JP3018463B2

JP3018463B2 - グルコース応答性薬物放出複合体

Info

Publication number: JP3018463B2
Application number: JP02275441A
Authority: JP
Inventors: 剛宮▲崎▼; 敬重村田; 太二朗椎野; 一徳脇; 靖久桜井; 光夫岡野; 一則片岡; 義之小山; 昌幸横山
Original assignee: 日本油脂株式会社
Priority date: 1989-10-19
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 2000-03-13
Anticipated expiration: 2015-03-13
Also published as: JPH03204823A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、グルコース応答性薬物放出複合体に関す
る。

該複合体は、環境中のグルコース濃度に応じて必要量
の薬物を放出する物質であり、例えば、糖尿病における
インスリン投与などのように食後、血糖値の増加に応じ
て服用されることが望まれる薬物の投与に用いられ、種
々の製剤として利用される。

（従来の技術）生体内においては、健康な状態では生体内調節機構
（ホメオスタシス）が十分に作用し、例えば各種の血液
中のイオン濃度や血糖値等は常に一定に保たれるよう
に、種々の高度なフィードバックシステムにより厳密に
調節されている。しかしながら、何らかの原因でこの調
節機構に問題が生じた場合、例えば糖尿病や高血圧症等
のように慢性的な病気に罹った場合、外部からその治療
薬としてインスリンや薬剤等を症状に応じて定期的に投
与する必要がある。その際に投与する薬剤の量およびそ
の時期については、十分考慮して行うべきものである。
特に生体内の調節機構のバランスを大きく変化させるこ
とは重大な結果をもたらすことになるため特に注意が必
要である。

このような観点から、必要な時にのみ薬物放出を行
い、正常なると放出が直ちに停止するオートフィードバ
ック機構を内蔵する製剤、即ち、インテリジェント化製
剤の研究に関心が寄せられ、多くの研究がなされてき
た。

エリオットらは、血糖値をブドウ糖検出器で検知し、
これに応じた量のインスリンをポンプにより静脈中に注
入する携帯可能な小型の装置を報告している（J.Am.Me
d.Assoc.,241,223（1979））。

また、エス・ダブリュ・キムらは、グルコースセンサ
ー機能と薬物放出機能とを兼ね備えた分子デバイスとし
て、コンカナバリンＡと糖鎖修飾インスリンとの複合体
を利用したインスリン放出システムを提示している（DI
ABETES,32,499（1983））。

（発明が解決しようとする課題）前記エリオットらの例は、血糖値センサーを血流中に
設置し、一方、インスリン注入用ポンプおよび制御回路
および電源をタバコ箱大のケースに収め、生体外にベル
ト等で固定し、常に携帯し、使用するものである。しか
しこれでは、ブドウ糖センサーを長期にわたり患者の血
流中に皮膚を通じて接続しているため、接続口からの細
菌の感染や血栓の発生などの問題があり、さらにまた、
インスリンの結晶化による注入針のつまりや、機械的あ
るいは電子的回路の故障に起因するトラブル等が予想さ
れるために安全性および信頼性において十分なものでは
ない。

また、前記キムらの例は、高分子膜で作られたパウチ
内に前述の複合体を分散させて調製したものである。こ
れを、腹腔中に埋入しておくと、パウチ外部のグルコー
ス濃度の上昇に伴いコンカナバリンＡに結合した糖鎖修
飾インスリンとグルコースとの間で交換反応が起こり、
糖鎖修飾インスリンが放出される。一方、グルコース濃
度が低下すると、この交換反応が低下し、インスリン放
出も低下するというオートフィードバック機構を有して
いる。しかし、このシステムでは、極度に毒性の高いコ
ンカナバリンＡを用いるため、薬剤としての安全性に問
題がある。

前述のごとく、グルコース濃度応答性薬物放出物質
は、そのグルコース感知機能と薬剤放出機能とを単一の
分子デバイス中に兼ね備えたものが望まれている。ま
た、薬剤として用いることを考慮すると毒性の極力低い
ものでなければならず、さらに種々の剤形に成形可能な
物質でなければならない。

本発明は、グルコースへの選択的応答性に優れ、か
つ、毒性が低く、また、種々の剤形に成形可能なインテ
リジェント化製剤として利用できるグルコース応答性薬
物放出複合体を提供することを目的としている。

（課題を解決するための手段）本発明は、担体に固定化されたベンゼンボロン酸誘導
体と、シス−ジオール基あるいはこれに準ずる多価水酸
基を有する薬物とボロン酸エステル結合を介して結合し
た活性部位を有することを特徴とするグルコース応答性
薬物放出複合体を提供する。

