DE112020002996T5

DE112020002996T5 - Polylysin-Polymere mit antimikrobieller und/oder krebsbekämpfender Aktivität

Info

Publication number: DE112020002996T5
Application number: DE112020002996.4T
Authority: DE
Inventors: Nathaniel Park; James Hedrick; Gavin Jones; Victoria PIUNOVA; Yi Yang Yang; Pang Kern Jeremy Tan; Chuan Yang; Cherylette Anne Alexander
Original assignee: Agency for Science Technology and Research Singapore; International Business Machines Corp
Current assignee: Agency for Science Technology and Research Singapore; International Business Machines Corp
Priority date: 2019-08-05
Filing date: 2020-07-15
Publication date: 2022-05-19
Also published as: GB202202615D0; GB2601680B; JP7481077B2; CN114245740A; GB202202352D0; WO2021024057A1; JP2022543409A; GB2601667A; WO2021024054A1; GB2601667B; CN114174276A; DE112020002988T5; GB2601680A; JP2022543408A

Abstract

Es werden Techniken für Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere bereitgestellt, die antimikrobielle und/oder krebsbekämpfende Aktivität haben können. Zum Beispiel kann eine oder mehrere hierin beschriebene Ausführungsform(en) eine chemische Zusammensetzung umfassen, die ein Polymer umfassen kann, das ein Molekülgerüst umfasst, das kovalent an eine anhängende funktionelle Guanidinium-Ggruppe gebunden ist, wobei das Molekülgerüst eine Polylysin-Struktur umfassen kann.

Description

HINTENGRUND
Der Gegenstand der Offenlegung bezieht sich auf antimikrobielle und/oder krebsbekämpfende Polymere und insbesondere auf ein oder mehrere Polylysin-Polymere, die antimikrobielle Aktivität und/oder krebsbekämpfende Aktivität zusammen mit Kompatibilität mit komplexen Formulierungen (z. B. anionischen Tensiden) aufweisen können.
KURZDARSTELLUNG
Im Folgenden wird eine Zusammenfassung dargestellt, die ein grundlegendes Verständnis einer oder mehrerer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitstellt. Diese Zusammenfassung dient nicht dazu, wesentliche oder kritische Elemente zu erkennen oder den Umfang der einzelnen Ausführungsformen oder den Umfang der Ansprüche abzugrenzen. Ihr einziger Zweck ist es, Konzepte in vereinfachter Form als Auftakt für die spätere, detailliertere Beschreibung darzustellen. In einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen werden Verbindungen und/oder Verfahren für Polylysin-Polymere beschrieben, die mit einer oder mehreren Guanidinium-Ggruppen funktionalisiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine chemische Zusammensetzung bereitgestellt. Die chemische Zusammensetzung kann ein Polymer umfassen, das ein Molekülgerüst umfasst, das kovalent an eine anhängende (pendent) funktionelle Guanidinium-Gruppe gebunden ist, wobei das Molekülgerüst eine Polylysin-Struktur umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren kann die Hemmung eines Pathogens durch Inkontaktbringen einer Zelle des Pathogens mit einem antimikrobiellen Polymer umfassen. Das antimikrobielle Polymer kann eine Polylysin-Struktur umfassen, die mit einer anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppe funktionalisiert ist.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren kann die Hemmung eines Krebses durch Inkontaktbringen einer Zelle des Krebses mit einem Polymer umfassen. Das Polymer kann eine Polylysin-Struktur umfassen, die mit einer anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppe funktionalisiert ist.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr, lediglich anhand von Beispielen, unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben, wie in den folgenden Figuren veranschaulicht:

1 veranschaulicht eine graphische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender chemischer Strukturen, die ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere mit antimikrobieller und/oder krebsbekämpfender Aktivität gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen charakterisieren können.
2 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Polymerisationsschemata, die die Synthese eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere mit antimikrobieller und/oder krebsbekämpfender Aktivität gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen charakterisieren können.
3 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme und entsprechender kernmagnetischer Resonanzspektren, die verschiedene Grade der Guanidinium-Funktionalisierung von Polylysin darstellen können, das gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen antimikrobielle und/oder krebsbekämpfende Aktivität aufweisen kann.
4A veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme, die die Wirksamkeit einer oder mehrerer Kombinationstherapien darstellen können, die ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere in Kombination mit einem oder mehreren Antibiotika gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen umfassen.
4B veranschaulicht eine graphische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme, die die Wirksamkeit einer oder mehrerer Kombinationstherapien, darstellen können, die eine oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere in Kombination mit Rifampicin gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen umfassen.
5 veranschaulicht eine grafische Darstellung einer beispielhaften, nicht einschränkenden chemischen Struktur, die ein oder mehrere anionisch funktionalisierte Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen charakterisieren kann.
6 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme und entsprechender kernmagnetischer Resonanzspektren, die verschiedene Grade anionischer Funktionalisierung eines oder mehrerer Polylysin-Polymere darstellen können, die gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen Kompatibilität mit einer oder mehreren komplexen Formulierungen aufweisen können.
7 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme, die die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen darstellen können.
8A veranschaulicht eine grafische Darstellung eines beispielhaften, nicht einschränkenden Diagramms, das die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen darstellen kann.
8B veranschaulicht eine grafische Darstellung eines beispielhaften, nicht einschränkenden Diagramms, das die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen darstellen kann.
8C veranschaulicht eine grafische Darstellung eines beispielhaften, nicht einschränkenden Diagramms, das die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen darstellen kann.
8D veranschaulicht eine grafische Darstellung eines beispielhaften, nicht einschränkenden Diagramms, das die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen darstellen kann.
9 veranschaulicht eine grafische Darstellung eines beispielhaften, nicht einschränkenden Diagramms, das die antimikrobielle Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen darstellen kann.
10 veranschaulicht ein Foto von beispielhaften, nicht einschränkenden Polylysin-Polymeren, um die Kompatibilität mit einem oder mehreren Tensiden gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen zu demonstrieren.
11 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme, die die krebsbekämpfende Aktivität von einem oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellen können.
12 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens zur Hemmung eines oder mehrerer Pathogene unter Verwendung eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere mit antimikrobieller und/oder krebsbekämpfender Aktivität gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen.
13 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens, das ein oder mehrere Pathogene unter Verwendung eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere mit antimikrobieller und/oder krebshemmender Aktivität gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen hemmen kann.
14 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens, das eine oder mehrere Krebserkrankungen hemmen kann, indem ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere mit antimikrobieller und/oder krebshemmender Aktivität gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
15 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens zur Hemmung eines oder mehrerer Krebsarten unter Verwendung eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere mit antimikrobieller und/oder krebshemmender Aktivität gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung dient lediglich zur Veranschaulichung und soll Ausführungsformen und/oder Anwendungen oder Verwendungen von Ausführungsformen nicht beschränken. Darüber hinaus sind ausdrückliche oder implizite Informationen, die in den vorangegangenen Abschnitten „Hintergrund“ oder „Kurzdarstellung“ oder im Abschnitt „Ausführliche Beschreibung“ enthalten sind, nicht bindend zu verstehen.
Im Folgenden werden eine oder mehrere Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen durchgängig gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu kennzeichnen. In der folgenden Beschreibung werden zur Erläuterung zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein besseres Verständnis der einen oder mehreren Ausführungsformen bereitzustellen. Es ist jedoch in verschiedenen Fällen offensichtlich, dass die eine oder die mehreren Ausführungsformen ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden können.
Antimikrobielle Mittel werden häufig in Verbraucherprodukten verwendet, um Infektionen zu verhindern und die Haltbarkeit der Produkte zu verlängern. Die meisten antimikrobiellen Mittel in Verbraucherprodukten haben ein Molekulargewicht von weniger als 500 Dalton (Da) und beinhalten Anilide (z. B. Triclocarban), Bisphenole (z. B. Triclosan), Biguanide (z. B. Chlorhexidin) und/oder quaternäre Ammoniumverbindungen (z. B. Cetylpyridiumchlorid und Cetrimid). Triclosan ist eine der am häufigsten verwendeten Verbindungen und findet sich in mehr als 50 % der Verbraucherprodukte, die Seife, Deodorant, Zahnpasta, Mundwasser und Kosmetika umfassen. Es ist wirksam gegen grampositive Bakterien, hat aber nur eine geringe Aktivität gegen gramnegative Bakterien und Schimmelpilze. Die meisten der oben aufgeführten antimikrobiellen Mittel weisen eine Resistenz gegen viele Stämme von Bakteriensporen (z. B. Clostridium-Spezies), grampositiven (z. B. Mykobakterien) und gramnegativen Bakterien (z. B. pseudomonas aeruginosa) auf. Ein großes Problem ist die Entwicklung von Kreuz- und Co-Resistenzen mit klinisch verwendeten Antibiotika, was das Resistenzdilemma ferner verkompliziert. Trotz der Bemühungen, neu entdeckte biochemische Wege und zelluläre Ziele in Mikroben zu nutzen, konnte die Pipeline zur Entwicklung chemischer Verbindungen für neue Antibiotika nicht mit der Entwicklung neuer antibiotikaresistenter Bakterienstämme Schritt halten, die Jahr für Jahr entdeckt werden.
Verschiedene hierin beschriebene Ausführungsformen können chemische Zusammensetzungen umfassen, die ein oder mehrere Polylysin-Polymere enthalten, die mit einer oder mehreren anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen funktionalisiert sind. Zusätzlich können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere antimikrobielle und/oder krebsbekämpfende Aktivität aufweisen. Eine oder mehrere Ausführungsformen können beispielhafterweise die Hemmung eines Pathogens (z.B. einer oder mehrerer bakterieller Infektionen) durch Inkontaktbringen einer oder mehrerer Zellen des Pathogens mit dem einen oder mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymeren betreffen. Eine oder mehrere Ausführungsformen können auch die Hemmung eines Krebses durch Inkontaktbringen einer oder mehrerer Zellen des Krebses mit dem einen oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren betreffen. In verschiedenen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere unterschiedliche Mengen an Funktionalisierung durch die eine oder die mehreren anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen aufweisen. Ferner können die ein oder mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymere mit einer Vielzahl komplexer Formulierungen, wie z. B. anionischen Tensiden, kompatibel sein.
