WO1994021240A2 - Superparamagnetische teilchen, verfahren zu ihrer herstellung und verwendung derselben - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to superparamagnetic particles which have chemically bound substances on their surface, which may have further binding sites for coupling tissue-specific binding substances, diagnostic or pharmacologically active substances, and new compounds related to this and the use of these parts and compounds in medicine for tumor damage, immune enhancement and diagnostics.
  • Magnetic particles have been described in a large number of publications and patents, above all for magnetic separation technology and for use as contrast media in NMR diagnostics.
  • Ferromagnetic particles in the proposed size have such large magnetic moments that the particles assemble into larger aggregates, even if they are provided with a polymer coating. The particles are already aggregated during coating. Such ferromagnetic particles would sediment in the body when used parenterally, the toxic side effects would be large.
  • the irreversible agglomeration of the magnetic particles in the magnetic field can be prevented by using superparamagnetic particles.
  • Superparamagnetic particles have no remanence, i.e. they can be reversibly moved and concentrated in a magnetic gradient field.
  • Such superparamagnetic particles are e.g. Iron oxides with a particle diameter of less than 0.02 ⁇ m.
  • stabilizer substances are added which adsorptively adhere to the particle surfaces.
  • Such particles are described in US-A-3,215,572, US-A-3,531,413, US-A-3,917,538, WO 85/02772, US-A-4, 101,435 and US-A-4,452,773, SE-A-8307060-7.
  • the adsorption-stabilized magnetic particles are not stable under physiological conditions, since the magnetic particles easily aggregate when the stabilizer substances are detached.
  • the stabilizer substances contain phosphate or phosphonate groups, via which they are chemically bonded to the surface of the superparamagnetic particles. If the stabilizer substances still contain chemically reactive groups, pharmacologically active substances can be coupled. These chemically stabilized superparamagnetic particles do not sediment in aqueous dispersions, they only have a diameter of 0.003 to 0.01 ⁇ m. When used parenterally, there is no detachment of the stabilizer substances, i.e. there is no aggregation and sedimentation in the blood and therefore a good distribution in the organism.
  • Superparamagnetic particles can be obtained by embedding small, 0.01 ⁇ m large superparamagnetic particles in porous polymer particles (SE-A-7706431, polyglutaraldehyde polymers (US-A-4,267,234), silane polymers (US-A-4,554,088), Albumin condensation polymers (US-A-4,675,173) or cellulose esters (Ito, R., et al., Int.J. Pharm., 61,109,1990)
  • the particle diameters range from 0.05 to With the exception of the albumin condensation polymers and the cellulose esters, all of the polymerization chemicals used are physiologically conceivable and the rate of dissolution of the magnetic particles in the body is very slow.
  • the iron oxide contents of the polymer particles are in the range from 10 to a maximum of 50% by weight and the volume fraction is a maximum of 10% by volume.
  • Optimal magnetic particles for magnetic drug targeting should therefore be as small as possible, the greatest possible loading with pharmacologically active substances, the highest possible proportion of magnetic material, the greatest possible magnetic permeability of the magnetic material, the highest possible dissolution rate in the body, and one have sufficient biocompatibility in the body.
  • the object of the invention specified in claim 1 is to produce new compounds and superparamagnetic particles, in order to avoid the disadvantages mentioned at the outset and to open up new areas of application, in particular in the fight against tumors and in the enhancement of immune systems.
  • the superparamagnetic single domain particles are in the diameter range from 0.001 to 0.02 ⁇ m, preferably in the range from 0.003 to 0.01 / cm.
  • ⁇ -Fe 2 0 3 , Fe 3 0 4 and Fe are used as physiologically compatible materials for in vivo use.
  • more toxic magnetic materials can also be used, such as mixed iron oxides of the general formula MO »Fe 2 0 3 3, in which M is the divalent metal ions Fe, Mg, Be, Mn, Zn, Co, Ba, Sr, Cu or mixtures thereof mean or like mixed iron oxides of the general formula mFe 2 0 3 • nMe 2 0 3 , in which Me is the trivalent metal ions Al, Cr, rare earth metals or mixtures thereof mean.
  • the superparamagnetic single domain particles are brought to aggregation by a thermal treatment in aqueous dispersion with a change in pH, temperature and possibly pressure.
  • the superparamagnetic single domain particles change the precipitation dispersion when the pH changes Store 8.0 to 10.0 to pH 3.0 to 7.0 and when heated to temperatures between 50 and 120 ° C to larger superparamagnetic particles.
  • the stability of the aggregates is so great that only a small proportion of stabilized superparamagnetic single-domain particles is formed by the subsequent addition of the stabilizer substances.
  • pH value temperature, temperature gradient, aggregation time, type of electrolyte and electrolyte concentration of the aqueous dispersion
  • different particle diameters can be produced in narrow diameter ranges.
  • the lower the pH of the dispersion the larger the aggregates.
  • An increase in temperature and an increase in the aggregation time act in the same direction. If the aggregation times are too long, larger ferromagnetic particles form which are not suitable for the application according to the invention.
  • the type of electrolyte and the electrolyte concentration also act on the particle aggregation via the thickness of the electrochemical double layer of the superparamagnetic single-domain particles.
  • the particle diameters that can be produced are in the range from 0.01 to 10 ⁇ m, but preferably in the range from 0.02 to 1 ⁇ m, in particular in the range from 0.02 to 0.5 ⁇ m.
  • the small particles are preferred because of their large surface area and the associated greater binding of active ingredients.
  • the magnetic particles are stabilized by chemical bonding of phosphate-containing residues, selected from monophosphate, diphosphate, polyphosphate, phosphonate, thiophosphate, thiophosphonate, or a carboxylate, sulfate, sulfonate, mercapto, silanetriol or trialkoxysilane-containing rest as a stabilizer substance on the surface of the superparamagnetic particles.
  • the stabilizer substance must be such that it is miscible with water and keeps the magnetic particle spacing so large that the kinetic energy of the magnetic particles is greater than the magnetic interaction energy.
  • the stabilizer substances can be selected from the following substances:
  • a is a positive integer in the range from 1 to 100 and b represent a positive integer ranging from 1 to 20
  • n is a positive integer selected for PEG in the range from 4 to 300, for PPG in the range from 3 to 12 and for PEG-PPG block copolymer in the range from 3 to 140
  • R is a carbohydrate residue selected from the monosaccharides glucose, fructose, ribose, deoxyribose, inositol, from the oligosaccharides sucrose, raffinose, gentianose, malecitose, stachyose, verbascose, from the polysaccharides starch, lichenines, glycogen, dextrins, Dextrans
  • A is an alkyl, alkoxy, acyl, acylamine, alkylamine group in which the number of carbon atoms of the alkoxy, acyl, Acyla in, alkyl group is in the range of 1 to 4;
  • B is a phosphorus-containing radical, selected from monophosphate, dip osphate, polyphosphate, phosphonate, thiophosphate, thiophosphonate, or a carboxylate, sulfate, sulfonate, mercapto, silanetriol or trialkoxysilane-containing radical;
  • nucleotides containing phosphate groups mono-, di-, tri-phosphoric acid esters or mono-, di-, tri-phosphoric acid ester chlorides of adenosine, guanosine, cytidine, uridine, thymidine, deoxyadenosine, deoxyguanosine, deoxycytidine, deoxythymidine, inosine, pyrimidine, Cytosine, uracil, thymine, purine, adenine, guanine, methylcytosine, 5-hydroxymethyl-cytosine, 2-methyladenine, 1-methylguanine, thiamine, flavin, riboflavin and pyridoxal phosphate, pyridoxamine phosphate, ribonucleic acid, ribonucleic acid quinucleic acid, quinucleic acid quinucleic acid, Deoxyribonucleic acid sequences;
  • X - R - A - B is mercaptopurine, cytosine, guanine, uracil, thymine, hypoxanthine, and also their mercapto nucleosides and their mercapto deoxynucleosides;
  • X-R-A-B is a polyamino carbohydrate.
  • exemplary stabilizer substances are (vi) mono- and di- [ ⁇ -ethylamino-polyethylene glycol] diphosphate [molecular weight (MW) of the PEG approx. 1500], mono- and di- [ ⁇ -ethoxy-polyethylene glycol] thiophosphate (MG of the PEG approx.
  • reactive, polyalkylene glycol-containing stabilizer substances with their hydroxyl, carbonyl or amino groups can also be used to introduce other reactive functional groups, such as e.g. the thiol, epoxy, carboxy, 4,4,6-dichlorotriazine, hydroxamic acid, isocyanate, acylazide, anhydride, diazonium salt, iminocarbonate, toluenesulfonate groups, can be used to find other binding sites on the tissue-specific and to realize pharmacologically active substances;
  • tissue-specific binding substances or pharmacologically active substances can be coupled to the stabilizer substances which are bound to the superparamagnetic particle surface if the stabilizer substances carry at least two chemically reactive functional groups, the phosphate, diphosphate, polyphosphate, thiophosphate, Phosphonate, thiophosphonate, carboxylate, sulfate, sulfonate, mercapto, silanetriol or trialkoxysilane groups are used for the chemical bond to the superparamagnetic particles and the remaining reactive functional groups, which consist, for example, of hydroxyl, amine , Aldehyde, epoxy, thiol, carboxy, 4,6-dichlorotriazine, hydroxamic acid, isocyanate, acylazide, anhydride, diazonium salt, iminocarbonate, toluenesulfonate groups exist for the binding of tissue-specific Binding substances and pharmacologically active substances are used.
  • Such stabilizer substances are, for example, mono-, oligo- or polysaccharide phosphates, carboxylates, sulfates, sulfonates, thiols, silanetriols or trialkoxysilanes which are provided with the corresponding functional groups on the superparamagnetic particle surface before or after the chemical bond .
  • the corresponding polyacids also fall under the mentioned stabilizer substances.
  • the introduction of the functional groups into the stabilizer molecules is known in the art.
  • reactive biomolecules containing phosphate groups such as, for example, pyridoxal phosphate, pyridoxamine phosphate or co-carboxylase; substances containing mercapto groups such as mercaptopurine, cytosine, guanine, uracil, thymine, hypoxanthine, and also their mercapto-nucleosides and their mercapto-deoxynucleosides; substances containing silanetriol or trialkoxysilane groups such as ⁇ -ethylamino-polyethylene glycol-trimethoxysilane (MW of PEG approx.
  • phosphate groups such as, for example, pyridoxal phosphate, pyridoxamine phosphate or co-carboxylase
  • substances containing mercapto groups such as mercaptopurine, cytosine, guanine, uracil, thymine, hypoxanthine, and also their mercapto-nucle
  • ⁇ -methoxy-polyethylene glycol-trimethoxysilane MG of PEG approx. 750
  • ⁇ -methoxy-polyethylene-polypropylene glycol-thioethyl-triethoxysilane made from polyglycol M41 / 40 (Hoechst)
  • ⁇ -hydroxy-polyethylene glycol-silanetriol 3-chloropropyl-tri-methoxysilane, 2-mercaptopropyl-triethoxysilane, 3-aminopropyl-triethoxysilane, 3- (2-aminoethylaminoJpropyl-trimethoxysiloxane
  • the stabilizer molecules with their monophosphate, diphosphate, polyphosphate, phosphonate, thiophosphate, thiophosphonate, carboxylate, sulfate, sulfonate, mercapto, silanetriol or trialkoxysilane groups with the super-paramagnetic particle surface are tissue-specific binding substances, such as Antigens, antibodies, haptens, protein A, protein G, endotoxin-binding proteins, lectins, selectins.
  • pharmacologically active substances such as, for example, anti-tumor proteins, enzymes, anti-tumor enzymes, antibiotics, plant alkaloids, alkylating reagents, antimetabolites, hormones and hormone antagonists, interleukins, interferons, growth factors, tumor necrosis factors, endotoxins, lymphotoxins, urokinase, streptinokinase activator, streptinokinase activator Complex, tissue plas inogen activators, desodus plasminogen activators, macrophage activation bodies, antisera, protease inhibitors, radioactive phosphorus 32 P containing stabilizer substances, surfactants or pharmacologically active cells, such as organelles, viruses, microbes, algae Fungi, in particular erythrocytes, thrombocytes, granulocytes, monocytes, lymphocytes, Langerhans islands or pharmacologically active complexing agents from the group of polycarboxylic acids, aminocarboxy
  • drugs containing phosphate or phosphonate groups can also be chemically bound to the surface of the superparamagnetic particles, such as estramustine or diethylstilbestrol diphosphate.
  • the toxicity of such pharmacologically active substances can be relatively high since the magnetic particles preferentially accumulate at the corresponding binding sites owing to their tissue-specific interaction or are transported and enriched to the site of action by magnetic drug targeting.
  • the dose of the pharmacologically active substances can be kept low, since the substance is concentrated at the site of action and the rest of the body is only slightly stressed.
  • the coupling of pharmacologically active substances to the superparamagnetic particles has the further advantage that the therapeutic progress with the nuclear spin diagnosis can be observed by shortening the relaxation time.
  • the production of the superparamagnetic particles takes place through a targeted agglomeration of superparamagnetic single domain particles.
  • the superparamagnetic single-domain particles are stirred in water and aggregated at a pH of 3 to 7 by heating to 50 to 120 ° C, at temperatures above 100'C in an autoclave. After the dispersion has cooled, the particles are washed until the electrical conductivity of the filtrate is ⁇ 10 ⁇ S / cm.
  • the superparamagnetic particles produced in this way immediately form a rapidly sedimenting precipitate which cannot be converted into a stable dispersion even by vigorous stirring or by ultrasound treatment.
  • the stabilized superparamagnetic particle dispersions contain the super-paramagnetic single-domain particles which have not yet or only slightly aggregated. These form a stable magnetic liquid which can easily be separated from the larger super-paramagnetic particles by sedimentation in a magnetic field of the appropriate strength and inhomogeneity.
  • a beaker with the magnetic dispersion is placed on a permanent magnet with a magnetic flux density of 0.1 mT and the excess magnetic liquid is poured off after a sedimentation time of approx. 30 min.
  • the superparamagnetic particles which, depending on the particle size, spontaneously disperse in the dispersion or remain as sediment in the beaker. Up to particle sizes of approximately 500 nm, the superparamagnetic particles are again distributed spontaneously or with gentle stirring in the aqueous dispersion medium. Superparamagnetic particles larger than approx. 500 nm can easily be dispersed by vigorous stirring or ultrasound treatment.
  • the sedimentation stability of the superparamagnetic particles according to the invention is significantly higher than that of the previously known magnetic particles with comparable magnetic properties, which is probably due to the strong structuring of the water molecules surrounding the superparamagnetic particles and the enlarged Stokes particle diameter.
  • the magnetic properties of the superparamagnetic particles are stronger than those previously known due to the low proportion of stabilizer substance. Since the proportion of superparamagnetic single-domain particles is much higher than that of the previously known magnetic particles, the rate of deposition of the superparamagnetic particles in an inhomogeneous magnetic field is also higher. In a 10% by weight aqueous dispersion of superparamagnetic particles with a diameter of approximately 100 nm and a magnetite content of 95%, the deposition time of the magnetic particles on a permanent magnet with a magnetic flux density of 0.1 mT is less than 1 min.
  • the superparamagnetic particles according to the invention have iron oxide contents of 90 to 98% by weight. Compared to the prior art, that magnetic particles can contain up to 50% by weight of iron oxide, this means a significant improvement in the magnetic properties. This means that the new superparamagnetic particles, with the same magnetic interaction, can be correspondingly smaller than the previously known magnetic particles.