本発明の複合体は下記の一般式で表される。

M:担体曲線：共有結合、イオン結合、シッフ塩基等を含むア
ーム X:H,NO₂,SOCH₃,SO₂CH₃,SOCF₃,SO₂CF₃等の置換基〔〕内は、シス−ジオール基あるいは、これに準ず
る多価水酸基を有する薬物さらに詳細には、当該物質は下式に示すように、イン
・ヴィヴォ、イン・ヴィトロ、イックス・ヴィヴォで、
その環境中のグルコース濃度に応じて、当該物質のボロ
ン酸エステル結合部位において、シス−ジオール基ある
いはこれに準ずる多価水酸基を有する薬物と、グルコー
スとの間で置換反応が生起し、これにより薬物を放出制
御するグルコース応答性薬物放出物質である。

当該物質に応用可能な薬物は、例えば、特公表昭59−
502065号に開示されたグルコシル化インスリン誘導体等
のような糖鎖修飾したタンパク質系薬物、あるいは、気
管支拡張薬であるイソプロテレノール、イソエタリン、
エピリン、ブタンエフィリン、WG253、トリメトキノー
ル等や、あるいは、強心薬であるキトキン等や、あるい
は、抗結核薬であるカナマイシン、リビドマイシン、ス
トレプトマイシン等のように、骨格中にシス−ジオール
基あるいはこれに準ずる多価水酸基を有する薬物であれ
ば、いずれでもよく、また２種以上を組み合わせて用い
ることもできる。

本発明の複合体で用いられるベンゼンボロン酸誘導体
担持物質には、市販の３−アミノベンゼンボロン酸含有
のアフィニティークロマトカラム用充填剤、例えば、ア
ミコン社製の商品名Matrex（登録商標）PBAシリーズあ
るいは、ビオ・ラド社製の商品名アフィゲル601等を利
用することができる。

また、公知の一般的な高分子合成法あるいは高分子修
飾法を利用して調製することもできる。

例えば、特開昭62−192405号には、ビニルアルコール
コポリマーゲルに、まず、エピクロルヒドリンを作用さ
せることでエポキシ基を導入した後、さらに３−アミノ
ベンゼンボロン酸ヘミサルフェイトを作用させることに
より、0.28meq/gの３−アミノベンゼンボロン酸含量を
持つポリビニルアルコールコポリマーゲルが得られるこ
とが記載されている。また、他の方法として、直径10μ
ｍのシリカゲルを末端にグリシジル基を有するシランカ
ップリング剤で処理した後、これに３−アミノベンゼン
ボロン酸を反応させることにより３−アミノベンゼンボ
ロン酸担持のシリカゲルが得られる（M.Akashi,Nucleic
Acids Symp.Ser.,16,41（1985））。

また、例えば、Ｎ−（メタ）アクリロイルアミノベン
ゼンボロン酸やビニルベンゼンボロン酸等のようなベン
ゼンボロン酸のビニル誘導体と他の共重合可能なコモノ
マーとを共重合させることによっても得ることができ
る。ここで一価のコモノマーとしてはアクリルアミド、
Ｎ−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルア
ミド、ほかにN,N−ジメチルアミノプロピルアクリルア
ミド、N,N−ジメチルアミノエチルアクリレートおよび
各種四級塩、さらにアクリル酸、各種アルキルアクリレ
ート、メタクリル酸、各種アルキルメタクリレート、ヒ
ドロキシエチルメタクリレート、Ｎ−ビニルピロリド
ン、アクリロイルモルホリン、アクリロニトリル、スチ
レン、各種マクロモノマーなど、また二価のコモノマー
としては、N,N′−メチレン−ビス（アクリルアミ
ド）、エチレングリコールジメタクリレート、アリルメ
タクリレート、アリルアクリレートなどから選ばれる１
種あるいは２種以上が挙げられる。また、重合開始剤と
しては、過酸化ベンゾイル、ジイソプロピルペルオキシ
ジカーボネート、ターシャリブチルペルオキシ−２−エ
チルヘキサノエート、ターシャリブチルペルオキシピバ
レート、ターシャリブチルペルオキシジイソブチレー
ト、過酸化ラウロイル、アゾビスイソブチロニトリル、
あるいは各種レドックス開始剤系などの群から選ばれる
１種または２種以上を用いることができる。

例えば、３−メタクリロイルアミノベンゼンボロン酸
あるいは４−ビニルベンゼンボロン酸とアクリルアミド
及びN,N′−メチレン−ビス（アクリルアミド）とを水
溶液中、適当な開始剤の存在下で重合させることによ
り、ベンゼンボロン酸基含有ヒドロゲルを得ることがで
きる。また、３−メタクリロイルアミノベンゼンボロン
酸あるいは４−ビニルベンゼンボロン酸とアクリルアミ
ドあるいはＮ−ビニルピロリドンなどのような水溶性コ
モノマーを共重合させることにより、ベンゼンボロン酸
基含有の水溶性高分子を得ることができる。また同様
に、ステアリルメタクリレートなどの脂溶性コモノマー
を共重合させることにより、ベンゼンボロン酸基含有の
脂溶性高分子を得ることができる。

