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WO2019034429A1 - Multifunktionelle blockcopolymere zur auflösung von atherosklerotischen plaques - Google Patents

Multifunktionelle blockcopolymere zur auflösung von atherosklerotischen plaques Download PDF

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WO2019034429A1
WO2019034429A1 PCT/EP2018/070868 EP2018070868W WO2019034429A1 WO 2019034429 A1 WO2019034429 A1 WO 2019034429A1 EP 2018070868 W EP2018070868 W EP 2018070868W WO 2019034429 A1 WO2019034429 A1 WO 2019034429A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
block
polymer block
multifunctional
hydrophilic
acidic polymer
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2018/070868
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Cölfen
Philipp Keckeis
Eliska DRABINOVÁ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universitaet Konstanz
Original Assignee
Universitaet Konstanz
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universitaet Konstanz filed Critical Universitaet Konstanz
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Ceased legal-status Critical Current

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    • C08G69/10—Alpha-amino-carboxylic acids

Definitions

  • the present invention relates to a multifunctional block copolymer and to a polymeric nanoparticle formed by precipitation polymerization based on the multifunctional block copolymer according to the invention. Furthermore, the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising the polymeric nanoparticles and to the use thereof for the absorption of cholesterol and optionally calcium ions from atherosclerotic plaques.
  • Arteriosclerosis is a systemic disease of the arteries, which is characterized by the deposition of blood lipids, thrombi, connective tissue and calcium hydroxyapatite in the vessel walls.
  • the aforementioned deposits which are also referred to as atherosclerotic plaques, eventually lead to narrowing and hardening of the arteries with the consequence of limited or completely interrupted blood flow, which can eventually lead to a heart attack or stroke.
  • arteriosclerosis primarily emphasizes the physiological aging process of the artery, ie its constriction and hardening
  • the term “atherosclerosis” emphasizes the histological changes that underlie arteriosclerosis. Basically, the incidence of arteriosclerosis increases with advancing age.
  • arteriosclerosis can still be treated conservatively by the use of suitable drugs, whereby the medical therapy is usefully accompanied by a change in the arteriosclerosis-related unhealthy lifestyle.
  • drugs are often used which are also administered in the treatment of other cardiovascular diseases. These include, for example, drugs that inhibit blood clotting and thus prevent the formation of thrombi.
  • medicines for lipid metabolism disorders so-called lipid or cholesterol lowering agents, are also used. Since the known in the art for the treatment of atherosclerosis are often associated with side effects as well as existing atherosclerotic plaques often can not or only slightly dissolve, is the search for new and alternative approaches that effective treatment of arteriosclerosis in a drug Allow therapy, as before, unbroken.
  • the present invention provides a multifunctional block copolymer comprising a hydrophilic non-acidic polymer block (A) and further comprising a hydrophilic acidic polymer block (B) and / or a hydrophobic polymer block (C), wherein the hydrophobic polymer block (C) is provided with a steroid or a derivative thereof, and the multifunctional block copolymer at least a structure selected from (A) - (C), (A) - (B) - (C), (A) - (C) - (B) and a combination of the structures (A) - (B) and (A) - (C).
  • the multifunctional block copolymer of the present invention is capable of being in the form of micelles, i. by self-assembly to form polymeric nanoparticles.
  • the latter allow an efficient uptake of atherosclerotic plaque-derived cholesterol molecules and possibly calcium ions in the particle interior.
  • the multifunctional block copolymers according to the invention and the polymeric nanoparticles formed therefrom are free of side effects which are disadvantageous for the patient.
  • the multifunctional block copolymer of the invention comprises at least two different polymer blocks, wherein the hydrophilic non-acidic polymer block (A) is part of each multifunctional block copolymer.
  • the multifunctional block copolymer of the present invention further comprises a hydrophilic acidic polymer block (B) and / or a hydrophobic polymer block (C).
  • the multifunctional block copolymer has at least the structure (A) - (C), (A) - (B) - (C), (A) - (C) - (B) or a combination of the structures (A ) - (B) and (A) - (C).
  • the multifunctional block copolymer of the invention further comprises a hydrophobic polymer block (C * ).
  • C * a hydrophobic polymer block
  • the multifunctional block copolymer of the present invention has the structure (C * ) - (A) - (B) or (C * HA) - (C), or a combination thereof.
  • the hydrophilic non-acidic polymer block (A) effects the dispersion of the above-defined multifunctional block copolymer and the polymeric nanoparticle formed therefrom by self-assembly in an aqueous environment. Accordingly, the hydrophilic non-acidic polymer block (A) must be sufficiently polar to react in aqueous media to be soluble. According to the present invention, the hydrophilic non-acidic polymer block (A) is uncharged and has no acid groups. These are also to be understood as meaning CH-acidic groups which, by the action of strong bases, can likewise be converted into a deprotonated and thus charged form. Otherwise, the hydrophilic non-acidic polymer block (A) according to the invention is not subject to further restrictions.
  • the hydrophilic acidic polymer block (B) is capable of calcium ions from calcium hydroxyapatite CasiPO ⁇ siOH), which, as mentioned above, is a component of the atherosclerotic plaques to adsorb.
  • the hydrophilic acidic polymer block (B) necessarily has acid groups, which are preferably carboxylic acid groups, i. Carboxy groups -COOH.
  • the hydrophilic acidic polymer block (B) is not limited to the presence of carboxy groups.
  • the acid groups may also be sulfonic acid groups, i. Hydroxysul- fonyl -SO2OH act.
  • phosphoric acid groups - OPO (OH) 2 and phosphonic acid groups -PO (OH) 2 or derivatives thereof are also suitable, and also chelating groups, such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) or derivatives thereof.
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
  • the number of acid groups preferably corresponds to the number of monomers forming the hydrophilic acidic polymer block (B). Otherwise, the hydrophilic acidic polymer block (B) according to the invention is subject to no further restrictions.
  • hydrophobic polymer block (C) also apply in an independent manner to the hydrophobic polymer block (C * ), provided it is present in the multifunctional block copolymer according to the invention, which is indicated by the term "or.”
  • the hydrophobic polymer block (C) or (C *) is able to adsorb cholesterol molecules, which are also part of the atherosclerotic plaques.
  • the hydrophobic polymer block (C) or (G *) is provided with a steroid or a derivative thereof, hereinafter referred to as steroid (derivative).
  • steroid derivative
  • the hydrophobic polymer block (C) or (C * ) necessarily has a suitable functionality, which allows the attachment of the steroid (derivative) s, which may also be a non-covalent attachment.
  • the hydrophobic polymer block (C) or (C *) is sufficiently nonpolar to adsorb cholesterol molecules from the atherosclerotic plaques.
  • the steroid (derivative) which is covalently or non-covalently bound to the backbone of the hydrophobic polymer block (C) or (C * ), is not particularly limited, as long as it is capable of adsorbing cholesterol molecules.
  • the steroid may be functionalized with aliphatic side chains which increase the hydrophobicity of the steroid skeleton.
  • the steroid (derivative) is cholesterol or a derivative thereof, hereinafter referred to as cholesterol (derivative) which, as mentioned above, is functionalized, for example, with aliphatic side chains. Due to the structural similarity, a particularly efficient Van der Waals interaction with the cholesterol molecules to be adsorbed occurs. Another advantage is the commercial availability of cholesterol and its derivatives.
  • the hydrophobic polymer block (C) or (C * ) may be partially or completely grafted with the steroid (derivative).
  • a complete grafting, in which each monomer of the hydrophobic polymer block (C) or (C * ) is provided with the steroid (derivative) is advantageous, since in this way the number of cholesterol molecules, which is the hydrophobic polymer block (C) or (C * ) is able to adsorb increased.
  • the hydrophilic non-acidic polymer block (A) is a polyethylene glycol block and the hydrophilic acidic polymer block (B) and the hydrophobic polymer block (C) or (C *) are each a polypeptide Block.
  • a non-limiting exemplary structural portion of the multifunctional block copolymer of this embodiment having the structure (A) - (B) - (C) is represented by the following formula (I):
  • a corresponding structural section for a multifunctional block copolymer of structure (A) - (C) - (B), (AHB), (A) - (C), (C * ) - (A) - (B) and (C *) - (A) - (C) or their combination can be formulated in an analogous way.
  • the indices a, b and c respectively represent the number of monomers, that is, the number of repeating units of the hydrophilic non-acidic polymer block (A), the hydrophilic acidic polymer block (B) and the hydrophobic polymer block (C)
  • the radical R 'of the hydrophilic acidic polymer block (B) has an acid group
  • the radical R "of the hydrophobic polymer block (C) is functionalized in such a way that it can be provided with a steroid (derivative).
  • the hydrophilic acidic polymer block (B) in this embodiment is preferably, but not limited to, a polyglutamic acid block or a polyaspartic acid block, with a polyglutamic acid block being particularly preferred.
  • the hydrophilic acidic polymer block (B) thus has the necessary acid groups in the radicals R '.
  • the hydrophobic polymer block (C) is preferably, but not limited to, a polylysine block, a polyarginine block or a polyhistidine block, with a polylysine block being particularly preferred.
  • the hydrophobic polymer block (C) has suitable functionalities, which finally with a steroid (derivative) leave.
  • the polypeptide block having the radical R ", in each case 4 to 20, particularly preferably in each case 8 to 15 repeat units, ensures that the multifunctional block copolymers of this embodiment arrange themselves by self-assembly into a polymeric nanoparticle of suitable micelle size.
  • polyfunctional block copolymers based on polyethylene glycol and polypeptides described above are obtainable from commercially available starting materials and can advantageously be prepared by a living ring-opening polymerization.
  • the amino acids used are in the form of their N-carboxyanhydrides, which can be obtained from the respective amino acids, for example by reaction with triphosgene.
  • the amino acids are previously provided with appropriate protective groups.
  • the free carboxy group of glutamic acid is typically protected with a benzyl moiety, while the free amino group of lysine can be protected with a benzyloxycarbonyl moiety.
  • the N-carboxyanhydrides obtained from the thus protected amino acids glutamic acid and lysine are represented by the following formulas (II) and (III):
  • the living ring-opening polymerization can be initiated by the polyethyleneglycol block, in the present case either with the protected glutamic acid-N-carboxyanhydride or with the protected lysine-N- Car oxyanhydride reacts to form the corresponding polypeptide block.
  • a terminal hydroxy group of the polyethylene glycol block is previously replaced with an amino group to enhance its reactivity.
  • the protective groups are finally removed again.
  • a steroid derivative
  • cholesterol derivative
  • the hydrophilic non-acidic polymer block (A), the hydrophilic acidic polymer block (B) and the hydrophobic polymer block (C) or (C *) are each a functionalized polymer (2). oxazoline) block.
  • a non-limiting exemplary structural portion of the multifunctional block copolymer of this embodiment having the structure (A) - (B) - (C) is represented by the following formula (IV):
  • a corresponding structural section for a multifunctional block copolymer of structure (A) - (C) - (B), (AHB), (A) - (C), (C *) - (A) - (B) and (C * ) - (A) - (C) or their combination can be formulated in an analogous manner, the structure (A) - (B) - (C) is basically preferred.
  • Poly (2-oxazolines) are generally considered to be structural isomers of polypeptides and are therefore sometimes referred to as pseudopeptides. Like polypeptides, poly (2-oxazolines) have one amide bond per repeat unit, which is not within the polymer backbone but outside thereof as a side chain. Since the nitrogen atom of the amide bond is tertiary, poly (2-oxazolines) have a particularly high resistance to hydrolysis.
  • indices a, b and c here again represent the number of monomers, ie the number of repeating units of the hydrophilic non-acidic polymer block (A), of the hydrophilic acidic polymer block (B) and of the hydrophobic polymer block (C)
  • Polymer blocks underlying 2-oxazolines are functionalized at the 2-position with the radicals R ⁇ R "or R"'.
  • the radical R 'of the hydrophilic acidic polymer block (B) has an acid group
  • the radical R "of the hydrophobic polymer block (C) is functionalized in such a way that it can be provided with a steroid (derivative) applies to the hydrophobic polymer block (C *), if present
  • the radical R '"of the hydrophilic non-acidic polymer block (A) is such that sufficient water solubility is ensured.
  • the radical R 1 is typically a short-chain alkyl radical, for example but not limited to methyl, ethyl or n-propyl, since the water solubility decreases with increasing chain length, the radical R "is preferred Methyl.
  • the hydrophilic non-acidic polymer block (A), i. the poly (2-oxazoline) block having the radical R '' has from 25 to 100 repeat units
  • a single hydrophobic end group already has an effect on the micellization.
  • the above-described polyfunctional block copolymers based on poly (2-oxazolines) can also be prepared by a living ring-opening polymerization.
  • the polymerization here follows a cationic mechanism, which is initiated, for example, by methyltrifluoromethylsulfonate (methyltriflate, Me-OTf).
  • methyltriflate, Me-OTf methyltriflate
  • the skilled person is aware that ionic polymerizations generally require a termination reaction in order to ultimately obtain the neutral polymerization product.
  • suitable reagents for this purpose.
  • the 2-oxazolines used, in particular for the hydrophilic acidic polymer block (B) and for the hydrophobic polymer block (C) or (C *), preferably have an unsaturated radical R 'or R ", which, after polymerization, still Pre-functionalization is usually eliminated because of side reactions during polymerization, such as the introduction of a living ring-opening polymerization into the hydrophilic acidic polymer block (B) the hydrophobic polymer block (C) or (C * ) is provided with a steroid (derivative), preferably a cholesterol (derivative), examples being the use of 2- (co-alkynyl) -2-oxazolines as monomers for the hydrophilic acidic polymer block (B) and the use of 2 - (& alkenyl) -2-oxazolines as monomers for the hydrophobic polymer block (C) or (C * ) g of the 2- (co-alkynyl) -2-oxazolines can be added after polymerization
  • the introduction of the acid group into the hydrophilic acidic polymer block (B) is not limited to a particular reaction scheme.
  • corresponding synthesis routes are known to the person skilled in the art, wherein he routinely adapts the reaction conditions to the respective starting materials.
  • yl-2-oxazolines can be used as monomers for the hydrophobic polymer block (C) or (C *), for example, 2-nonyl-2-oxazoline, 2-heptadecyl-2-oxazoiin or 2 - ((8Z, 1 1Z) -heptadeca-8,1 1 -dien-1-yl) -2-oxazoline (hereinafter abbreviated to NonOx, HeptadecOx and LinOx), which due to their high hydrocarbon content, are sufficiently hydrophobic to noncovalently bind the steroid (derivative), preferably the cholesterol (derivative).
  • the multifunctional block copolymer comprises a hydrophilic non-acidic polymer block (A) and further comprises a hydrophilic acidic polymer block (B) and / or a hydrophobic polymer block (D), the hydrophilic non-acidic polymer block (A) in that the hydrophilic acidic polymer block (B) and the hydrophobic polymer block (D) are each a functionalized poly (2-oxazoline) block, the hydrophobic polymer block (D) is provided with an unbranched hydrocarbon radical of 8 to 20 carbon atoms and the multifunctional block copolymer at least one structure selected from (A) - (D), (A) - (B) - (D), (A) - (D) - (B) and a combination of the structures (A) - (B) and (A) - (D).
  • each monomer of the hydrophobic polymer block (D) may have an unbranched hydrocarbon radical of 8 to 20, preferably 9 to 18, carbon atoms, but this is not absolutely necessary according to the present invention.
  • the unbranched hydrocarbon radical may in each case be an alkyl, alkenyl and / or alkynyl radical, wherein in the case of an unsaturated hydrocarbon radical this is not restricted to a single double bond or to a single triple bond.
  • Nonyl, heptadecyl and (8Z.11Z) - heptadeca-8,11-dien-1-yl are mentioned here by way of example as hydrocarbon radicals.
  • this is 2-nonyl-2-oxazoline, 2-heptadecyl-2-oxazoline and 2 - ((8Z, 11Z) -heptadeca-8, 11-dien-1-yl) -2-oxazoline.
  • the functionalization of the other poly (2-oxazoline) blocks in this independent embodiment ie, the functionalization of the hydrophilic non-acidic polymer block (A) and the hydrophilic acidic polymer block (B), the above statements apply in connection with the others - ren on poly (2-oxazoline) blocks based multifunctional block copolymers analog.
  • the present invention relates to a polymeric nanoparticle which is formed from the multifunctional block copolymer according to the invention by self-assembly.
  • the specific molecular structure of the multifunctional block copolymer according to the invention allows its arrangement in the form of micelles, ie in the form of polymeric nanoparticles by self-assembly.
  • the polymeric nanoparticle according to the invention is composed at least of a multifunctional block copolymer of the structure (A) - (C), (A) - (B) - (C), (A) - (C) - (B) or of a combination of the structures ( A) - (B) and (A) - (C) formed, wherein in the latter case, the polymeric nanoparticles either both structures (A) - (B) and (A) - (C) includes or in each case in the form of separate nanoparticles the structures (A) - (B) and (A) - (C) is present.
  • a hydrophobic polymer block (C *) may in each case be bonded to the hydrophilic non-acidic polymer block (A).
  • the hydrophobic polymer block (C) forms the core of the polymeric nanoparticle and, like the hydrophilic non-acidic polymer block (A), is for the Formation of the micellar structure of the polymeric nanoparticle responsible.
  • the hydrophilic non-acidic polymer block (A) ensures the stabilization of the polymeric nanoparticle in an aqueous environment, which ultimately results in the obtainment of polymeric nanoparticle dispersions.
  • the polymeric nanoparticle according to the invention thus has a core-shell structure, wherein the core of the polymeric nanoparticle is formed by the hydrophobic polymer block (C) and, if present, by the hydrophobic polymer block (C *), while the hydrophilic non-acidic po - lymerblock (A) forms the shell of the polymeric nanoparticle.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the core-shell structure of a polymeric nanoparticle formed from multifunctional Block copolymers of structure (A) - (C)
  • Fig. 2 shows a schematic representation of the core-shell structure of a polymeric nanoparticle formed from multifunctional block copolymers of structure (AHB) - (C) shows.
  • the polymeric nanoparticle according to the invention is capable of absorbing cholesterol molecules and optionally calcium ions.
  • Ambient cholesterol molecules are transported into the core of the polymeric nanoparticle, where they are adsorbed to the steroid skeleton which is grafted to the hydrophobic polymer block (C) or (C *), respectively.
  • the cholesterol molecules can also adsorb to the aliphatic side chains of a suitably functionalized steroid skeleton.
  • calcium ions bound in the form of calcium hydroxyapatite are adsorbed in the intermediate shell formed by the hydrophilic acidic polymer block (B) if present.