  • the specific surface area increases, more pharmacologically active substances or tissue-specific binding substances can be coupled on the surface. With a reduction in the particle size, the biological compatibility is also improved and the rate of breakdown in the body is increased.
  • the free time available for magnetic particles in magnetic drug targeting i.e. the time until the particles are bound by the reticuloendothelial system increases as the particle size decreases.
  • the bioavailability of the superparamagnetic particles in the body is only a few minutes, i.e. the reticuloendothelial system binds the superparamagnetic particles very quickly.
  • Macrophages and neutrophils have magnetizable properties if they adhere to the superparamagnetic particles.
  • a prerequisite for this attachment is that the stabilizer substances of the superparamagnetic particles are bound to the receptors of the macrophages and the neutrophilic granulocytes. If such a bond occurs, the magnetized macrophages and neutrophil granulocytes can be moved with the help of magnetic fields.
  • the macrophages and the neutrophil granulocytes can penetrate the endothelial barrier in the high endothelial venules and penetrate into the tissue.
  • this process can be supported by the action of a magnetic field.
  • magnetic drug targeting of tumors with the superparamagnetic particles according to the invention an accelerated accumulation of the magnetized macrophages and neutrophils in the tumor tissue can thus take place and immunological damage to the tumor tissue can occur.
  • the particles according to the invention have a very high proportion of superparamagnetic particles and the stabilizer substance only has a monomolecular layer a few nanometers thick, forces occur at the phase boundaries to diamagnetic cells, which can lead to cell damage. These forces can e.g. lead to tumor damage when the superparamagnetic particles accumulate in tumors. This magnetomechanical effect could also lead to the fact that when there is a strong interaction between the stabilizer substance of the superparamagnetic particles and the tumor tissue, surface molecules of the tumor tissue are bound and pulled out by the superparamagnetic particles.
  • the surface molecules of the tumor can be recognized as an antigen, even if they had not otherwise been identified as an antigen by the immune system. A more or less strong immune response of the body to the surface molecules of the tumor and thus damage to the tumor can occur.
  • Stimulation of the immune system by magnetomechanical effects can also be achieved in that viruses, bacteria or fungi are mixed with reactive superparamagnetic particles in vitro.
  • superparamagnetic particles which have been stabilized, for example, with mono- [ ⁇ -oxoethoxy polyethylene glycol] phosphate can form covalent chemical bonds with the amino groups of the surface proteins of the viruses or bacteria.
  • surface molecules of the virus, bacterial or fungal surfaces can be produced with the super paramagnetic particles.
  • immunostimulating superparamagnetic molecule complexes can be obtained which are obtained in vivo Application to immunostimulation and damage to these biological active cells can lead.
  • the diphosphate or polyphosphate-containing stabilizer substances based on polyalkylene glycols are new compounds and themselves have a tumor-damaging effect.
  • the tumor-damaging effect can be enhanced by substantially increasing the concentration of the stabilizer substance in the tumor by means of magnetic drug targeting.
  • magnetic drug targeting In addition to an enhancement of the tumor-damaging effect by means of magnetic drug targeting, there is also a considerable reduction in the duration of action until visible tumor damage begins.
  • the stabilizer substances are easy to produce according to the prior art.
  • the polyethylene glycols are prepared by oxyethylating a reactive organic starting compound, such as e.g. 2-methoxyethanol, aminoacetaldehyde dimethyl acetal, 2-methoxyethylamine, 2-aminoethanol with ethylene oxide.
  • a reactive organic starting compound such as e.g. 2-methoxyethanol, aminoacetaldehyde dimethyl acetal, 2-methoxyethylamine, 2-aminoethanol with ethylene oxide.
  • the introduction of the phosphate, diphosphate, polyposphate or thiophosphate group into the polyethylene glycols is easily accomplished by reaction with various phosphorylation reagents at room or elevated temperatures.
  • Carbohydrate-containing carbohydrates including polysaccharide containing phosphate groups, are produced analogously. carboxylic acids (see US-A-2970141).
  • the production of the polyethylene glycols containing phosphonate groups can be achieved by a variety of methods.
  • organic substances containing silicate groups takes place e.g. by reaction of organic lithium or sodium compounds of the general formula X - R - Li or X - R - Na with tetraalkoxysilanes or trialkoxy chlorosilanes (see Houben - Weyl, Vol. XIII / 5, p.180 ff. (1980)).
  • organic lithium or sodium compounds of the general formula X - R - Li or X - R - Na with tetraalkoxysilanes or trialkoxy chlorosilanes (see Houben - Weyl, Vol. XIII / 5, p.180 ff. (1980)).
  • Another simple possibility for the preparation of organic compounds containing silicate groups is the reaction of the X - R - (p-toluenesulfonates) with e.g.
  • the organic substances containing mercapto groups are prepared, for example, from the X-R halogen compounds by reaction with thiourea and subsequent alkaline hydrolysis to give the corresponding mercapto compounds (see
  • the carbohydrate groups containing polycarboxylic acid groups are prepared by oxidation of the carbohydrates, e.g. with potassium permanganate. Iron (II) salts / hydrogen peroxide, periodic acid (see A.H. Haines, ed., Methods for the Oxidation of Organic Compounds, Academic Press, London, 1988).
  • the inorganic condensation products containing silicate groups are prepared by simply mixing sodium silicate solution with, for example, sodium aluminate.
  • the carbohydrates containing polysulfate groups are produced, for example, by chlorosulfonation of carbohydrates.
  • the main area of application of the superparamagnetic particles according to the invention is in the field of magnetic drug targeting. Because of the very high proportion of magnetic material (90 to 98% by weight), even small magnetic particles can be concentrated very easily and very quickly into certain regions of the body with the aid of electromagnetic or permanent magnet fields. When pharmacologically active substances are coupled together the superparamagnetic particles, their concentration at the place of action can be increased drastically. This fact is of particular importance for cancer therapy, since the substances used for chemotherapy of tumors have very strong side effects on the entire organism and, when they accumulate at the site of action, the rest of the body is less exposed to cytostatics.
  • the superparamagnetic particles By coupling to viruses, cells and their surface molecules, the superparamagnetic particles can be used for immune activation in the body, the action of magnetic fields supporting the immune activation.
  • the reactive superparamagnetic particles can also be used for in vitro diagnostics if the corresponding diagnostic substances are chemically bound to the surface of the particles. Due to the strong magnetic interaction with magnetic fields, even very small superparamagnetic particles can be easily separated from the reaction mixture after the diagnostic reaction has taken place.
  • the superparamagnetic particles can also be used as contrast media for nuclear spin diagnostics.
  • concentration of the superparamagnetic particles to be used depends on the particle size, the composition of the stabilizer substances, the magnetic field strength at the site of action and the distance from the injection site to the site of action.
  • an amount of injection fluid of approximately 0.01 to 0.2% by volume of the blood volume is necessary, the magnetic saturation induction being approximately 5 mT.
  • the amounts of superparamagnetic particles are around Use as a contrast medium for MRI at approx. 0.001 vol% of the blood volume if the magnetic saturation induction is approx. 5 mT.
  • Iron (III) chloride (270 g) and iron (II) chloride (119 g) are distilled in 1 l. Water dissolved. The pH of the solution is adjusted to 9.6 by adding ammonia water while stirring. After precipitation, the dispersion is adjusted to pH 6.0 with hydrochloric acid and the dispersion is heated to 100 ° C. After cooling, the precipitate is washed with distilled water until the electrical conductivity is ⁇ 10 ⁇ S / c.
  • the superparamagnetic particles formed consist of Fe 3 0 A. They can be stabilized, example 2
  • Iron (III) chloride (270 g) and iron (II) sulfate (153 g) are distilled in 1 1. Water dissolved. By adding ammonia water, the pH of the solution is adjusted to 9.0 with stirring. After precipitation has taken place, the dispersion is adjusted to pH 5.0 with stirring with hydrochloric acid and mixed with 30% hydrogen peroxide solution (22 ml) and heated to 80 ° C. for 30 minutes. After the dispersion has cooled, the precipitate is washed until the electrical conductivity is ⁇ 10 ⁇ S / cm. The resulting superparamagnetic particles made of ⁇ -Fe203 and can be stabilized.
  • the superparamagnetic particles are stabilized by mixing an aqueous or low-boiling polar solvent-containing stabilizer solution with the magnetic particles at room temperature.
  • the stabilizer solution can depending on the desired properties, consist of pure stabilizer substances or of mixtures of stabilizer substances.
  • the dispersion can be stirred or treated with ultrasound. If low-boiling organic solvents are used, they are removed for removal after stabilization by vacuum evaporation or dialysis.
  • the total amount of magnetite precipitate from Example 1 is in a solution of 50 g monof ⁇ -methoxy-polyethylene glycol] - phosphate (molecular weight approx. 1000) in 500 ml dist. Giving water and stirring for 5 min. The resulting dispersion is sedimented for 30 min on a permanent magnet with a magnetic flux density of 0.1 T and the supernatant is suctioned off by magnetic liquid. The sediment on the magnetic field contains the superparamagnetic particles. By washing several times with dist. Water and renewed sedimentation in the magnetic field, the superparamagnetic particles can be obtained in pure form and in narrow particle sizes. The superparamagnetic particles have an average particle diameter of 120 nm.
  • the total amount of the zinc ferrite precipitate from Example 3 is in a solution of 50 g of di [ ⁇ -methoxy polyethylene glycol] phosphate (molecular weight approx. 1500) in 500 ml of dist. Given water and dispersed for 5 min with ultrasound of 100 W power. The resulting superparamagnetic particles have a diameter of 310 nm. Dialyzed water and filtered through a 0.45 ⁇ m filter. The resulting product can be used as an oral contrast medium for MRI.
  • the total amount of ⁇ -Fe203 particles from Example 2 is dissolved in a solution of 20 g of mono- [ ⁇ -oxoethoxy-polyethylene glycol] phosphate (molecular weight approx. 1800), 15 g of mono- and 15 g of di- [ ⁇ -methoxy- polyethylene glycol] phosphate (molecular weight approx. 1000) in 500 ml dist. Water and dispersed for 5 min with an ultrasonic disperser (100 W power). The resulting dispersion is washed with a 50 kD filter against dist. Water dialyzed to remove excess stabilizer substances.
  • the non-or only weakly agglomerated super-paramagnetic single-domain particles, which form a stable magnetic liquid, are separated by magnetic sedimentation as described in Example 4.
  • the superparamagnetic particles have an average particle diameter of 180 nm.
  • the superparamagnetic particles produced according to Example 6 can be used for many coupling reactions in which the reactivity of the aldehyde group can be used. So e.g. for the coupling of amino group-containing pharmacologically active substances, such as streptokinase or plasminogen-streptokinase activator complex.
  • Example 7
  • Example 8 The reactive superparamagnetic particles produced according to Example 6 are also suitable for the production of substances for magnetic drug targeting in tumor therapy, as will be explained in Example 8.
  • Example 8
  • Example 9 10 ml of the dispersion from Example 6, with a magnetic saturation induction of 5 mT, are mixed with 10 ml of a 10% by weight MITOMYCIN C solution and shaken for 30 minutes at room temperature. The resulting product can be used for magnetic drug targeting against leukemia.
  • Example 9 10 ml of the dispersion from Example 6, with a magnetic saturation induction of 5 mT, are mixed with 10 ml of a 10% by weight MITOMYCIN C solution and shaken for 30 minutes at room temperature. The resulting product can be used for magnetic drug targeting against leukemia.
  • Example 9 10 ml of the dispersion from Example 6, with a magnetic saturation induction of 5 mT, are mixed with 10 ml of a 10% by weight MITOMYCIN C solution and shaken for 30 minutes at room temperature. The resulting product can be used for magnetic drug targeting against leukemia.
  • Example 9 10 ml of the dispersion from Example 6, with a magnetic saturation induction of 5 mT
  • drugs containing phosphate or phosphonate groups can also be chemically bonded to the surface of the superpara-magnetic particles by adding 0.2 to 0.3 times the amount of stabilizer to be added in the form of the drug to the unstabilized precipitate and after 5 minutes of stirring, the corresponding remaining amount of the stabilizer is added, with further stirring.
  • Example 10
  • the total amount of magnetite precipitate from Example 1 is distilled with a solution of 10 g ESTRAMUSTIN in 250 ml. Was ⁇ water mixed and stirred for 5 min. Then 40 g of di- [ ⁇ - methoxy polyethylene glycol] phosphate (molecular weight approx. 750) in 250 ml of dist. Dissolved water, added to the mixture and stirred for 5 min. The resulting dispersion is sedimented for 30 min on a permanent magnet with a magnetic flux density of 0.1 mT and the supernatant is suctioned off by magnetic liquid. The sediment on the magnet contains the superparamagnetic particles and is filtered through a 0.45 ⁇ m filter. The resulting product can be used for magnetic drug targeting of prostate cancer.
  • Example 11 The total amount of magnetite precipitate from Example 1 is dissolved in a solution of a mixture of 40 g of mono- [ ⁇ -methoxy polyethylene glycol] phosphate, diphosphate and polyphosphate, with a mixing ratio of approximately 8: 1: 1 and an average Molecular weight of approx. 750, in 500 ml dist. Water and stirred for 5 min. The resulting dispersion is sedimented for 30 min on a permanent magnet with a magnetic flux density of 0.1 T and the supernatant is sucked off by magnetic liquid. The sediment on the magnetic field contains the superparamagnetic particles. By washing several times with dist. Water and renewed sedimentation in the magnetic field, the superparamagnetic particles can be obtained pure and in a narrow particle size distribution. The superparamagnetic particles have an average particle diameter of 120 nm.
  • superparamagnetic particles are very good for that magnetic accumulation in tumors.
  • they can destroy the tumor by magnetomechanical immune stimulation or additionally by hyperthermia, ie by radiation of electromagnetic radiation and heating of the tumor.
  • the superpara magnetic particles can also be used as oral or iv contrast media for MRI.
  • the super-paramagnetic particles can be brought to aggregation at specific, selected pH values.
  • the precipitation of the superparamagnetic particles in alkaline tumors, in addition to the enrichment by magnetic drug targeting, can lead to magnetomechanical damage to the tumors if, for example, a mixture of cocarboxylase, mono- and di- [ ⁇ -methoxy-polyethylene glycol] phosphate as Stabilizers is used.
  • the total amount of the magnetite precipitate from Example 1 is in a solution of 15 g of mono-, 15 g of di- [methoxy-polyethylene glycol] phosphate (molecular weight approx. 2000) and 12 g of cocarboxylase in 500 ml of dist. Water was added and the mixture was dispersed with ultrasound for 5 min. The resulting dispersion was sedimented for 30 min on a permanent magnet with a magnetic flux density of 0.1 T and the supernatant was suctioned off by magnetic liquid. The sediment on the magnetic field contains the superparamagnetic particles. By washing several times with dist. Water and renewed sedimentation in the magnetic field, the superparamagnetic particles can be obtained pure and in a narrow particle size distribution. The superparamagnetic particles have an average particle diameter of 120 nm.
  • These superparamagnetic particles are very well suited for magnetic accumulation in tumors.
  • they can destroy the tumor by magnetomechanical immune stimulation, or additionally by hyperthermia, ie by radiation of electromagnetic radiation and heating of the tumor.
  • Magnetic fields can increase the effectiveness of immune stimulation.
  • the new diphosphate and polyphosphate-containing stabilizer substances according to the invention can be used alone, ie also without coupling to the superparamagnetic aggregates, for systemic use in the body for tumor damage.