次いで、このようにして得られた種々のベンゼンボロ
ン酸基含有物質と、先に述べたシス−ジオール基あるい
はこれに準ずる多価水酸基を有する薬剤の１種あるいは
２種以上とを、適当な緩衝溶液中、０〜100℃、１分〜2
4時間反応させることにより、ベンゼンボロン酸中のジ
ヒドロキシボロニル基と薬物の骨格中のシス−ジオール
基あるいはこれに準ずる多価水酸基との間でボロン酸エ
ステル結合が形成されることにより、容易に本発明の複
合体を得ることができる。なお、この反応に用いられる
緩衝液としては、リン酸ナトリウム緩衝液、酢酸ナトリ
ウム緩衝液、ｏ−クロロフェノール緩衝液、砒酸ナトリ
ウム緩衝液、炭酸ナトリウム緩衝液、ヘペス緩衝液など
を用いることができる。また、この際のpH値は6.0〜10.
0が時に好ましい。

一方、用いる薬物の種類によっては、あらかじめ薬物
とベンゼンボロン酸誘導体との複合物を合成後、これを
前述の高分子合成反応あるいは高分子修飾法に供し、本
発明の複合体を調製することもできる。

以上に記述した通り、本発明の複合体は、種々の調製
法により無機担体、架橋性高分子、天然高分子、ヒドロ
ゲル、水溶性高分子、脂溶性高分子など様々な形態の物
質を得ることができる。従って、本発明の複合体は、投
与法に適した種々の製剤として広く応用することが可能
であり、注射液、錠剤などの種々の剤形に応じ、イン・
ヴィヴォ、イン・ヴィトロ、イックス・ヴィヴォで用い
ることができる。

（発明の効果）本発明の複合体は、環境中のグルコース濃度の上昇に
伴い、ベンゼンボロン酸に結合した薬物とグルコースと
の間で交換反応が起こり、薬物が放出され、一方、グル
コース濃度が低下するとこの交換反応が低下し、薬物放
出量も低下するというオートフィードバック機構を有す
るものである。

即ち、本発明の複合体は、環境中のグルコース濃度に
応答して薬物の放出を制御し、また、低毒性であり、し
かも、様々な形態に調製することが可能であるため、信
頼性、安全性、取扱容易性等に優れた物質である。

例えば、生体の出す信号として、食後30分頃に生起さ
れる血糖値の急激な増加は顕著であるが、これに応じて
薬物を放出するインテリジェント化製剤は、糖尿病患者
へのインスリン投与あるいは食後に服用されることが望
まれる薬物の投与などに有効である。従って、長期間投
与を必要とする患者に対して、毎回注射などを繰り返す
必要がなくなり、医師及び患者に対して煩雑さと苦痛を
軽減することができる。

（実施例）次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの次に限定されるものではない。

先ず、カラムを用いたイン・ヴイトロでのグルコース
応答薬物放出評価のための一般的操作法を説明する。

ベンゼンボロン酸を担持した市販のあるいは自家合成
のカラム用充填剤約2mを口径10mm、長さ50mmのポリプ
ロピレン製のカラムに充填し自然滴下型の流路を組ん
だ。流出物はフローセルを備えたUVディテクター（280n
m）で検出した。充填したカラムは、ヘペス緩衝液（pH
8.5あるいは7.0）で十分洗浄し、次いで、0.1〜1g/m
の薬剤−ヘペス緩衝液（pH8.5あるいは7.0）約2mを注
入し展開させた後、30分間、室温でインキュベートし
た。次いでヘペス緩衝液（pH8.5あるいは7.0）で十分洗
浄し、ベースラインの安定を確認した後、展開溶媒を30
0mg/dlのグルコースを含むヘペス緩衝液（pH8.5あるい
は7.0;ワコー純薬（株）製）に変換し、薬物放出の応答
性を評価した。

その結果を第１表に示した。

実施例１緩衝液としてヘペス緩衝液（pH8.5）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、アミコン社製マトレ
ックス（Matrex,登録商標）PBA−30（ベンゼンボロン酸
−架橋アガロースゲル、リガンド濃度30−50μmolボロ
ン/mゲル）を用い、また、薬物としては、特公表昭59
−502065号記載の次式で示されるグルコシル化インスリ
ンを用いた。なお、インスリンは、シグマ社製、牛イン
スリンを用いた。

