DE4004430A1 - Aus polyaldehyden aufgebaute kontrastmittel - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen gekennzeichneten Gegenstand,
das heißt neue Mikropartikel, diese enthaltende pharmazeutische
Mittel, deren Verwendung in der Ultraschalldiagnostik sowie Verfahren zur
Herstellung dieser Mikropartikel und pharmazeutischen Mittel.
Es ist bekannt, daß durch periphere Injektion von Lösungen, die feine
Gasblasen enthalten, cardiale Echokontraste erzielt werden können
(Roelandt J., Ultrasound Med. Biol. 8: 471-492, 1982). Diese Gasblasen
werden in physiologisch verträglichen Lösungen z. B. durch Schütteln, andere
Agitation oder durch Zusatz von Kohlendioxid erhalten. Sie sind jedoch hinsichtlich
Anzahl und Größe nicht einheitlich und können nur unzulänglich
reproduziert werden. Auch sind sie in der Regel nicht stabilisiert, so daß
ihre Lebensdauer gering ist. Ihre mittleren Durchmesser liegen meist über
Erythrocytengröße, so daß keine Lungenkapillarpassage mit nachfolgender
Kontrastierung von Organen wie linkes Herz, Leber Niere oder Milz möglich
ist. Darüber hinaus eignen sie sich nicht für Quantifizierungen, da sich das
von ihnen erzeugte Ultraschallecho aus mehreren, nicht voneinander zu
trennenden Prozessen wie Blasenentstehung, Koaleszenz und Auflösung
zusammensetzt. So ist es z. B. nicht möglich, mit Hilfe dieser Ultraschall-Kontrastmittel
über die Messung des Kontrastverlaufs im Myokard Aussagen
über die Transitzeiten zu gewinnen.
In der EP 01 31 540 ist die Stabilisierung der Gasblasen durch Zucker
beschrieben. Damit wird zwar die Reproduzierbarkeit und Homogenität des
Kontrasteffektes verbessert, eine Lungenpassage überstehen diese Blasen
jedoch nicht.
In den EP 01 22 624 und 01 23 235 wird beschrieben, daß der gasblasenstabilisierende
Effekt von Zuckern, Zuckeralkoholen und Salzen durch Zusatz von
Tensiden verbessert wird. Eine Lungenkapillargängigkeit und die Möglichkeit
zur Darstellung des arteriellen Gefäßschenkels und verschiedener Organe wie
Leber oder Milz ist bei diesen Ultraschallkontrastmitteln gegeben. Der Kontrasteffekt
ist hierbei jedoch auf das Gefäßvolumen beschränkt, da die
Bläschen nicht von den Gewebezellen aufgenommen werden.
Keines der bisher bekannten Ultraschall-Kontrastmittel verbleibt längere
Zeit unverändert im Körper. Eine Organdarstellung mit ausreichender Signalintensität
durch selektive Anreicherung nach i. v. Gabe oder Quantifizierungen
sind daher nicht möglich.
Eine Verkapselung von Gasen, wie beispielsweise Luft als Ultraschall-Kontrastmittel,
wird in der DE-OS 38 03 972 beschrieben. Das hierbei verwendete
Wandmaterial besteht aus bioabbaubarem synthetischem Material, wie vor allem
Cyanacrylat und Polylactid.
Diese Mikropartikel sind jedoch - insbesondere in größerem Maßstab sowie im
Hinblick auf ihre Aufarbeitung - schwierig herstellbar. So ist vor allem die
breite Größenverteilung der Partikel von Nachteil.
Es bestand daher die Aufgabe, Ultraschall-Kontrastmittel zu schaffen, die
diese Nachteile nicht aufweisen. Diese Aufgabe wird durch die vorliegende
Erfindung, d. h. durch die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Mikropartikel
gelöst.
Diese Mikropartikel bestehen aus bioabbaubaren Polymeren, dadurch gekennzeichnet,
daß sie aufgebaut sind aus polymerisierbaren Aldehyden, die
gewünschtenfalls zur Copolymerisation fähige Zusätze und/oder Crosslinker
enthalten, gegebenenfalls Tensiden oder Tensidgemischen, Gasen und/oder
leichtflüchtigen Flüssigkeiten in freier oder gebundener Form, Kopplungsagentien,
gegebenenfalls über diese Kopplungsagenzien gebundenen Bio- oder
Makromolekülen sowie gegebenenfalls diagnostisch oder therapeutisch wirksamen
Bestandteilen.
Die am Aufbau der Mikropartikel hauptsächlich beteiligten polymerisierten
Aldehyde werden aus folgenden polymerisierbaren Aldehyden ausgewählt:
- I. α,β-ungesättigten Aldehyden, wie zum Beispiel
Acrolein
Crotonaldehyd
Propionaldehyd - II. α-substituierten Acroleinderivaten, wie zum Beispiel
α-Methylacrolein
α-Chloracrolein
α-Phenylacrolein
α-Ethylacrolein
α-Isopropylacrolein
α-n-Butylacrolein
α-n-Propylacrolein - III. Dialdehyden, wie zum Beispiel
Glutaraldehyd, Succinaldehyd oder deren Derivate oder deren Mischungen mit zur Copolymerisation fähigen Zusätzen, wie zum Beispiel:
α-substituierten Acroleinen
β-substituierten Acroleinen
Ethylcyanacrylaten
Methylcyanacrylaten
Butylcyanacrylaten
Hexylcyanacrylaten
Methylmetacrylaten
Vinylalkoholen
Acrylsäuren
Methacrylsäuren
Acrylsäurechloriden
Methacrylsäurechloriden
Acrylnitril
Methacrylnitrilen
Acrylamiden
Substituierten Acrylamiden
Hydroxymethylmethacrylaten
Mesityloxid
Dimethylaminoethylmethacrylaten-2-Vinylpyridinen
N-vinyl-2-Pyrrolidinon
Bevorzugt sind dabei Acrolein und Glutaraldehyd.
Die gegebenenfalls am Aufbau der Mikropartikel beteiligten Tenside werden
aus ionogenen oder nicht-ionogenen oberflächenaktiven Substanzen, wie z. B.
Polyethylenoxid
Polyoxyethylenpolyoxypropylenen wie
Pluronic®F 68, Pluronic®F 108, Pluronic®F 127, Polyethylenglykol, Poloxamin 908, Polaxamer 407
Carbonsäuresalzen, wie zum Beispiel: Natriumoleat
Polyoxyethylenfettsäureestern, wie zum Beispiel:
Polyoxyethylenstearat
Natriumdioctylsulfosuccinat
Polyglutaraldehydnatriumhydrogensulfit-Addukt
Polyvinylsulfonsäure
Polyoxyethylenpolyoxypropylenen wie
Pluronic®F 68, Pluronic®F 108, Pluronic®F 127, Polyethylenglykol, Poloxamin 908, Polaxamer 407
Carbonsäuresalzen, wie zum Beispiel: Natriumoleat
Polyoxyethylenfettsäureestern, wie zum Beispiel:
Polyoxyethylenstearat
Natriumdioctylsulfosuccinat
Polyglutaraldehydnatriumhydrogensulfit-Addukt
Polyvinylsulfonsäure
ausgewählt. Sie können allein oder in Form ihrer Gemische verwendet werden.
Bevorzugt sind hiervon: Polyglutaraldehydnatriumsulfit-Addukt,
Pluronic®F 68, Pluronic®F 108 und Pluronic®F 127.
Besitzen die zum Aufbau der Mikropartikel benutzten polymerisierbaren
Aldehyde oberflächenaktive Eigenschaften, so kann auf die Verwendung von
Tensiden verzichtet werden. Als Beispiel derartiger Aldehyde sei der
Glutaraldehyd genannt.
Als in den Mikropartikeln in freier oder gebundener Form enthaltene Gase
bzw. leichtflüchtige Flüssigkeiten - bevorzugt sind hierbei Flüssigkeiten
mit einem Siedepunkt unter 60°C - sind u. a. geeignet:
Ammoniak
Luft
Edelgase bzw. Edelgasverbindungen (Helium, Neon, Argon, Xenon, Krypton)
Schwefelhalogenide, wie zum Beispiel: Schwefelhexafluorid,
Stickstoff
Kohlenstoffoxide
Sauerstoff
Wasserstoff,
Kohlenwasserstoffe oder deren Gemische, wie zum Beispiel:
Methan
Ethan
Propan
Butan
Pentan
Neopentan
Isopentan
Cyclopentan
Ethylen
Propylen
Acetylen
3,3-Dimethyl-1-Butin
2,3-Pentadien
2-Methyl-2-Butan
2-Methyl-1,3-Butadien
2-Butin
2-Methyl-1-Buten
3-Methyl-1-Buten,
halogenierte Kohlenwasserstoffe oder Gemische, wie zum Beispiel:
Methylenchlorid
1,1-Dichlorethylen
Isopropylchlorid
Dibromdifluormethan
Brommethan,
Ether, wie zum Beispiel: Dimethylether, Diethylether oder fluorierte Ether,
oder Verbindungen wie zum Beispiel:
Dimethylaminoaceton
Propylenoxid
N-Ethylmethylamin
N-Ethyldimethylamin
Furan.
