包含镧系金属络合物的微球

摘要

本发明涉及用于制备包含镧系金属磷酸盐络合物的微球的方法、微球、包含多个微球的粉末、包含微球或粉末的悬浮液、微球的应用、用于检测肿瘤的方法和包含微球、粉末或悬浮液的治疗用组合物。本发明提供用于制备包含镧系金属磷酸盐络合物的微球的方法，该方法包括：(a)提供有机镧系金属络合物微球，其中，基于微球的总重量，镧系金属存在的量大于20重量％，且其中，有机镧系金属络合物包括镧系元素离子和与镧系元素离子形成络合物的有机配体；以及(b)随后在软化学反应中用磷酸盐取代有机镧系金属络合物的微球中的有机配体的至少一部分，其中，基于微球的总重量，镧系金属存在于所得的微球中的量大于20重量％，且其中，所得的微球中的镧系金属络合物包括镧系元素离子和磷酸盐。

说明书

技术领域

本发明涉及用于制备包含镧系金属磷酸盐络合物的微球的方法、微球、包 含多个微球的粉末、包含微球或粉末的悬浮液、微球的应用、用于检测肿瘤的 方法和包含微球、粉末或悬浮液的治疗用组合物。

背景技术

在20世纪90年代初，放射性钬-166负载的聚(L)-乳酸(PLLA)微球已被 提出作为用于肝脏恶性肿瘤的有前途的新疗法(Mumper et al.，J.Nucl.Med. 1991，32，2139 2143)。从那时起，这些微球已被广泛地研究(Nijsen et al.，Eur.J. Nucl.Med.1999，26，699 704；Nijsen et al.，Biomaterials 2001，22 3073 3081； Zielhuis et al.，Biomaterials 2005，26，925 932；and Zielhuis et al.， Biomacromolecules 2006，7，2217 2223)。¹⁶⁶Ho(166-钬)是组合的β和γ辐射源。 这些放射性微球具有比当前可用的⁹⁰Y(90-钇)微球更优异的物理和化学性质 (Murthy et al.，Radiographics 2005，25 Suppl.1，S41-S55)。例如，通过使用由 ¹⁶⁶Ho发射的γ辐射引起的核成像和由钬的高顺磁性的值(χ值)引起的MR成 像，钬负载的微球可以直接成像。

通过溶剂蒸发将乙酰丙酮化钬合并到聚(L)-乳酸，可以制备钬负载的PLLA (聚(L)-乳酸)微球。如此获得的微球的稳定性被认为是聚(L)-乳酸的羰基与乙 酰丙酮化钬络合物中的钬离子之间的相互作用的结果(Nijsen et al.，Biomaterials 2001，22 3073-3081)。因此，聚(L)-乳酸起到用于微球形成的粘合剂或稳定剂的 作用。

钬负载的PLLA微球的缺点是这些微球的有限负载容量。这些微球的平均 钬负载是约17重量％(w/w)(Nijsen et al.，Biomaterials 2001，22 3073 3081 and  Zielhuis et al.，Biomaterials 2005，26，925 932)。

WO A 2009/011589公开了具有非常高的镧系金属含量的微球。根据其内公 开的发明，使用镧系金属有机化合物来制备具有高镧系金属含量的微球，而没 有使用粘合剂或仅使用极少量的粘合剂，例如聚(L)-乳酸。镧系元素离子与多 种有机分子，诸如乙酰丙酮化物、3，5-庚二酮和/或2-(乙酰基乙酰氧乙基)甲基 丙烯酸酯形成络合物。WO 2009/011589的发明表明，粘合剂材料的减少不会导 致微球的瓦解。反而，所得到的微球是高度稳定的并含有高含量的镧系元素， 而不需要(或几乎不需要)粘合剂。于是，可以制备基于总微球具有大于20 重量％的镧系金属含量的微球。这些微球具有许多优点，包括更短的中子活化 时间和更高的比活性。这反过来又使给药至患者的微球的量降低和改善MRI(磁 共振成像)信号。

然而，设计以下微球是所希望的，其中与镧系金属络合的配体是基于体内 天然存在的化合物，以便当应用到患者时使微球可能的毒性作用最小化。

发明内容

本发明的目的是为了满足本领域中现有的需要并提供改进的镧系金属微 球。

发明人发现，通过提供镧系金属纳米球或微球可以至少部分地满足这一目 标，其中，镧系元素存在于特定的不同络合物。

具体实施方式

在第一方面中，本发明涉及用于制备包含镧系金属磷酸盐络合物的微球的 方法，该方法包括：

(a)提供有机镧系金属络合物的微球，其中，基于微球的总重量，镧系金 属存在的量大于20重量％，且其中，有机镧系金属包括镧系元素离子和与镧系 元素离子形成络合物的有机配体；以及其后

