水溶性的释放一氧化氮的聚葡糖胺和其用途制造技术

本申请公开的主题提供释放一氧化氮的多糖和寡糖，特别是聚葡糖胺，以及它们在生物医学和药学应用中的用途。更具体地，在一些实施方案中，本申请公开的主题提供释放一氧化氮的多糖和寡糖，所述多糖和寡糖以受控和靶向方式释放一氧化氮，从而延长一氧化氮的疗效和改善一氧化氮到靶细胞和/或组织的递送的特异性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水溶性的释放一氧化氮的聚葡糖胺和其用途政府权益本专利技术是在政府支持下在美国国家卫生研究院(TheNationalInstitutesofHealth)授予的EB000708拨款下作出的。政府对本专利技术具有一定的权利。专利
本申请公开的主题提供释放一氧化氮的多糖和寡糖，特别是聚葡糖胺，以及它们在生物医学和药学应用中的用途。更具体地，在一些实施方案中，本申请公开的主题提供释放一氧化氮的寡糖，所述寡糖以受控和靶向方式释放一氧化氮，从而延长一氧化氮的疗效和改善一氧化氮到靶细胞和/或组织的递送的特异性。
技术介绍
一氧化氮(NO)在生物学、生理学和病理生理学中的多方面作用的发现(参见Marietta,M.A.等人，BioFactors,2,219-225(1990))使人们寻找能够受控释放一氧化氮的一氧化氮供体。参见Keefer,L.K.,Chemtech,28,30-35(1998)。迄今为止，研究人员已经发现，NO调控心血管系统、胃肠系统、泌尿生殖系统、呼吸系统以及中枢和周围神经系统中的一系列生物过程。参见Ignarro,L.J.,NitricOxide:BiologyandPathobiology；AcademicPress:SanDiego,2000；以及Ignarro,L.J.等人，Proc.Natl.Acad.Sci.,USA.,84,9265-9269(1987)。此外，NO作为血管扩张剂的发现以及其作为抗生素和杀肿瘤因子的确定使得NO成为有吸引力的药物候选者。参见例如Radomski,M.W.等人，Br.J.Pharmacol.,92,639-646(1987)；Albina,J.E.和Reichner,J.S.；Canc.Metas.Rev.,17,19-53(1998)；Nablo,B.J.等人，J.Am.Chem.Soc.,123,9712-9713(2001)；Cobbs,C.S.等人，CancerRes.,55,727-730(1995)；Jenkins,D.C.等人，Proc.Natl.Acad.Sci.,USA.,92,4392-4396(1995)；以及Thomsen,L.L.等人，Br.J.Cancer.,72,41-44(1995)。已经报道几种一氧化氮供体，其中最著名的为N-二醇二氮烯鎓。通常，N-二醇二氮烯鎓NO供体是通过胺与NO在升高的压力下的反应合成的小分子，并且已被用于例如在水溶液中自发地产生NO。参见Hrabie,J.A.和Keefer,L.K.,Chem.Rev.,102,1135-1154(2002)。探索一氧化氮供体例如杀死肿瘤细胞的活性的治疗策略尚有疑问，这部分地因为本领域已知的一氧化氮递送系统任意释放或供给一氧化氮。因此，本领域需要以受控和/或靶向方式释放或供给一氧化氮的一氧化氮递送系统，以促进NO在生理学中的功能的改善理解并为NO相关疗法的开发作准备。
技术实现思路
