DE69432559T2

DE69432559T2 - Verwendung von eisenbindenden polymeren zur herstellung eines medikaments zur oralen verabreichung

Info

Publication number: DE69432559T2
Application number: DE69432559T
Authority: DE
Inventors: Stephen Randall Holmes-Farley; Mandeville, Iii
Original assignee: Geltex Pharmaceuticals Inc
Current assignee: Genzyme Corp
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: US5702696A; JP3645259B2; US6605270B1; US5487888A; ATE238060T1; DE69432559D1; EP0699072B1; EP0699072A4; WO1994027621A1; JPH09501144A; AU6948994A; EP0699072A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Eisenbindenden Polymeren, insbesondere Polymeren, die oral verabreicht werden, zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung der Absorption von Eisen aus der Nahrung aus dem Gastrointestinaltrakt.
Eine verminderte Aufnahme von Eisen aus der Nahrung ist bei mehreren verwandten Stoffwechselstörungen klinisch von Bedeutung. Bei Patienten mit Hämochromatose wird zuviel Eisen aus der Nahrung absorbiert, und die Patienten erleiden eine Eisenüberladung. Die genetische Hämochromatose beruht auf einer somatischen Genmutation. Obgleich eine Gewebsschädigung bei Individuen, die bezüglich des fehlerhaften Gens homozygot sind, am größten ist, ist die verminderte Eisenaufnahme auch bei Patienten erwünscht, die bezüglich der betreffenden Mutation heterozygot sind (Frinch et al., N. Engl. J. Med., 306: 1520, 1982). Die erworbene Hämochromatose umfasst körperliche Zustände, die durch eine mit Eisenüberladung einhergehenden Gewebsverletzung gekennzeichnet sind, wobei Krankheitsprozesse, die sich von genetischen Mutationen unterscheiden, zu der übermäßigen Eisenaufnahme führen. Beispiele für solche Krankheiten umfassen die Eisenüberladungsanämien, wie die Thalassämie und die Sideroblastenanämie, sowie bestimmte Typen von Leber-Fehlfunktion (Finch et al., N. Engl. J. Med., 306: 1520, 1982). Die massiven Eisenablagerungen in Körpergeweben führen sowohl bei der genetischen als auch bei der erworbenen Hämochromatose zu einem entsprechenden Organversagen.
Bis jetzt wurden bei allen Individuen relativ hohe Eisenkonzentrationen als wünschenswert betrachtet. Nun sind bekanntlich jedoch erhöhte Herzerkrankungsraten mit erhöhten Serum-Ferrithinspiegeln (Indikator für die körperliche Eisen-Beladung) verbunden. Beim heterozygoten Zustand der Hämochromatose genügt beispielsweise der Eisenüberladungsgrad nicht, um zu den traditionellen Überladungssymptomen einschließlich Abdominalschmerzen, Hepatomegalie, Diabetes, Impotenz und Graupigmentierung der Haut zu führen. Die Eisenüberladung kann allerdings ausreichen, um eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für eine Herzerkrankung, wie kongestives Herzversagen, hervorzurufen.
Ein typischer erwachsener Mann weist in seinem Körper 4-6 g Eisen auf und absorbiert etwa 1 mg des aus seiner täglichen Nahrung verfügbaren 10-20 mg Eisens. Eisen wird in zwei Grundformen, freies Eisen und Häm-gebundenes Eisen, absorbiert. Freies Eisen kann entweder die zweiwertige (Fe&spplus;²) oder dreiwertige (Fe&spplus;³) Form sein und mit verschiedenen organischen und anorganischen Nahrungsbestandteilen (wie Phosphat, Phytat und Citrat) komplexiert sein. Die beiden Formen des freien Eisens werden gleich gut absorbiert, mit der Maßgabe, dass sie beide in ionisierter Form und nicht in den leicht gebildeten und unlöslichen Hydroxiden verbleiben. Eine typische Ernährung eines Erwachsenen enthält etwa 1,6 mg Häm-gebundenes Eisen und 13 mg freies Eisen. Häm- gebundenes Eisen wird, obgleich es in der Nahrung in geringeren Mengen vorhanden ist als freies Eisen, leichter absorbiert als freies Eisen. Etwa 23% des Häm-gebundenen Eisens sind für die Absorption verfügbar, während der absorbierbare Bruchteil an freiem Eisen in der Nahrung in Abhängigkeit von den anderen Bestandteilen der Nahrung im Bereich von 3 bis 8% liegt. Das Ergebnis dieser Faktoren besteht darin, dass sowohl Häm-gebundenes als auch freies Eisen zur Eisenaufnahme aus der Nahrung nennenswert beitragen.
Eisen wird primär in den proximalen Abschnitten des Dünndarms absorbiert. Es wird über die Schleimhautzellen absorbiert, zu den entsprechenden Formen aufbereitet und an das Plasma abgegeben.
Die US-A-4 613 616 offenbart bestimmte polymere Eisen- Chelatbildner auf der Basis von Hydroxamsäure. Die Verbindung ist zur Behandlung von Eisenüberladungsstörungen geeignet, die insbesondere von einer Eisenvergiftung und von der Krankheit β-Thalassämie, die sonst als Cooley's Anämie bekannt ist, herrühren. Die polymere Hydroxamsäure der US-A-4 613 616 zeigt eine hohe Selektivität für Eisen, eine gute Wasserlöslichkeit sowohl für den Chelatbildner als auch seinen Eisenkomplex, eine geringe Toxizität und erhöhte Bioaktivität, das heißt, die Fähigkeit zur Entfernung von Eisen in vivo.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Verwendung von mindestens einem Polymer, das Eisen aus der Nahrung bindet und das nicht toxisch und nach Aufnahme stabil ist, zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung der Eisenabsorption aus der Nahrung bei einem Patienten, wobei das Medikament oral zu verabreichen ist.
Nicht toxisch bedeutet, dass bei Aufnahme in therapeutisch wirksamen Mengen weder die Polymere noch die beim Ionenaustausch an den Körper abgegebenen Ionen schädlich sind.
"Stabil" bedeutet, dass sich die Polymere bei Aufnahme in therapeutisch wirksamen Mengen nicht auflösen oder anderweitig unter Bildung potentiell schädlicher Nebenprodukte zersetzen und im wesentlichen intakt bleiben, so dass sie gebundenes Eisen aus dem Körper abtransportieren können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform vermindert ein Polymer des erfindungsgemäßen Verfahrens die Eisenabsorption aus der Nahrung um mindestens etwa 70% und mehr bevorzugt um mindestens etwa 95%. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vermindert das Polymer die Absorption von Häm-Eisen aus der Nahrung um mindestens etwa 70%. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vermindert das Polymer die Absorption von freiem Eisen aus der Nahrung um mindestens etwa 70%.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Polymer primäre, sekundäre, tertiäre oder quaternäre Amine. Diese Amine können -NR&sub3;&spplus; umfassen, wobei jede R-Gruppe unabhängig H oder eine Niedrigalkyl- oder eine Arylgruppe ist.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Polymer Eisenchelatbildnergruppen, die eine Phenolat-, enolische Hydroxyl-, Keton-, Aldehyd-, Carboxylat-, Phosphat-, Phosphonat-, Thiolat-, Sulfid-, Disulfid-, Hydroxamsäure-, Hydroxamat-, Amin-, Amid-, Nitron-, Ether-, Thiol-, Hydroxyl-, Sulfonat-, Nitril- oder eine Isonitrilgruppe oder eine Kombination hiervon umfassen können.
Die erfindungsgemäßen Polymere können vernetzt sein.
Ein Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel
oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl und R, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl oder Arylgruppe ist, gekennzeichnet.
Ein zweites Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe mit der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, und R, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe ist, und M&supmin; jeweils ein austauschbares negativ geladenes Gegenion ist.
Ein drittes Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, und R&sub1; und R&sub2;, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe sind, und M&supmin; jeweils ein austauschbares negativ geladenes Gegenion ist.
Ein viertes Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe mit der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, R&sub3; entweder H oder eine Niedrigalkylgruppe ist, und R&sub1; und R&sub2;, jeweils unabhängig, H, OH, eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe oder (CH&sub2;CH&sub2;NH)mH sind, wobei m eine ganze Zahl von 1 bis 10000 ist.
Ein fünftes Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe mit der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, R&sub3; entweder H oder eine Niedrigalkylgruppe ist, R&sub1;, R&sub2; und R&sub4;, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe sind, und x eine ganze Zahl von 1 bis 25 ist.
Ein sechstes Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe mit der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, und R&sub3; entweder H oder eine Niedrigalkylgruppe ist, R&sub1; und R&sub2;, jeweils unabhängig, H, OH, eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe oder ein Eisenbindender Ligand sind. Diese Eisen-bindenden Liganden sind organische Gruppierungen, die eine oder mehrere funktionelle Gruppen umfassen, die mit Eisen einen Komplex zu bilden vermögen. Solche komplexbildende Gruppen umfassen Phenolat, enolisches Hydroxyl, Keton, Aldehyd, Carboxylat, Phosphat, Phosphonat, Thiolat, Sulfid, Disulfid, Hydroxamsäure, Hydroxamat, Amin, Amid, Nitron, Ether, Thiol, Hydroxyl, Sulfonat, Nitril, Isonitril oder eine Kombination hiervon.
Ein siebtes Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe mit der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, R&sub1; entweder H oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe ist, R&sub2; H, OH, eine Niedrigalkylgruppe oder ein Eisen-bindender Ligand ist. Die Eisenbindenden Liganden sind organische Gruppierungen, die eine oder mehrere funktionelle Gruppen umfassen, die zur Komplexbildung mit dem Eisen in der Lage sind. Solche komplexbildenden Gruppen umfassen Phenolat, enolisches Hydroxyl, Keton, Aldehyd, Carboxylat, Phosphat, Phosphonat, Thiolat, Sulfid, Disulfid, Hydroxamsäure, Hydroxamat, Amin, Amid, Nitron, Ether, Thiol, Hydroxyl, Sulfonat, Nitril, Isonitril oder eine Kombination hiervon.
Ein achtes Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe mit der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, R&sub1; und R&sub2;, jeweils unabhängig, H, eine Alkylgruppe, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, oder eine Arylgruppe, die 1 bis 12 Atome enthält, sind. Ein spezielles Beispiel ist Poly(vinylamin).
Ein neuntes Beispiel für ein bevorzugtes Polymer ist durch eine wiederkehrende Gruppe mit der Formel
oder ein Copolymer hiervon gekennzeichnet, wobei n eine ganze Zahl ist, R&sub1;, R&sub2; und R&sub3;, jeweils unabhängig, H, eine Alkylgruppe, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, oder eine Arylgruppe, die 1 bis 12 Atome enthält, sind, und M&supmin; jeweils ein austauschbares negativ geladenes Gegenion ist. Ein spezielles Beispiel ist Poly(trimethylammoniumbromid).