  • multifunctional block copolymers of structure (A) - (B) are double hydrophilic block copolymers, which are initially completely dissolved in an aqueous environment. By dissolving out calcium ions from the hydroxyapatite, these multifunctional block copolymers are finally present as multivalent ions, whereby the hydrophilic acidic polymer blocks (B) are non-covalently crosslinked with one another. This in turn leads to the formation of polymeric nanoparticles with a core-shell structure, wherein the hydrophilic acidic polymer blocks (B) with the bound calcium ions lie inside the micelles.
  • the polymeric nanoparticle according to the invention thus permits the uptake of cholesterol molecules and optionally calcium ions from the environment.
  • the polymeric nanoparticle is thus suitable for dissolving atherosclerotic plaques.
  • the polyfunctional nanoparticles are adapted to the composition of the atherosclerotic plaques.
  • the polymeric nanoparticle according to the invention may include either both structures (A) - (B) and (A) - (C) or each in the form of separate nanoparticles having the structures (A) - (B) or (A) - (C) are present. If the polymeric nanoparticle is formed from a multifunctional block copolymer of both structure (A) - (B) and structure (A) - (C), by adjusting the mixing ratio, the affinity of the polymeric nanoparticle for calcium ions and cholesterol molecules can be targeted being controlled.
  • the multifunctional block copolymers according to the invention and the polymeric nanoparticles formed therefrom by self-assembly can generally be analyzed with the aid of methods known to one skilled in the art in polymer and colloid chemistry.
  • the molecular weight distribution of the multifunctional block copolymers can be determined, for example, by gel permeation chromatography, which is typically carried out in tetrahydrofuran against a polystyrene standard.
  • optical methods such as dynamic light scattering and analytical ultracentrifugation
  • the size of the polymeric nanoparticles and their size distributions can be determined.
  • Critical micelle concentration and charge characteristics can be determined, for example, by fluorescence measurements as well as zeta potential measurements.
  • imaging methods such as (cryo) transmission electron microscopy or atomic force microscopy, can be used to characterize the polymeric nanoparticles.
  • the size of the polymeric nanoparticle is not subject to any limitations in accordance with the invention. Typical values for this are in the range of 10 to 1000 nm, but without being limited thereto. Depending on the composition of the multifunctional block copolymers forming the polymeric nanoparticles, particle sizes in the micrometer range are also possible.
  • the polymeric nanoparticle according to the invention preferably has a particle size in the range from 20 to 500 nm. This will ensure that the cholesterol Molecules can penetrate relatively quickly into the core of the polymeric nanoparticle, where they are finally adsorbed to the grafted steroid (derivative) s.
  • the multifunctional block copolymer comprises the hydrophobic polymer block (D) instead of the hydrophobic polymer block (C).
  • the polymeric Nanoteiichen from a multifunctional block copolymer of structure (A) - (D), (A) - (B) - (D), (A) - (D) - (B) or from a combination of structures ( A) - (B) and (A) - (D) formed, wherein in the latter case, the polymeric Nanoteiichen either both structures (A) - (B) and (A) - (D) includes or in each case in the form of separate Nanoteiichen with the structures (A) - (B) and (A) - (D) is present.
  • the present invention relates to a pharmaceutical composition comprising the polymeric nanoparticles according to the invention.
  • the pharmaceutical composition may also comprise one or more pharmaceutically acceptable excipients which in particular serve to stabilize the polymeric nanoparticle under physiological conditions.
  • the release of the polymeric nanoparticle in the vicinity of the atherosclerotic plaques can be controlled in a targeted manner by appropriate auxiliaries.
  • auxiliaries it can be ensured by a suitable choice of the auxiliaries that the polymer nanomaterials have a sufficient period of time available to take up cholesterol moieties and optionally calcium ions from the environment.
  • Those skilled in the art are familiar with such adjuvants as are generally used in other pharmaceutical compositions.
  • the present invention relates to the use of the pharmaceutical composition according to the invention and to a method for the absorption of cholesterol molecules and optionally calcium ions from atherosclerotic plaques of an individual or patient, in particular of a human.
  • the present invention also relates to the pharmaceutical composition according to the invention. for use in the uptake of cholesterol molecules and optionally calcium ions from atherosclerotic plaques of an individual or a patient, in particular of a human.
  • the pharmaceutical composition can be used, for example, as a medicine, which is administered orally in the simplest case. After taking up the cholesterol molecules and optionally the calcium ions, the polymeric nanoparticles can be excreted in the urine.
  • the use of the pharmaceutical composition according to the invention in the context of a blood wash (Rheopherese) is conceivable.
  • the present invention represents a novel approach that allows efficient resolution of atherosclerotic plaques. This is made possible by the inclusion of cholesterol molecules and possibly calcium ions in the interior of a polymer nanoparticle formed from multifunctional block copolymers.
  • the absorption properties of the polymeric nanoparticle can be controlled in a controlled manner and thus individually adapted to the nature of the atherosclerotic plaques. This is especially true when the polymeric nanoparticle is formed from a multifunctional block copolymer of structure (A) - (B) and (A) - (C).
  • a pharmaceutical composition comprising the polymeric nanoparticle according to the invention, which itself is pharmacologically and toxicologically inert, can thus be used for the effective treatment of arteriosclerosis.
  • the figures show:
  • Fig. 1 shows a schematic representation of the core-shell structure of a polymeric nanoparticle according to the invention, which is formed from multifunctional block copolymers of structure (A) - (C), wherein the shell of the hydrophilic non-acidic polymer block (A) and the core hydrophobic polymer block (C) correspond. Further, uptake of cholesterol molecules derived from simulated atherosclerotic plaques is demonstrated by the polymeric nanoparticle.
  • 2 shows a schematic representation of the core-shell structure of a polymeric nanoparticle according to the invention, which is formed from multifunctional block copolymers of the structure (A) - (B) - (C), the shell corresponding to the hydrophilic non-acidic polymer block (FIG.
  • the Swissschaie the hydrophilic acidic polymer block (B) and the core of the hydrophobic polymer block (C) correspond. Furthermore, the uptake of cholesterol molecules as well as Caicium ions, which originate from simulated atherosclerotic plaques, is shown by the polymeric nanoparticles. 3 shows a schematic representation and the chemical structure of the polyethyleneglycol polypeptide-based multifunctional block copolymers of structure (A) - (B) and (A) - (C).
  • Fig. 4 shows a schematic and chemical structure of the poly-2-oxazolines based multifunctional block copolymers of structure (A) - (B), (AMC) and (A) - (B) - (C).
  • Fig. 5 shows the results of the cytotoxicity studies of selected polymeric nanoparticles based on the multifunctional block copolymers of the invention. None of the polymer nanoparticles investigated show a negative influence on the cell viability of the kidney cells under the given conditions or cause cell death.
  • a multifunctional block copolymer of the structure (A) - (C) based on polyethylene glycol polypeptide ( Figure 3) and the composition mPEGn3-b-PLys, 2 (Chol) 2.4 is organized in the aqueous system (0.5 mg / mL ) Micellar to polymeric nanoparticles with hydrophobic core and hydrophilic shell.
  • the particle size is about 50 nm at a critical micelle concentration of 10 "6 ⁇ 5 M and a slightly positive surface charge of 1, 03 mV.
  • the polymeric nanoparticles thus formed is absorbed on average 3.6 cholesterol molecules per polymer chain (18 wt .-%) of a dedicated test system ( Figure 1)
  • the particle size increases to about 240 nm.
  • M GPC in THF M 1 H NMR Complex Analysis.
  • M DLS intensity weighted diameter.
  • Table A herein shows an exemplary selection of polyethyleneglycol polypeptide-based multifunctional block copolymers of structure (A) - (C) and structure (C *) - (A) - (C), their structural characterization and their capacity, specific amounts of cholesterol to absorb.
  • Example 2 A multifunctional block copolymer of structure (A) - (C) based on poly-2-oxazolines ( Figure 4) and the composition PMeOx46-b-PBuOxe (Chol) o, 8 is organized in the aqueous system (0.5 mg / mL ) Micellar to polymeric nanoparticles with hydrophobic core and hydrophilic shell.
  • the particle size is about 21 nm at a critical micelle concentration of 18 mg / L (10 "5 x 5 M) and a positive surface charge of 2.0 mV.
  • the polymeric nanoparticle thus formed absorbs an average of 3.9 cholesterol molecules per polymer chain (23, FIG. 5% by weight) from a test system provided for this purpose (FIG. 1). [0008] When taking up the cholesterol molecules, there is no significant change in the particle size.
  • Table B herein shows an exemplary selection of poly-2-oxazolines-based multifunctional block copolymers of structure (A) - (C), structure (C * ) - (A) - (C) and structure (A) - (B ) - (C), their structural characterization and their capacity to absorb certain levels of cholesterol.
  • Example 3 A multi-functional block copolymer of the structure (A) - (B) - (C) based on poly-2-oxazolines and the composition P eOx 6 ob PPynOx7,5 (COO ') 2, 3- (Fig.
  • b- PBuOxii, 5 (Chol) 0 , 9 organizes micellar in the aqueous system (0.5 mg / mL) into polymeric nanoparticles with a hydrophobic core, a negatively charged intermediate shell, and a hydrophilic shell, with a particle size of about 20 nm at a critical level Micelle concentration of 16 mg / L (10 5 x 7 M) and a negative surface charge of -12.0 mV.
  • the resulting polymeric nanoparticle absorbs on average 0.7 cholesterol molecules per polymer chain (2.1 wt%) a test system provided therefor ( Figure 2). There is no significant change in particle size upon uptake of the cholesterol molecules.
  • Double hydrophilic block copolymers of a polyethylene glycol block as hydrophilic non-acidic polymer block (A) and a polyaspartic acid block or a polyglutamic acid block as a hydrophilic acidic polymer block (B) show in a titration experiment to determine the uptake of calcium ions in Results listed in Table C:
  • mPEGii3-PAsp33 0.60 Ca 2+ / COO- mPEGii 3 -PGIuii 0.25 Ca 2+ / COO-
  • Polyethylene glycol methyl ether (mPEG) was heated at 80 ° C under reduced pressure to remove any absorbed water.
  • mPEG dried polyethylene glycol methyl ether
  • triphenylphosphine (3.94 g, 15 mmol)
  • phthalimide 2.2 g, 15 mmol
  • the reaction mixture was stirred for seven days at room temperature under a nitrogen atmosphere.
  • the product was extracted with dichloromethane, the organic phase dried with anhydrous magnesium sulfate and removed on a rotary evaporator. The residue was taken up in water and washed twice with diethyl ether. The water was removed and the crude product was dissolved in dichloromethane at pH 10 and precipitated from diethyl ether. The product was a colorless powder (21, 07 g, 4.2 mmol, 86%).
  • N-Carboxyanhydride (NCA) Monomers a) Synthesis of ⁇ -Benzyl-L-Glutamic Acid-N-Carboxyanhydride (BzGlu-NCA)
  • ⁇ -methyl-L-glutamate (15.0 g, 77.6 mmol) was initially introduced and alternately evacuated and sparged with nitrogen.
  • the solid was suspended in 350 mL of anhydrous THF.
  • Triphosgene (7.21 g, 31.0 mmol, 1.2 eq.) was added and heated to 50 ° C. After about an hour, the suspension cleared completely.
  • the resulting hydrogen chloride gas was neutralized directly via a bubble counter in saturated NaOH solution. After four hours of reaction time, nitrogen was passed through the solution to drive off excess phosgene.
  • the transparent solution was concentrated to about 80 ml and precipitated slowly from 600 ml of n-hexane.
  • PEG-b-PLys 750-820 mg, 0.073-0.136 mmol
  • triethylamine 5 eq per lysine monomer
  • cholesterol chloroformate 4 eq per lysine monomer
  • the reaction mixture was filtered and the solvent removed under reduced pressure.
  • the residue was dissolved in 50-70 ml of water and extracted with dichloromethane (5 times 30 ml).
  • the combined organic phases were dried over anhydrous sodium sulfate and the solvent was removed.
  • the crude product was dissolved in small amounts of dichloromethane for additional purification and precipitated from diethyl ether. After filtration, 450-780 mg (60-75%) of a colorless solid were obtained.
  • FT-IR max / cm 1 841, 960, 1059, 1100, 1240, 1278, 1343, 1465, 1530, 1650, 2875, 3288.
  • 6-Bromohexanoic acid (3.0 g, 15.4 mmol) and sodium azide (2.0 g, 30.8 mmol) were dissolved in 10 mL of anhydrous DMF under a nitrogen atmosphere and stirred at 85 ° C for three hours. After an additional 15 hours reaction time at room temperature, the reaction mixture was diluted with dichloromethane and washed with 1N HCl solution. The organic phase was dried over sodium sulfate and removed under reduced pressure. A colorless viscous liquid was obtained (1.93 g, 80%).
  • ESI-S m / z calculates 137.08; found 137.08 + H + .
  • the block copolymers were polymerized in a synthesis microwave. All components were added in a nitrogen atmosphere glove box. In one When the microwave oven was heated, the initiator methyltrifluoromethyl sulphonate (MeOTf) and the corresponding monomers of predetermined stoichiometric composition, as indicated in Table G, were reacted in 6 ml each of anhydrous acetonitrile for 40 minutes at 140.degree. After cooling to room temperature, the further monomer in the glove box was added and polymerized for a further 40 minutes at 140 ° C in the microwave. It was optionally repeated with a third monomer.
  • MeOTf methyltrifluoromethyl sulphonate
  • ESI-S calculates 309.54; found 309.4 + H + . Elemental analysis calculates 4.53% H, 77.61% C, 12.70% N; found 4.66% H, 77.84% C, 12.08% N.
  • the monomer 2 - ((8Z, 11Z) -heptadeca-8,11-dien-1-yl) -2-oxazoline was prepared by a three-step synthesis. The respective steps and the purification were carried out as follows:
  • N-hydroxysuccinimide (6.57 g, 57.09 mmol) was combined with 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDAC) (8.20 g, 42.82 mmol)
  • EDAC 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide
  • Nitrogen atmosphere dissolved in 180 ml_ of dry dichloromethane.
  • linoleic acid (10.15 g, 36.19 mmol)
  • the reaction mixture was stirred for 20 hours at room temperature.
  • the solvent was then removed and the residue was taken up in 1000 ml of diethyl ether and washed with 400 ml of deionized water (10: 4 v / v).
  • the aqueous phase was extracted twice with 300 ml of diethyl ether, the combined organic phases were dried over sodium sulfate and the solvent was removed. Due to an incomplete reaction of the starting materials, the reaction was repeated.
  • the intermediate from the first batch was added to a solution of N-hydroxysuccinimide (3.68 g, 31.97 mmol) and EDAC (4.60 g, 24.02 mmol) in 100 mL of dry dichloromethane, and the reaction was allowed to proceed Stirred for 41 hours at room temperature. After removal of the solvent, the residue was taken up in a mixture of diethyl ether and deionized water.
  • aqueous phase was extracted three times with 300 ml of Diethyl ether, and the combined organic phases were then dried over sodium sulfate. After removal of the solvent, a colorless oil was obtained (12.67 g, 33.56 mmol, 92.73%).
  • N- (2-chloroethyl) linoleoylamide (10.00 g, 29.24 mmol) was dissolved in 20 mL of dry methanol and heated to 70 ° C. Subsequently, 20 mL of a freshly prepared solution of KOH in methanol (1.77 M) were added dropwise. The reaction was stirred at 70 ° C for 19 hours and then the precipitated salt was filtered off and the solvent was removed under reduced pressure. The resulting yellowish solid was purified over a basic silica gel column obtained by NaOH-MeOH solution. The eluent used was n-hexane. After combining the purified fractions and removing the solvent, a colorless transparent oil was obtained (5.62 g, 18.39 mmol, 62.89%).
  • amphiphilic block copolymers based on 2-methyl-2-oxazoline and 2-nonyl-2-oxazoline, 2-heptadecyl-2-oxazoline or 2 - ((8Z, 1 1Z) - heptadeca-8, 11 - dien-1-yl) -2-oxazoline were obtained by two different methods: (1) using the Schlenk technique, using an oil bath as the heat source (oil bath method); and (2) using a microwave as the heat source , wherein the reactants were filled in a glove box in the reactor (microwave method).
  • the two above-mentioned methods are based on synthetic routes which have been described in the prior art for the block copolymerization of short-chain 2-alkyl-2-oxazolines using an oil bath or a micelle.
  • the block copolymerization was carried out using the Schlenk technique in an oil bath.
  • 2-methyl-2-oxazoline 25-60 eq.
  • 5 ml of dry acetonitrile were placed in a heated flask under a nitrogen atmosphere.
  • methyl trifluoromethyl sulfonate (1 eq., 0.12 mmol)
  • the solution was stirred for 24 hours at 75 ° C.
  • the second 2-oxazoline monomer (3-9 eq.) was added as indicated in Table J.
  • the reaction mixture was again stirred for 24 hours at 75 ° C, the reaction was completed by the addition of ethanolamine or piperidine in excess.
  • the aqueous dispersions were then freeze-dried and the polymers were obtained as a colorless powder.
  • the block copolymerization was carried out in each case in a microwave reactor (10 ml). The temperature was controlled by an IR thermostat. The reactants were filled into the reactor in a glovebox, which allowed the reaction to proceed under a nitrogen atmosphere.
  • 2-methyl-2-oxazoline 25-60 eq.
  • 3 mL of dry acetonitrile were placed in a heated microwave reactor. After addition of methyl trifluoromethylsulfonate (1 eq., 0.12 mmol), the solution was heated to 140 ° C within five minutes in the microwool and then stirred at 140 ° C for 45 minutes.
  • Maldi-TOF MS Am 85.1 (MeOx), 197.3 (NonOx).

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein multifunktionelles Blockcopolymer, welches einen hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A) und weiter einen hydrophilen sauren Polymerblock (B) und/oder einen hydrophoben Polymerblock (C) umfasst, wobei der hydrophobe Polymerblock (C) mit einem Steroid oder einem Derivat hiervon versehen ist und das multifunktionelle Blockcopolymer zumindest die Struktur (A)-(C), (A)-(B)-(C), (A)-(C)-(B) oder eine Kombination aus den Strukturen (A)-(B) und (A)-(C) aufweist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein durch Selbstassemblierung gebildetes polymeres Nanoteilchen auf Basis des erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopo!ymers, eine das polymere Nanoteilchen umfassende pharmazeutische Zusammensetzung sowie deren Verwendung zur Aufnahme von Cholesterinmolekülen und gegebenenfalls Calciumionen aus atherosklerotischen Plaques.

Description

uitifunktionelle Blockcopo!ymere
zur Auflösung von atherosklerotischen Plaques
Die vorliegende Erfindung betrifft ein multifunktioneiies Blockcopolymer sowie ein durch Se!bstassemb!ierung gebildetes polymeres Nanoteilchen auf Basis des erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopolymers. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine das polymere Nanoteilchen umfassende pharmazeutische Zusam- mensetzung sowie deren Verwendung zur Aufnahme von Cholesterin und gegebenenfalls Calciumionen aus atherosklerotischen Plaques.