(b)在软化学反应中用磷酸盐取代有机镧系金属络合物的微球中的有机配 体的至少一部分，

其中，基于微球的总重量，镧系金属存在于所得的微球的量大于20重量％，且 其中，所得的微球中的镧系金属络合物包括镧系元素离子和磷酸盐。

在本发明的方法中，根据软化学(chimie douce；soft chemistry)反应，更 具体地在离子交换软化学反应中用磷酸盐取代最初存在于有机镧系金属络合物 微球中的有机配体。软化学反应(Rouxel et al.，Solid State Ionics 1996，84， 141-149)是拓扑关系的(topotactic)，是指其制品保留前体几何形状的记忆。 对于磷酸盐交换原始有机配体不(或几乎不)影响原始有机镧系金属络合物微 球的结构和几何形状。因此，具有磷酸盐配体的最终微球具有与原始有机镧系 金属络合物微球基本相同的结构和几何形状。通常，软化学反应在温和的条件 下发生，这在有机化合物参与时是有利的。

本发明人惊奇地发现，当将有机配体取代为磷酸盐时，进一步提高了镧系 金属微球的稳定性。

此外，探索镧系金属磷酸盐络合物微球的技术人员直觉不会首先制备具有 另一配体的微球，而会直接从磷酸盐起始材料开始。首先制备缺少磷酸盐的微 球，然后仅引入磷酸盐并不是显而易见的。然而，通过这么做却获得具有独特 的结构和性能的镧系金属磷酸盐络合物微球。

上述步骤(b)的软化学反应通常涉及在磷酸盐缓冲液中悬浮步骤(a)的 有机镧系金属络合物。软化学反应通常发生在100℃或更低的温度，诸如90℃ 或更低。例如，磷酸盐缓冲液可以是pH为5.0～10.0的磷酸盐缓冲液，诸如pH 为7.0～8.0，pH为7.2～7.6或pH值为约7.4。缓冲液的磷酸盐浓度为100mM或 更高。磷酸盐浓度的上限不是关键的。据预料，在较高的磷酸盐浓度下，诸如 200mM或更高，或500mM或更高，反应进行更快。软化学反应可以进行5 小时以上，诸如10小时以上或24小时以上。这将至少部分地产生有机化合物 与磷酸盐的交换。反应可在10天或更少之内完成，诸如6天或更少、4天或更 少。

有机镧系金属络合物的起始原料可以根据WO 2009/011589来制备，即：

在有机溶剂中溶解镧系金属有机化合物；

在含有乳化剂的水性溶液中使有机相乳化；

搅拌并可选地加热如此获得的乳液，以通过蒸发有机溶剂的至少一部分来 减少乳液的体积，从而获得混合物；

从如此获得的混合物中回收有机镧系金属络合物微球。

有利地，有机配体是表现酮-烯醇互变异构的β-二羰基化合物，诸如乙酰 丙酮化物、2，4-庚二酮或2-(乙酰基乙酰氧乙基)甲基丙烯酸酯。这些配体允许制 备具有高镧系元素含量和改善的稳定性的微球。这种高镧系元素含量和改善的 稳定性是有机配体交换为磷酸盐时所保留的微球结构的结果。

有机镧系金属络合物微球起始原料优选不含或基本不含粘合剂材料，诸如 聚(L-乳酸)。例如，基于微球的总重量，粘合剂材料的量小于1重量％。在本申 请的上下文中，粘合剂被定义为金属络合物可并入其中的聚合物基质，从而粘 合剂用于稳定并形成微球。

由于具有磷酸盐配体的最终微球具有与原始有机镧系金属络合物微球基本 相同的结构和几何形状。本发明还涉及通过本发明的方法获得的微球。这种方 法提供具有来源于不同有机配体的独特的结构和几何形状的磷酸盐镧系金属络 合物微球。

在优选的实施方式中，在软化学反应中用磷酸盐取代有机镧系金属络合物 微球中的有机配体的至少一部分后，基于微球总重量，所得的微球中的原始有 机配体的量是20重量％或更低，诸如10重量％或更低、优选5重量％或更低， 或者1重量％或更低。最优选的是，用磷酸盐基本上取代所有的原始有机配体。