  • Example 1 is in a solution of 50 g of a 40% sodium silicate solution in 500 ml of dist. Water and stirred for 5 min. The resulting dispersion is sedimented for 30 min on a permanent magnet with a magnetic flux density of 0.1 T and the supernatant is suctioned off by magnetic liquid. The sediment on the magnetic field contains the superparamagnetic particles. By washing several times with dist. Water and renewed sedimentation in the magnetic field, the superparamagnetic particles can be obtained pure and in a narrow particle size distribution. The superparamagnetic particles have an average particle diameter of 120 nm.
  • Example 15 The total amount of the ⁇ -Fe 2 0 3 precipitate from Example 2 is dissolved in a solution of 20 g of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane in 500 ml. Water and dispersed for 5 min with ultrasound of 100 W power.
  • the resulting superparamagnetic particles have a diameter of 310 nm.
  • the dispersion is against dist. Dialyzed water and filtered through a 0.45 ⁇ m filter. The resulting product can be used for the coupling of monoclonal antibodies.
  • Example 16 The total amount of magnetite precipitate from Example 1 is placed in a solution of 40 g ⁇ -methoxy-polyethylene glycol-trimethoxysilane (molecular weight 1000) in 500 ml of water and 10 min with an ultrasonic disperser (100 W power), while heating to 70 " C.
  • the non-or only weakly agglomerated superparamagnetic single domain particles, which form a stable magnetic liquid, are separated by magnetic sedimentation as described in Example 4.
  • Diamagnetic particles can also be attached to the superparamagnetic particles containing polyalkylene glycol groups Binding polyalkylene group-containing pharmacologically active substances adsorptively, the latter substances being desorbed again from the surface of the superparamagnetic particles during magnetic drug targeting under the action of an inhomogeneous magnetic field, for example by doxorubucin monopolyethylene glycol phosphate Particle n Example 5, this product can be used for magnetic drug targeting of cytostatics in tumor therapy.
  • the total amount of magnetite precipitate from Example 1 is in a solution of 45 g ⁇ -oxoethoxy polyethylene glycol silanetriol (molecular weight approx. 1800) in 500 ml dist. Water was added and dispersed for 5 minutes with an ultrasonic disperser (100 W power). The resulting dispersion is washed with a 50 kD filter against dist. Water dialyzed to remove excess stabilizer substances.
  • Magnetic sedimentation removes the superparamagnetic single-domain particles which are not or only slightly agglomerated and form a stable magnetic liquid.
  • the superparamagne ⁇ tical particles have an average particle diameter of 180 nm.
  • the superparamagnetic particles produced according to this example can be used for many coupling reactions in which the reactivity of the aldehyde group can be used.
  • amino group-containing pharmacologically active substances such as streptokinase or plasminogen-streptokinase activator complex.
  • Example 19 10 ml of the dispersion from Example 17, with a magnetic saturation induction of 5 mT, are mixed with 30 mg of anistreplase and left to stand for 20 minutes at room temperature. The resulting product is suitable for magnetic drug targeting to dissolve blood clots.
  • Example 19 10 ml of the dispersion from Example 17, with a magnetic saturation induction of 5 mT, are mixed with 30 mg of anistreplase and left to stand for 20 minutes at room temperature. The resulting product is suitable for magnetic drug targeting to dissolve blood clots.
  • These superparamagnetic particles are suitable for magnetic accumulation in tumors and the tumor-damaging cytostatic agent can act on the tumor in an increased concentration.
  • tumor damage from hyperthermia i.e. by radiation of electromagnetic radiation and heating of the tumor.
  • Magnetic fields can increase the effectiveness of immune stimulation.
  • Example 2 The entire amount of magnetite precipitate from Example 1 is placed in a solution of 25 g of a mixture of 70% sodium silicate and 30% sodium aluminate in 500 ml of water and 10 minutes with an ultrasonic disperser (100W power), with heating to 70 * C, dispersed. After neutralizing the dispersion with dilute hydrochloric acid to a pH of 7, the superparamagnetic single-domain particles, which are not or only weakly agglomerated and form a stable magnetic liquid, are separated by magnetic sedimentation as described in Example 4. These superparamagnetic particles can be used as oral contrast agents for the gastrointestinal area.
  • Example 21 The total amount of magnetite precipitate from Example 1 is placed in a solution of 20 g of sodium salt of dextran sulfate (molecular weight 40,000) in 500 ml of water and for 10 minutes with an ultrasound disperser (100 W power), with heating to 70 ° C. dispersed and the separation of not or only weakly Agglomerated superparamagnetic single-domain particles, which form a stable magnetic liquid, are carried out by magnetic sedimentation as described in Example 4. These super paramagnetic particles can be used as oral contrast agents for the gastrointestinal area.
  • the superparamagnetic particles can also destroy cell membranes and thus cause cell damage in vitro and in vivo.
  • surfactants e.g. Nonylphenol polyethylene glycol phosphate, alkyl or alkylaryl polyethylene glycol sulfates (number of ethylene oxide groups between 5 and 40) are used.
  • magnetizable leukocytes are introduced parenterally into the body and enriched at the site of action with the help of magnetic fields. Due to the magnetomechanical forces, the magnetized leukocytes, and above all the neutrophil granulocytes and macrophages, are enriched in the high endothelial venules, accelerate the penetration of the endothelium and penetrate into the tissue. The accumulation of the magnetizable leukocytes, e.g. in the tumor tissue, can lead to its immunological damage. Above all when magneto-mechanical damage to the tumor membrane occurs due to the superparamagnetic particles and the tumor membrane fragments are phagocytosed by the neighboring neutrophil granulocytes and macrophages. The formation of tumor antibodies can then lead to damage to untreated tumors. Magnetic fields can increase the effectiveness of the immune stimulation.
  • a leukocyte concentrate is mixed with reactive superparama ⁇ -magnetic particles and reacted at room temperature or at 37 * C for reaction.
  • leukocyte concentrate 100 ml of leukocyte concentrate are mixed with 10 ml of the dispersion from Example 6, with a magnetic saturation induction of 5 mT, and left to stand at 37'C for 20 min.
  • the resulting product can be used for magnetic drug targeting for tumor damage.
  • Magneto-mechanical immune stimulation can also, for example with magnetizable viruses, bacteria, fungi, tumor cells or their magnetizable surface molecules.
  • the magnetizable viruses, cells or their surface molecules can be given parenterally into the body, since they are recognized there by the reticuloendothelial system and are bound and phagocytosed by the macrophages and the neutrophilic granulocytes.
  • phagocytosis parts of the surface molecules are transported back as a complex with also reused glycoproteins from the main histocompatibility complex to the surface of the macrophages, where they are checked by the T lymphocytes of the immune system, recognized as antigen and the corresponding immune response against the surface molecules is activated.
  • the body is thus immune activated against the corresponding viruses and cells.
  • Magnetic fields can increase the effectiveness of immune stimulation.
  • Magnetizable viruses or cells are produced by simply mixing them with reactive superparamagnetic particles, for example according to example 6.
  • a pharmacologically acceptable carrier By adding a pharmacologically acceptable carrier to the magnetizable mixture, a pharmacologically active preparation for increasing the immune response against viruses and cells is obtained.
  • Magnetizable surface molecules of viruses, bacteria or tumor cells are produced by simply mixing these biological particles with the reactive superparamagnetic particles and subsequently blocking the remaining reactive groups by means of suitable, physiologically compatible substances. For example, the excess aldehyde groups of the stabilizer substance according to Example 6 are blocked by adding a 0.5 molar ethanolamine hydrochloride solution (pH 8.5) to the particle dispersion.
  • the magnetized surface molecules are removed from the digestion dispersion with the aid of a magnetic field.
  • the magnetizable surface molecules are cleaned by washing and separating them repeatedly in a magnetic field.
  • a pharmacologically acceptable carrier for the purified magnetizable surface molecules gives a pharmacologically active preparation for increasing the immune system against viruses and cells. Since the magnetization of the viruses, bacteria, fungi, tumor cells and their surface molecules takes place in vitro, patient-specific immunotherapy can also be carried out. The prerequisite for this is that the corresponding viruses and cells are isolated or enriched from the patient's body.
  • the superparamagnetic particles can also destroy cell membranes and thus cause cell damage in vitro and in vivo.
  • Surfactants that can be used are, for example, nonylphenol polyethylene glycol phosphate, alkyl or alkylaryl polyethylene glycol sulfates (number of ethylene oxide groups between 5 and 40).
  • the main area of application of the superparamagnetic particles according to the invention is in the field of magnetic drug targeting. Because of the very high proportion of magnetic material (90 to 98% by weight), even small magnetic particles can be concentrated very easily and very quickly into certain regions of the body with the aid of electromagnetic or permanent magnet fields. When pharmacologically active substances are coupled together the superparamagnetic particles, their concentration at the place of action can be increased drastically. This fact is of particular importance for cancer therapy, since the substances used for chemotherapy of tumors have very strong side effects on the entire organism and, when they accumulate at the site of action, the rest of the body is less exposed to cytostatics.
  • the superparamagnetic particles can be used for coupling to viruses, cells and their surface molecules for immune activation in the body, the action of magnetic fields supporting immune activation.
  • the reactive superparamagnetic particles can also be used for in vitro diagnostics if the corresponding diagnostic substances are chemically bound to the surface of the particles. Because of the strong magnetic interaction with magnetic fields, even very small superparamagnetic particles can be removed after the diagnostic reaction has taken place easily separate from the reaction mixture.
  • the superparamagnetic particles can also be used as contrast agents for nuclear spin diagnostics.
  • the amounts of superparamagnetic particles are approximately 0.001% by volume of the blood volume if the magnetic saturation induction is approximately 5 mT.

Abstract

Die Erfindung betrifft neue superparamagnetische Teilchen, die in der Medizin zur Tumorschädigung, Immunsteigerung und Diagnostik eingesetzt werden können. Erfindungsgemäß erreicht man dies, indem sehr kleine superparamagnetische Eindomänenteilchen zur Aggregation gebracht werden und durch eine chemische Bindung von reaktiven Stabilisatorsubstanzen auf der Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen vor einer weiteren Aggregation geschützt werden. Die neuen Teilchen bestehen daher aus stabilen, abbaubaren Aggregaten mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 10 und 1000 Nanometer mit definiertem Verhalten im Magnetfeld, wobei die Aggregate aus mehreren kleinen superparamagnetischen Eindomänenteilchen aus Eisenoxid, Eisenmischoxid oder Eisen mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 3 und 20 Nanometer bestehen, die auf ihrer Oberfläche organische Substanzen der Gruppe der phosphat-, diphosphat-, polyphosphat-, thiophosphat-, phosphonat- oder thiophosphonatgruppenhaltige Polyalkylenglykole, phosphatgruppenhaltige Nucleotide, deren Oligomere oder deren Polymere sowie phosphatgruppenhaltige Kohlehydrate chemisch gebunden tragen, die weitere Bindungsstellen haben können. Es können sowohl die neuen superparamagnetischen Aggregate als auch die reaktiven Stabilisatorsubstanzen im erfindungsgemäßen Sinne wirksame Substanzen sein.

Description

Superparamagnetische Teilchen, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung derselben
Die Erfindung betrifft superparamagnetische Teilchen, die auf ihrer Oberfläche Substanzen chemisch gebunden haben, die gegebenenfalls weitere Bindungsstellen zur Kopplung von gewe¬ bespezifischen Bindungssubstanzen, diagnostischen oder pharmako- logisch wirksamen Substanzen besitzen sowie neue damit in Zu¬ sammenhang stehende Verbindungen und die Verwendung dieser Teil¬ chen und Verbindungen in der Medizin zur Tumorschädigung, Immun¬ steigerung und Diagnostik.
Magnetische Teilchen sind in einer Vielzahl von Veröffentli- chungen und Patenten beschrieben worden, vor allen Dingen für die magnetische Separationstechnik und für den Einsatz als Kontrast¬ mittel in der NMR-Diagnostik.
In den 1960'er Jahren versuchte man ferromagnetischen Teil¬ chen als Kontrastmittel für die Röntgendiagnostik und für ein magnetisch kontrolliertes drug targeting einzusetzen. So z.B. MEYERS,P.H. et al. J. Am. J. Roentgenol. Radium Ther. Nucl. Med., 90,1068,1963; Frei,F.H. et al. J. Appl. Phys. ,39,999,1968; Naka- mura et al. J. Appl. Phys. ,42,1320,1971; Hier erwies sich die irreversible Aggregation der Magnetteilchen unter der Wirkung eines Magnetfeldes als Problem bei der in vivo Anwendung. Ähn¬ liches gilt für die DE-A-3590398, US-A-4,675,173, US-A-4,615,879, WO 84/02643, GB-A-8408127 und WO 84/04330. Hier werden ferroma- gnetische Teilchen mit Weiß'sehen Bezirken in der Größenordnung von einigen Hundert bis einigen Tausend Angströmeinheiten vor- geschlagen, die mit einer Polymerbeschichtung versehen wurden, um Substanzen mit Bindeaffinität für Gewebe koppeln zu können.
Ferromagnetische Teilchen in der vorgeschlagenen Größe haben so große magnetische Momente, daß die Teilchen sich zu größeren Aggregaten zusammenlagern, auch wenn sie mit einer Polymerbe- Schichtung versehen werden. Schon während der Beschichtung liegen die Teilchen aggregiert vor. Solche ferromagnetischen Teilchen würden bei parenteraler Anwendung im Körper sedimentieren, die toxischen Nebenwirkungen groß sein.
Ähnliche Nachteile treffen auch für die in der DE-A-3443251 und DE-A-3443252 verwendeten Dispersionen von ferromagnetischen Teilchen zu, wo die magnetischen Wechselwirkungen zwischen den Teilchen zu Aggregation und Sedimentation führen. Die irrever¬ sible Sedimentation der Magnetteilchen erfolgt besonders bei der Einwirkung von Magnetfeldern sehr schnell. Treten Inhomogenitäten des Magnetfeldes auf, konzentrieren sich die Magnetteilchen immer an den Stellen hoher Feldstärken. Diese Nachteile treten beson¬ ders bei NMR-Diagnoseverfahren und beim magnetischen drug targe- ting auf, wobei es zur Ausbildung sehr großer irreversibler Teilchenaggregate kommen kann, die eine große Emboliegefahr bedeuten.
Noch größere ferromagnetische Teilchen sind in US-A- 3,933,997, US-A-3,652,761, Nature 270,259,1977, J. Allergy Clin. Immunol. 61,23,1978 , US-A-4,177,253, Clin. Chem. ,26,730,1980, Clin. Chem., 26,1281,1980, US-A-3,970,518, US-A-4,230,685, US-A- 4,267,234, US-A-4,152,210, US-A-4,343,901 beschrieben. Diese Magnetteilchen mit Durchmesser zwischen 10 und 160 μ.m lassen sich schon mit schwachen Magnetfeldern abscheiden, haben aber den Nachteil, daß sie sehr schnell sedimentieren, eine kleine spezi¬ fische Oberfläche für die Bindung von pharmakologisch aktiven Substanzen besitzen, im Magnetfeld irreversibel agglomerieren und für drug targeting wegen der Emboliegefahr zu groß sind.
Die irreversible Agglomeration der Magnetteilchen im Magnet¬ feld läßt sich verhindern, in dem superparamagnetische Teilchen angewendet werden. Superparamagnetische Teilchen besitzen keine Remanenz, d.h. sie lassen sich in einem magnetischen Gradienten¬ feld reversibel bewegen und konzentrieren. Solche superparama¬ gnetischen Teilchen sind z.B. Eisenoxide mit einem Teilchen¬ durchmesser kleiner 0,02μm.