Wie in den 1-5 dargestellt ist, kann „m“ eine Zahl darstellen, die beispielhafterweise größer oder gleich 5 und kleiner oder gleich 30 ist, und/oder „n“ kann eine Zahl darstellen, die beispielhafterweise größer oder gleich 0 und kleiner oder gleich 25 ist. Hinzufügung kann „*“ bedeuten: eine oder mehrere Wiederholungen aller und/oder Teile der gezeigten Strukturen, ein oder mehrere Wasserstoffe, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Kombination davon und/oder ähnliches. Sofern nicht anders angegeben, können die Materialien, die zur Erleichterung der hier beschriebenen Experimente, Tabellen, grafischen Darstellungen und/oder dergleichen verwendet werden, von den folgenden Quellen erworben werden. Die Bakterien staphylococcus aureus („S. aureus“, ATCC 29737), escherichia coli („E. coli“, ATCC 25922), pseudomonas aeruginosa („P. aeruginosa“, ATCC 9027), candida albicans („C. albicans“, ATCC 10231) und/oder klebsiella pneumoniae („K. pneumoniae“, ATCC700603) wurden von der American Type Culture Collection („ATCC“) erworben.
1 veranschaulicht eine grafische Darstellung einer beispielhaften, nicht einschränkenden ersten chemischen Struktur 100 und/oder zweiten chemischen Struktur 102, die ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen charakterisieren können. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. Wie in 1 gezeigt, können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere umfassen: α-Poly-L-Lysin-Strukturen (z. B. gemäß der zweiten chemischen Struktur 102), α-Poly-D-Lysin-Strukturen (z. B. gemäß der zweiten chemischen Struktur 102), ε-Poly-L-Lysin-Strukturen (z. B. gemäß der ersten chemischen Struktur 100) und/oder ε-Poly-D-Lysin-Strukturen (z. B. gemäß der ersten chemischen Struktur 100).
In verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere kationisch sein. Beispielhafterweise können eine oder mehrere positive Ladungen über das eine oder die mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere verteilt sein. Die eine oder mehreren Polylysin-Strukturen können beispielsweise ein oder mehrere protonierte primäre Amine umfassen, und/oder die eine oder mehreren anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen können ein oder mehrere protonierte Amine umfassen (z. B. protonierte primäre Amine und/oder protonierte sekundäre Amine). Dadurch können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere eine oder mehrere positive Ladungen über die betreffenden Polymere verteilen, so dass die Polymere in Gegenwart von Seifen und/oder Detergenzien aktiv werden können.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können das eine oder die mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere, die durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sind, ein zahlenmittleres Molekulargewicht („Mn“) aufweisen, das beispielsweise größer als oder gleich 2.000 Da und kleiner als oder gleich 4.000 Da (z.B. 4.000 Da) ist. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 ferner einen an das Molekülgerüst kovalent gebundenen Zuckerrest umfassen. Beispielhafterweise kann der Zuckerrest 10 Molprozent oder weniger des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere umfassen, die durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sind.
2 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Polymerisationsschemata, die die Synthese des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebenen Ausführungsformen erleichtern können. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. Das erste Polymerisationsschema 200 stellt eine beispielhafte Synthese von einem oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren in einer Umgebung mit hohem potentia hydrogenii („pH“) dar. Das zweite Polymerisationsschema 202 stellt eine beispielhafte Synthese eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere in einer Hochvakuum-Umgebung dar.
Wie in 2 gezeigt, kann das erste Polymerisationsschema 200 die Umsetzung eines oder mehrerer Polylysin-Polymere (die z. B. eine oder mehrere ε-Poly-L-Lysin- und/oder ε-Poly-D-Lysin-Strukturen umfassen) mit einem oder mehreren guanidiniumfunktionalisierten Reagenzien umfassen. Das eine oder die mehreren Guanidinium-funktionalisierten Reagenzien können eine oder mehrere funktionelle Guanidium-Gruppen umfassen. Beispielhafte Guanidinium-funktionalisierte Reagenzien können Praxadin (z. B. wie in 2 gezeigt) und/oder dergleichen beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt. In verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Polylysin-Polymere und/oder Guanidinium-funktionalisierten Reagenzien beschallt und/oder sanft erhitzt werden, bis beide Reagenzien vollständig aufgelöst sind. Hinzufügung können die ein oder mehreren Polylysin-Polymere und/oder Guanidinium-funktionalisierten Reagenzien in Gegenwart von Natriumcarbonat („Na2CO3“), Kaliumcarbonat, dreibasischem Kaliumphosphat, Natriumphosphat, Cäsiumcarbonat, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, einer Kombination davon und/oder dergleichen gemischt werden. Ferner können die ein oder mehreren Polylysin-Polymere und/oder Guanidinium-funktionalisierten Reagenzien in einer Umgebung mit hohem pH-Wert gemischt werden. Beispielhafterweise kann die Mischumgebung einen pH-Wert aufweisen, der größer als oder gleich 7 und kleiner als oder gleich 14 ist (z. B. ein pH-Wert von 9). Ein Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass, obwohl 2 das erste Polymerisationsschema 200 im Hinblick auf ε-Polylysin-Strukturen veranschaulicht, die Architektur des ersten Polymerisationsschemas 200 nicht so begrenzt ist. Beispielhafterweise können die verschiedenen Merkmale des hier beschriebenen ersten Polymerisationsschemas 200 in Bezug auf ein oder mehrere Polylysin-Polymere ausgeführt werden, die durch eine oder mehrere α-Polylysin-Strukturen gekennzeichnet sind.
Beispielhafterweise kann ein 20-mL-Szintillationsfläschchen mit Polylysin gefüllt und in 2 molarem (M) wässrigem Na2CO3 aufgelöst werden. Nach dem Auflösen kann Praxadin in Teilen über eine Zeitperiode von 16 Stunden addiert werden, während die Reaktion mittels NMR-Spektroskopie überwacht wird. Wenn der gewünschte Grad der Funktionalisierung erreicht ist, kann das Reaktionsgemisch in Aceton ausgefällt werden. Der entstandene Feststoff kann mit zusätzlichem Aceton und Tetrahydrofuran gewaschen werden. Der Feststoff kann dann in Wasser gelöst und mit konzentrierter HCl angesäuert werden (z. B. auf pH ~ 1) und anschließend 24 Stunden lang gegen Wasser (z. B. 1000-Da-MWCO-Membran) dialysiert werden, wobei das Wasser dreimal gewechselt wird. Nach der Dialyse kann die Probe gefriergetrocknet werden, um das gewünschte Guanidinium-funktionalisierte Polymer zu erhalten.
Wie in 2 gezeigt, kann das zweite Polymerisationsschema 202 die Umsetzung eines oder mehrerer Polylysin-Polymere (die z. B. eine oder mehrere ε-Poly-L-Lysin- und/oder ε-Poly-D-Lysin-Strukturen umfassen) mit einem oder mehreren Cyanamid-Reagenzien umfassen. Das eine oder die mehreren Polylysin-Polymere und/oder Cyanamid-Reagenzien können auf eine Temperatur erhitzt werden, die beispielhafterweise zwischen 80 Grad Celsius (°C) und 120 °C (z. B. 90 °C) oder darunter liegt. Hinzufügung können die ein oder mehreren Polylysin-Polymere und/oder Cyanamid-Reagenzien in einer Hochvakuum-Umgebung gemischt werden. Ein Fachmann wird ohne weiteres erkennen, dass, obwohl 2 das zweite Polymerisationsschema 202 im Hinblick auf ε-Polylysinstrukturen veranschaulicht, die Architektur des zweiten Polymerisationsschemas 202 nicht so begrenzt ist. Beispielhafterweise können die verschiedenen Merkmale des hier beschriebenen zweiten Polymerisationsschemas 202 in Bezug auf ein oder mehrere Polylysin-Polymere ausgeführt werden, die durch eine oder mehrere α-Polylysin-Strukturen gekennzeichnet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Reagenzien des ersten Polymerisationsschemas 200 und/oder des zweiten Polymerisationsschemas 202 (z. B. Guanidinium-funktionalisierte Reagenzien und/oder Cyanamid-Reagenzien) im Laufe der Zeit titriert werden, um einen gewünschten Grad der Funktionalisierung des einen oder der mehreren Polylysin-Polymere zu erreichen. Als Ergebnis des ersten Polymerisationsschemas 200 und/oder des zweiten Polymerisationsschemas 202 können das eine oder die mehreren Polylysin-Polymere mit anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen an einer oder mehreren Stellen der primären Amine der Polylysinstrukturen funktionalisiert werden. Zusätzlich können eines oder mehrere der primären Amine, die nicht durch eine Guanidiniumgruppe funktionalisiert sind, protoniert werden (z. B. durch die HCl). Dadurch können eine oder mehrere positive Ladungen entlang des Molekülgerüsts des einen oder der mehreren synthetisierten Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere verteilt werden.