本发明提供含有镧系金属磷酸盐络合物的微球，其中，基于微球的总重量， 镧系金属存在的量大于20重量％，且其中，镧系金属络合物包括镧系元素离子 和磷酸盐。

镧系元素磷酸盐已知为微溶的盐(Kijkowska et al.，Key Engineering  Materials 2005，284-286，79-82)。通过从其盐的水性溶液中沉淀可以获得这些磷 酸盐。然而，这种方法并不形成微球，更具体地是不形成具有预定特性(特别 是尺寸、球形度、表面粗糙度和稳定性)的微球。本发明人惊奇地发现，本发 明的微球具有优异的球形度、稳定性和光滑的表面。此外，尺寸可以调节。

根据本发明，任何镧系金属都可以使用。适当地，镧系金属包括选自由钬、 钆、镝、镥、钐或钇组成的组中的一种或多种。优选地，镧系金属包括钬、镥、 钆或钇。更优选地，镧系金属是钬或钇。最优选地，镧系金属是钬。

适当地，基于微球的总重量，根据本发明所使用的镧系金属存在的量大于 22重量％。基于微球的总重量，存在于微球中的镧系元素的量优选为25～70重 量％。当镧系金属是钇时，基于微球的总重量，镧系元素存在的量优选为22～45 重量％，更优选25～40重量％。当镧系金属不是钇时，基于微球的总重量，其 存在的量优选为30～70重量％，优选40～65重量％，诸如50～60重量％。

在镧系金属是钇或者镧系金属是另一种类型的镧系金属的情况下所使用的 量之间的差异是由钇和相应其它镧系金属的相应的原子质量之间的差异造成 的。

优选地，基于微球的总重量，本发明的微球具有3重量％或更高的原子磷 (phosphor)含量，诸如5重量％或更多或者甚至10重量％或更多。由于钇和 相应其它镧系金属的相应的原子质量之间的差异，其中镧系金属是钇的微球的 原子磷含量可以高达14.1重量％，而其中镧系金属不是钇的微球的原子磷含量 可以高达11重量％。

可选地，本发明的微球可以包括有机配体。适当地，这种有机配体可以属 于表现酮-烯醇互变异构的β-二羰基化合物，诸如乙酰丙酮化物，2，4-庚二酮或 2-(乙酰基乙酰氧乙基)甲基丙烯酸酯。优选地，可选的有机配体是乙酰丙酮化物。 当存在时，基于微球的总重量，存在于微球中的有机配体的量是20重量％或更 低，诸如10重量％或更低，更优选地5重量％或更低，或者1重量％或更低。

本发明的微球优选具有20nm～300μm的直径。在本发明的特定实施方式 中，微球具有20nm～200μm的直径。除用于诊断目的，这种微球还可以引人 关注地用于作为局部治疗剂。为了局部治疗目的，例如，通过导管或通过直接 注射，微球可以适当地局部传递，而为了诊断目的，通过非肠道给药，例如注 射、输液等，微球可引入到个体的身体内。在另一实施方式中，根据本发明的 微球具有1～10μm的直径，诸如3～5μm。在另一实施方式中，根据本发明的微 球具有10～200μm的直径，诸如20～50μm。

在另一方面，本发明涉及包含多个如本文所定义的微球的粉末。

粉末中的微球优选具有大于0.90的平均球形度S。更优选地，本发明的粉 末中的微球的球形度S大于0.92，甚至更优选大于0.95，且最优选大于0.97。 球形度S由下式定义：

$S=\frac{4\mathrm{\pi A}}{P^2},$

其中，A为显微镜图像中微球的投影面积；以及

P为显微镜图像中微球的周长。

例如通过在图像分析装置中输入使用显微镜(诸如扫描型电子显微镜)等 获得的微球的图像，可以确定粉末的平均球形度。具体而言，在如此得到的显 微照片的基础上可确定每个微球的投影面积A和周长P。例如，根据前述方法 检查任意选择的200个微球的球形度并取结果的平均值，得到的平均值被定义 为粉末的平均球形度。

在一个实施方式中，根据本发明的微球已被制成放射性微球。放射性微球 含有发射适用于诊断和/或治疗的辐射的放射性元素。在一般情况下，在发射电 离辐射后，放射性核素(迅速地)衰变(几分钟到几个星期的半衰期)至稳定 核素。最常见类型的电离辐射是(i)α粒子、(ii)β粒子(即从原子核发射 的电子)以及(iii)γ射线和X射线。为了治疗目的，应用发射β或电子辐射 的放射性核素，且在一些特殊的应用中，应用α辐射。β辐射会损坏细胞中的 DNA，从而导致细胞死亡。