Damit diese superparamagnetischen Teilchen in wäßrigen Dispersionen nicht sedimentieren, werden Stabilisatorsubstanzen zugegeben, die sich adsorptiv auf den Teilchenoberflächen anla¬ gern. Solche Teilchen sind in US-A-3,215,572, US-A-3,531,413, US- A-3,917,538, WO 85/02772, US-A-4 ,101,435 und US-A-4,452,773, SE— A-8307060-7 beschrieben. Die adsorptionsstabilisierten Magnetteilchen sind unter physiologischen Bedingungen nicht stabil, da durch Ablösung der Stabilisatorsubstanzen die Magnetteilchen leicht aggregieren. Werden an adsorptionsstabilisierte Magnetteilchen Substanzen mit Bindeaffinität für bestimmte Gewebe oder pharmakologischer Wir- kung gekoppelt, so besteht die Gefahr, daß die StabUisatorsub¬ stanzen und somit die Substanzen mit Bindeaffinität und pharma- kologischer Wirkung von den Magnetteilchen abgelöst werden und die Magnetteilchen den Bindungsort nicht erreichen oder bei magnetischem drug targeting die pharmakologisch wirksame Substanz am Wirkungsort nicht angereichert wird.
In der EP-A-0284549 enthalten die Stabilisatorsubstanzen Phosphat- oder Phosphonatgruppen, über die sie mit der Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen chemisch verbunden sind. Enthalten die Stabilisatorsubstanzen noch chemisch reaktive Gruppen, können pharmakologisch wirksame Substanzen gekoppelt werden. Diese chemisch stabilisierten superparamagnetischen Teilchen sedimentieren nicht in wäßrigen Dispersionen, sie haben nur einen Durchmesser von 0,003 bis 0,01μm. Bei parenteraler Anwendung erfolgt keine Ablösung der Stabilisatorsubstanzen, d.h. es erfolgt keine Aggregation und Sedimentation im Blut und damit eine gute Verteilung im Organismus.
Für ein magnetisches drug targeting sind diese Magnetteil¬ chen zu klein, da sehr große Magnetfeldgradienten eingesetzt werden müßten, um eine Anreicherung der Magnetteilchen in be¬ stimmte Körperregionen zu erreichen.
Größere superparamagnetische Teilchen lassen sich durch Einbetten von kleinen, 0,01μm großen superparamagnetischen Teil¬ chen in poröse Polymerteilchen (SE-A-7706431, Polyglutaraldehyd— Polymere (US-A-4,267,234) , Silan-Polymere (US-A-4,554,088) , Albumin-Kondensations-Polymere (US-A-4,675,173) oder Cellulosee- ster (Ito,R. ,et al. , Int.J. Pharm. , 61,109,1990), herstellen. Die Teilchendurchmesser liegen im Bereich von 0,05 bis lOOμm. Bis auf die Albumin-Kondensations-Polymere und die Celluloseester sind alle verwendeten Polymerisationschemikalien physiologisch be¬ denklich und die Auflösegeschwindigkeit der Magnetteilchen im Körper sehr klein. Alle genannten größeren superparamagnetischen Teilchen sedimentieren im Schwerefeld der Erde, sie müssen des¬ halb vor der Benutzung wieder dispergiert werden. Die Eisenoxidgehalte der Polymerteilchen liegen im Bereich von 10 bis maximal 50 Gew.%, der Volumenanteil bei maximal 10 Vol.%.
Je kleiner die Magnetteilchen sind, desto höhere Magnetfeldgra¬ dienten benötigt man beim magnetischen drug targeting, um die Magnetteilchen in bestimmte Körperregionen zu konzentrieren. Je größer die Magnetteilchen sind, desto schneller werden sie vom retikuloendothelialem System gebunden, d.h. die Bioverfügbarkeit verkürzt sich und um so kleiner ist der Anteil an gebundener pharmakologische wirksamer Substanz. Optimale Magnetteilchen für ein magnetisches drug targeting sollten demzufolge möglichst klein sein, eine möglichst große Beladung mit pharmakologisch wirksamen Substanzen, einen möglichst hohen Anteil an Magnetma¬ terial, eine möglichst große magnetische Permeabilität des Ma- gnetmaterials, eine möglichst große Auflösungsgeschwindigkeit im Körper, und eine ausreichende Bioverträglichkeit im Körper besit¬ zen.
Der in Anspruch 1 angegeben Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neue Verbindungen und superparamagnetische Teilchen herzustellen, um die eingangs genannten Nachteile zu vermeiden und neue Anwendungsgebiete insbesondere bei der Tumorbekämpfung und der Immunsteigerung zu erschließen.
Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß sehr kleine superparamagnetische Eindomänenteilchen zur Aggregation gebracht werden und durch eine chemische Bindung von reaktiven Stabilisa¬ torsubstanzen auf der Oberfläche der superparamagnetischen Teil¬ chen vor einer weiteren Aggregation geschützt werden. Dabei können sowohl die neuen superparamagnetischen Aggregate als auch die reaktiven Stabilisatorsubstanzen im erfindungsgemäßen Sinne wirksame Substanzen sein.
Es ist vorteilhaft die superparamagnetischen Eindomänenteil¬ chen so klein als möglich herzustellen, um die biologische Ab- baubarkeit hoch und die Toxizität möglichst gering zu halten. Die superparamagnetischen Eindomänenteilchen liegen dabei im Durchmesserbereich von 0.001 bis 0,02μm, vorzugsweise im Bereich von 0,003 bis 0,01/zm.
Als physiologisch verträgliche Materialien für den in vivo Einsatz kommen z.B. γ-Fe203, Fe304 und Fe zur Anwendung. Für in vitro Anwendungen sind auch toxischere Magnetmaterialien ein- setzbar, wie Eisenmischoxide der allgemeinen Formel MO»Fe2033, worin M die zweiwertigen Metallionen Fe, Mg, Be, Mn, Zn, Co, Ba, Sr, Cu oder Gemische davon bedeuten oder wie Eisenmischoxide der allgemeinen Formel mFe203 • nMe203, worin Me die dreiwertigen Metallionen AI, Cr, seltene Erdmetalle oder Gemische davon bedeuten.
Erfindungsgemäß werden die superparamagnetischen Eindomänen¬ teilchen durch eine thermische Behandlung in wäßriger Dispersion unter Änderung des pH-Wertes, der Temperatur und gegebenenfalls des Druckes, zur Aggregation gebracht, überraschend wurde gefun¬ den, daß sich die superparamagnetischen Eindomänenteilchen bei pH-Änderung der Fällungsdispersion von 8,0 bis 10,0 auf pH 3,0 bis 7,0 und bei einer Erwärmung auf Temperaturen zwischen 50 und 120°C zu größeren superparamagnetische Teilchen zusammenlagern. überraschend findet kein Kristallwachstum statt, was zu ferroma¬ gnetischen Teilchen führen würde, sondern nur eine Aggregation der Eindomänenteilchen zu größeren Teilchenverbänden, so daß der superparamagnetische Charakter der Aggregate erhalten bleibt. Dabei ist die Stabilität- der Aggregate so groß, daß durch die anschließende Zugabe der Stabilisatorsubstanzen sich nur ein geringer Anteil an stabilisierten superparamagnetischen Eindomä¬ nenteilchen bildet. Je nach pH-Wert, Temperatur, Temperaturgra¬ dient, Aggregationszeit, Elektrolytart und Elektrolytkonzentra¬ tion der wäßrigen Dispersion lassen sich unterschiedliche Teil- chendurchmesser in engen Durchmesserbereichen herstellen. Je niedriger der pH-Wert der Dispersion eingestellt wird, desto größer werden die Aggregate. In die gleiche Richtung wirken eine Temperaturerhöhung und eine Verlängerung der Aggregationszeit. Bei zu langen Aggregationszeiten bilden sich vermehrt größere ferromagnetische Teilchen, die für die erfindungsgemäße Anwendung nicht geeignet sind. Auch die Elektrolytart und die Elektrolyt¬ konzentration wirken über die Dicke der elektrochemischen Doppel¬ schicht der superparamagnetischen Eindomänenteilchen auf die Teilchenaggregation ein. Die herstellbaren Teilchendurchmesser liegen im Bereich von 0,01 bis 10 m, vorzugsweise jedoch im Bereich von 0,02 bis lμm, insbesondere im Bereich von 0,02 bis 0,5 μm. Die kleinen Teilchen sind wegen ihrer großen Oberfläche und der damit verbundenen größeren Wirkstoffbindung bevorzugt. Erfindungsgemäß erfolgt die Stabilisierung der Magnetteil¬ chen durch eine chemische Bindung von phosphathaltigen Resten, ausgewählt unter Monophosphat, Diphosphat, Polyphosphat, Phospho- nat, Thiophosphat, Thiophosphonat, oder ein carboxylat-, sulfat-, sulfonat-, mercapto-, silantriol-oder trialkoxysilanhaltiger Rest als Stabilisatorsubstanz auf der Oberfläche der superparamagneti¬ schen Teilchen. Die Stabilisatorsubstanz muß so beschaffen sein, daß sie mit Wasser mischbar ist und den Magnetteilchenabstand so groß hält, daß die kinetische Energie der Magnetteilchen größer als die magnetische Wechselwirkungsenergie ist. Die Stabilisator¬ substanzen können ausgewählt werden unter den folgenden Substan¬ zen:
(i) den Verbindungen der allgemeinen Formel X - R - A - B worin X eine funktioneile Gruppe darstellt, ausgewählt aus der Alkoxy-, Alkylamino- und Alkylthiogruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome im Alkylteil dieser Gruppen im Bereich von l und 4 liegt, oder eine funktioneile Gruppe darstellt, ausgewählt unter der Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethylacetal-, Diethy- lacetal Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortriazin-, Hydro- xamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniu salz-, Iminocarbonat- und Toluolsulfonatgruppe; R fehlt oder R ist ein Polyalkylenglykol, ein mit Wasser mischbarer Polypro- pylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolyme- risatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypropylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copolymerisaten
(PEG)a-(PEG)b , (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt; n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG- PPG-Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140; oder R ist ein Kohlehydratrest, ausgewählt aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den Oligo- sacchariden Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Sta- chyose, Verbascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inuline, Fruktosane, Lävane, Man- nane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyuridenylsäure, Polyglucuronsäure, Poly- galacturonsäure, Polymannuronsäure und/oder Alginsäure bestehen; A fehlt oder
A ist eine Alkyl-, Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffato e der Alkoxy-, Acyl-, Acyla in-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt; B ist ein phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Monophosphat, Dip osphat, Polyphosphat, Phosphonat, Thiophosphat, Thio- phosphonat, oder ein carboxylat-, sulfat-, sulfonat-, mercapto-, silantriol-oder trialkoxysilanhaltiger Rest;
(ii) den phosphatgruppenhaltigen Nucleotiden Mono-, Di-, Tri— phosphorsäureester oder Mono-, Di-, Tri-phosphorsäureester- chloriden von Adenosin, Guanosin, Cytidin, Uridin, Thymidin, Desoxyadenosin, Desoxyguanosin, Desoxycytidin, Desoxythymidin, Inosin, Pyrimidin, Cytosin, Uracil, Thymin, Purin, Adenin, Gua- nin, Methylcytosin, 5-Hydroxymethyl-cytosin, 2-Methyladenin, 1-Methylguanin, Thiamin, Flavin, Riboflavin sowie Pyridoxal- phosphat, Pyridoxaminphosphat, Ribonucleinsäure, Ribonuclein- säuresequenzen, Desoxyribonucleinsäuren, Desoxyribonucleinsäu- resequenzen;
(iii) den silicatgruppenhaltigen Verbindungen der Orthokiesel- säure und deren Kondensationsprodukte; und /oder (iv) X - R - A - B ist Mercaptopurin, -cytosin, -guanin, -uracil, -thymin, -hypoxanthin, sowie deren Mercapto-nucleoside und deren Mercapto-desoxynucleoside;
(v) X - R - A - B ist ein Polyaminokohlehydrat. Beispielhafte Stabilisatorsubstanzen sind (vi) Mono- und Di-[ω-Ethylamino-polyethylenglykol]-diphosphat [Molekulargewicht (MG) des PEG ca. 1500], Mono- und Di-[ω-Ethoxy-polyethylenglykol]-thiophosphat (MG des PEG ca.1000) oder Mono- und Di-[ω-Methoxy-polyethylenglykol-polypropylen- glykol]-phosphat, hergestellt aus Polyglykol M41/40 (Handels¬ bezeichnung der Fa. Hoechst, Deutschland), Mono- und Di-[ω-Hydroxy-polyethylenglykol]-phosphat (MG PEG ca.1500), Mono- und Di-[ω-Oxoethoxy-polyethylenglykol]-phosphonat oder deren Acetale (MG PEG ca.2000) , Mono- und Di-[ω-Oxoethylamino-polyethylenglykol]-phosphat oder deren Ace¬ tale (MG PEG ca. 750), Mono- und Di-[ω-Aminoalkoxy-polyethy- lenglykol]-thiophosphat (MG PEG ca. 1000), Mono- und Di-[ω-Hy- droxy-polyethylenglykolpolypropylenglykol]-phosphat, hergestellt aus Synperonic F68 (Handelsbezeichnung von ICI, Großbritannien), Mono- und Di-[ω-Methoxy-polyethylenglykol]-diphosphat (MG PEG ca.1000), das Dimethylacetal von Mono-[ω-Oxoethoxy-polyethylen¬ glykol]-diphosphat (MG PEG ca. 2000), Mono-[ω-Ethoxy-polyethy- lenglykol]-polyphosphat (MG PEG ca.2000) oder Mono-[ω-Methoxy- polyethylen-glykolpolypropylenglykol-diphosphat, hergestellt aus Polyglykol M 41/40 (Hoechst, DE).
Diese reaktiven, polyalkylenglykolhaltigen Stabilisatorsub- stanzen können mit ihren Hydroxyl-, Carbonyl- oder Aminogruppen auch zur Einführung anderer reaktiver funktionaler Gruppen, wie z.B. der Thiol-, Epoxy-, Carboxy-, 4,4,6-Dichlortriazin Hydroxam- säure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Imino- carbonat-, Toluolsulfonatgruppen, verwendet werden, um andere Bindungsorte an den gewebespezifischen und pharmakologisch wirk¬ samen Substanzen zu realisieren;
(ii) aus den phosphatgruppenhaltigen Nucleotiden Mono-, Di-, Tri-phosphorsäureestern oder Mono-, Di-, Tri-phosphorsäure- esterchloriden von Adenosin, Guanosin, Cytidin, Uridin, Thymidin, Desoxyadenosin, Desoxyguanosin, Desoxycytidin, Desoxythymidin, Inosin, Pyrimidin, Cytosin, Uracil, Thymin, Purin, Adenin, Gua- nin, Methylcytosin, 5-Hydroxymethyl-cytosin, 2-Methyladenin, 1-Methylguanin, Thiamin, Flavin, Riboflavin sowie Pyridoxalphos- phat, Pyridoxaminphosphat, Ribonucleinsäure, Ribonucleinsäurese- quenzen, Desoxyribonucleinsäuren, Desoxyribonucleinsäuresequen- zen;
(iii) aus den phosphat-, diphosphat-, polyphosphat- und thio¬ phosphat-, carboxylat-, sulfat-, sulfonat-, mercapto-, silan- triol- oder trialkoxysilangruppenhaltigen Kohlehydraten, wobei die Kohlehydratreste aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den oligosacchariden Saccharo¬ se, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Stachyose, Verbascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dex- trane, Inuline, Fruktosane, Lävane, Mannane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyu- ridenylsäure, Polyglucuronsäure, Polygalacturonsäure, Polymannu- ronsäure und/oder Alginsäure bestehen; oder aus mehreren dieser Reste.