3 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme der kernmagnetischen Resonanz („NMR“), die gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen verschiedene Mengen an Funktionalisierung des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere veranschaulichen können. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Grad der Funktionalisierung der Polylysin-Polymere mit den Guanidinium-Gruppen unter Verwendung von NMR überwacht werden. Wie in 3 gezeigt, kann das Alpha-Kohlenstoffatom, das in den Polylysin-Strukturen umfasst ist und/oder an eine primäre funktionelle Amin-Gruppe gebunden ist, durch „α'“ dargestellt werden, während Alpha-Kohlenstoffatome, die an eine funktionelle Guanidinium-Gruppe gebunden sind, durch „α“ dargestellt werden können. Durch Beobachtung der Protonenverschiebung und/oder der Amplitude der mit den α- und/oder α'-Kohlenstoffatomen verknüpften Spitzen lässt sich das Ausmaß der Funktionalisierung der Polylysin-Polymere mit den Guanidiniumgruppen ermitteln.
Das erste NMR-Diagramm 300 kann einem Polylysin-Polymer in Gegenwart von Chlorwasserstoff entsprechen. Das zweite NMR-Diagramm 302 kann einem Polylysin-Polymer entsprechen. Das dritte NMR-Diagramm 304 kann einem Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymer entsprechen, das zu 50 % mit einer oder mehreren Guanidin-Gruppen funktionalisiert ist. Das vierte NMR-Diagramm 306 kann einem mit Guanidinium funktionalisierten Polylysin-Polymer entsprechen, das zu 70 % mit einer oder mehreren Guanidin-Gruppen funktionalisiert ist. Das fünfte NMR-Diagramm 308 kann einem mit Guanidinium funktionalisierten Polylysin-Polymer entsprechen, das zu 90 % mit einer oder mehreren Guanidin-Gruppen funktionalisiert ist. Wie in 3 gezeigt, können Änderungen in den NMR-Diagrammen mit Änderungen im Ausmaß der Guanidinium-Funktionalisierung der Polylysin-Polymere korrelieren.
In verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere antimikrobielle Aktivität und/oder krebsbekämpfende Aktivität über einen oder mehrere Translokationsmechanismen aufweisen, die auf ein oder mehrere Pathogene (z. B. eine gramnegative Mikrobe, eine grampositive Mikrobe, einen Pilz und Hefe) und/oder Krebszellen gezielt sein können. In einer ersten Stufe des Translokationsmechanismus können ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere (z. B. gekennzeichnet durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102) an eine Membran einer Zielzelle (z. B. ein Bakterium und/oder eine Krebszelle) angezogen werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere elektrostatisch zur Zellmembran hingezogen werden. Beispielhafterweise können eine oder mehrere Guanidinium-Gruppen der Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere kationisch sein und/oder elektrostatisch von einer oder mehreren mit der Zellmembran verknüpften negativen Ladungen angezogen werden.
In einer zweiten Stufe des Translokationsmechanismus können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere die Zellmembran der betreffenden Zelle durchdringen und in das Innere der Zelle gelangen. Zum Beispiel kann die Zellmembran (die z.B. eine Lipiddoppelschicht umfasst) das Innere der betreffenden Zelle von der Umgebung der betreffenden Zelle trennen. In verschiedenen Ausführungsformen können die eine oder mehreren Guanidinium-funktionellen Gruppen des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere eine oder mehrere mehrzähnige Wasserstoffbrückenbindungen mit einer oder mehreren Phosphat-Gruppen in der Zellmembran ausbilden. Die eine oder mehreren mehrzähnigen Wasserstoffbrückenbindungen können eine Ladung der Zellmembran neutralisieren und so die Translokation der Zellmembran fördern. Beim Eintritt in die Zelle können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere mit einer Innenseite der Zellmembran verknüpft werden.
In einer dritten Stufe des Translokationsmechanismus können ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere von der Innenseite freigesetzt und in einem Zytoplasma der Zelle verteilt werden. In einer vierten Stufe des Translokationsmechanismus können das eine oder die mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymere einen oder mehrere zytosolische Bestandteile, wie Proteine, Enzyme und/oder Gene (z. B. in einem oder mehreren DNA-Segmenten der Zelle), ausfällen. Zum Beispiel können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere mit einem oder mehreren zytosolischen Proteinen, Enzymen und/oder Genen der Zelle interagieren und/oder die zytosolischen Bestandteile ausfällen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die beschriebene Wechselwirkung und/oder Ausfällung zwischen dem einen oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren und den zytosolischen Bestandteilen zur Apoptose von Zellen führen.
In verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere in einer oder mehreren Kombinationstherapien umfasst sein, um die antimikrobielle und/oder krebsbekämpfende Aktivität anderer therapeutischer Mittel zu verstärken. Wie hier verwendet, kann sich der Begriff „Kombinationstherapie“ auf die Verwendung mehrerer chemischer Verbindungen zur Behandlung einer Krankheit, eines Leidens und/oder von Krebs beziehen. Die chemischen Verbindungen können pharmazeutische Verbindungen umfassen, wie z. B. krebsbekämpfende Mittel und/oder Antibiotika. Hinzufügung können die chemischen Verbindungen auch andere als pharmazeutische Verbindungen umfassen, wie z. B. antimikrobielle Polymere (z. B. funktionalisierte Polylysin-Polymere). Die verschiedenen chemischen Verbindungen können in Kombination verwendet werden, um einen oder mehrere synergistische Effekte zu erzielen, die eine oder mehrere therapeutische Behandlungen der chemischen Verbindungen verbessern und/oder erleichtern können. Hinzufügung: Die Kombination kann verschiedene Typen von chemischen Verbindungen umfassen. Beispielhafterweise können eine oder mehrere pharmazeutische Verbindungen mit einem oder mehreren antimikrobiellen Polymeren in einer oder mehreren Kombinationstherapien kombiniert werden. Ferner kann die Hemmung der Krankheit (z. B. Pathogen und/oder Krebs) Folgendes umfassen: Behandlung der Krankheit, Ausrottung der Krankheit, Verzögerung der Krankheit, Milderung der Krankheit, Verringerung der Entwicklung einer Resistenz gegen die Behandlung durch die Krankheit, eine Kombination davon und/oder Ähnliches. Außerdem kann die Krankheit (z. B. eine Infektion) durch eine oder mehrere Mikroben (z. B. Bakterien, wie gramnegative Bakterien) verursacht werden.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere in einer Kombinationstherapie mit einem oder mehreren anderen antimikrobiellen Mitteln (z. B. antibakteriellen Mitteln) verwendet werden, um die antimikrobielle Aktivität des einen oder der mehreren anderen antimikrobiellen Mittel zu erhöhen. In ähnlicher Weise können in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere in einer Kombinationstherapie mit einem oder mehreren anderen krebsbekämpfenden Mitteln verwendet werden, um die krebsbekämpfende Aktivität des einen oder der mehreren anderen krebsbekämpfenden Mittel zu verstärken. Beispielhafte antimikrobielle Mittel, die in einer Kombinationstherapie mit einem oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren umfasst sein können, beinhalten, sind aber nicht beschränkt auf: Rifampicin, Imipenem, Meropenem, Penicillin, Rifamycin, Amoxicillin, Ceftiofur, Enrofloxacin, Chlortetracyclin, Fluconazol, eine Kombination davon und/oder dergleichen. Beispielhafte krebsbekämpfende Mittel, die in einer Kombinationstherapie mit einem oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren umfasst sein können, umfassen unter anderem Doxorubicin, Paclitaxol, 5-FU, Cisplatin, Gemcitabin, eine Kombination davon und/oder Ähnliches.
Beispielsweise können die ein oder mehreren zytosolischen Bestandteile (z. B. Proteine, Enzyme und/oder Gene), auf die das eine oder die mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymere abzielen, die Funktion des einen oder der mehreren anderen antimikrobiellen und/oder krebsbekämpfenden Mittel hemmen. Dadurch können das eine oder die mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere, die durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sein können, die antimikrobielle und/oder krebsbekämpfende Aktivität der anderen Wirkstoffe, die in einer Subjekt-Kombinationstherapie umfasst sind, verstärken, indem sie ein oder mehrere zytosolische Proteine, Enzyme und/oder Gene der Zielzelle binden und/oder ausfallen lassen.
4A-4B veranschaulichen grafische Darstellungen von beispielhaften, nicht einschränkenden Diagrammen, die die Wirksamkeit einer oder mehrerer Kombinationstherapien darstellen können, die ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polymere in Kombination mit einem oder mehreren Antibiotika gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen umfassen. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. Wie in den 4A und/oder 4B gezeigt, können beispielhafte Kombinationstherapien ein oder mehrere Polylysin-Polymere mit verschiedenen Graden der Guanidinium-Funktionalisierung zusammen mit Ceftiofur, Enrofloxacin, Chlortetracyclin und/oder Rifampicin umfassen. Zum Beispiel betreffen die in 4A und/oder 4B dargestellten Kombinationstherapien die Behandlung von K. pneumoniae.