优选地，根据本发明的微球在中子活化过程中基本上保持它/它们的结构。

核成像对器官的结构或功能中的异常极为敏感。在临床问题变得明显的很 久以前，放射性诊断化合物可以疾病进展初期识别异常。此外，放射性药物包 括独特的能力，它们可以通过使用相同载体将诊断核素交换为治疗核素来提供 治疗选择。在大多数的镧系元素中，仅必须增加放射性药物的放射性，因为这 些放射性核素分别对于诊断和治疗常常同时发射γ辐射和β辐射。然后，特定 的治疗化合物的分布和生物半衰期非常类似于诊断化合物的分布和生物半衰 期。例如，在筛选剂量中用于诊断应用的166Ho微球的使用通常将含有100～500 MBq，而在用于不同类型的肿瘤治疗中，例如，肝细胞癌(HCC)、肝脏转移 性肿瘤，剂量高达16GBq。

因此，在另一方面中，本发明涉及含有根据本发明的放射性微球或放射性 粉末的治疗用组合物。在被给药至个体之前，这种治疗用组合物可以以悬浮液 的形式适当引入。

因为本发明的微球具有与钬负载的PLLA微球(Nijsen et al.，Eur.J.Nucl. Med.1999，26，699-704；Nijsen et al.，Biomaterials 2001，22，3073-3081；Nijsen et  al.，Biomaterials2002，23，1831-1839；Zielhuis et al.，Biomaterials 2005，26， 925-932；and Zielhuis et al.，Biomacromolecules2006，7，2217-2223)以及WO 2009/011589所公开的钬负载的乙酰丙酮化物微球相比本质上更高量的钬，所以 本发明的微球的治疗用组合物具有以下优点：它们需要较短的中子活化时间且 它们显示较高的比活性。此外，需要给药至患者的微球量减少。

通过使用诸如放射性钬的放射性成分，可以直接产生本发明的所述微球。 然而，优选的是，首先产生本发明的非放射性微球，随后中子辐照所述微球， 这降低了人员不必要地暴露于辐射。这可避免使用高剂量的放射性成分和对特 殊装备的(昂贵的)设施的需要，诸如热室设施和运输设施。

通过MRI，本发明的微球可用于结节性硬化症中的良性病变的可视化。使 用微球，而无需通过中子辐照使它们具有更多的放射性。

在又一方面中，本发明涉及含有根据本发明的微球或粉末的悬浮液。

本发明的悬浮液适当地包括扫描用悬浮液，从而微球能够至少部分地干扰 磁场。通过诸如磁共振成像(MRI)的非放射性扫描方法可以检测所述微球。 优选地，所述扫描用悬浮液包括的MRI扫描用悬浮液或核扫描用悬浮液。

磁共振成像(MRI)提供个体的内部状态信息。经常使用造影剂，以便能 够获得扫描图像。例如铁氧体粒子和钆-DTPA(二乙胺三胺五乙酸)络合物经 常用于MRI扫描的造影剂。这样，可以获得如肿瘤存在的内部紊乱的良好印痕 (impression)。

诊断之后，开始治疗经常涉及将药物组合物给药至患者。它对在治疗过程 中监测病人的状态也经常是很重要。例如，可监测治疗的进程和药物的目标， 以及可能产生的副作用，这可能意味着需要终止或暂时中断某些治疗。

有时，仅身体的特定部分的局部治疗是优选的。例如，有时通过包括将放 射性微球给药到个体的内部放射治疗来抵制肿瘤生长。如果所述放射性微球在 肿瘤的内部和/或周围积聚，那么可进行特定的局部治疗。

本发明还涉及根据本发明的微球在制备扫描用悬浮液中的应用。优选地， 通过使用微球或粉末所获得的扫描图像是磁共振扫描图像或核扫描图像。在此 应用中，该措词悬浮液的意思应理解为至少包括分散体。

本发明的扫描用悬浮液可用于确定微球的流动行为。

本发明的扫描用悬浮液也可用于检测血管生成的位点。通过确定根据本发 明的微球的流动行为可以检测血管生成的位点。典型地，微球用于此应用具有 约3～5μm的直径。

因此，本发明还提供根据本发明的微球用于检测血管生成的位点的应用。

本发明的扫描用悬浮液也很适用于检测恶性肿瘤，例如肿瘤。优选地，所 述肿瘤包括肝脏转移性肿瘤。

因此，本发明还提供根据本发明的微球用于检测诸如肿瘤的恶性肿瘤的应 用。可以检测这种肿瘤，而不需要使用放射性物质。可选择地，可以使用具有 低放射性的微球。在已检测到肿瘤后，可以用包括与所述扫描用悬浮液相同种 类的微球的根据本发明的治疗用组合物治疗肿瘤。然而，在这种治疗用组合物 中，所述微球优选呈现(更多的)放射性。尽管放射活性中的差异，但用于检 测肿瘤的诊断用组合物的微球与所述治疗用组合物的微球可以是化学上相同。