Erfindungsgemäß können an die Stabilisatorsubstanzen, die an die superparamagnetischen Teilchenoberfläche gebunden sind, gewebespezifische Bindungssubstanzen oder pharmakologisch wirksa¬ me Substanzen gekoppelt werden, wenn die Stabilisatorsubstanzen wenigstens zwei chemisch reaktive funktioneile Gruppen tragen, wobei die Phosphat-, Diphosphat-, Polyphosphat-, Thiophosphat-, Phosphonat-, Thiophosphonat-, Carboxylat-, Sulfat-, Sulfonat-, Mercapto-, Silantriol- oder Trialkoxysilangruppe für die chemi¬ sche Bindung zu den superparamagnetischen Teilchen dienen und die restlichen reaktiven funktionellen Gruppen, die z.B. aus Hydrox- yl-, Amin-, Aldehyd-, Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortria- zin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acylazid-, Anhydrid-, Diazoni- umsalz-, Iminocarbonat-,Toluolsulfonatgruppen bestehen, für die Bindung von gewebespezifischen Bindungssubstanzen und pharmakolo¬ gisch wirksamen Substanzen dienen. Solche Stabilisatorsubstanzen sind z.B. Mono-, Oligo- oder Polysaccharidphosphate, -carboxylate, -sulfate, -sulfonate, - thiole, -silantriole oder -trialkoxysilane, die vor oder nach der chemischen Bindung auf der superparamagnetischen Teilchenober¬ fläche mit den entsprechenden funktionellen Gruppen versehen werden. Unter die genannten Stabilisatorsubstanzen fallen auch die entsprechenden Polysäuren. Die Einführung der funktionellen Gruppen in die Stabilisatormoleküle ist bekannter Stand der Technik.
Außer diesen reaktiven Stabilisatorsubstanzen auf Kohlehy- dratbasis können reaktive phosphatgruppenhaltige Biomoleküle, wie z.B. Pyridoxalphosphat, Pyridoxaminphosphat oder Co-carboxylase; mercaptogruppenhaltige Substanzen wie Mercaptopurin, -cytosin, - guanin, -uracil, -thymin, -hypoxanthin, sowie deren Mercapto- nucleoside und deren Mercapto-desoxynucleoside; silantriol- oder trialkoxysilangruppenhaltige Substanzen wie ω-Ethylamino-polyethylenglykol-trimethoxysilan (MG des PEG ca. 1000), ω-Methoxy-polyethylenglykol-trimethoxysilan (MG des PEG ca.750) oder ω-Methoxy-polyethylenglykol-polypropylenglykol- thioethyl-triethoxysilan, hergestellt aus Polyglykol M41/40 (Hoechst) , ω-Hydroxy-polyethylenglykol-silantriol,3-Chlorpropyl- tri-methoxysilan, 2-Mercaptopropyl-triethoxysilan, 3-Aminopropyl- triethoxysilan, 3-(2-AminoethylaminoJpropyl-trimethoxysilan, Vinyl-triethoxysilan, Vinyl-tri(methoxyethoxy)silan, Methacrylox- ypropyl-trimethoxysilan, oder Poly-trialkoxysilyl-stärke, Poly- trialkoxysilyl-Dextran, Poly-trialkoxysilyl-Dextrin; sulfatgruppenhaltige Substanzen, wie Dextransulfat, Dextrinsul¬ fat, Inulinsulfat; carboxylatgruppenhaltige Substanzen, wie Polycarboxydextran, Polycarboxydextrin, Polycarboxyamylopektin; polya inogruppenhaltige Substanzen, wie Polyaminodextran; silicatgruppenhaltigen Verbindungen der Orthokieselsäure und deren Kondensationsprodukte, wobei hier zur Stabilisierung der superparamagnetischen Teilchen Natrium- oder Kaliumsilikatlösung oder alkalische Lösungen von Alkalisilikaten mit kondensations¬ fähigen Hydroxoaluminaten; sowie deren Polyverbindungen verwendet werden.
Erfindungsgemäß können an die Stabilisatormoleküle, die mit ihren Monophosphat-, Diphosphat-, Polyphosphat-, Phosphonat-, Thiophosphat-, Thiophosphonat-, Carboxylat-, Sulfat-, Sulfonat-, Mercapto-, Silantriol- oder Trialkoxysilangruppen mit der super¬ paramagnetischen Teilchenoberfläche chemisch gebunden sind, gewe¬ bespezifischen Bindungssubstanzen, wie z.B. Antigene, Antikörper, Haptene, Protein A, Protein G, Endotoxin-bindende Proteine, Lectine, Selectine, gekoppelt werden.
Auch pharmakologisch wirksame Substanzen, wie z.B. Antitu- morproteine, Enzyme, Antitumorenzyme, Antibiotika, Pflanzenalka- loide, Alkylierungsreagenzien, Antimetaboliten, Hormone und Hormonantagonisten, Interleukine, Interferone, Wachstumsfaktoren, Tumornekrosefaktoren, Endotoxine, Lymphotoxine, Urokinase, Streptokinase, Plasminogen-Streptokinase-Aktivator-Komplex, Ge- webe-Plas inogen-Aktivatoren, Desmodus-Plasminogen-Aktivatoren, Makrophagen-Aktivierungskörper, Antisera, Proteaseninhibitoren, radioakiven Phosphor 32P enthaltene Stabilisatorsubstanzen, Ten- side oder pharmakologisch wirksame Zellen, wie z.B. Organellen, Viren, Mikroben, Algen, Pilze, insbesondere Erythrozyten, Thro- mbozyten, Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten, Langerhans'sche Inseln oder pharmakologisch wirksame Komplexbildner aus der Gruppe der Polycarbonsäuren, Aminocarboxylsäuren, Porphyrinen, Katecholamine oder zellfusionsvermittelnde Substanzen können an die reaktiven Stabilisatorsubstanzen einzeln oder nebeneinander gekoppelt werden.
Als zellfusionsvermittelnde Substanzen bewirken beispiels¬ weise Polyethylenglykole in Konzentrationen über 25 Gew.-%, wie sie in noch höheren Konzentrationen in den Stabilisatorsubstanz¬ schichten der superparamagnetischen Teilchen auftreten, Zell¬ fusionen, was bei einer Anreicherung der polyethylenglykolhalti- gen superparamagnetischen Teilchen in Tumoren zu einer weiteren Schädigung des Tumorgewebes führen kann. Erfindungsgemäß können außer den Stabilisatorsubstanzen auch noch phosphat- oder phosphonatgruppenhaltige Arzneimittel chemisch auf der Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen gebunden wer¬ den, wie z.B. Estramustin oder Diethylstilbestrol-diphosphat. Die Toxizität solcher pharmakologisch wirksamen Substanzen kann dabei relativ hoch sein, da die Magnetteilchen sich aufgrund ihrer gewebespezifischen Wechselwirkung bevorzugt an den ent¬ sprechenden Bindungsorten anreichert oder durch magnetisches drug targeting zum Wirkungsort transportiert und angereichert werden. Die Dosis der pharmakologisch wirksamen Substanzen kann gering gehalten werden, da sich die Substanz am Wirkungsort konzentriert und der übrige Körper nur gering belastet wird.
Die Kopplung pharmakologisch wirksamer Substanzen an die superparamagnetischen Teilchen hat weiterhin den Vorteil, daß über die Relaxationszeitverkürzung der Therapiefortschritt mit der Kernspin-Diagnostik beobachtet werden kann.
Die Herstellung der superparamagnetischen Teilchen erfolgt durch eine gezielte Agglomeration von superparamagnetischen Eindomänenteilchen. Dabei werden die superparamagnetischen Ein- domänenteilchen in Wasser verrührt und bei einem pH-Wert von 3 bis 7 durch Erhitzen auf 50 bis 120°C, bei Temperaturen über 100'C im Autoklaven, zur Aggregation gebracht. Nach dem Abkühlen der Dispersion werden die Teilchen so lange gewaschen, bis die elektrische Leitfähigkeit des Filtrates < 10 μS/cm beträgt. Die so hergestellten superparamagnetischen Teilchen bilden sofort einen schnell sedimentierenden Niederschlag, der sich auch durch starkes Rühren oder durch Ultraschallbehandlung nicht in eine stabile Dispersion überführen läßt. Erst die chemische Bindung von phosphat-, diphosphat-, polyphosphat-, thiophosphat-, phosp- honat, carboxylat-, sulfat-, sulfonat-, thiol-, silantriol- oder trialkoxysilangruppenhaltigen Stabilisatorsubstanzen auf der Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen sorgt für eine schnelle Dispergierung, bei einigen stabilisatorsubstanzen sogar schon bei leichtem Rühren mit dem Glasstab. Je nach Anwendungsgebiet können die magnetischen Dispersio¬ nen dialysiert werden, um den überschüssigen Anteil an Stabilisa¬ torsubstanz zu entfernen. Vor allen Dingen bei chemisch reakti¬ ven superparamagnetischen Teilchen, die zur Kopplung von gewebe¬ spezifischen Bindungssubstanzen und pharmakologisch wirksamen Substanzen verwendet werden sollen ist eine Dialyse notwendig.
Die stabilisierten superparamagnetischen Teilchendispersio- nen enthalten die noch nicht oder nur schwach aggregierten super¬ paramagnetischen Eindomänenteilchen. Diese bilden eine stabile magnetische Flüssigkeit, die sich leicht von den größeren super¬ paramagnetischen Teilchen durch eine Sedimentation in einem Magnetfeld entspechender Stärke und Inhomogenität abtrennen lassen.
In einer einfachen Ausführung der magnetischen Separation stellt man ein Becherglas mit der magnetischen Dispersion auf einen Permanentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 mT und gießt nach einer Sedimentationszeit von ca. 30 min die überstehende magnetische Flüssigkeit ab. Zurück bleiben die superparamagnetischen Teilchen, die, je nach Teilchengröße, sich wieder spontan in der Dispersion verteilen oder als Bodensatz im Becherglas zurück bleiben. Bis zu Teilchengrößen von ungefähr 500 nm verteilen sich die superparamagnetischen Teilchen wieder spontan oder unter leichtem Rühren im wäßrigen Dispersionsmittel. Größere superparamagnetische Teilchen als ca. 500 nm können leicht durch stärkeres Rühren oder Ultraschallbehandlung disper- giert werden.
Die Sedimentationsstabilität der erfindungsgemäßen superpa¬ ramagnetischen Teilchen ist wesentlich höher als bei den bisher bekannten Magnetteilchen mit vergleichbaren magnetischen Eigen- schaften, was wahrscheinlich auf die starke Strukturierung der die superparamagnetischen Teilchen umgebenden Wassermoleküle und den damit vergrößerten Stokes'sehen Teilchendurchmesser zurück¬ zuführen ist.
Die magnetischen Eigenschaften der superparamagnetischen Teilchen sind aufgrund des geringen Anteils an Stabilisatorsub¬ stanz stärker als bei den bisher bekannten. Da der Anteil an superparamagnetischen Eindomänenteilchen wesentlich höher als bei den bisher bekannten Magnetteilchen ist, ist auch die Abschei- dungsgeschwindigkeit der superparamagnetischen Teilchen in einem inhomogenen Magnetfeld größer. In einer 10 Gew.-%igen wäßrigen Dispersion von superparamagnetischen Teilchen mit einem Durch¬ messer von ca 100 nm und einem Magnetitanteil von 95 % beträgt die Abscheidungszeit der Magnetteilchen auf einen Permanentma¬ gneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 mT weniger als 1 min .
Die erfindungsgemäßen superparamagnetischen Teilchen haben Eisenoxidgehalte von 90 bis 98 Gew.-%. Gegenüber dem Stand der Technik, daß Magnetteilchen bis zu 50 Gew.-% Eisenoxid enthalten können, bedeutet das eine wesentliche Verbesserung der magneti¬ schen Eigenschaften. Damit können die neuen superparamagnetischen Teilchen, bei gleichen magnetischer Wechselwirkung, entsprechend kleiner als die bisher bekannten Magnetteilchen sein. Die spezi¬ fische Oberfläche vergrößert sich, es können mehr pharmakologisch wirksame Substanzen oder gewebespezifische Bindungssubstanzen auf der Oberfläche gekoppelt werden. Mit Verkleinerung der Teilchen¬ größe wird auch die biologische Verträglichkeit besser, die Abbaugeschwindigkeit im Körper erhöht. Auch die freie verfügbare Zeit der Magnetteilchen beim magnetischen drug targeting, d.h. die Zeit bis die Teilchen vom retikuloendothelialen System gebun¬ den sind, erhöht sich mit Verringerung der Teilchengröße.
Die Bioverfügbarkeit der superparamagnetischen Teilchen im Körper beträgt nur wenige Minuten, d.h. das retikuloendotheliale System bindet die superparamagnetischen Teilchen sehr schnell. Makrophagen und neutrophilen Granulozyten erhalten magnetisier- bare Eigenschaften, wenn sie sich an die superparamagnetischen Teilchen anheften. Voraussetzung für dieses Anheften ist, daß die Stabilisatorsubstanzen der superparamagnetischen Teilchen an die Rezeptoren der Makrophagen und den neutrophilen Granulozyten gebunden werden. Erfolgt solch eine Bindung, können die magneti- sierten Makrophagen und neutrophilen Granulozyten mit Hilfe von Magnetfeldern bewegt werden. Die Makrophagen und die neutrophi¬ len Granulozyten können die endotheliale Barriere in den Hoch- endothel-Venolen durchdringen und in das Gewebe eindringen. Dieser Prozeß kann bei magnetisierten Makrophagen und neutrophi¬ len Granulozyten durch die Einwirkung eines Magnetfeldes unter¬ stützt werden. Bei einem magnetischen drug targeting von Tumoren mit den erfindungsgemäßen superparamagnetischen Teilchen kann somit eine beschleunigte Anreicherung der magnetisierten Makro- phagen und neutrophilen Granulozyten im Tumorgewebe erfolgen und eine immunologische Schädigung des Tumorgewebes einsetzen.
An der Phasengrenze zwischen den superparamagnetischen Teilchen und diamagnetischen Zellen treten mechanische Kräfte auf, die proportional der Permeabilitätsdifferenz der sich beruh- renden Materialien und dem Quadrat der wirkenden Magnetfeldstärke sind.
Da die erfindungsgemäßen Teilchen einen sehr hohen Anteil an superparamagnetischen Teilchen besitzen und die Stabilisator- Substanz nur eine monomolekulare Schicht von wenigen Nanometern Dicke besitzt, treten an den Phasengrenzen zu diamagnetischen Zellen Kräfte auf, die zur Schädigung der Zellen führen können. Diese Kräfte können z.B. bei der Anreicherung der superparama¬ gnetischen Teilchen in Tumoren, zu einer Tumorschädigung führen. Dieser magnetomechanische Effekt könnte auch dazu führen, daß bei einer starken Wechselwirkung zwischen der Stabilisatorsubstanz der superparamagnetischen Teilchen und dem Tumorgewebe, Ober¬ flächenmoleküle des Tumorgewebes von den superparamagnetischen Teilchen gebunden und herausgezogen werden. Wenn diese superpara- magnetischen Teilchen von den Makrophagen und den neutrophilen Granulozyten phagozytiert werden, können die Oberflächenmoleküle des Tumors als Antigen erkannt werden, auch wenn sie sonst nicht vom Immunsystem als Antigen identifiziert worden wären. Es kann eine mehr oder weniger starke Immunantwort des Körpers auf die Oberflächenmoleküle des Tumors und damit eine Schädigung des Tumors auftreten.
