofosfórico y tiourea;

compuestos macrocíclicos sintéticos tales como dibenzo[18] corona-6, (CH_{3})_{6}-[14]-4,11-dieno-N_{4}, y (2.2.2)-criptato; y ácidos fosfónicos tales como ácido nitrolotrimetilenfosfónico, ácido etilendiaminatetra(metilenfosfónico) y ácido hidroxietilidenodifosfónico, o combinaciones de dos o más de los agentes anteriores.

Los restos de agentes quelantes preferidos contienen uno o más grupos de ácido carboxílico o carboxilato e incluyen elementos presentes en: ácido etilendiamina-N,N,N',N'-tetraacético (EDTA); N,N,N',N'',N''-dietilentriaminapentaacético (DTPA); ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-N,N',N'',N'''-triacético (DOTA); ácido 1,4,7-10-tetraazaciclododecano-N,N',N''-triacético (DO3A); ácido 1-oxa-4,7,10-triazaciclododecano-N,N',N''-triacético (OTTA). ácido trans (1,2)ciclohexanodietiltriamina pentaacético (CDTPA);

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Tales compuestos de agentes quelantes, incluyendo su preparación y manipulación química son bien conocidos en la técnica. Por ejemplo, están disponibles en el mercado las formas de ácido y anhídrido de EDTA y DTPA. En la Patente de Estados Unidos 4.859.777 se describen métodos para preparar B4A, P4A y TMT. En la técnica se conocen otros grupos quelantes adecuados, y se describen, por ejemplo, en el documento PCT/US91/08253.

Si Z es un resto de agente quelante obtenido a partir de múltiples restos o subunidades quelantes, cada una de estas subunidades pueden estar unidas entre si por un grupo de unión. De esta manera, puede usarse más de un resto quelante para obtener el resto de agente quelante. Si en el resto de agente quelante está presenta más de un resto quelante, pueden ser iguales o diferentes.

Los restos quelantes pueden unirse entre sí usando reacciones químicas y materiales conocidos. De esta manera, el resto de agente quelante puede ser un resto o "núcleo" de restos quelantes. Por ejemplo, puede prepararse un núcleo de restos de DTPA por reacción de dianhídrido de DTPA con una diamina, tal como etilendiamina, para formar "núcleo" de quelante de DTPA. Los anhídridos reaccionan con la amina para formar enlaces amida. Dos restos de DTPA unidos por una etilendiamina y tres restos de DTPA unidos por dos etilendiamina son ejemplos de "núcleos" preferidos que contienen múltiples restos de DTPA, aunque se contemplan otros. Otros restos de agentes quelantes, que constan de múltiples agentes quelantes son bien conocidos en la técnica y se preparan por reacciones químicas conocidas.

El polímero segmentado de acuerdo con la invención puede protegerse en el extremo terminal con grupos representados por R en la fórmula I unidos al extremo de los grupos de poli(óxido de alquileno) por un enlace químico o un grupo de unión. Éstos puede seleccionarse independientemente entre hidrógeno, hidroxi, alquilo C_{1-4}, arilo como se ha definido anteriormente, carboxi, alcanoiloxi C_{2-3} y alcoxi C_{1-4}. En realizaciones preferidas, el polímero puede protegerse terminalmente por reactivos que producen derivados de acilo, por ejemplo, por monoanhídridos, por ejemplo anhídrido acético, anhídrido succínico y anhídrido de ácido yodoacético que forma un intermedio de yodometil carboniloxi que puede hacerse reaccionar adicionalmente con un precursor de R tal como una proteína o un agente citotóxico.

En la fórmula I, R también puede ser un fármaco citotóxico, por ejemplo, un fármaco citotóxico útil en el tratamiento del cáncer. El fármaco citotóxico se seleccionará haciendo referencia a factores tales como, por ejemplo, el tipo de tumor canceroso y la eficacia de un cierto agente quimioterapéutico para tratar el tumor canceroso implicado. El agente de quimioterapia puede seleccionarse entre agentes alquilantes, antimetabolitos, productos naturales útiles como fármacos citotóxicos, hormonas y antagonistas y otros tipos de compuestos citotóxicos.

Los ejemplos de agentes alquilantes incluyen las mostazas nitrogenadas (es decir, las 2-cloroetilaminas) tales como, por ejemplo, clorometina, clorambucilo, melfalan, uramustina, mannomustina, extramustina fosfato, meclor-tamióxido, ciclofosfamida, ifosamida y trifosfamida; agentes alquilantes que tienen un grupo aziridina sustituido tales como, por ejemplo, tretamina, tiotepa, triaziquona y mitomicina; agentes alquilantes del tipo de alquil sulfonato; tales como, por ejemplo, busulfan, hepsulfan y piposulfan; derivados alquilantes de N-alquil-N-nitrosourea tales como, por ejemplo, carmustina, lomustina, semustina o estreptozotocina; agentes alquilantes del tipo de mitobronitol, dacarbazina y procarbazina; y complejos de platino tales como por ejemplo, cisplatino y carboplatino, y otros.

Los ejemplos de antimetabolitos incluyen derivados de ácido fólico tales como, por ejemplo, metotrexato, aminopterina y 3'-diclorometotrexato; derivados de pirimidina; tales como, por ejemplo, 5-fluorouracilo, floxuridina, tegafur, citarabina, idoxuridina y flucitosina; derivados de purina tales como, por ejemplo, mercaptopurina, tioguanina, azatioprina, tiamiprina, vidarabina, pentostatirrand puromicina y otros.

Los ejemplos de productos naturales útiles como agentes citotóxicos incluyen, por ejemplo, vinca alcaloides, tales como vinblastina y vincristina; epipodofilotoxinas tales como, por ejemplo, etopósido y tenipósido; antibióticos tales como, por ejemplo, adriamicina, daunomicina, dactinomicina, daunorrubicina, doxorrubicina, mitramicina, bleomicina y mitomicina; enzimas tales como, por ejemplo, L-asparaginasa; modificadores de la respuesta biológica tales como, por ejemplo, alfa-interferón; camptotecina; taxol; y retinoides tales como el ácido retinoico y similares.

Los ejemplos de hormonas y antagonistas incluyen adrenocorticoides, tales como, por ejemplo, prednisona; progestinas, tales como por ejemplo, acetato de hidroxiprogesterona, acetato de medroxiprogesterona y ácido de megestrol; estrógenos tales como, por ejemplo, dietilestilbestrol y etinil estradiol; antiestrógenos tales como, por ejemplo, tamoxifeno; andrógenos tales como, por ejemplo, propionato de testosterona y fluoximestrona; antiandrógenos tales como, por ejemplo, flutamida; y análogos de la hormona de liberación de gonadotropina tales como por ejemplo, leuprolida.

Los ejemplos de otros diversos agentes incluyen antracenodionas tales como, por ejemplo, mitoxantrona, ureas sustituidas tales, por ejemplo, hidroxiureas; y supresores adrenocorticales tales como, por ejemplo, mitotano y aminoglutetimida.

En algunas realizaciones, R es un grupo inmunorreactivo unido covalentemente a Q a través de un grupo de unión. Como se usa en este documento, la expresión "grupo inmunorreactivo" se entiende que incluye un compuesto orgánico que es capaz de unirse covalentemente al polímero y que se encuentra en un organismo vivo o es útil en el diagnóstico, tratamiento o modificación por ingeniería genética de un material celular u organismo vivo, y que tiene capacidad de interaccionar con otros componentes que pueden encontrarse en fluidos biológicos o que pueden estar asociados con células a tratar tales como células tumorales.

El grupo inmunorreactivo puede seleccionarse entre materiales naturales o preparados sintéticamente seleccionados entre aminoácidos, péptidos, polipéptidos, proteínas, lipoproteínas y ácidos nucleicos (incluyendo oligonucleótidos).

