JP2014502656A

JP2014502656A - 精製されたポロキサマーおよびその精製方法

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Publication number: JP2014502656A
Application number: JP2013547315A
Authority: JP
Inventors: ボンオキム; ミンヒョソ
Original assignee: Samyang Biopharmaceuticals Corp
Current assignee: Samyang Biopharmaceuticals Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2014-02-03
Also published as: CN103403062A; US20130274421A1; WO2012091361A2; KR20120074737A; KR101343040B1; WO2012091361A3

Abstract

本発明は、ポロキサマーを有機溶媒に溶解させて高分子溶液を調製するステップ；および、前記高分子溶液から、有機金属または水分を、活性炭を高分子溶液と混合する方法および高分子溶液を遠心分離する方法のうち一つ以上の物理的方法で除去するステップを含むことを特徴とする、ポロキサマーの精製方法を提供する。また、本発明は、前記精製方法により精製されたポロキサマーを提供する。

Description

本発明は、ゾル‐ゲル転移現象を利用して薬物伝達体として使用されるポロキサマーの精製方法に関する。

薬物伝達体および癒着防止剤として使用されるポロキサマー（ｐｏｌｏｘａｍｅｒ）は、ＢＡＳＦ社で生産している高分子であり、低温では溶液状態で存在するが、温度が上がるとゲル化する熱感応性材料として知られている（米国特許第４，１８８，３７３号、米国特許第４，４７８，８２２号、米国特許第４，４７４，７５１号を参照）。Ｂｒｏｍｂｅｒｇの米国特許第５，９３９，４８５には、こうしたポロキサマーが酸度、温度、イオンの強さの刺激によって可逆的なゲル化の可能な材料として記載されている。

一般的に知られているポロキサマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）‐ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）‐ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）の構造を有する。たとえば、ポロキサマー４０７のゲル化温度は２５℃程度であり、ゲル化に影響を与える因子には、ポロキサマー等級、濃度、酸度、添加剤等がある。

低分子量のポロキサマーを精製する方法として、米国特許第５，８００，７１１号、第３，４９２，３５８号、第３，４７８，１０９号に、溶媒抽出法および層分離法が開示されている。しかし、上記の工程は、工程時間が長く、多量の有機溶媒を使用し、収得率が低いという短所があり、また、水を使用するため、精製したポリマーから水を除去しにくいという短所がある。

一般的な高分子の精製法である（溶媒／非溶媒）法においては、不純物は溶け、ポリマーは溶けない非溶媒の選択が重要である。しかし、有機金属は、有機溶媒に溶けないため、有機金属を除去するために（溶媒／非溶媒）法を使用するのは適切でない。

また、（水／有機溶媒）層分離法によっても高分子に含まれている不純物を除去することはできるが、ポロキサマーは両親性を有する界面活性剤であり、水と有機溶媒が層分離されずにエマルジョンの形態で混在するようになるため、（水／有機溶媒）層分離法を適用することも難しい。そこで、米国特許第５，８００，７１１号においては、（水／有機溶媒）を層分離させるために、塩化ナトリウムといった塩を添加し、一定温度で長時間保持する方法により層分離させる。こうした方法は、除去効率が低いため、何度も繰り返してようやく精製されたポロキサマーを得ることができる。しかし、繰り返される工程のために収得率が低下するという問題点がある。

ポロキサマーは、水溶液において高分子ゲルを形成するが、ゲルの強度が弱く、簡単に溶けてなくなる特性を持っているため、薬物送達および癒着防止のために、十分な時間、一ヶ所に留まることができないという短所を有する。こうした問題を解決するためには、同じ濃度においてゲル強度を高めなければならない。ゲル強度は、高分子の分子量が高いほど増加する。ポロキサマーの構成成分比およびゾル‐ゲル転移現象をそのまま維持しながら分子量を増加させるためには、鎖拡張剤を利用してポロキサマーのＰＥＯ‐ＰＰＯ‐ＰＥＯを単位ブロックとする多重ブロック共重合体を合成する方法がある。しかし、ポロキサマーに不純物が存在すると、鎖拡張が行われずに、副反応によって高分子変色の原因となることもある。したがって、不純物の含量を減少させるポロキサマーの精製方法が必要であった。

また、ポロキサマーを、水またはアルコール類を使用して精製する場合、精製に使用された水やアルコール等の溶媒を完全に除去してやらなければ、鎖拡張剤と反応させた際に、ポロキサマーの末端基であるヒドロキシル基との反応を妨害するという問題がある。したがって、水またはアルコールを使用しないポロキサマーの精製方法が必要であった。