在实施方案中，本文所公开的主题涉及含有共价结合的一氧化氮释放部分(即NO供体)的聚葡糖胺。聚葡糖胺骨架中的至少一个结构单元含有式I的结构单元。任选地，所述聚葡糖胺的至少一个结构单元还包含式II的结构单元。有利的是，本文所述的聚葡糖胺是水溶性的，并且能够将NO递送到靶标。在实施方案中，本文所公开的主题涉及向个体递送或释放NO的方法，其包括给药包含至少一个式I的结构单元并且任选地还包含至少一个式II的结构单元的聚葡糖胺。在实施方案中，本文所公开的主题涉及治疗个体的疾病状态的方法，其包括给药包含至少一个式I的结构单元并且任选地还包含至少一个式II的结构单元的聚葡糖胺。在实施方案中，本文所公开的主题涉及药物组合物，其含有聚葡糖胺以及药学上可接受的载体、赋形剂或稀释剂，所述聚葡糖胺包含至少一个式I的结构单元并且任选地还包含至少一个式II的结构单元。在实施方案中，本文所公开的主题涉及制备包含至少一个式I的结构单元并且任选地还包含至少一个式II的结构单元的聚葡糖胺的方法。在另一个实施方案中，本文所公开的主题涉及通过使用包含至少一个式I的结构单元并且任选地还包含至少一个式II的结构单元的聚葡糖胺来破坏、消除或防止生物膜的方法。在此处的附图和下文所述的说明书中全面地描述了该主题。附图简要说明图1描述了本申请公开的官能化的聚葡糖胺的有利性质。图2示出了在某些实施方案中发现的C、H和N的百分比。图3是某些实施方案的1HNMR。图4A描绘了某些壳寡糖CSO2-NO在不同NO缀合溶剂中的释放曲线。甲醇:H2O7:3总共产生0.87μmol/mg的NO储存；图4B描绘了壳聚糖2/NO-5k在甲醇(实心正方形)、甲醇/水9:1(实心圆圈)、甲醇/水8:2(空心三角形)、甲醇/水7:3(实心三角形)和甲醇/水6:4v/v(空心正方形)中的一氧化氮释放曲线的特定数据点。图5A和5B描绘了(A)某些释放NO的壳寡糖的实时NO释放曲线；以及(B)某些释放NO的壳寡糖的t[NO]对时间的曲线。图6示出了某些实施方案的t[NO]、[NO]max和t1/2。图7描绘的数据显示释放NO的CSO导致具有生物膜的铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)5-log减少。释放NO的壳寡糖(实心符号)和对照壳寡糖(空心符号)(壳聚糖1-5k；CSO1-NO(球形)、壳聚糖2-5k；CSO2-NO(正方形)和壳聚糖3-5k；CSO3-NO(三角形))对形成的铜绿假单胞菌生物膜的抗生物膜效力。对照壳寡糖未导致细菌活力显著降低。图8A和8B描绘了在L929小鼠成纤维细胞中的细胞毒性。暴露于对照壳寡糖和释放NO的壳寡糖的L929小鼠成纤维细胞的活力，所述壳寡糖在对于铜绿假单胞菌生物膜实现5-log细菌活力降低的浓度(MBC)下。每个参数用多个平行测定进行分析(n＝3)。图9A-F描绘了RITC标记的壳寡糖与生物膜中的铜绿假单胞菌缔合的共聚焦荧光图像(A.壳聚糖2/NO-5k，B.壳聚糖3/NO-5k，C.壳聚糖2-10k)，以及用D)壳聚糖2/NO-5k、E)壳聚糖3/NO-5k和F)壳聚糖2/NO-10k孵育的syto9标记的生物膜的图像。syto9的绿色荧光表示嵌入生物膜中的铜绿假单胞菌。RITC的红色荧光表示RITC标记的壳寡糖与在生物膜中的铜绿假单胞菌的缔合。比例尺：40μm。图10A-H描绘了与铜绿假单胞菌缔合的RITC改性的壳聚糖2/NO-5k在A)24分钟、B)28分钟、C)42分钟以及壳聚糖3/NO-5k在D)82分钟、E)86分钟、F)110分钟、H)120分钟(150μgmL-1)与铜绿假单胞菌缔合的明视野和荧光图像。用G)壳聚糖2/NO-5k孵育的铜绿假单胞菌在44分钟和用H)壳聚糖2/NO-5k孵育的铜绿假单胞菌在120分钟的叠加图像。具体实施方式本申请公开的释放一氧化氮(NO)的聚葡糖胺(在实施方案中也称为释放NO的壳寡糖)有利地是水溶性的并且是可调接的。这些性质有助于本申请公开的聚葡糖胺在水溶性治疗剂有利的治疗和疾病状态中，例如在囊性纤维化的治疗中的有效性。本申请公开的官能化的释放NO的聚葡糖胺所具备的优于已知的NO释放颗粒的其他优点包括：1.