Ferner kann die nachstehende Tabelle 1 die antimikrobielle Aktivität der mit Guanidinium funktionalisierten Polylysin-Polymere und/oder Antibiotika einzeln in Bezug auf K. pneumoniae darstellen. Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere haben eine vergleichbare MHK (MIC) wie unmodifiziertes Polylysin. Tabelle 1

Chemische Verbindung	MHK µg/mL)
Polylysin	7.8
Chemische Struktur 100 (50% Guanidinierung)	15.6
Chemische Struktur 100 (90% Guanidinierung)	15.6
Rifampicin	31.3
Ceftiofur	4.0-8.0
Enrofloxacin	1.0
Chlortetracyclin	15.6

Wie in 4A und/oder 4B (z. B. im Vergleich zu Tabelle 1), hat die Kombination aus einem oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren und den Antibiotika eine synergistische Wirkung. Beispielhafterweise ist ein partieller Inhibitions-Konzentrationsindex (Fractional Inhibitory Concentration Index, „FICI“) von: < 0,5 ein Hinweis auf eine synergistische Wirkung; 0,5 bis 1 ein Hinweis auf eine additive Wirkung; 1 bis 4 ein Hinweis auf eine Indifferenz gegenüber der Kombination; und/oder > 4 ein Hinweis auf eine antagonistische Wirkung. Die durch die Kombinationstherapie erzielte synergistische Wirkung nimmt mit dem Grad der Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere zu.
5 veranschaulicht eine grafische Darstellung einer beispielhaften, nicht einschränkenden dritten chemischen Struktur 500, die ein oder mehrere anionisch funktionalisierte Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehreren hier beschriebenen Ausführungsformen charakterisieren kann. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Selektivität der antimikrobiellen und/oder krebsbekämpfenden Aktivität des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere durch die Einführung eines oder mehrerer anionisch funktionalisierter Polylysin-Polymere (z. B. gekennzeichnet durch die dritte chemische Struktur 500) erheblich verstärkt werden. Wie in 5 gezeigt, können eine oder mehrere anionische Gruppen (z. B. dargestellt durch „X“ in 5) einer Polylysin-Struktur eine oder mehrere negative Ladungen bereitstellen. Beispielhafte anionische Gruppen (z. B. dargestellt durch „X“ in 5) können unter anderem umfassen: eine Sulfonat-Gruppe, eine Carboxylat-Gruppe, eine Phosphat-Gruppe, eine Boronat-Gruppe, eine Kombination davon und/oder dergleichen.
Beispielsweise können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere (z. B. gekennzeichnet durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102) mit einem oder mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymeren (z. B, gekennzeichnet durch die dritte chemische Struktur 500) kombiniert werden, um einen elektrostatischen Koazervatkomplex zu erzeugen, der neutral ist und die Toxizität des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere abschirmen kann, wenn der Komplex in einem Körper zirkuliert, wodurch die Toxizität des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere für Säugetierzellen verringert wird. In einigen Ausführungsformen können die Koazervatkomplexe durch Verabreichung des einen oder der mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymere in Gegenwart einer anionischen Gruppe ausgebildet werden.
Bei diesen Koazervatkomplexen kann es sich um wohldefinierte Nanokomplexe handeln, die hochgradig modular sind, eine abstimmbare Teilchengröße und eine neutrale Ladung aufweisen und unter physiologischen Bedingungen selbst in Gegenwart von Serumproteinen stabil bleiben. In einigen Ausführungsformen können die Koazervatkomplexe noch weiter mit Biotin funktionalisiert werden, um die Aufnahme des Koazervatkomplexes durch das Pathogen und/oder die Krebszellen weiter zu erhöhen. In einer oder mehreren weiteren Ausführungsformen können diese Koazervatkomplexe für diagnostische Zwecke verwendet werden. Bei diesen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere so kalibriert werden, dass sie auf einen bestimmten Pathogen- oder Krebszellentyp abzielen, und die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere können mit einem Fluoreszenzfarbstoff funktionalisiert werden, der in Reaktion auf die Reaktion des Koazervatkomplexes mit dem spezifischen Pathogen- oder Krebszellentyp leuchtet.
6 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender NMR-Diagramme, die die Funktionalisierung eines oder mehrerer anionisch funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen können. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
Das sechste NMR-Diagramm 600, dargestellt in 6, kann einem Polylysin-Polymer entsprechen. Das siebte NMR-Diagramm 602 in 6 kann einem Polylysin-Polymer in Gegenwart von Natriumhydroxid („NaOH“) entsprechen. Das achte, in 6 gezeigte NMR-Diagramm 604 kann einem Sulfonat-funktionalisierten Polylysin-Polymer entsprechen, das zu etwa 100% mit einer oder mehreren Sulfonat-Gruppen funktionalisiert ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann das in 6 charakterisierte Sulfonatfunktionalisierte Polylysin-Polymer ein beispielhaftes anionisch funktionalisiertes Polylysin-Polymer sein und/oder durch die vierte chemische Struktur 606 gekennzeichnet sein, die in Übereinstimmung mit der dritten chemischen Struktur 500 sein kann. Wie in 6 gezeigt, kann die Menge der Funktionalisierung durch die eine oder mehrere anionische Gruppen in einem anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymer auch mittels NMR überwacht werden.
7 veranschaulicht eine grafische Darstellung beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme, die die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere und/oder Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymer-Koazervat-Komplexe gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellen können. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
Diagramm 700 betrifft die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere, die durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sind. Linie 702 stellt die hämolytische Aktivität eines Sulfonat-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z. B. wie in 6 dargestellt) mit etwa 100 % Sulfonierung dar. Linie 704 stellt die hämolytische Aktivität eines mit Guanidinium funktionalisierten Polylysin-Polymers (z.B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 50% Guanidinierung dar. Linie 706 stellt die hämolytische Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z. B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 70% Guanidinierung dar. Linie 708 stellt die hämolytische Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z. B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 90 % Guanidinierung dar. Linie 710 kann die hämolytische Aktivität eines nicht-funktionalisierten Polylysin-Polymers darstellen.
Diagramm 714 betrifft die hämolytische Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymer-Koazervat-Komplexe. Die Linie 716 stellt die hämolytische Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymer-Koazervat-Komplexes dar, der ein Guanidinium-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 50% Guanidinierung und ein Sulfonat-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie durch die vierte chemische Struktur 606 gekennzeichnet) mit etwa 100% Sulfonierung umfasst. Linie 718 stellt die hämolytische Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymer-Koazervat-Komplexes dar, der ein Guanidinium-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 70% Guanidinierung und ein Sulfonat-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie durch die vierte chemische Struktur 606 gekennzeichnet) mit etwa 100% Sulfonierung umfasst. Linie 720 stellt die hämolytische Aktivität eines Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymer-Koazervat-Komplexes dar, der ein Guanidinium-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 90% Guanidinierung und ein Sulfonat-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie durch die vierte chemische Struktur 606 gekennzeichnet) mit etwa 100% Sulfonierung umfasst. Linie 722 stellt die hämolytische Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymer-Koazervat-Komplexes dar, der ein Guanidinium-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 100% Guanidinierung und ein Sulfonat-funktionalisiertes Polylysin-Polymer (z.B. wie durch die vierte chemische Struktur 606 gekennzeichnet) mit etwa 100% Sulfonierung umfasst. Wie in Diagramm 700 und/oder Diagramm 714 dargestellt, kann die Integration des einen oder der mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymere in einen oder mehrere Koazervatkomplexe mit einem oder mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymeren die hämolytische Aktivität des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere verringern.
In der nachstehenden Tabelle 2 wird ferner die antimikrobielle Aktivität der in Diagramm 700 und/oder Diagramm 714 dargestellten Polymere und/oder Koazervatkomplexe dargestellt. In Kombination veranschaulichen 7 und Tabelle 2, dass das eine oder die mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere eine starke antimikrobielle Aktivität aufweisen können und/oder dass die Koazervatkomplexe des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere ebenfalls eine antimikrobielle Aktivität aufweisen können, während sie gleichzeitig ein geringes Maß an hämolytischer Aktivität aufweisen.
Tabelle 2
8A-D veranschaulichen grafische Darstellungen beispielhafter, nicht einschränkender Diagramme, die die antimikrobielle Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere (z. B. gekennzeichnet durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102) gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellen können. Eine wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
8A stellt die hämolytische Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers dar, das durch die chemische Struktur 100 gekennzeichnet ist. Ferner ist in der nachstehenden Tabelle 3 die antimikrobielle Aktivität eines Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymers dargestellt. Tabelle 3

Chemische Verbindung S. aureus (µg/mL) E. coli (µg/mL) P. aeruginosa (µg/mL) C. albicans (µg/mL) Hämolyse, HC₅₀ (µg/mL)

Chemische Struktur 100 2 4 4 16 >2000
8B stellt die antimikrobielle Aktivität von Guanidinium-funktionalisiertem Polylysin-Polymer in Bezug auf S. aureus-Bakterien dar, wobei eine optische Dichte der Bakterien bei einer Wellenlänge von 600 Nanometern („O.D. 600“) gemessen wurde. 8C stellt die antimikrobielle Aktivität von Guanidinium-funktionalisiertem Polylysin-Polymer in Bezug auf E. coli-Bakterien dar. 8D stellt die antimikrobielle Aktivität eines Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymers in Bezug auf P. aeruginosa-Bakterien dar.
9 veranschaulicht eine grafische Darstellung eines beispielhaften, nicht einschränkenden Diagramms 900, das die Kompatibilität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere mit einer oder mehreren komplexen Formulierungen gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichen kann. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. In beispielhaften verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere mit einer oder mehreren komplexen chemischen Formulierungen kompatibel sein. Beispielhafte komplexe chemische Formulierungen können Folgendes beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt: anionische Tenside, anionische Polylysine, anionische Polycarbonate, anionische Polyester, eine Kombination davon und/oder dergleichen. 9 zeigt beispielsweise die antimikrobielle Aktivität eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere in Gegenwart des beispielhaften anionischen Tensids LAS (z. B. gekennzeichnet durch die in 9 dargestellte chemische Struktur).
10 veranschaulicht eine grafische Darstellung eines beispielhaften, nicht einschränkenden Fotos 1000, das das Ausmaß der Ausfällung eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere in Wasser gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellen kann. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen. Wie in 10 gezeigt, kann die Menge der Guanidinierung des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere die Ausfällungseigenschaften der Polymere beeinflussen. Beispielhafterweise können die ein oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere mit zunehmender Guanidinierung eine stärkere Ausfällung aufweisen.
11 veranschaulicht grafische Darstellungen von beispielhaften, nicht einschränkenden Diagrammen, die die krebsbekämpfende Aktivität des einen oder der mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellen können. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
Diagramm 1100 stellt die Lebensfähigkeit von BT-474-Zellen dar, die 48 Stunden lang mit einem oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren (z. B. gekennzeichnet durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102) in Kontakt gebracht wurden. Linie 1102 stellt die krebsbekämpfende Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z.B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 50% Guanidinierung dar. Linie 1104 stellt die krebsbekämpfende Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z. B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 70 % Guanidinierung dar. Linie 1106 stellt die krebsbekämpfende Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z. B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 90% Guanidinierung dar. Linie 1110 stellt die krebsbekämpfende Aktivität eines nicht funktionalisierten Polylysin-Polymers dar. Unmodifiziertes Polylysin hat IC₅₀ (hemmende Konzentration des Polymers, die zu 50 % Zelllebensfähigkeit führt) von über 1000 µg/ml, während Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere deutlich niedrigere IC₅₀-Werte aufweisen, was eine größere Zytotoxizität gegenüber Krebszellen belegt. Eine Zunahme der Guanidinierung führt außerdem zu einer stärkeren krebsbekämpfenden Aktivität.
Diagramm 1112 stellt die Lebensfähigkeit von Hep-G2-Zellen dar, die 24 Stunden lang mit einem oder mehreren Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymeren (z. B. gekennzeichnet durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102) in Kontakt gebracht wurden. Linie 1114 stellt die krebsbekämpfende Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z.B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 50% Guanidinierung dar. Linie 1016 stellt die krebsbekämpfende Aktivität eines Guanidinium-funktionalisierten Polylysin-Polymers (z. B. wie in 1 und/oder 2 dargestellt) mit etwa 90% Guanidinierung dar. Linie 1118 stellt die krebsbekämpfende Aktivität eines nicht funktionalisierten Polylysin-Polymers dar. Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere können deutlich niedrigere IC₅₀-Werte aufweisen als unmodifiziertes Polylysin, was eine größere Zytotoxizität gegenüber Krebszellen zeigt. Darüber hinaus führt eine Zunahme des Guanidinierungsgrades zu einer stärkeren krebsbekämpfenden Aktivität. In Tabelle 4 sind beispielhafterweise die IC₅₀-Werte der hier beschriebenen Guanidium-funktionalisierten Polylysin-Polymere dargestellt. Tabelle 4