本発明は、前記問題点を解決するために、活性炭を使用し、または遠心分離をしてポロキサマーを精製する方法を提供し、不純物または水分が除去されたポロキサマーを提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、（ａ）ポロキサマーを有機溶媒に溶解させて高分子溶液を調製するステップ；および、（ｂ）前記高分子溶液から有機金属または水分を物理的方法で除去するステップを含むことを特徴とするポロキサマーの精製方法を提供する。また、本発明は、前記精製方法により精製されたポロキサマーを提供する。

本発明の精製方法により精製されたポロキサマーは、鎖拡張剤と反応させて分子量増加効果を向上させることができる。また、精製されたポロキサマーを利用して製造された多重ブロック共重合体の有機金属含量を減らすことができ、強熱残分の減少効果を得ることができる。また、不純物である有機金属による副反応を最小化させて高分子の変色を防止する効果等、様々な長所を有する。

以下、本発明についてより詳細に説明する。

本発明者らは、市販中であるＢＡＳＦ社のポロキサマー４０７を鎖拡張剤の一つである塩化ジカルボン酸誘導体と反応させたところ、ポロキサマー内に存在する不純物により分子量の増加が微々たるものであることを見出した。これは、ポロキサマーの末端基と鎖拡張剤との反応を妨害し得る不純物が存在するためであった。こうした種類の不純物としては、ポロキサマーの重合時に使用された有機金属化合物がある。したがって、本発明者らは、有機金属の含量を急激に減らすポロキサマーの精製方法を発明した。

本発明は、（ａ）ポロキサマーを有機溶媒に溶解させて高分子溶液を得るステップ；および、（ｂ）前記高分子溶液から有機金属または水分を物理的方法で除去するステップを含むことを特徴とするポロキサマーの精製方法を提供する。

前記ステップ（ｂ）の物理的な方法は、活性炭を高分子溶液と混合する方法、および高分子溶液を遠心分離する方法のうち一つ以上であってよい。活性炭を高分子溶液と混合して有機金属または水分を吸着させたり、高分子溶液を遠心分離して有機金属または水分を除去したり、活性炭を高分子溶液と混合する前または後に高分子溶液を遠心分離したりして、有機金属または水分を除去してよい。

前記溶解した高分子溶液を遠心分離すると、アセトニトリルに溶けない有機金属が沈澱して除去される。アセトニトリルに溶けない有機金属が非常に微細に分散されているため、遠心分離の際に高い回転速度が必要である。しかし、ポロキサマーを溶かしたアセトニトリル溶液の濃度が低いほど、遠心分離器の回転速度を下げてよい。したがって、本発明において、遠心分離の回転速度は、３，０００〜１５，０００ｒｐｍ、具体的に８，０００〜１０，０００ｒｐｍであってよい。

本発明の一実施態様において、前記ステップ（ａ）において、有機溶媒は、アセトニトリル、アセトン、クロロホルム、メチレンクロライド、テトラヒドロフランおよびアルコールからなる群より選択されるものであってよいが、これらに限定されない。前記アルコールは、Ｃ１〜Ｃ４のアルコールであってよく、具体的にはエタノールを使用してよい。有機溶媒にポロキサマーを溶解させると、有機金属により溶解液が白っぽく濁る。

本発明の一実施態様において、前記ステップ（ａ）において、有機溶剤の含量は、ポロキサマーに対して１００〜５００（ｖ／ｗ％）であってよく、具体的に１００〜２５０（ｖ／ｗ％）であってよい。有機溶剤の含量が１００（ｖ／ｗ％）未満であると、高分子溶液の粘度が高く、活性炭との混合性が低下して吸着効率が小さくなり、５００（ｖ／ｗ％）を超過すると、有機溶媒を除去する最終工程が複雑で、かつ工程単価が高くなるという問題がある。

本発明の一実施態様において、前記ステップ（ｂ）において活性炭を高分子溶液と混合する方法を含めるとき、活性炭の含量は、ポロキサマーに対して５〜５０ｗｔ％であってよく、具体的に１０〜３０ｗｔ％であってよい。活性炭の使用量が５ｗｔ％未満であると、有機金属が完全に除去されずに相当量存在し、５０ｗｔ％を超過すると、有機金属除去効率がこれ以上増加せず、濾過工程の際に長時間が所要され、精製収得率が減少するようになる。

本発明の一実施態様において、前記ステップ（ｂ）において活性炭を高分子溶液と混合する方法を含めるとき、活性炭の混合時間は、６〜４８時間、具体的に１２〜２４時間であってよく、混合温度は、常温であってよい。６時間未満であると、有機金属が活性炭に吸着される時間が不足し、４８時間を超過すると、すべての有機金属が活性炭に吸着されて、それ以上の工程は無意味である。混合の後、混合液を放置すると、活性炭が沈澱して高分子溶液を得ることができる。