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Polymere werden vorzugsweise vernetzt, in einigen Fällen durch Zugabe eines vernetzenden Comonomers zu dem Reaktionsgemisch während der Polymerisation. Beispiele für geeignete vernetzende Comonomere sind Diacrylate und Dimethacrylate (z. B. Ethylenglycoldiacrylat, Propylenglycoldiacrylat, Butyleriglycoldiacrylat, Ethylenglycoldimethacrylat, Propylenglycoldimethacrylat, Butylenglycoldimethacrylat, Polyethylenglycoldimethacrylat, Polyethylenglycoldiacrylat), Methylenbisacrylamid, Methylenbismethacrylamid, Ethylenbisacrylamid, Ethylenbismethacrylamid, Ethylidenbisacrylamid, Divinylbenzol, Bisphenol-A-dimethacrylat und Bisphenol-A- diacrylat. Die Menge des vernetzenden Comonomers beträgt typischerweise 1,0 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das kombinierte Gewicht von Vernetzungsmittel und Monomer.
In einigen Fällen werden die Polymere nach der Polymerisation vernetzt. Ein Verfahren zum Erhalt einer solchen Vernetzung umfasst die Umsetzung des Polymers mit difunktionellen Vernetzungsmitteln, wie Epichlorhydrin, Succinyldichlorid, dem Diglycidylether von Bisphenol A, Pyromellitdianhydrid, Toluoldiisocyanat und Ethylendiamin. Ein typisches Beispiel ist die Umsetzung von Poly(ethylenimin) mit Epichlorhydrin. In diesem Beispiel wird Epichlorhydrin (1-100 Teile) einer Lösung zugesetzt, die Polyethylenimin (100 Teile) enthält, und zur Beschleunigung der Umsetzung erhitzt. Weitere Verfahren zur Auslösung der Vernetzung an bereits polymerisierten Materialien umfassen die Exposition gegenüber ionisierender Strahlung, ultravioletter Strahlung, Elektronenstrahlen, Radikalen und Pyrolyse, sind jedoch nicht darauf beschränkt.
Die Polymere zum Binden von freiem Eisen und Häm-gebundenem Eisen können verschieden sein. Ihre Wirksamkeit wird durch verschiedene Tests bewertet. Aus diesen Gründen werden die beiden Eisentypen getrennt besprochen.

Häm-gebundenes Eisen

Ein Verfahren zur Sequestrierung von Häm-gebundenem Eisen umfasst sein Binden an ein Polymer, was es zum Eintritt in die Schleimhautzellen unfähig macht. Die Struktur von Häm-gebundenem Eisen ist nachstehend gezeigt.
Es existieren mehrere logische Wege zur Anknüpfung dieses Moleküls an einem Polymer, wie nachstehend beschrieben.
1. Da der pH-Wert im Dünndarm typischerweise etwa 7 beträgt, werden die beiden Carbonsäuregruppen wahrscheinlich unter Bildung von negativ geladenen RCO&sub2;&supmin;Gruppen ionisiert. Wenn das Polymer positiv geladene Gruppen enthält, kann das Häm über seine negativ geladenen Gruppen durch einen Ionenaustauschermechanismus gebunden werden. Beispiele für positiv geladene Gruppen (bei pH 7) umfassen primäre, sekundäre, tertiäre und quaternäre Amine.
2. Das Eisenatom ist an sich auch zum Binden verfügbar, obwohl vier seiner sechs Koordinationsstellen vom Häm eingenommen werden. In natürlichen Proteinen, wie Hämoglobin und Cytochrom C, sind diese Stellen an solche Liganden, wie die Stickstoffgruppe von Histidin und die Schwefelgruppe von Methionin, gebunden. Somit umfasst das Polymer einen oder mehrere geeignete Liganden, um direkt an das Eisenatom zu binden.
3. Ein Polymer mit einer Koordinationsstelle, die für die verschiedenen Teile des Häm-Eisens eine geeignete Solvatation bereitstellt, bindet es ebenfalls wirksam. Die Häm-Einheit umfasst eine Vielzahl von in ihren Solvatationsanforderungen variierenden organischen funktionellen Gruppen, die von den verschiedenen Carbonsäuregruppen, die am besten durch polare wasserstoffbindende Gruppierungen solvatisiert werden, bis zu den Allylgruppen, die besser durch nichtpolare, nicht- wasserstoffbindende Gruppierungen solvatisiert werden, reichen.
4. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst ein Polymer, das zwei oder mehrere dieser Mechanismen in einer einzigen Stelle oder alternativ an getrennten Stellen kombiniert.
Um das Potential eines jeden Polymerkandidaten zu bewerten, wurde ein Test erfunden, um die Bindung der Eisen-Häm-Einheit an das Polymer quantitativ zu bestimmen. Dieser Test umfasst das Rühren des Polymers in einer Lösung, die dazu ausgelegt ist, die physiologischen Bedingungen zu simulieren. Die gewählte Menge an Häm entspricht 10 mg Eisen (eine typische tägliche Aufnahme) und wird in 1 l Fluid gelöst (die Menge, die typischerweise an einem Tag aus dem Dünndarm ausgeschieden wird).

