препарат для фотодинамической терапии

Формула изобретения

Препарат для фотодинамической терапии злокачественных новообразований на основе производных фталоцианина, отличающийся тем, что он представляет собой фосфинилметильные производные фталоцианина общей формулы

РсМ [СН₂РО (OR)₂]_n,

где М= AlX, Zn, SnX₂, SiX₂, TiO;

Х = ОН, ОР(О)R (OR) или галоген;

R = Н или алкил;

n > 4 для Zn, n 2 для трех- и тетравалентных металлов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к препаратам для фотодинамической терапии злокачественных опухолей и других патологических новообразований.

Метод фотодинамической терапии основан на использовании препаратов-фотосенсибилизаторов, которые при введении в организм накапливаются преимущественно в опухоли. При последующем световом, например лазерном, облучении патологического участка накопленный в опухоли препарат катализирует образование цитотоксических агентов, в частности синглетного кислорода, разрушающего опухолевые клетки.

В настоящее время в клинической практике применяются препараты на основе сложных смесей производных гематопорфирина, например FOTOFRIN-II [R.Bonnett, Chem. Soc. Rev. , 24(1), 19-33 (1995)]. Недостаток препаратов на основе производных гематопорфиринов заключается в том, что их коэффициент экстинкции в наиболее длинноволновой полосе (625-640 нм) относительно невысок, в то время как поглощение несенсибилизированными тканями в этой области весьма значительно. Это приводит к значительным (в ряде случаев - до 90%) потерям излучения вне опухолевых тканей, обусловливает малую глубину проникновения излучения в ткани и затрудняет лечение опухолей больших размеров, приводит к необходимости использовать большие дозы вводимого в организм препарата и терапевтического излучения, что вдобавок вызывает значительные побочные эффекты. В целом все это приводит к невысокой эффективности фотодинамической терапии.

Эти недостатки частично устраняются при использовании в качестве препарата для фотодинамической терапии сульфированного фталоцианина алюминия (Pc^sAl), поглощающего в спектральном диапазоне 660 - 680 нм [Eugeny F. Stranadko, Oleg К. Scobelkin, Grigory D. Litvin, Tamara A. Astrakhankina "Peculiarities of clinical photodynamic therapy of cancer", in Laser Use in Oncology: SIC Selected Papers, Andrei V. lvanov, Mishik A. Kazaryan, Editors, Proc. SPIE 2728, pp. 194-205]. Этот препарат является наиболее близким аналогом к предлагаемому. Коэффициент экстинкции Pc^sAl в спектральном диапазоне 660-680 нм превышает 10⁵ лмоль^-1см^-1, а поглощение несенсибилизированных тканей организма в этом диапазоне в 3-4 раза ниже, чем в диапазоне 625-640 нм, поэтому при его использовании повышается глубина фотодинамического воздействия на ткани, что позволяет повысить лечебную эффективность ФДТ.

Однако и в спектральном диапазоне 660-680 нм поглощение несенсибилизированных тканей остается значительным, сравнимым с поглощением Pc^sAl при реальных его концентрациях, накапливаемых в опухолевых тканях при введении терапевтической дозы. Поэтому и при использовании Pc^sAl в качестве препарата для ФДТ поглощение тканей приводит к значительным потерям энергии терапевтического лазерного излучения, не дает возможности обеспечить фотодинамическую терапию глубоких слоев злокачественных опухолей. При фотодинамической терапии опухолей и метастазов, лежащих под поверхностью кожи или слизистой, это поглощение приводит также к повышенному травматизму последних, значительным болевым эффектам и другим нежелательным побочным явлениям.

Исследования in vivo поглощения опухолевых тканей пациентов показывают, что их поглощение уменьшается до минимальных значений только при длинах волн, превышающих 685 нм. Следовательно, для обеспечения эффективной фотодинамической терапии глубоких опухолевых тканей препараты для фотодинамической терапии должны иметь спектральный максимум поглощения на длинах волн, превышающих 685 нм.

В предлагаемом изобретении решается задача создания препаратов с длиной волны спектрального максимума поглощения, превышающей 685 нм, для эффективной фотодинамической терапии глубоких опухолевых тканей.

Указанная задача решается тем, что в качестве препарата для фотодинамической терапии предлагаются фосфинилметильные производные фталоцианина общей формулы PcM[CH₂PO(OR)₂] _n, где M = AlX, Zn, SnX₂, SiX₂, TiO; X = OH, OP(O)R(OR), Br или другой галоген; R=H, C₂H₅ или другой алкил; n > 4 для Zn, n 2 для три- и тетравалентных металлов.