在一方面中，本发明提供用于检测例如肿瘤的恶性肿瘤的方法，包括

将包含根据本发明的能够至少部分扰乱磁场的微球的扫描用悬浮液给药至 个体；

获得扫描图像；以及

确定所述图像是否显示存在肿瘤。

在本发明的另一引人关注的实施方式中，本发明的微球具有15～200μm的 直径，更具体为15～100μm，甚至更具体为20～100μm，且最优选为20～50μm 或80～100μm。这种尺寸的微球非常适合放射治疗的目的。这种微球包括足够 大的直径，以使微球寄存(lodge)在动脉内。本发明还涉及根据本发明的微球 的应用，其中微球具有50～200μm的直径，以便栓塞(embolise)血管。在使 用例如50～200μm的较大微球中，可进行例如由结节性硬化症造成的骨癌和肿 瘤的肿瘤栓塞。当使用50～200μm直径的微球时，通向所述肿瘤的血管的栓塞 可延缓肿瘤生长。

由上可知，取决于特定的期望用途，根据本发明的微球的尺寸可变化较大。 本领域的技术人员应该理解，通过调整在上述的制备工艺条件中相关的工艺条 件，诸如溶剂蒸发过程的条件，可以获得所需的微球尺寸。

在本发明的另一实施方式中，将本发明的微球给药至目标群(complex of  interest)。

优选地，这种目标群包括具有可在有机体中执行所需功能的群。

更优选地，这种目标群包括有机体的细胞器或细胞。最优选地，这种目标 群包括脂质体或白细胞。在将本发明的微球给药至这种目标群之后，通过诸如 MRI的扫描方法可以检测到目标群。以此方式可以检测到目标群的存在和/或迁 移。例如，脂质体用于传递目标核酸至基因治疗的合适位点。如果这种脂质体 已提供有本发明的微球，那么可以确定所述脂质体存在于有机体内部的地方。 然后，可以估计目标核酸是否被传递到所需的位点。作为另一实例，在将本发 明的微球给药至白细胞之后，可以通过使用诸如MRI扫描方法来检测所述白细 胞至炎症或肿瘤位点的迁移。

因此，本发明还提供本发明的微球的用于检测目标群的存在和/或迁移的应 用。

由上可知，根据本发明的悬浮液可以用作治疗用组合物和/或诊断用组合 物。此外，所述悬浮液可用于制备诊断用组合物。

优选地，这种悬浮液基本上是非放射性的。

优选地，本发明的微球是可生物降解的，例如，它已被用于放射治疗和/ 或MRI后，可在动物体内降解。

此外，本发明提供本发明的微球用于制备放射性治疗用组合物的应用。此 外，本发明提供根据本发明的微球用于制备诊断用组合物的应用。

如在本申请中所使用的术语“个体”的意思是指动物，优选人类。

优选地，根据本发明的微球是顺磁性的，例如包括钬、钆和/或镝。

本发明还提供用于治疗患有例如肿瘤的恶性肿瘤的个体的方法，包括：

将包含能够至少部分干扰磁场的微球的扫描用悬浮液给药至所述个体；

获得个体的扫描图像；

确定在个体体内的微球分布；

将包含微球的治疗用组合物给药至个体。

治疗用组合物中的微球比扫描用悬浮液中的微球放射性更强。

根据本发明的放射性治疗用组合物特别适合于治疗肝脏肿瘤，例如肝脏转 移性肿瘤。

当然，也可以通过由本发明的微球引起的栓塞血管或通过视为间质性微近 距离放射疗法直接注射至肿瘤来治疗其它类型的肿瘤。

此外，本发明还提供用于制备用于治疗例如肿瘤的恶性肿瘤的治疗用组合 物的方法，包括以下步骤：

在第一步骤中获得扫描图像，更具体地获得提供有本发明的扫描用悬浮液 的人的MRI或核图像；

在第二步骤中使用具有与扫描用悬浮液中的微球基本相同的化学结构的微 球制备用于肿瘤治疗的治疗用悬浮液，其中制得的微球比扫描用悬浮液中的微 球的放射性更强。

在本发明的一个实施方式中，在获得所述扫描图像之前制备一些微球，其 中，所述一些微球的第一部分用于制备扫描用悬浮液，而一些微球的第二部分 用于制备治疗用悬浮液。

本发明还提供获得扫描图像的方法，包括将扫描用悬浮液给药至个体，并 随后生成个体的扫描图像，其中，该扫描用悬浮液包括根据本发明的扫描用悬 浮液。