Luft
Edelgase bzw. Edelgasverbindungen (Helium, Neon, Argon, Xenon, Krypton)
Schwefelhalogenide, wie zum Beispiel: Schwefelhexafluorid,
Stickstoff
Kohlenstoffoxide
Sauerstoff
Wasserstoff,
Kohlenwasserstoffe oder deren Gemische, wie zum Beispiel:
Methan
Ethan
Propan
Butan
Pentan
Neopentan
Isopentan
Cyclopentan
Ethylen
Propylen
Acetylen
3,3-Dimethyl-1-Butin
2,3-Pentadien
2-Methyl-2-Butan
2-Methyl-1,3-Butadien
2-Butin
2-Methyl-1-Buten
3-Methyl-1-Buten,
halogenierte Kohlenwasserstoffe oder Gemische, wie zum Beispiel:
Methylenchlorid
1,1-Dichlorethylen
Isopropylchlorid
Dibromdifluormethan
Brommethan,
Ether, wie zum Beispiel: Dimethylether, Diethylether oder fluorierte Ether,
oder Verbindungen wie zum Beispiel:
Dimethylaminoaceton
Propylenoxid
N-Ethylmethylamin
N-Ethyldimethylamin
Furan.
Bevorzugt sind hiervon: Luft, Argon, Xenon, Schwefelhexafluorid, Propan,
Butan und Furan.
Als am Aufbau der Mikropartikel beteiligten Kopplungsagenzien sind vor allem
geeignet:
- I. Aminogruppenhaltige Verbindungen, wie zum Beispiel:
Hydroxylamin
Butylamin
Allylamin
Ethanolamin
Trishydroxymethylaminomethan
3-Amino-1-propansulfonsäure
5-Aminovaleriansäure
8-Aminooctansäure
D-Glucosaminhydrochlorid
Aminogalactose
Aminosorbit
Aminomannit
Diethylaminoethylamin
Aniline
Sulfonilsäureamid
Cholin
N-Methylglucamin
Piperazin
1,6-Hexandiamin
Harnstoff
Hydrazin
Glycin
Alanin
Lysin
Serin
Valin
Leucin
Peptide
Proteine
Albumin
Polylysin
Gelatine
Polyglykolamine
Aminopolyalkohole
Dextransulfate mit Aminogruppen
Antikörper
Immunoglobuline - II. Säuregruppenhaltige Verbindungen, wie zum Beispiel:
Carbonsäuren
Essigsäure
Propionsäure
Buttersäure
Valeriansäure
Capronsäure
Caprylsäure
Caprinsäure
Laurinsäure
Myristinsäure
Palmitinsäure
Stearinsäure
Ölsäure
Linolsäure
Linolensäure
Cyclohexancarbonsäure
Phenylessigsäure
Benzoylessigsäure
Chlorbenoesäure
Brombenzoesäure
Nitrobenzoesäure
Ortho-Phthalsäure
Meta-Phthalsäure
Para-Phthalsäure
Salicylsäure
Hydroxybenzoesäure
Aminobenzoesäure
Methoxybenzoesäure - III. Hydroxygruppenhaltige Verbindungen, wie z. B.: Alkohole
Methanol
Ethanol
Propanol
Butanol
Pentanol
Hexanol
Meptanol
Octanol
Decanol
Dodecanol
Tetradecanol
Hexadecanol
Octadecanol
Isopropylalkohol
Isobutylalkohol
Isopentylalkohol
Cyclopentanol
Cyclohexanol
Crotylalkohol
Benzylalkohol
Phenylalkohol
Diphenylmethanol
Triphenylmethanol
Zimtalkohol
Ethylenglykol
1,3-Propandiol
Glycerin
Pentaerythrit - IV. Polymerisierfähige Substanzen, wie
α,β-ungesättigte Aldehyde, wie z. B.:
Acrolein
Crotonaldehyd
Propionaldehyd
α-substituierte Acroleinderivate, wie z. B.:
α-Methylacrolein
α-Chloracrolein
α-Phenylacrolein
α-Ethylacrolein
α-Isoproylacrolein
α-n-Butylacrolein
α-n-Propylacrolein
Dialdehyde, wie z. B.:
Glutaraldehyd, Succinaldehyd oder deren Derivate oder deren Mischungen mit zur Copolymerisation fähigen Zusätzen, wie z. B.:
α-substituierten Acroleinen
β-substituierten Acroleinen
Ethylcyanacrylaten
Methylcyanacrylaten
Butylacrylaten
Hexylcyanacrylaten
Methylmetacrylaten
Vinylalkoholen
Acrylsäuren
Methacrylsäuren
Acrylsäurechloriden
Acrylnitril
Methacrylnitrilen
Acrylamiden
Substituierten Acrylamiden
Hydroxymethylmethacrylaten
Mesityloxid
Dimethylaminoethylmethacrylaten-2-Vinylpyridinen
N-vinyl-2-Pyrrolidinon
Bevorzugt sind hiervon: Hydroxylamin, Trishydroxymethylaminomethan, 3-Amino-1-propansulfonsäure,
D-Glucosaminhydrochlorid, Aminomannit, Harnstoff,
Hydrazin, Proteine, Polyglykolamine und Aminopolyalkohole.
Die unter I. genannten Kopplungsagenzien sind über ihre Aminogruppe an die
sich auf der Oberfläche der aus polymerisierten Aldehyden und gegebenenfalls
Tensiden aufgebauten Mikropartikel befindlichen Formylgruppen kondensiert.
Ebenfalls über die Formylgruppen gebunden sind die unter IV. aufgeführten
Monomere, die mit weiteren Monomeren polymerisiert sind.
Die unter II. und III. genannten Säuren und Alkohole sind dagegen erst nach
vorheriger Umwandlung der Aldehydfunktion an die Mikropartikel angekoppelt.
Durch die Wahl geeigneter, über diese Kopplungsagenzien gebundenen Bio- oder
Makromoleküle, wie z. B. Enzyme, Dextrane, Immunoglobuline, monoklonale Antikörper
(s. weiter unten) erhält man erfindungsgemäße Mikropartikel, die eine
überraschend hohe Gewebe- und Organspezifität aufweisen.
Die erfindungsgemäßen Mikropartikel enthalten gegebenenfalls diagnostisch
oder therapeutisch wirksame Bestandteile zur Diagnose und Therapie von
Tumoren, wie zum Beispiel
Doxorubicin
Actinomycin
Magnetit
Mitomycin C
Triamcinolon.
Actinomycin
Magnetit
Mitomycin C
Triamcinolon.
Die erfindungsgemäßen Mikropartikel weisen die eingangs geschilderten
gewünschten Eigenschaften auf. Sie sind einfach und mit hoher Ausbeute
herstellbar. Eine Maßstabsvergrößerung der Herstellung (up-scaling) ist
ebenso wie die Reinigung der Mikropartikel problemlos.
Die Partikel weisen eine schmale Größenverteilung (monodispers) auf; es ist
dabei möglich, die Größe der Partikel je nach eingesetzter Konzentration der
Ausgangsstoffe über einen großen Bereich zu variieren (s. weiter unten).
Durch Steuerung der Herstellungsbedingungen (z. B. pH-Wert) ist es möglich,
auch das Molekulargewicht in großen Bereichen zu variieren.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Reaktion zur Synthese der Mikropartikel
durch viele Möglichkeiten ausgelöst werden kann, beispielsweise
Anionische Polymerisation durch pH-Änderung, kationische Polymerisation mit
z. B. Eisensalzen, radikalische Polyermisation mit UV-Licht und durch
ionisierende Strahlung.
Der für die Herstellung der Mikropartikel mögliche weite Temperaturbereich
(-5 bis +80°C) gestattet eine einfache Versuchssteuerung mit optimalen
Ausbeuten bei sehr unterschiedlichen Gasen bzw. leichtsiedenden Flüssigkeiten.
Die Partikel enthalten freie Aldehydgruppen, die durch chemische Reaktionen
mit anderen Molekülen kovalent verknüpft werden können. Diese Möglichkeit
gestattet es, die Eigenschaften der Partikeloberfläche gezielt zu verändern,
ohne die echogenen Eigenschaften zu beeinflussen. Durch Auswahl geeigneter
Moleküle läßt sich die kolloidale Stabilität beeinflussen. Insbesondere wird
dadurch das für kolloidale Systeme häufig auftretende Phänomen der Agglomeration
verhindert. Dies wiederum ist von großem Vorteil für die Entwicklung
einer stabilen Formulierung.
Neben der Beeinflussung der Stabilität bieten sich Möglichkeiten, die Oberfläche
der Partikel so zu verändern, daß ein drug-targeting möglich ist.
Dies geschieht durch Ankopplung geeigneter Bio- oder Makromoleküle (z. B.
monoklonaler Antikörper), die eine hohe Gewebe- und Organspezifität bewirken
(G. Gregoriadis, G. Poste "Targeting of Drugs", Plenum Press 1988, New York)
oder durch Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften der Partikel durch
Adsorption von Molekülen (z. B. Tensiden).