Unter Arteriosklerose versteht man eine Systemerkrankung der Schlagadern (Arterien), welche durch die Ablagerung von Blutfetten, Thromben, Bindegewebe und auch Calciumhydroxyapatit in den Gefäßwänden gekennzeichnet ist. Durch die vorstehend genannten Ablagerungen, welche auch als atherosklerotische Plaques bezeichnet werden, kommt es schließlich zur Verengung und Verhärtung der Arterien mit der Folge eines eingeschränkten oder gänzlich unterbrochenen Blutflusses, was schließlich zu einem Herzinfarkt oder Schlaganfall führen kann. Während der Begriff „Arteriosklerose" in erster Linie den physiologischen Alterungsprozess der Arterie, also deren Verengung und Verhärtung, hervorhebt, betont der Begriff „Atherosklerose" hingegen vor allem die histologischen Veränderungen, welche der Arteriosklerose zugrunde liegen. Grundsätzlich nimmt mit fortschreitendem Lebensalter das Auftreten der Arteriosklerose zu. Allerdings leiden hierunter inzwischen auch jüngere Menschen, was insbesondere auf einen zunehmend ungesunden Lebensstil zurückzuführen ist, welcher sich beispielsweise in einer zucker- und fettreichen Ernährung sowie in einem Mangel an körperlicher Bewegung manifestiert. In westlichen Industrienationen bilden die Folgeerscheinungen der Arteriosklerose, d.h. Herzinfarkt und Schlaganfall, die häufigste Todesursache, weswegen der Vorbeugung aber auch der Behandlung der Arteriosklerose eine immense Bedeutung zukommt. Bei fortgeschrittener, d.h. lebensbedrohlicher Arteriosklerose kann zumeist nur noch ein chirurgischer Eingriff Abhilfe leisten. Zu nennen sind hier invasive Maßnahmen, wie etwa das Durchführen einer Ballonerweiterung, das Setzen eines Stents oder das Legen eines Bypasses. Im Anfangsstadium lässt sich die Arteriosklerose hinge- gen noch konservativ durch den Einsatz geeigneter Medikamente behandein, wobei die medikamentöse Therapie sinnvollerweise mit einer Umstellung des die Arteriosklerose bedingenden ungesunden Lebensstils einhergeht. Bei solch einer konservativen Behandlung kommen häufig Medikamente zum Einsatz, welche auch bei der Behandlung anderer Herz-Kreislauf-Erkrankungen verabreicht werden. Hierzu gehö- ren beispielsweise Medikamente, welche die Blutgerinnung hemmen und so die Entstehung von Thromben verhindern sollen. Daneben werden unter anderem auch Medikamente gegen Fettstoffwechselstörungen, sogenannte Lipid- bzw. Cholesterin- senker, eingesetzt. Da die im Stand der Technik bekannten Medikamente zur Behandlung der Arteriosklerose nicht selten mit Nebenwirkungen behaftet sind sowie bereits bestehende atherosklerotische Plaques häufig nicht oder nur geringfügig auflösen können, ist die Suche nach neuen und alternativen Ansätzen, welche eine effektive Behandlung der Arteriosklerose im Rahmen einer medikamentösen Therapie erlauben, nach wie vor ungebrochen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Ansatz zur konservativen Behandlung der Arteriosklerose bereitzustellen, welcher eine effiziente Auflösung der atherosklerotischen Plaques ermöglichen soll, ohne dabei für den Pa- tienten mit nachteiligen Nebenwirkungen verbunden zu sein.
Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelöst. Insbesondere wird erfindungsgemäß ein multifunktionelles Blockcopolymer, umfassend einen hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A) und weiter umfassend einen hydrophilen sauren Polymerblock (B) und/oder einen hydrophoben Polymerblock (C), bereitgestellt, wobei der hydrophobe Polymerblock (C) mit einem Steroid oder einem Derivat hiervon versehen ist und das multifunktionelle Blockcopolymer mindestens eine Struktur, ausgewählt aus (A)-(C), (A)-(B)-(C), (A)-(C)-(B) und einer Kombination aus den Strukturen (A)-(B) und (A)-(C), aufweist.
Aufgrund seiner spezifischen molekularen Struktur ist das erfindungsgemäße multi- funktionelle Blockcopolymer in der Lage, sich in Form von Mizellen anzuordnen, d.h. durch Selbstassemblierung polymere Nanoteilchen zu bilden. Letztere erlauben eine effiziente Aufnahme von aus atherosklerotischen Plaques stammenden Cholesterin- molekülen und gegebenenfalls Calciumionen im Teilcheninneren. Vorteilhafterweise sind die erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopolymere sowie die daraus gebildeten polymeren Nanoteilchen frei von für den Patienten nachteiligen Nebenwirkungen.
Wie vorstehend erwähnt, umfasst das erfindungsgemäße multifunktionelle Blockcopolymer mindestens zwei verschiedene Polymerblöcke, wobei der hydrophile nicht- saure Polymerblock (A) Bestandteil eines jeden multifunktionellen Blockcopolymers ist. Neben dem hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A) umfasst das erfindungsgemäße multifunktionelle Blockcopolymer weiter einen hydrophilen sauren Polymerblock (B) und/oder einen hydrophoben Polymerblock (C). Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das multifunktionelle Blockcopolymer zumindest die Struktur (A)-(C), (A)-(B)-(C), (A)-(C)-(B) oder eine Kombination aus den Strukturen (A)-(B) und (A)-(C) auf.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das erfindungsgemäße multifunktionelle Blockcopolymer weiter einen hydrophoben Polymerblock (C*). Dieser ist an dasjenige Ende des hydrophilen nicht-sauren Polymerblocks (A) gebunden, weiches nicht mit dem hydrophilen sauren Polymerblock (B) bzw. dem hydrophoben Polymerblock (C) verbunden ist. Beispielsweise weist in dieser Ausführungsform das erfindungsgemäße multifunktionelle Blockcopolymer die Struktur (C*)- (A)-(B) oder (C*HA)-(C) bzw. deren Kombination auf.
Der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) bewirkt die Dispersion des vorstehend definierten multifunktionellen Blockcopolymers und des daraus durch Selbstassemb- iierung gebildeten polymeren Nanoteilchens in wässriger Umgebung. Entsprechend muss der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) ausreichend polar sein, um in wässrigen Medien löslich zu sein. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) ungeladen und weist keinerlei Säuregruppen auf. Hierunter sind auch CH-acide Gruppen zu verstehen, welche durch Einwirkung von starken Basen ebenfalls in eine deprotonierte und damit geladene Form übergehen können. Ansonsten unterliegt der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) erfindungsgemäß keinen weiteren Einschränkungen.
Der hydrophile saure Polymerblock (B) ist in der Lage Calciumionen aus Calciumhy- droxyapatit CasiPO^siOH), welches, wie vorstehend erwähnt, ein Bestandteil der atherosklerotischen Plaques darstellt, zu adsorbieren. Um dies zu realisieren, weist der hydrophile saure Polymerblock (B) zwingend Säuregruppen auf, wobei es sich hierbei bevorzugt um Carbonsäuregruppen, d.h. Carboxygruppen -COOH handelt. Allerdings ist gemäß der vorliegenden Erfindung der hydrophile saure Polymerblock (B) nicht auf die Anwesenheit von Carboxygruppen beschränkt. Beispielsweise kann es sich bei den Säuregruppen auch um Sulfonsäuregruppen, d.h. Hydroxysul- fonylgruppen -SO2OH handeln. Weiterhin kommen auch Phosphorsäuregruppen - OPO(OH)2 und Phosphonsäuregruppen -PO(OH)2 oder Derivate hiervon, und auch chelatisierende Gruppen, wie Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) oder Derivate hiervon, in Frage. Die Anzahl der Säuregruppen entspricht vorzugsweise der Anzahl der den hydrophilen sauren Polymerblock (B) bildenden Monomere. Ansonsten unterliegt der hydrophile saure Polymerblock (B) erfindungsgemäß keinen weiteren Einschränkungen.
Die nachstehenden Ausführungen für den hydrophoben Polymerblock (C) gelten in unabhängiger Weise auch für den hydrophoben Polymerblock (C*), sofern dieser im erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopolymer vorhanden ist, was durch den Begriff„bzw." kenntlich gemacht wird.
Der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) ist in der Lage Cholesterinmoleküle, welche ebenfalls Bestandteil der atherosklerotischen Plaques sind, zu adsorbieren. Zu diesem Zweck ist der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (G*) mit einem Steroid oder einem Derivat hiervon, nachstehend als Steroid(derivat) bezeichnet, versehen. In diesem Zusammenhang spricht man auch von einem Pfropfen (engl. Grafting) des hydrophoben Polymerblocks (C) bzw. (C*) mit dem Steroid(derivat). Entsprechend weist der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) notwendigerweise eine geeignete Funktionalität auf, welche die Anbindung des Steroid(derivat)s erlaubt, wobei es sich hierbei auch um eine nicht-kovalente Anbindung handeln kann. Durch das Pfropfen ist der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) ausreichend unpolar, um Choleste- rinmoleküle aus den atherosklerotischen Plaques zu adsorbieren.
Erfindungsgemäß unterliegt das Steroid(derivat), welches an das Rückgrat des hydrophoben Polymerblocks (C) bzw. (C*) kovalent bzw. nicht-kovalent gebunden ist, keinen besonderen Einschränkungen, solange es in der Lage ist, Cholesterinmolekü- le zu adsorbieren. Das Steroid kann beispielsweise mit aliphatischen Seitenketten funktionalisiert sein, welche die Hydrophobizität des Steroidgerüsts erhöhen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem Steroid(derivat) um Cholesterin oder um ein Derivat hiervon, nachstehend als Cholesterin(derivat) bezeichnet, welches, wie vorstehend erwähnt, beispielsweise mit aliphatischen Seitenketten funktionalisiert ist. Aufgrund der struktureilen Ähnlichkeit kommt es hier zu einer besonders effizienten Van-der-Waals-Wechselwirkung mit den zu adsorbierenden Cholesterinmolekülen. Ein weiterer Vorteil liegt in der kommerziellen Verfügbarkeit von Cholesterin und seiner Derivate.
Das Ausmaß der kovalenten bzw. nicht-kovalenten Funktionalisierung des hydrophoben Polymerblocks (C) bzw. (C*) mit dem Steroid(derivat), vorzugsweise mit dem Cholesterin(derivat), ist erfindungsgemäß keinen Einschränkungen unterworfen. So kann der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) teilweise oder vollständig mit dem Steroid(derivat) gepfropft sein. Prinzipiell ist ein vollständiges Pfropfen, bei dem jedes Monomer des hydrophoben Polymerblocks (C) bzw. (C*) mit dem Stero- id(derivat) versehen wird, von Vorteil, da sich hierdurch die Anzahl der Cholesterin- moleküle, welche der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) zu adsorbieren vermag, erhöht. Dem Fachmann ist hierbei allerdings bewusst, dass sich ein vollständiges Pfropfen aufgrund sterischer Effekte kaum realisieren lässt. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopolymers ist der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) ein Polyethylengly- col-Block und der hydrophile saure Polymerblock (B) sowie der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) sind jeweils ein Polypeptid-Block. Ein nicht-einschränkender exemplarischer Strukturausschnitt des multifunktionellen Blockcopolymers dieser Ausführungsform mit der Struktur (A)-(B)-(C) ist durch die nachstehende Formel (I) dargestellt:
Figure imgf000008_0001
Ein entsprechender Strukturausschnitt für ein multifunktionelles Blockcopolymer der Struktur (A)-(C)-(B), (AHB), (A)-(C), (C*)-(A)-(B) und (C*)-(A)-(C) bzw. deren Kombination lässt sich auf analoge Weise formulieren. Die Indizes a, b und c stellen hier jeweils die Anzahl der Monomere, d.h. die Anzahl der Wiederholungseinheiten des hydrophilen nicht-sauren Polymerblocks (A), des hydrophilen sauren Polymerblocks (B) sowie des hydrophoben Polymerblocks (C) dar. Im Einklang mit den vorstehenden Ausführungen weist der Rest R' des hydrophilen sauren Polymerbiocks (B) eine Säuregruppe auf, während der Rest R" des hyd- rophoben Polymerblocks (C) dergestalt funktionalisiert ist, dass er mit einem Stero- id(derivat) versehen werden kann.
Der hydrophile saure Polymerblock (B) ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise ein Polyglutaminsäure-Block oder ein Polyasparaginsäure-Block, ohne auf diese be- schränkt zu sein, wobei ein Polyglutaminsäure-Block besonders bevorzugt ist. Der hydrophile saure Polymerblock (B) weist somit die notwendigen Säuregruppen in den Resten R' auf. Ferner ist in dieser Ausführungsform der hydrophobe Polymerblock (C) vorzugsweise ein Polylysin-Block, ein Polyarginin-Block oder ein Polyhistidin- Block, ohne auf diese beschränkt zu sein, wobei ein Polylysin-Block besonders be- vorzugt ist. Durch die zusätzlichen Aminogruppen in den Resten R" verfügt der hydrophobe Polymerblock (C) über geeignete Funktionalitäten, welche sich schließlich mit einem Steroid(derivat) versehen lassen. Selbiges gilt entsprechend für den hydrophoben Polymerblock (C*), falls vorhanden.
Weiterhin ist es in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bevorzugt, dass der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A), d.h. der Polyethylenglycol-Block, 50 bis 200 Wiederholungseinheiten aufweist und der hydrophile saure Polymerblock (B), d.h. der Polypeptid-Block mit dem Rest R\ sowie der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*), d.h. der Polypeptid-Block mit dem Rest R", jeweils 4 bis 20, besonders bevorzugt jeweils 8 bis 15 Wiederholungseinheiten aufweisen. Hierdurch wird sicher- gestellt, dass sich die multifunktionellen Blockcopolymere dieser Ausführungsform durch Selbstassemblierung zu einem polymeren Nanoteilchen geeigneter Mizellengröße anordnen.
Die vorstehend beschriebenen multifunktionellen Blockcopolymere auf Basis von Po- lyethylenglycol und Polypeptiden sind aus kommerziell erhältlichen Ausgangsstoffen zugänglich und lassen sich vorteilhafterweise durch eine lebende ringöffnende Polymerisation darstellen. Zu diesem Zweck liegen die eingesetzten Aminosäuren in Form ihrer N-Carboxyanhydride vor, welche sich aus den jeweiligen Aminosäuren beispielsweise durch Umsetzung mit Triphosgen erhalten lassen. Hierzu ist es erfor- derlich, dass die Aminosäuren zuvor mit entsprechenden Schutzgruppen versehen werden. So wird die freie Carboxygruppe von Glutaminsäure typischerweise mit einem Benzyl-Rest geschützt, während sich die freie Aminogruppe von Lysin mit einem Benzyloxycarbonyl-Rest schützen lässt. Die aus den so geschützten Aminosäuren Glutaminsäure und Lysin erhaltenen N-Carboxyanhydride sind durch die nach- stehenden Formeln (II) und (III) dargestellt:
Figure imgf000009_0001
Die lebende ringöffnende Polymerisation lässt sich durch den Polyethylengiycol- Block in Gang setzen, wobei dieser im vorliegenden Fall entweder mit dem geschützten Glutaminsäure-N-Carboxyanhydrid oder mit dem geschützten Lysin-N- Car oxyanhydrid unter Ausbildung des entsprechenden Polypeptid-Blocks reagiert. Geeigneterweise wird zuvor eine endständige Hydroxygruppe des Polyethylenglycol- Blocks durch eine Aminogruppe ersetzt, um dessen Reaktivität zu steigern. Nach erfolgter Synthese eventuell eines weiteren Polypeptid-Blocks werden die Schutzgruppen schließlich wieder entfernt. Anschließend lassen sich die nun wieder freien Aminogruppen des Polylysin-Blocks mit einem Steroid(derivat), vorzugsweise einem Cholesterin(derivat), versehen. Dies kann beispielsweise unter Verwendung von Cholesterinchloroformat im Rahmen einer Carbamatverknüpfung geschehen. Entsprechende Syntheserouten sind dem Fachmann bekannt, wobei er die Reaktionsbedingungen routinemäßig an die jeweiligen Ausgangsstoffe anpasst.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen multifunkti- oneilen Blockcopolymers sind der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A), der hydrophile saure Polymerblock (B) sowie der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) jeweils ein funktionalisierter Poly-(2-Oxazolin)-Block. Ein nicht-einschränkender exemplarischer Strukturausschnitt des multifunktionellen Blockcopolymers dieser Ausführungsform mit der Struktur (A)-(B)-(C) ist durch die nachstehende Formel (IV) dargestellt:
Figure imgf000010_0001
, .· ·· · * .Y '
A B C (IV)
Ein entsprechender Strukturausschnitt für ein multifunktionelles Blockcopolymer der Struktur (A)-(C)-(B), (AHB), (A)-(C), (C*)-(A)-(B) und (C*)-(A)-(C) bzw. deren Kombination lässt sich auf analoge Weise formulieren, wobei die Struktur (A)-(B)-(C) grundsätzlich bevorzugt ist.
Poly-(2-Oxazoline) lassen sich allgemein als Strukturisomere von Polypeptiden auffassen und werden daher gelegentlich auch als Pseudopeptide bezeichnet. Wie Polypeptide weisen Poly-(2-Oxazoline) pro Wiederholungseinheit eine Amidbindung auf, wobei sich diese nicht innerhalb des Polymerrückgrats befindet, sondern außerhalb hiervon als Seitenkette. Da hier das Stickstoffatom der Amidbindung tertiär ist, weisen Poly-(2-Oxazo!ine) eine besonders hohe Hydrolysebeständigkeit auf.
Die Indizes a, b und c stellen auch hier jeweils die Anzahl der Monomere, d.h. die Anzahl der Wiederholungseinheiten des hydrophilen nicht-sauren Polymerblocks (A), des hydrophilen sauren Polymerblocks (B) sowie des hydrophoben Polymerblocks (C) dar. Die den jeweiligen Polymerblöcken zugrunde liegenden 2-Oxazoline sind an der 2-Position mit den Resten R\ R" bzw. R"' funktionalisiert. Im Einklang mit den vorstehenden Ausführungen weist der Rest R' des hydrophilen sauren Polymerblocks (B) eine Säuregruppe auf, während der Rest R" des hydrophoben Polymerblocks (C) dergestalt funktionalisiert ist, dass er mit einem Steroid(derivat) versehen werden kann. Selbiges gilt entsprechend für den hydrophoben Polymerblock (C*), falls vorhanden. Weiterhin ist der Rest R'" des hydrophilen nicht-sauren Polymerblocks (A) dergestalt, dass eine ausreichende Wasserlöslichkeit gewährleistet ist. Folglich handelt es sich bei dem Rest R"! typischerweise um einen kurzkettigen Alkyl- rest, beispielsweise um Methyl, Ethyl oder n-Propyl, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Da mit zunehmender Kettenlänge die Wasserlöslichkeit abnimmt, ist der Rest R'" vorzugsweise Methyl.