Los grupos inmunorreactivos preferidos (algunas veces denominados en la técnica ligandos) son los que tienen una molécula receptora específica para el ligando de interés. De esta manera, puede usarse una reacción de una unión específica que implica un ligando, R, y un receptor para formar un complejo de ligando-receptor para dirigir, y para el tratamiento, y para la formación de imágenes de un sitio diana. Los ejemplos de tales complejos de ligando-receptor incluyen, pero sin limitación, complejos de anticuerpo-antígeno, avidina-biotina, histona-ADN, represor (inductor), promotor de operones y azúcar-lectina. Además, también se consideran materiales de unión específicos, según se usa la expresión en este documento, ácidos nucleicos complementarios, tanto naturales como sintéticos. Cualquier componente de los pares indicados anteriormente puede ser útil como ligando si el otro componente se encuentra o se une al sitio diana.

Los grupos inmunorreactivos útiles incluyen (1) cualquier sustancia que, cuando se presenta a un hospedador inmunocompetente, provocará la producción de anticuerpos específicos capaces de unirse a esa sustancia o (2) el anticuerpo producido de esta manera, que participa en una reacción de antígeno-anticuerpo. De esta manera, el grupo inmunorreactivo puede ser un material antigénico, un anticuerpo o un anti-anticuerpo. Son útiles tanto los anticuerpos monoclonales como los anticuerpos policlonales. Los anticuerpos pueden ser moléculas enteras o diversos fragmentos de las mismas, siempre que contengan al menos un sitio reactivo para la reacción con los grupos reactivos en el agente complejante o con grupos de unión como se describen en este documento.

En ciertas realizaciones, el grupo inmunorreactivo puede ser una encima que tiene un grupo reactivo para unirse al agente complejante. Las enzimas representativas incluyen, pero sin limitación, aminotransaminasa de aspartato, amino transaminasa de alanina, lactato deshidrogenasa, creatina fosfoquinasa, gamma glutamil transferasa, fosfatasa ácida alcalina, fosfatasa de ácido prostático, activador de plasminógeno tisular, peroxidasa de rábano picante y diversas esterasas.

Si se desea, el grupo inmunorreactivo puede modificarse o alterarse químicamente para promocionar grupos reactivos para unir el grupo inmunorreactivo al polímero. Estos métodos son bien conocidos en la técnica. Tales técnicas incluyen el uso reconocido en la técnica de resto de unión y modificación química tales como las definidas en los documentos WO-A-89/02931 y WO A89/2932, que se dirigen a la modificación de oligonucleótidos, y en la descripción de la Patente de Estados Unidos 4.719.182. Cuando el grupo reactivo para la unión del grupo inmunorreactivo al polímero es una proteína anticuerpo y similar se denomina "grupo reactivo de proteína".

Dos usos muy preferidos para las composiciones de esta invención donde R es un grupo inmunorreactivo son para la formación de imágenes de diagnóstico de tumores y para el tratamiento radiológico de tumores. Por lo tanto, los grupos inmunorreactivos preferidos incluyen anticuerpos, o fragmentos inmunorreactivos de los mismos, contra antígenos asociados a tumores. Los ejemplos específicos incluyen anticuerpos B72.3 (descritos en las Patentes de Estados Unidos N^{os.} 4.522.918 y 4.612.282) que reconocen tumores colorrectales, anticuerpos antimelanoma 9.2.27, anticuerpos D612 que reconocen tumores colorrectales, anticuerpos UJ13A que reconocen carcinomas microcíticos de pulmón, anticuerpos NRLU-10 que reconocen carcinomas microcíticos de pulmón y tumores colorrectales (Pancarcinoma), anticuerpos 7E11C5 que reconocen tumores de próstata, anticuerpos CC49 que reconocen tumores colorrectales, anticuerpos TNT que reconocen tejido necrótico, anticuerpos PR1A3 que reconocen carcinoma de colon, anticuerpo ING-1 que se describen en la publicación de Patente Internacional WO-A-90/02569, anticuerpos B174 que reconocen carcinomas de células escamosas, anticuerpos B43 que son reactivos con ciertos linfomas y leucemias y otros que pueden ser de un interés particular.

Tales anticuerpos y otros grupos inmunológicos útiles descritos anteriormente, son moléculas proteicas complejas grandes que tienen múltiples sitios para la unión del polímero segmentados complejante. Por consiguiente, el grupo inmunorreactivo puede tener unido agentes complejantes adicionales a través de uno de los grupos reactivos de la proteína. De esta manera, la expresión grupo inmunorreactivo pretende incluir grupos inmunológicos que tienen al menos una molécula de polímeros segmentado unida a través de la menos un grupo reactivo de la proteína.

Además, el grupo inmunorreactivo puede ser un anticuerpo o un fragmento del mismo que contiene una región de carbohidrato que puede unirse al polímero a través de la región de carbohidrato tal como se describe en la Patente de Estados Unidos 4.937.183. En las Patente de Estados Unidos N^{os}4.671.958, 4.699.784, 4.74.900 y 4.867.973 también se describen métodos útiles para unir un anticuerpo.

Además, también se contemplan específicamente grupos inmunorreactivos que interaccionan con componentes intracelulares; por ejemplo, actina, miosina, histona, ADN, ADNasa y similares. Esta moléculas, aunque son útiles en todas la aplicaciones contempladas, se prefieren para la dirección a tumores sólidos y células necróticas. En esta realización se contempla específicamente el uso de una histona unida al polímero de la invención para formar imágenes de tumores sólidos. Las histonas tienen baja inmunogenicidad, pero se unen fuertemente ácidos nucleicos y tienen dificultad al pasar a través de la membranas celulares y nucleares en células vivas intactas. Sin embargo, en el tejido necrótico, la célula y las membranas nucleares ya no funcionan y a menudo están perforadas, permitiendo la entrada de materiales extraños, incluyendo histonas. Esta difusión en el tejido necrótico puede usarse para acumular un agente de formación de imágenes y/o citotóxico de esta invención en las proximidades de células cancerigenas, especialmente en tumores sólidos. La necrosis puede producirse de forma natural debido a un suministro de sangre limitado, o puede inducirse por agentes citotóxicos o irradiación. De esta manera, este método es útil para formar imágenes y/o para el tratamiento de tumores. Como ejemplo adicional, la ADNasa, cuando se une el polímero de la invención, puede usarse para la detección y destrucción del ADN libre.

El ADN libre se acumulan en ciertas enfermedades, tales como lupus sistémico donde finalmente provoca insuficiencia renal. De esta manera, este polímero puede usarse para detectar la acumulación de ADN en los glomérulos renales y destruirlo.

El grupo inmunorreactivo puede unirse al polímero por métodos conocidos en la técnica para modificar cualquier grupo funcional encontrado típicamente en la proteínas, u otros grupos inmunorreactivos. Sin embargo, específicamente se contempla que el grupo inmunorreactivo puede ser un biomolécula no proteica. De esta manera, un grupo de unión precursor útil para preparar el polímero de al invención incluirá los grupos que pueden reaccionar con cualquier molécula biológica que contiene un grupo inmunorreactivo, tanto como si la molécula es una proteína como si no, para formar un grupo de unión entre el agente polimérico y el grupo inmunorreactivo.

