DE3502998A1

DE3502998A1 - Compositions for selective tumour therapy and processes for the preparation and use thereof

Info

Publication number: DE3502998A1
Application number: DE19853502998
Authority: DE
Inventors: Detlef Dr. 5100 Aachen Müller-Schulte
Original assignee: MUELLER SCHULTE DETLEF DR
Current assignee: MUELLER SCHULTE DETLEF DR
Priority date: 1985-01-30
Filing date: 1985-01-30
Publication date: 1986-07-31

Abstract

Compositions for selective tumour therapy composed of ferromagnetic particles with a Curie point between 42 and 50 DEG C are coated with a physiologically tolerated plastic and coupled to tumour-specific antibodies or biocatalysers. The particles are injected and accumulate on and in the tumour. The patient is then exposed to an alternating electromagnetic field which brings about targeted heating of the tumours to the temperature of the Curie point.

Description

Mittel zur selektiven Tumortherapie sowie Verfahren zurMeans for selective tumor therapy and methods for

Herstellung und Verwendung derselben Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Mittel zur selektiven Tumortherapie, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung zur Hyperthermie.Manufacture and use of the same object of the present invention are means for selective tumor therapy, processes for their preparation and their Use for hyperthermia.

Außer den klassischen Methoden der Tumortherapie durch Chirurgie, Bestrahlung und Chemotherapie ist auch die sogenannte Hyperthermie vorgeschlagen worden. Sie beruht auf der Tatsache, daß Tumorzellen gegenüber Normalzellen einen anderen Metabolismus aufweisen, und deshalb eine höhere Temperaturempfindlichkeit besitzen. Man versucht, die Behandlung Hyperthermie dadurch zu erreichen, daß man für einen Zeitraum von ca. 2 Stunden im Tumor Temperaturen von vorzugsweise 42,50 C erzeugt. Erzeugt wird diese Temperatur in der Praxis entweder durch Mikrowellen, künstliches Fieber, heiße Bäder oder heiße Wachsbehandlungen. Die allgemeine und erfolgreiche Anwendung dieses Therapieprinzips liegt offenbar darin, daß die Heizsysteme keine einheitliche Temperaturverteilung im Tumorgewebe gewährleisten. Insbesondere leidet die Hyperthermie unter der begrenzten Eindringtiefe und der mangelnden Fokusierung. Erfahrungsgemäß werden daher maximal 30 % der wichtigen Tumore erfaßt.In addition to the classic methods of tumor therapy through surgery, Radiation and chemotherapy is also suggested for what is called hyperthermia been. It is based on the fact that tumor cells have one against normal cells have a different metabolism and therefore a higher temperature sensitivity own. One tries to achieve hyperthermia treatment by temperatures of preferably 42.50 in the tumor for a period of about 2 hours C generated. In practice, this temperature is generated either by microwaves, artificial fever, hot baths, or hot wax treatments. The general and successful application of this therapy principle is apparently that the heating systems do not guarantee a uniform temperature distribution in the tumor tissue. In particular the hyperthermia suffers from the limited depth of penetration and the lack of focus. Experience has shown that a maximum of 30% of the important tumors are detected.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile der bisherigen Behandlungsmethoden zu beseitigen und eine Temperaturerzeugung gezielt am und im Tumor zu gewährleisten, ohne jedoch das übrige Gewebe mehr als unbedingt notwendig zu belasten. Die Erfindung hat sich weiterhin die Aufgabe gestellt, auch solche Tumore erfassen zu können, die bisher der Hyperthermiebehandlung überhaupt nicht zugänglich waren.The present invention has set itself the task of addressing the disadvantages to eliminate the previous treatment methods and a targeted temperature generation on and in the tumor, without, however, the rest of the tissue more than necessarily necessary to burden. The invention has also set itself the task to be able to capture such tumors, previously the hyperthermia treatment at all were not accessible.

Diese Aufgabe kann überraschenderweise durch Mittel gelöst werden, die aus ferromagnetischen Teilchen mit einem Curie-Punkt zwischen 42 und 500 C bestehen, welche mit einem physiologisch verträglichen Kunststoff überzogen sind, wobei die Kunststoffoberfläche mit Antikörpern kuppelnde, reaktive Gruppen aufweist. Diese Mittel werden mit tumorspezifischen Antikörpern oder Wirkfaktoren umgesetzt und dann injiziert. Dabei werden die ferromagnetischen Teilchen spezifisch am und im Tumor angereichert. Behandelt man einen Patienten dann mit elektro-magnetischen Wechselfeldern, so erwärmen sich die Teilchen auf Temperaturen, die praktisch konstant beim Curie-Punkt liegen. Es wird somit unmittelbar am und im Tumor die gewünschte erhöhte Temperatur erzeugt, während das übrige Körpergewebe praktisch keiner Temperaturbelastung ausgesetzt ist.Surprisingly, this task can be achieved by means which consist of ferromagnetic particles with a Curie point between 42 and 500 C, which are coated with a physiologically compatible plastic, the Plastic surface has reactive groups coupling with antibodies. These Means are implemented with tumor-specific antibodies or active factors and then injected. The ferromagnetic particles are specifically on and in the Enriched tumor. If you then treat a patient with electro-magnetic Alternating fields, the particles are heated to temperatures that are practically constant lie at the Curie point. It becomes the desired one directly on and in the tumor generated increased temperature, while the rest of the body tissue practically no temperature load is exposed.