Häm-Eisen-Testlösung

NaCl 17,5 g
NaHCO&sub3; 7,6 g
Hämin 0,35 g, gelöst in 5 ml 1 M NaOH + 50 ml Wasser
Wasser 3 l Gesamtvolumen
Essigsäure PH-Einstellung auf 7
Eine bestimmte Polymermenge wurde 3 h in 100 ml dieser Lösung gerührt. Der pH-Wert wurde sowohl zu Beginn als auch am Ende dieses Zeitraums auf 7,0 eingestellt. Anschließend wurde der Feststoff abfiltriert, und die Menge an Häm, die immer noch in der Lösung vorhanden war, wurde spektroskopisch bestimmt. Für ein gegebenes Polymer ist die in der Lösung verbleibende Menge an Häm eine Funktion der bei dem Test verwendeten Polymermenge.
Wie in der folgenden Tabelle gezeigt, korreliert die Menge eines bevorzugten Polymers, Poly(ammoniumbutylacrylamid) (ABA), positiv mit dem nach der Filtration zurückbleibenden Prozentgehalt an Häm.
Die Spalte Tagesdosis ist eine Abschätzung der Dosis, die für eine Person erforderlich ist, die 10 mg/Tag an Häm-Eisen verbraucht. Sie muss somit, um 99% des Häm- Eisens aus dieser individuellen Ernährung zu sequestrieren, im Laufe des Tages 1,3 g Polymer aufnehmen.
Dieser Test ist gegenüber dem pH-Wert der Testlösung äußerst empfindlich, und es muss darauf geachtet werden zu gewährleisten, dass der pH 7,0 beträgt. Wenn der pH- Wert über pH 7 ansteigt, sinkt das Binden wesentlich. Außerdem ist Häm bei pH-Werten unter 7 (insbesondere unter 5,5) unlöslich und fällt aus. Somit müssen die Tests sorgfältig bei pH 7 durchgeführt werden.
Um das relative Bindungsvermögen einer Vielzahl von Polymeren zu bewerten, wurden einige ausgewählte Gesichtspunkte überprüft. Die nachstehende Tabelle zeigt die Daten für eine Anzahl solcher Polymere.
Um die Ionenaustauscher-Wirkungen (Bindungsverfahren 1) mit den hydrophoben Wirkungen (Verfahren 3) zu kombinieren, wurden eine Reihe von Copolymeren gebildet. Im ersten Fall wurde ein Copolymer, das Ammoniumethylacrylamid (AEA) und Allylacrylamid (AA) umfasst, mit Allylacrylamid-Anteilen im Bereich von 0% bis 75% hergestellt. Wie aus den Daten nachstehend gesehen werden kann, ist die Bindung um so schwächer je höher der Anteil an Allylacrylamid in dem Polymer ist. In diesem Fall erhöhte die zusätzliche Hydrophobie das Binden nicht.
Polymer %Rest-Häm (0,2 g/100 ml)
100% AEA < 2
75% AEA, 25% AA ca. 5
50% AEA, 50% AA ca. 35
25% AEA, 75% AA ca. 50
Es wurden auch andere Polymere hergestellt, um die hydrophoben Wirkungen auf das Binden zu testen. Eine Serie umfasst einen Vergleich eines Acrylamidpolymers mit dem hydrophoberen Methacrylamid-Äquivalent. Ein zweiter Vergleich aus dieser Serie umfasst die Sustitution von Methylgruppen durch hydrophobere Ethylgruppen. Aus diesen Vergleichen geht kein eindeutiger Trend bezüglich der Auswirkung der Hydrophobie auf den Wirkungsgrad der Eisenbindung hervor.
Weitere Vergleiche im Hinblick auf die Hydrophobie befinden sich in der folgenden Liste von Polymeren:
Durch diese Vergleiche wird wiederum gezeigt, dass die erhöhte Hydrophobie die Eisenbindung nicht verbessert. Um viele dieser Vergleiche durchzuführen, wurden einige der Eisen-bindenden Monomere mit einem nicht polaren Monomer verdünnt. Diese Verdünnung erniedrigt zwangsläufig die Konzentration des Hauptmonomers. Alternativ kann das Hauptmonomer mit einem hydrophilen Monomer verdünnt werden, wodurch die verdünnenden Wirkungen von den Wirkungen einer erhöhten Hydrophobie getrennt werden.
In diesem Fall ist die Eisenbindung viel schlechter, wenn die Aminfunktionalität mit Hydroxylfunktionalität verdünnt wird, eine Substitution, von der nicht erwartet wird, dass sie das Polymer wesentlich hydrophober macht. Dieses Ergebnis legt nahe, dass die Verdünnung des Hauptmonomers ein kritischer Faktor ist und die hydrophobe/hydrophile Wirkung sekundär sein kann. Die Verdünnung mit Acrylamid- und Phosphonsäurefunktionalität wirkt sich auch auf die Bindungseigenschaften negativ aus. In diesem Fall kann die an den Phosphonsäuregruppen erwartete negative Ladung das Binden der negativ geladenen Hämgruppen hemmen.
Eine Vielzahl von weiteren aminhaltigen Polymeren wurde auf die Häm-Eisenbindung getestet. Die Daten für diese Polymere sind nachstehend gezeigt. Polyvinylamin ist eindeutig sehr wirksam (unter den Besten), während die anderen Polymere weniger wirksam sind. Aus diesen und anderen Daten ist es offensichtlich, dass zur Bindung von Häm-gebundenem Eisen sämtliche Typen von Aminen (primäre, sekundäre, tertiäre, quaternäre und heterocyclische) hergestellt werden können.
Eine Vielzahl von Polymeren mit funktionellen Gruppen, die zur direkten Bindung an das Eisenatom im Häm ausgelegt sind, wurde mit den nachstehend gezeigten Ergebnissen getestet. Zwei von diesen, Poly(AEABMP) und Poly(AEABPHA), enthielten zudem eine Aminfunktionalität, die unter den Bedingungen des Eisenbindungstests positiv geladen sein kann. Somit sind sie sowohl zur direkten Bindung als auch zur Bindung durch Ionenaustausch in der Lage. Die Polymere ohne dieses Vermögen (die ersten sechs in der nachstehenden Tabelle) waren weniger wirksam als diejenigen hiermit.
Es wird vielleicht erwartet, dass der Vernetzungsgrad die Häm-Bindungsmerkmale dieser Polymere beeinflussen könnte. Da Häm ein relativ großes Molekül ist, könnte es beim Finden seines Weges in ein stark vernetztes polymeres Gel Schwierigkeiten haben. Alternativ könnte ein zu locker vernetztes Netzwerk ein Hämmolekül aufgrund des potentiell größeren Entropieverlusts beim Binden daran nicht wirksam halten. Ein stark vernetztes Netzwerk könnte Hohlräume aufweisen, die gerade groß genug sind, damit ein Häm genau hineinpasst, genauso wie Substrate in enzymatisch aktive Stellen passen, während sich ein weniger vernetztes Polymer vielleicht mit einem nennenswerten Verlust seiner inneren Entropie um ein Häm wickeln muss.
Um solche Hypothesen teilweise zu bewerten, wurden zwei identische Polymere mit verschiedenen Mengen an Vernetzung synthetisiert. Poly(ammoniumbutylacrylamid) wurde entweder mit 5 oder 10% Methylenbisacrylamid als Vernetzungsmittel synthetisiert. Die Daten nachstehend zeigen, dass wenig Unterschied festgestellt wurde. Entweder es besteht eine geringe Wirkung des Vernetzungsgrades auf die Häm-Eisenbindung, oder die Wirkungen treten hauptsächlich außerhalb des getesteten Bereichs auf.
Zwei im Handel erhältliche vernetzte Polymermaterialien, die Aminfunktionalität enthalten, sind Questran® (Cholestyramin; Bristol Laboratories) und Colestid® (Colestipol; Upjohn). Die Strukturen dieser Polymere sind nachstehend gezeigt.
Die Testergebnisse der Häm-Bindung für diese Polymere sind in der folgenden Tabelle angegeben. Diese Produkte zeigen etwas Affinität zu Häm-Eisen, allerdings sind sie nicht so effektiv wie einige der vorstehend beschriebenen Polymere.
Polymer (0,2 g) %Rest-Häm
Cholestyramin 53
Colestipol 60
Für zwei der Polymere wurde die Häm-Eisenbindung auch in Gegenwart einer Vielzahl von potentiellen Dünndarm- Inhalten getestet. Es wurde eine Testlösung mit den folgenden Bestandteilen hergestellt:
Bestandteil Menge
Hämin 0,12 g, gelöst in 50 ml Wasser + 3 ml 1 N NaOH
Wasser auf 1 l Gesamtvolumen (ca. 900 ml)
NaCl 5,8 g
NaHC&sub3; 2,5 g
rohe Taurocholinsäure 2,86 g
α-Alanin 0,5 g
Argininhydrochlorid 0,5 g
Asparaginmonohydrat 0,5 g
Asparaginsäure 0,5 g
Citrullin 0,5 g
Cystein 0,5 g
β-3,4-Dihydroxyphenylalanin 0,5 g
Glutaminsäure 0,5 g
Glycin 0,5 g
β-3,4-Dihydroxyphenylalanin 0,5 g
Glutaminsäure 0,5 g
Glycin 0,5 g
Histidinhydrochlorid 0,5 g
Isoleucin 0,5 g
Leucin 0,5 g
Lysinhydrochlorid 0,5 g
Methionin 0,5 g
Norleucin 0,5 g
Norvalin 0,5 g
Ornithinhydrochlorid 0,5 g
Phenylalanin 0,5 g
Prolin 0,5 g
Serin 0,5 g
Threonin 0,5 g
Tryptophan 0,5 g
Tyrosin 0,5 g
Valin 0,5 g
Der pH-Wert wurde mit Essigsäure auf 7,1 eingestellt, und etwas nicht gelöstes Material wurde abfiltriert.
Dieser dunkelbraunen Testlösung wurden 0,2 g Polymer zugesetzt. Die Lösung wurde 3 h gerührt, während dessen sich der pH-Wert auf ca. 7,5 verschob (und nicht wieder eingestellt wurde). Der Feststoff wurde abfiltriert und der Eisengehalt durch Atomabsorptionsspektroskopie in einem kommerziellen Labor mit den folgenden Ergebnissen analysiert:
Obgleich es offensichtlich ist, dass die Polymere in der Nur-Häm-Eisenlösung nicht so wirksam sind, wie sie es sind, vermögen sie immer noch eine nennenswerte Menge zu binden.

Freies Eisen

Ein wirksames Verfahren zur Sequestrierung von freiem Eisen umfasst das Anknüpfen von klassischen Eisenchelatbildnern an einer vernetzten Polymerhauptkette. Typischerweise sind Eisenchelatbildner kleine Moleküle, die zwischen zwei und sechs Untereinheiten, die sich direkt an das Eisenatom anheften, aufweisen. Ein gutes Beispiel ist Desferal® (Deferoxaminmesylat). Gute Chelatbildner enthalten solche Gruppierungen, wie Phenolate, enolische Hydroxyle, Ketone, Aldehyde, Carboxylate, Phosphate und Phosphonate, Thiolate, Sulfide und Disulfide, Hydroxamsäuren und Hydroxamate, Amine, Amide und Nitrone. Die Polymere können so ausgelegt sein, dass das Eisen vollkommen durch die Seitenkettengruppen chelatisiert wird:
oder so, dass es mindestens teilweise durch die Hauptkette chelatisiert wird.
Um das Potential eines jeden Polymerkandidaten zu bewerten, wurde ein Test zur Quantifizierung der Bindung von Eisen an das Polymer erfunden. Dieser Test umfasste das Rühren des Polymers in einer Lösung, die dazu ausgelegt war, die physiologischen Bedingungen zu simulieren. Die an Eisen gewählte Menge entspricht ca. 9 mg Eisen (eine typische tägliche Aufnahme) und wird in 1 l Fluid (die Menge, die typischerweise in einem Tag vom Dünndarm ausgeschieden werden) gelöst.

Freie Eisentestlösung

NaCl 20 g
FeCl&sub3;·6 H&sub2;O 0,13 g
Citronensäure 0,09 g
Wasser 3 l Gesamtvolumen
NaOH PH-Einstellung auf 7
Nachstehend sind die Ergebnisse für eine Vielzahl von Polymeren gezeigt.
Einige der Polymere sind eindeutig wirksamer als andere, wobei Poly(vinylamin), Poly(ethylenimin) und Poly(dimethylaminopropylmethacrylamid) unter den wirksamsten sind.

Verfahren

Häm-Eisentest

Das zu testende Polymer wird gemahlen und auf eine Mesh-Größe von -80/+200 gesiebt, es sei denn, es liegt bereits als feines Pulver vor, in welchem Falle es so verwendet wird. Eine abgemessene Menge des Polymers (typischerweise 0,05-0,2 g) wird in 100 ml der Häm- Testlösung suspendiert. Der pH-Wert wird unter Verwendung entweder von Essigsäure oder, wenn notwendig 1 N NaOH, auf 7,0 eingestellt. Anschließend wird das Gemisch 3 h gerührt, wonach der pH-Wert erneut auf 7,0 eingestellt wird. Der Feststoff wird sodann unter Verwendung von Whatman Filterpapier Nr. 1 abfiltriert, und die Flüssigkeit wird spektroskopisch geprüft.
Häm-gebundenes Eisen weist bei ca. 340-380 nm eine breite Absorption auf. Die Absorption wird bei 365 nm bestimmt und auf eine Grundlinienabsorption korrigiert, typischerweise durch Subtraktion des Mittelwertes der Extinktionen bei 280 und 450 nm.
A&sub3;&sub6;&sub5; = A&sub3;&sub6;&sub5;(gemessen) - (A&sub2;&sub8;&sub0; + A&sub4;&sub5;&sub0;)/2 (1)
Anschließend wird die Konzentration an Häm-Eisen durch Vergleich mit einer Standardkurve bestimmt, die unter Verwendung der Ausgangslösung und verschiedenen Verdünnungen hiervon durch Auftragen der Beziehung zwischen der korrigierten Extinktion und der Konzentration an Häm-Eisen erstellt wurde. Die Beziehung genügt einer geraden Linie der Formel:
[Häm Fe] = 100% · [(0,189 · A&sub3;&sub6;&sub5;) + 0,001] (2)
worin [Häm Fe] der Prozentgehalt an Rest-Häm im Vergleich mit der Häm-Ausgangslösung ist.