Los precursores del grupo de unión preferidos pueden seleccionarse entre, pero sin limitación:

(1) un grupo que reaccionará directamente con los grupos amina o sulfhidrilo en la proteína o molécula biológica que contiene el grupo inmunorreactivo, por ejemplo, grupos que contienen halógeno activo, incluyendo, por ejemplo, grupos clorometilfenilo, y grupos cloroacetil [Cl-CH_{2}CO-], grupos etilsulfonilo y etil carbonilo sustituidos con un grupo 2-saliente activado tales como 2-cloroetilsulfonilo y 2-cloroetilcarbonilo; vinilsulfonilo; vinilcarbonilo; epoxi, isocianato; isotiocianato, aldehído, aziridina, succinimidooxicarbonilo; grupos acilo activados tales como haluros de ácido carboxílico; anhídridos mixtos y similares y otros grupos que se consideran útiles en agentes endurecedores de gelatina fotográficos convencionales.

(2) Un grupo que puede reaccionar fácilmente con proteínas modificadas o moléculas biológicas que contienen el grupo inmunorreactivo, es decir proteínas o moléculas biológicas que contienen el grupo inmunorreactivo modificado para contener grupos reactivos tales como los mencionados en (1) anteriormente, por ejemplo, por oxidación de la proteína a un aldehído o un ácido carboxílico, en cuyo caso "grupo reactivo de la proteína" puede seleccionarse entre amino, alquilamino, arilamino, hidrazino, alquihidrazino, arilhidrazino, carbazido, semicarbazido, tiocarbazido, tiosemicarbazido, sulfhidrilo, sulfihidrialquil, sufhidriarilo, hidroxi, carboxi, carboxialquilo y carboxiarilo. Las porciones alquilo del grupo reactivo de la proteína pueden contener de 1 aproximadamente 18 átomos de carbono. Las porciones arilo de la proteína pueden contener de aproximadamente 6 a aproximadamente 20 átomos de carbono.

(3) Un grupo que puede unirse a la proteína o la molécula biológica que contiene el grupo inmunorreactivo o la proteína modificada como se ha indicado en (1) y (2) anteriormente, por medio del uso de un agente de reticulación,. Ciertos agentes de reticulación útiles tales como por ejemplo, endurecedores de gelatina difuncionales, bisepóxidos y bisisocianatos pasan a formar parte de, por ejemplo, un grupo de unión en el conjugado de proteína-agente complejante poliméricos segmentados durante la reacción de reticulación. Sin embargo, otros agentes de reticulación útiles facilitan la reticulación, por ejemplo, como catalizadores consumibles, y no están presentes en el conjugado final. Son ejemplos de tales agentes de reticulación agentes de reticulación de carbodiimida y carbamoilonio como se describe en la Patente de Estados Unidos 4.421.847 y los éteres dicatiónicos de la Patente de Estados Unidos 4.877.724. Con estos agentes de reticulación, uno de los reactivos debe tener un grupo carboxilo y el otro una amina, alcohol o grupos sulfhidrilo. El agente de reticulación primero reacciona selectivamente con el grupo carboxilo, después se divide durante la reacción del grupo carboxilo "activado", por ejemplo, una amina para formar un enlace amida entre la proteína o el agente citotóxico y el agente quelante polimérico segmentado, uniendo este covalentemente los dos restos. Una ventaja de esta estrategia es que la reticulación de moléculas similares, por ejemplo, con proteínas o agentes complejantes con agentes complejantes se evita sustancialmente cuando m es uno, mientras que la reacción de agentes de reticulación difuncionales es menos selectiva y pueden obtenerse moléculas reticuladas indeseadas. Los grupos reactivos de proteína especialmente preferidos incluyen amino e isotiocianato.

Aunque el polímero segmentado de acuerdo con la invención se describe en este documento principalmente en relación con sus utilidades preferidas, es decir, como un agente de contraste para uso en composiciones y métodos para formar imágenes, también encuentra utilidad en otras aplicaciones y campos, por ejemplo, como un agente terapéutico, un agente de eliminación de iones, un agente detección de iones y similares.

El polímero segmentado de acuerdo con la invención puede comprender un resto terapéutico y/o un resto, preferiblemente un metal para potenciar el contraste durante la formación de imágenes, y de esta forma servir para dos funciones simultáneamente. Este atributo es particularmente útil en la detección y tratamiento de tumores. Los polímeros segmentados de acuerdo con la invención comprenden un resto de agente quelante unido a al menos un resto de poli(alquileno oxidileno). Se polímeros de mayor peso molecular que comprenden de 100 a 750 unidades de óxido de alquileno en la formación de imágenes de la sangre ya que tienen mayores tiempos de residencia en sangre.

El polímero puede prepararse de forma que sea útil para formar imágenes de un tejido o estado de enfermedad, es decir, útiles para identificar o diagnosticar el área enferma, y también son útiles para tratar el área opcionalmente a la misma dosis. Esto se consigue por medio de la elección juiciosa de R, que puede ser citotóxico y/o útil en la formación de imágenes (por ejemplo, la formación de imágenes de fluorescencia R=arilo) y de M, el metal quelado, que puede ser un radionúclido citotóxico y/o un agente de formación de imágenes útiles en radioescintigrafía, rayos X, fluorescencia o formación de imágenes.

Considerado desde un aspecto adicional, la presente invención proporciona un método para generar una imagen aumentada del cuerpo humano o animal no humano, comprendiendo dicho método administrar a dicho cuerpo una cantidad para mejorar el contraste de un polímero potenciador del contraste de acuerdo con la invención y generar una imagen de rayos X, MR de ultrasonidos o escintigráfica de al menos una parte de dicho cuerpo en el que se distribuye dicho polímero.

Considerado desde otro aspecto adicional, la presente invención proporciona un método de terapia puesto en práctica en el cuerpo animal humano o no humano, comprendiendo el método administrar a dicho cuerpo un polímero terapéuticamente eficaz de acuerdo con la invención.

Considerado desde otro aspecto, la presente invención proporciona el uso de los polímeros aumentados de acuerdo con la invención para la fabricación de agentes de diagnóstico o terapéuticos para uso en métodos de generación de imágenes o terapia puestos en práctica en el cuerpo humano o animal no humano.

Para aplicaciones de formación de imágenes de resonancia magnética, el ion metálico quelado M^{(+a)} representa un ion metálico paramagnético tal como, por ejemplo, unión de número atómico 21 a 29, 42, 44 y 58 a 70, se prefieren los iones de los siguientes metales: Cr, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm y Yb. Se prefieren especialmente Cr^{3+}, Cr^{2+}, V^{2+}, Mn^{+3},Mn^{+2}, Fe^{2+}, Co^{2+}, Gd^{3+} y los más preferidos son Gd^{3+} y Dy^{3+}.

Para aplicaciones de formación de imágenes fluorescentes, M^{+a} representa unión metálico fluorescente, preferiblemente un metal de número atómico 57 a 71, aún más preferiblemente un ion Eu^{3+}.

M^{(+a)} puede ser un isótopo de unión metálico radioactivo. Como tal puede ser un agente citotóxico y/o un agente útil para formar imágenes de diagnóstico tales como en radioescintigrafía.

El isótopo metálico radioactivo puede ser unión de un isótopo de un metal seleccionado, por ejemplo, por el grupo compuesto por iones Sc, Fe, Pb, Ga, Y, Bi, Mn, Cu, Cr, Zn, Ge, Mo, Tc, Ru, In, Sn, Re, Sr, Sm, Lu, Dy, Sb, W, Re, Po, Ta y Tl. Los isótopos preferidos de iones metálicos radioactivos incluyen ^{44}Sc, ^{64,67}Cu, ^{111}In, ^{212}Pb, ^{68}Ga, ^{90}Y, ^{153}Sm, ^{212}Bi, ^{99m}Tc y ^{186,188}Re para aplicaciones de formación de imágenes terapéuticas y de diagnóstico.