式中、ｍ＝１〜３の整数実施例２緩衝液としてヘペス緩衝液（pH8.5）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、アミコン社製マトレ
ックス（Matrex,登録商標）PBA−30（ベンゼンボロン酸
−架橋アガロースゲル、リガンド濃度30−50μmolボロ
ン/mゲル）を用い、また、薬物としては、特公表昭59
−502065号記載の次式で示されるグルコシル化インスリ
ンを用いた。なお、インスリンは、シグマ社製、牛イン
スリンを用いた。

式中、ｎ＝１〜３の整数実施例３緩衝液としてヘペス緩衝液（pH8.5）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、３−メタクリロイル
アミノベンゼンボロン酸／アクリルアミド／ビスアクリ
ルアミド（5/94.5/0.5mol/mol/mol）の共重合により調
製したビーズ状ヒドロゲル（直径約30μｍ）を、また、
薬物として気管支拡張剤であるイソプロテノールを用い
た。

実施例４緩衝液としてヘペス緩衝液（pH8.5）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、３−メタクリロイル
アミノベンゼンボロン酸／アクリルアミド／ビスアクリ
ルアミド（5/94.5/0.5mol/mol/mol）の共重合により調
製したビーズ状ヒドロゲル（直径約30μｍ）を、また、
薬剤として抗結核薬であるリビドマイシンを用いた。

実施例５緩衝液としてヘペス緩衝液（pH7.0）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、文献（M.Akashi,Nuc
leic Acids Symp.Ser.,16,41（1985））に記載の手法に
より調製したニトロ化アミノベンゼンボロン酸を担持さ
せたカラム充填用のシリカゲルビーズ（直径約10μｍ）
を、また、薬物として実施例１にて用いたグルコシル化
インスリンを用いた。

実施例６緩衝液としてヘペス緩衝液（pH7.0）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、文献（M.Akashi,Nuc
leic Acids Symp.Ser.,16,41（1985））に記載の手法に
より調製したニトロ化アミノベンゼンボロン酸を担持さ
せたカラム充填用のシリカゲルビーズ（直径約10μｍ）
を、また、薬物として実施例２にて用いたグルコシル化
インスリンを用いた。

実施例７緩衝液としてヘペス緩衝液（pH8.5）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、文献（S.A.Barker,
B.M.Hatt,P.J.Somers,R.R.Woodbury,Carbohydrate Rase
arch,26,55（1973））に記載の手法により調製した４−
ビニルベンゼンボロン酸／エチルビニルベンゼン／ジビ
ニルベンゼン（95.7/2.0/2.3mol/mol/mol）の共重合に
より合成したレジン（60−120メッシュ）を、また、薬
物として実施例２にて用いたグルコシル化インスリンを
用いた。

実施例８緩衝液としてヘペス緩衝液（pH8.5）を、また、ベン
ゼンボロン酸基を含む物質として、３−（メタクリロイ
ルアミノベンゼンボロン酸／アクリルアミド／エチレン
ビスアクリルアミド（4/90/6mol/mol/mol）の共重合に
より調製したビーズ状ヒドロゲル（直径約300μｍ、リ
ガンド（ボロン酸）濃度20〜30μmol/ポリマーｍ、膨
潤度約9g/ポリマーｇ）を用い、また、薬物としては次
式で示される多価水酸基修飾インスリンを用いた。尚、
インスリンの化学修飾には、シグマ社製牛インスリン、
架橋剤としてピアス社製DSS（ジサクシンイミジルスバ
レート）、多価水酸基化合物として東京化成社製トリス
（ヒドロキシメチル）アミノメタンを用いた。

式中、ｎ＝１〜３の整数薬物放出量について実施例１〜８をまとめて表１に示
した。

溶出液としてグルコースを含むヘペス緩衝液を、A:10
0mg/dl、B:200mg/dl、C:300mg/dlそれぞれ用いた。Ｄは
溶出液としてグルコースを含まないヘペス緩衝液を用い
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は各実施例の代表例として実施例１で得られたク
ロマトグラフを示す。なお図中の矢印は、A;溶出液とし
て100mg/dlのグルコースを含むヘペス緩衝液、B;同じく
200mg/dlのグルコースを含むヘペス緩衝液、C;同じく30
0mg/dlのグルコースを含むヘペス緩衝液を流したことを
示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡野光夫千葉県市川市国府台６―12―12 (72)発明者片岡一則千葉県柏市大室1083―４ (72)発明者小山義之千葉県野田市岩名２―42―26 (72)発明者横山昌幸東京都品川区東大井５―26―25 (56)参考文献特開平４−244031（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−192405（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】担体に固定化されたベンゼンボロン酸誘導
体と、シス−ジオール基あるいはこれに準ずる多価水酸
基を有する薬物とがボロン酸エステル結合を介して結合
した活性部位を有することを特徴とするグルコース応答
性薬物放出複合体。