In Abhängigkeit von der Wahl dieser Moleküle und von der Größe der Mikropartikel
läßt sich eine Partikelanreicherung in/an Tumoren bzw. z. B. in der
Lunge, Leber, Milz und im Knochenmark erreichen. Die Anreicherung im
Knochenmark wird insbesondere dadurch erreicht, daß kleine Partikel
(<100 nm) mit z. B. Poloxamer 407 gecoatet werden. Sind die Partikel z. B.
mit Poloxamin 908 gecoated, wird das RES-System von diesen Partikeln überwunden,
und sie bleiben im Blutkreislauf (blood pool agent).
Durch mit Antikörpern gekoppelte Teilchen läßt sich eine Anreicherung der
Partikel in/an Tumoren erreichen.
Ein aktives targeting läßt sich auch mit Magnetit-enthaltenden Mikropartikeln
durchführen. Durch ein von außen angelegtes Magnetfeld werden die
Partikel in den gewünschten Stellen im intravasalen System angereichert. Es
ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, Strömungsverhältnisse z. B. in Blutgefäßen
zu untersuchen.
Mit Hilfe der mit Magnetit beladenen Partikel ist es auch möglich, durch ein
von außen eingestrahltes magnetisches Wechselfeld lokal hohe Temperaturen zu
erzeugen. Dies läßt sich therapeutisch ausnutzen, z. B. zur Zerstörung von
Tumoren (Hyperthermie-Therapie). Außer der Verwendung eines magnetischen
Wechselfeldes läßt sich ein Ultraschallfeld verwenden. Auch hierbei kommt es
zu starken lokalen Temperaturerhöhungen.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mikropartikel erfolgt dadurch, daß man
eine 0 bis 40%, vorzugsweise 0,01 bis 10% w/v Tensid(e) und 0 bis 10% w/v
diagnostisch oder therapeutisch wirksame Bestandteile und Gase oder leichtflüchtige
Flüssigkeiten enthaltende wäßrige Lösung unter Rühren, bei einer
Temperatur von -5% bis +80°C, vorzugsweise 0° bis 40°C, einem pH-Wert von
7 bis 14, vorzugsweise 9 bis 13, innerhalb von 1 Minute bis 10 Stunden,
vorzugsweise 10 Minuten bis 2 Stunden, und gegebenenfalls unter Einleiten
von Gas mit copolymerisierbarem/n Aldehyd(en) bis zu einer Konzentration
bezogen auf die Reaktionsmischung von 0,1 bis 50%, vorzugsweise 3 bis
20% w/v, sowie mit copolymerisierbaren Zusätzen einer Konzentration bezogen
auf die Reaktionslösung von 0 bis 20%, vorzugsweise 1 bis 5% w/v, mit
Crosslinker(n) einer Konzentration bezogen auf die Reaktionsmischung von
0-5%, vorzugsweise 0,1 bis 1% w/v, umsetzt,
anschließend - gegebenenfalls nach Reinigung - die so erhaltenen Mikropartikel
mit einer wäßrigen Lösung, die - bezogen auf die Aldehydmenge - bis zu
äquimolare Mengen an Kopplungsagenz sowie 0 bis 20%, vorzugsweise 0,01 bis
10% w/v Tensid(e) bezogen auf das Gesamtvolumen enthält, unter Rühren bis
zu 3 Tagen, vorzugsweise bis zu 2 Tagen, bei Temperaturen von 0° bis 60°C,
vorzugsweise 5° bis 30°C, bei einem pH-Wert von 3 bis 9, vorzugsweise
5 bis 8, umsetzt und - gewünschtenfalls nach Reinigung - diese gegebenenfalls
an Bio- oder Makromoleküle bindet.
Die nach der ersten Reaktionsstufe erhaltenen Polymeraldehyd-Partikel haben
auf der Oberfläche Aldehydgruppen. Mit diesen Aldehydgruppen lassen sich die
für Aldehyde typischen Reaktionen durchführen (R. C. Schulz, Kolloidzeitschrift
und Zeitschrift für Polymere, 182 (1-2), 99 (1961); Lehrbuch der
organischen Chemie "Organikum", VEB Verlag der Wissenschaften, Berlin,
1984). Dadurch ist man in der Lage, aufder Partikeloberfläche Moleküle
anzukoppeln, die die Oberflächeneigenschaften ändern.
Beispiele für mögliche Reaktionen der Aldehydgruppen:
- - Reduktion zu Alkohol
- - Oxidation zu Säuren
- - Oximierung
- - Iminbildung, gegebenenfalls gefolgt von Hydrierung
- - Hydrazonbildung, gegebenenfalls gefolgt von Hydrierung
- - Mercaptalisierung
- - Acetalisierung
- - Disproportionierung durch NaOH (Cannizzaro-Reaktion)
- - Aldolkondensation
Die Kopplung von aminogruppenhaltigen Molekülen an die in der ersten
Reaktionsstufe gebildeten Partikel erfolgt durch Umsetzung mit den Aldehydgruppen.
Hierbei wählt man beispielsweise folgende experimentelle
Bedingungen:
1000 mg Polyacrolein- Partikel werden in 50 ml destilliertem Wasser suspendiert.
Zu dieser Partikelsuspension werden 5000 mg der umzusetzenden
Substanz zugegeben und bei Raumtemperatur gerührt. Entsprechend der
Reaktionsgeschwindigkeit der Umsetzung muß gerührt werden; bei langsamen
Reaktionsgeschwindigkeiten bis 48 Stunden. Die Partikelsuspension wird
anschließend dialysiert (Cut off 10000 d).
Enthalten die durch z. B. die oben angegebenen Reaktionen eingeführten
Substituenten (gegebenenfalls intermediär geschützte) funktionelle Gruppen,
so können diese nach dem Fachmann bekannten Verfahren in für die Kopplung an
Bio- oder Makromoleküle geeignete reaktive Gruppen umgewandelt werden.
Bevorzugte derartige Gruppen sind beispielsweise die Maleimidobenzoyl-,
3-Sulfomaleimido-benzoyl-, 4-(Maleimidomethyl)-cyclohexylcarbonyl-,
4-[3-Sulfo-(maleimido-methyl)-cyclohexyl-carbonyl-, 4-(p-Maleimidophenyl)-butyryl-,
3-(2-Pyridyl-dithio)propionyl-, Methacryloyl-(pentamethylen)-amido-,
Bromacetyl-, Jodacetyl-, 3-Jodpropyl-, 2-Bromethyl-, 3-Mercaptopropyl-,
2-Mercaptoethyl-, Phenylenisothiocyanat, 3-Aminopropyl-, Benzyl
ester-, Ethylester-, t-Butylester, Amino-, C₁-C₆-Alkylamino-, Aminocarbonyl-,
Hydrazino-, Hydrazinocarbonyl-, Maleimido-, Methacrylamido-,
Methacryloylhydrazinocarbonyl-, Maleimidamidocarbonyl-, Halogeno-,
Mercapto-, Hydrazinotrimethylenhydrazinocarbonyl-, Aminodimethylenamidocarbonyl-,
Bromcarbonyl-, Phenylendiazonium-, Isothiocyanat-, Semicarbazid-,
Thiosemicarbazid-, Isocyanat-Gruppe.
Eine Aminogruppe kann beispielsweise nach literaturbekannten Methoden
(z. B. mit Thiophosgen in einem Zweiphasensystem, S. Scharma, Synthesis 1978,
803, D. K. Johnson, J. Med. Chem. 1989, Vol. 32, 236) in eine Isothiocyanatgruppe
umgewandelt werden.
Durch Umsetzung einer Aminofunktion mit einem Halogenessigsäurehalogenid
kann eine α-Halogenacetamidgruppe generiert werden (JACS 1969, Vol. 90,
4508; Chem. Pharm. Bull. 29 (1), 128, 1981), die ebenso wie z. B. die
Isothiocyanatgruppe zur Kopplung an Bio- und Makromoleküle geeignet ist.
Als Substituenten, der in eine für eine Bindung an ein Makro- oder
Biomolekül geeignete funktionelle Gruppe überführt werden kann, sind unter
anderem Hydroxy- und Nitrobenzyl-, Hydroxy- und Carboxyalkyl- sowie Thioalkylreste
mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen geeignet. Sie werden nach dem
Fachmann bekannten Literaturverfahren [Chem. Pharm. Bull. 33, 674 (1985).
Compendium of Org. Synthesis Vol. 1-5, Wiley and Sons, Inc., Houben-Weyl,
Methoden der organischen Chemie, Band VIII, Georg Thieme Verlag, Stuttgart,
J. Biochem. 92, 1413, (1982)] in die gewünschten Substituenten (zum Beispiel
mit der Amino-, Hydrazino-, Hydrazinocarbonyl-, Epoxid-, Anhydrid-, Methacryloylhydrazinocarbonyl-,
Maleimidamidocarbonyl-, Halogeno-, Halogenocarbonyl-,
Mercapto-, Isothiocyanatgruppe als funktioneller Gruppe) umgewandelt,
wobei im Fall des Nitrobenzylrestes zunächst eine katalytische
Hydrierung (zum Beispiel nach P. N. Rylander, Catalytic Hydrogenation over
Platinum Metals, Academic Press 1967) zum Aminobenzylderivat vorgenommen
werden muß.