Específicamente se contemplan polímeros segmentados donde r (el número de metales en el resto quelante) es mayor que 1, y en esos casos cada M^{(+a)} puede representar el mismo catión o un catión diferente en el polímero; por ejemplo se contempla específicamente un polímero que tiene [Mn^{2+}]_{2}[Gd^{3+}]; como [Gd^{3+}]_{2}[^{67}Cu^{2+}]_{2} o cualquier otra combinación dentro o entre las clases de cationes usadas en el polímero. De esta manera, tales polímeros son útiles para más de un tipo de terapia de formación de imágenes o citotóxica. Se entiende que la suma de cargas positivas (\Sigmar.a) es la suma de cargas netas positivas para todos los cationes. De esta manera para los ejemplos indicados anteriormente, \Sigma(r.a) es 7 y 10, respectivamente. Por ejemplo, si Z, el resto del agente quelante, tiene 5 carboxilatos libres, (d= -5) y un Gd^{3+} quelado en el mismo (M^{(+a)} = Gd^{3+}; a = +3), entonces las cargas totales del contraión (w x b) deben ser +2, de esta manera, si w es 1, b es +2 como en el calcio o magnesio, si w es 2, b es +1 como en un protón (iónico asumido para nuestros fines en la fórmula I) sodio, potasio. Si Z tiene d = -3 y quelatos GD^{3+} (a = +3) no se requiere ningún contraión, pero puede existir si \Sigma(w x b) = O.

Cuando está presente E, es decir, cuando w no es cero, lo más preferible es que b se a 1 ó 2. Es especialmente preferido que E sea un catión o un anión farmaceúticamente aceptable. El especialista en la técnica no tendrá ninguna dificultad para seleccionar los contraiones apropiados. La carga positiva total en los cationes \Sigma(r.a) equivale a la suma de la carga total en el resto del agente quelante (d) más la carga total en cualquier contraión E presente (b). Cuando r= 0, entonces w= 0. Cuando r = 1, w puede ser 0, 1, 2, 3, 4 ó 5. En la realización más preferida, r es 1 y w es 0, a = d + b.

En la fórmula I, E puede ser uno o más contraiones. Por ejemplo, E puede ser uno o más aniones, tal como un haluro, sulfato, fosfato, nitrato y acetato y similares. E puede ser uno o más cationes tales como Na^{+}, K^{+}, meglumina y similares. Para aplicaciones in vivo particularmente para aplicaciones de formación de imágenes de diagnóstico, por supuesto son deseables aniones y cationes fisiológicamente tolerables y tóxicos.

Cuando r es 0, los polímeros segmentados de acuerdo con la invención pueden usarse en terapia de quelación para tratar el envenenamiento por metales pesados, por ejemplo, el envenenamiento por plomo y similares. Para el tratamiento del envenenamiento con metales pesados, los polímeros se administran solos sin iones quelados o en algunas aplicaciones del tratamiento de envenenamiento con metales, antes de la administración el polímero quela algunos otros iones metálicos tales como calcio. Se contempla que tales polímeros como materiales no quelados, así como los completamente quelados o como mezcla de polímeros quelados y no quelados pueden usarse para tratar el envenenamiento por iones metálicos tales como Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Eu, Er, Pb, Co, Ni, Cu, Ga, Sr, Y, Zr, U, Pu, Tc, Ru, In, Hf, W, Re, Os, Dy, Gd, Hf, La, Yb, Tc, As y similares.

En una mezcla de polímeros quelados y no quelados de esta invención, donde un metal se asocia con el resto del agente quelante en parte de los polímeros segmentados de la mezcla, el contenido metálico de la mezcla puede variar se aproximadamente un 0,1 hasta aproximadamente un 12% con respecto al peso total del polímero en la mezcla. La mezcla de polímero segmentado preferiblemente contiene el metal en una cantidad del 1 al 5%, más preferiblemente del 1 al 4% en peso. Tales mezclas pueden formarse por medio del tratamiento del polímero no quelado con suficiente ión metálico para quelar de aproximadamente un 1 a un 15% o preferiblemente hasta un 10% en peso de la mezcla.

El concepto de dirección de fármacos a conseguido importancia en los últimos años, especialmente para fármacos contra el cáncer, ya que los efectos secundarios tóxicos de los fármacos contra el cáncer en las células normales son un obstáculo importante en la quimioterapia del cáncer debido a la falta de selectividad por las células cancerosas. Sin embargo, la deseabilidad de dirigir a un cierto tipo de tejido encuentra aplicación en otras áreas. La dirección de fármacos puede realizarse por conjugación del fármaco o encapsulación en un transportador específico hasta la diana. Para tales transportadores se han usado grupos inmunorreactivos o materiales tales como proteínas sacáridos lípidos y polímero sintéticos. La mayoría de las veces se han usado anticuerpos quizás debido a su especificidad de dirección y a su amplia aplicabilidad.

En la técnica se sabe que el tamaño y la carga del polímero, así como las posibles interacciones con los componentes sanguíneos, puede influir sobre la biodistribución del polímero. De esta manera, una síntesis juiciosa del polímero puede ocasionar una dirección pasiva al tejido por el polímero.

Por ejemplo, el radio hidrodinámico de la albúmina es de aproximadamente 37 \ring{A}, su peso molecular es de 67 kd y su carga es conocida. Se sabe que el promedio de la vida media para la circulación de albúmina a través del tejido es de aproximadamente 24 horas, pero esta vida media es mayor en algunos tejidos y más corta en otros. También se sabe que el sistema linfático recircula la albúmina de nuevo al sistema circulatorio. Además, la concentración de albúmina en ciertos tejidos es apreciable y en otros tejidos la albúmina está casi ausente. El especialista en la técnica puede preparar un polímero de aproximadamente el mismo tamaño (o preferiblemente el mismo radio hidrodinámico) y carga, y esperar una vida media y concentración similar en los tejidos.

El especialista en la técnica reconocerá que la inflamación de tejidos alterará la fisiología normal de ese tejido y de esta manera perturbará la vida media y la concentración de macromoléculas (tales como proteínas o el polímero de la invención) en el tejido inflamado o en el sitio del tejido inflamado. De esta manera, el polímero encuentra utilidad en la formación de imágenes y/o tratamiento de tales tejidos inflamados o sitios de tejidos inflamados.

El especialista en la técnica también apreciará que la ausencia de un sistema linfático en un tejido alterará la concentración y aumentará la vida media de macromoléculas en el tejido porque no se proporciona ningún mecanismo conveniente (por ejemplo el sistema linfático para la eliminación de tales macromoléculas). Esto ocurre en los tumores en crecimiento. Se puede suministrar el polímero, como un agente citotóxico y/o un agente de formación de imágenes en la superficie del tumor en crecimiento basado en el tamaño del polímero y en la vasculatura del tejido circundante o diana. De esta manera, la dosificación con el polímero de peso molecular apropiado producirá una acumulación de tal polímero en la superficie en crecimiento del tumor.

La composición de acuerdo con la invención puede prepararse en formas solubles en agua dispersables en agua dependiendo de la aplicación deseada, más preferiblemente en una forma inyectable para la formación de imágenes diagnóstico o como una composición destinada a administrarse por vía intravenosa. Preferiblemente, tales composiciones tienen un peso molecular de al menos 4.500, más preferiblemente de 4.500 a 40.000. La preparación de composiciones solubles en agua con un peso molecular de al menos 4.500 puede realizarse por medios convencionales por un especialista en la técnica.

Los niveles de dosificación reales del ingrediente activo en las composiciones de acuerdo con la presente invención puede variarse para obtener una cantidad de ingrediente activo que sea eficaz para obtener una respuesta terapéutica de diagnóstico deseada. El nivel de dosificación seleccionado por lo tanto depende del efecto terapéutico o de diagnóstico deseado, de la vía de administración, de la duración deseada, del tratamiento y de otros factores.