Предлагаемые поли(диалкоксифосфинилметил)фталоцианины синтезируют из соответствующих хлорметильных производных фталоцианинов и триалкилфосфитов по реакции Арбузова [см., например: Б.П. Луговкин, Б.А. Арбузов, Доклады АН СССР, серия химическая, т. 59, N 7, стр. 1301-1304, 1948 г.]. Диокси- или оксиэтоксифосфинилметильные производные получаются из соответствующих диэтоксифосфинилметильных производных гидролизом последних в кислой или щелочной среде.

Ниже приведены примеры синтеза заявляемых препаратов.

Пример 1. Окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин алюминий(этилфосфоната).

К 0,7 г (7,210^-4 м) окта(хлорметил)фталоцианина алюминийхлорида добавляют 2 мл триэтилфосфита и смесь нагревают при температуре 150^oC в течение 2 часов. Продукт осаждают петролейным эфиром из бензола и сушат. Выход 0,92 г (68,3%).

Найдено, %: С 47,08; H 6,01; N 5,75; P 15,5.

Вычислено, %: С 47,37; H 6,07; N 6,13; P 15,4.

ПMP (CDCl₃, 70^oC) _м.д.: 1,35 (48HCH₂ 4,12 (48H ArCH₂, OCH₂), 8,2 (3HArH), 9,45(5HArH). Все сигналы уширены, так как вещество представляет собой смесь структурных изомеров. В области 1-(-1) м.д. - уширенная полоса от протонов лиганда.

_max= 698,3 нм (H₂O).

Пример 2. Окта(диоксифосфинилметил)фталоцианин алюминийбромида.

Смесь 0,071 г (3,89-10^-5 м) окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианина алюминий(этилфосфоната) и 1 мл концентрированной HBr нагревают при 110^oC в течение 2 часов. Растворитель отгоняют в вакууме, остаток промывают водой, спиртом и сушат.

Выход 0,04 г (75%).

Найдено, %: С 35,36; H 3,17; N 7,6; Br 4,81.

Вычислено, %: С 35,02; H 2,94; N 8,17; Br 5,82.

ПМР (D₂O + NaOD) снят для образца со степенью замещения, равной 6.

_м.д.: 3,6 (d18Гц 5H, CH₂Ar), 3,75 (d18Гц 7H, CH₂Ar), 8,3 (4HArH), 9,45 (6HArH).

_max= 716 нм (H₂O).

Пример 3. Окта(оксиэтоксифосфинилметил)фталоцианин алюминийгидроксида.

0,07 г (3,8910^-5 м) окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианина алюминий(этилфосфоната) растворяют в смеси спирт - водный раствор КОН и оставляют на день. Затем раствор подкисляют HCl, отделяют осадок, который промывают водой и сушат.

Выход 0,04 г (70%).

_max= 696 нм (H₂O, pH > 7).

Пример 4. Тетра(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин алюминий(этилфосфоната).

К 0,2 г тетра(хлорметил)фталоцианина алюминийхлорида добавляют 0,8 мл триэтилфосфита и смесь нагревают при температуре 150^oC в течение 2 часов. Продукт промывают смесью бензола с петролейным эфиром, водой, сушат при 80^oC.

Выход 0,186 г (60,8%).

_max= 685 нм (H₂O, pH = 8).

Пример 5. Тетра(оксиэтоксифосфинилметил)фталоцианин алюминийгидроксида.

К 0,1 г (810^-5 м) тетра(диэтоксифосфинилметил)фталоцианина алюминий(этилфосфоната) добавляют концентрированный спиртовый раствор щелочи (2 мл) и 1 мл воды. Смесь оставляют на ночь, затем подкисляют HCl, упаривают спирт, продукт отделяют, промывают водой, сушат.

Выход 0,42 г (47%).

_max= 690 нм (H₂O, pH > 7).

Пример 6. Тетра(диоксифосфинилметил)фталоцианин алюминийбромида.

К 0,0213 г (1,7110^-5 м) тетра(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин алюминийфосфита добавляют 1 мл концентрированной HBr и смесь нагревают в течение 1 часа при температуре 110-120^oC. Раствор упаривают, остаток промывают водой, переосаждают из щелочи.