Beispiele für die Umwandlung von an aromatische oder aliphatische Reste
gebundenen Hydroxy- oder Aminogruppen sind die in geeigneten Lösungsmitteln
wie Tetrahydrofuran, Dimethoxyethan oder Dimethylsulfoxid, zweiphasigen
wäßrigen Systemen, wie z. B. Wasser/Dichlormethan, in Gegenwart eines Säurefängers
wie zum Beispiel Natriumhydroxid, Natriumhydrid oder Alkali oder
Erdalkalicarbonaten wie zum Beispiel Natrium-, Magnesium-, Kalium-, Calciumcarbonat
oder Poly-(t-vinylpyridin) Reillex® bei Temperaturen zwischen
0°C und dem Siedepunkt des jeweiligen Lösungsmittels, vorzugsweise jedoch
zwischen 20°C und 60°C, durchgeführten Umsetzungen mit einem Substrat der
allgemeinen Formel I
Nf-L-Fu (I)
worin Nf für ein Nucleofug wie z. B. Cl, Br, J, CH₃C₆H₄SO₃ oder CF₃SO₃,
L für einen aliphatischen, aromatischen, arylaliphatischen, verzweigten,
geradkettigen oder cyclischen Kohlenwasserstoffrest mit bis zu 20 Kohlenstoffatomen
und Fu für die gewünschte funktionelle Gruppe, gegebenenfalls in
geschützter Form, stehen (DE-OS 34 17 413).
Als Beispiele für Verbindungen der allgemeinen Formel I seien genannt
Umwandlungen von Carboxy-Gruppen können zum Beispiel nach der Carbodiimid-Methode
(Fieser, Reagents for Organic Synthese 10, 142), über ein
gemischtes Anhydrid [Org. Prep. Proc. Int. 7, 215 (1975)] oder über einen
aktivierten Ester (Adv. Org. Chem. Part B, 472) durchgeführt werden.
Die so erhaltenen kopplungsagenz-tragenden Mikropartikel können auch an Bio-
oder Makromoleküle geknüpft sein, von denen bekannt ist, daß sie sich in dem
zu untersuchenden Organ oder Organteil besonders anreichern. Solche Moleküle
sind beispielsweise Enzyme, Hormone, Polysaccharide wie Dectrane oder
Stärken, Porphyrine, Bleomycine, Insulin, Prostaglandine, Steroidhormone,
Aminozucker, Aminosäuren, Peptide wie Polylysin, Proteine (wie zum Beispiel
Immunoglobuline, monoklonale Antikörper, Lektine), Lipide (auch in Form von
Liposomen) und Nukleotide vom DNA- oder RNA-Typ. Besonders hervorzuheben
sind Konjugate mit Albuminen, wie Humanserumalbumin, Antikörpern, wie zum
Beispiel monoklonale, für tumorassoziierte Antigene spezifische Antikörper
oder Antimyosin. Anstelle von biologischen Makromolekülen können auch
geeignete synsthetische Polymere wie Polyethylenimine, Polyamide, Polyharnstoffe,
Polyether wie Polyethylenglykole und Polythioharnstoffe angeknüpft
werden. Die hieraus gebildeten pharmazeutischen Mittel eignen sich beispielsweise
zur Anwendung in der Tumor- und Infarkt-Diagnostik sowie Tumortherapie.
Monoklonale Antikörper (zum Beispiel Nature 256, 495, 1975) haben
gegenüber polyklonalen Antikörpern die Vorzüge, daß sie spezifisch für eine
antigene Determinate sind, eine definierte Bindungsaffinität besitzen,
homogen sind (damit wird ihre Reindarstellung wesentlich einfacher) und in
Zellkulturen in großen Mengen herstellbar sind. Als solche sind zum Beispiel
für die Tumordarstellung monoklonale Antikörper bzw. deren Fragmente Fab und
F(ab′)₂ geeignet, die zum Beispiel spezifisch sind für humane Tumore des
Gastrointestinaltraktes, der Brust, der Leber, der Blase, der Keimdrüsen und
von Melanomen [Cancer Treatment Repts. 68, 317, (1984), Bio Sci 34, 150,
(1984)] oder gegen Carcinomembryonales Antigen (CEA), Humanes Choriogonadotropin
(β-HCG) oder andere tumorständige Antigene, wie Glycoproteine,
gerichtet sind [New Engl. J. Med. 298, 1384, (1973), US-P 43 31 647].
Geeignet sind unter anderem auch Anti-Myosin, Anti-Insulin- und Anti-Fibrin-Antikörper
(US-P 40 36 945).
Coloncarcinome lassen sich mit Hilfe von Mikropartikel-Konjugation mit dem
Antikörper 17-1A (Centocor, USA) diagnostisch nachweisen.
Im Falle der Antikörper-Konjugate darf die Bindung des Antikörpers an die
Mikropartikel nicht zum Verlust oder zur Verminderung der Bindungsaffinität
und Bindungsspezifität des Antikörpers zum Antigen führen. Dies kann entweder
durch Bindung an den Kohlenhydrat-Anteil im Fc-Teil des Glycoproteins
bzw. in den Fab oder F(ab′)₂-Fragmenten oder durch Bindung an Schwefelatome
des Antikörpers bzw. der Antikörper-Fragmente erfolgen.
Im ersten Fall muß zunächst eine oxidative Spaltung von Zuckereinheiten zur
Generation kopplungsfähiger Formylgruppen durchgeführt werden. Diese Oxidation
kann auf chemischem Wege mit Oxidationsmitteln wie z. B. Perjodsäure,
Natriummetaperjodat oder Kaliummetaperjodat nach literaturbekannten Methoden
(zum Beispiel J. Histochem and Cytochem. 22, 1084, 1974) in wäßriger Lösung
in Konzentrationen von 1 bis 100, vorzugsweise 1 bis 20 mg/ml, und einer
Konzentration des Oxidationsmittels zwischen 0,001 bis 10 mMol, vorzugsweise
1 bis 10 mMol, in einem pH-Bereich von ca. 4 bis 8 bei einer Temperatur
zwischen 0 bis 37°C und einer Reaktionsdauer zwischen 15 Minuten und
24 Stunden vorgenommen werden. Auch auf enzymatischem Wege kann die Oxydation,
beispielsweise mit Hilfe von Galaktoseoxidase, in einer Enzymkonzentration
von 10-100 Einheiten/ml, einer Substratkonzentration von 1 bis
20 mg/ml, bei einem pH-Wert von 5 bis 8, einer Reaktionsdauer von 1 bis
8 Stunden und einer Temperatur zwischen 20 und 40°C, durchgeführt werden
(zum Beispiel J. Biol. Chem. 234, 445, 1959).
An die durch Oxidation generierten Aldehyde werden Mikropartikel mit geeigneten
funktionellen Gruppen, wie zum Beispiel Hydrazin, Hydrazid, Hydroxylamin,
Phenylhydrazin, Semicarbazid und Thiosemicarbazid, durch Reaktion
zwischen 0-37°C, bei einer Reaktionsdauer von 1 bis 65 Stunden, einem
pH-Wert zwischen ca. 5,5 und 8, einer Antikörperkonzentration von 0,5 bis
20 mg/ml und einem molaren Verhältnis des Komplexbildners zum Antikörperaldehyden
von 1 : 1 bis 1000 : 1 gebunden. die anschließende Stabilisierung des
Konjugats erfolgt durch Reduktion der Doppelbindung, z. B. mit Natriumborhydrid
oder Natriumcyanoborhydrid; das Reduktionsmittel wird dabei in einem
10- bis 100fachen Überschuß verwendet (zum Beispiel J. Biol. Chem. 254, 4359,
1979).
Die zweite Möglichkeit der Bildung von Antikörper-Konjugaten geht aus von
einer schonenden Reduktion der Disulfid-Brücken des Immunoglobulin-Moleküls;
hierbei werden die empfindlichen Disulfid-Brücken zwischen den H-Ketten
des Antikörper-Moleküls gespalten, während die S-S-Bindungen der Antigenbindenden
Region intakt bleiben, so daß praktisch keine Verminderung der
Bindungsaffinität und -spezifität des Antikörpers eintritt (Biochem. 18,
2226, 1979, Handbook of Experimental Immunology, Vol. 1, Second Edition,
Blackwell Scientific Publications, London 1973, Chapter 10). Diese freien
Sulfhydryl-Gruppen der interH-Ketten Regionen werden dann mit geeigneten
funktionellen Gruppen der Mikropartikel bie 0 bis 37°C, einem pH-Wert von
ca. 4 bis 7, und einer Reaktionsdauer von 3 bis 72 Stunden unter Ausbildung
einer kovalenten Bindung, die die Antigen-Bindungsregion des Antikörpers
nicht beeinflußt, umgesetzt. Als geeignete reaktive Gruppen seien beispielsweise
genannt: Halogenalkyl-, Halogenacetyl-, p-Mercuribenzoat-, Isothiocyanat-,
Thiol-, Epoxidgruppen sowie Gruppen, die einer Michael-Additions-Reaktion,
wie zum Beispiel Maleinimide, Methacrylogruppen (zum Beispiel
J. Amer. Chem. Soc. 101, 3097, 1979), zu unterwerfen sind.
Zur Verknüpfung der Antikörperfragmente mit den Mikropartikeln gibt es
zusätzlich eine Reihe geeigneter, oft auch kommerziell erhältlicher bifunktioneller
"Linker" (siehe zum Beispiel Pierce, Handbook and General
Catalogue 1986), die sowohl gegenüber den SH-Gruppen der Fragmente als auch
gegenüber den Amino- bzw. Hydrazinogruppen der Mikropartikel reaktiv sind.