La dosis diaria total de los compuestos de esta invención administrada a un hospedador en una sola dosis o en dosis divididas puede estar en cantidades, por ejemplo, de aproximadamente 1 picomol aproximadamente 10 milimoles de agentes citotóxico por kilogramo de peso corporal. Las composiciones de la unidad de dosificación pueden contener tales cantidades o submúltiplos de las mismas como las que pueden usarse para constituir la dosis diaria. Sin embargo, se entenderá que el nivel de dosificación específico para cualquier paciente particular dependerá de una diversidad de factores que incluyen el peso corporal, el estado de salud general, el sexo, la dieta, el momento y la vía de administración, velocidades de absorción y excreción, combinación con otros fármacos y la gravedad de la enfermedad particular a tratar.

Las dosificaciones del agente de contraste usado de acuerdo con el método de la presente invención variará de acuerdo con la naturaleza precisa del agente de contraste usado. Sin embargo, preferiblemente, la dosificación debe mantenerse tan baja que sea posible de acuerdo con la consecución de la formación de imágenes de contraste mejorado y volúmenes minimizados para la inyección IV por goteo o en embolada. De esta manera, se minimiza el potencial de toxicidad. Para la mayoría de agentes de contraste de resonancia magnética, la dosificación apropiada actual generalmente variará de 0,02 a 3 mmol de metal paramagnético/kg de peso corporal, especialmente de 0,05 a 1,5 mmol/kg, particularmente de 0,08 a 0,5, y más especialmente de 0,1 a 0,4 mmol/kg. Sin embargo, se prevé que la cantidad de agente de contraste necesaria se reducirá según aumenta la sensibilidad de detección en máquinas de formación de imágenes. Está bien dentro de la experiencia del especialista habitual en este campo determinar la dosificación óptima para cualquier agente de contraste de resonancia magnética particular por medio de una experimentación relativamente rutinaria, tanto para aplicaciones in vivo como para aplicaciones in vitro.

Los agentes de contraste pueden formularse con adyuvantes farmacéuticos o veterinarios convencionales, por ejemplo, estabilizantes, antioxidantes, agentes para ajustar la osmolalidad, tampones, agentes para ajustar el pH, etc., y pueden estar en una forma adecuada para inyección o infusión directamente o después de la dispersión o dilución con un medio excipiente fisiológicamente aceptable, por ejemplo, agua para inyección. De esta manera, los agentes de contraste pueden formularse en forma de administración convencionales tales como polvos, soluciones, suspensiones, dispersiones, etc. Sin embargo, generalmente se preferirán soluciones, suspensiones y dispersiones en medios excipientes fisiológicamente aceptables.

Los agentes de contraste pueden formularse para administración usando vehículos o excipientes fisiológicamente aceptables de una manera que esté totalmente dentro de la experiencia en la técnica. Por ejemplo, los compuestos opcionalmente con la adición de excipientes farmacéuticamente aceptables, pueden suspenderse o disolverse en un medio acuoso, esterilizando la solución o suspensión resultante.

Las formas administrables por vía parenteral, por ejemplo, las soluciones intravenosas, por supuesto deben ser estériles y carecer de agentes fisiológicamente inaceptables, y deben tener una baja osmolalidad para minimizar la irritación u otros efectos adversos tras su administración. De esta manera, el medio de contraste preferiblemente debe ser isotónico o ligeramente hipertónico. Los vehículos adecuados incluyen vehículos acuosos usados habitualmente para administrar soluciones parenterales tales como inyecciones de cloruro sódico, inyección de Ringer, inyección de dextrosa, inyección de dextrosa y cloruro sódico, inyección de Ringer con lactato y otras soluciones tales como las descritas en Remington Pharmaceutical Sciences ,15ª ed. Easton: Mack Publishing Co., pág. 1405-1412 y 1461-1487 (1975) y The National Formulary XIV, 14ª ed. Washington: American Pharmaceutical Association (1975). Las soluciones pueden contener conservantes, agentes antimicrobianos, tampones y antioxidantes usados convencionalmente para soluciones parenterales, excipientes y otros aditivos que son compatibles con los agentes de contraste y que no interferirán con la fabricación almacenamiento o usos de los productos.

La presente invención incluye uno o más de los polímeros segmentados de esta invención formulados en composiciones junto con uno o más excipientes, adyuvantes o vehículos fisiológicamente aceptables y no tóxicos que se denominan colectivamente vehículos para inyección parenteral, para administración oral en forma líquida o sólida, para administración rectal o tópica o similares.

Las composiciones adecuadas para inyección parenteral pueden comprender soluciones, dispersiones, suspensiones o emulsiones acuosa o no acuosas, estériles y fisiológicamente aceptables, y polvos liofilizados estériles para reconstitución en soluciones o dispersiones inyectables estériles. Los ejemplos de vehículos diluyentes, disolventes o excipientes acuosos y no acuosos adecuados incluyen agua, etanol, polioles (propilenglicol, poli(etilenglicol), glicerol y similares, mezclas adecuadas de los mismos, aceites vegetales (tales como aceite de oliva) y ésteres orgánicos inyectables tales como oleato de etilo. Puede mantenerse una fluidez apropiada, por ejemplo, mediante el uso de un recubrimiento tal como lecitina, por medio de mantenimiento del tamaño de partículas requerido en el caso de dispersiones y por medio del uso de tensioactivos.

Estas composiciones también pueden contener adyuvantes tales como agentes conservantes, humectantes, emulsionantes, crioprotectores y dispersantes. La prevención de la acción de los microorganismos puede asegurarse por diversos agentes antibacterianos y antifúngicos, por ejemplo, parabenos, clorobutanol, ácido sórbico y similares. También puede ser deseable incluir agentes isotónicos, por ejemplo, azúcares, cloruro sódico y similares. En algunas realizaciones, la absorción prolongada de la forma farmacéutica inyectable puede producirse por medio del uso de agentes que retrasan la absorción, por ejemplo monoestearato de aluminio y gelatina.

El proceso de acuerdo con la invención típicamente puede realizarse haciendo reaccionar una especie de poli(alquileno oxidilo) reactiva, tal como una poli(alquileno oxidil)amina con un agente quelante que contiene una funcionalidad reactiva (tal como un anhídrido, por ejemplo) en un disolvente no reactivo para formar un enlace amida. El poli(óxido de alquileno) puede estar protegido terminalmente o no.

Las condiciones de reacción preferidas, por ejemplo, temperatura, presión, disolvente, etc., dependen principalmente de los reactivos particulares seleccionados y pueden determinarse fácilmente por un especialista en la técnica.

Las especies de poli(alquileno oxidilo) reactivas adecuadas útiles en la preparación y en la unión a grupos R como se ha descrito anteriormente incluyen poli(alquileno oxidil)aminas funcionalizadas terminalmente, ácidos poli(alquileno oxidil)hidracinas, poli(alquileno oxidil)isocianatos, poli(alquileno oxidil)aldehídos, poli(alquileno oxidil)carboxílico, ésteres poli(alquileno oxidil)vinil sulfonilo, poli(alquileno oxidil)fosfatos, poli(alquileno oxidil) N-alquilaminofosforamidatos, poli(alquileno oxidil)epóxidos, poli(alquileno oxidil)alcoxidos, poli(alquileno oxidil)sulfonatos, poli(alquileno oxidil)haluros y similares. Las especies de poli(alquileno oxidilo) descritas anteriormente son lineales y funcionales tanto en el extremo o un extremo y protegidas terminalmente en el otro extremo, por ejemplo, con un grupo éter o un grupo protector tal como un grupo acilo o tal como un grupo tritilo o dimetoxi tritilo u otro grupo protector usado típicamente en la síntesis de péptidos. Estos grupos protectores pueden retirarse por medios convencionales para permitir reacciones para producir amina o carboxilo. Estas especies se preparan por transformaciones químicas sencillas que son bien conocidas para los especialistas en la técnica para conseguir cambios en los grupos funcionales en compuestos conocidos cuando se preparan polímeros, en este caso los polímeros de la invención, por ejemplo, la acilación de especies sustituidas con amino o hidroxi para preparar los correspondientes ésteres o amidas, respectivamente; sustituciones o desplazamientos aromáticos heterocíclicos sencillos; escisión de los alquil bencil éteres para producir los correspondientes alcoholes o fenoles; e hidrólisis de ésteres o amidas para producir los correspondientes ácidos, alcoholes o amidas, preparación de anhídridos, haluros de ácido, aldehídos, nitración y reducción aromática sencilla a amina y conversión en isotiocianato con tiofosgeno y similares cuando se desee.