Weiterhin ist es in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform bevorzugt, dass der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A), d.h. der Poly-(2-Oxazolin)-Block mit dem Rest R"\ 25 bis 100 Wiederholungseinheiten aufweist, der hydrophile saure Polymerblock (B), d.h. der Poly-(2-Oxazoiin)-Block mit dem Rest R', 10 bis 15 Wieder- holungseinheiten aufweist und der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*), d.h. der Po!y-(2-Oxazolin)-Block mit dem Rest R", 1 bis 20 Wiederholungseinheiten aufweist. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich die multifunktionellen Blockcopolymere dieser Ausführungsform durch Selbstassemblierung zu einem polymeren Nanoteilchen geeigneter Mizellengröße anordnen. Insbesondere wirkt sich bei dem hydrophoben Polymerblock (C) bzw. (C*) bereits eine einzelne hydrophobe Endgruppe auf die Mi- zellierung aus.
Die vorstehend beschriebenen multifunktionellen Blockcopolymere auf Basis von Po- ly-(2-Oxazolinen) lassen sich ebenfalls durch eine lebende ringöffnende Polymerisation darstellen. Im Vergleich zur lebenden ringöffnenden Polymerisation der Amino- säure-N-Carboxyanhydride folgt hier die Polymerisation einem kationischen Mechanismus, welcher beispielsweise durch Methyltrifluormethylsulfonat (Methyltriflat, Me- OTf) initiiert wird. Letzteres setzt durch Abspaltung eines Methyl-Kations die Polymerisation in Gang. Dem Fachmann ist bewusst, dass ionische Polymerisationen generell einer Abbruchreaktion bedürfen, um letztlich das neutrale Polymerisationsprodukt zu erhalten. Dem Fachmann sind hierfür geeignete Reagenzien bekannt.
Die eingesetzten 2-Oxazoline, insbesondere für den hydrophilen sauren Polymerblock (B) sowie für den hydrophoben Polymerblock (C) bzw. (C*), weisen vorzugs- weise einen ungesättigten Rest R' bzw. R" auf, wodurch nach erfolgter Polymerisation noch eine weitere Funktionalisierung möglich ist. Eine vorherige Funktionalisie- rung scheidet hier aufgrund von Nebenreaktionen während der Polymerisation in der Regel aus. So lässt sich nach Abschluss der lebenden ringöffnenden Polymerisation zum einen eine Säuregruppe in den hydrophilen sauren Polymerblock (B) einführen, zum anderen lässt sich der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) mit einem Stero- id(derivat), vorzugsweise einem Cholesterin(derivat), versehen. Beispielhaft sind hier die Verwendung von 2-(co-Alkinyl)-2-Oxazolinen als Monomere für den hydrophilen sauren Polymerblock (B) und die Verwendung von 2-(& -Alkenyl)-2-Oxazolinen als Monomere für den hydrophoben Polymerblock (C) bzw. (C*) genannt. An die Drei- fachbindung der 2-(co-Alkinyl)-2-Oxazoline kann nach erfolgter Polymerisation beispielsweise durch eine ,3-dipolare Cycloaddition eine mit einer Azidogruppe funkti- onalisierte Carbonsäure zur Einführung der Säuregruppe addiert werden, während an die Doppelbindung der 2-(ro-Alkeny!)-2-Oxazoline nach erfolgter Polymerisation beispielsweise Thiocholesterin addiert werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfin- dung ist die Einführung der Säuregruppe in den hydrophilen sauren Polymerblock (B) nicht auf ein bestimmtes Reaktionsschema beschränkt. Selbiges gilt für die Umsetzung des hydrophoben Polymerblocks (C) bzw. (C*) mit dem Steroid(derivat). Auch hier sind entsprechende Syntheserouten dem Fachmann bekannt, wobei er die Reaktionsbedingungen routinemäßig an die jeweiligen Ausgangsstoffe anpasst.
Alternativ können als Monomere für den hydrophoben Polymerblock (C) bzw. (C*) auch langkettige 2-Alk(en)yl-2-Oxazoline verwendet werden, beispielsweise 2-Nonyl- 2-Oxazolin, 2-Heptadecyl-2-Oxazoiin oder 2-((8Z,1 1Z)-Heptadeca-8,1 1 -dien-1- yl)-2-Oxazolin (im Folgenden mit NonOx, HeptadecOx und LinOx abgekürzt), welche aufgrund ihres hohen Kohlenwasserstoffanteiis ausreichend hydrophob sind, um das Steroid(derivat), vorzugsweise das Cholesterin(derivat), nicht-kovalent zu binden. In diesem Fall ist es sogar möglich, gänzlich auf die Anbindung des Steroid(derivat)s zu verzichten, da der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) aufgrund der langkettigen Kohlenwasserstoffreste, wie beispielsweise Nonyl, Heptadecyl oder (8Z,11Z)- Heptadeca-8,11-dien-1-yl, bereits ausreichend hydrophob ist, um Cholesterinmolekü- ie aus der Umgebung aufzunehmen.
In einer unabhängigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das multifunktionelle Blockcopolymer einen hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A) und umfasst weiter einen hydrophilen sauren Polymerblock (B) und/oder einen hydrophoben Polymerblock (D), wobei der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A), der hydrophile saure Polymerblock (B) sowie der hydrophobe Polymerblock (D) jeweils ein funktionalisierter Poly-(2-Oxazolin)-Block sind, der hydrophobe Polymerblock (D) mit einem unverzweigten Kohlenwasserstoffrest aus 8 bis 20 Kohlenstoffatomen versehen ist und das multifunktionelle Blockcopolymer mindestens eine Struktur, ausgewählt aus (A)-(D), (A)-(B)-(D), (A)-(D)-(B) und einer Kombination aus den Strukturen (A)-(B) und (A)-(D), aufweist. Grundsätzlich kann in dieser unabhängigen Ausführungsform jedes Monomer des hydrophoben Polymerblocks (D) einen unverzweigten Kohlenwasserstoff rest aus 8 bis 20, vorzugsweise 9 bis 18 Kohlenstoffatomen aufweisen, was jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung nicht zwingend erforderlich ist. Bei dem unverzweigten Kohlenwasserstoffrest kann es sich jeweils um einen Alkyl-, Alkenyl- und/oder Alkinylrest handeln, wobei im Falle eines ungesättigten Kohlenwasserstoffrests dieser nicht auf eine einzige Doppel- bzw. auf eine einzige Dreifachbindung beschränkt ist. Als Koh- ienwasserstoffreste sind hier exemplarisch Nonyl, Heptadecyl und (8Z.11Z)- Heptadeca-8,11-dien-1-yl genannt. Entsprechend handelt es sich in diesem Fall bei den eingesetzten 2-Oxazolinen für den hydrophoben Polymerblock (D) um 2-Nonyl- 2-Oxazolin, 2-Heptadecyl-2-Oxazolin und 2-((8Z,11Z)-Heptadeca-8,11-dien-1- yl)-2-Oxazolin. Was die Funktionalisierung der anderen Poly-(2-Oxazolin)-Blöcke in dieser unabhängigen Ausführungsform anbelangt, d.h. die Funktionalisierung des hydrophilen nicht-sauren Polymerblocks (A) und des hydrophilen sauren Polymerblocks (B), gelten die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit den ande- ren auf Poly-(2-Oxazolin)-Blöcken basierenden multifunktionellen Blockcopolymeren analog.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein polymeres Nanoteil- chen, welches aus dem erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopolymer durch Selbstassemblierung gebildet ist.
Wie bereits eingangs erwähnt, erlaubt die spezifische molekulare Struktur des erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopolymers dessen Anordnung in Form von Mizellen, d.h. in Form polymerer Nanoteilchen durch Selbstassemblierung. Das erfindungsgemäße polymere Nanoteilchen ist zumindest aus einem multifunktionellen Blockcopolymer der Struktur (A)-(C), (A)-(B)-(C), (A)-(C)-(B) oder aus einer Kombination der Strukturen (A)-(B) und (A)-(C) gebildet, wobei im letztgenannten Fall das polymere Nanoteilchen entweder beide Strukturen (A)-(B) und (A)-(C) einschließt oder jeweils in Form von separaten Nanoteilchen mit den Strukturen (A)-(B) bzw. (A)-(C) vorliegt. Wie vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Blockcopolymer erwähnt, kann zusätzlich noch ein hydrophober Polymerblock (C*) jeweils an den hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A) gebunden sein. Im Falle der Struktur (A)-(C) und (A)-(B)-(C) bildet der hydrophobe Polymerblock (C) den Kern des polymeren Nanoteilchens und ist, ebenso wie der hydrophile nichtsaure Polymerblock (A), für die Ausbildung der mizellaren Struktur des polymeren Nanoteilchens verantwortlich. Der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) sorgt dabei aufgrund seiner Wasserlöslichkeit für die Stabilisierung des polymeren Nanoteil- chens in wässriger Umgebung, wodurch sich schließlich polymere Nanoteilchendis- persionen erhalten lassen. Das erfindungsgemäße polymere Nanoteilchen weist demnach eine Kern-Schale-Struktur auf, wobei der Kern des polymeren Nanoteilchens durch den hydrophoben Polymerblock (C), und falls vorhanden, durch den hydrophoben Polymerblock (C*) gebildet ist, während der hydrophile nicht-saure Po- lymerblock (A) die Schale des polymeren Nanoteilchens bildet. Weist eines der das polymere Nanoteilchen bildenden multifunktionellen Blockco polymere zusätzlich einen hydrophilen sauren Polymerblock (B) auf, so kommt es gewissermaßen zur Ausbildung einer Zwischenschale. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Kern-Schale-Struktur eines polymeren Nanoteilchens, gebildet aus multifunktionellen Blockcopolymeren der Struktur (A)-(C), während Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kern-Schale-Struktur eines polymeren Nanoteilchens, gebildet aus multifunktionellen Blockcopolymeren der Struktur (AHB)-(C), zeigt. Wie Fig. 1 und Fig. 2 weiter entnommen werden kann, ist das erfindungsgemäße polymere Nanoteilchen imstande, Cholesterinmoleküle und gegebenenfalls Calci- umionen aufzunehmen. Aus der Umgebung stammende Cholesterinmoleküle werden in den Kern des polymeren Nanoteilchens transportiert, wo sie an das Steroidgerüst, welches an den hydrophoben Polymerblock (C) bzw. (C*) gepfropft ist, adsorbiert werden. In gleicher Weise können die Cholesterinmoleküle auch an die aliphatischen Seitenketten eines entsprechend funktionaüsierten Steroidgerüsts adsorbieren. Darüber hinaus werden Calciumionen, welche in Form von Calciumhydroxyapatit gebunden sind, in der durch den hydrophilen sauren Polymerblock (B) gebildeten Zwischenschale adsorbiert, falls diese vorhanden ist.
Im Falle der multifunktionellen Blockcopolymere der Struktur (A)-(B) handelt es sich um doppelt hydrophile Blockcopolymere, welche in wässriger Umgebung zunächst vollständig gelöst sind. Durch Herauslösen von Calciumionen aus dem Hydroxyapatit liegen diese multifunktionellen Blockcopolymere schließlich als multivalente Ionen vor, wodurch die hydrophilen sauren Polymerblöcke (B) nicht-kovalent miteinander vernetzt werden. Dies führt wiederum zur Ausbildung von polymeren Nanoteilchen mit einer Kern-Schale-Struktur, wobei die hydrophilen sauren Polymerblöcke (B) mit den gebundenen Calciumionen im Inneren der Mizellen liegen. In ähnlicher Weise gilt dies auch für multifunktionelle Blockcopolymere der Struktur (A)-(C)-(B) und den daraus gebildeten polymeren Nanoteilchen. Hierbei kann die nicht-kovalente Vernetzung im Kerninneren synergistisch durch die intermolekulare Wechselwirkung der hydrophoben Polymerblöcke (C) unterstützt werden.
Das erfindungsgemäße polymere Nanoteilchen erlaubt somit die Aufnahme von Cho- lesterinmolekülen und gegebenenfalls Calciumionen aus der Umgebung. Insbesondere eignet sich das polymere Nanoteilchen hierdurch zur Auflösung von athero- sklerotischen Plaques. Durch Variation der Polymerblöcke (B) sowie (C) bzw. (C*), beispielsweise in Bezug auf die Anzahl der Wiederholungseinheiten, kann das poly- mere Nanoteilchen an die Zusammensetzung der atherosklerotischen Plaques an- gepasst werden.
Wie vorstehend erwähnt, kann das erfindungsgemäße polymere Nanoteilchen in ei- ner Ausführungsform entweder beide Strukturen (A)-(B) und (A)-(C) einschließen oder jeweils in Form von separaten Nanoteilchen mit den Strukturen (A)-(B) bzw. (A)- (C) vorliegen. Ist das polymere Nanoteilchen aus einem multifunktionellen Blockco- polymer sowohl der Struktur (A)-(B) als auch der Struktur (A)-(C) gebildet, kann durch Einstellen des Mischungsverhältnisses die Affinität des polymeren Nanoteil- chens gegenüber Calciumionen und Cholesterinmolekülen gezielt gesteuert werden.
Die erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockco polymere sowie die hieraus durch Selbstassemblierung gebildeten polymeren Nanoteilchen lassen sich allgemein mit Hilfe von in der Polymer- und Kolloidchemie üblichen, dem Fachmann bekannten Verfahren analysieren. Die Molekulargewichtsverteilung der multifunktionellen Block- copolymere kann beispielsweise durch Gelpermeationschromatographie bestimmt werden, was typischerweise in Tetrahydrofuran gegen einen Polystyrol-Standard erfolgt. Mittels optischer Methoden, wie etwa der dynamischen Lichtstreuung, sowie analytischer Ultrazentrifugation lassen sich unter anderem die Größe der polymeren Nanoteilchen sowie deren Größenverteilungen ermitteln. Kritische Mizellbiidungs- konzentrationen sowie Ladungseigenschaften lassen sich beispielsweise durch Fluoreszenzmessungen sowie durch Zeta-Potentialmessungen bestimmen. Ferner können bildgebende Verfahren, wie etwa die (Kryo-)Transmissionselektronenmikros- kopie oder auch Rasterkraftmikroskopie, zur Charakterisierung der polymeren Nano- teilchen eingesetzt werden.
Die Größe des polymeren Nanoteilchens, gemessen durch dynamische Lichtstreuung, unterliegt erfindungsgemäß keinen Einschränkungen. Typische Werte hierfür liegen im Bereich von 10 bis 1000 nm, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein. Je nach Zusammensetzung der das polymere Nanoteilchen bildenden multifunktionellen Blockcopolymere sind auch Teiichengrößen im Mikrometerbereich möglich. Um insbesondere eine effiziente Aufnahme von Cholesterinmolekülen zu ermöglichen, weist das erfindungsgemäße polymere Nanoteilchen vorzugsweise eine Teilchengröße im Bereich von 20 bis 500 nm auf. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Cholesterin- moleküle vergleichsweise schnell in den Kern des polymeren Nanoteilchens vordringen können, wo sie schließlich an den gepfropften Steroid(derivat)en adsorbiert werden. Die vorstehenden Ausführungen in Bezug auf das polymere Nanoteiichen gelten analog auch für die unabhängige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wonach das multifunktionelle Blockcopolymer anstelle des hydrophoben Polymerblocks (C) den hydrophoben Polymerblock (D) umfasst. Entsprechend ist hier das polymere Nanoteiichen aus einem multifunktionellen Blockcopolymer der Struktur (A)-(D), (A)- (B)-(D), (A)-(D)-(B) oder aus einer Kombination der Strukturen (A)-(B) und (A)-(D) gebildet, wobei im letztgenannten Fall das polymere Nanoteiichen entweder beide Strukturen (A)-(B) und (A)-(D) einschließt oder jeweils in Form von separaten Nanoteiichen mit den Strukturen (A)-(B) bzw. (A)-(D) vorliegt. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine pharmazeutische Zusammensetzung, welche das erfindungsgemäße polymere Nanoteiichen umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die pharmazeutische Zusammensetzung neben dem polymeren Nanoteiichen noch einen oder mehrere pharmazeutisch ver- trägliche(n) Hilfsstoffe) umfassen, welche(r) insbesondere der Stabilisierung des polymeren Nanoteilchens unter physiologischen Bedingungen dientAen. Weiterhin lässt sich durch entsprechende Hilfsstoffe die Freisetzung des polymeren Nanoteilchens in der Umgebung der atherosklerotischen Plaques gezielt steuern. Insbesondere kann durch geeignete Wahl der Hilfsstoffe gewährleistet werden, dass dem po- lymeren Nanoteiichen eine ausreichende Zeitspanne zur Verfügung steht, um Cho- lesterinmoieküle und gegebenenfalls Calciumionen aus der Umgebung aufzunehmen. Dem Fachmann sind solche Hilfsstoffe bekannt, wie sie grundsätzlich auch in anderen pharmazeutischen Zusammensetzungen eingesetzt werden. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung sowie ein Verfahren zur Aufnahme von Cholesterinmoiekülen und gegebenenfalls Calciumionen aus atherosklerotischen Plaques eines Individuums bzw. Patienten, insbesondere eines Menschen. Auch betrifft die vorliegende Erfindung die erfindungsgemäße pharmazeutische Zusammen- setzung zur Verwendung in der Aufnahme von Cholesterinmolekülen und gegebenenfalls Calciumionen aus atheroskierotischen Plaques eines Individuums bzw. Patienten, insbesondere eines Menschen. Die pharmazeutische Zusammensetzung lässt sich beispielsweise als Medikament verwenden, welches im einfachsten Fall oral verabreicht wird. Nach Aufnahme der Cholesterinmoleküle und gegebenenfalls der Calciumionen können die polymeren Nanoteilchen über den Harn ausgeschieden werden. Prinzipiell ist auch der Einsatz der erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zusammensetzung im Rahmen einer Blutwäsche (Rheopherese) denkbar.