本発明の一実施態様は、前記ステップ（ｂ）において活性炭を高分子溶液と混合する方法を含めるとき、ステップ（ｂ）の後に、（ｃ）活性炭を除去し、有機溶媒を蒸留させるステップをさらに含んでよい。

本発明の一実施態様は、前記ステップ（ｂ）において活性炭を高分子溶液と混合する方法を含めるとき、ステップ（ｂ）の後に、（ｃ´）活性炭を除去し、高分子溶液を、高分子を溶かさない非溶媒で沈澱させるステップをさらに含んでよい。

前記活性炭の除去は、濾過方法を使用してよい。

本発明の一実施態様において、前記非溶媒は、ヘキサンまたはエーテルであってよい。

本発明の一実施態様は、前記ステップ（ｂ）において活性炭を高分子溶液と混合する方法を含めるとき、ステップ（ｂ）より前に、ステップ（ａ）の高分子溶液を遠心分離して高分子溶液を回収するステップをさらに含んでよい。

また、本発明の一実施態様は、前記ステップ（ｂ）において活性炭を高分子溶液と混合する方法を含めるとき、ステップ（ｂ）より後、およびステップ（ｃ）またはステップ（ｃ´）より前に、前記高分子溶液を遠心分離して高分子溶液を回収するステップをさらに含んでよい。

本発明の一実施態様は、前記精製方法により精製されたポロキサマーを提供する。前記ポロキサマーは、有機金属含量が１０〜１００ｐｐｍであり、水分含量が１０〜５００ｐｐｍであってよい。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。

ただし、下記実施例は、本発明を例示するものであるだけであって、本発明の内容が下記実施例によって限定されるものではない。

［実施例１］ポロキサマーの精製―活性炭吸着法
２Ｌビーカーにポロキサマー４０７（５００ｇ）とアセトニトリル（１，０００ｍｌ）を入れ、インペラでかき混ぜながら溶解させた。前記高分子溶液に活性炭（５０ｇ）を添加し、２４時間インペラでかき混ぜ続けた。インペラを止め、６時間放置した後、上層の高分子溶液を濾紙（７μｍ）で１次濾過し、さらに濾紙（１μｍ）で２次濾過して活性炭を除去した。得られたポロキサマー溶液を５Ｌのヘキサンに落としてポロキサマーを沈澱させ、濾過し、常温で２４時間真空乾燥した。収得量は３６４ｇであった。

白色の固体として得られたポロキサマーを、誘導結合プラズマ（［ＩＣＰ］：ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）で、有機金属含量（Ｋ含量）を測定した。また、強熱残分および水分含量を分析し、結果を表１に記載した。

［実施例２］ポロキサマーの精製―活性炭吸着法
活性炭７５ｇを使用すること以外は実施例１と同一の方法で精製し、高分子収得量は３５４ｇであった。精製されたポロキサマーのＩＣＰ（Ｋ含量）、強熱残分および水分含量を表１に示した。

［実施例３］ポロキサマーの精製―活性炭吸着法
活性炭１００ｇを使用すること以外は実施例１と同一の方法で精製し、高分子収得量は３６０ｇであった。精製されたポロキサマーのＩＣＰ（Ｋ含量）、強熱残分および水分含量を表１に示した。

［実施例４］ポロキサマーの精製―遠心分離法／活性炭吸着法
２Ｌビーカーにポロキサマー４０７（５００ｇ）とアセトニトリル（１，０００ｍｌ）を入れ、インペラでかき混ぜながら溶解させた。前記高分子溶液を遠心分離用ｎａｌｇｅｎｅｂｏｔｔｌｅにそれぞれ２５０ｍｌずつ小分けし、遠心分離器（ＨＡＮＩＬＳＣＩＥＮＣＥＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ社製、ＳＵＰＯＲＡ２２Ｋ）を利用して、８，５００ｒｐｍで、１時間遠心分離した。上層の高分子溶液を回収し、下に沈んだ有機金属堆積物を除去した。得られたポロキサマー溶液に活性炭（７５ｇ）を添加し、２４時間インペラでかき混ぜ続けた。インペラを止め、６時間放置した後、上層の高分子溶液を濾紙（７μｍ）で１次濾過し、さらに濾紙（１μｍ）で２次濾過して活性炭を除去した。得られたポロキサマー溶液を５Ｌのヘキサンに落としてポロキサマーを沈澱させ、濾過した後、常温で２４時間真空乾燥した。収得量は３３１ｇであった。精製されたポロキサマーのＩＣＰ（Ｋ含量）、強熱残分および水分含量を表１に示した。