Test mit freiem Eisen

Der Test mit freinem Eisen entspricht dem für das Häm- Eisen angewandten Test, mit der Ausnahme, dass die Lösungen verschieden sind und dass die Lösung nach Filtration des Polymers weiter aufgearbeitet werden muss. Zu 50 ml der filtrierten Eisen-Testlösung werden 3 ml 0,3% wässriges o-Phenanthrolin und 1 ml 10% wässriges Hydroxylaminhydrochlorid gegeben. Die Lösung wird gerührt, und der pH-Wert wird unter Verwendung von wässrigem Natriumcitrat (250 g/l) oder 0,1 N Schwefelsäure auf 3,5 gebracht und anschließend auf ein Endvolumen von 60 ml verdünnt. Die Lösung wird 5 min gerührt und anschließend 20 h bei Raumtemperatur stehen gelassen. Sodann wird die Extinktion bei 508 nm abgelesen, wobei Grundlinienpunkte bei 400 nm und 616 nm bestimmt werden. Die korrigierte Extinktion bei 508 nm wird durch Subtraktion des Mittelwerts der Extinktionen bei 400 nm und 616 nm berechnet.
A&sub5;&sub0;&sub8; = A&sub5;&sub0;&sub8;(gemessen) - (A&sub4;&sub0;&sub0; + A&sub6;&sub1;&sub6;)/2 (3)
Die Beziehung zwischen A&sub5;&sub0;&sub8; und der freien Ionenkonzentration ist nicht über den gesamten Bereich von Interesse eine einzige gerade Linie. Die Beziehung ist über drei Bereiche linear, und die lineare Anpassung der kleinsten Quadrate wurde zur Herleitung der nachstehenden Gleichungen verwendet:
anwendbarer Bereich Gleichung
(A&sub5;&sub0;&sub8;)
0-0,008 [Fe] = 333,3 (A&sub5;&sub0;&sub8;) - 2,17 (4)
0,008-0,05 [Fe] = 102,3 (A&sub5;&sub0;&sub8;) - 0,30 (5)
0,05-1,1 [Fe] = 92,3 (A&sub5;&sub0;&sub8;) - 0,63 (6)
wobei [Fe] das freie Resteisen in % im Vergleich zur Ausgangslösung ist. Die Werte für [Fe] unter 2% sind aufgrund der Unsicherheit in diesem Bereich als "< 2"% angegeben. Beispiele für Polymersynthesen
Poly(ethylenimin) "A". Polyethylenimin (50 g einer 50% wässrigen Lösung; Scientific Polymer Products) wurde in Wasser (100 ml) gelöst. Epichlorhydrin (4,6 ml) wurde zugetropft. Die Lösung wurde 4 h auf 55ºC erhitzt, wonach sie geliert war. Das Gel wurde entfernt, mit Wasser gemischt (1 l), und der Feststoff wurde abfiltriert, das Spülen wurde einmal mit Wasser und zweimal mit Isopropanol wiederholt, und das resultierende Gel wurde unter Erhalt von 26,3 g eines gummiartigen Feststoffs in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(ethylenimin) "B" und Poly(ethylenimin) "C" wurden auf ähnliche Weise hergestellt, mit der Ausnahme, dass 9,2 bzw. 2,3 ml Epichlorhydrin verwendet wurden.
Poly(methylmethacrylat-co-divinylbenzol). Methylmethacrylat (50 g) und Divinylbenzol (5 g) und Azobisisobutyronitril (AIBN; 1,0 g) wurden in Isopropanol (500 ml) gelöst und 18 h unter Rückfluss unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Der feste weiße Niederschlag wurde abfiltriert, einmal in Aceton (gesammelt durch Zentrifugation), einmal in Wasser (gesammelt durch Filtration) gespült und unter Erhalt von 19,4 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Rückfluss unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Der Feststoff wurde durch Filtration gesammelt, in Wasser (500 ml) resuspendiert, abfiltriert, in Wasser (500 ml) resuspendiert, durch Filtration gesammelt, kurz in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 18,0 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(diethylaminopropylmethacrylamid). Poly(methylmethacrylat-co-divinylbenzol) (20 g) wurde in Diethylaminopropylamin (200 ml)suspendiert und 18 h unter Rückfluss unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Der Feststoff wurde durch Filtration gesammelt, in Wasser (500 ml) resuspendiert, abfiltriert, in Wasser (500 ml) resuspendiert, durch Filtration gesammelt, kurz in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 8,2 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(dimethylaminopropylacrylamid). Dimethylaminopropylacrylamid (10 g) und Methylenbisacrylamid (1,1 g) wurden in einem 100-ml-Dreihalskolben in Wasser (50 ml) gelöst. Die Lösung wurde 10 min unter Stickstoff gerührt. Kaliumpersulfat (0,3 g) und Natriummetabisulfit (0,3 g) wurden jeweils in Wasser (2-3 ml) gelöst und anschließend vermischt. Nach einigen Sekunden wurde diese Lösung der Monomerlösung, immer noch unter Stickstoff, zugesetzt. Es bildete sich sofort ein Gel, das über Nacht absetzen gelassen wurde. Das Gel wurde entfernt und mit Isopropanol (500 ml) gemischt. Der Feststoff wurde abfiltriert und dreimal mit Aceton, gespült. Das feste weiße Pulver wurde abfiltriert und unter Erhalt von 6,1 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(N-hydroxymethacrylamid). Poly(methylmethacrylat) (5,5 g; gemahlen und gesiebt auf eine Größe von -80/+200 Mesh) wurde in einem 500- ml-Dreihalskolben, ausgestattet mit Thermometer und Rückflusskühler, vorgelegt. Hydroxylaminhydrochlorid (14 g) wurde in siedendem Methanol (72 ml) gelöst und dem Polymer, während es noch heiß war, zugesetzt. Kaliumhydroxid (17 g) wurde in siedendem Methanol (43 ml) gelöst und ebenfalls der Polymerlösung zugesetzt, während sie noch heiß war. Methanol (50 ml) wurde zugesetzt, und das Gemisch wurde unter einer Stickstoffatmosphäre 24 h unter Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde Wasser bis zu einem Gesamtvolumen von 500 ml zugesetzt. Der Feststoff wurde durch Zentrifugation gesammelt und in Wasser (800 ml) resuspendiert. Der pH- Wert der Lösung wurde mit Essigsäure auf 7,0 eingestellt, und der Feststoff durch Zentrifugation gesammelt. Nach Resuspendieren und Abzentrifugieren von Wasser (800 ml) wurde der Feststoff dreimal mit Isopropanol (1 l, 300 ml, bzw. 300 ml) gespült, der Feststoff wurde durch Filtration gesammelt und unter Erhalt von 2,6 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Ammoniumethylacrylamid (AEA). Acryloylchlorid (45,75 g) wurde in einem 1-l-Kolben in Tetrahydrofuran. (THF; 400 ml) gelöst. Die Lösung wurde in einem Eisbad auf 8ºC abgekühlt, und Ethylendiamin (28,85 g) in THF (400 ml) wurde zugetropft, wobei die Temperatur bei 8-10ºC gehalten wurde. Nach der Zugabe wurde die Lösung 5 min gerührt, und der Feststoff wurde durch Filtration gesammelt, dreimal in THF (50 ml) gewaschen und unter Erhalt von 74 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Ammoniumbutylacrylamid (ABA). Acryloylchlorid (45,26 g wurde in einem 1-l-Kolben in THF (400 ml) gelöst. Die Lösung wurde in einem Eisbad auf 10ºC abgekühlt, und Butandiamin (42,3 g) in THF (100 ml) wurde zugetropft. Nach der Zugabe wurde der Feststoff durch Filtration gesammelt, dreimal in THF (50 ml) gewaschen und unter Erhalt von 80,9 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Ammoniumhexylacrylamid (AHA). Hexandiamin (30 g), gelöst in THF (100 ml), wurde zu Acryloylchlorid (23,4 g), gelöst in THF (300 ml), in einem Eisbad, das die Temperatur unter 15ºC hält, zugetropft. Der gebildete Feststoff wurde abfiltriert, zweimal mit THF gespült und unter Erhalt von 48,5 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Dodecylacrylamid. Acryloylchlorid (19 g) wurde in einem 1-l-Kolben in THF (200 ml) gelöst und in ein Eisbad gegeben. Eine Lösung, die Dodecylamin (37,1 g), Triethylamin (20,2 g) und THF (300 ml) enthielt, wurde zugetropft, wobei die Temperatur bei 5-15ºC gehalten wurde. Nach der Zugabe wurde die Lösung 5 min gerührt, und der Feststoff wurde abfiltriert und verworfen. Das Lösungsmittel wurde in vacuo von der Mutterlauge entfernt, und dem Rückstand wurde Methanol (50 ml) zugesetzt. Nach dem Rühren wurde Wasser (200 ml) zugesetzt und es bildeten sich Kristalle. Zusätzliches Wasser (200 ml) wurde zugetropft, die Lösung wurde 30 min gerührt, und der Feststoff wurde abfiltriert. Der Feststoff wurde unter Erhalt von 40,3 g bei Raumtemperatur vakuumgetrocknet.
Poly(AEA). AEA (20 g) und Methylenbisacrylamid (2,2 g) wurden in warmem Wasser (32ºC; 100 ml) gelöst. Kaliumpersulfat (0,2 g) wurde unter Rühren zugesetzt. Nach 5 min wurde unter kontinuierlichem Rühren Kaliummetabisulfit (0,2 g) zugesetzt. Innerhalb von 5 Minuten bildeten sich Klümpchen des Polymers. Die Lösung wurde 4 h absetzen gelassen und anschließend aufgebrochen und 1 h in Wasser (700 ml) gerührt, worauf die Filtration folgte. Anschließend wurde der Feststoff resuspendiert und noch zweimal mit Wasser (500 ml) und dreimal mit Isopropanol (500 ml) filtriert. Sodann wurde der Feststoff unter Erhalt von 11,0 g vakuumgetrocknet.