Die vorliegende Erfindung stellt einen neuartigen Ansatz dar, welcher die effiziente Auflösung von atheroskierotischen Plaques erlaubt. Ermöglicht wird dies durch die Aufnahme von Cholesterinmolekülen und gegebenenfalls Calciumionen im Inneren eines aus multifunktionellen Blockcopolymeren gebildeten polymeren Nanoteilchens. Durch geeignete Wahl der multifunktionellen Blockcopolymere können die Aufnahmeeigenschaften des polymeren Nanoteilchens gezielt gesteuert und so individuell an die Beschaffenheit der atheroskierotischen Plaques angepasst werden. Dies gilt insbesondere, wenn das polymere Nanoteilchen aus einem multifunktionellen Block- copolymer der Struktur (A)-(B) und (A)-(C) gebildet ist. Eine pharmazeutische Zusammensetzung, welche das erfindungsgemäße polymere Nanoteilchen, welches selbst pharmakologisch und toxikologisch inert ist, umfasst, kann somit zur effektiven Behandlung der Arteriosklerose verwendet werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Kern-Schale-Struktur eines erfindungsgemäßen polymeren Nanoteilchens, welches aus multifunktionellen Blockcopolymeren der Struktur (A)-(C) gebildet ist, wobei die Schale dem hydrophilen nicht- sauren Polymerblock (A) und der Kern dem hydrophoben Polymerblock (C) entsprechen. Ferner ist die Aufnahme von Cholesterinmolekülen, welche aus simulierten atheroskierotischen Plaques stammen, durch das polymere Nanoteilchen gezeigt. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Kern-Schale-Struktur eines erfindungsgemäßen polymeren Nanoteilchens, weiches aus multifunktionellen Blockco- polymeren der Struktur (A)-(B)-(C) gebildet ist, wobei die Schale dem hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A), die Zwischenschaie dem hydrophilen sauren Poly- merblock (B) und der Kern dem hydrophoben Polymerblock (C) entsprechen. Ferner ist die Aufnahme von Cholesterinmolekülen sowie Caiciumionen, welche aus simulierten atherosklerotischen Plaques stammen, durch das polymere Nanoteilchen gezeigt. Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung und die chemische Struktur der auf Po- lyethylenglycol-Polypeptid basierenden multifunktionellen Blockcopolymere der Struktur (A)-(B) sowie (A)-(C).
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung und die chemische Struktur der auf Poly- 2-Oxazolinen basierenden multifunktionellen Blockcopolymere der Struktur (A)-(B), (AMC) sowie (A)-(B)-(C).
Fig. 5 zeigt die Ergebnisse der Zytotoxizitätsstud ien ausgewählter polymerer Nanoteilchen basierend auf den erfindungsgemäßen multifunktionellen Blockcopolymeren. Keines der untersuchten polymeren Nanoteilchen zeigt unter den gegebenen Bedingungen einen negativen Einfluss auf die Zellviabilität der Nierenzellen oder verursacht Zelltod.
Beispiele
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.
Beispiel 1;
Ein multifunktionelles Blockcopolymer der Struktur (A)-(C) basierend auf Polyethyl- englycol-Polypeptid (Fig. 3) und der Zusammensetzung mPEGn3-b-PLys ,2(Chol)2.4 organisiert sich im wässrigen System (0,5 mg/mL) mizellar zu polymeren Nanoteilchen mit hydrophobem Kern und hydrophiler Schale. Die Teilchengröße beträgt etwa 50 nm bei einer kritischen Mizellbildungskonzentration von 10"6·5 M und einer leicht positiven Oberflächenladung von 1 ,03 mV. Das so gebildete polymere Nanoteilchen absorbiert im Mittel 3,6 Cholesterinmoleküle pro Polymerkette (18 Gew.-%) aus einem dafür vorgesehenen Testsystem (Fig. 1 ). Die Teilchengröße nimmt hierbei auf etwa 240 nm zu.
Die nachstehende Tabelle A fasst die relevanten Daten zusammen, wobei neben dem polymeren Nanoteilchen aus Beispiel 1 noch weitere Systeme aufgelistet sind:
Tabelle A
Figure imgf000020_0001
M GPC in THF. M 1H-NMR kom ositioneile Analyse. M DLS, Intensitätsgewichteter Durchmesser.
Tabelle A zeigt hierbei eine exemplarische Auswahl von auf Polyethylenglycol- Polypeptid basierenden multifunktionellen Blockcopolymeren der Struktur (A)-(C) sowie der Struktur (C*)-(A)-(C), deren strukturelle Charakterisierung sowie deren Kapazität, bestimmte Mengen Cholesterin zu absorbieren.
Zytotoxizitätsstudien basierend auf einem dem Fachmann bekannten Alamar-Blue- Assay zeigen unter den gegebenen Bedingungen keinen negativen Einfluss auf die Zellviabilität von Nierenzellen. Ferner ist kein Zelltod zu beobachten (Fig. 5).
Beispiel 2: Ein multifunktionelles Blockcopolymer der Struktur (A)-(C) basierend auf Poly-2- Oxazolinen (Fig. 4) und der Zusammensetzung PMeOx46-b-PBuOxe(Chol)o,8 organisiert sich im wässrigen System (0,5 mg/mL) mizellar zu polymeren Nanoteilchen mit hydrophobem Kern und hydrophiler Schale. Die Teilchengröße beträgt etwa 21 nm bei einer kritischen Mizellbildungskonzentration von 18 mg/L (10"5·5 M) und einer positiven Oberflächenladung von 2,0 mV. Das so gebildete polymere Nanoteilchen absorbiert im Mittel 3,9 Cholesterinmoleküle pro Polymerkette (23,5 Gew.-%) aus einem dafür vorgesehenen Testsystem (Fig. 1 ). Bei der Aufnahme der Cholesterinmoleküle findet keine signifikante Änderung der Teilchengröße statt.
Die nachstehende Tabelle B fasst die relevanten Daten zusammen, wobei neben dem polymeren Nanoteilchen aus Beispiel 2 noch weitere Systeme aufgelistet sind:
Tabelle B
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000022_0001
W GPC in NMP. M 1H-NMR kompositioneile Analyse. M CMC Fluoreszenz-Messung. M DLS, Intensi- tätsgewichteter Durchmesser. ^ UV-Vis-Analyse in Triplikaten (mit Standardabweichungen von je drei Messungen). Tabelle B zeigt hierbei eine exemplarische Auswahl von auf Poly-2-Oxazolinen basierenden multifunktionellen Blockcopolymeren der Struktur (A)-(C), der Struktur (C*)-(A)-(C) sowie der Struktur (A)-(B)-(C), deren strukturelle Charakterisierung sowie deren Kapazität, bestimmte Mengen Cholesterin zu absorbieren.
Auch hier treten keine negativen Effekte gegenüber Nierenzellen auf (Fig. 5). Beispiel 3: Ein multifunktionelles Blockcopolymer der Struktur (A)-(B)-(C) basierend auf Poly-2- Oxazolinen (Fig. 4) und der Zusammensetzung P eOx6o-b-PPynOx7,5(COO")2,3-b- PBuOxii,5(Chol)0,9 organisiert sich im wässrigen System (0,5 mg/mL) mizellar zu poly- meren Nanoteilchen mit hydrophobem Kern, negativ geladener Zwischenschale und hydrophiler Schale. Die Teilchengröße beträgt etwa 20 nm bei einer kritischen Mizel- Ibildungskonzentration von 16 mg/L (10 5·7 M) und einer negativen Oberflächenladung von -12,0 mV. Das so gebildete polymere Nanoteilchen absorbiert im Mittel 0,7 Cholesterinmoleküle pro Polymerkette (2,1 Gew.-%) aus einem dafür vorgesehenen Testsystem (Fig. 2). Bei der Aufnahme der Cholesterinmoleküle findet keine signifikante Änderung der Teilchengröße statt.
Die vorstehende Tabelle B zeigt die relevanten Daten aus Beispiel 3.
Auch hier treten keine negativen Effekte gegenüber Nierenzellen auf (Fig. 5). Beispiel 4: (Referenzbeispiel)
Doppelt hydrophile Blockcopolymere aus einem Polyethylenglycol-Block als hydrophilem nicht-saurem Polymerblock (A) und einem Polyasparaginsäure-Block bzw. einem Polyglutaminsäure-Block als hydrophilem saurem Polymerblock (B) zeigen im Rahmen eines Titrationsexperiments zur Bestimmung der Aufnahme von Calciumio- nen die in Tabelle C aufgeführten Ergebnisse:
Tabelle C Absorbiertes
Copolymere
Calcium
mPEGii3-PAsp33 0,60 Ca2+/ COO- mPEGii3-PGIuii 0,25 Ca2+/ COO-
Beispiel 5:
Multifunktionelle Blockcopolymere der Struktur (A)-(D) basierend auf Poly-2- Oxazolinen, wobei für den hydrophoben Polymerblock (D) 2-Nonyl-2-Oxazolin als Monomer zum Einsatz kommt, zeigen die in Tabelle D aufgeführten Ergebnisse:
Tabelle D
Figure imgf000024_0001
PMeOxgo-b- 29 (76%)
0,18 0,36 1 ,6 (2,2) PNonOxn 564 (24%)
PMeOxi45-b- 22 (16%)
0,94 0,71 3,1 (1 ,6) PNonOx? 236 (84%)
P eOxi57-b- 33 (16%)
0,22 0,52 2,4 (1 ,3) PNonOxie 255 (84%)
Beispiel 6:
Multifunktionelle Blockcopolymere der Struktur (A)-(D) basierend auf Poly-2- Oxazolinen, wobei für den hydrophoben Polymerblock (D) 2-Heptadecyl-2-Oxazolin als Monomer zum Einsatz kommt, zeigen die in Tabelle E aufgeführten Ergebnisse:
Tabelle E
Figure imgf000025_0001
P eOx84-b- 93 (16%)
0,23 0,42 1 ,5 (0,7) PHeptadecOx15 365 (84%)
Beispiel 7:
Multifunktionelle Blockcopolymere der Struktur (A)-(D) basierend auf Poly-2- Oxazoiinen, wobei für den hydrophoben Polymerblock (D) 2-((8Z,1 Z)-Heptadeca- 8,11 -dien-1 -yl)-2-Oxazoiin (LinOx) als Monomer zum Einsatz kommt, zeigen die in Tabelle F aufgeführten Ergebnisse:
Tabelle F
Figure imgf000026_0001
PMeOx80-b- 38 (24%)
0,15 0,37 3,6 (0,8)
PLinOXg 152 (76%)
PMeOx78-b- 43 (30%)
0,19 0,42 3,8 (1 ,3) PLinOx7 194 (70%)
P eOx94-b-
0,18 1 15 (100%) 0,21 3,4 (3,0) PLinOx10i5
P eOx100-b- 37 (19%)
0,26 0,41 10,4 (2,1 ) PLinOx5 167 (81 %)
Synthesebeispiele
Nachstehend finden sich exemplarisch die Synthesen der vorstehend untersuchten multifunktionellen Blockcopolymere.
1. Synthese der auf PEG-Peptiden basierenden Blockcopolymere der Struktur (AMC) und (AHB)
Synthese des mPEG-Nhh-Makroinitiators a-Amino-oü-Methoxypolyethyl glycol (mPEG-Nh ) (fvln = 5000 g/mol) a) Synthese von α-Phthalimido-w-Methoxypolyethylenglycol via Mitsunobu- Reaktion
Figure imgf000027_0001
Polyethylenglycolmethylether (mPEG) wurde unter vermindertem Druck auf 80°C erhitzt, um etwaiges absorbiertes Wasser zu entfernen. In einem 500 mL Rundkolben mit Seitenhahn wurden der getrocknete Polyethylenglycolmethylether (mPEG 5000) (25 g, 5 mmol), Triphenylphosphan (3,94 g, 15 mmol) und Phthalimid (2,2 g, 15 mmol) in 200 mL wasserfreiem THF gelöst. Die Zugabe von Diisopropylazodicar- boxylat (DIAD) (2,95 mL, 15 mmol), das in 5 mL wasserfreiem THF gelöst wurde, erfolgte tropfenweise. Das Reaktionsgemisch wurde für sieben Tage bei Raumtemperatur unter Stickstoffatmosphäre gerührt. Danach wurde das THF über einen Rotationsverdampfer entfernt. Der ölige gelbe Rückstand wurde in Wasser gelöst und der dabei entstandene Feststoff wurde über eine Filterfritte entfernt. Nachdem die wäss- rige Phase zweifach mit Diethylether gewaschen worden war, wurde das Lösungs- mittel entfernt. Dabei wurde ein farbloses öliges Produkt erhalten (25,2 g, 4,9 mmol, 98%).
1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 7,70-8,50 (m, 3,91 H, H6"7), 3,89 (t, 2.83H, H5), 3,73 (t, 2.04H, H4), 3,64 (m, 452 H, H2"3), 3,37 (s, 3H, H ). b) Hydrazinolyse von a-Phthalimido-cü-Methoxypolyethylenglyco!
Figure imgf000028_0001
Eine Reaktionsmischung aus a-Phthalimido-co-Methoxypolyethylenglycol (25,2 g, 4,9 mmol), 90 mL Ethanol und einer Hydrazinmonohydrat-Lösung (64 Gew.-%, 3,833 g, 49 mmol) wurde für vier Stunden unter Rückfluss erhitzt, wodurch eine farblose Lösung erhalten wurde. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde der pH-Wert mittels Zugabe von konzentrierter Salzsäure auf 1-2 eingestellt. Das dabei auskristallisierte Phthalimidohydrazin-Salz wurde abfiltriert und das Ethanol wurde unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde in Wasser gelöst und die opake Flüssigkeit klarte nach der Einstellung auf pH 10 mittels gesättigter NaOH- Lösung vollständig auf. Das Produkt wurde mit Dichlormethan extrahiert, die organische Phase mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet und über einen Rotationsverdampfer entfernt. Der Rückstand wurde mit Wasser aufgenommen und zweifach mit Diethyiether gewaschen. Das Wasser wurde entfernt und das Rohprodukt wurde in Dichlormethan bei pH 10 gelöst und aus Diethyiether gefällt. Als Produkt wurde ein farbloses Pulver erhalten (21 ,07 g, 4,2 mmol, 86%).
1H-NMR (400 MHz, CDCb): δ / ppm = 3,64 (m, 452 H, H2"4), 3,37 (s, 3H, H ), 2,91 (t, 1.75H, H5). 13C-N R (400 MHz, CDCb): δ / ppm = 72,9 (C4), 70,6 (C2"3), 59,8 (C ), 41 ,5 (C5). GPC (50°C, THF): MW/MN = 1 ,07.
1.2 Synthese der N-Carboxyanhydrid-(NCA-)Monomere a) Synthese von γ-Benzyl-L-Glutaminsäure-N-Carboxyanhydrid (BzGlu-NCA)
Figure imgf000028_0002
In einem 500 mL Schlenk-Rohr wurde γ-Benzyl-L-Glutamat (15 g, 63,2 mmol) vorgelegt und abwechselnd evakuiert und mit Stickstoff begast. Der Feststoff wurde in 350 mL wasserfreiem THF suspendiert. Triphosgen (7,51 g, 25,3 mmol, 1 ,2 eq.) wurde zugegeben und es wurde auf 50°C erwärmt. Nach etwa einer Stunde klarte die Sus- pension vollständig auf. Das entstandene Chlorwasserstoffgas wurde direkt über einen Blasenzähler in gesättigter NaOH-Lösung neutralisiert. Nach vierstündiger Reaktionszeit wurde Stickstoff durch die Lösung geleitet, um überschüssiges Phosgen auszutreiben. Die transparente Lösung wurde auf etwa 50 mL eingeengt und langsam aus 600 mL n-Hexan gefällt. Das Rohprodukt wurde durch Umkristallisation in wasserfreiem Essigsäureethylester weiter aufgereinigt und getrocknet. Ein farbloser Feststoff wurde erhalten (14,806 g, 56,3 mmol, 89%).
1H-N R (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 7,37 (m, 4,59H, H6), 6,31 (s, 0,88H, H ) 5,14 (s, 2H, H5) 4,73 (t, 1 H, H2), 2,60 (t, 1.97H, H4), 2,28 (m, 1.05H, H3), 2,13 (m, 1 ,05H, H3). 3C{1H}-NMR (400 MHz, CDCb): δ / ppm = 172,6 (C8), 169,4 (C9), 135,3 (C7), 128,6- 128,9 (C6), 67,3 (C5), 57,2 (C2), 30,2 (C4), 27,1 (C3). Elementaranalyse für C13H13NO5 (M = 263,53 g/mol): berechnet 59,31 % C, 5,32% H, 4,98% N, 30,39% O; gefunden 59,14% C, 5,57% H, 5,13% N, 30,16% O. b) Synthese von γ-Methyl-L-Glutaminsäure-N-Carboxyanhydrid (MGlu-NCA)
Figure imgf000029_0001
In einem 500 mL Schlenk-Rohr wurde γ-Methyl-L-Glutamat (15,0 g, 77,6 mmol) vorgelegt und abwechselnd evakuiert und mit Stickstoff begast. Der Feststoff wurde in 350 mL wasserfreiem THF suspendiert. Triphosgen (7,21 g, 31 ,0 mmol, 1 ,2 eq.) wurde zugegeben und auf 50°C erwärmt. Nach etwa einer Stunde klarte die Suspension vollständig auf. Das entstandene Chlorwasserstoffgas wurde direkt über einen Blasenzähler in gesättigter NaOH-Lösung neutralisiert. Nach vierstündiger Reaktionszeit wurde Stickstoff durch die Lösung geleitet, um überschüssiges Phosgen auszutreiben. Die transparente Lösung wurde auf etwa 80 mL eingeengt und langsam aus 600 mL n-Hexan gefällt. Das Rohprodukt wurde durch Umkristallisation in wasserfreiem Essigsäureethylester weiter aufgereinigt und getrocknet. Ein farbloser Feststoff wurde erhalten (14,806 g, 56,3 mmol, 89%). 1H-NMR (400 MHz, CDCis): δ / ppm = 4,40 (t, 0,98H, H4), 3,72 (s, 2,85H, H1), 2,57 (t, 2,0H, H2), 2,28/2,13 (q, 2,09H, H3). Elementaranalyse für C7H9NO5 (M = 187,15 g/mol): berechnet 44,92% C, 4,85% H, 7,48% N; gefunden 45,76% C, 4,94% H, 7,86% N. c) Synthese von NE-Benzyloxycarbonyl-L-Lysin-N-Carboxyanhydrid (ZLys-NCA)
Figure imgf000030_0001
In einem 500 mL Schlenk-Rohr wurde Νε-Benzyloxycarbonyl-L-Lysin (20,9 g, 74,6 mmol) vorgelegt und abwechselnd evakuiert und mit Stickstoff begast. Der Feststoff wurde in 450 mL wasserfreiem THF suspendiert. Triphosgen (8,89 g, 29,8 mmol, 1 ,2 eq.) wurde zugegeben und es wurde auf 50°C erwärmt. Nach etwa einer Stunde klarte die Suspension vollständig auf. Das entstandene Chlorwasserstoffgas wurde direkt über einen Blasenzähler in gesättigter NaOH-Lösung neutralisiert. Nach vier- stündiger Reaktionszeit wurde Stickstoff durch die Lösung geleitet, um überschüssiges Phosgen auszutreiben. Die transparente Lösung wurde auf etwa 150 mL eingeengt und langsam aus 900 mL n-Hexan gefällt. Das Rohprodukt wurde durch Umkris- tallisation in wasserfreiem Essigsäureethylester weiter aufgereinigt und getrocknet. Ein farbloser blättchenartiger Feststoff wurde erhalten (20,859 g, 68,1 mmol, 91 %).