Polymer IC₅₀ (µg/mL)

Polylysin 508

erste chemische Struktur 100 (˜50% Guanidinierung) 54.9

erste chemische Struktur 100 (˜90% Guanidinierung) 21.3
12 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens 1200, das die Hemmung eines oder mehrerer Pathogene mittels eines oder mehrerer Guanidinium-funktionalisierter Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehrerer hierin beschriebener Ausführungsformen betreffen kann. Eine wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
Bei 1202 kann das Verfahren 1200 die Verabreichung einer MIC eines oder mehrerer antimikrobieller Polymere an einen Patienten umfassen, der von einem Pathogen befallen ist. Das Pathogen kann beispielhafterweise eine gramnegative Mikrobe, eine grampositive Mikrobe, einen Pilz, eine Hefe, eine Kombination davon und/oder dergleichen umfassen.
Bei 1204 kann das Verfahren 1200 die Hemmung des Pathogens durch Inkontaktbringen einer oder mehrerer Zellen des Pathogens mit einem oder mehreren antimikrobiellen Polymeren umfassen, wobei das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen können, die mit einer oder mehreren anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen funktionalisiert sind. Beispielhafterweise können die ein oder mehreren antimikrobiellen Polymere durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Hemmung bei 1204 durch das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere über einen Translokationsmechanismus erleichtert werden, der die Translokation des einen oder der mehreren antimikrobiellen Polymere durch eine Membran der Zelle und/oder die Ausfällung des einen oder der mehreren antimikrobiellen Polymere innerhalb eines Cytosols der Zelle umfassen kann. Dabei können das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere mit einem oder mehreren zytosolischen Bestandteilen der Zelle, wie einem oder mehreren Proteinen, Enzymen und/oder Genen, in Wechselwirkung treten und/oder diese ausfällen.
In verschiedenen Ausführungsformen können die ein oder mehreren antimikrobiellen Polymere in einem Koazervatkomplex enthalten sein, der ferner ein oder mehrere anionische Polymere umfasst. Das eine oder die mehreren anionischen Polymere können eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen, die mit einer oder mehreren anhängigen anionischen funktionellen Gruppen funktionalisiert sind, wie z. B. einer Sulfonat-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe und/oder einer Phosphat-Gruppe. Beispielhafterweise können die ein oder mehreren anionischen Polymere durch die dritte chemische Struktur 500 gekennzeichnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere in einer Kombinationstherapie mit einem oder mehreren antibakteriellen Mitteln umfasst sein, wobei das antimikrobielle Polymer die antimikrobielle Aktivität des antibakteriellen Mittels verstärken kann. Beispielhafterweise können ein oder mehrere zytosolische Bestandteile, auf die das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere abzielen, für die Hemmung einer oder mehrerer Funktionen des einen oder der mehreren antimikrobiellen Mittel verantwortlich sein. Dadurch kann die antimikrobielle Aktivität des einen oder der mehreren antimikrobiellen Mittel durch Hemmung (z. B. durch Bindung und/oder Ausfällung) des einen oder der mehreren zytosolischen Bestandteile durch das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere verstärkt werden.
13 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens 1300, das die Hemmung eines oder mehrerer Pathogene durch ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen kann. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
Bei 1302 kann das Verfahren 1300 die Synthese eines oder mehrerer antimikrobieller Polymere umfassen, wobei das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen können, die mit einer oder mehreren anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen funktionalisiert sind. Beispielhafterweise können die ein oder mehreren antimikrobiellen Polymere durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Synthese bei 1302 gemäß dem einen oder mehreren Merkmalen des ersten Polymerisationsschemas 200 und/oder des zweiten Polymerisationsschemas 202 ausgeführt werden.
Zusätzlich können in einer oder mehreren Ausführungsformen die ein oder mehreren antimikrobiellen Polymere in einen oder mehrere Koazervatkomplexe und/oder Kombinationstherapien integriert werden. Beispielhafterweise kann das Verfahren 1300 bei 1304 die Integration des einen oder mehrerer antimikrobieller Polymere in einen oder mehrere Koazervatkomplexe mit einem oder mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymeren umfassen. Beispielsweise können das eine oder die mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymere eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen, die mit einer oder mehreren anhängigen anionischen funktionellen Gruppen funktionalisiert sind, wie zum Beispiel: einer Sulfonat-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe und/oder einer Phosphat-Gruppe. Beispielhafterweise können die ein oder mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymere durch die dritte chemische Struktur 500 gekennzeichnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Toxizität des einen oder der mehreren antimikrobiellen Polymere durch die Integration bei 1304 verringert werden.
In einem anderen Beispiel kann das Verfahren 1300 bei 1306 die Integration des einen oder der mehreren antimikrobiellen Polymere in eine oder mehrere Kombinationstherapien mit einem oder mehreren anderen antimikrobiellen Mitteln (z. B. antibakteriellen Mitteln) umfassen. Beispielsweise können die ein oder mehreren antimikrobiellen Polymere die antimikrobielle Aktivität des einen oder der mehreren anderen antimikrobiellen Mittel verstärken. Beispielhafterweise können ein oder mehrere zytosolische Bestandteile, auf die das eine oder mehrere antimikrobielle Polymere abzielen, für die Hemmung einer oder mehrerer Funktionen des einen oder der mehreren antimikrobiellen Mittel zuständig sein. Dadurch kann die antimikrobielle Aktivität des einen oder der mehreren antimikrobiellen Mittel (z. B. antibakterielle Mittel) durch die Hemmung (z. B. durch Bindung und/oder Ausfällung) des einen oder der mehreren zytosolischen Bestandteile durch das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere verstärkt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die ein oder mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymere sowohl in einen oder mehrere Koazervatkomplexe als auch in Kombinationstherapien integriert werden.
Bei 1308 kann das Verfahren 1300 die Hemmung eines oder mehrerer Pathogene durch Inkontaktbringen einer oder mehrerer Zellen des einen oder der mehreren Pathogene mit dem einen oder den mehreren antimikrobiellen Polymeren umfassen. Das Pathogen kann beispielhafterweise eine gramnegative Mikrobe, eine grampositive Mikrobe, einen Pilz, eine Hefe, eine Kombination davon und/oder dergleichen umfassen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Hemmung bei 1308 durch das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere über einen Translokationsmechanismus erleichtert werden, der die Durchdringung des einen oder der mehreren antimikrobiellen Polymere durch eine Membran der Zelle und/oder die Ausfällung des einen oder der mehreren antimikrobiellen Polymere innerhalb eines Cytosols der Zelle umfassen kann. Dabei können das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere mit einem oder mehreren zytosolischen Bestandteilen der Zelle, wie einem oder mehreren Proteinen, Enzymen und/oder Genen, in Wechselwirkung treten und/oder diese ausfällen. Wobei das eine oder die mehreren antimikrobiellen Polymere in eine oder mehrere Kombinationstherapien integriert sind, können die ein oder mehreren Translokationsmechanismen, die von dem einen oder den mehreren antimikrobiellen Polymeren ausgeführt werden, die Aktivität des einen oder der mehreren anderen antimikrobiellen Mittel verstärken.
14 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens 1400, das die Hemmung eines oder mehrerer Krebserkrankungen durch ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen kann. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
Bei 1402 kann das Verfahren 1400 die Verabreichung einer MHK (MIC) eines oder mehrerer Polymere an einen Patienten umfassen, der von einem Krebs befallen ist. Der Krebs kann beispielhafterweise BT-474-Zellen und/oder Hep-G2-Zellen umfassen.
Bei 1404 kann das Verfahren 1400 die Hemmung des Krebses durch Inkontaktbringen einer oder mehrerer Zellen des Krebses mit einem oder mehreren Polymeren umfassen, wobei das eine oder die mehreren Polymere eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen können, die mit einer oder mehreren anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen funktionalisiert sind. Beispielhafterweise können das eine oder die mehreren Polymere durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Hemmung bei 1404 durch das eine oder die mehreren Polymere über einen Translokationsmechanismus erleichtert werden, der die Durchdringung des einen oder der mehreren Polymere durch eine Membran der Zelle und/oder die Ausfällung des einen oder der mehreren Polymere innerhalb eines Cytosols der Zelle umfassen kann. Dadurch können das eine oder die mehreren Polymere mit einem oder mehreren zytosolischen Bestandteilen der Zelle, wie einem oder mehreren Proteinen, Enzymen und/oder Genen, interagieren und/oder diese ausfällen.