［実施例５］ポロキサマーの精製―遠心分離法
２Ｌビーカーにポロキサマー４０７（５００ｇ）とアセトニトリル（１，０００ｍｌ）を入れ、インペラでかき混ぜながら完全に溶解させ、遠心分離用ｎａｌｇｅｎｅｂｏｔｔｌｅにそれぞれ２５０ｍｌずつ小分けした。遠心分離器（ＨＡＮＩＬＳＣＩＥＮＣＥＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ社製、ＳＵＰＯＲＡ２２Ｋ）を利用して、８，５００ｒｐｍで、１時間遠心分離した。上層の高分子溶液を回収し、下部の有機金属堆積物を除去した。回収されたポロキサマー溶液を５Ｌのヘキサンに落としてポロキサマーを沈澱させた後、濾過した。得られたポロキサマーを、常温で２４時間真空乾燥した。収得量は３９５ｇであった。

白色の固体として得られたポロキサマーのＩＣＰ（Ｋ含量）、強熱残分および水分含量を分析し、結果を表１に示した。

［比較例１］ポロキサマーの精製―（溶媒／非溶媒）沈澱法
２Ｌビーカーにポロキサマー４０７（５００ｇ）とアセトニトリル（１，０００ｍｌ）を入れ、インペラでかき混ぜながら溶解させた。前記ポロキサマー溶液を５Ｌのヘキサンに落としてポロキサマーを沈澱させ、濾過した後、常温で２４時間真空乾燥した。収得量は４３３ｇであった。白色の固体として得られたポロキサマーのＩＣＰ（Ｋ含量）、強熱残分および水分含量を分析し、表１に示した。

［比較例２］ポロキサマーの精製―層分離法
米国特許第５，８００，７１１号に提示された方法に従ってポロキサマーを精製した。すなわち、１Ｌビーカーにポロキサマー４０７（２５ｇ）とｎ‐プロパノール／蒸留水（７５／２５ｖ／ｖ）の混合溶液（８００ｍｌ）を入れ、溶解させた。これに、塩化ナトリウム（６５ｇ）を入れて溶かし、分液漏斗に移し入れて３０℃で保管した。約１５時間程度放置して、２つの層を分離させた。下層を除去し、ｎ‐プロパノール／蒸留水（７５／２５ｖ／ｖ）混合溶液を捨てられた下層溶液の体積分だけ補充して混合した。これに、塩化ナトリウムを初期濃度〜８０ｍｇ／ｍｌとなるように加え、溶解させた後、再び３０℃で保管して層分離させた。１次層分離の際に除去された（ｎ‐プロパノール／蒸留水）の量だけ新たな溶媒を追加すると、これに伴い塩化ナトリウムも追加しなければならないが、初期の塩化ナトリウム濃度が８０ｍｇ／ｍｌであることから、これに合うように塩化ナトリウムの量を計算して追加した。このような工程をさらに７回繰り返した。分液漏斗の上層で得られたポロキサマー溶液を分留して溶媒を除去した後、ヘキサン（１Ｌ）に添加してポロキサマーを沈澱させた。その後、濾過して得られたポロキサマーを、常温で２４時間真空乾燥した。収得量は１７ｇであった。精製されたポロキサマーのＩＣＰ（Ｋ含量）、強熱残分および水分含量は、表１のとおりである。表１において、ポロキサマーに含まれている金属化合物は様々な種類があるが、Ｋ以外の金属は精製前にも微量含有しており、Ｋが過量に含まれているため、例示的に測定した。

比較例１の（溶媒／非溶媒）沈澱法による精製は、効果を観察することができなかった。また、比較例２においては、精製はある程度なされたものの、水分含量が大きく増加した。したがって、その後に鎖拡張剤と反応させる際、水分を除去する工程が必要であるという短所があった。

これに対し、本発明の精製方法によれば、有機金属（Ｋ）が精製されていないポロキサマー４０７に比べて約５〜２０％の水準と示され、強熱残分の結果もまた２０％以下の水準であり、水分含量も非常に低いことが分かった。