Copoly(AEA/Allylacrylamid). Durch Substitution einiger Teile des AEA bei dem obigen Verfahren durch Allylacrylamid wurden mehrere Copolymere gebildet. Die verwendeten Portionen waren 20 g AEA/0 g Allylacrylamid, 15 g AEA/5 g Allylacrylamid, 10 g AEA/10 g Allylacrylamid und 5 g AEA/15 g Allylacrylamid. Die Ausbeuten betrugen 11,0, 10,8, 10,8 bzw. 10,6 g.
Poly(AEA/Polyethylenglycoldimethacrylat). AEA (10 g), Polyethylenglycoldimethacrylat (10 g; MW = 600) und 0,32 g AIBN wurden in Dimethylsulfoxid (50 ml) suspendiert. Das Gemisch wurde langsam unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Die Gelbildung setze ein, bevor sämtliches AEA gelöst war. Das Gel wurde 60 min bei 90 ºC gehalten und anschließend unter Stickstoff abgekühlt. Nach Stehenlassen über Nacht wurde das Gel entfernt, mit Isopropanol (500 ml) gemischt, und der Feststoff wurde durch Filtration gesammelt. Der Feststoff wurde dreimal mit Wasser (500 ml), dreimal mit Isopropanol (500 ml) gespült und unter Erhalt von 13,45 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(ABA). ABA (27,0 g), Methylenbisacrylamid (3,0 g), Wasser (250 ml) und Methanol (100 ml) wurden miteinander gemischt und zur Auflösung erwärmt (35ºC). Eine kleine Menge von Unlöslichen Stoffen wurde abfiltriert. Kaliumpersulfat (0,3 g) und Kaliummetabisulfit (0,3 g) wurden jeweils in Wasser (einige ml) gelöst und der Monomerlösung zugesetzt. Nach 4 h wurde das Gemisch zweimal mit Isopropanol (500 ml) gemischt und unter Erhalt von 21,4 g in einem Vakuumofen getrocknet. Der Feststoff (21,4 g) wurde dreimal in Wasser (2 l) suspendiert und jeweils durch Filtration gesammelt. Anschließend wurde der Feststoff in Isopropanol (1 l) gespült und unter Erhalt von 17,2 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Zum Erhalt eines 5%igen vernetzten Polymers anstelle des vorstehend hergestellten 10%igen vernetzten Polymers wurde alternativ das gleiche Verfahren unter Verwendung von 28,5 g Monomer und 1,5 g Vernetzer durchgeführt. Die Endausbeute betrug 15,9 g.
Poly(AHA). AHA (40 g) und Methylenbisacrylamid (4,4 g) wurden in einem warmen Gemisch, das Wasser (200 ml) und Methanol (200 ml) enthielt, gelöst. Kaliumpersulfat (0,4 g) und Kaliummetabisulfit (0,4 g) wurden jeweils in Wasser (3 ml) gelöst. Nach dem Auflösen wurden sie miteinander vermischt und innerhalb einiger Sekunden der warmen Monomerlösung zugesetzt. Klümpchen von Polymer bildeten sich sofort, und innerhalb von 2 min war die Lösung geliert. Die Lösung wurde über Nacht absetzen gelassen und anschließend in Wasser (1,5 l) 1 h gerührt und sodann filtriert. Der Feststoff wurde zweimal mit Wasser, dreimal mit Methanol und dreimal mit Isopropanol gespült, bevor er unter Erhalt von 24,0 g in einem Vakuumofen getrocknet wurde.
Poly(dimethylaminopropylacrylamidhydrochlorid). Dimethylaminopropylacrylamid (20,10 g) wurde in Wasser (100 ml) gelöst und mit konzentrierte HCl auf pH 6,95 neutralisiert. Methylenbisacrylamid (2,2 g) und Wasser (100 ml) wurden zugesetzt und zum Auflösen erwärmt (34 ºC). Kaliumpersulfat (0,2 g) und Kaliummetabisulfit (0,2 g) wurden unter Rühren zugesetzt. Nach dem Gelieren wurde die Lösung 6 h absetzen gelassen, dreimal mit Isopropanol (600 ml) gemischt und in einem Vakuumofen unter Erhalt von 14,47 g getrocknet.
Polydimethylaminopropylmethacrylamidhydrochlorid. Dimethylaminopropylmethacrylamid (20,0 g) wurde in Wasser (100 ml) gelöst und mit konzentrierter HCl auf pH 6,94 neutralisiert. Methylenbisacrylamid (2,2 g) wurde zugesetzt, und die Lösung wurde zum Auflösen erwärmt (39ºC). Kaliumpersulfat (0,3 g) und Kaliummetabisulfit (0,3 g) wurden unter Rühren unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Nach dem Gelieren wurde die Lösung über Nacht absetzen gelassen, zweimal mit Isopropanol (500 ml) gemischt und unter Erhalt von 27,65 g in einem Vakuumofen getrocknet. Etwas Feststoff (3,2 g; gesiebt auf eine Größe von -80/+200 Mesh) wurde 50 min in Wasser (100 ml) gerührt, zusätzliches Wasser (100 ml) wurde zugesetzt und die Lösung 36 min gerührt. Der Feststoff wurde durch Zentrifugation gesammelt, in Wasser (400 ml) resuspendiert, 150 min gerührt und wiederum durch Zentrifugation gesammelt. Der Feststoff wurde schließlich in Wasser (500 ml) resuspendiert, 90 min gerührt und durch Filtration gesammelt. Der Feststoff wurde unter Erhalt von 0,28 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Copoly(AHA/Hydroxypropylacrylamid). AHA (10 g), Hydroxypropylacrylamid (10 g), Methylenbisacrylamid (2,2 g) und AIBN (0,25 g) wurden in DMSO (50 ml) unter einer Stickstoffatmosphäre suspendiert. Das Gemisch wurde langsam erhitzt. Bei 39ºC war das Gemisch homogen. Die Lösung gelierte unmittelbar unterhalb von 60ºC. Die Polymerisationswärme erhöhte die Temperatur auf 115ºC. Die Lösung wurde langsam auf Raumtemperatur unter einer Stickstoffatmosphäre abkühlen und 3 h absetzen gelassen. Das Gel wurde entfernt, zweimal mit Isopropanol gemischt, und der Feststoff wurde durch Filtration gesammelt. Der Feststoff wurde dreimal in Wasser, dreimal in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 15,5 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Copoly(AHA/Dodecylacrylamid). AHA (4 g), Dodecylacrylamid (4 g), Methylenbisacrylamid (0,9 g) und 0,25 g AIBN wurden in Dimethylsulfoxid (25 ml) gelöst. Das Gemisch wurde langsam unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Bevor 90ºC erreicht wurden, begann die Lösung zu polymerisieren, was die Temperatur auf 110ºC erhöhte. Das Gel wurde abkühlen und über Nacht unter Stickstoff absetzen gelassen. Der Feststoff wurde entfernt, mit Isopropanol (500 ml) gemischt und durch Filtration gesammelt. Der Feststoff wurde resuspendiert und anschließend einmal von Isopropanol, dreimal von Wasser und schließlich dreimal von Isopropanol abfiltriert. Der Feststoff wurde unter Erhalt von 5,3 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Copoly(AHA/Acrylamid/Vinylphosphonsäure). AHA (5 g), Acrylamid (5 g), Vinylphosphonsäure (5,9 g einer 90% Lösung), Methylenbisacrylamid (1,5 g) und AIBN (0,35 g) wurden in Dimethylsulfoxid (35 ml) gelöst. Das Gemisch wurde langsam unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt.
Bei 50ºC gelierte die Lösung, wobei die Polymerisationswärme sie auf 110ºC aufheizte. Das Gel wurde abkühlen und 4 h unter Stickstoff stehen gelassen. Der Feststoff wurde entfernt, dreimal mit Methanol, dreimal mit Wasser, dreimal mit Isopropanol gemischt und unter Erhalt von 9,2 g in einem Vakuumofen getrocknet.
N-Dehydroabietylacrylamid. Dehydroabietylamin (15 g technisch rein) und Triethylamin (5,85 g), gelöst in THF (100 ml), wurden zu Acryloylchlorid (5,25 g), gelöst in THF (100 ml), in einem Eisbad zugetropft. Der weiße Feststoff (Triethylaminhydrochlorid) wurde abfiltriert und verworfen. Das Lösungsmittel wurde in vacuo eingedampft, wobei ein Öl zurück blieb. Das Öl wurde in Ethylacetat (300 ml) gelöst, einmal mit Wasser (500 ml), gesättigt mit NaCl (dessen pH-Wert zu 2,3 wurde), einmal mit 5% NaHCO&sub3;, gesättigt mit NaCl (200 ml; der pH wurde zu 7,8), gespült und schließlich unter Zurückbleiben von 16 g Feststoff vor dem Eindampfen des Ethylacetats in vacuo über MgSO&sub4; getrocknet.
Copoly(AHA/Dehydroabietylacrylamid/Acrylamid). AHA (3 g), N-Dehydroabietylacrylamid (3 g), Acrylamid (3 g), Methylenbisacrylamid (1,0 g) und AIBN (0,25 g) wurden in Dimethylsulfoxid (25 ml) gelöst. Das Gemisch wurde langsam unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Die Lösung gelierte unter 90ºC, wobei sie durch die Polymerisationswärme auf 115ºC aufgeheizt wurde. Das Gell wurde unter Stickstoff abkühlen gelassen. Der Feststoff wurde entfernt, dreimal mit Isopropanol (500 ml), zweimal mit Wasser (1 l), dreimal mit Methanol gemischt und unter Erhalt von 6,5 g in einem Vakuumofen getrocknet.
N-Methyl-N-β-cyanoethylacrylamid. N-Methyl-βb-cyanoethylamin (N-Methyl-β-alaninnitril; 30 g) und Triethylamin (36,4 g) wurden in THF. (100 ml) gelöst. Diese Lösung wurde zu Acryloylchlorid (32,6 g), gelöst in THF (200 ml), in einem Eisbad zugetropft. Der Feststoff wurde abfiltriert, und das Lösungsmittel wurde unter Zurücklassen von 37,8 g in vacuo entfernt.