1H-N R (400 MHz, DMSO-de): δ / ppm = 9,07 (s, 0,85, H ), 7,33 (m, 4.80H, H9), 7,22 (s, 0,81 H, H7), 4,99 (s, 2H, H8), 4,40 (t, 1 H, H2), 2,99 (q, 2H, H6), 1 ,68 (m, 2H, H5), 1 ,20-1 ,45 (m, 4H, H3 ). 13C{1H}-NMR (400 MHz, DMSO-de): δ / ppm = 156,1 (C11), 151 ,9 (C 2), 137,2 (C10), 127-128 (C9), 65,1 (C8), 57,0 (C2), 40,1 (C6), 30,6 (C3), 28,7 (C5), 21 ,6 (C4). Elementaranalyse für C15H18N2O5 (M = 306,32 g/mol): berechnet 58,82% C, 5,92% H, 9,15% N, 26,1 1 % O; gefunden 58,04% C, 6,17% H, 9,20% N, 26,59% O.
Synthese der amphiphilen Blockcopolymere PEG-b-PLys(Chol) der Struktur (AMC) a) Allgemeines Syntheseprotokoll der Polyethylenglycol-Block-Poly(N£-Benzyl- oxycarbonyl-L-Lysin)-Blockcopolymere (PEG-b-PZLys)
Figure imgf000031_0001
a-Amino-w-Methoxypolyethylenglycol (mPEG-NH2) ( n = 5000 g/mol) (2 g, 0,4 mmol) bzw. Bis-a,w-Aminopolyethylenglycol (PEG-Diamin) (Mn = 10000 g/mol) (2 g, 0,2 mmol) wurde zusammen mit der entsprechenden Menge an ZLys-NCA (10- 20 eq.) in 10-15 mL wasserfreiem DMF unter Argonatmosphäre gelöst. Das Reaktionsgemisch wurde vier Tage bei 40°C gerührt. Anschließend wurde das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt und der Rückstand aus Propanol umkristalli- siert. Das Rohprodukt wurde in etwas Dichlormethan aufgenommen und aus Diethyl- ether umkristallisiert, wobei 1 ,7-2,8 g (63-72%) eines farblosen Pulvers erhalten wurden.
(A)-(C)-1a mPEG-b-PZLysg.s:
1H-N R (500,13 MHz, DMSO-de) δ / ppm = 1 ,04-1 ,93 (m, 59,28H, H5"7), 2,94 (br s, 19.30H, H8), 3,22 (s, 2,77H, H ), 3,40-3,71 (m, 452H, H2"3), 4,20 (m, 6,81 H, H4), 4,99 (m, 20.65H, H9), 7,32 (m, 61.69H, H 0). FT-IR Vmax / cm"1 = 842, 942, 962, 1060, 1106, 1278, 1341 , 1541 , 1624, 1648, 2879.
(A)-(C)-2a mPEG-b-PZLysg.s:
1H-NMR (500,13 MHz, DMSO-de) δ / ppm = 1 ,04-1 ,90 (m, 56.43H, H5"7), 2,95 (br s, 19,12H, H8), 3,24 (s, 3H, H1), 3,26-3,72 (m, 452 H, H2"3), 4,21 (m, 4.56H, H4), 4,96 (m, 20.34H, H9), 7,29 (m, 61.79H, H 0). FT-IR max / cm"1 = 841 , 949, 1110, 1242, 1276, 1539, 1626, 1650, 1687, 2882.
(A)-(C)-3a bisPEG-b-PZLysio:
1H-N R (500,13 MHz, DMSO-de) δ / ppm = 1 ,15-1 ,71 (m, 63.32H, H5"7), 2,95 (br s, 20.54H, H8), 3,40-3,63 (m, 904H, H2"3), 4,19 (m, 6.78H, H4), 4,99 (m, 21 ,46H, H9), 7,33 (m, 63.59H, H10). FT-IR Vmax / cm"1 = 840, 956, 1102, 1241 , 1278, 1465, 1539, 1628, 1648, 1686, 2878. b) Allgemeines Syntheseprotokoll der Polyethylenglycol-Block-Poly(L-Lysin)- Blockcopolymere (PEG- -PLys)
Figure imgf000032_0001
PEG-b-PZLys wurde in 15-25 mL Trifluoressigsäure gelöst und für 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach Fällung aus Diethylether und anschließender Zentri- fugation wurde der gelbliche Feststoff mit gesättigter NaHCO3-Lösung neutralisiert und gegen entionisiertes Wasser dialysiert (MWCO = 1000 g/mol). Die anschließende Gefriertrocknung ergab 1 ,3-2,1 g (~80%) eines farblosen pulvrigen Feststoffs. (A)-(C)-1 b mPEG-b-PLys7,3:
1H-NMR (500,13 MHz, DMSO-de) δ / ppm = 1 ,06-1 ,81 (m, 48.84H, H5"7), 2,75 (br s, 14.76H, H8), 3,23 (s, 3H, H1), 3,29-3,69 (m, 452H, H2"3), 4,22 (m, 6,61 H, H ). FT-IR Vmax / cnr1 = 841 , 946, 961 , 1060, 1 105, 279, 1341 , 1466, 1542, 1654, 1670, 2878. (A)-(C)-2b mPEG-b-PLys4,2:
1H-NMR (500,13 MHz, DMSO-de) δ / ppm = 1 ,20-1 ,80 (m, 26.82H, H5"7), 2,75 (br s, 8,17H, H8), 3,23 (s, 2.83H, H ), 3,26-3,85 (m, 452H, H2'3), 4,22 (m, 4,49H, H11), 7,42 (m, 2,31 H, Harom). FT-IR Vmax / cm"1 = 841 , 949, 1 107, 1279, 1342, 1466, 542, 1676, 2880.
(A)-(C)-3b bisPEG-b-PLysg:
H-NMR (500,13 MHz, DMSO-de) δ / ppm = 1 ,21-1 ,78 (m, 66.18H, H5"7), 2,75 (br s, 18.97H, H8), 3,26-3,86 (m, 904H, H2"3), 4,20 (m, 9.35H, H4), 4,99 (m, 0.60H, Hbenz^), 7,37 (m, 5.69H, Harom). FT-IR max / cm"1 = 840, 949, 1107, 1279, 1343, 1466, 1542, 1676, 2885. c) Allgemeines Syntheseprotokoll der Polyethylenglycol-Block-Poly(L-Lysin)- Cholesterin-Blockcopolymere (PEG-b-PLys(Chol)) bzw. aligemeines Syn- theseprotokol! von Polyethylenglycol-Cholesterin (mPEG-(Choi))
R = CH2-CH NH-PLys(Chol)
PEG-b-PLys (750-820 mg, 0,073-0,136 mmol) bzw. mPEG-NH2 (Mw = 5000 g/mol, 1 ,2 g, 0,24 mmol) wurde in 5-10 mL Dichlormethan gelöst. Anschließend wurden Triethylamin (5 eq. pro Lysin-Monomer) und Cholesterinchloroformat (4 eq. pro Ly- sin-Monomer) zugegeben. Nach zwei Tagen Reaktionszeit wurde das Reaktionsgemisch filtriert und das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt. Der Rückstand wurde in 50-70 mL Wasser gelöst und mit Dichlormethan extrahiert (5 mal 30 mL). Die vereinten organischen Phasen wurden über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde entfernt. Das Rohprodukt wurde zur zusätz- liehen Aufreinigung in kleinen Mengen Dichlormethan gelöst und aus Diethylether gefällt. Es wurden nach der Filtration 450-780 mg (60-75%) eines farblosen Feststoffs erhalten.
(A)-(C)-1 mPEG-b-PLys7.3(Chol)2,5:
1H-NMR (500,13 MHz, CDCb) δ / ppm = 0,64 (s, 7,3H, H 3), 0,72-0,92 (m, 28H, H12+14), 0,98-2,65 (m, 114H, HChol'aliPh), 3,09 (m, 4H, H8), 3,35 (s, 3H, H1), 3,38-3,88 (m, 452H, H2"3), 4,41-4,50 (m, 2.3H, H9), 5,31 (m, 1 ,5H, H 0). FT-IR max / cm 1 = 841 , 960, 1059, 1100, 1240, 1278, 1343, 1465, 1530, 1650, 2875, 3288. GPC MP = 5635 g/mol; Mw(berechnet) = 7250 g/mol; PD = 1 ,28.
(A)-(C)-2 mPEG-b-PLys4,2(Chol)2,4:
H-NMR (500,13 MHz, CDCb) δ / ppm = 0,65 (s, 7,1 H, H 3), 0,84 (dd, J = 6,6 Hz, J = 1 ,6 Hz, 16H, H 2), 0,89 (d, J = 6,5 Hz, 9H, H14), 0,98-2,65 (m, 07H, HChol aiiPh), 3,10 (m, 1 ,5H, H8), 3,36 (s, 3H, H1 ), 3,39-3,82 (m, 452H, H2"3), 4,01-4,29 (m, 15H), 4,43 (m, 3H, H9), 5,33 (m, 3H, H10). FT-IR max / cm"1 = 841 , 958, 1059, 1098, 1240, 1278, 1341 , 1466, 1522, 1635, 2876. GPC MP = 6602 g/mol; Mw(berechnet) = 6479 g/mol; PD = 1 ,29. (A)-(C)-3 bisPEG-b-PLys9(Chol)4,i :
H-NMR (500,13 MHz, CDC ) δ / ppm = 0,66 (s, 12.5H, H13), 0,84 (d, J = 6,1 Hz, 30H, H12), 0,89 (d, J = 6,5 Hz, 19H, H14), 0,98-2,65 (m, 227H, HChoi-alieh), 3,11 (m, 7H, H8), 3,22-3,86 (m, 900H, H2"3), 4,44 (m, 5H, H9), 5,33 (m, 4H, H10). FT-IR vmax / cm"1 = 841 , 960, 1059, 1100, 1240, 1278, 1343, 1466, 1526, 1647, 2873. GPC MP = 12942 g/mol; Mw(berechnet) = 13217 g/mo!; PD = 1 ,19.
1.4 Synthese der doppelt hydrophilen Blockcopolymere PEG-b-PGIu der Struktur (A)-(B)
Figure imgf000034_0001
a) Synthese von Methoxypolyethylenglycol-b-Poly(Y-Methyl-L-Glutaminsäure) (mPEG-b-PMGIu)
Unter Stickstoffatmosphäre wurden jeweils entsprechende Mengen von v-Methyl-L- Glutaminsäure-N-Carboxyanhydrid (MGlu-NCA) ((a) 0,28 g, 1 ,5 mmol; (b) 0,56 g, 3,0 mmol) in 10 ml_ wasserfreiem DMF gelöst. Eine DMF-Lösung aus mPEG-NH2 (0,5 mg, 0,1 mmol) in 8 mL Dimethylformamid wurde zugegeben und es wurde für sieben Tage bei Raumtemperatur gerührt. Dabei wurde das Reaktionsgemisch mehrfach evakuiert, um das entstandene CO2 zu entfernen. Das Rohprodukt wurde aus 350 mL Diethylether gefällt und filtriert. Es wurde ein farbloses Pulver erhalten.
(A)-(B)-1a 171PEG113-PMGIU12:
1H-NMR (400 MHz, THF-d): δ / ppm = 4,75 (m, 11 ,29, H4), 3,88 (m, 462, H2"3), 3,79 (s, 38,21 , H7), 3,55 (s, 3H, H1), 2,60 (m, 23,95, H6), 2,11-2,27 (m, 24,66, H5).
(A)-(B)-2a mPEGii3-PMGIU29:
H-N R (400 MHz, THF-d): δ / ppm = 4,75 (m, 28,58, H4), 3,88 (m, 468, H2"3), 3,79 (s, 94,50, H7), 3,55 (s, 3H, H ), 2,60 (m, 58,8, H6), 2,11-2,27 (m, 58,6, H5). b) Entschützung von Methoxypolyethylenglycol-b-Poly(Y-Methyl-L-Glutamin- säure) (mPEG-b-PMGiu) zu Methoxypolyethylenglycol-b-Poly(L-Glutamin- säure) (mPEG-b-PGIu)
Figure imgf000035_0001
mPEG-b-PMGIu wurde in 30 mL THF gelöst und mit 1 N NaOH (5 mL) bei 40°C über Nacht gerührt. Nachdem das Lösungsmittel unter vermindertem Druck entfernt worden war, wurde der Rückstand in 45 mL doppelt entionisiertem Wasser aufgenommen und mit 1 N HCl neutralisiert. Das Rohprodukt wurde gegen Wasser dialysiert ( WCO = 1000 g/mol). Durch Gefriertrocknung wurde ein farbloses Pulver erhalten.
(A)-(B)-1 mPEGii3-PMGIun:
1H-N R (400 MHz, THF-d): δ / ppm = 4,87 (m, 11 ,08, H4), 3,94 (s, 462, H2"3), 3,61 (s, 3H, H1), 2,70 (m, 21 ,92, H6), 2,23-2,38 (m, 22,08, H5). (A)-(B)-2 mPEGii3-PMGIU27:
1H-NMR (400 MHz, THF-d): δ / ppm = 4,87 (m, 27,11 , H4), 3,94 (s, 462, H2"3), 3,61 (s, 3H, H ), 2,70 (m, 54,09, H6), 2,23-2,38 (m, 54,7, H5).
2. Synthese der auf Polyoxazolinen basierenden Blockcopolymere der Struktur (A)-(C) und (A)-(B)-(C)
2.1 Synthese von 6-Azidohex nsäure
Figure imgf000035_0002
6-Bromhexansäure (3,0 g, 15,4 mmol) und Natriumazid (2,0 g, 30,8 mmol) wurden in 10 mL wasserfreiem DMF unter Stickstoffatmosphäre gelöst und bei 85°C für drei Stunden gerührt. Nach zusätzlicher 15-stündiger Reaktionszeit bei Raumtemperatur wurde das Reaktionsgemisch mit Dichlormethan verdünnt und mit 1 N HCI-Lösung gewaschen. Die organische Phase wurde über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck entfernt. Es wurde eine farblose viskose Flüssigkeit erhalten (1 ,93 g, 80%). 1H NMR (400 MHz, CDC ) δ / ppm = 11 ,13 (br s, 1 H), 3,25 (t, 2 H, 6,9 Hz), 2,33 (t, 2 H), 1 ,73-1 ,58 (m, 4 H), ,49-1 ,40 (m, 2 H). ESI-MS m/z berechnet 157,09; gefunden 157,09 + H+.
2.2 Synthese der 2-Oxazolin-Monomere
Synthese von 2-(But-3-enyl)-2-Oxazolin (BuOx)
Figure imgf000036_0001
In einem ausgeheizten Schlenk-Kolben unter Stickstoffatmosphäre wurde eine Mischung aus 39,2 mL (2,5 M, 98 mmol) n-Butyliithium in Hexan in 110 mL wasserfreiem THF auf -78°C gekühlt. Dazu wurden 14,5 mL (103,17 mmol) Diisopropylamin (frisch destilliert über CaH2) tropfenweise zugegeben, ohne dass eine Temperatur von -65°C überschritten wurde. Die Lösung wurde für eine Stunde bei -78°C gerührt. Anschließend wurden 8,74 mL (103,17 mmol) 2-Methyl-2-Oxazolin (MeOx) über einen Zeitraum von 30 Minuten zugetropft und es wurde bei -78°C für eine weitere Stunde gerührt. Zu der Reaktionsmischung wurden 8,91 mL (103,17 mmol) Allylbro- mid über einen Zeitraum von 30 Minuten zugetropft und bei -78°C für eine weitere Stunde gerührt. Die gelbliche Lösung wurde dann bei Raumtemperatur über Nacht gerührt und anschließend mit 20 mL Methanol gequencht. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt, der Rückstand wurde in Dichlormethan aufgenommen und dreifach mit Wasser und gesättigter NaCI-Lösung gewaschen. Die organische Phase wurde über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde entfernt. Das Rohprodukt wurde destillativ aufgereinigt. Es wurde eine farblose klare Flüssigkeit erhalten (Siedepunkt mbar: 59°C; 10,75 g, 83%). H-NMR (400 MHz, CDCb); δ / ppm = 5,59 (m, 1 H, H5), 4,76 (m, 2H, H6), 3,96 (t, 3J = 9,48 Hz, 2H, H4), 3,56 (t, 3 J = 9,16 Hz, 2H, H3), 2,12 (s, 4H, H1+2). ATR-IR v/cm"1 = 3079 (C=CH2 str) (m), 2972 (C-H str) (w), 1666 (C=0 str) (s), 1640 (C=C str) (m). ESI-MS m/z berechnet 125,08; gefunden 125,08 + H+.
2.2.2 Synthese von 2-(Pent-4-inyl)-2-Oxazolin (PynOx) a) Synthese von N-Succinimidyl-5-Hexinat
Figure imgf000037_0001
In einem wasserfreien Schlenk-Kolben wurden 25,00 g (223,0 mmol) 5-Hexinsäure in 1100 mL wasserfreiem Dichlormethan gelöst. Dazu wurden 51 ,23 g (267,5 mmol) 1-Ethyl-3-(3-Dimethylaminopropyl)carbodiimidhydrochlorid (EDAC) und 41 ,06 g (356,8 mmol) N-Hydroxysuccinimid zugegeben. Nach 41 Stunden Reaktionszeit bei Raumtemperatur wurde das Lösungsmittel entfernt und der viskose Rückstand wurde in Diethylether gelöst und dreimal mit entionisiertem Wasser gewaschen. Die ver- einten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet und unter vermindertem Druck konzentriert. Es wurde ein farbloser Feststoff erhalten (41 ,76 g, 89%).
1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 2,79 (s, 4H, H5+e), 2,73 (m, 2H, H4), 2,31 (m, 2H, H2), 2,00 (t, 3J = 2,64 Hz, 1 H, H1), 1 ,92 (pd, 3JP = 7,12 Hz, 3Jd = 1 ,16 Hz, 2H, H3). b) Synthese von N-(2-Chlorethyl)-5-Hexinamid
i
Figure imgf000037_0002
16,00 g (399 mmol) NaOH wurden in 500 mL entionisiertem Wasser gelöst und trop- fenweise zu einer Mischung aus 41 ,76 g (199,6 mmol) N-Succinimidyl-5-Hexinat und 46,31 g (399 mmol) 2-Chlorethylaminhydrochlorid in 1050 mL Dichlormethan gegeben und für zwölf Stunden stark gerührt. Die organische Phase wurde dreimal mit Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Entfernen des Lösungsmittels wurde ein gelblicher Feststoff erhalten (30,05 g, 87%).