Als Beispiele seien genannt:
m-Maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimidester (MBS),
M-Maleimidobenzoyl-N-sulfosuccinimidester (Sulfo-MBS),
N-Succinimidyl-[4-(Iodacetyl)-amino]benzoesäureester (SIAB),
Succinimidyl-4(N-maleimidomethyl)-cyclohexan-1-carbonsäureester (SMCC),
Succinimidyl-4(p-maleimidophenyl)-buttersäureester (SMPB),
N-Succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)-propionsäureester (SDPD),
4-[3-(2,5-Dioxo-3-pyrrolinyl)-propionyloxy]-3-oxo-2,5-diphenyl-2,3-d-ihydrothiophen-1,1-dioxid,
Acetylalanylleucylalanylaminopbenzyl,
Acetamido-p-thioureidobenzyl.
M-Maleimidobenzoyl-N-sulfosuccinimidester (Sulfo-MBS),
N-Succinimidyl-[4-(Iodacetyl)-amino]benzoesäureester (SIAB),
Succinimidyl-4(N-maleimidomethyl)-cyclohexan-1-carbonsäureester (SMCC),
Succinimidyl-4(p-maleimidophenyl)-buttersäureester (SMPB),
N-Succinimidyl-3-(2-pyridyldithio)-propionsäureester (SDPD),
4-[3-(2,5-Dioxo-3-pyrrolinyl)-propionyloxy]-3-oxo-2,5-diphenyl-2,3-d-ihydrothiophen-1,1-dioxid,
Acetylalanylleucylalanylaminopbenzyl,
Acetamido-p-thioureidobenzyl.
Es können auch Bindungen nicht-kovalenter Art zur Kopplung an das Bio- oder
Makromolekül genutzt werden, wobei sowohl ionische als auch von der Waals-
und Wasserstoffbrücken-Bindungen in wechselnden Anteilen und Stärke
(Schlüssel-Schloß-Prinzip) zur Bindung beitragen können (zum Beispiel
Avidin-Biotin, Antikörper-Antigen). Auch Einschlußverbindungen (host-guest)
kleinerer Komplexe in größere Cavitäten beim Makromolekül sind möglich.
Das Kopplungsprinzip besteht darin, zunächst ein bifunktionelles Makromolekül
herzustellen, indem man entweder ein gegen ein Tumorantigen
gerichtetes Antikörper-Hybridom mit einem gegen die erfindungsgemäßen Mikropartikel
gerichteten zweiten Antikörper-Hybridom fusioniert oder die beiden
Antikörper chemisch über einen Linker (beispielsweise in der im J. Amer.
Chem. Soc. 101, 3097 (1979) angegebenen Weise) miteinander verknüpft oder
den gegen das Tumorantigen gerichteten Antikörper, gegebenenfalls über einen
Linker, an Avidin (bzw. Biotin) bindet [D. J. Hnatowich et al., J. Nucl. Med.
28, 1294 (1987)]. Anstelle der Antikörper können auch ihre entsprechenden
F(ab)- bzw. F(ab′)₂-Fragmente verwendet werden. Für die pharmazeutische
Anwendung injiziert man zunächst das bifunktionelle Makromolekül, das sich
am Zielort anreichert, und dann im zeitlichen Abstand die erfindungsgemäßen
Mikropartikel [gegebenenfalls an Biotin (bzw. Avidin) gebunden], di in-vivo
am Zielort angekoppelt werden und dort ihre diagnostische oder therapeutische
Wirkung entfallen können. Darüberhinaus können auch andere Kopplungsmethoden
wie beispielsweise das in Protein Tailoring Food Med. Uses [Am.
Chem. Soc. Symp.] (1985), 349, beschriebene "Reversible Radiolabeling" zur
Anwendung kommen.
Mit der sogenannten Festphasen-Kopplung steht eine besonders einfache
Methode zur Herstellung von Antikörper-Konjugaten bzw. Antikörperfragment-Konjugaten
zur Verfügung: Der Antikörper wird an eine stationäre Phase (z. B.
einen Ionenaustauscher), der sich zum Beispiel in einer Glassäule befindet,
gekoppelt. Durch sukzessives Spülen der Säule mit einer zur Generierung von
Aldehyd-Gruppen geeigneten Lösung, Waschen, Spülen mit einer Lösung der
funktionalisierten Mikropartikel, Waschen und schließlich Eluieren des
Konjugats werden sehr hohe Konjugat-Ausbeuten erhalten.
Dieses Verfahren erlaubt die automatische und kontinuierliche Produktion
beliebiger Mengen an Konjugaten.
Auch andere Kopplungsschritte können auf diese Art und Weise durchgeführt
werden.
So können zum Beispiel durch die Sequenz Papain-Reduktion/bifunktioneller
Linker/funktionalisierte Mikropartikel Fragment-Konjugate hergestellt
werden.
Die so gebildeten Verbindungen werden anschließend vorzugsweise chromatographisch
gereinigt.
Es lassen sich Partikel in der Größe von 0,04-100 µm, vorzugsweise
0,1-40 µm, herstellen. Die Größe der Partikel läßt sich im wesentlichen
beeinflussen durch Variation der Ausgangskonzentration von Monomer, Tensid
und pH-Wert.
1. Acroleinkonzentration: | |
10% (W/V) | |
Tensidkonzentration: | 1,5% (W/V) |
pH-Wert: | 10,0 |
Temperatur: | 4°C |
Werden diese Bedingungen gewählt, so erhält man Partikel mit einem
mittleren Durchmesser von 750 nm.
2. Acroleinkonzentration: | |
20% (W/V) | |
Tensidkonzentration: | 0,2% (W/V) |
pH-Wert: | 10,0 |
Temperatur: | 2°C |
Unter diesen Bedingungen erhält man Partikel mit einem mittleren
Durchmesser von 40 µm.
3. Bei gleichen Bedingungen wie unter 2.) aufgeführt, jedoch bei einer
Acroleinkonzentration von 10% (W/V) erhält man Partikel mit einem
mittleren Durchmesser von 8 µm.
4.) Acroleinkonzentration: | |
10% (W/V) | |
Tensidkonzentration: | 0,5% (W/V) |
pH-Wert: | 11,0 |
Mittlerer Partikeldurchmesser: | 560 nm |
5.) Unter gleichen Bedingungen wie unter 4.), nur bei einem pH-Wert von 9
ergibt sich eine mittlere Partikelgröße von 3,2 µm.
Als Tensid wird Polyglutaraldehydnatriumhydrogensulfit-Addukt (PGL)
verwendet.
Eine 25% wäßrige Lösung von Glutaraldehyd wird über Aktivkohle gereinigt.
Anschließend wird durch die Einleitung von N₂ in die wäßrige Lösung die
Lösung von O₂ befreit. Ferner wird eine Pufferlösung (Phosphatpuffer,
1 molar) auf pH=11 eingestellt. Die Pufferlösung wird auch von O₂ durch
Einleitung von N₂ befreit. Die Pufferlösung und Glutaraldehydlösung werden
zusammengebracht und unter N₂-Atmosphäre 72 Stunden lang polymerisiert.
Danach wird das Polymerisat filtriert und mit Aceton und Wasser gewaschen.
Das gewaschene Polymerisat wird im Vakuumtrockenschrank bei 45°C
getrocknet. In 30 ml H₂O, das 12,5 g NaHSO₃ enthält, werden 5 g Polyglutaraldehyd
gelöst. Die Lösung wird mit destilliertem H₂O dialysiert.
Anschließend wird die Lösung lyophilisiert.
Die erfindungsgemäßen Partikel lassen sich in wäßrigen Lösungen suspendieren,
ohne daß es zu Aggregation der Teilchen kommt. Zur Herstellung einer
galenischen Formulierung, die parenteral applizierbar ist, lassen sich
wäßrige Lösungen verwenden, die isotonisierende Zusätze wie Natriumchlorid,
Zuckeralkohole (Mannit, Sorbit, Xylit etc.) oder Zucker (Glucose, Fructose)
enthalten. Zur Einstellung des pH-Wertes können Puffer wie Trometamol/HCl,
Citronensäure/NaOH etc. gewählt werden.