Poly(N-Methyl-N-β-cyanoethylacrylamid). N,N-Methylcyanoethylacrylamid (10 g), Methylenbisacrylamid (1,1 g) und AIBN (0,3 g) wurden in Dimethylsulfoxid (50 ml) gelöst. Das Gemisch wurde langsam unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Bei ca. 100ºC polymerisierte die Lösung, wodurch die Temperatur auf 115ºC erhöht wurde. Die Lösung wurde abkühlen und über Nacht stehen gelassen. Das Gel wurde entfernt, langsam viermal in Isopropanol gemischt und unter Erhalt von 10,65 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Cystamindiacrylamid. Cystamindihydrochlorid (20 g) und Kaliumcarbonat (61,4 g) wurden in Wasser (150 ml) gelöst und in ein Eisbad gestellt. Acryloylchlorid (24,2 g) wurde zugetropft, wobei sich bei der Zugabe ein Feststoff bildete. Der Feststoff wurde abfiltriert, zweimal mit Wasser gespült und unter Erhalt von 16,6 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(cystamindiacrylamid). Cystamindiacrylamid (15 g) und Methylenbisacrylamid (1,65 g) wurden in einem Gemisch von Methanol (150 ml) und Wasser (50 ml) gelöst. Das Gemisch wurde unter Rückfluss erhitzt, wobei sich der Feststoff nahezu vollständig auflöste. Kaliumpersulfat (0,3 g) und Kaliummetabisulfit (0,3 g) wurden jeweils in Wasser (2-3 ml) gelöst. Nach dem Auflösen wurden sie miteinander vermischt und der heißen Monomerlösung innerhalb einiger Sekunden zugesetzt. Die Polymerbildung war innerhalb von einer Minute deutlich. Die Lösung wurde 1 h unter Rückfluss erhitzt, auf Raumtemperatur abgekühlt, und der Feststoff wurde abfiltriert. Der Feststoff wurde zweimal in Wasser, zweimal in Methanol, zweimal in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 7,0 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(mercaptoethylacrylamid). Verfahren A. Poly(cystamindiacrylamid) (0,8 g; gemahlen und gesiebt auf eine Größe von -80/+200 Mesh) wurde in einem Gemisch von Methanol (75 ml), Wasser (50 ml) und Mercaptoethanol (10 ml) suspendiert. Das Gemisch wurde über Nacht unter einer Stickstoffatmosphäre gerührt. Der Feststoff wurde abfiltriert, viermal in Methanol, dreimal in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 0,65 g pinkfarbenem Feststoff in einem Vakuumofen getrocknet.
Verfahren B. Poly(cystamindiacrylamid) (1,25 g; ungesiebt) würde in Wasser (100 ml) suspendiert. Natriumborhydrid (2,25 g) wurde unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. Die Lösung wurde über Nacht gerührt, und der Feststoff wurde abfiltriert, dreimal in Wasser, dreimal in Methanol gespült und unter Erhalt von 0,84 g pinkfarbenem Feststoff in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(itaconsäureanhydrid). Itaconsäureanhydrid (22,4 g), Ethylenglycoldimethacrylat (13,3 g) und Toluol (500 ml) wurden in einem 1-l-Kolben gemischt und auf 80ºC erhitzt. Azobisisobutyronitril (2 g) wurde in Toluol (50 ml) gelöst und der Monomerlösung während eines Zeitraums von 2 h zugetropft. Die Lösung wurde noch 1 h bei 80ºC gerührt, auf Raumtemperatur abgekühlt, und das feste Polymer wurde abfiltriert. Der Feststoff wurde mit THF gespült, 30 min in THF gerührt und anschließend filtriert und unter Erhalt von 37 g in einem Vakuumofen getrocknet.
pendiert. Die Lösung wurde 1 h gerührt, und der Feststoff wurde abfiltriert, zweimal in Aceton, einmal in Wasser gespült und in Wasser (150 ml) suspendiert, wo der pH-Wert als 7,2 abgelesen wurde. Der Feststoff wurde erneut abfiltriert, noch einmal in Wasser, noch einmal in 1 N HCl (pH-Wert der Aufschlämmung = 0,75) und zweimal in Wasser (pH-Wert jeweils < 3) gespült. Der Feststoff wurde in Wasser (300 ml) suspendiert, und 1 N NaOH wurden bis pH 7,0 zugesetzt. Der Feststoff wurden noch dreimal in Wasser, dreimal in Methanol, einmal in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 5,8 g in einem Vakuumofen getrocknet.
N-Imidazolpropylacrylamid. 1-(3-Aminopropyl)imidazol (25 g), gelöst in THF (100 ml), wurde zu Acryloylchlorid (18,1 g), gelöst in THF (200 ml), in einem Eisbad zugetropft. Der gebildete Feststoff wurde abfiltriert und unter Erhalt von 39,2 g eines Semifeststoffs in einem Vakuumofen getrocknet. Dieses Rohmaterial wurde ohne weitere Reinigung polymerisiert.
Poly(N-imidazolpropylacrylamid). Rohes N-Imidazolpropylacrylamid (17,7 g) und Methylenbisacrylamid (2,0 g) wurden in Wasser (100 ml) gelöst. Kaliumpersulfat (0,4 g) und Kaliummetabisulfit (0,4 g) wurden jeweils in Wasser (3 ml) gelöst. Nach dem Auflösen wurden sie miteinander vermischt und der Monomerlösung innerhalb einiger Sekunden unter einer Stickstoffatmosphäre zugesetzt. In ca. 10 min gelierte die Lösung etwas und wurde über Nacht stehen gelassen. Das Gel wurde viermal mit Isopropanol (500 ml) gemischt und unter Erhalt von 11,8 g in einem Vakuumofen getrocknet. Der Feststoff wurde in Wasser (500 ml) resuspendiert, 30 min gerührt und noch zweimal filtriert. Der Feststoff wurde zweimal in Methanol, dreimal in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 6,7 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Cystindiacrylamid. Cystin (50 g) und Kaliumcarbonat (174 g) wurden in Wasser (400 ml) fast aufgelöst und in ein Eisbad gestellt. Während eines Zeitraums von 1 h wurde Acryloylchlorid (57 g) zugetropft, wobei die Temperatur unter 15ºC gehalten wurde. Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur aufwärmen gelassen, und der pH-Wert wurde als 7,9 gemessen. Konzentrierte HCl wurde zugesetzt, bis der pH-Wert 1,2 erreichte. Das Wasser wurde in vacuo entfernt, und THF (500 ml) wurde zugesetzt und 20 min gerührt. Der Feststoff wurde abfiltriert und verworfen. Das THF wurde unter Zurücklassen einer zähen Flüssigkeit in vacuo entfernt. Die Flüssigkeit wurde in Aceton (1 l) suspendiert und 30 min gerührt. Der verbleibende Feststoff wurde abfiltriert und verworfen. Das Aceton wurde unter Erhalt von 78,3 g in vacuo entfernt.
Poly(cystindiacrylamid). Cystinacrylamid (75,5 g) und Methylenbisacrylamid (7 g) wurden in einem Gemisch, das Wasser (300 ml) und Methanol (200 ml) enthielt, gelöst. Kaliumpersulfat (1,0 g) und Kaliummetabisulfit (1,0 g) wurden jeweils unter Rühren zugesetzt. Während 15 min wurde keine Änderung festgestellt. Die Zugabe von Startern wurde wiederholt, die jeweils vor der Zugabe in einigen ml Wasser aufgelöst wurden. Immer noch lag kein Anzeichen für eine Polymerisation vor. AIBN (1,0 g) wurde zugesetzt, und die Lösung wurde unter einer Stickstoffatmosphäre bis zum Rückfluss erhitzt. Vor Erreichen des Rückflusses bildete sich ein reichlicher weißer Feststoff. Das Erhitzen wurde unterbrochen, und die Lösung wurde drei Tage stehen gelassen. Sodann wurde das Gemisch in Wasser (2 l) suspendiert und 1 h gerührt. Die Feststoffe wurden durch Filtration gesammelt, in Methanol (2 l) resuspendiert, abfiltriert und in einem Vakuumofen unter Erhalt von 76,7 g getrocknet.
Ethylidenbisacetamid. Acetamid (118 g), Acetaldehyd (44,06 g), Kupferacetat (0,2 g) und Wasser (300 ml) wurden in einem 1-l-Dreihalskolben, ausgestattet mit Kühler, Thermometer und mechanischem Rührer, vorgelegt. Konzentrierte HCl (34 ml) wurde zugesetzt, und das Gemisch wurde 24 h unter Rühren auf 45-50ºC erhitzt. Das Wasser wurde anschließend unter Zurücklassen eines zähen Schlamms, der beim Abkühlen auf 5ºC Kristalle bildete, in vacuo entfernt. Aceton (200 ml) wurde zugesetzt und für einige Minuten gerührt, wonach der Feststoff abfiltriert und verworfen wurde. Das Aceton wurde auf 0ºC abgekühlt, und der Feststoff wurde abfiltriert. Dieser Feststoff wurde in Aceton (500 ml) gespült und unter Erhalt von 31,5 g 18 h Luft-getrocknet.
Vinylacetamid. Ethylidenbisacetamid (31,05 g), Calciumcarbonat (2 g) und Celite 541 (2 g) wurden in einem 500-ml-Dreihalskolben, ausgestattet mit Thermometer, mechanischem Rührer und Destillationsaufsatz auf einer Vigreuxkolonne, vorgelegt. Das Gemisch wurde bei 35 mmHg durch Erhitzen des Kolbens auf 180-225ºC vakuumdestilliert. Es wurde nur eine einzige Fraktion gesammelt (10,8 g), die zusätzlich zu dem Produkt einen großen Teil Acetamid enthielt. Dieses feste Produkt wurde unter Bildung der zur Polymerisation verwendeten Rohlösung in Isopropanol (30 ml) gelöst.