In verschiedenen Ausführungsformen können das eine oder die mehreren Polymere in einem Koazervatkomplex enthalten sein, der ferner ein oder mehrere anionische Polymere umfasst. Das eine oder die mehreren anionischen Polymere können eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen, die mit einer oder mehreren anhängigen anionischen funktionellen Gruppen funktionalisiert sind, wie z. B. einer Sulfonat-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe und/oder einer Phosphat-Gruppe. Beispielhafterweise können die ein oder mehreren anionischen Polymere durch die dritte chemische Struktur 500 gekennzeichnet sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen können das eine oder die mehreren Polymere in einer Kombinationstherapie mit einem oder mehreren krebsbekämpfenden Mitteln umfasst sein, wobei das Polymer die krebsbekämpfende Aktivität des krebsbekämpfenden Mittels verstärken kann. Beispielhafterweise können ein oder mehrere zytosolische Bestandteile, auf die das eine oder die mehreren Polymere abzielen, für die Hemmung einer oder mehrerer Funktionen des einen oder der mehreren krebsbekämpfenden Wirkstoffe verantwortlich sein. Dadurch kann die krebsbekämpfende Aktivität des einen oder der mehreren krebsbekämpfenden Mittel durch Hemmung (z.B. durch Bindung und/oder Ausfällung) des einen oder der mehreren zytosolischen Bestandteile durch das eine oder die mehreren Polymere verstärkt werden.
15 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften, nicht einschränkenden Verfahrens 1500, das die Hemmung eines oder mehrerer Pathogene durch ein oder mehrere Guanidinium-funktionalisierte Polylysin-Polymere gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Ausführungsformen betreffen kann. Die wiederholte Beschreibung ähnlicher Elemente, die in anderen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden, wird der Kürze halber weggelassen.
Bei 1502 kann das Verfahren 1500 die Synthese eines oder mehrerer Polymere umfassen, wobei das eine oder die mehreren Polymere eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen können, die mit einer oder mehreren anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppen funktionalisiert sind. Beispielhafterweise können das eine oder die mehreren Polymere durch die erste chemische Struktur 100 und/oder die zweite chemische Struktur 102 gekennzeichnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Synthese bei 1502 gemäß dem einen oder mehreren Merkmalen des ersten Polymerisationsschemas 200 und/oder des zweiten Polymerisationsschemas 202 ausgeführt werden.
Außerdem können in einer oder mehreren Ausführungsformen das eine oder die mehreren Polymere in einen oder mehrere Koazervatkomplexe und/oder Kombinationstherapien integriert werden. Beispielhafterweise kann das Verfahren 1500 bei 1504 die Integration des einen oder der mehreren Polymere in einen oder mehrere Koazervatkomplexe mit einem oder mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymeren umfassen. Beispielsweise können das eine oder die mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymere eine oder mehrere Polylysin-Strukturen umfassen, die mit einer oder mehreren anhängigen anionischen funktionellen Gruppen funktionalisiert sind, wie zum Beispiel: einer Sulfonat-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe und/oder einer Phosphat-Gruppe. Beispielhafterweise können die ein oder mehreren anionisch funktionalisierten Polylysin-Polymere durch die dritte chemische Struktur 500 gekennzeichnet sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Toxizität des einen oder der mehreren Polymere durch die Integration bei 1404 verringert werden.
In einem weiteren beispielhaften Verfahren kann das Verfahren 1500 bei 1506 die Integration des einen oder der mehreren Polymere in eine oder mehrere Kombinationstherapien mit einem oder mehreren krebsbekämpfenden Mitteln umfassen. Zum Beispiel können das eine oder die mehreren Polymere eine krebsbekämpfende Aktivität des einen oder der mehreren krebsbekämpfenden Mittel verstärken. Beispielhafterweise können ein oder mehrere zytosolische Bestandteile, auf die das eine oder die mehreren Polymere abzielen, für die Hemmung einer oder mehrerer Funktionen des einen oder der mehreren krebsbekämpfenden Mittel zuständig sein. Dadurch kann die krebsbekämpfende Aktivität des einen oder der mehreren krebsbekämpfenden Mittel durch die Hemmung (z. B. durch Bindung und/oder Ausfällung) des einen oder der mehreren zytosolischen Bestandteile durch das eine oder die mehreren Polymere verstärkt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen können das eine oder die mehreren Guanidiniumfunktionalisierten Polylysin-Polymere sowohl in einen oder mehrere Koazervatkomplexe und/oder Kombinationstherapien integriert werden.
Bei 1508 kann das Verfahren 1500 die Hemmung eines oder mehrerer Krebserkrankungen durch Inkontaktbringen einer oder mehrerer Zellen der einen oder mehreren Krebserkrankungen mit dem einen oder mehreren Polymeren umfassen. Der Krebs kann beispielhafterweise BT-474-Zellen und/oder Hep-G2-Zellen umfassen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Hemmung bei 1508 durch das eine oder die mehreren Polymere über einen Translokationsmechanismus erleichtert werden, der die Durchdringung des einen oder der mehreren Polymere durch eine Membran der Zelle und/oder die Ausfällung des einen oder der mehreren Polymere innerhalb eines Cytosols der Zelle umfassen kann. Dabei können das eine oder die mehreren Polymere mit einem oder mehreren zytosolischen Bestandteilen der Zelle, wie einem oder mehreren Proteinen, Enzymen und/oder Genen, in Wechselwirkung treten und/oder diese ausfällen. Wobei das eine oder die mehreren Polymere in eine oder mehrere Kombinationstherapien integriert sind, können die ein oder mehreren Translokationsmechanismen, die von dem einen oder den mehreren Polymeren ausgeführt werden, die Aktivität des einen oder der mehreren anderen krebsbekämpfenden Mittel verstärken.
Wie in der vorliegenden Offenlegung verwendet, soll der Begriff „oder“ als einschließendes „oder“ und nicht als ausschließendes „oder“ verstanden werden. Das heißt, soweit nicht anders angegeben oder aus dem Kontext klar erkennbar ist, soll „X verwendet A oder B“ für alle natürlichen einschließenden Vertauschungen gelten. Das heißt, wenn X verwendet A; X verwendet B oder X verwendet A und B gilt, dann ist „X verwendet A oder B“ in jedem der vorstehenden Fälle erfüllt. Darüber hinaus sind die Artikel „ein/einer/eine/eines“ und „einen/eine/eines“, so wie sie in dieser Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen verwendet werden, generell so zu verstehen, dass „ein(e) oder mehrere“ gemeint ist, soweit nicht anders angegeben oder sich diese Artikel durch den Kontext klar auf eine Singularform beziehen. Wie hierin verwendet, werden die Begriffe „Beispiel“ und/oder „beispielhaft“ verwendet, um als Beispiel, Fall oder Veranschaulichung zu dienen. Um Zweifel auszuschließen, wird der hier offenbarte Gegenstand nicht durch solche Beispiele eingeschränkt. Darüber hinaus ist jeder Aspekt oder jeder Entwurf, der hierin als „Beispiel“ und/oder „beispielhaft“ beschrieben wird, nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Entwürfen auszulegen, noch soll es gleichwertige beispielhafte Strukturen und Techniken ausschließen, die Fachleute kennen.
Es ist natürlich nicht möglich, jede denkbare Kombination von Komponenten, Produkten und/oder Verfahren zum Zweck der Beschreibung dieser Offenbarung darzustellen, aber ein Fachmann kann erkennen, dass viele weitere Kombinationen und Veränderungen dieser Offenbarung möglich sind. Soweit die Begriffe „enthalten/beinhalten“, „aufweisen“, „besitzen“ und Ähnliches in der ausführlichen Beschreibung, den Ansprüchen, Anhängen und Zeichnungen verwendet werden, sollen diese Begriffe darüber hinaus in ähnlicher Weise wie der Begriff „aufweisen“ einschließend sein, so wie „aufweisen“ ausgelegt wird, wenn es als Übergangswort in einem Anspruch verwendet wird. Die Beschreibungen der verschiedenen Ausführungsformen wurden zum Zwecke der Veranschaulichung vorgestellt, sollen jedoch nicht erschöpfend oder auf die Ausführungsformen beschränkt sein. Für Fachleute ist offensichtlich, dass viele Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne vom Anwendungsbereich der beschriebenen Ausführungsformen abzuweichen. Die hierin verwendete Terminologie wurde gewählt, um die Grundgedanken der Ausführungsformen, die praktische Anwendung oder technische Verbesserung gegenüber Technologien auf dem Markt bestmöglich zu erläutern oder es Fachleuten zu ermöglichen, die hierin beschriebenen Ausführungsformen zu verstehen.