1.) In 100 ml einer Formulierung sind enthalten:
Partikel:|100 mg | |
Trometamol: | 2,4 mg |
+HCL für pH | 7,4 |
Mannit: | 5500 mg |
Wasser: | ad 100 ml |
2.) In 100 ml einer Formulierung sind enthalten:
Partikel:|50 mg | |
Natriumchlorid: | 860 mg |
Wasser | ad 100 ml |
Ein Aufschwimmen der Partikel kann dadurch verhindert werden, daß die
mittlere Dichte des Partikels an die des umgebenden Vehikels angeglichen
wird. Dazu sind folgende Maßnahmen geeignet:
- a) Die Partikel können so hergestellt werden, daß sie aufschwimmen, sedimentieren oder statistisch verteilt in der wäßrigen Lösung schweben.
- b) Eine weitere Möglichkeit, die Dichte der Partikel der Dichte des Vehikels anzupassen, besteht darin, daß man die mittlere Dichte durch Zusätze von Substanzen höherer Dichte (Röntgenkontrastmittel, Magnetite) beeinflußt. Diese Möglichkeit bietet sich an bei Partikeln mit geringem Polyaldehydgehalt.
Die erfindungsgemäßen pharmazeutischen Mittel enthalten 0,1 µg-100 mg
Mikropartikel/ml, vorzugsweise 10 µg-1 mg Mikropartikel/ml galenischer
Formulierung und werden in der Regel in Dosen von 0,01 ml-10 ml/kg,
vorzugsweise 0,1-1 ml/kg Körpergewicht, dosiert. Sie sind zur enteralen
und parenteralen Applikation bestimmt.
Zur Verwendung in der Hyperthemie-Therapie werden die erfindungsgemäßen
pharmazeutischen Mittel in der Regel in Mengen von 0,001-10 mg, vorzugsweise
0,01-1 mg pro g Tumor eingesetzt.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie auf
diese zu beschränken.
A) Eine tensidhaltige (0,01-5% w/v wäßrige Lösung wird unter Rührung
auf 0°C abgekühlt. Dabei wird ein Gas in die Lösung eingeleitet. Der
pH-Wert der Lösung wird mit NaOH auf den gewünschten pH-Wert (vorzugsweise
9-13) eingestellt. Zu dieser Lösung wird das Monomer bzw.
Monomergemisch gegeben. Nach 30 Minuten wird die Rührgeschwindigkeit
reduziert. Nach 1 Stunde wird das Reaktionsgemisch mit der oben angegebenen
tensidhaltigen wäßrigen Lösung verdünnt. Die Rührgeschwindigkeit
wird noch weiter gesenkt. Nach 4 Stunden werden die ausgefallenen
nicht-gasenthaltenden Mikropartikel von der übrigen Suspension
dekantiert und verworfen. Die dekantierte Suspension wird dialysiert,
um das Kontrastmittel von Restmonomeren zu reinigen.
Ausbeute: 80-90%.
B) Eine wäßrige Lösung, welche die gewünschte Tensid- und Monomermenge
enthält, wird auf 0°C abgekühlt. Dabei wird das gewünschte Gas unter
Rühren durch die Lösung eingeleitet. Anschließend wird mit NaOH der
pH-Wert der Lösung auf vorzugsweise 9-13 eingestellt. Nach 1 Stunde
wird das Reaktionsgemisch verdünnt. Nach 3-4 Stunden wird die Mikropartikel
enthaltende Suspension von dem ausgefallenen Polymerisat, das
verworfen wird, getrennt. Die Suspension wird durch Dialyse gereinigt.
Ausbeute: 80-90%.
Es werden 91 ml 0,5%ige wäßrige Tensidlösung in einen Kolben gegeben. Der
pH-Wert der Lösung wird mit 0,2 N NaOH-Lösung auf 11 eingestellt. Durch die
Lösung wird N₂ eingeleitet. Zu der auf 0°C abgekühlten 0,5%igen Tensidlösung
wird 9,5 ml frisch destilliertes Acrolein getropft. Nach 1 Stunde
werden zum Reaktionsgemisch weitere 100 ml 0,5%ige Tensidlösung gegeben.
Nach 3 Stunden wird die Mikropartikel enthaltende Suspension von den ausgefallenen
Polymeren dekantiert und durch Dialyse gereinigt.
Es werden 82 ml 0,08%ige wäßrige Tensidlösung in einen Kolben gegeben. Die
Lösung wird auf 0°C abgekühlt. Zu der abgekühlten Lösung werden 18 ml
frisch destilliertes Acrolein zugegeben. In die Lösung wird unter Rühren
Argon eingeleitet. Nach 1 Stunde wird der pH-Wert der Lösung mit einer
0,2 N NaOH-Lösung auf 12 eingestellt. Nach 2 Stunden werden 100 ml 0,08%ige
Tensidlösung zugegeben. Nach 3 Stunden wird die Suspension dekantiert und
dialysiert.
Es werden 70 ml 0,08%ige wäßrige Tensidlösung, die 10% Dimethylformamid
enthält, in einen Kolben gegeben. Der pH-Wert der Lösung wird mit
0,2 N NaOH-Lösung auf 11,5 eingestellt. Die Lösung wird auf 0°C abgekühlt.
Dabei wird N₂ in die Lösung eingeleitet. In diese Lösung werden 30 ml frisch
destilliertes Acrolein getropft. Nach 1 Stunde wird der Lösung 100 ml
0,08%ige Tensidlösung zugegeben. Nach 4 Stunden wird die Suspension von den
ausgefallenen Polymeren getrennt und gereinigt.
Es werden 91 ml 0,5%ige wäßrige Tensidlösung, die 5% Magnetit enthält, in
einem Kolben auf 0°C abgekühlt. Der pH-Wert der Lösung wird mit 0,2 N NaOH
auf 12 eingestellt. Durch die Lösung wird N₂ eingeleitet. Zu der auf 0°C
abgekühlten Lösung werden 9 ml frisch destilliertes Acrolein zugetropft.
Nach 1 Stunde werden dem Reaktionsgemisch 100 ml der 0,5%igen Tensidlösung
zugegeben. Die Mikropartikel enthaltende Suspension wird durch Dekantieren
von ausgefallenen Polymeren getrennt und dialysiert.
Es werden 91 ml 0,5%ige Tensidlösung in einen Kolben gegeben. Der pH-Wert
der Lösung wird durch Zugabe von 0,2 N NaOH-Lösung auf 12 eingestellt. Die
Lösung wird auf 0°C abgekühlt. Durch die Lösung wird Argon eingeleitet. Zu
dieser Lösung werden 9 ml frisch destilliertes Acrolein, welches 5% Butylcyanoacrylat
enthält, zugetropft. Nach 1 Stunde werden weitere 100 ml der
0,5%igen Tensidlösung zugegeben. Die Suspension wird vom Bodensatz getrennt
und gereinigt.
Es werden 91 ml 0,08%ige wäßrige Tensidlösung in einen Kolben gegeben. Der
pH-Wert der Lösung wird durch Zugabe von 0,2 N NaOH-Lösung auf 10,5 eingestellt.
Die Lösung wird auf 0°C abgekühlt. Durch die Lösung wird N₂ eingeleitet.
Zu dieser Lösung werden 9 ml frisch destilliertes Acrolein, welches
20% α-Methylacrolein enthält, zugetropft. Nach 1 Stunde werden weitere
100 ml der 0,08%igen Tensidlösung zugegeben. Nach 2 Stunden wird die Mikrosphären-
Suspension vom Bodensatz getrennt und gereinigt.
Es werden 91 ml 0,08%ige wäßrige Tensidlösung, welche 25% Isopentan
enthält, in einen Kolben gegeben. Die Lösung wird auf 0°C abgekühlt. Zu
dieser Lösung werden 9 ml frisch destilliertes Acrolein unter Rühren zugegeben.
Nach 2 Stunden wird das Reaktionsgemisch filtriert. Die Mikropartikel
werden durch Waschen mit Wasser gereinigt. Die Mikrosphären werden in Wasser
resuspendiert.
Tensidlösung: Polyglutaraldehydnatriumhydrogensulfit-Addukt.
Tensidlösung: Polyglutaraldehydnatriumhydrogensulfit-Addukt.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 1 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg 3-Aminopropansulfon
zugegeben und 48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die
Suspension gegen Wasser dialysiert.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 2 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg 3-Aminopropanphosphat
zugegeben und 48 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die
Suspension gegen Wasser dialysiert.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 3 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg 8-Aminooctansäure zugegeben
und 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die Suspension
gegen Wasser dialysiert.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 4 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg 5-Aminovaleriansäure
zugegeben und 36 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die
Suspension gegen Wasser dialysiert.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 5 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg D-Glucoseaminhydrochlorid
zugegeben und 30 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die
Suspension gegen Wasser dialysiert.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 6 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg Hexamethylendiamin zugegeben
und 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die Suspension
gegen Wasser dialysiert.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 7 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg Polylysin
(MG=32 600 Dalton) zugegeben und 30 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Danach wird die Suspension mit Wasser gewaschen.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 5 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg Human Albumin zugegeben
und 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird die Suspension mit
Wasser gewaschen.