Tales transformaciones también proporcionarán agentes quelantes adecuados, grupos funcionales reactivos o agentes quelantes (y precursores de los mismos) que contengan un funcionalidad reactiva cuando se aplican a grupos funcionales en agentes quelantes, incluyendo por ejemplo, ácidos poli(carboxílicos en forma de anhídrido, cloruro de sulfonilo, alquil sulfatos, vinil sulfonas, N-hidroxisuccinimida y otros ésteres reactivos y similares. Los cloruros de sulfonilo, alquil sulfatos, vinil sulfonas y similares pueden hacerse reaccionar con diaminas tales como etilendiamina en exceso para núcleos de agentes quelantes múltiples como se ha descrito anteriormente, si se desea, agentes quelantes individuales unidos, por ejemplo, por sulfonamidoetilen alquilenaminaetileno, sulfonatoetileno y grupos similares, respectivamente, a grupos amino. De forma similar, los aminoácidos tales como glicina u aminoácidos protegidos con carboxi tales como metil ésteres reaccionaran en los sitios de amina de los aminoácidos con los grupos funcionales anteriores para proporcionar agentes quelantes que contengan grupos de ácido carboxílico unidos al quelante de la manera análoga. Estos grupos de ácido carboxílico después podrían activarse para la reacción con grupos poli(óxido de alquileno) que contienen amina para formar enlaces amida. Los quelantes que contienen amina puede reaccionar con grupos de ácido carboxílico que contiene poli(óxido de alquileno) o con ésteres activos o anhídridos y similares para formar grupos amida. Preferiblemente, habrá al menos m grupos funcionales reactivos en el quelante de forma que puedan formarse m enlaces de poli(alquileno oxidil)amida. Variaciones en el tipo de grupo funcional, por ejemplo, usando una vinil sulfona y después una hidroxisuccinimida activada o un anhídrido más o una sal de acil-N-metil imidazolio más reactiva permitirá la sustitución secuencial del resto quelante por poli(alquileno oxidil)aminas con diferentes pesos moleculares entre si. Como alternativa, un quelante que contiene múltiples grupos funcionales tales como anhídridos puede tratarse en secuencia con cantidades menores que las esteoquiométricas de diferentes restos de poli(alquileno oxidilo) que contiene amina para proporcionar polímeros segmentados que se une amidas.

Como reconocerá un especialista en la técnica, la obtención del producto deseado por algunas reacciones se facilitará bloqueando o haciendo que ciertos grupos funcionales sean inertes. Esta práctica está bien reconocida en la técnica, véase, por ejemplo Theodora Greene, Protective Groups in Organic Synthesis (1991). De esta manera, cuando las condiciones de reacción son tales que pueden producir reacciones indeseadas con otras partes de la molécula, por ejemplo, en porciones del quelante destinadas a ser ligandos, el especialista apreciará la necesidad de proteger estas regiones reactivas de la molécula y actuará de acuerdo con esto. Puede impedirse que el agente quelante que contiene la funcionalidad reactiva forme productos indeseados por medio del bloqueo adecuado del percursor del resto del agente quelante que puede entrar en contacto con el resto de poli(óxido de alquileno) reactivo para formar el polímero, y después el grupo bloqueante puede retirarse posteriormente por técnicas conocidas en la técnica. Por ejemplo, si van estar presentes selectivamente sustituyentes hidroxi en el polímero final, preferiblemente deben bloquearse temporalmente durante la formación del polímero segmentado, tal como la formación de un éter de alquilo o tritilo a partir del hidroxilo por técnicas de bloqueo convencionales para minimizar la formación de subproductos indeseables y después desbloquearse, por ejemplo con BBr_{3} o CF_{3}COOH, respectivamente, después de la formación del polímero segmentado. Sin embargo, se consideran útiles subproductos que contienen uno o más enlaces formados por grupos precursores reactivos desbloqueados en el esqueleto del polímero.

Pueden prepararse especies de poli(alquileno oxidilo) reactivas funcionalizadas con amina adecuadas por métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, una poli(alquileno oxidil)amina preferida puede prepararse por reacción de una forma activada del poli(óxido de alquileno) tal como un haluro o un éster de sulfonato con amoniaco, una amina primaria, una amida o un azida seguido de reducción. Como alternativa, el grupo amino puede introducirse por otros métodos conocidos en la técnica (véase Leonard et al., Tetrahedron 40, 1581- 1584 (1984); David et al., Patente de Estados Unidos Nº 4.179.337; Gerhandt et al., Polym. Bull, 18, 487-93 (1987)). Las aminas ilustrativas adecuadas incluyen N-metilamina, aminoácidos tales como glicina y similares, aminometil piridina, aminometiltiofeno, metoxietilamina, metoxietilamina y ácido aminobenzoico. Las poli (alquileno oxidil)aminas están disponibles en el mercado, se conocen en la técnica o pueden prepararse por métodos conocidos incluyendo los descritos en este documento.

La forma activa del poli(óxido de alquileno) se hace reaccionar preferiblemente con un exceso esteoquiométrico de una amina, en un disolvente inerte preferiblemente a una temperatura (por ejemplo, de 100 a 160ºC) y presión (por ejemplo de 1 a 10 atmósferas) suficiente para dirigir la reacción hasta el final. Los disolventes inertes adecuados incluyen dioxano, DMF, etanol, u otros alcoholes y similares. Posteriormente, la poli(alquileno oxidil) amina preferiblemente se aísla, por ejemplo, por evaporación o precipitación, y se purifica, por ejemplo, por disolución en un disolvente adecuado tal como cloruro de metileno, cloroformo o tricloroetano, y después se lava con un exceso de NaOH acuoso, o por cualquier otra técnica de aislamiento y purificación adecuada disponible para una especialista en la técnica.

Las especies de poli(alquileno oxidilo) reactivas funcionalizadas con carboxi adecuadas pueden prepararse por métodos conocidos en la técnica. Por ejemplo, un poli(alquileno oxidil)carboxílico preferido puede prepararse por reacción de un poli(óxido de alquileno) que contiene hidroxilo con un anhídrido cíclico o un con ácido cloro o bromo o yodo alquílicos tales como ácido cloroacético y similares usando carbonato potásico como base. El grupo hidroxi terminal también puede oxidarse para dar un grupo de ácido carboxílico.

Como alternativa, la amina que contiene poli(óxido de alquileno) anteriores pueden elaborarse por una química similar para dar poli(óxidos de alquileno) que contienen ácidos carboxílicos. Además, la reacción de un haloalquil poli(óxido de alquileno) con un poli(alquileno oxidil)sulfanato éster con un aminoácidos como se ha indicado anteriormente proporciona un poli(óxido de alquileno) que contiene ácido carboxílico. Estos materiales pueden purificarse y aislarse usando técnicas indicadas anteriormente. Estos poli(óxidos de alquileno) que contienen ácido carboxílico o sus derivados activados pueden reaccionar con agentes quelantes que contienen amina para formar grupos amida en la preparación de los polímeros segmentados de esta invención.