Um einen ungehinderten Transport der Teilchen durch die Blutbahn des Patienten zu gewährleisten, sollen die Teilchen vorzugsweise eine Größe zwischen 0,5 und 1 am aufweisen.In order to ensure the unimpeded transport of the particles through the bloodstream of the To ensure patients, the particles should preferably be a size between 0.5 and 1 am.

Als ferromagnetische Teilchen mit einem Curie-Punkt zwischen 42 und 500 C eignen sich insbesondere Legierungen oder Metalloxide vom Ferrittyp. Geeignet sind somit insbesondere Legierungen aus Eisen mit seltenen Erden aus der 17:2-Serie, wie Fe17Pr2 und Fel7Er2. Der Curie-Punkt kann erfahrungsgemäß in diesen Legierungen variiert werden durch teilweisen Ersatz des Eisens durch Kobalt. Weiterhin geeignet sind Metalloxide vom Ferrittyp wie Co0,4Zn0,6Fe2O4 oder Ni0,2Zn0,8Fe2O4. Auch hier ist eine Feinabstimmung bezüglich des Curie-Punktes durch Variation des Kobalt-Zink- bzw. Nickel-Zink Verhältnisses möglich. Derartige Legierungen und Metalloxide sowie die Verfahren zu ihrer Herstellung sind allgemein bekannt.As ferromagnetic particles with a Curie point between 42 and 500 C, alloys or metal oxides of the ferrite type are particularly suitable. Suitable are therefore especially alloys made of iron with rare earths from the 17: 2 series, like Fe17Pr2 and Fel7Er2. Experience has shown that the Curie point can be used in these alloys can be varied by partially replacing the iron with cobalt. Still suitable are metal oxides of the ferrite type such as Co0.4Zn0.6Fe2O4 or Ni0.2Zn0.8Fe2O4. Here too is a fine adjustment of the Curie point by varying the cobalt-zinc or nickel-zinc ratio possible. Such alloys and metal oxides as well the processes for their preparation are well known.

Auf diese ferromagnetischen Teilchen werden physiologisch verträgliche Kunststoffe aufgebracht, welche mit Antikörpern kuppelnde, reaktive Gruppen aufweisen. Geeignet sind somit Monomerlösungen, die mindestens 2 Vinylkomponenten und ein Lösungsmittel enthalten. Eines der Monomere soll über kupplungsfähige Seitengruppen verfügen, wie beispielsweise Acrylsäure, Hydroxyethylacrylat, Vinylalkohol, Acrylamid oder sonstige Vinylmonomere, die über kupplungsfähige Seitengruppen verfügen. Als Comonomere werden solche Komponenten gewählt, denen derartige funktionelle Gruppen fehlen, die jedoch leicht copolymerisierbar sind und zu physiologisch verträglichen Kunststoffen führen. Typische Beispiele hierfür sind l-Vinyl-Pyrrolidon, Vinylacetat etc.On these ferromagnetic particles are physiologically compatible Plastics applied, which have reactive groups coupling with antibodies. Monomer solutions containing at least 2 vinyl components and a solvent are therefore suitable contain. One of the monomers should have couplable side groups, such as acrylic acid, hydroxyethyl acrylate, vinyl alcohol, acrylamide or other vinyl monomers that have coupling side groups. As comonomers those components are chosen that lack such functional groups, which, however, are easily copolymerizable and form physiologically compatible plastics to lead. Typical examples are l-vinyl pyrrolidone, vinyl acetate, etc.

Die Polymerisation bzw. Copolymerisation wird chemisch oder physikalisch initiiert, beispielsweise durch Azodiisobutyronitril oder Bestrahlung mit Gamma- oder UV-Strahlen. Die Polymerisation erfolgt unter starkem Rühren, um einen gleichmäßigen Überzug auf den magnetischen Teilchen zu gewährleisten. Die funktionellen Gruppen des Copolymerisats werden dann zu den bekannten, mit Antikörpern kuppelnden, reaktiven Gruppen umgesetzt.The polymerization or copolymerization is chemical or physical initiated, for example by azodiisobutyronitrile or irradiation with gamma or UV rays. The polymerization takes place with vigorous stirring to ensure a uniform Ensure coating on the magnetic particles. The functional groups of the copolymer then become the known reactive ones that couple with antibodies Groups implemented.

Beispiele hierfür sind Kupplungen über aktivierte Ester mittels Hydroxybenzotriazol und N-Hydroxysuccinimid.Examples of this are couplings via activated esters using hydroxybenzotriazole and N-hydroxysuccinimide.

