Полимерные водорастворимые производные 4-фенил-бутановой кислоты, обладающие противоопухолевой активностью

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к водорастворимым полимерным производным противоопухолевого агента 4-фенилбутановой (4-фенилмасляной) кислоты (4-ФБК):

4-ФБК - естественное биологическое соединение, обнаруженное в органах и тканях человека в миллимолярных концентрациях. Это соединение обладает рядом ценных биологических свойств, в том числе высокой противоопухолевой активностью. Однако 4-ФБК быстро выводится из организма, что не позволяет создать терапевтическую дозу в опухоли [Kasumov Т. Drug metabolism and disposition. V. 32. P. 10-19; Фадеев H.П., Харисов Р.И., Кованько Е.Г., Пустовалов Ю.И. Бюлл. эксп. биологии и медицины. 2015. Т. 159. №5. С. 612-614].

Одним из способов пролонгации действия биологически активных, в том числе противоопухолевых, соединений является использование их водорастворимых полимерных производных или композиций с полимерами [Илиев И., Георгиева М., Кабаиванов В. Усп. хим. 1974, Т. 43. №1. С. 134-147; Панарин Е.Ф., Лавров Н.Ф., Соловский M.B., Шальнова Л.И. Полимеры-носители биологически активных веществ. СПб: Профессия. 2014. 298 с.].

В настоящее время известны композиции 4-ФБК или ее эфиров на основе производных целлюлозы: гидроксипропилметилцеллюлозы, метил- и этилцеллюлозы, гидроксиметил- и гидроксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы, микрокристаллической целлюлозы, а также полиэтиленонсида, поливинилового спирта, сополимеров акриловой кислоты (US №20060045912 A61K 9/22, A61K 31/19, 02.03.2006. Truog 4-phenylbutyric acid controlled-release formulations for therapeutic use).

Используются наносферы на основе желатина, полилизина, хитозана (US 6207195 B1 Therapeutic nanospheres S. Walsh, R. Rubenstein, P. Zeitlin, K.W. Leong).

Существенным и очевидным недостатком указанных технических решений является недостаточно высокая противоопухолевая активность.

Технической задачей и положительным результатом заявляемых полимерных солей 4-ФБК является повышение эффективности цитотоксического воздействия опухоли.

Указанная задача и результат достигаются за счет того, что используются полимерные производные 4-ФБК:

1. Полимерные водорастворимые производные 4-фенилбутановой кислоты, обладающие противоопухолевой активностью, на основе сополимеров N-винилпирролидона или N-метил-N-винилацетамида с N,N-диметиламиноэтилметакрилатом и/или его четвертичной аммониевой солью, общей формулы:

при этом k=60-75 мол.%, l=0-17 мол.%, m=2-39 мол.%, n=0-8 мол.%.

Далее приводятся примеры получения полимерных производных противоопухолевого агента 4-фенилбутановой кислоты.

Предварительно получают исходный сополимер N-виниламида (N-винилпирролидона или N-метил-N-винилацетамида) с ДМАЭМ.

Пример 1. 15,3 г N-винилпирролидона (ВП), 8,1 г N,N-диметиламиноэтилметакрилата (ДМАЭМ), 0,47 г динитрила азо-бис-изомасляной кислоты (ДАК) растворяли в 58 мл диметилформамида (ДМФА). Проводили радикальную сополимеризацию мономеров в продутых аргоном запаянных ампулах при 60°С в течение 24 часов.

Полученный полимер очищали от низкомолекулярных примесей диализом против воды. Использовали диализные мембраны Spectra/Por 7 фирмы "Spectrum Lab. Inc." (США), позволяющие удалять соединения с молекулярной массой (ММ) ≤ 1000. Сополимер ВП-ДМАЭМ выделяли лиофильной сушкой. Выход составил 20,5 г (88%). Содержание звеньев ДМАЭМ по данным потенциометрического титрования - 18,9 мол.%, характеристическая вязкость 0,24 дл/г, ММ - 50000.

Примеры 2-4 выполнены в условиях примера 1. Характеристики полученных сополимеров представлены в таблице 1.