Выход 0,13 г (71,5%).

_max= 707 нм (H₂O, pH > 7).

Пример 7. Окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин цинка.

К 0,42 г (4,3510^-4 м) окта(хлорметил)фталоцианина цинка добавляют 0,8 мл триэтилфосфита и смесь нагревают при температуре 160^oC в течение 2 часов. Удаляют летучие продукты в вакууме, остаток дважды переосаждают из бензола петролейным эфиром.

Выход 0,61 г (79%).

Найдено, %: С 48,1; H 6,08; N 5,91.

Вычислено, %: С 48,1; H 5,89; N 6,29.

ПМР (CDCl₃) _м.д.: 1,35 (48H CH₃) 4,25 (48H CH₂Ar, OCH₂) 7,65 (1H ArH), 8,1 (2H ArH), 9,4 (5H ArH). Все сигналы уширены.

_max= 685 нм (H₂O, pH > 7).

Пример 8. Окта(оксиэтоксифосфинилметил)фталоцианин цинка.

К 0,14 г (8,110^-5 м) окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианина цинка добавляют 3 мл 10% спиртового раствора щелочи и 1 мл воды. Смесь нагревают при температуре 50^oC в течение 1 часа. Раствор подкисляют HCl и упаривают в вакууме. Осадок промывают водой и сушат.

Выход 0,12 г (95%).

ПМР (D₂O, NaOD) _м.д.: 1,25 (24H CH₃) 3,9 (32H CH₂Ar, OCH₂) 7,4 (4H ArH), 8,2 (1H ArH), 9,35 (3H ArH). Все сигналы уширены.

_max= 692 нм (H₂O).

Пример 9. Окта(диоксифосфинилметил)фталоцианин цинка.

Смесь 0,23 г (1,210^-4 м) окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианина цинка и 3 мл концентрированной HBr нагревают при температуре 110-120^oC в течение 0,5 часа. Затем раствор упаривают в вакууме и переосаждают из раствора щелочи.

Выход 0,01 г (17%).

_max= 708 нм (H₂O, pH > 7).

Пример 10. Окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин оловоди(этилфосфоната).

К 0,1 г (910^-5 м) окта(хлорметил)фталоцианина оловодихлорида добавляют 0,5 мл триэтилфосфита и смесь нагревают в течение 2 часов при температуре 150^oC. Продукт переосаждают из бензола петролейным эфиром и сушат в вакууме.

Выход 0,12 г (70%).

ПМР (D₂O) _м.д.: 1,25 (48H, CH₃), 4,0 (48H OCH₂, ArCH₂), 7,5 (4H ArH), 8,3 (2H ArH), 9,5 (2H ArH). Все сигналы уширены.

_max= 716 нм (H₂O).

Пример 11. Окта(диоксифосфинилметил)фталоцианин оловодигидроксида.

Окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин оловоди(этилфосфоната) гидролизуют при нагревании с концентрированной HBr.

Выход 30%.

_max= 757 нм (H₂O).

Пример 12. Ди(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин оловоди(этилфосфоната).

Ди(хлорметил)фталоцианин оловодихлорида смешивают с триэтилфосфитом и нагревают при температуре 150^oC в течение 2 часов. После отгонки летучих продуктов в вакууме остаток переосаждают из CHCl₃ гептаном.

Выход 80%.

_max= 701 нм (H₂O, pH > 7).

Пример 13. Окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин кремнийди(этилфосфоната).

К 0,1 г (110^-4 м) окта(хлорметил)фталоцианина кремнийдихлорида добавляют 0,8 мл триэтилфосфита и смесь нагревают при температуре 155^oC в течение 2,5 часа. После отгонки в вакууме летучих продуктов остаток переосаждают из бензола гептаном.

Выход 0,11 г (45%).

ПМР (D₂O) _м.д.: 1,25 (48H, CH₃), 4,0 (48H OCH₂, ArCH₂), 7,5 (4H ArH), 8,3 (2H ArH), 9,5 (2H ArH). В области (-2) - 0 м.д. уширенный сигнал от протонов лиганда.

_max= 714 нм (H₂O).

Пример 14. Окта(диоксифосфинилметил)фталоцианин кремнийдигидроксида.

Смесь 0,01 г окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианина кремнийди(этилфосфоната) и 1 мл HBr нагревают в течение 2 часов при температуре 110-120^oC. Раствор упаривают, осадок промывают водой, этанолом и сушат в вакууме.