1H-N R (400 MHz, CDCb): δ / ppm = 6,21 (br, 1 H, H9), 3,57 (m, 4H, H2+3), 2,23 (t, 3J = 7,52 Hz, 2H, H4), 2,22 (m, 2H, H5), 1 ,96 (m, 1 H, H6), 1 ,82 (pd, 3JP = 7,12 Hz, 3Jd = 2,08 Hz, 2H, H7). C) Synthese von 2-(Pent-4-inyl)-2-Oxazolin (PynOx)
Figure imgf000038_0001
Eine Lösung aus 7,00 g (173,0 mmol) NaOH in 95 mL Methanol wurde tropfenweise zu einer Lösung aus 30,05 g (173,0 mmol) N-(2-Chlorethyl)-5-Hexinamid in 30 mL Methanol gegeben. Die Temperatur wurde für 18 Stunden bei 70°C gehalten. Anschließend wurde die Reaktionslösung bei Raumtemperatur filtriert, um den auskris- taliisierten Feststoff zu entfernen. Das Fiitrat wurde mit Diethylether auf 500 mL verdünnt und mit entionisiertem Wasser gewaschen (4 mal 400 mL). Nach Entfernen des Lösungsmittels wurde das Rohprodukt direkt destilliert und es wurde eine farblo- se klare Flüssigkeit erhalten (Siedepunkt mbar: 50-54°C; 16,5 g, 70%).
1H-NMR (400 MHz, CDCis): δ / ppm = 4,05 (t, 3J = 9,56 Hz, 2H, H2), 3,65 (t, 3J = 9,40 Hz, 2H, H1), 2,23 (td, 3Jt = 7,40 Hz, 3Jd = 0,84 Hz, 2H, H3), 2,12 (m, 2H, H5), 1 ,83 (m, 1 H, H6), 1 ,69 (pt, 3JP = 7,32 Hz, 2H, H4). ATR-IR v / cm 1 = 3301 (=C-H str) (m), 2954 (C-H str) (w), 1666 (C=0 str) (s), 1414 (CH2-CO) (m), 638 (=C-H wag) (s). ESI- S m/z berechnet 137,08; gefunden 137,08 + H+.
2.3 Synthese der muitifunktionelien Blockcopoiymere auf Oxazolin-Basis der
Struktur (A)-(C), (AHB)-(C) und (C*)-(A)-(C)
Allgemeines Syntheseprotokoll der Blockcopolymerisation
Figure imgf000038_0002
15
Die Blockcopoiymere wurden in einer Synthesemikrowelle polymerisiert. Alle Komponenten wurden in einer Glovebox mit Stickstoffatmosphäre zugegeben. In einem ausgeheizten Mikrowelienreaktor wurden der Initiator Methyltrifiuormethyisulfonat (MeOTf) und die entsprechenden Monomere mit vorgegebener stöchiometrischer Zusammensetzung, wie in Tabelle G angegeben, in je 6 mL wasserfreiem Acetonitril für 40 Minuten bei 140°C zur Reaktion gebracht. Nach Abkühlen auf Raumtempera- tur wurde das weitere Monomer in der Glovebox zugeben und für weitere 40 Minuten bei 140°C in der Mikrowelle polymerisiert. Es wurde gegebenenfalls mit einem dritten Monomer wiederholt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wurde Wasser oder 1- Boc-Piperazin in der Glovebox zugegeben und die Polymerisation wurde für weitere 20 Minuten bei 140°C in der Mikrowelle abgeschlossen. Die Polymergemische wur- den direkt gegen Wasser dialyisert (MWCO = 1000 g/mol). Nach Gefriertrocknung wurde ein farbloser Feststoff erhalten.
Tabelle G - Stöchiometrische Zusammensetzung der synthetisierten Copolymere
Figure imgf000039_0001
Die nachfolgenden analytischen Daten stehen exemplarisch für PMeOxeo-b- PPynOx7,5-b-PBuOxii,5:
1H-N R (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 5,81 (br, 1 1 , 5H, H14), 5,02 (m, 23H, H 5), 3,46 (m, 316H, H2 7), 3,04+2,95 (m, 3H, H ), 2,55-2,22 (br, 91 H, H9" 3), 2,10 (m, 180H, H8), 2,03 (br, 7,5H, H16). ATR-IR v /cm"1 = 3282 (ΞΟ-Η str) (w), 2920 (C-H str) (w), 1618 (C=O str) (vs), 1414 (CH2-CO) (s), 638 (=C-H wag) (w).
2.3.2 Allgemeines Syntheseprotokoll der Post-Polymerisationsfunktionalisierung der Blockcopolymere via Azid-Alkin-Cycloaddition nach Huisgen
Figure imgf000040_0001
Die in Tabelle H angegebenen Komponenten, d.h. Blockcopolymer, 6-Azido- hexansäure, CuBr und N,N,N\N'-Pentamethyldiethy!entriamin (PMDTA) wurden in einem ausgeheizten Schlenk-Kolben in wasserfreiem DMF gelöst und für drei Tage gerührt. Anschließend wurde das Reaktionsgemisch erst gegen eine Ethylendiamin- tetraessigsäure-Lösung dialysiert und dann gegen entionisiertes Wasser (MWCO = 1000 g/mol). Nach Gefriertrocknung wurde ein farbloser Feststoff erhalten.
Tabelle H - Stöchiometrische Zusammensetzung der Blockcopolymere nach der Post-Polymerisationsfunktionalisierung via Azid-Alkin-Cycloaddition nach Huisgen
Figure imgf000040_0002
Die nachfolgenden analytischen Daten stehen exemplarisch für PMeOxeo-b- PPynOx7,5(COO-)2,3-b-PBuOxi 1 ,5:
1H-N R (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 7,45 (br, 2H, H21), 5,82 (br, 1 1 , 5H, H14), 5,21 (m, 23H, H15), 4,33 (br, 4,5H, H16), 3,46 (br, 320H, H2 7), 3,04+2,95 (m, 3H, H1), 2,75 (br, 4,5H, H20), 2,46-2,28 (m, 108H, H10"13), 2,11 (m, 186H, H8), 1 ,84 (m, 44H, H9), 1 ,62 (br, 6,8H, H17), 1 ,30 (br, 4.64H, H18). 2.3.3 Allgemeines Syntheseprotokoll der Post-Polymer[sationsfunktionalisierung der Blockcopolymere via Thiol-En-Addition
Figure imgf000041_0001
! n einem ausgeheizten Schlenk-Kolben wurden die in Tabelle I angegeben Mengen von Polymer, Thiocholesterin und 2!2-Dimethoxy-2-Phenylacetophenon (DMPA) in wasserfreiem THF und Methanol (1 :1 v/v) gelöst und unter UV-Bestrahlung {365 nm) bei Raumtemperatur für drei Tage gerührt. Nach Dialyse gegen Methanol und Wasser (MWCO = 1000 g/mol) sowie anschließender Gefriertrocknung wurde ein weißes Pulver erhalten. Dieses wurde mit einer großen Menge Ether überschichtet und über Nacht gerührt. Nach Filtration wurde ein weißer Feststoff erhalten. Tabelle I - Stöchiometrische Zusammensetzung der Blockcopolymere nach der
Post-Polymerisationsfunktionalisierung via Thiol-En-Addition
molare Zusammensetzung
Eintrag Struktur Copolymer
[C=C]/[Cho!-SH]/[DMPA]
1 (AMC) PMeOx28-b-PBuOx7,7(Chol)4 7,7 : 4,0 : 0,077
2 (A)-(C) PMeOx50-b-PBuOxii(Chol)3,8 11 : 6,0 : 0,110
3 (AMC) PMeOx46-b-PBuOx5,5(Chol)o,8 5,5 : 1 ,0 : 0,055
4 (A)-(C) PMeOx67-b-PBuOx4,5(Chol)i,8 4,5 : 3,0 : 0,045
5 (A)-(C) P eOx58-b-PBuOx8,8(Chol)2,4 8,8 : 8,8 : 0,088
6 (A)-(C) PMeOx58-b-PBuOx8.8(Chol)3,3 8,8 : 4,4 : 0,088 7 (AMC) PMeOxeo-b-PBuOxii(Chol)6 1 1 : 8,0 : 0,110
8 (A)-(C) P eOx8o-b-PBuOxi6(Chol)i.s 16 : 4,0 : 0,160
9 (A)-(C) PMeOx75-b-PBuOxn(C ol)4 1 1 : 4,0 : 0,1 10
PBuOx7,2(Chol)o.5-b-
10 (C*)-(A)-(C) PMeOx87-b- 14,4 : 7,2 : 0,144
PBuOx7,2{Chol)o.5
PMeOxeo-b-
11 (A)-(B)-(C) PPynOx7.5(COO")2 3-b- 11 ,5 : 5,8 : 0,115
PBuOxii,5(Choi)o,9
P eOx46-b-
12 (A)-(B)-(C) PPynOxii(COO )7-b- 11 ,0 : 5,0 : 0,1 10
PBuOxio,e(ChoI)o,5
Die nachfolgenden analytischen Daten stehen exemplarisch für P eOxeo-b- PPynOx7,5(COO-)2,3-b-PBuOxii,5(Chol)o,9:
1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 7,45 (br, 2H, H21), 5,82 (br, 10.15H, H 4), 5,33 (br, 0,9H, H22), 5,21 (m, 23H, H 5), 4,33 (br, 4.5H, H16), 3,46 (br, 320H, H2"7), 3,04+2,95 (m, 3H, H1), 2,75 (br, 4,5H, H20), 2,46-2,28 (m, 108H, H10"13), 2,1 1 (m, 186H, H8), 1 ,84 (m, 44H, H9), 1 ,62 (br, 6,8H, H 7), 1 ,30 (br, 4,64H, H18), 0,86 (m,
9,97H, H24'25), 0,67 (s, 2.65H, H23).
3. Synthese von amphiphilen Blockcopolymeren auf Basis von 2-Methyl-2- Oxazolin sowie 2-Alk(en)yl-2-Oxazolinen der Struktur (A)-(D)
3.1 Synthese der 2-Alk(en)yl-2-Oxazolin-Monomere
3.1.1 Synthese von 2-Nonyl-2-Oxazo!in
Figure imgf000042_0001
In einem ausgeheizten Schlenk-Kolben wurde unter Stickstoffatomsphäre eine Mischung aus 100 mL THF und n-Butyllithium (2,5 M, 98 mmol) auf -78°C gekühlt. Die anschließende Zugabe von 14,5 mL Lithiumdiisopropylamid (LDA) (103,17 mmol) erfolgte tropfenweise, ohne dass die Temperatur dabei -65°C überschritt. Zu der LDA-Lösung wurden 8,74 mL 2-Methyl-2-Oxazolin (103,17 mmol) hinzugegeben, wobei die Temperatur unter -65°C gehalten wurde. Die Reaktionsmischung wurde für eine Stunde bei -78°C gerührt und anschließend wurden 17,95 mL 1 -Bromoctan (103,17 mmol) hinzugetropft. Nach Rühren der Lösung über Nacht bei Raumtemperatur wurde die Reaktion durch Zugabe von 40 mL Ethanol gequencht. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt und der erhaltene Rückstand in Dichlormethan und Wasser aufgenommen. Die organische Phase wurde dreimal mit je 100 mL Wasser und einmal mit 100 mL gesättigter NaCI-Lösung gewaschen, anschließend über Magnesiumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt. Die Aufreinigung des Rohprodukts erfolgte destillativ unter vermindertem Druck. Das reine Produkt wurde als farblose Flüssigkeit erhalten (Siedetemperatur1mbar: 110°C; 19,26 g, 97,6 mmol, 95%). H-N R (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 4,21 (t, 3H, H ), 3,81 (t, 3H, H2), 2,26 (t, 2H, H3), 1 ,62 (q, 2H, H4), 1 ,26 (s, 12H, H5"10), 0,87 (t, 3H, H1 ). ATR-IR v / cm"1 = 2969 (C-H str) (w), 1670 (C=0 str) (s). GC Retentionszeit: 5,34 min (90,89%). ESI-MS berechnet 197,32; gefunden 197,19 + H+. Elementaranalyse berechnet 7,10% H, 73,04% C, 11 ,75% N; gefunden 6,63% H, 69,86% C, 11 ,36% N.
Synthese von -Heptadecyl-2-Oxazolin
Figure imgf000043_0001
In einem ausgeheizten Schlenk-Kolben wurden unter Stickstoffatmosphäre 17,19 mL n-Butyllithium (42,98 mmol, 1 ,05 eq.) in 50 mL trockenem THF gelöst und bei -78°C für 30 Minuten gerührt. Zu der blassgelben Lösung wurden 6,33 mL Lithiumdiisopro- pylamin (45,03 mmol, 1 ,1 eq.) hinzugegeben und es wurde für eine Stunde gerührt. Nach der Zugabe von 3,46 mL 2-Methyl-2-Oxazolin (40,94 mmol, 1 eq.), gelöst in 50 mL trockenem THF, wurde das Reaktionsgemisch erneut für eine Stunde bei -78°C gerührt. Anschließend wurden 12,50 mL Hexadecylbromid (40,94 mmol, 1 eq.) hinzugegeben, die Lösung wurde für 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und die Reaktion wurde mit 8 mL Methanol abgeschlossen. Das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt, der Rückstand in 150 mL Dichlormethan aufgenommen und zweimal mit je 100 mL Wasser und einmal mit 100 mL gesättigter NaCI-Lösung gewaschen. Die organische Phase wurde über Magnesiumsulfat getrocknet und entfernt. Der erhaltene Rückstand wurde über eine basische Kieselgel- Säule, erhalten durch Aufschlämmung mit Methanol-KOH-Lösung (40 mL : 1 g), gereinigt. Als Laufmittel wurden n-Hexan und Essigsäureethylester in einem Verhältnis von 9:1 verwendet. Das reine Produkt wurde als farbloser Feststoff erhalten (5,23 g, 42%).
1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 4,22 (t, 3JH,H = 9,46 Hz, 2H, N-CH2), 3,82 (t, 3JH,H = 9,24 Hz, 2H, O-CH2), 2,27 (t, 3JH,H = 7,18 Hz, 2H, H ), 1 ,62 (q, 3JH,H = 7,30 Hz, 2H, H2), 1 ,25 (s, 28H, -CH2-), 0,88 (t, 3JH.H = 6,69 Hz, 3H, H3). GC Retentionszeit 7,91 min (91 ,92%). ATR-IR v/ cm 1 = 2969 (C-H str) (w), 1670 (C=0 str) (s). ESI- S berechnet 309,54; gefunden 309,4 + H+. Elementaranalyse berechnet 4,53% H, 77,61 % C, 12,70% N; gefunden 4,66% H, 77,84% C, 12,08% N.
3.1.3 Synthese von 2-((8Z,11Z)-Heptadeca-8,11-dien-1-yl)-2-Oxazolin
Das Monomer 2-((8Z,11Z)-Heptadeca-8,11-dien-1-yl)-2-Oxazolin wurde anhand einer dreistufigen Synthese hergestellt. Die jeweiligen Schritte und die Aufreinigung wurden wie folgt durchgeführt:
1. Stufe: Linolsäure— > N-Succinimidyllinoleoyiat
Figure imgf000044_0001
In einem ausgeheizten Schlenk-Kolben wurden N-Hydroxysuccinimid (6,57 g, 57,09 mmol) zusammen mit 1-Ethyl-3-(3-Dimethylaminopropyl)carbodiimid (EDAC) (8,20 g, 42,82 mmol) unter Stickstoffatmosphäre in 180 ml_ trockenem Dichlormethan gelöst. Nach der Zugabe von Linolsäure (10,15 g, 36,19 mmol) wurde das Reaktionsgemisch für 20 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend wurde das Lösungsmittel entfernt und der Rückstand in 1000 mL Diethylether aufgenommen und mit 400 mL entionisiertem Wasser (10:4 v/v) gewaschen. Die wässrige Phase wurde zweimal mit je 300 mL Diethylether extrahiert, die vereinten organischen Phasen wurden über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel wurde entfernt. Aufgrund einer unvollständigen Umsetzung der Edukte wurde die Reaktion wiederholt. Das Zwischenprodukt aus dem ersten Ansatz wurde zu einer Lösung aus N-Hydroxysuccinimid (3,68 g, 31 ,97 mmol) und EDAC (4,60 g, 24,02 mmol) in 100 mL trockenem Dichlormethan gegeben und das Reaktionsgemisch wurde für 41 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Nach Entfernen des Lösungsmittels wurde der Rückstand in einer Mischung aus Diethyiether und entionisiertem Wasser aufgenommen. Die wässrige Phase wurde dreimal mit je 300 mL Diethyiether extrahiert, die vereinten organischen Phasen wurden anschließend über Natriumsulfat getrock- net. Nach dem Entfernen des Lösungsmittels wurde ein farbloses Öl erhalten (12,67 g, 33,56 mmol, 92,73%).
1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 5,35 (m, 3.95H, Η8"9· 1 "12), 2,83 (s, 3,95H, H 8"19), 2,77 (t, 2.23H, H10), 2,60 (t, 2.02H, H1), 2,04 (q, 3,97H, Η7·13), 1 ,74 (quint. 1 ,97H, H2), 1 ,64-1 ,23 (m, 14.57H, Η3"6· 14"16), 0,89 (t, 3H, H17).
N-Succinimidyilinoleoylat - N-(2-Chlorethyl)linoleoylamid
Figure imgf000045_0001
Zu einer Lösung aus NaOH (2,68 g, 67,01 mmol) und 2-Chlorethy!ammoniumchlorid (7,79 g, 67,16 mmol) in 75 mL entionisiertem Wasser wurde N-Succinimidyl- linoleoylat (12,67 g, 33,56 mmol), gelöst in 170 mL Dichlormethan, tropfenweise unter starkem Rühren hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde für 69 Stunden gerührt, anschließend wurde die organische Phase abgetrennt, zweimal mit je 200 mL entionisiertem Wasser gewaschen und über Natriumsulfat getrocknet. Nach Entfer- nen des Lösungsmittels wurde ein gelblicher Feststoff mit buttriger Konsistenz erhalten (10,00 g, 29,24 mmol, 87,14%).
1H-NMR (400 MHz, CDCb): δ / ppm = 5,96 (s, 0,62H, H20), 5,34 (m, 4,10H, H8"9, 1"12), 4,21 (t, 0.36H, H19), 3,81 (t, 0,38H, H18), 2,75 (t, 2,01 H, H10), 2,19 (t, 1.49H, H ), 2,04 (q, 4,10H, Η7·13), 1 ,62 (m, 2,01 , H2), 1 ,39-1 ,22 (m, 14.79H, Η3 9· 14"16), 0,87 (t, 3H, H 7).