Пример 5. В трехгорлой колбе с мешалкой и обратным холодильником растворяли 11,0 г сополимера ВП-ДМАЭМ (оп. 1) в 50 мл ДМФА. По каплям добавляли раствор 3,61 г иодистого додецила в 15 мл ДМФА. Алкилирование проводили в течение 4 часов при 100°С.

Полученный сополимер осаждали в диэтиловый эфир, отделяли на фильтре Шотта и сушили в вакууме. Выход алкилированного сополимера ВП-ДМАЭМ-ДМАЭМ⋅C₁₂H₂₅I составил 10,9 г (89%), содержание алкилированных звеньев ДМАЭМ⋅C₁₂H₂₅I по данным потенциометрического аргентометрического титрования - 6,1 мол.%.

Пример 6 выполнен в условиях примера 5. Характеристики полученного сополимера представлены в таблице 2.

Далее получают противоопухолевое средство - полимерные производные 4-ФБК.

Пример 7. 8 г сополимера ВП-ДМАЭМ (образец 2, таблица 1) и 3,6 г 4-ФБК растворяли в 60 мл этилового спирта при комнатной температуре и перемешивали 24 ч. Затем растворитель удаляли. Полученное полимерное производное 4-ФБК растворяли в воде и выделяли из водного раствора лиофильной сушкой. Выход составил 9,9 г (85%). Содержание 4-ФБК в полученной водорастворимой полимерной соли по данным ЯМР - 35,8 мол.%.

Примеры 8-10 (состав исходных сополимеров приведен в таблицах 1 и 2) выполнены в условиях примера 7.

Характеристики полученных сополимеров представлены в таблице 3.

Эффективность заявляемого противоопухолевого средства проверялась на беспородных мышах (вес 20-25 г) на модели асцитной карциномы Эрлиха. Мышам внутримышечно в бедренную мышцу правой задней конечности трансплантировали клетки асцитной опухоли Эрлиха в виде суспензии, содержащей 3-5×10⁶ опухолевых клеток. Введение препаратов проводили через 2-е суток после перевивки, когда пальпировался опухолевый узел размером 2-3 см в диаметре. Исследуемые препараты вводили животным перорально (per os) ежедневно в течение 12-14-ти дней, начиная с 3 дня после перевивки. Всех мышей разделяли на группы контрольные и опытные в количестве, отвечающем требованиям вариационной статистики, предъявляемым к биологическим исследованиям.

Суточную дозу препарата (600 мг/кг/сутки) растворяли в питьевой воде и вводили перорально зондом в желудок мышам в объеме по 0.2 мл раствора однократно или двукратно по половине суточной дозы с интервалом 6-7 часов. Мышам контрольной группы давали обычную питьевую воду ad libitum. Оценка противоопухолевого воздействия осуществлялась путем измерением размеров объемов опухолей (мм³) в динамике через 5, 7, 14, 16 и 22-х суток после перевивки во всех исследуемых группах. Наблюдение за животными осуществлялось до их гибели.

Объем опухоли определяли по формуле:

V (мм³) V=(a×b×с)π/6, где a, b, с - линейные размеры опухоли (мм).

Процент торможения роста опухоли (ТРО):

ТРО %=(Vк-Vэ/Vк)×100%, где Vк - объем опухоли в контроле, Vэ - объем опухоли в опыте;

УПЖ %=(МПЖэ-МПЖк/МПЖ)×100%, где МПЖк - средняя продолжительность жизни животных в контрольной группе (дни), МПЖэ - средняя продолжительность жизни животных в опытной группе (дни).

Величины ТРО и УПЖ определялись согласно Руководству по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М., Ремедиум. 2000. 399 с.; Вершинина С.В., Стуков А.Н. и Справочнику по экспериментальной терапии опухолей, СПб, Репринт. 2008. 36 с. Согласовано с Этическим комитетом ФБГУ Российский научный центр радиологии и хирургических технологий МЗ РФ.

Как можно видеть из данных таблицы 3, для достижения близкого эффекта в случае полимерных производных требуется использование меньшей дозы 4-ФБК по сравнению с использованием низкомолекулярной 4-ФБК. К тому же указанный эффект достигается при однократном или двукратном введении препарата, в отличие от низкомолекулярной 4-ФБК, введение которой осуществлялось в течение суток. Заявляемые полимерные производные 4-ФБК характеризуются хорошей переносимостью.