Poly(vinylacetamid). Rohe Vinylacetamidlösung (15 ml), Divinylbenzol (1 g, technisch rein, 55% rein, Isomerengemisch) und AIBN (0,3 g) wurden gemischt und unter Rückfluss 90 min unter einer Stickstoffatmosphäre erhitzt, wobei sich ein fester Niederschlag bildete. Die Lösung wurde gekühlt, Isopropanol (50 ml) wurde zugesetzt, und der Feststoff wurde durch Zentrifugation gesammelt. Der Feststoff wurde zweimal in Isopropanol, einmal in Wasser gespült und unter Erhalt von 0,8 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(vinylamin). Poly(vinylacetamid) (0,79 g) wurde in einem 100-ml-Einhalskolben, der Wasser (25 ml) und konz. HCl (25 ml) enthielt, vorgelegt. Das Gemisch wurde 5 Tage unter Rückfluss erhitzt, der Feststoff wurde abfiltriert, einmal in Wasser, zweimal in Isopropanol gespült und in einem Vakuumofen unter Erhalt von 0,77 g getrocknet. Das Produkt dieser Umsetzung wurde in NaOH (46 g) und Wasser (46 g) suspendiert und zum Sieden (ca. 140ºC) erhitzt. Die Temperatur wurde vermindert und 2 h bei ca. 100ºC gehalten. Wasser (100 ml) wurde zugesetzt und der Feststoff durch Filtration gesammelt. Nach einmaligem Spülen in Wasser wurde der Feststoff in Wasser (500 ml) suspendiert und mit Essigsäure auf pH 5 eingestellt. Der Feststoff wurde wiederum abfiltriert, mit Wasser, anschließend mit Isopropanol gespült und unter Erhalt von 0,51 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(AEABMP). Poly(AEA) (19,12 g; hergestellt ohne jedes Waschen mit Wasser) wurde in Methanol (100 ml) suspendiert. Eine zweite Lösung, die KOH (7,2 g) und Methanol (25 ml) enthielt, wurde teilweise (ca. 1/3) zugesetzt, bis sich der scheinbare pH bei 9 stabilisierte. Wasser (200 ml) und zusätzliche KOH/Methanollösung wurden zugesetzt, bis der pH 12 erreichte. Nach dem Rühren des Gemisches über Nacht wurde der Feststoff abfiltriert, mit Wasser gespült, in Wasser (300 ml) suspendiert, 1 h gerührt, abfiltriert und unter Erhalt von 11,2 g deprotoniertem Poly(AEA) in einem Vakuumofen getrocknet.
Dieser Feststoff (11,2 g) wurde in einem 250-ml-Kolben, der Methanol, (75 ml) enthielt, vorgelegt. Methylacrylat (25,8 g) wurde zugesetzt und das Gemisch 21 Tage gerührt. Der Feststoff wurde anschließend abfiltriert und unter Erhalt von 20,2 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(AEABPHA). Hydroxylaminhydrochlorid (22,2 g) wurde in einem 500-ml-Kolben in Methanol (110 ml) gelöst. Eine Lösung, die KOH (30,7 g) und Methanol (70 ml) enthielt, wurde zugesetzt und die Lösung nach einer leichten Wärmeentwicklung bis auf 52ºC auf 28ºC abgekühlt. Die abgekühlte Lösung wurde filtriert, der Feststoff wurde mit Methanol gewaschen und die flüssige Fraktion mit Poly(AEABMP) (20,2 g) vereinigt. Nach dem Rühren des Gemisches für 4 Tage wurde Essigsäure (30 g) zugesetzt und das Gemisch 1 h gerührt. Der Feststoff wurde abfiltriert, mit Wasser gespült, in Wasser resuspendiert, 1 h gerührt und schließlich abfiltriert. Der Feststoff wurde unter Erhalt von 9,55 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid). Methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid (38 ml einer 50% wässrigen Lösung) und Methylenbismethacrylamid (2,2 g) wurden in einem Becherglas bei Raumtemperatur gerührt. Methanol (10 ml) wurde zugesetzt und die Lösung zum vollständigen Auflösen des Bisacrylamids auf 40ºC erwärmt. Kaliumpersulfat (0,4 g) wurde zugesetzt und die Lösung 2 min gerührt. Kaliummetabisulfit (0,4 g) wurde zugesetzt, und das Rühren wurde fortgesetzt. Nach 5 min wurde die Lösung unter eine Stickstoffatmosphäre verbracht. Nach 20 min enthielt die Lösung einen beträchtlichen Niederschlag, und die Lösung wurde über Nacht stehen gelassen. Der Feststoff wurde dreimal mit Isopropanol gewaschen und durch Filtration gesammelt. Der Feststoff wurde anschließend in Wasser (500 ml) suspendiert und mehrere Stunden vor dem Sammeln durch Zentrifugation gerührt. Der Feststoff wurde nochmals mit Wasser gewaschen und durch Filtration gesammelt. Anschließend wurde der Feststoff in einem Vakuumofen unter Erhalt von 21,96 g getrocknet.
Poly(methacryloylchlorid). Methacryloylchlorid (20 ml), Divinylbenzol (4 ml, 80% rein), AIBN (0,4 g) und THF (150 ml) wurden bei 60ºC unter einer Stickstoffatmosphäre 18 h gerührt. Die Lösung wurde abgekühlt, und der Feststoff wurde abfiltriert, in THF, anschließend in Aceton gespült und unter Erhalt von 8,1 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(salicylacrylamid). 4-Aminosalicylsäure (10 g), Triethylamin (2 ml), Aceton (50 ml) und Poly(methacryloylchlorid) (0,88 g) wurden 18 h miteinander gerührt. Der Feststoff wurde abfiltriert, mit Wasser gespült, in Wasser (500 ml) 30 min gerührt, abfiltriert, ein zweites Mal in Wasser gerührt, in Isopropanol gerührt und unter Erhalt von 0,84 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(3-hydroxytyracrylamid). 3-Hydroxytyraminhydrochlorid (2,0 g), Triethylamin (5 ml), Aceton (100 ml) und Poly(methacryloylchlorid) (1,0 g) wurden 4 Tage miteinander gerührt. Wasser (100 ml) wurde zugesetzt und die Lösung 30 min gerührt. Der Feststoff wurde abfiltriert, mit Wasser gespült, 30 min in Wasser (500 ml) gerührt, abfiltriert, noch zweimal gerührt, dreimal in Methanol (500 ml) gerührt und unter Erhalt von 1,12 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(N-methyl-N-hydroxymethacrylamid). Methylhydroxylaminhydrochlorid (8,35 g), Poly(methacryloylchlorid) (5,0 g) und 1 M NaOH (100 ml) wurden miteinander vermischt und der pH-Wert mit 1 M HCl auf 7,7 eingestellt. Das Gemisch wurde 3 min bei hoher Geschwindigkeit in einem Mischer gemischt und anschließend 18 h gerührt. Die Lösung wurde abfiltriert, 10 min in Wasser (500 ml) gerührt, abfiltriert, zweimal in Wasser, einmal in Isopropanol gespült und unter Erhalt von 4,5 g in einem Vakuumofen getrocknet.
NHS-Acrylat. N-Hydroxysuccinimid (NHS, 157,5 g) wurde in einem 5-l-Kolben in Chloroform (2300 ml) gelöst. Die Lösung wurde auf 0ºC abgekühlt, und Acryloylchlorid (132 g) wurde zugetropft, wobei T < 2ºC gehalten wurde. Nach beendetem Zutropfen wurde die Lösung 1,5 h gerührt, in einem Scheidetrichter mit Wasser (1100 ml) gespült und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet. Das Lösungsmittel wurde unter Vakuum entfernt, und eine kleine Menge Ethylacetat wurde dem Rest zugesetzt. Dieses Gemisch wurde unter Rühren in Hexan (200 ml) gegossen. Die Lösung wurde unter Rückfluss erhitzt, wobei mehr Ethylacetat (400 ml) zugesetzt wurde. Das unlösliche NHS wurde abfiltriert, Hexan (2 l) wurde zugesetzt, die Lösung wurde unter Rückfluss erhitzt, Ethylacetat (400 ml) wurde zugesetzt, und die Lösung wurde auf < 10 ºC abkühlen gelassen. Der Feststoff wurde anschließend abfiltriert und unter Erhalt von 125,9 g in einem Vakuumofen getrocknet. Anschließend wurde eine zweite Ausbeute von 80 g durch weiteres Abkühlen gesammelt.
Poly(NHS-acrylat). NHS-acrylat (28,5 g), Methylenbisacrylamid (1,5 g) und Tetrahydrofuran (500 ml) wurden in einem 1-l-Kolben gemischt und unter einer Stickstoffatmosphäre auf 50ºC erhitzt. Azobisisobutyronitril (0,2 g) wurde zugesetzt, die Lösung wurde 1 h gerührt, zur Entfernung von überschüssigem N-Hydroxysuccinimid filtriert und unter einer Stickstoffatmosphäre 4,5 h auf 50 ºC erhitzt. Die Lösung wurde sodann abgekühlt, und der Feststoff wurde abfiltriert, in Tetrahydrofuran gespült und unter Erhalt von 16,1 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(PEH-acrylamid). Poly(NHS-acrylat) (5,0 g) wurde in einer Lösung suspendiert, die Wasser (100 ml) und Pentaethylenhexamin (30 ml) enthielt, das mit konzentrierter HCl auf pH 10 eingestellt wurde. Nach vier Tagen Rühren wurde der Feststoff abfiltriert und in Wasser (500 ml) resuspendiert. Das Gemisch wurde 4 h gerührt, der Feststoff wurde abfiltriert und das Waschen wiederholt. Anschließend wurde der Feststoff zweimal kurz mit Wasser, einmal mit Isopropanol gespült und unter Erhalt von 4,7 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(TAEA-acrylamid). Poly(NHS-acrylat) (4,4 g) wurde in einer Lösung suspendiert, die Wasser (100 ml) und Tris(2-aminoethyl)amin (30 ml) enthielt, das mit konzentrierter HCl auf pH 9 eingestellt war. Nach viertägigem Rühren wurde der Feststoff abfiltriert und in Wasser (500 ml) resuspendiert. Das Gemisch wurde 4 h gerührt, der Feststoff wurde abfiltriert und das Waschen wiederholt. Anschließend wurde der Feststoff zweimal kurz mit Wasser, einmal mit Isopropanol gespült und unter Erhalt von 3,4 g in einem Vakuumofen getrocknet.
Poly(cholinvinylphosphonat). Vinylphosphonsäure (52,3 g) und Methylenbisacrylamid (5,2 g) wurden gemischt, vorsichtig bis zum Auflösen erhitzt, in einem Glasreaktionsgefäß unter Vakuum versiegelt und 3 Tage lang UV- Licht ausgesetzt. Der resultierende Feststoff wurde entnommen, zweimal in Isopropanol (600 ml) gemischt, durch Filtration gesammelt und unter Erhalt von 25,4 g in einem Vakuumofen getrocknet. Dieser Feststoff wurde dann gemahlen und in Wasser (400 ml) suspendiert. Cholinbicarbonat wurde zugesetzt, bis der pH 6,5 erreichte. Die Lösung wurde 1 h gerührt, wonach der Feststoff unter Zusatz von Ethanol zum Zusammenfallen lassen des Gels abfiltriert wurde. Der Feststoff wurde zweimal mit Ethanol (500 ml) gespült und unter Erhalt von 23,8 g in einem Vakuumofen getrocknet.