Claims

Chemische Zusammensetzung, umfassend: ein Polymer, umfassend ein Molekülgerüst, das kovalent an eine anhängige funktionelle Guanidinium-Gruppe gebunden ist, wobei das Molekülgerüst eine Polylysin-Struktur umfasst.
Chemische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die anhängige funktionelle Guanidinium-Gruppe ein primäres Amin der Polylysin-Struktur ersetzt.
Chemische Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die Polylysin-Struktur ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: α-Poly-L-Lysin, α-Poly-D-Lysin, ε-Poly-L-Lysin und ε-Poly-D-Lysin.
Chemische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer eine antimikrobielle Aktivität gegen ein Pathogen aufweist und wobei das Pathogen ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: einer gramnegativen Mikrobe, einer grampositiven Mikrobe, einem Pilz und Hefe.
Chemische Zusammensetzung nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein therapeutisches Mittel, wobei das Polymer eine Aktivität des therapeutischen Mittels durch Wechselwirkung mit einem zytosolischen Bestandteil einer Zelle, auf die die Aktivität abzielt, verstärkt, und wobei das therapeutische Mittel ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: einem antibakteriellen Mittel und einem krebsbekämpfenden Mittel.
Chemische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer chemisch mit einem anionischen Tensid kompatibel ist.
Chemische Zusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner umfasst: ein zweites Polymer, umfassend ein zweites Molekülgerüst, das kovalent an eine anhängige anionische funktionelle Gruppe gebunden ist, wobei das zweite Molekülgerüst eine andere Polylysin-Struktur umfasst und wobei die anhängige anionische funktionelle Gruppe ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: einer Sulfonat-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe, einer Boronat-Gruppe und einer Phosphat-Gruppe.
Chemische Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Polymer durch eine chemische Formel gekennzeichnet ist:
wobei „m“ eine erste Zahl größer als oder gleich 5 und kleiner als oder gleich 30 ist; und wobei „n“ eine zweite Zahl größer als oder gleich 0 und kleiner als oder gleich 25 ist.
Verfahren, umfassend: Hemmen eines Pathogens durch Inkontaktbringen einer Zelle des Pathogens mit einem antimikrobiellen Polymer, wobei das antimikrobielle Polymer eine Polylysin-Struktur umfasst, die mit einer anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppe funktionalisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Hemmen durch das antimikrobielle Polymer über einen Translokationsmechanismus erleichtert wird, der die Translokation des antimikrobiellen Polymers durch eine Membran der Zelle und die Ausfällung eines Biomakromoleküls innerhalb eines Cytosols der Zelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das antimikrobielle Polymer in einem Koazervatkomplex enthalten ist, der ferner ein anionisches Polymer umfasst, wobei das anionische Polymer eine andere Polylysin-Struktur umfasst, die mit einer anhängigen anionischen funktionellen Gruppe funktionalisiert ist, und wobei die anhängige anionische funktionelle Gruppe ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: einer Sulfonat-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe, einer Boronat-Gruppe und einer Phosphat-Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das antimikrobielle Polymer in einer Kombinationstherapie mit einem antimikrobiellen Mittel enthalten ist, wobei das antimikrobielle Polymer die antimikrobielle Aktivität des antimikrobiellen Mittels verstärkt.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Pathogen ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: einem gramnegativen Bakterium, einem grampositiven Bakterium, einem Pilz und Hefe.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das antimikrobielle Polymer durch eine chemische Formel gekennzeichnet ist:
wobei „m“ eine erste Zahl größer als oder gleich 5 und kleiner als oder gleich 30 ist; und wobei „n“ eine zweite Zahl größer als oder gleich 0 und kleiner als oder gleich 25 ist.
Ein Verfahren, umfassend: Hemmen eines Krebses durch Inkontaktbringen einer Zelle des Krebses mit einem Polymer, wobei das Polymer eine Polylysin-Struktur umfasst, die mit einer anhängenden funktionellen Guanidinium-Gruppe funktionalisiert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Erleichterung des Hemmens durch das Polymer über einen Translokationsmechanismus erfolgt, der die Translokation des Polymers durch eine Membran der Zelle und die Ausfällung eines Biomakromoleküls innerhalb eines Cytosols der Zelle umfasst.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Polymer ferner in einem Koazervatkomplex enthalten ist, der ferner ein anionisches Polymer umfasst, wobei das anionische Polymer eine andere Polylysin-Struktur umfasst, die mit einer anhängigen anionischen funktionellen Gruppe funktionalisiert ist, und wobei die anhängige anionische funktionelle Gruppe ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus: einer Sulfonat-Gruppe, einer Carboxylat-Gruppe, einer Boronat-Gruppe und einer Phosphat-Gruppe.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Polymer in einer Kombinationstherapie mit einem krebsbekämpfenden Mittel enthalten ist, wobei das Polymer die krebsbekämpfende Aktivität des krebsbekämpfenden Mittels verstärkt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Zelle ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus einer BT-474-Zelle und einer HepG2-Zelle.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Polymer durch eine chemische Formel gekennzeichnet ist:
wobei „m“ eine erste Zahl größer als oder gleich 5 und kleiner als oder gleich 30 ist; und wobei „n“ eine zweite Zahl größer als oder gleich 0 und kleiner als oder gleich 25 ist.