Los materiales para preparar la realización preferida, tales como las formas de anhídrido interno de los agentes quelantes descritos anteriormente, están disponibles en el mercado y/o pueden prepararse por técnicas conocidas en la técnica. Por ejemplo, la forma de anhídrido interno OTPA está disponible en el mercado. Las formas de anhídrido interno de B4A, P4A y TMT pueden prepararse por técnicas conocidas en la técnica. Por ejemplo, los anhídridos pueden prepararse calentando los correspondientes ácidos en anhídrido acético en presencia de piridina como catalizador. También son adecuados anhídridos mixtos de quelantes para la formación de polímeros segmentados.

En una realización preferida, la poli(alquileno oxidil)amina reactiva puede reaccionarse con el dianhídrido interno en un disolvente adecuado para formar la composición no metalizada. La reacción convenientemente tiene lugar a aproximadamente la temperatura ambiente y a presión atmosférica. Sin embargo, se contemplan temperaturas y presiones superiores e inferiores. Los disolventes adecuados incluyen dimetilsulfóxido dimetilformamida, acetonitrilo, cloroformo, diclorometano, 1,2-dicloroetano y otros disolventes apróticos. El polímero no metalizado preferiblemente se aísla y después se purifica, por ejemplo, por diafiltración u otros métodos disponibles para el especialista en la técnica. Se contempla la reacción sin disolvente en un polióxido de alquileno fundido.

Como alternativa, el polímero segmentado puede prepararse en una reacción de polimerización de condensación entre una poli(alquileno oxidil)amina adecuada y un grupo quelante metalizado que contiene una funcionalidad de ácido carboxílico que no participan los quelante, en una forma convenientemente activada.

En la realización preferida, el polímero metalizado puede formarse por contacto del polímero no metalizado secuencial o simultáneamente con una o más fuentes de iones metálicos. Esto puede conseguirse convenientemente añadiendo una o más soluciones de iones metálicos o una o más sales sólidas de iones metálicos u óxidos de iones metálicos, preferiblemente secuencialmente, a una solución, preferiblemente una solución acuosa del polímero.

Posteriormente, o entre la adición secuencial de los iones metálicos, el polímero quelado preferiblemente se diafiltra en agua para retirar el exceso del material no unido o puede aislarse por otros métodos conocidos en la técnica.

Considerado desde otro aspecto, la presente invención proporciona un proceso para la preparación de un polímero segmentado que lleva metal quelado, comprendiendo dicho proceso la metalación de un polímero que contiene un resto de agente quelante de acuerdo con la invención, por ejemplo, mezclando el polímero en un disolvente junto con un compuesto al menos poco soluble del metal, por ejemplo un cloruro, óxido, acetato o carbonato.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos ilustran la invención de una forma no limitante.

Los ejemplos se prepararon por la reacción de \Omega-metoxi-\alpha-amino poli(óxido de etileno) (PEO-NH_{2}) y \Omega-metoxi-\alpha-metilamino-poli(óxidos de etileno) (PEO-NHCH_{3}= con pesos moleculares de 2000 a 10000 con ácido dietilentriamina pentaacético (DTPA) dianhídrido en cloroformo en presencia de un catalizador, 1,8-diazabiclo-(5,4,0)-undec-7-ona. La formación de complejos del ion Gd^{3+} se realizó añadiendo un exceso de GdCl_{3} a la composición de quelato polimérico en solución acuosa. La cantidad de complejación se determinó por la titulación potenciométrica de grupos ácidos y por la activación de neutrones ICP-AES de Gd(157). Los ejemplos tienen la estructura;

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R= H, CH_{3}

Ejemplo 1

Se mezclaron 5 g de PEO-NH_{2} (Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) (5.000) (1 mmol) con 0,178 g de dianhídrido DTPA (Aldrich Chemical Co. Milwaukee, WI) (0,5 mmol) y 5 gotas del catalizador en 200 ml de cloroformo. La mezcla se calentó a reflujo a 60ºC durante 3 días. El disolvente de la solución se reacción se retiró mediante un evaporador rotatorio. El producto de reacción después se disolvió en agua y se acidificó a pH 2,5 con HCl concentrado para convertir cualquier dianhídrido de DTPA sin reaccionar en ácido. Las solución se dializó exhaustivamente en un baño de diálisis cortado de PM 6000-8000, seguido por diafiltración usando una unidad de ultra filtración Amicon® con un filtro de corte de 10K, para retirar cualquier DTPA y PEO-NH_{2} sin reaccionar. El polímero DTPA-conjugado se recuperó por liofilización, produciendo 4,8 g de un sólido. Una muestra el polímero sólido (PM \sim 11.000) se usó para determinar el número de grupos ácidos por cadena polimérica. Se realizó una valoración del pH con el polímero pre-complejado para determinar la composición del quelato polimérico. Se determinó que el número de grupos ácidos por cadena polimérica (PM \sim 11.000) era tres, indicando que se unían dos restos PEO.

Una pequeña cantidad del polímero se disolvió en agua y se mezcló con un exceso de molar de tres veces de GDCl_{3}. La solución se ajusto a pH 5,0 con NaOH y se sometió a diafiltración para retirar el exceso de GdCl_{3} y el sólido se recuperó por liofilización. La cantidad de Gd en el complejo final se determinó por activación de neutrones.

La activación de neutrones dio como resultando 0,01236 g de Gd/g de polímero en comparación con el valor calculado de 0,01427 Gd/g de polímero.

Ejemplo 2

(A) Se suspendieron 3,93 gramos (0,01 mol) de DTPA (en forma de ácido pentaacético) en 4,85 ml de piridina y se añadieron 3,57 gramos de anhídrido acético. La mezcla se calentó a 65ºC. Después de enfriar, el precipitado se retiró por filtración y se secó al vació a 40ºC, produciendo 2,11 g (87%) que se usó sin purificar en la siguiente etapa.

(B) Se suspendió toxilato de \Omega-metoxiPEO (PM 2000) en 20 ml de dioxino en una bomba de reacción, se enfrió en un baño de hielo y se burbujeo metilamina en la mezcla durante 15 minutos. La bomba se cerró herméticamente y se calentó a 160ºC en un baño de aceite durante 18 horas. Después de enfriar, la solución se filtró y se concentró; el sólido residual se disolvió en 40 ml de agua +2,0 ml de NaOH 1 N. La solución se saturó a temperatura ambiente durante 30 minutos y se extrajo dos veces con cloroformo; los extractos se secaron sobre sulfato de magnesio y se concentraron al vació hasta un sólido castaño. Rendimiento 1,54 g.

(C) El anhídrido de DTPA del ejemplo 2A y la forma de \Omega-metoxiPEO metilamina del ejemplo 2B se combinaron en 60 ml de cloroformo y se trataron con seis gotas de 1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno DBU y se calentó en un baño de aceite a 60ºC durante 3 días. El producto resultante se concentró al vació para producir 1,92 g de un sólido. El producto sólido se disolvió en 55 ml de agua y se diafiltró en una célula de diafiltración Amicon de 200 ml con una membrana de corte de PM 5000. Se recogieron aproximadamente 700 ml de diafiltrado. El retentato se filtró a través de un filtro de 0,2 micrómetros y se concentró al vació a un 1,5 torr y se liofilizó para producir 1,183 g de polímero sólido.