［実施例６］多重ブロックポロキサマーの合成
実施例２において精製された１０ｇのポロキサマー１００ｍｌを磁石棒とともに入れ、１２０℃に加熱したオイル湯煎器で加熱および減圧（１ｔｏｒｒ以下）しながら、高分子に含まれている水分を２時間除去した。減圧を解除し、窒素を流しながら反応温度を１２０℃に設定した後、脱水したアセトニトリル５０ｍｌを添加してポロキサマーを完全に溶解させた。これに、スクシニルクロリド１９２μｌ（ポロキサマー比で２当量）を脱水したアセトニトリル１０ｍｌに希釈し、ｓｙｒｉｎｇｅｐｕｍｐを利用して２０時間ゆっくりと添加した。スクシニルクロリドがすべて添加されると、さらに４時間同じ温度で反応させて、総反応時間を２４時間とした。合成された多重ブロックポロキサマーをジエチルエーテル１Ｌに沈澱させた後、濾過し、真空乾燥して白色の固体生成物（８．４ｇ）を得た。前記多重ブロックポロキサマーの分子量をＧＰＣで測定し、固有粘度（２５℃、クロロホルム溶媒）を測定した。結果は表２に示した。

［比較例３］多重ブロックポロキサマーの合成
比較例１において精製された１０ｇのポロキサマーを使用することを除いて、実施例６と同一の方法で合成して、多重ブロックポロキサマー（７．９ｇ）を得た。前記多重ブロックポロキサマーの分子量をＧＰＣで測定し、固有粘度（２５℃、クロロホルム溶媒）を測定した。多重ブロックポロキサマーの分子量および固有粘度の結果を表２に示した。

実施例６においては、精製されたポロキサマーを使用して多重ブロックポロキサマーを合成した結果、分子量増加効果をはっきりと確認することができたのに対し、比較例３を見ると、分子量が２〜３倍程度のみ増加することが分かった。

以上、本発明の特定の部分について詳細に記述したところ、当業界の通常の知識を有する者にとって、こうした具体的な技術は単に好ましい実施例であるに過ぎず、本発明の範囲がこれらに制限されるものでないという点は明白である。したがって、本発明の実質的な範囲は、添付された請求項とその等価物によって定義されると言える。

Claims

ポロキサマーを有機溶媒に溶解させて高分子溶液を調製するステップ；および、
前記高分子溶液から有機金属または水分を物理的方法で除去するステップ、
を含むことを特徴とする、ポロキサマーの精製方法。
前記物理的方法は、活性炭を高分子溶液と混合するステップ、および高分子溶液を遠心分離するステップのうち一つ以上含んでなることを特徴とする、請求項１に記載のポロキサマーの精製方法。
前記物理的方法は、活性炭を高分子溶液と混合するステップを含んでなることを特徴とする、請求項２に記載のポロキサマーの精製方法。
前記高分子溶液から有機金属または水分を除去するステップの後に、
活性炭を除去し有機溶媒を蒸留させるステップ、または活性炭を除去し、高分子溶液を高分子を溶かさない非溶媒で沈澱させるステップ、
をさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のポロキサマーの精製方法。
前記非溶媒は、ヘキサンまたはエーテルであることを特徴とする、請求項４に記載のポロキサマーの精製方法。
前記有機溶媒は、アセトニトリル、アセトン、クロロホルム、メチレンクロライド、テトラヒドロフランおよびアルコールからなる群より選択される１または２以上であることを特徴とする、請求項１に記載のポロキサマーの精製方法。
前記有機溶剤は、ポロキサマーに対して１００〜５００（ｖ／ｗ％）の量で使用されることを特徴とする、請求項１に記載のポロキサマーの精製方法。
前記物理的方法は、活性炭を高分子溶液と混合するステップを含み、活性炭はポロキサマーに対して５〜５０ｗｔ％の量で使用されることを特徴とする、請求項２に記載のポロキサマーの精製方法。
前記物理的方法は、活性炭を高分子溶液と混合する方法を含み、活性炭と高分子溶液が、６〜４８時間混合されることを特徴とする、請求項２に記載のポロキサマーの精製方法。
前記高分子溶液から有機金属または水分を除去するステップの前に、
前記高分子溶液を遠心分離して高分子溶液を回収するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項３に記載のポロキサマーの精製方法。
前記高分子溶液から有機金属または水分を除去するステップの後で、且つ前記活性炭を除去し有機溶媒を蒸留させるステップ、または活性炭を除去し、高分子溶液中に溶解されていない高分子を非溶媒で沈澱させるステップの前に、前記高分子溶液を遠心分離して高分子溶液を回収するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載のポロキサマーの精製方法。
前記物理的方法は、高分子溶液を遠心分離するステップを含み、遠心分離速度は、３，０００〜１５，０００ｒｐｍであることを特徴とする、請求項２に記載のポロキサマーの精製方法。
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法により精製される、ポロキサマー。
前記ポロキサマーは、有機金属含量が１０〜１００ｐｐｍであり、水分含量が１０〜５００ｐｐｍであることを特徴とする、請求項１３に記載のポロキサマー。