1000 mg Polyacrolein-Mikropartikel aus Beispiel 4 werden in 50 ml Wasser
resuspendiert. Zu dieser Suspension werden 1000 mg von (2-Diethylamino(-
ethylamin zugegeben und 20 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Danach wird
die Suspension gegen Wasser dialysiert.
In in-vitro-Experimenten werden durch Rückstreumessungen der Echoamplitude
von Suspensionen beispielhaft ausgewählter erfindungsgemäßer Mikropartikel
deren sehr gute akustische Eigenschaften belegt.
Zur Erklärung der in-vitro-Versuche und der daraus gewonnenen Abbildungen:
Die Meßapparatur besteht aus einem Ultraschallsender kombiniert mit einem
Ultraschallempfänger und einer Meßküvette mit der Probe. Zur Messung der
akustischen Eigenschaften der Probe wird ein Ultraschallimpuls ausgesendet.
Der Impuls wird an der Glaswand der Küvette gestreut, durchläuft die Probe
und wird dann, falls die Probe nicht echogen ist, an der Rückseite der
Küvette gestreut. Die Rückstreuung des Ultraschallimpulses wird vom
Empfänger gemessen und durch eine Änderung der Amplitude (siehe Abbildungen)
angezeigt.
In Abb. 1 ist das Rückstreuverhalten von Wasser (als Beispiel für eine nichtechogene
Probe) dargestellt. Es ist deutlich die Rückstreuamplitude der Vorderwand
(bei 3 µsec) und der Rückwand (bei ca. 16 µsec) der Küvette
erkennbar.
Wird eine echogene Probe vermessen, so ergibt sich eine Rückstreuverhalten
wie es in den Abb. 2-4 wiedergegeben ist. Das Rückstreusignal der Küvettenwand
wird nicht erhalten, da der Ultraschallimpuls durch Wechselwirkung
mit der echogenen Probe dissipiert bzw. so verändert wird, daß keine Rückstreuung
mehr zum Empfänger erfolgen kann.
Es wurden die Rückstreuamplituden von wäßrigen Partikelsuspensionen der
Beispiele 8 (Abb. 2), 11 (Abb. 4), jeweils in einer Konzentration
von 0,5 mg/ml, bestimmt.
Zur Durchführung einer echokardiographischen Untersuchung bei einem
ca. 10 kg schweren Hund (Beagle) werden die erfindungsgemäßen Kontrastmittel
folgenderweise verwendet: Aus dem Vial mit der gebrauchsfertigen Suspension
wird 1 ml der Lösung entnommen, die 40 µg/ml mit Albumin gekoppelte Partikel
(Beispiel 15) in 5% Glukoselösung enthält. Die Injektion dieses Kontrastmittels
erfolgt in die Vena saphena ramus caudalis über einen allseitig
offenen Dreiwegehahn mit einer Injektionsgeschwindigkeit von mindestens
1 ml/s, günstiger jedoch mit einer Geschwindigkeit von 3 ml/s, gefolgt von
einer Nachinjektion von 5 ml einer physiologischen Kochsalzlösung (0,9%ig).
Die Nachinjektion erfolgt, um einen möglichst lange bestehenbleibenden
Kontrastmittelbolus zu erhalten. Vor der Injektion (Abb. 5) wird ein
"apikaler Vierkammerblick" bei dem Versuchstier mit einem handelsüblichen
Schallkopf für die Echokardiographie an der Thoraxwand (transthorakale
Ableitung) eingestellt und mit einer Klammer fixiert. Vor, während und nach
der Injektion wird die Schallableitung auf dem Bildschirm des Ultraschall-
Untersuchungsgerätes angezeigt und ggf. auf Videoband oder mit einem Videoprinter
dokumentiert. Diese Versuchsanordnung entspricht dem Stand der
Technik und ist dem Fachmann bekannt.
Bei Erreichen des Ultraschall-Kontrastmittels im rechten Herz lassen sich
die Kontrasteffekte im Farbdoppler, im 2D-Echobild oder im M-Mode Echobild
verfolgen. Das Kontrastmittel markiert zuerst das Blut des rechten Vorhofes,
dann wird der rechte Ventrikel und schließlich die Pulmonalarterie kontrastiert.
Hierbei tritt eine homogene Füllung auf, die für eine diagnostische
Untersuchung ausreichende Zeit anhält. Während die Höhlen des
rechten Herzens sich wieder mit nicht kontrastiertem Blut füllen (Abnahme
und Verschwinden der Echogenität in den Herzhöhlen) erscheint das Kontrastmittel
nach der Lungenpassage (transkapillär) in den Pulmonalvenen, füllt
dann ist linken Vorhof, den linken Ventrikel und das nachfolgende Hochdrucksystem
homogen. Die Kontrasteffekte in den Höhlen des linken Herzens halten
länger an als die auf der rechten Herzseite. Neben der Kontrastierung der
Höhlen des linken Herzens erfolgt auch eine Kontrastierung anderer Organe,
die die Durchblutung wiederspiegelt.
Abb. 6 zeigt die Füllung des linken Ventikels mit Kontrastmittel.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Ultraschall-Kontrastmittel beschränkt
sich nicht auf die Sichtbarmachung der Blutströme im Gefäßsystem, eine Kontrastierung
von Körperhöhlen ist ebenso möglich. Bedingt durch die Durchblutungsdarstellung
kann auch mit gutem Erfolg die Untersuchung anderer
Organe mit diesen Kontrastmitteln erfolgen.
Claims (16)
1. Mikropartikel bestehend aus bioabbaubaren Polymeren,
dadurch gekennzeichnet, daß sie aufgebaut sind aus polymerisierbaren
Aldehyden, die gewünschtenfalls zur Copolymerisation fähige Zusätze
und/oder Crosslinker enthalten, gegebenenfalls Tensiden oder Tensidgemischen,
Gasen und/oder leichtflüchtigen Flüssigkeiten in freier oder
gebundener Form, Kopplungsagentien, gegebenenfalls über diese
Kopplungsagenzien gebundenen Bio- oder Makromolekülen sowie gegebenenfalls
diagnostisch oder therapeutisch wirksamen Bestandteilen.
2. Pharmazeutische Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mikropartikel
nach Anspruch 1 sowie gegebenenfalls in der Galenik übliche Zusätze
enthalten.
3. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der
Ultraschalldiagnostik angewendet werden.
4. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in der
künstlichen partiellen Hyperthermie angewendet werden.
5. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch
ein äußeres Magnetfeld gelenkt werden können.
6. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbaren
Aldehyde ausgewählt werden aus:
- I. α,β-ungesättigten Aldehyden, wie zum Beispiel
Acrolein
Crotonaldehyd
Propionaldehyd - II. α-substituierten Acroleinderivaten, wie zum Beispiel
α-Methylacrolein
α-Chloroacrolein
α-Phenylacrolein
α-Ethylacrolein
α-Isopropylacrolein
α-n-Butylacrolein
α-n-Propylacrolein - III. Dialdehyden, wie zum Beispiel
Glutaraldehyd, Succinaldehyd oder deren Derivate oder deren Mischungen mit zur Copolymerisation fähigen Zusätzen, wie zum Beispiel:
α-substituierten Acroleinen
β-substituierten Acroleinen
Ethylcyanacrylaten
Methylcyanacrylaten
Butylcyanacrylaten
Hexylcyanacrylaten
Methylmetacrylaten
Vinylalkoholen
Acrylsäuren
Methacrylsäuren
Acrylsäurechloriden
Methacrylsäurechloriden
Acrylnitril
Methacrylnitrilen
Acrylamiden
Substituierten Acrylamiden
Hydroxymethylmethacrylaten
Mesityloxid
Dimethylaminoethylmethacrylaten-2-Vinylpyridinen
N-vinyl-2-Pyrrolidinon
7. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
gegebenenfalls enthaltenen Tenside ausgewählt werden aus ionogenen oder
nicht-ionogenen oberflächenaktiven Substanzen wie zum Beispiel:
Polyethylenoxid
Polyoxyethylenpolyoxypropylenen wie
Pluronic® F 68, Pluronic® F 108, Pluronic® F 127, Polyethylenglykol, Poloxamid 908, Polaxamer 407
Carbonsäuresalzen, wie zum Beispiel: Natriumoleat
Polyoxyethylenfettsäureestern, wie zum Beispiel: Polyoxyethylenstearat
Natriumdioctylsulfosuccinat
Polyglutaraldehydnatriumhydrogensulfit-Addukt
Polyvinylsulfonsäure
Polyoxyethylenpolyoxypropylenen wie
Pluronic® F 68, Pluronic® F 108, Pluronic® F 127, Polyethylenglykol, Poloxamid 908, Polaxamer 407
Carbonsäuresalzen, wie zum Beispiel: Natriumoleat
Polyoxyethylenfettsäureestern, wie zum Beispiel: Polyoxyethylenstearat
Natriumdioctylsulfosuccinat
Polyglutaraldehydnatriumhydrogensulfit-Addukt
Polyvinylsulfonsäure
8. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gase
bzw. leichtflüchtige Flüssigkeiten
Ammoniak
Luft
Edelgase bzw. Edelgasverbindungen (Helium, Neon, Argon, Xenon, Krypton)
Schwefelhalogenide, wie zum Beispiel: Schwefelhexafluorid,
Stickstoff
Kohlenstoffoxide
Sauerstoff
Wasserstoff,
Kohlenwasserstoffe oder deren Gemische, wie zum Beispiel:
Methan
Ethan
Propan
Butan
Pentan
Neopentan
Isopentan
Cyclopentan
Ethylen
Propylen
Acetylen
3,3-Dimethyl-1-Butin
2,3-Pentadien
2-Methyl-2-Buten
2-Methyl-1,3-Butadien
2-Butin
2-Methyl-1-Buten
3-Methyl-1-Buten,
halogenierte Kohlenwasserstoffe oder Gemische, wie zum Beispiel:
Methylenchlorid
1,1-Dichlorethylen
Isopropylchlorid
Dibromdifluormethan
Brommethan,
Ether, wie zum Beispiel: Dimethylether, Diethylether oder fluorierte Ether,
oder Verbindungen wie zum Beispiel:
Dimethylaminoaceton
Propylenoxid
N-Ethylmethylamin
N-Ethyldimethylamin
Furanverwendet werden.