(D) El producto del ejemplo 2C se disolvió en 100 ml de agua que contenían 0,698 g de GdCl_{3}.6H_{2}O. La solución amarilla se agitó a temperatura ambiente durante 1 hora y después se puso en una célula de diafiltración Amicon a 200 ml con una membrana de corte de PM 5000 y se diafiltró con agua. Se recogieron 725 ml de diafiltrado y el retentato amarillo se filtró a través de un filtro de 0,2 micrómetros y se liofilizó, produciendo 3,48 g; 4,38% de Gd por análisis de ICP.

Ejemplo 3

(A) Se combinaron diez gramos de metoxi (PEO-OH(PM 5000) en 100 ml de piridina con una mezcla de 4,0 g de cloruro de tosilo y 4,1 g de 2,6-di-t-butil-4-metilpiridina en 10 ml de piridina. La solución resultante se agitó a temperatura ambiente en una atmósfera de nitrógeno durante 5 horas, después se vertió en una mezcla de 100 ml de HCl concentrado y hielo, se extrajo dos veces con cloroformo y se secó sobre sulfato de magnesio y se concentró al vació para dar un sólido blanco que se trituró durante una noche en éter. El sólido se filtró, se lavó con éter y se secó al vació para dar 9,79 g (95%) del producto deseado. El tosilato resultante después se aminó como en el ejemplo 2B con metil amina.

(B) Se combinaron 0,293 g de anhídrido de DTPA con \Omega-metoxi-metilamino PEO (9,79 g) en 390 ml de 1,2-dicloroetano y se añadieron 10 gotas de DBU gota a gota y la mezcla se calentó en un baño de aceite a 60ºC en una atmósfera de nitrógeno durante 3 días. La mezcla de reacción se enfrió a temperatura ambiente, se concentró al vació para dar 10,42 g de un sólido amarillo castaño-amarillo que se recogió en 180 ml de agua, se filtró y se puso en una célula de diafiltración Amicon de 200 ml con una membrana de corte de peso molecular 10.000 y se diafiltró con agua a temperatura ambiente. La diafiltración se detuvo, después se recogieron 1150 ml de diafiltrado y el retentato se liofilizó para producir 5,39 g de un sólido blanquecino esponjoso con un peso molecular de aproximadamente 10.000.

(C) Se disolvieron 2,00 g del producto del ejemplo 3b en 50 ml de agua y se añadieron 0,132 g de hexahidrato de GdCl_{3}. La solución se agitó a temperatura ambiente durante 1 hora seguido de diafiltración en una célula de diafiltración Amicon de 200 ml (membrana de corte de PM 5000) frente agua. Después de recoger 700 ml de diafiltrado, el retentato se filtró y se liofilizó para producir 1,81 g de producto en forma de un sólido blanco esponjoso con un peso molecular de aproximadamente 10.000 mol; 1,18% Gd por análisis de ICP.

Ejemplo 4

Se aminó metoxiPEO-OH (peso molecular 10.000) usando el método del ejemplo 2B y después se hizo reaccionar con anhídrido de DTPA de acuerdo con el método del ejemplo 2C. Este material (4,12 g) se disolvió en 100 ml de agua que contenía 0,149 g de hexahidrato de GdCl_{3} y se agitó a temperatura ambiente durante 1 hora, seguido de diafiltración, produciendo 4,106 g de un sólido blanco esponjoso; 0,763% de Gd por análisis de ICP.

Ejemplo 5

(A) Se contempla que el residuo quelante que comprende dos restos de DTPA se prepara por reacción del ácido carboxílico libre del anhídrido de DTPA con ditriflato de N,N^{1}-dimetildrimidazolio a temperatura ambiente en una atmósfera inerte seguido de tratamiento con etilendiamina para producir una tietraanhidro diamina.

(B) El anhídrido resultante de 5A después se hace reaccionar con metoxi PEGamina de acuerdo con el método de los ejemplos 1-3 para formar un polímero de fórmula I.

Ejemplo 6

(A) Se contempla que un agente quelante que comprende tres restos de DTPA se prepara por reacción de dianhídrido de DTPA con N,N^{1}-dimetildimidazolio como anteriormente seguido de tratamiento con dietilentriamina para proporcionar una hexaanhídrido triamida.

(B) El anhídrido resultante de 6A después se hace reaccionar con metoxi PEG amina de acuerdo con el método de los ejemplos 1 a 3 para formar un polímero de fórmula I.

Cada uno de los ejemplos 1 a 4 se ensayaron para el tiempo de retención en sangre en roedores, frente a MAGNEVIS, DTPA/Gd^{3+}, un compuesto de formación de imágenes conocido. El tiempo de retención en el esquema mostrado a continuación se muestra como la vida media en sangre, T 1/2 (minutos) para la mitad de la composición que se ha eliminado de la sangre.

	PM de	T 1/2 (Minutos) en Sangre
	Composición
(Magnevist®)	0,9 K	12
2	4,5 K	15,6
3	11 K	15,3
4	21K	82,9

Claims

1. Un polímero segmentado que tiene un peso molecular de al menos aproximadamente 4.500 y que tiene la fórmula

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2. Un polímero de acuerdo con la reivindicación 1, que tiene un peso molecular comprendido entre 10.000 y 40.000.

3. Un polímero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2 donde r es 1, 2, ó 3 y cada catión es unión paramagnético.

4. Un polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde Z comprende una o más unidades de DTPA.

5. Un polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde Q es un resto de poli(etileno oxidileno).

6. Un polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde al menos un catión M^{(a+)} en un catión de metal paramagnético o un ion de radionúclido metálico.

7. Un polímero de acuerdo con la reivindicación 6, donde M^{(a+)} se selecciona entre el grupo compuesto por Gd^{+3}, Fe^{3+}, Mn^{2+}, Mn^{3+}, Dy^{3+} y Cr^{3+}.

8. Un polímero de acuerdo con la reivindicación 1, donde Z es un resto de DTPA, M^{(a+)} es Gd^{3+} o Dy^{3+}, Q es un resto de poli(etileno oxidileno) de PM 2000-20.000, R es un grupo hidroxilo o metoxi y n es 2.

9. Un polímero de acuerdo con la reivindicación 1, donde r es un grupo inmunorreactivo, r es al menos 1 y M^{+a} es un catión seleccionado entre el grupo compuesto por ion de radionúclido, un ion metálico fluorescente y un ion paramagnético.

10. Un polímero de acuerdo con la reivindicación 9, donde el grupo inmunorreactivo se selecciona entre el grupo compuesto por una histona; ADN incluyendo ADN antisentido; ARN, incluyendo ARN antisentido; actina o miosina; o un anticuerpo contra ADN, ARN, histona, actina o miosina.

11. Una composición farmacéutica que comprende un polímero segmentado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, junto con al menos un vehículo o excipiente fisiológicamente aceptable.

12. Un proceso para preparar un polímero segmentado que tiene un peso molecular de al menos aproximadamente 4.500, que comprende al menos un grupo poli(alquileno oxidileno) unido a través de un enlace amida a un resto de agentes quelantes, comprendiendo dicho proceso la reacción de un poli(óxido de alquileno) con un agente quelante o un precursor del mismo.

13. Un proceso para preparar un polímero segmentado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo dicho proceso la reacción de un poli(óxido de alquileno) con un agente quelante o un precursor del mismo.

14. Un método para generar un imagen mejorada del cuerpo de un ser humano o un animal no humano que comprende administrar a dicho cuerpo una cantidad para mejorar el contraste de un polímero potenciador del contraste de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, opcionalmente junto con un vehículo o excipiente farmacéutico y generar una imagen de al menos una porción de dicho cuerpo en el que se distribuye dicho polímero.

\newpage

15. Uso de un polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, para la fabricación de un agente de diagnóstico o terapéutico para uso en un método de generación de imágenes o terapia puesta en práctica en el cuerpo de un ser humano o de un animal no humano.