Eine Stimulierung des Immunsystems durch magnetomechanische Effekte kann auch dadurch erreicht werden, daß Viren, Bakterien oder Pilze in vitro mit reaktiven superparamagnetischen Teilchen gemischt werden. So können superparamagnetische Teilchen, die z.B. mit Mono-[ω-Oxoethoxy-polyethylen-glykol]-phosphat stabili¬ siert wurden, mit den Aminogruppen der Oberflächenproteine der Viren oder Bakterien kovalente chemische Bindungen eingehen. Durch Einwirkung starker inhomogener Magnetfelder oder mit Hilfe bekannter Zellaufschlußmethoden lassen sich so Oberflächenmole¬ küle der Viren-, Bakterien- oder Pilzoberflächen mit den super¬ paramagnetischen Teilchen herstellen. Diese superparamagnetischen Proteinbruchstücke werden beim Spritzen in den Körper vom retiku- lendothelialen System aufgenommen, die Proteinbruchstücke als Antigen erkannt und der Körper reagiert mit einer entsprechenden Immunantwort, unter anderem mit einer Produktion von entsprechen¬ den Antikörpern. So läßt sich auch eine Immunantwort des Körpers von Proteinen stimulieren, die für sich alleine vom Körper nicht als Antigen erkannt werden. Das hat besondere Bedeutung bei der Erzeugung einer Immunabwehr des Körpers gegen Tumorzellen, Viren, Bakterien, Hefen oder Pilze, für die es noch keine geeignete Chemotherapie gibt oder bei denen sich eine Resistenz gegen bekannte angewendete Arzneimittel herausgebildet hat. Durch die Kopplung von reaktiven superparamagnetischen Teilchen an die Oberflächenmoleküle von z.B. Tumorzellen, Viren, Bakterien, Hefen, Pilzen und Heraustrennen dieser Oberflächenmo¬ leküle durch starke inhomogene Magnetfelder oder bekannte Zel¬ laufschlußverfahren lassen sich immunstimulierende superparama- gnetische Molekül omplexe gewinnen, die bei in vivo Anwendung zur Immunstimulierung und Schädigung dieser biologischen aktiven Zellen führen können.
Die diphosphat- oder polyphosphathaltigen Stabilisatorsub¬ stanzen auf der Basis von Polyalkylenglykolen sind neue Verbin- düngen und besitzen selbst eine tumorschädigende Wirkung.
So werden bei der in vivo Anwendung dieser Stabilisatorsub¬ stanzen Tumore von Mäusen geschädigt. Durch eine Kopplung dieser Stabilisatorsubstanzen an die superparamagnetischen Teilchen läßt sich die tumorschädigende Wirkung verstärken, indem durch ein magnetisches drug targeting die Konzentration der Stabilisator¬ substanz im Tumor wesentlich erhöht. Neben einer Verstärkung der tumorschädigenden Wirkung durch das magnetische drug targeting ist auch eine erhebliche Verkürzung der Wirkungszeit, bis zur beginnenden sichtbaren Tumorschädigung zu beobachten. Die Stabilisatorsubstanzen sind nach dem Stand der Technik leicht herzustellen.
Die Herstellung der Polyethylenglykole erfolgt durch Oxethy- lierung einer reaktiven organischen AusgangsVerbindung, wie z.B. 2-Methoxyethanol, Aminoacetaldehyd-dimethylacetal, 2-Methoxy— ethylamin, 2-Aminoethanol mit Ethylenoxid.
Siehe H o u b e n - W e y l , Bd . XIV/2 , S .425 ff . ( 1963 )
Die Einführung der Phosphat-, Diphospat-, Polyposphat- oder Thiophosphatgruppe in die Polyethylenglykole erfolgt leicht durch Reaktion mit verschiedenartigen Phosphorylierungsreagenzien bei Raum- oder erhöhten Temperaturen.
Siehe H o u b e n - W e y l , Bd . XII/2 , S . 131 ff . ( 1964 ) , Bd . E2 , XII/2 , S . 300 ff . ( 1982 )
Analog erfolgt die Herstellung von phosphatgruppenhaltigen Kohlehydraten, auch von phosphatgruppenhaltigen Polysaccharid— carbonsäuren (siehe US-A-2970141) .
Bei der Herstellung von ω-Oxoalkoxy-polyethylenglykol-phos- phaten geht man zweckmäßig von den Dimethylacetalen entsprechen¬ der Alkohole aus, um die Oxogruppe bei der Ethoxylierung und bei der Einführung der Phosphat- oder Phosphonatgruppe zu schützen. Die Acetale können durch saure Hydrolyse mit Säuren oder durch schonende Spaltung mit Ionenaustauschern freigesetzt werden. Siehe H o u b e n - W e y l, Bd.VI/3, S.203-293 (1964)
Die Herstellung der phosphonatgruppenhaltigen Polyethylen- glykole kann nach vielfältigen Methoden erreicht werden.
Siehe G. M. K o s o l a p o f f, L. M a i e r, Organic Phospho- rous Compounds. Wiley Inters., New York, 1972-1976, Vol.7, S.1-486 (1976), H o u b e n -W e y l, Bd. XII/1, S.338-619 (1963), H o u b e n -W e y 1, Bd. E2, S.300-486 (1982), und insbesondere DE-A-3407565, DE-A-2424453 und DE-A-3203309.
Die Herstellung der silikatgruppenhaltigen organischen Substanzen erfolgt z.B. durch Reaktion von lithium- oder natrium¬ organischen Verbindungen der allgemeinen Formel X - R - Li bzw. X - R - Na mit Tetraalkoxysilanen oder Trialk- oxychlorsilanen (siehe H o u b e n - W e y l, Bd. XIII/5, S.180 ff. (1980)). Eine weitere einfache Möglichkeit zur Herstellung silikatgruppenhaltiger organischer Verbindungen ist die Umsetzung der X - R - (p-Toluolsulfonate) mit z.B. 2-Mercaptopropyl-trieth- oxysilan, 3-Aminopropyl-triethoxysilan im alkalischen Medium (siehe K.Nilsson, K.Mosbach;Eur.J.Biochem. 112, 397-409,1980).
Die Herstellung der mercaptogruppenhaltigen organischen Sub¬ stanzen erfolgt z.B aus den X - R - Halogen-Verbindungen durch Umsetzung mit Thioharnstoff und nachfolgender alkalischer Hydro- lyse zu den entsprechenden Mercaptoverbindungen (siehe
Houben-Weyl, Bd.IX, S.3 ff. (1955) ,Bd.E2, XI E, S.32 ff. (1985)). Die Herstellung der polycarbonsäuregruppenhaltigen Kohlehy¬ drate erfolgt durch Oxidation der Kohlehydrate z.B. mit Kalium- permanganat. Eisen(II)-salzen/Wasserstoffperoxid, Perjodsäure (siehe A.H.Haines, Hrsg., Methods for the Oxidation of Organic Compounds, Academic Press, London, 1988).
Die Herstellung der silikatgruppenhaltigen anorganischen Kondensationsprodukte erfolgt durch einfaches Mischen von Natri¬ umsilikatlösung mit z.B. Natriu aluminat. Die Herstellung der polysulfatgruppenhaltigen Kohlehydrate erfolgt z.B. durch Chlorsulfonierung von Kohlehydraten.
Das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen superpara¬ magnetischen Teilchen liegt auf dem Gebiet des magnetischen drug targeting. Aufgrund der sehr hohen Anteiles an Magnetmaterial ( 90 bis 98 Gew.-%) lassen sich schon kleine Magnetteilchen sehr gut und sehr schnell in bestimmte Regionen des Körpers mit Hilfe von elektromagnetischen oder Permanentmagnet-Feldern konzentrie¬ ren. Bei Kopplung von pharmakologisch wirksamen Substanzen an die superparamagnetischen Teilchen, kann deren Konzentration am Wirkungsort drastisch erhöht werden. Dieser Umstand hat für die Krebstherapie besondere Bedeutung, da die zur Chemotherapie von Tumoren eingesetzten Substanzen sehr starke Nebenwirkungen auf den gesamten Organismus ausüben und bei einer Anreicherung am Wirkungsort der übrige Körper weniger stark mit Zytostatika belastet wird.
Die superparamagnetischen Teilchen können durch Kopplung an Viren, Zellen und deren Oberflächenmolekülen zur Immunaktivierung im Körper eingesetzt werden, wobei die Einwirkung von Magnetfel- dem die Immunaktivierung unterstützt.
Die reaktiven superparamagnetischen Teilchen können auch zur in vitro Diagnostik eingesetzt werden, wenn auf der Oberfläche der Teilchen die entsprechenden diagnostischen Substanzen che¬ misch gebunden werden. Aufgrund der starken magnetischen Wechsel- Wirkung mit Magnetfeldern, lassen sich auch sehr kleine superpa¬ ramagnetische Teilchen nach erfolgter diagnostischer Reaktion leicht aus dem Reaktionsgemisch wieder abtrennen.
Die superparamagnetischen Teilchen können auch als Kontrast¬ mittel für Kernspin-Diagnostik eingesetzt werden. Die Konzentration der einzusetzenden superparamagnetischen Teilchen ist beim magnetischen drug targeting abhängig von der Teilchengröße, von der Zusammensetzung der Stabilisatorsubstan¬ zen, von der magnetischen Feldstärke am Wirkungsort und wie groß die Entfernung von der Injektionsstelle zum Wirkungsort ist. Um eine Nekrose eines Tumores bei Nacktmäusen zu erreichen, ist eine Menge an Injektionsflüssigkeit von ca.0,01 bis 0,2 Vol-% des Blutvolumens notwendig, wobei die magnetischen Sättigungsinduk- tion bei ca. 5 mT liegt.
Die Mengen an superparamagnetischen Teilchen liegen bei der Anwendung als Kontrastmittel für die MRI bei ca.0,001 Vol-% des Blutvolu ens, wenn die magnetische Sättigungsinduktion bei ca. 5 mT liegt.
An Beispielen sollen die Herstellung der erfindungsgemäßen superparamagnetischen Teilchen erläutert werden. Beispiel 1
Eisen(III)-chlorid (270 g) und Eisen(II)-Chlorid(119 g) werden in l 1 dest. Wasser gelöst. Durch Zugabe von Ammoniakwasser wird unter Rühren der pH-Wert der Lösung auf 9,6 eingestellt. Nach erfolgter Fällung wird die Dispersion mit Salzsäure auf den pH 6,0 eingestellt und die Dispersion auf 100"C erwärmt. Nach dem Abkühlen wird der Niederschlag mit dest. Wasser gewaschen, bis die elektrische Leitfähigkeit < lOμS/c beträgt. Die gebildeten superparamagnetischen Teilchen bestehen aus Fe30A. Sie können stabilisiert werden. Beispiel 2
Eisen(III)-chlorid (270 g) und Eisen(II)-sulfat (153 g) werden in 1 1 dest. Wasser gelöst. Durch Zugabe von Ammoniak¬ wasser wird unter Rühren der pH-Wert der Lösung auf 9,0 einge- stellt. Nach erfolgter Fällung wird die Dispersion unter Rühren mit Salzsäure auf pH 5,0 eingestellt und mit 30%-iger Wasser- stoffperoxidlösung (22 ml) versetzt und 30 min auf 80°C erwärmt. Nach dem Abkühlen der Dispersion wird der Niederschlag gewaschen bis die elektrische Leitfähigkeit < 10 μS/cm beträgt. Die ent- standenen superparamagnetischen Teilchen aus γ-Fe203 und können stabilisiert werden. Beispiel 3
Eisen (III)-chlorid (270 g) und Zinkchlorid (82 g) werden in 1 1 dest. Wasser gelöst. Durch Zugabe von Natronlauge wird unter Rühren ein pH-Wert von 8,5 eingestellt.Nach erfolgter Fällung wird die Dispersion unter Rühren mit Salzsäure auf den pH-Wert von 4,0 eingestellt und auf 110'C im Autoklaven erwärmt. Nach dem Abkühlen der Dispersion wird der Niederschlag gewaschen, bis das Filtrat eine elektrische Leitfähigkeit von < 10 = μS/c besitzt. Das entstehende Zink-Ferrit kann stabilisiert werden.
Die Stabilisierung der superparamagnetischen Teilchen er¬ folgt durch Mischen einer wäßrigen oder niedrigsiedende polare Lösungsmittel enthaltenden Stabilisatorlösung mit den Magnet¬ teilchen bei Raumtemperatur. Die Stabilisatorlösung kann dabei, je nach den gewünschten Eigenschaften, aus reinen stabilisator¬ substanzen oder aus Mischungen von stabilisatorsubstanzen be¬ stehen. Zur Beschleunigung der Dispergierung und Stabilisierung kann die Dispersion gerührt oder mit Ultraschall behandelt wer- den. Kommen niedrigsiedende organische Lösungsmittel zur Anwen¬ dung, werden diese zur Entfernung nach der Stabilisierung durch Vakuumverdampfung oder Dialyse entfernt.
An einigen Beispielen soll die Stabilisierung der superpara¬ magnetischen Teilchen nachfolgend erläutert werden. Beispiel 4
Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel l wird in eine Lösung von 50 g Monofω-Methoxy-polyethylenglykol]- phosphat (Molekulargewicht ca.1000) in 500 ml dest. Wasser gege¬ ben und 5 min gerührt. Die entstehende Dispersion wird 30 min auf einen Permanentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 T sedimentiert und der Überstand von magnetischer Flüssigkeit abgesaugt. Das Sediment auf dem Magnetfeld enthält die superpa¬ ramagnetischen Teilchen. Durch mehrmaliges Waschen mit dest. Wasser und erneuter Sedimentation im Magnetfeld können die super- paramagnetischen Teilchen rein und in enger Teilchengrößen er¬ teilung erhalten werden. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 nm.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind sehr gut für die magnetische Anreicherung in Tumoren geeignet. Hier können sie durch magnetomechanische Immunstimulierung, oder zusätzlich durch Hyperthermie, d.h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung und Erwärmung des Tumors, den Tumor zerstören. Die superparamagnetischen Teilchen sind auch als orales oder i.v. Kontrastmittel für die MRI anwendbar. Beispiel 5
Die gesamte Menge des Zink-Ferrit-Niederschlages von Bei¬ spiel 3 wird in eine Lösung von 50 g Di[ω-Methoxy-polyethylengly- kol]-phosphat (Molekulargewicht ca. 1500) in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit Ultraschall von 100 W Leistung dispergiert. Die entstehenden superparamagnetischen Teilchen haben einen Durchmesser von 310 nm.Die Dispersion wird gegen dest. Wasser dialysiert und durch ein 0,45-μm-Filter filtriert. Das entstehen¬ de Produkt ist als orales Kontrastmittel für das MRI anwendbar. Beispiel 6
Die gesamte Menge an γ-Fe203 Teilchen von Beispiel 2 wird in eine Lösung von 20 g Mono-[ω-Oxoethoxy-polyethylenglykol]- phosphat (Molekulargewicht ca. 1800), 15 g Mono- und 15 g Di-[ω-Methoxy-polyethylenglykol]-phosphat (Molekulargewicht ca. 1000) in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit einem Ultra- schalldispergator (100 W Leistung) dispergiert. Die entstehende Dispersion wird mit einem 50 kD-Filter gegen dest. Wasser dialy- siert, um überschüssige Stabilisatorsubstanzen zu entfernen. Die Abtrennung der nicht oder nur schwach agglomerierten super¬ paramagnetischen Eindomänenteilchen, die eine stabile magnetische Flüssigkeit bilden, erfolgt durch eine magnetische Sedimentation wie im Beispiel 4 beschrieben. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 180 nm. Die nach Beispiel 6 hergestellten superparamagnetischen Teilchen sind für viele Kopplungsreaktionen verwendbar, bei denen die Reaktivität der Aldehydgruppe Anwendung finden kann. So z.B. für die Kopplung von aminogruppenhaltigen pharmakologisch wirksamen Substanzen, wie Streptokinase oder Plasminogen-Streptokinase- Aktivator-Komplex. Beispiel 7
10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 30 mg Anistreplase gemischt und 20 min bei Raumtemperatur stehengelassen. Das ent- stehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting zur Auflösung von Blutgerinnseln einsetzbar.