Выход 0,005 г (74%).

ПМР (D₂O, NaOD) _м.д.: 3,5 (16H ArCH₂), 7,4 (2H ArH), 8,55 (3H ArH), 9,65 (3H ArH).

Все сигналы уширены.

_max= 730 нм (H₂O).

Пример 15. Окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин титанила.

Окта(хлорметил)фталоцианин титанила смешивают с триэтилфосфитом и нагревают при температуре 150^oC в течение 3 часов. Продукт переосаждают из смеси бензол - хлороформ гептаном.

Выход 58,5%.

_max= 700 нм (H₂O, pH > 7).

Пример 16. Окта(диоксифосфинилметил)фталоцианин титанила.

Окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин титанила смешивают с концентрированной HBr и нагревают в течение 2 часов. После упаривания раствора остаток промывают водой, спиртом и сушат.

Выход 45%.

_max= 728 нм (H₂O, pH > 7).

Проведенные исследования показали, что коэффициент экстинкции предлагаемых препаратов превышает 10⁵ лмоль^-1см^-1 в спектральном диапазоне 685 - 760 нм. Поглощение несенсибилизированных тканей в этом диапазоне существенно ниже. Накопление препаратов в опухолевых тканях превышает их накопление в здоровых тканях в 2-3 раза.

Проведены 4 группы опытов на белых беспородных мышах-самцах весом около 25 г с перевивной карциномой Эрлиха. В первой группе для проведения ФДТ использовался стандартный препарат "Фотосенс" на основе сульфированного фталоцианина алюминия в дозе 1 мг/кг веса тела мыши.

Во второй группе в качестве препарата использовался окта(диэтоксифосфинилметил)фталоцианин алюминий(этилфосфоната).

В третьей группе в качестве препарата использовался окта(диоксифосфинилметил)фталоцианин алюминийбромида.

Четвертая группа - контрольная.

Препараты вводились животным внутривенно. После этого через каждые шесть часов проводили измерения характеристик поглощения и флюоресценции (спектр, интенсивность) препаратов в тканях животных, определяя флюоресцентным методом концентрацию накопившихся в опухоли препаратов и контраст их накопления в опухоли по сравнению со здоровыми тканями. Через 24 часа после введения достигалась терапевтическая концентрация препарата в опухоли и проводилась ФДТ с использованием перестраиваемого лазера на красителе, возбуждаемого лазером на парах меди. Мощность лазера на красителе составляла 100 мВт, площадь облучаемой поверхности опухоли 0,5 см², плотность мощности 200 мВт/см², доза облучения около 120 Дж/см², длина волны излучения составляла 671 нм при облучении животных первой группы и 696 нм - при облучении животных второй и третьей групп.

На вторые сутки после проведения ФДТ на опухолях облученных животных началось образование некротического струпа. Глубина некроза составляла 5-7 мм у животных первой группы, 7-9 мм - у животных второй серии, 9-12 мм - у животных третьей группы.

Результаты морфологического анализа тканей опухоли.

В первой, второй и третьей группах наблюдается инвазивная карцинома. Массивный некроз занимает 65-70% опухоли в первой и второй группах, 75-80% - в третьей группе, причем во второй и третьей группах он достигается как вблизи поверхности, так и в глубоких отделах вблизи костной ткани. Вторая группа отличается также существенно более выраженной десмопластической реакцией, приводящей к образованию псевдо- или реальной капсулы из соединительной ткани на границе опухоли с окружающей здоровой тканью. Отличительной особенностью третьей группы является сильно выраженный апоптоз опухолевых клеток.

В 4 группе - инвазивная карцинома с незначительными очагами некроза небольших размеров в центре, прорастающая в окружающие мышцы. Сосудистая и клеточная реакция на некроз отсутствуют.

Проведенные исследования показали, что тропность предлагаемых препаратов к опухолевым тканям выше в 1,2 - 1,5 раза, а скорость выведения - в 2-3 раза выше, чем у сульфированного фталоцианина алюминия.

В результате исследований установлено, что предлагаемые фосфинилметильные производные фталоцианина являются высокоэффективными препаратами-фотосенсибилизаторами с многофакторным воздействием на опухоль. Анализ на токсичность показал, что предлагаемые препараты малоопасны для развития острого отравления.