Luft
Edelgase bzw. Edelgasverbindungen (Helium, Neon, Argon, Xenon, Krypton)
Schwefelhalogenide, wie zum Beispiel: Schwefelhexafluorid,
Stickstoff
Kohlenstoffoxide
Sauerstoff
Wasserstoff,
Kohlenwasserstoffe oder deren Gemische, wie zum Beispiel:
Methan
Ethan
Propan
Butan
Pentan
Neopentan
Isopentan
Cyclopentan
Ethylen
Propylen
Acetylen
3,3-Dimethyl-1-Butin
2,3-Pentadien
2-Methyl-2-Buten
2-Methyl-1,3-Butadien
2-Butin
2-Methyl-1-Buten
3-Methyl-1-Buten,
halogenierte Kohlenwasserstoffe oder Gemische, wie zum Beispiel:
Methylenchlorid
1,1-Dichlorethylen
Isopropylchlorid
Dibromdifluormethan
Brommethan,
Ether, wie zum Beispiel: Dimethylether, Diethylether oder fluorierte Ether,
oder Verbindungen wie zum Beispiel:
Dimethylaminoaceton
Propylenoxid
N-Ethylmethylamin
N-Ethyldimethylamin
Furanverwendet werden.
9. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kopplungsagenzien
- I. Aminogruppenhaltige Verbindungen, wie zum Beispiel:
Hydroxylamin
Butylamin
Allylamin
Ethanolamin
Trishydroxymethylaminomethan
3-Amino-1-propansulfonsäure
5-Aminovaleriansäure
8-Aminooctansäure
D-Glucosaminhydrochlorid
Aminogalactose
Aminosorbit
Aminomannit
Diethylaminoethylamin
Aniline
Sulfonilsäureamid
Cholin
N-Methylglucamin
Piperazin
1,6-Hexandiamin
Harnstoff
Hydrazin
Glycin
Alanin
Lysin
Serin
Valin
Leucin
Peptide
Proteine
Albumin
Polylysin
Gelatine
Polyglykolamine
Aminopolyalkohole
Dextransulfate mit Aminogruppen
Antikörper
Immunoglobuline - II. Säuregruppenhaltige Verbindungen, wie z. B.: Carbonsäuren
Essigsäure
Propionsäure
Buttersäure
Valeriansäure
Capronsäure
Caprylsäure
Caprinsäure
Laurinsäure
Myristinsäure
Palmitinsäure
Stearinsäure
Ölsäure
Linolsäure
Linolensäure
Cyclohexancarbonsäure
Phenylessigsäure
Benzoylessigsäure
Chlorbenzoesäure
Brombenzoesäure
Nitrobenzoesäure
Ortho-Phthalsäure
Meta-Phthalsäure
Para-Phthalsäure
Salicylsäure
Hydroxybenzoesäure
Aminobenzoesäure
Methoxybenzoesäure - III. Hydroxygruppenhaltige Verbindungen, wie z. B.: Alkohole
Methanol
Ethanol
Propanol
Butanol
Pentanol
Hexanol
Heptanol
Octanol
Decanol
Dodecanol
Tetradecanol
Hexadecanol
Octadecanol
Isopropylalkohol
Isobutylalkohol
Isopentylalkohol
Cyclopentanol
Cyclohexanol
Crotylalkohol
Benzylalkohol
Phenylalkohol
Diphenylmethanol
Triphenylmethanol
Zimtalkohol
Ethylenglykol
1,3-Propandiol
Glycerin
Pentaerythrit - IV. Polymerisierfähige Substanzen, wie
α,β-ungesättigte Aldehyde, wie z. B.:
Acrolein
Crotonaldehyd
Propionaldehyd
α-substituierte Acroleinderivate, wie z. B.:
α-Methylacrolein
α-Chloroacrolein
α-Phenylacrolein
α-Ethylacrolein
α-Isopropylacrolein
α-n-Butylacrolein
α-n-Propylacrolein
Dialdehyde, wie z. B.:
Glutaraldehyd, Succinaldehyd oder deren Derivate oder deren Mischungen mit zur Copolymerisation fähigen Zusätzen, wie z. B.:
α-substituierten Acroleinen
β-substituierten Acroleinen
Ethylcyanacrylaten Methylcycanacrylaten
Butylcyanacrylaten
Hexylcycanacrylaten
Methylmetacrylaten
Vinylalkoholen
Acrylsäuren
Methacrylsäuren
Acrylsäurechloriden
Acrylnitril
Methacrylnitrilen
Acrylamiden
Substituierten Acrylamiden
Hydroxymethylmethacrylaten
Mesityloxid
Dimethylaminoethylmethacrylaten-2-Vinylpyridinen
N-vinyl-2-Pyrrolidinon
verwendet werden.
10. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als
Bio- oder Makromoleküle organ- oder gewebespezifische Verbindungen,
wie zum Beispiel monoklonale Antikörper enthalten.
11. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie
diagnostisch oder therapeutisch wirksame Bestandteile zur Diagnose
und Therapie von Tumoren wie zum Beispiel
Doxorubicin
Actinomycin
Magnetit
Mitomycin C
Triamcinolonenthalten.
Actinomycin
Magnetit
Mitomycin C
Triamcinolonenthalten.
12. Verfahren zur Herstellung von Mikropartikeln nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß man eine 0 bis 40%, vorzugsweise 0,01 bis 10% w/v
Tensid(e) und 0 bis 10% w/v diagnostisch oder therapeutisch wirksame
Bestandteile und Gase oder leichtflüchtige Flüssigkeiten enthaltende
wäßrige Lösung unter Mischen, bei einer Temperatur von -5° bis +80°C,
vorzugsweise 0° bis 40°C, einem pH-Wert von 7 bis 14, vorzugsweise
9 bis 13, innerhalb von 1 Minute bis 10 Stunden, vorzugsweise 10 Minuten
bis 2 Stunden, und gegebenenfalls unter Einleiten von Gas mit
copolymerisierbarem/n Aldehyd(en) bis zu einer Konzentration bezogen
auf die Reaktionsmischung von 0,1 bis 50%, vorzugsweise 3 bis
20% w/v, sowie mit copolymerisierbaren Zusätzen einer Konzentration
bezogen auf die Reaktionslösung von 0 bis 20%, vorzugsweise 1 bis
5% w/v, mit Crosslinker(n) einer Konzentration bezogen auf die Reaktionsmischung
von 0-5%, vorzugsweise 0,1 bis 1% w/v, umsetzt,
anschließend - gegebenenfalls nach Reinigung, die so erhaltenen
Mikropartikel mit einer wäßrigen Lösung, die - bezogen auf die Aldehydmenge -
bis zu äquimolare Mengen an Kopplungsagenz sowie 0 bis 20%,
vorzugsweise 0,01 bis 10% w/v Tensid(e) bezogen auf das Gesamtvolumen
enthält, unter Rühren bis zu 3 Tagen, vorzugsweise bis zu 2 Tagen, bei
Temperaturen von 0° bis 60°C, vorzugsweise 5° bis 30°C, bei einem
pH-Wert von 3 bis 9, vorzugsweise 5 bis 8, umsetzt und - gewünschtenfalls
nach Reinigung - diese gegebenenfalls an Bio- oder Makromoleküle
bindet.
13. Verfahren zur Herstellung der pharmazeutischen Mittel nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß man die in Wasser gelösten oder suspendierten
Mikropartikel, gegebenenfalls mit den in der Galenik üblichen
Zusätzen, in eine für die enterale oder perenterale Applikation
geeignete Form bringt.
14. Mikropartikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen
Durchmesser von 0,1 bis 40 µm haben.
15. Pharmazeutische Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Konzentration der Mikropartikel 1 µg bis 100 mg pro ml, vorzugsweise
10 µg bis 1 mg pro ml, galenischer Formulierung beträgt.
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