Die nach Beispiel 6 hergestellten reaktiven superparamagne¬ tischen Teilchen sind auch für die Herstellung von Substanzen für das magnetische drug targeting in der Tumortherapie geeignet, wie an Beispiel 8 erläutert werden soll. Beispiel 8
10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 10 ml einer lθ-gew.-%- igen MITOMYCIN C Lösung gemischt und 30 min bei Raumtemperatur geschüttelt. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting gegen Leukämie anwendbar. Beispiel 9
10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 10 mg EPIRUBICIN-Hydro- chlorid gemischt und 20 min bei Raumtemperatur geschüttelt. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting in der Tumortherapie anwendbar.
Erfindungsgemäß können auf der Oberfläche der superpara a- gnetischen Teilchen auch direkt phosphat- oder phosphonatgruppen- haltige Arzneimittel chemisch gebunden werden, indem die 0,2-bis 0,3-fache Menge der zuzusetzenden Stabilisatormenge in Form des Arzneimittels zum unstabilisierten Niederschlag zugegeben wird und nach 5 min Rühren die entsprechende restliche Menge des Stabilisators, unter weiterem Rühren, zugesetzt wird. Beispiel 10
Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel 1 wird mit einer Lösung von 10 g ESTRAMUSTIN in 250 ml dest. Was¬ ser gemischt und 5 min gerührt. Anschließend wird 40 g Di-[ω- -Methoxy-polyethylenglykol]-phosphat (Molekulargewicht ca. 750) in 250 ml dest. Wasser gelöst, zur Mischung gegeben und 5 min ge¬ rührt. Die entstandene Dispersion wird 30 min auf einem Perma¬ nentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 mT sedi¬ mentiert und der überstand von magnetischer Flüssigkeit abge- saugt. Das Sediment auf dem Magneten enthält die superparamagne¬ tischen Teilchen und wird durch ein 0,45-μm-Filter filtriert. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting des Prostatakarzinoms anwendbar. Beispiel 11 Die gesamte Menge des Magnetitniederschlages von Beispiel l wird in eine Lösung eines Gemisches von 40 g Mono-[ω-Methoxy- polyethylenglykol]-phosphat, -diphosphat und -polyphosphat, mit dem Mischungsverhältnis von ungefähr 8:1:1 und einem mittleren Molekulargewicht von ca. 750, in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min gerührt. Die entstehende Dispersion wird 30 min auf einen Permanentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 T sedimentiert und der überstand von magnetischer Flüssigkeit abge¬ saugt. Das Sediment auf dem Magnetfeld enthält die superparama¬ gnetischen Teilchen. Durch mehrmaliges Waschen mit dest. Wasser und erneuter Sedimentation im Magnetfeld können die superparama¬ gnetischen Teilchen rein und in enger Teilchengrößenverteilung erhalten werden. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 nm.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind sehr gut für die magnetische Anreicherung in Tumoren geeignet. Hier können sie durch magnetomechanische Immunstimulierung, oder zusätzlich durch Hyperthermie, d.h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strah¬ lung und Erwärmung des Tumors, den Tumor zerstören. Die superpa- ra agnetischen Teilchen sind auch als orales oder i.v. Kontrast¬ mittel für die MRI anwendbar.
Durch Anwendung von Stabilisatorgemischen können die super¬ paramagnetischen Teilchen bei bestimmten, ausgewählten pH-Werten zur Aggregation gebracht werden. So kann die Ausfällung der superparamagnetischen Teilchen in alkalischen Tumoren, zusätzlich zur Anreicherung durch magnetisches drug targeting, zu einer magnetomechanischen Schädigung der Tumoren führen, wenn zum Beispiel ein Gemisch aus Cocarboxylase, Mono- und Di-[ω-Methoxy- polyethylenglykol]-phosphat als Stabilisatoren eingesetzt wird. Beispiel 12
Die gesamte Menge des Magnetitniederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung von 15 g Mono-, 15 g Di-[Methoxy-polyethylen- glykol]-phosphat (Molekulargewicht ca. 2000) und 12 g Cocarbox¬ ylase in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit Ultraschall dispergiert.Die entstehende Dispersion wird 30 min auf einen Permanentmagneten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 T sedimentiert und der Überstand von magnetischer Flüssigkeit abge¬ saugt. Das Sediment auf dem Magnetfeld enthält die superparama¬ gnetischen Teilchen. Durch mehrmaliges Waschen mit dest. Wasser und erneuter Sedimentation im Magnetfeld können die superparama¬ gnetischen Teilchen rein und in enger Teilchengrößenverteilung erhalten werden. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 nm.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind sehr gut für die magnetische Anreicherung in Tumoren geeignet. Hier können sie durch magnetomechanische Immunstimulierung, oder zusätzlich durch Hyperthermie, d.h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung und Erwärmung des Tumors, den Tumor zerstören. Magnet¬ felder können die Wirksamkeit der Immunstimulierung erhöhen. Die erfindungsgemäßen neuen diphosphat- und polyphosphathal- tigen Stabilisatorsubstanzen können allein, d.h. auch ohne Kopp¬ lung an die superparamagnetischen Aggregate, bei systemischer Anwendung im Körper zur Tumorschädigung eingesetzt werden. Dazu verwendet man eine Mischung aus einer oder mehreren der oben beschriebenen Stabilisatorsubstanzen und einem pharmakologisch annehmbaren Träger, wie z.B. physiologische Kochsalzlösung. Beispiel 13
4 g Mono-[ω-Methoxy-polyethylenglykol]-diphosphat (Moleku- largewicht ca. 1000) werden in 100 ml physiologische Kochsalzlö¬ sung gelöst und durch ein 0,2 μm -Filter steril filtriert. Die entstehende Flüssigkeit ist für den Einsatz zur Tumorschädigung geeignet. Beispiel 14 Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von
Beispiel 1 wird in eine Lösung von 50 g einer 40 %-igen Natrium¬ silikatlösung in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min gerührt. Die entstehende Dispersion wird 30 min auf einem Permanentmagne¬ ten mit einer magnetischen Flußdichte von 0,1 T sedimentiert und der Überstand von magnetischer Flüssigkeit abgesaugt. Das Sedi¬ ment auf dem Magnetfeld enthält die superparamagnetischen Teilchen. Durch mehrmaliges Waschen mit dest. Wasser und erneuter Sedimentation im Magnetfeld können die superparamagnetischen Teilchen rein und in enger Teilchengrößenverteilung erhalten werden. Die superparamagnetischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 120 nm.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind sehr gut für die magnetische Anreicherung in Tumoren geeignet. Hier können sie durch magnetomechanische Immunstimulierung oder zusätzlich durch Hyperthermie, d.h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strah¬ lung und Erwärmung des Tumors, den Tumor zerstören. Die superpa¬ ramagnetischen Teilchen sind auch als orales oder i.v. Kontrast¬ mittel für die MRI anwendbar. Beispiel 15 Die gesamte Menge des γ-Fe203 -Niederschlages von Beispiel 2 wird in eine Lösung von 20g 3-Mercaptopropyl-trimethoxysilan in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit Ultraschall von 100 W Leistung dispergiert.
Die entstehenden superparamagnetischen Teilchen haben einen Durchmesser von 310 nm. Die Dispersion wird gegen dest. Wasser dialysiert und durch ein 0,45 μm-Filter filtriert. Das entste¬ hende Produkt ist für die Kopplung von monoklonalen Antikörpern anwendbar. Beispiel 16 Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung von 40g ω-Methoxy-polyethylenglykol-trime- thoxysilan (Molekulargewicht 1000) in 500 ml Wasser gegeben und 10 min mit einem Ultraschalldispergator (100W Leistung), unter Erwärmen auf 70 "C, dispergiert. Die Abtrennung der nicht oder nur schwach agglomerierten superparamagnetischen Eindomänenteil¬ chen, die eine stabile magnetische Flüssigkeit bilden, erfolgt durch eine magnetische Sedimentation wie im Beispiel 4 beschrie¬ ben. An die Polyalkylenglykolgruppen-haltigen superparamagneti¬ schen Teilchen lassen sich auch diamagnetische Polyalkylengrup- pen-haltige pharmakologisch wirksame Substanzen adsorptiv binden, wobei letztere Substanzen beim magnetischen drug targeting, unter der Einwirkung eines inhomogenen Magnetfeldes, wieder von der Oberfläche der superparamagnetischen Teilchen desorbiert werden. Erfolgt eine adsorptive Bindung von z.B. Doxorubucin-Monopoly- ethylenglykol-phosphat an Teilchen nach Beispiel 5, so kann diese Produkt für ein magnetisches drug targeting von Zytostatika in der Tumortherapie eingesetzt werden. Beispiel 17
Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung von 45g ω-Oxoethoxy-polyethylenglykol- silantriol (Molekulargewicht ca.1800) in 500 ml dest. Wasser gegeben und 5 min mit einem Ultraschalldispergator (100 W Lei- stung) dispergiert. Die entstehende Dispersion wird mit einem 50- kD-Filter gegen dest. Wasser dialysiert, um überschüssige Stabi¬ lisatorsubstanzen zu entfernen.
Die Abtrennung der nicht oder nur schwach agglomerierten superparamagnetischen Eindomänenteilchen, die eine stabile ma- gnetische Flüssigkeit bilden, erfolgt durch eine magnetische Sedimentation wie im Beispiel 4 beschrieben. Die superparamagne¬ tischen Teilchen haben einen mittleren Teilchendurchmesser von 180 nm.
Die nach diesem Beispiel hergestellten superparamagnetischen Teilchen sind für viele Kopplungsreaktionen verwendbar, bei denen die Reaktivität der Aldehydgruppe Anwendung finden kann. So z.B. für die Kopplung von aminogruppenhaltigen pharmakologisch wirk¬ samen Substanzen, wie Streptokinase oder Plasminogen-Strepto- kinase-Aktivator-Komplex. Beispiel 18
10 ml der Dispersion von Beispiel 17, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 30 mg Anistreplase ge¬ mischt und 20 min bei Raumtemperatur stehengelassen. Das ent- stehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting zur Auflösung von Blutgerinnseln geeignet. Beispiel 19:
10 ml der Dispersion von Beispiel 17, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, werden mit 10ml einer 10 mg DOXORU- BICIN enthaltenden Lösung gemischt und 30 min bei Raumtemperatur geschüttelt. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting in der Tumortherapie anwendbar.
Diese superparamagnetischen Teilchen sind für die magneti¬ sche Anreicherung in Tumoren geeignet und das tumorschädigende Zytostatikum kann in erhöhter Konzentration auf den Tumor ein¬ wirken. Zusätzlich kann eine Tumorschädigung durch Hyperthermie, d.h. durch Einstrahlung elektromagnetischer Strahlung und Erwär¬ mung des Tumors vorgenommen werden.
Magnetfelder können die Wirksamkeit der Immunstimulierung erhöhen.
Beispiel 20
Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung von 25 g einer Mischung aus 70 % Natriumsi¬ likat und 30 % Natriumaluminat in 500 ml Wasser gegeben und 10 min mit einem Ultraschalldispergator (100W Leistung), unter Erwärmen auf 70 *C, dispergiert. Nach dem Neutralisieren der Dispersion mit verd. Salzsäure auf einen pH-Wert von 7, erfolgt die Abtrennung der nicht oder nur schwach agglomerierten superpa¬ ramagnetischen Eindomänenteilchen, die eine stabile magnetische Flüssigkeit bilden, durch eine magnetische Sedimentation wie im Beispiel 4 beschrieben. Diese superparamagnetischen Teilchen sind als orales Kontrastmittel für den gastro-intestinalen Bereich anwendbar. Beispiel 21 Die gesamte Menge des Magnetit-Niederschlages von Beispiel 1 wird in eine Lösung von 20 g Natriumsalzes des Dextransulfates (Molekulargewicht 40.000) in 500 ml Wasser gegeben und 10 min mit einem Ultraschalldispergator (100 W Leistung), unter Erwärmen auf 70 °C, dispergiert und die Abtrennung der nicht oder nur schwach agglomerierten superparamagnetischen Eindomänenteilchen, die eine stabile magnetische Flüssigkeit bilden, erfolgt durch eine magne¬ tische Sedimentation wie im Beispiel 4 beschrieben. Diese super¬ paramagnetischen Teilchen sind als orales Kontrastmittel für den gastro-intestinalen Bereich anwendbar.
Die superparamagnetischen Teilchen können auch, gekoppelt mit Tensiden, Zellmembranen zerstören und so eine Zellschädigung in vitro und in vivo hervorrufen. Als Tenside können z.B. No- nylphenol-polyethylenglykol-phosphat, Alkyl- oder Alkylaryl- polyethylenglykol-sulfate (Zahl der Ethylenoxidgruppen zwischen 5 und 40) Anwendung finden.
Um eine magnetomechanische Immunstimulierung im Körper einzuleiten, werden magnetisierbare Leukozyten parenteral in den Körper gegeben und mit Hilfe von Magnetfeldern am Wirkungsort angereichert. Durch die magnetomechanischen Kräfte werden die magnetisierten Leukozyten, und hier vor allen Dingen die neutro¬ philen Granulozyten und Makrophagen, in den Hochendothel-Venolen angereichert, beschleunigt das Endothel durchdringen und in das Gewebe eindringen. Die Anreicherung der magnetisierbaren Leuko- zyten, z.B. im Tumorgewebe, kann zu dessen immunologischen Schä¬ digung führen. Vor allen Dingen dann, wenn eine magneto-mechani- sche Schädigung der Tumormembran durch die superparamagnetischen Teilchen eintritt und die Tumormembranbruchstücke von den be¬ nachbarten neutrophilen Granulozyten und Makrophagen phagozytiert werden. Die Ausbildung von Tumor-Antikörpern kann dann auch zur Schädigung von nicht behandelten Tumoren führen. Magnetfelder können die Wirksamkeit der Immunstimulierung erhö¬ hen.
Zur Herstellung eines magnetisierbaren Leukozytenkonzen- trates wird ein Leukozytenkonzentrat mit reaktiven superparama¬ gnetischen Teilchen gemischt und bei Raumtemperatur oder bei 37*C zur Reaktion gebracht. Beispiel 22
100 ml Leukozytenkonzentrat werden mit 10 ml der Dispersion von Beispiel 6, mit einer magnetischen Sättigungsinduktion von 5 mT, gemischt und 20 min bei 37'C stehengelassen. Das entstehende Produkt ist für ein magnetisches drug targeting zur Tumorschädi¬ gung einsetzbar.