通过将含仲胺的低聚物链接枝到壳寡糖上的独特的合成途径和化学组成；2.NO储存和N本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚葡糖胺，其包含：至少一个以下结构单元：和任选存在的至少一个以下结构单元：其中，如果存在，R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、C1‑5烷基(C＝O)‑和C1‑5烷基；在每种情况下，是单键或双键，其中，在它是双键的每种情况下，连接到双键‑O的R1、R2、R3或R4不存在；当R1不存在时，R5是氢、羟基、C1‑5烷基或C1‑5烷氧基；当R3不存在时，R6是氢、羟基、C1‑5烷基或C1‑5烷氧基；其中，在它是单键的每种情况下，连接到双键‑O的R1、R2、R3或R4存在；当R1存在时，R5是氢；当R3存在时，R6是氢；Q是‑(CRcRd)v‑；其中Rc和Rd独立地为氢或C1‑5烷基；并且v是2‑6的整数；p是1‑10的整数；A是其中，L是S、O或N；并且在每种情况下，G独立地为氢，或者连同L一起形成一氧化氮供体，或者不存在；X是氢、C1‑5烷基，或者连同N一起形成一氧化氮供体；B是一个氢或‑Y‑Z，其中Y是间隔基，并且Z是聚合物或末端基团；D是‑NRaRb，其中Ra和Rb独立地选自氢、甲酰基、C1‑5烷基(C＝O)‑、C1‑5烷基和C1‑5烷基酯；或者D是

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.08.17 US 61/684,3731.聚葡糖胺，其包含：至少一个以下结构单元：和任选存在的至少一个以下结构单元：其中，如果存在，R1、R2、R3和R4各自独立地选自氢、C1-5烷基(C＝O)-和C1-5烷基；在每种情况下，是单键或双键，其中，在它是双键的每种情况下，连接到双键-O的R1、R2、R3或R4不存在；当R1不存在时，R5是氢、羟基、C1-5烷基或C1-5烷氧基；当R3不存在时，R6是氢、羟基、C1-5烷基或C1-5烷氧基；其中，在它是单键的每种情况下，连接到双键-O的R1、R2、R3或R4存在；当R1存在时，R5是氢；当R3存在时，R6是氢；Q是-(CRcRd)v-；其中Rc和Rd独立地为氢或C1-5烷基；并且v是2-6的整数；p是1-10的整数；A是其中，L是S、O或N；并且在每种情况下，G独立地为氢，或者连同L一起形成一氧化氮供体，或者不存在；X是氢、C1-5烷基，或者连同N一起形成一氧化氮供体；其中所述X和G中的至少一个连同所述聚葡糖胺上的其所结合的原子一起形成一氧化氮供体；B是一个氢或-Y-Z，其中Y是间隔基，并且Z是聚合物或末端基团；D是-NRaRb，其中Ra和Rb独立地选自氢、甲酰基、C1-5烷基(C＝O)-、C1-5烷基和C1-5烷基酯；或者D是2.权利要求1所述的聚葡糖胺，其包含以下结构单元：其中，m是1-10000的整数。3.权利要求1所述的聚葡糖胺，其中连同所述聚葡糖胺上的其所结合的原子一起的所述一氧化氮供体选自：二醇二氮烯鎓、亚硝基硫醇、亚硝胺、羟基亚硝胺、羟基胺、羟基脲以及它们的组合。4.权利要求3所述的聚葡糖胺，其中所述一氧化氮供体是二醇二氮烯鎓。5.权利要求2所述的聚葡糖胺，其中m是1-50的整数。6.权利要求2所述的聚葡糖胺，其中m是1-10的整数。7.权利要求1所述的聚葡糖胺，其包含至少一个以下结构单元：其中，D是-NRaRb，其中Ra和Rb独立地选自氢、甲酰基、C1-5烷基(C＝O)-、C1-5烷基和C1-5烷基酯。8.权利要求7所述的聚葡糖胺，其中在每种情况下，是单键，R1、R2、R3和R4各自为氢，并且R5和R6各自为氢。9.权利要求8所述的聚葡糖胺，其包含至少一个以下结构单元：10.权利要求9所述的聚葡糖胺，其中B是氢。11.权利要求10所述的聚葡糖胺，其中B是-Y-Z。12.权利要求11所述的聚葡糖胺，其中B是-Y-Z，其中Z具有以下结构：其中，在每种情况下，j是...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·卢，M·舍恩菲施，
申请(专利权)人：北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校，
类型：发明
国别省市：美国;US