3. Stufe: N-(2-Chlorethyl)linoleoylamid — 2-((8Z,1 1Z)-Heptadeca-8,1 1-dien-1-yl)-2- Oxazolin 17 7 5 3
11
N-(2-Chlorethyl)linoleoylamid (10,00 g, 29,24 mmol) wurde in 20 mL trockenem Methanol gelöst und auf 70°C erwärmt. Anschließend wurden 20 mL einer frisch hergestellten Lösung von KOH in Methanol (1 ,77 M) hinzugetropft. Die Reaktion wurde für 19 Stunden bei 70°C gerührt und anschließend wurde das ausgefallene Salz abfiltriert und das Lösungsmittel wurde unter vermindertem Druck entfernt. Der erhaltene gelbliche Feststoff wurde über eine basische Kieselgel-Säule, erhalten durch Auf- schlämmung mit NaOH-MeOH-Lösung, gereinigt. Als Laufmittel wurde n-Hexan verwendet. Nach Vereinigung der gereinigten Fraktionen und Entfernen des Lösungs- mittels wurde ein farbloses transparentes Öl erhalten (5,62 g, 18,39 mmol, 62,89%).
1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 5,34 (m, 3,91 H, Η8"9· 11"12), 4,20 (t, 1 ,89H, H18), 3,80 (t, 1.92H, H 9), 2,76 (t, 1.94H, H 0), 2,25 (t, 1.95H, H ), 2,03 (q, 3.95H, Η7·13), 1 ,62 (m, 2.00H, H2), 1 ,40-1 ,21 (14.33H, H3~16, 14"16), 0,88 (t, 2.91 H, H17). ATR-IR v / cm"1 = 3007 (C=C-H) (w), 2925+2854 (C-H str) (w), 1630 (C=O str) (s), 1364 (-CH3) (w). GC Retentionszeit 7,90 min, (>99,9%). Elementaranalyse berechnet 4,58% N, 78,63% C, 1 1 ,55% H; gefunden 4,85% N, 78,59% C, 1 1 ,51 % H.
3.2 Synthese der amphiphilen Blockcopolymere der Struktur (A)-(D)
Die im Folgenden vorgestellten amphiphilen Blockcopolymere auf Basis von 2-Methyl- 2-Oxazolin sowie 2-Nonyl-2-Oxazolin, 2-Heptadecyl-2-Oxazolin bzw. 2-((8Z,1 1Z)- Heptadeca-8, 11 -dien-1 -yl)-2-Oxazolin wurden anhand von zwei verschiedenen Methoden erhalten: (1 ) unter Anwendung der Schlenk-Technik, wobei ein Ölbad als Wärmequelle genutzt wurde (Ölbad-Methode) und (2) unter Einsatz einer Mikrowelle als Wärmequelle, wobei die Reaktanden in einer Glovebox in den Reaktor gefüllt wurden (Mikrowellen-Methode). Die beiden vorstehend genannten Methoden basieren auf Syntheserouten, die im Stand der Technik für die Blockcopolymerisation von kurzkettigen 2-Alkyl-2-Oxazolinen unter Verwendung eines Ölbades oder einer Mik- rowelle beschrieben worden sind. (1 ) Ölbad-Methode
Die Blockcopolymerisation wurde jeweils unter Anwendung der Schlenk-Technik in einem Ölbad durchgeführt. Für die Synthese des ersten Blocks wurden 2-Methyl-2-Oxazolin (25-60 eq.) und 5 ml_ trockenes Acetonitril in einem ausgeheizten Kolben unter Stickstoffatmosphäre vorgelegt. Nach Zugabe von Methyltrifluorme- thylsulfonat (1 eq., 0,12 mmol) wurde die Lösung für 24 Stunden bei 75°C gerührt. Anschließend wurde das zweite 2-Oxazolin-Monomer (3-9 eq.) hinzugegeben, wie in Tabelle J angegeben. Nachdem das Reaktionsgemisch erneut für 24 Stunden bei 75°C gerührt worden war, erfolgte der Abschluss der Reaktion durch die Zugabe von Ethanolamin oder Piperidin im Überschuss. Die erhaltenen Mischungen wurden für einen Tag gegen Methanol und anschließend unter mehrfachem Lösungsmittelaustausch für zwei weitere Tage gegen entionisiertes Wasser dialysiert (MWCO = 1000 g/mol). Die wässrigen Dispersionen wurden anschließend gefriergetrocknet und die Polymere wurden als farbloses Pulver erhalten.
(2) Mikrowellen-Methode
Die Blockcopolymerisation wurde jeweils in einem Mikrowellenreaktor (10 mL) durchgeführt. Die Temperaturkontrolle erfolgte durch ein IR-Thermostat. Die Reak- tanden wurden in einer Glovebox in den Reaktor gefüllt, wodurch ein Reaktionsverlauf unter Stickstoffatmosphäre sichergestellt werden konnte. Für die Synthese des ersten Blocks wurden 2-Methyl-2-Oxazolin (25-60 eq.), wie in Tabelle J angegeben, und 3 mL trockenes Acetonitril in einem ausgeheizten Mikrowellenreaktor vorgelegt. Nach Zugabe von Methyltrifluormethylsulfonat (1 eq., 0,12 mmol) wurde die Lösung innerhalb von fünf Minuten in der Mikrowolle auf 140°C erhitzt und anschließend 45 Minuten bei 140°C gerührt. Nach Abkühlung des Reaktionsgemisches auf Raumtemperatur erfolgte die Zugabe des zweiten 2-Oxazolin-Monomers (3-9 eq.), wie in Tabelle J angegeben. Im Anschluss an einen weiteren Heizzyklus (5 Minuten Erhitzen auf 140°C, danach 40 Minuten Rühren bei 140°C) wurde die Reaktion mit entionisiertem Wasser abgeschlossen. Die erhaltenen Mischungen wurden für einen Tag gegen Methanol und anschließend unter mehrfachem Lösungsmittelaustausch für zwei weitere Tage gegen entionisiertes Wasser dialysiert (MWCO = 1000 g/mol). Die wässrigen Dispersionen wurden anschließend gefriergetrocknet und die Polymere wurden als farbloses Pulver erhalten.
Tabelle J - Verwendete Chemikalien für die Synthese der amphiphilen Blockcopoly- mere auf Basis von 2-Methyl-2-Oxazolin sowie 2-Nonyl-2-Oxazolin, 2-Heptadecyl-2- Oxazolin bzw. 2-((8Z,11Z)-Heptadeca-8,11-dien-1-yl)-2-Oxazolin
Figure imgf000048_0002
3.2.1 Synthese von Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-b-Poly-2-Nonyl-2-Oxazolin
Figure imgf000048_0001
Alle hier vorgestellten Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-b-Poly-2-Nonyl-2-Oxazoline wurden unter Anwendung der Ölbad-Methode synthetisiert, wobei 2-Nonyl-2-Oxazolin als zweites Monomer hinzugegeben wurde. Tabelle K zeigt eine Übersicht der synthetisierten Blockcopolymere. Tabelle K - Übersicht der synthetisierten Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-Block-Poly-2- Nonyl-2-Oxazolin-Blockcopolymere
Äquivalente
Ein¬
Struktur Copolymer Synthese Terminierungs- [MeOTf]/[MeOx]/
trag reagenz
[NonOx] PMeOxsr-b-
1 (A)-(D) Ölbad 1 : 25 : 3 Ethanolamin PNonOx4
PMeOx29-b-
2 (A)-(D) Ölbad 1 : 25 : 6 Ethanolamin
PNonOxe
PMeOx28-b-
3 (A)-(D) Ölbad 1 : 25 : 9 Ethanolamin
PNonOxic
PMeOxso-b-
4 (A)-(D) Ölbad 1 : 45 : 3 Ethanolamin PNonOx3,5
PMeOx6o-b-
5 (A)-(D) Ölbad 1 : 45 : 6 Ethanolamin
PNonOxe.5
PMeOxi57-b-
6 (AMD) Ölbad 1 : 60 : 9 Piperidin
PNonOxie
PMeOxi45-b-
7 (A)-(D) Ölbad 1 : 60 : 3 Piperidin PNonOx7
PMeöxgo-b-
8 (A)-(D) Ölbad 1 : 45 : 9 Piperidin
PNonOxn
Für das Blockcopolymer PMeOx29-b-PNonOx6 wurden exemplarisch folgende analytische Daten erhalten: 1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 3,73-3,31 (m, 139.39H, H10"1 ), 3,04+2,95 (m, 3H, H13), 2,31-2,18 (m, 20.84H, H1), 2,1 1 (t, 87.92H, H12), 1 ,59 (s, 11.86H, H2), 1 ,34- 1 ,19 (m, 69.72H, H3"8), 0,87 (t, 17,59, H9). ATR-IR v / cm 1 = 2925 (C-H2 asym.), 2854 (C-H2 sym.), 1626 (C=0 Str.), 1417 (CH2-CO), 1363 (C-hb term.). Mal- di-TOF MS Am = 85,1 (MeOx), 197,3 (NonOx).
3.2.2 Synthese von Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-b-Poly-2-Heptadecyl-2-Oxazolin
Figure imgf000049_0001
Die hier vorgestellten Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-b-Poly-2-Heptadecyl-2-Oxazoline wurden unter Verwendung der Ölbad- oder der Mikrowellen-Methode hergestellt, wobei 2-Heptadecyl-2-Oxazolin als zweites Monomer hinzugegeben wurde. Tabelle L zeigt eine Übersicht der synthetisierten Blockcopolymere.
Tabelle L - Übersicht der synthetisierten Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-Block-Poly-2- Heptadecyl-2-Oxazolin-Blockcopolymere Äquivalente
EinTerminierungs-
Struktur Copolymer Synthese [MeOTf]/[MeOx]/
trag reagenz
[HeptadecOx]
PMeOx33-b-
1 (A)-(D) Ölbad 1 : 25 : 3 Piperidin
PHeptadecOx4
PMeOx3o-b-
2 (A)-{D) Ölbad 1 : 25 : 6 Piperidin
PHeptadecOx7.5
PMeOx29-b-
3 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 25 : 9 H20
PHeptadecOxn
PMeOx8i-b-
4 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 60 : 8 H20
PHeptadecOx9,5
PMeOx84-b-
5 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 60 : 11 H20
PHeptadecOxis
Für das Blockcopolymer PMeOx3o-b-PHeptadecOx7,5 wurden exemplarisch folgende analytische Daten erhalten: H-NMR (400 MHz, CDC ): 5 / ppm = 4,41 (s, 0,62H, OH), 3,81-3,20 (m, 150.70H, H18"19), 3,04+2,95 (m, 3H, H21), 2,5-2,19 (m, 15,95H, H ), 2,11 (t, 89.24H, H20), 1 ,58 (s, 15.08H, H2), 1 ,36-1 ,15 (m, 213,28H, H3" 6), 0,87 (t, 22.75H, H17). ATR-IR v / cm 1 = 29 8 (C-H2 asym.), 2850 (C-H2 sym.), 1628 (C=O str.), 1418 (CH2-CO), 1365 (C-H3 term.). Maldi-TOF MS Am = 85,1 (MeOx), 309,5 (HeptadecOx).
3.2.3 Synthese von Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-b-Poly-2-((8Z,11Z)-Heptadeca-8,11- dien-1 -yl)-2-Oxazolin
Figure imgf000050_0001
Die hier vorgestellten Poly-2-Methyl-2-Oxazo!in-b-Poly-2-((8Z,11Z)-Heptadeca-8,11- dien-1 -yl)-2-Oxazoline wurden unter Verwendung der Ölbad- oder der Mikrowellen- Methode hergestellt, wobei 2-((8Z,1 Z)-Heptadeca-8,11 -dien-1 -yl)-2-Oxazolin als zweites Monomer hinzugegeben wurde. Tabelle M zeigt eine Übersicht der synthetisierten Blockcopolymere. Tabelle M - Übersicht der synthetisierten Poly-2-Methyl-2-Oxazolin-Block-Poly-2- ((8Z, 11 Z)-Heptadeca-8, 11 -dien-1 -yl)-2-Oxazolin-B!ockcopolymere Äquivalente
Ein¬
Struktur Copolymer Synthese [MeOTf]/[MeOx]/ Terminierungs- trag reagenz
[LinOx]
P eOx42-b-
1 (A)-(D) Ölbad 1 : 25 : 3 Piperidin
PLinOxs
PMeOx27-b-
2 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 25 : 6 H20
PLinOx7,5
PMeOx32-b-
3 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 25 : 9 H2O
PLinOxi2,5
PMeOx55-b-
4 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 45 : 6 H2O
PLinOx8,5
PMeOxss-b-
5 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 45 : 9 H2O
PLinOxi2,s
PMeOxeo-b-
6 (A)-(D) Ölbad 1 : 45 : 3 Piperidin
PLinOxe
P eOx?8-b-
7 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 60 : 6 H2O
PLinOx?
PMeOx94-b-
8 (A)-(D) Ölbad 1 : 60 : 9 Piperidin
PLinOxio,5
PMeOxioo-b-
9 (A)-(D) Mikrowelle 1 : 60 : 3 H2O
PLinOxs I
Für das Blockcopolymer PMeOx27-b-PLinOx7,5 wurden exemplarisch folgende analytische Daten erhalten: 1H-NMR (400 MHz, CDC ): δ / ppm = 5,42-5,24 (m, 28,71 H, H8"9 1"12), 4,37 (s, 0.72H, OH), 3,64-3,17 (m, 139,14H, H18" 9}, 3,03+2,94 (m, 3H, H2 ), 2,75 (t, 14.76H, H10), 2,48-2,17 (m, 14.38H, H ), 2,10 (t, 81.62H, H20), 2,05-1 ,90 (m, 38.96H, H7 13), 1 ,58 (s, 14,89H, H2), 1 ,40-1 ,21 (m, 104,90H, Η3'6· 14"16), 0,87 (t, 22,41 H, H 7). ATR-IR v / cm"1 = 3007 (C-H in C=C-H), 2925 (C-H2 asym.), 2854 (C-H2 sym.), 1630 (C=O Str.), 1417 (CH2-CO), 1365 (C-H3 term.). Maldi-TOF MS Am = 17 (OH), 85,1 (MeOx), 305,5 (LinOx).

Claims

Patentansprüche 1. Multifunktionelles Blockcopoiymer, umfassend einen hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A) und weiter umfassend einen hydrophilen sauren Polymerblock (B) und/oder einen hydrophoben Polymerblock (C),
wobei der hydrophobe Polymerblock (C) mit einem Steroid oder einem Derivat hiervon versehen ist und
das multifunktionelle Blockcopoiymer mindestens eine Struktur, ausgewählt aus
(A) -(C), (A)-(B)-(C), (A)-(C)-(B) und einer Kombination aus den Strukturen (A)-
(B) und (A)-(C), aufweist.
Multifunktionelles Blockcopoiymer nach Anspruch 1 , weiter umfassend einen hydrophoben Polymerblock (C*), welcher an dasjenige Ende des hydrophilen nicht-sauren Polymerblocks (A) gebunden ist, welches nicht mit dem hydrophilen sauren Polymerblock (B) bzw. dem hydrophoben Polymerblock (C) verbunden ist,
wobei der hydrophobe Polymerblock (C*) mit einem Steroid oder einem Derivat hiervon versehen ist.
3. Multifunktionelles Blockcopoiymer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steroid Cholesterin ist. 4. Multifunktionelles Blockcopoiymer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) ein Polyethylenglycol-Block ist und der hydrophile saure Polymerblock (B) sowie der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) jeweils ein Polypeptid-Block sind. 5. Multifunktionelles Blockcopoiymer nach Anspruch 4, wobei der hydrophile saure Polymerblock (B) ein Polyglutaminsäure-Block oder ein Polyasparaginsäure- Block ist und der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) ein Polylysin-Block, ein Polyarginin-Block oder ein Polyhistidin-Block ist. Multifunktionelles Blockoopolymer nach Anspruch 4 oder 5, wobei der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A) 50 bis 200 Wiederholungseinheiten aufweist und der hydrophile saure Polymerblock (B) sowie der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) jeweils 4 bis 20 Wiederholungseinheiten aufweisen.
Multifunktionelles Blockoopolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A), der hydrophile saure Polymerblock (B) sowie der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) jeweils ein funktionalisierter Po!y-(2-Oxazolin)-Block sind.
Multifunktionelles Blockoopolymer nach Anspruch 7, wobei der hydrophile nichtsaure Polymerblock (A) 25 bis 100 Wiederholungseinheiten aufweist, der hydrophile saure Polymerblock (B) 10 bis 15 Wiederholungseinheiten aufweist und der hydrophobe Polymerblock (C) bzw. (C*) 1 bis 20 Wiederholungseinheiten aufweist.
9. Multifunktionelles Blockoopolymer, umfassend einen hydrophilen nicht-sauren Polymerblock (A) und weiter umfassend einen hydrophilen sauren Polymerblock (B) und/oder einen hydrophoben Polymerblock (D),
wobei der hydrophile nicht-saure Polymerblock (A), der hydrophile saure Polymerblock (B) sowie der hydrophobe Polymerblock (D) jeweils ein funktionalisierter Poly-(2-Oxazolin)-Block sind,
der hydrophobe Polymerblock (D) mit einem unverzweigten Kohlenwasserstoffrest aus 8 bis 20 Kohlenstoffatomen versehen ist und
das multifunktionelle Blockoopolymer mindestens eine Struktur, ausgewählt aus
(A) -(D), (A)-(B)-(D), (A)-(D)-(B) und einer Kombination aus den Strukturen (A)-
(B) und (A)-(D), aufweist.
Polymeres Nanoteilchen, gebildet aus dem multifunktionellen Blockoopolymer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durch Selbstassemblierung, wobei das po- lymere Nanoteilchen aus einem multifunktionellen Blockoopolymer der Struktur
(A) -(C), (AHB)-(C), (A)-(C)-(B) oder aus einer Kombination der Strukturen (A)-
(B) und (A)-(C) gebildet ist.
1 1 . Polymeres Nanoteiichen, gebildet aus dem multifunktionellen Blockcopolymer nach Anspruch 9 durch Selbstassemblierung, wobei das polymere Nanoteiichen aus einem multifunktionelien Blockcopolymer der Struktur (A)-(D), (A)-(B)-(D), (A)-(D)-(B) oder aus einer Kombination der Strukturen (A)-(B) und (A)-(D) gebil- det ist.
12. Polymeres Nanoteiichen nach Anspruch 10 oder 11 , wobei das polymere Nanoteiichen entweder beide Strukturen (A)-(B) und (A)-(C)/(A)-(D) einschließt oder jeweils in Form von separaten Nanoteiichen mit den Strukturen (A)-(B) bzw. (A)- (C)/(A)-(D) vorliegt.
Polymeres Nanoteiichen nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das polymere Nanoteiichen eine Teilchengröße im Bereich von 20 bis 500 nm aufweist.
14. Pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend das polymere Nanoteiichen nach einem der Ansprüche 10 bis 13.
15. Pharmazeutische Zusammensetzung nach Anspruch 14 zur Verwendung in der Aufnahme von Cholesterinmolekülen und gegebenenfalls Caiciumionen aus atherosklerotischen Plaques eines Individuums.
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