Verwendung

Die erfindungsgemäßen Polymere sollen nach oraler Verabreichung die Aufnahme von Eisen aus der Nahrung vermindern. Die Polymere können als Zusammensetzung verabreicht werden, die Bestandteile umfasst, wie weitere therapeutisch wirksame Substanzen, inerte Bestandteile und Trägerverbindungen. Die Komponenten der Zusammensetzung müssen kompatibel sein, was bedeutet, dass die Komponenten in der Lage sein müssen, mit dem Polymer und miteinander innig vermischt zu werden derart, dass keine Wechselwirkung besteht, die während des Gebrauchs die Wirksamkeit der Zusammensetzung zur Abnahme der Absorption von Eisen aus der Nahrung wesentlich vermindern würde.
Die Zusammensetzungsformulierungen werden durch bekannte Verfahren unter Verwendung gut bekannter und leicht verfügbarer Bestandteile hergestellt. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird der Wirkstoff in der Regel mit einem Träger vermischt oder mit einem Träger verdünnt oder in einen Träger eingeschlossen, der in Form einer Kapsel, eines Kissens, eines Papiers oder eines anderen Behälters vorliegen kann. Dient der Träger als Verdünnungsmittel, kann er ein festes, halbfestes oder flüssiges Material sein, das für den Wirkstoff als Träger, Hilfsstoff oder Medium wirkt. Somit können die Zusammensetzungen in Form von Tabletten, Pillen, Pulvern, Lutschpastillen, Kissen, Kachets, Elixieren, Suspensionen, Emulsionen, Lösungen, Sirupen, Aerosolen, (als Feststoff oder in einem flüssigen Medium), Salben, die bis zu 10 Gew.-% der wirksamen Verbindung enthalten, weichen oder harten Gelatinekapseln, abgepackten Pulvern und dergleichen vorliegen. Beispiele für geeignete Träger, Hilfsstoffe und Verdünnungsmittel sind Lactose, Dextrose, Saccharose, Sorbit, Mannit, Stärken, Gummi acacia, Calciumphosphat, Alginate, Tragacanth, Gelatine, Calciumsilicat, mikrokristalline Cellulose, Polyvinylpyrrolidon, Cellulose, wässriger Sirup, Methylcellulose, Methylhydroxybenzoate, Propylhydroxybenzoate, Propylhydroxybenzoate, Talk und weitere Verbindungen, wie sie den Fachleuten der pharmazeutischen Technik gut bekannt sind.
Der hier verwendete Begriff "Patient" wird so verwendet, dass ein beliebiger Säuger-Patient gemeint ist, dem Eisen-bindende Polymere verabreicht werden können. Patienten, die insbesondere zur Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gedacht sind, umfassen Menschen, sowie nichtmenschliche Primaten, Schafe, Pferde, Rindvieh, Ziegen, Schweine, Hunde, Katzen, Kaninchen, Meerschweinchen, Hamster, Springmäuse, Ratten und Mäuse.
Die Polymere werden oral verabreicht und anschließend im Verdauungstrakt mit den Bestandteilen der Nahrung vermischt und hemmen die Absorption von Eisen. Die Polymere wirken durch Binden des Eisens und Vermindern seiner Bioverfügbarkeit. Die Polymere vernetzen unter Bildung kleiner Teilchen, die auf den Verdauungstrakt beschränkt sind und für das Blut oder andere extraluminale Fluide oder Organe nicht verfügbar sind. Während die Nahrungsbestandteile das Individum passieren, trifft dies auch auf das Polymer zu, bis es gegebenenfalls mit den Feces ausgeschieden wird.
Zur Verhinderung der Aufnahme aus der Nahrung muss sowohl verhindert werden, dass freies als auch Häm- gebundenes Eisen in die Mucosazellen eintritt. Hierzu wird bei einer Ausführungsform das therapeutische Polymer zur Entfernung von 70-95% des aus der Nahrung verfügbaren Eisens verabreicht, wodurch eine kleine, allerdings angemessene, verfügbare Menge an Eisen zurückbleibt, die ist, um die weiterhin bestehenden Eisen- Minimalbedürfnisse des Patienten, sowie die Eisenanforderungen der Darmflora des Patienten zu erfüllen. Alternativ kann genügend Polymer verabreicht werden, um das gesamte (+99%) Eisen aus der Nahrung zu sequestrieren, und der Patient nimmt auch dann einen Eisen- Ergänzungsstoff auf, wenn kein Sequestrierungsmittel vorhanden ist. Dieser letztere Weg erlaubt eine bessere Steuerung, da es für die Patienten schwer sein kann, ihre Sequestrierungsdosis mit ihrer Eisenaufnahme aus der Nahrung auszugleichen, so dass eine entsprechende Menge an nicht sequestriertem Eisen zurück bleibt. Die Sequestrierung von Eisen aus der Nahrung durch traditionelle Eisen-bindende Substanzen, wie Deferoxamin, ist bei dieser Anwendung nicht wirksam, da sie nicht in der Lage ist, die Aufnahme von Häm-gebundenen Eisen aus dem Lumen zu verhindern.

Claims

1. Verwendung von mindestens einem Polymer, das Eisen aus der Nahrung bindet und das nach der Aufnahme stabil und nicht toxisch ist, zur Herstellung eines Medikaments zur Verminderung der Eisen-Absorption aus der Nahrung bei einem Patienten, wobei das Medikament oral zu verabreichen ist.

2. Verwendung nach Anspruch 1, wobei das Polymer vernetzt ist.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Polymer die Eisen-Absorption aus der Nahrung um mindestens etwa 70% und vorzugsweise um mindestens etwa 95% vermindern kann, oder die Häm-Eisen- Absorption aus der Nahrung z. B. um mindestens etwa 70% vermindern kann, oder die Absorption von freiem Eisen aus der Nahrung z. B. um mindestens etwa 70 % vermindern kann.

4. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer primäre, sekundäre, tertiäre oder quaternäre Amine umfasst, und die Amine vorzugsweise -NR&sub3;&spplus; umfassen, wobei jede R-Gruppe unabhängig H oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe ist.

5. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer eine Eisen-komplexierende Gruppe, wie eine Phenolat-, enolische Hydroxyl-, Keton-, Aldehyd-, Carboxylat-, Phosphat-, Phosphonat-, Thiolatsulfid-, -disulfid-, Hydroxamsäure-, Hydroxamat-, Amin-, Amid-, Nitron-, Ether-, Thiol-, Hydroxyl-, Sulfonat-, Nitril- oder Isonitrilgruppe, oder eine Kombination hiervon umfasst.

6. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer entweder durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl und R, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl oder Arylgruppe ist, gekennzeichnet ist.

7. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer entweder durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl ist, und R, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl oder Arylgruppe ist, und M&supmin; jeweils ein austauschbares negativ geladenes Gegenion ist; oder durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl ist, und R&sub1; und R&sub2;, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe sind, und M&supmin; jeweils ein austauschbares negativ geladenes Gegenion ist, gekennzeichnet ist.

8. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer durch die wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl ist, und R&sub3; entweder H oder eine Niedrigalkylgruppe ist, und R&sub1; und R&sub2;, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe, ein Eisenbindender Ligand oder (CH&sub2;CH&sub2;NH)mH sind, wobei m eine ganze Zahl von 1 bis 10000 ist, gekennzeichnet ist.

9. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl ist, und R&sub3;, jeweils unabhängig, H oder eine Niedrigalkylgruppe ist, R&sub1;, R&sub2; und R&sub4;, jeweils unabhängig, H, OH oder eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe sind, und x eine ganze Zahl von 1 bis 25 ist, gekennzeichnet ist.

10. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl ist, und R&sub1; entweder H oder eine Niedrigalkylgruppe ist, R&sub2; H, OH, eine Niedrigalkyl- oder Arylgruppe oder ein Eisen-bindender Ligand ist, gekennzeichnet ist.

11. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl ist, R&sub2; und R&sub2;, jeweils unabhängig, H oder eine Alkylgruppe, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, oder eine Arylgruppe, die 1 bis 12 Atome enthält, sind, gekennzeichnet ist.

12. Verwendung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei das Polymer durch eine wiederkehrende Gruppe der Formel

oder ein Copolymer hiervon, wobei n eine ganze Zahl ist, R&sub1;, R&sub2; und R&sub3;, jeweils unabhängig, H, eine Alkylgruppe, die 1 bis 20 Kohlenstoffatome enthält, oder eine Arylgruppe, die 1 bis 12 Atome enthält, sind, und M&supmin; ein austauschbares negativ geladenes Gegenion ist, gekennzeichnet ist.