Eine magneto-mechanische Immunstimulierung kann z.B. auch mit magnetisierbaren Viren, Bakterien, Pilzen, Tumorzellen oder deren magnetisierbaren Oberflächenmolekülen erfolgen. Die magne¬ tisierbaren Viren, Zellen oder deren Oberflächenmoleküle können parenteral in den Körper gegeben werden, da sie dort vom retiku- loendothelialem System erkannt und von den Makrophagen und den neutrophilen Granulozyten gebunden und phagozytiert werden. Als Folge der Phagozytose werden Teile der Oberflächenmoleküle als Komplex mit ebenfalls wiederverwendeten Glycoproteinen aus dem Haupt-Histokompatibilitätskomplex an die Oberfläche der Makro- phagen zurücktransportiert, wo sie von den T-Lymphozyten des Immunsystem überprüft, als Antigen erkannt'und die entsprechende Immunantwort gegen die Oberflächenmoleküle aktiviert wird. Somit erfolgt eine Immunaktivierung des Körpers gegen die entsprechen¬ den Viren und Zellen. Magnetfelder können die Wirksamkeit der Immunstimulierung erhöhen.
So kann eine Immunisierung und Behandlung von schwer thera- pierbaren Viren-, Bakterien- oder Pilzerkrankungen ermöglicht werden.
Die Herstellung magnetisierbarer Viren oder Zellen erfolgt durch einfaches Mischen derselben mit reaktiven superparamagne¬ tischen Teilchen, z.B. nach Beispiel 6. Durch Zugabe eines phar¬ makologisch annehmbaren Trägers zur magnetisierbaren Mischung erhält man eine pharmakologisch wirksame Zubereitung zur Immun¬ steigerung gegen Viren und Zellen. Die Herstellung magnetisierbarer Oberflächenmoleküle von Viren, Bakterien oder Tumorzellen erfolgt durch einfaches Mischen dieser biologischen Teilchen mit den reaktiven superparamagneti¬ schen Teilchen und nachfolgender Blockierung der restlichen reaktiven Gruppen durch geeignete, physiologisch verträgliche Substanzen. So erfolgt z.B. das Blockieren der überschüssigen Aldehydgruppen der Stabilisatorsubstanz nach Beispiel 6, durch Zugabe einer 0,5 molare Äthanolamin-hydrochloridlösung (pH 8,5) zur Teilchendispersion. Nach der Zerstörung der magnetisierten biologischen Teilchen mit Hilfe bekannter Aufschlußverfahren, wie Druckaufschluß, mechanisches Zermahlen, osmotische Schockbehand¬ lung, werden die magnetisierten Oberflächenmoleküle mit Hilfe eines Magnetfeldes aus der Aufschlußdispersion entfernt. Die Reinigung der magnetisierbaren Oberflächenmoleküle er olgt durch mehrmaliges Waschen und Abtrennen im Magnetfeld. Durch Zugabe eines pharmakologisch annehmbaren Trägers zu den gereinigten magnetisierbaren Oberflächenmolekülen erhält man eine pharmakolo¬ gisch wirksame Zubereitung zur Immunsteigerung gegen Viren und Zellen. Da die Magnetisierung der Viren, Bakterien, Pilze, Tumorzel¬ len und deren Oberflächenmoleküle in vitro erfolgt, kann auch eine patientenspezifische Immunbehandlung erfolgen. Voraussetzung dafür ist, daß eine Isolierung oder Anreicherung der entspre¬ chenden Viren und Zellen aus dem Körper des Patienten erfolgt. Die superparamagnetischen Teilchen können auch, gekoppelt mit Tensiden, Zellmembranen zerstören und so eine Zellschädigung in vitro und in vivo hervorrufen. Als Tenside können z.B. No- nylphenol-polyethylenglykol-phosphat, Alkyl- oder Alkylaryl- polyethylenglykol-sulfate (Zahl der Ethylenoxidgruppen zwischen 5 und 40) Anwendung finden.
Das Hauptanwendungsgebiet der erfindungsgemäßen superpara¬ magnetischen Teilchen liegt auf dem Gebiet des magnetischen drug targeting. Aufgrund der sehr hohen Anteiles an Magnetmaterial ( 90 bis 98 Gew.-%) lassen sich schon kleine Magnetteilchen sehr gut und sehr schnell in bestimmte Regionen des Körpers mit Hilfe von elektromagnetischen oder Permanentmagnet-Feldern konzentrie¬ ren. Bei Kopplung von pharmakologisch wirksamen Substanzen an die superparamagnetischen Teilchen, kann deren Konzentration am Wirkungsort drastisch erhöht werden. Dieser Umstand hat für die Krebstherapie besondere Bedeutung, da die zur Chemotherapie von Tumoren eingesetzten Substanzen sehr starke Nebenwirkungen auf den gesamten Organismus ausüben und bei einer Anreicherung am Wirkungsort der übrige Körper weniger stark mit Zytostatika belastet wird. Die superparamagnetischen Teilchen können durch Kopplung an Viren, Zellen und deren Oberflächenmolekülen zur Immunaktivierung im Körper eingesetzt werden, wobei die Einwirkung von Magnetfel¬ dern die Immunaktivierung unterstützt.
Die reaktiven superparamagnetischen Teilchen können auch zur in vitro Diagnostik eingesetzt werden, wenn auf der Oberfläche der Teilchen die entsprechenden diagnostischen Substanzen che¬ misch gebunden werden. Aufgrund der starken magnetischen Wechsel¬ wirkung mit Magnetfeldern, lassen sich auch sehr kleine superpa¬ ramagnetische Teilchen nach erfolgter diagnostischer Reaktion leicht aus dem Reaktionsgemisch wieder abtrennen.
Die superparamagnetischen Teilchen können auch als Kon¬ trastmittel für Kernspin-Diagnostik eingesetzt werden.
Die Mengen an superparamagnetischen Teilchen liegen bei der Anwendung als Kontrastmittel für die MRI bei ca.0,001 Vol-% des Blutvolumens, wenn die magnetische Sättigungsinduktion bei ca. 5 mT liegt.

Claims

Patentansprüche
1. Superparamagnetische Teilchen, gekennzeichnet durch, (a) stabile, abbaubare Aggregate mit einer Teilchengröße im Bereich zwischen 10 und 1000 Nanometer mit definiertem Verhalten im Magnetfeld, wobei die Aggregate
(b) aus mehreren kleinen superparamagnetischen Eindomänenteilchen aus Eisenoxid-, Eisenmischoxid- oder Eisen mit einer Teilchen- große im Bereich zwischen 3 und 20 Nanometer bestehen, die
(c) auf ihrer Oberfläche Substanzen der Gruppe der phosphat-, diphosphat-, carboxylat-, polyphosphat-, thiophosphat-, phospho¬ nat-, thiophosphonat-, sulfat-, sulfonat-, mercapto-, silantriol- , trialkoxysilangruppenhaltigen Polyalkylenglykole, der Kohlehy- drate oder der phosphatgruppenhaltigen Nucleotide, deren Oligo- mere oder deren Polymere chemisch gebunden tragen, die weitere Bindungsstellen haben können.
2. Superparamagnetische Teilchen nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Teilchengröße der superparamagnetischen
Eindomänenteilchen (b) im Bereich von 3 bis 20 nm liegt und die Teilchengröße der superparamagnetischen Aggregate (a) im Bereich von 10 bis 1000 nm.
3. Superparamagnetische Teilchen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die superparamagnetischen Eindomänenteilchen (b) aus γ-Fe203, Fe304, aus den Eisenmischoxiden der allgemeinen Formel MO-Fe203, worin M die zweiwertigen Metallionen Fe, Mg, Be, Mn, Zn, Co, Ba, Sr, Cu oder Gemische davon bedeuten, aus den Mischoxiden der allgemeinen Formel mFe203 • nMe203, worin Me die dreiwertigen Metallionen AI, Cr, seltene Erdmetalle oder Gemische davon bedeuten, oder Eisen bestehen.
4. Superparamagnetische Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen (c) ausgewählt sind unter (i) den Verbindungen der allgemeinen Formel
X - R - A - B worin X eine funktioneile Gruppe darstellt, ausgewählt aus der Alkoxy-, Monolkylamino-, Dialkylamino-, Trialkylamino- und Al¬ kylthiogruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome im Al- kylteil dieser Gruppen im Bereich von 1 und 4 liegt, oder eine funktioneile Gruppe darstellt, ausgewählt unter der Hydroxyl-, Amin-, Aldehyd-, Dimethylacetal-, Diethylacetal Epoxy-, Thiol-, Carboxy-, 4,6-Dichlortriazin-, Hydroxamsäure-, Isocyanat-, Acy- lazid-, Anhydrid-, Diazoniumsalz-, Iminocarbonat- und Toluol- sulfonatgruppe; R fehlt oder R ist ein Polyalkylenglykol, ein mit Wasser mischbarer Polypro- pylenglykolrest oder ein mit Wasser mischbarer Block-Copolyme- risatrest aus Polyethylenglykol (PEG) und Polypropylenglykol (PPG), ausgewählt unter den Block-Copolymerisaten
(PEG)a-(PEG)b , (PEG)a-(PPG)b-(PEG)a, (PPG)b-(PEG)a-(PPG)b wobei a eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 100 und b eine positive ganze Zahl im Bereich von 1 bis 20 darstellt; n ist eine positive ganze Zahl, ausgewählt für PEG im Bereich von 4 bis 300, für PPG im Bereich von 3 bis 12 und für PEG- PPG-Block-copolymerisat im Bereich von 3 bis 140; oder R ist ein Kohlehydratrest, ausgewählt aus den Monosacchariden Glucose, Fructose, Ribose, Desoxyribose, Inosit, aus den Oligo- sacchariden Saccharose, Raffinose, Gentianose, Malecitose, Sta- chyose, Verbascose, aus den Polysacchariden Stärke, Lichenine, Glykogen, Dextrine, Dextrane, Inuline, Fruktosane, Lävane, Man- nane, Galaktane, Xylane, Arabane, Pektine, Makropolysaccharide, Glycoproteide, aus Polyuridenylsäure, Polyglucuronsäure, Poly- galacturonsäure, Polymannuronsäure und/oder Alginsäure bestehen; A fehlt oder A ist eine Alkyl-, Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylamingruppe, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome der Alkoxy-, Acyl-, Acylamin-, Alkylgruppe im Bereich von 1 bis 4 liegt; B ist ein phosphorhaltiger Rest, ausgewählt unter Monophosphat, Diphosphat, Polyphosphat, Phosphonat, Thiophosphat, Thio- phosphonat, oder ein carboxylat-, sulfat-, sulfonat-, mercapto-, silantriol-oder trialkoxysilanhaltiger Rest;
(ii) den phosphatgruppenhaltigen Nucleotiden Mono-, Di-, Tri— phosphorsäureester oder Mono-, Di-, Tri-phosphorsäureester- chloriden von Adenosin, Guanosin, Cytidin, Uridin, Thymidin, Desoxyadenosin, Desoxyguanosin, Desoxycytidin, Desoxythymidin, Inosin, Pyrimidin, Cytosin, Uracil, Thymin, Purin, Adenin, Gua- nin, Methylcytosin, 5-Hydroxymethyl-cytosin, 2-Methyladenin, 1-Methylguanin, Thiamin, Flavin, Riboflavin sowie Pyridoxal- phosphat, Pyridoxaminphosphat, Ribonucleinsäure, Ribonuclein- säuresequenzen, Desoxyribonucleinsäuren, Desoxyribonucleinsäu- resequenzen;
(iii) den silicatgruppenhaltigen Verbindungen der Orthokiesel- säure und deren Kondensationsprodukte; und /oder (iv) X - R - A - B ist Mercaptopurin, -cytosin, -guanin, -uracil, -thymin, -hypoxanthin, sowie deren Mercapto-nucleoside und deren Mercapto-desoxynucleoside; (v) X- R -A - B ist ein Polyaminokohlehydrat.
5. Superparamagnetische Teilchen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die superparamagnetischen Teilchen
(i) eine gewebespezifische Bindungssubstanz aus der Gruppe der Antigene, Antikörper, Ribonucleinsäuren, Desoxyribonucleinsäu¬ ren, Ribonucleinsäuresequenzen, Desoxyribonucleinsäuresequenzen, Haptene, Protein A, Protein G, Endotoxin-bindende Proteine, Lectine, Selectine;
(ii) eine pharmakologisch wirksame Substanz aus der Gruppe der Antitumorproteine, Enzyme, Antitumorenzyme , Antibiotika, Pflan- zenalkaloide, Alkylierungsreagenzien, Antimetaboliten, Hormone und Hormonantagonisten, Interleukine, Interferone, Wachstums¬ faktoren, Tumornekrosefaktoren, Endotoxine, Lymphotoxine, Uro- kinase, Streptokinase, Plasminogen-Streptokinase-Aktivator-Kom- plex, Gewebe-Plasminogen-Aktivatoren, Desmodus-Plasminogen-Ak- tivatoren, Makrophagen-Aktivierungskörper, Antisera, Protease- ninhibitoren und/oder radioakiven Phosphor 32P enthaltene Sta¬ bilisatorsubstanzen, Tenside;
(iii) pharmakologisch wirksame Zellen aus der Gruppe der Orga¬ nellen, Viren, Mikroben, Algen, Pilze, insbesondere Erythrozyten, Thro bozyten, Granulozyten, Monozyten, Lymphozyten und/oder Langerhans'sehe Inseln;
(iv) pharmakologisch wirksamer Komplexbildner aus der Gruppe der
Polycarbonsäuren, Aminocarboxylsäuren, Porphyrinen, Katecholami- ne;
(v) phosphat- oder phosphonatgruppenhaltige Arzneimittel; und/- oder
(vi) zellfusionvermittelnde Substanzen chemisch gebunden sind.
6. Verfahren zur Herstellung superparamagnetischer Teilchen gemäß 5 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die superparamagnetischen
Eindomänenteilchen (b) durch Fällung aus wäßrigen Eisensalzlösun¬ gen mit Alkalilauge oder Ammoniakwasser im pH-Bereich von 8,0 bis 10,0 hergestellt, mit einer Säure auf einen pH-Wert zwischen 3 und 7 eingestellt und bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis
10 120 'C und gegebenenfalls erhöhtem Druck in diesem pH- und Tempe¬ raturbereich zur Aggregation gebracht, in an sich bekannter Weise gereinigt und mit 20 bis 50 Gew.-% organischer Substanz (c) versetzt und in an sich bekannter Weise gereinigt und gegebenen¬ falls noch mit pharmakologisch oder diagnostisch wirksamen Sub-
15 stanzen in an sich bekannter Weise gekoppelt werden.
7. Pharmakologisch wirksame Zubereitung, bestehend aus einem pharmakologisch annehmbaren Träger und superparamagnetischen Teilchen nach Anspruch 1 mit einer Teilchengröße im Bereich
20 zwischen 10 und 1000 nm, gegebenenfalls in Verbindung mit einer gewebespezifischen Bindungssubstanz, einer pharmakologisch wirksamen Substanz, einer pharmakologisch wirksamen Zelle, einem pharmakologisch wirksamen Komplexbildner, einem Arzneimittel oder einer zellfusionsvermittelnden Substanz der in Anspruch 5 genann-
25 ten Gruppen.
8. Verwendung einer pharmakologisch wirksamen Zubereitung nach Anspruch 7 zur TumorSchädigung und Immunsteigerung, wahlweise unter Einwirkung von Magnetfeldern.
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