Weitere übliche Kupplungs-Reagenzien sind Carbodiimide, Difluordinitrobenzol, Glutardialdehyd, Toluoldiisocyanat und Bromcyan.Other common coupling reagents are carbodiimides, difluoronitrobenzene, Glutaraldehyde, toluene diisocyanate and cyanogen bromide.

Die so erhaltenen erfindungsgemäßen Mittel werden nach der Umsetzung mit tumorspezifischen Antikörpern oder Wirkfaktoren injiziert. Dabei ist es prinzipiell möglich, die Umsetzung mit den tumorspezifischen Antikörpern oder Wirkfaktoren von vorneherein vorzunehmen oder aber erst, wenn ein tumorspezifischer Antikörper oder Wirkfaktor für den zu behandelnden Tumor in ausreichender Menge isoliert oder hergestellt worden ist.The agents according to the invention thus obtained are after the reaction injected with tumor-specific antibodies or active factors. It is in principle possible, the implementation with the tumor-specific antibodies or active factors of to be carried out in advance or only if a tumor-specific antibody or Active factor isolated or produced in sufficient quantity for the tumor to be treated has been.

Die Injektion erfolgt in Form üblicher physiologischer Injektionslösungen-, beispielsweise in Form von 5 %-igen Dextroselösungen oder in Form einer physiologischen Kochsalzlösung. Die Menge an zu applizierendem Mittel hängt zunächst einmal vom Ausmaß des Tumorbefalles- ab.The injection takes place in the form of usual physiological injection solutions, for example in the form of 5% dextrose solutions or in the form of a physiological one Saline solution. The amount of agent to be applied depends first of all on the Extent of tumor involvement.

Aufgrund der hohen Selektivität von Antikörpern und Wirkfaktoren reicht es somit völlig aus, wenn ein oder mehrere Teilchen pro Tumorzelle appliziert werden.Due to the high selectivity of antibodies and active factors is enough it is completely out if one or more particles are applied per tumor cell.

Bereits kurze Zeit nach der Applikation kann dann durch Behandlung mit elektro-magnetischen Wechselfeldern die Hyperthermie-Therapie beginnen. Die Stärke des Magnetfeldes liegt meist im Bereich zwischen 1 bis 5 Tesla.Treatment can take place a short time after application start the hyperthermia therapy with electromagnetic alternating fields. the The strength of the magnetic field is usually in the range between 1 and 5 Tesla.

Die Größe und Feldstärke der Spulen richten sich somit nach den Erfordernissen der entsprechenden Behandlung bzw. der zu behandelnden Körperteile.The size and field strength of the coils are therefore based on the requirements the corresponding treatment or the body parts to be treated.

Die ferromagnetischen Teilchen erwärmen sich im hochfrequenten Wechselfeld durch die periodische Umlagerung der magnetischen Momente. Die daraus resultierende Gitterschwingung (Spingitterrelaxation) bedingt die Erwärmung des Ferromagneten bis zum Curie-Punkt. Sobald diese Temperatur erreicht ist, findet keine weitere Erwärmung statt. Es ist somit erfindungsgemäß möglich, an vorbestimmten Stellen des Körpers vorbestimmte Temperaturen zu erzeugen. Es ist erfindungsgemäß somit möglich, die Tumortherapie durch Hyperthermie gezielt auf die Bereiche im und am Tumor zu beschränken.The ferromagnetic particles heat up in the high-frequency alternating field through the periodic rearrangement of the magnetic moments. The resulting Lattice vibration (spin lattice relaxation) causes the ferromagnet to heat up to the Curie point. Once this temperature is reached, no more takes place Warming instead. It is thus possible according to the invention at predetermined points of the body to generate predetermined temperatures. It is thus according to the invention possible, the tumor therapy by hyperthermia targeted on the areas in and on To confine tumor.

In den nachfolgenden Beispielen sind typische erfindungsgemäße Mittel, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Anwendung näher erläutert.In the following examples typical agents according to the invention are Process for their production and their application explained in more detail.

Beispiel 1 Ferromagnetische Teilchen mit einer Partikelgröße zwischen 0,5 und 1 Am aus der Gruppe der Eisen/Seltenerdlegierungen im Verhältnis 17:2 wie Fel7Pr2 und Fe17Er2 bzw. Ferrite wie Co0,4Zn0,6Fe2O4 und Ni0,2Zn0,8Fe2 O4 mit Curie-Punkten zwischen 42 und 500 C werden auf folgende Weise mit einer Kunststoffschicht überzogen: Acrylsäure und l-Vinyl-Pyrrolidon werden durch Zusatz von Azodiisobutyronitril copolymerisiert. Die Teilchen werden anschließend mit heißem Wasser gewaschen. Die freien Carboxylgruppen werden mit l-Hydroxybenzotriazol oder N-Hydroxysuccinimid umgesetzt. Die so erhaltenen Teilchen sind in der Lage, mit Aminogruppen von Proteinen, insbesondere auch Antikörpern und Wirkfaktoren, Peptidbindungen zu bilden. Nach der Umsetzung mit derartigen Antikörpern oder Wirkfaktoren werden die Teilchen gewaschen und in 5 %-iger Dextroselösung suspendiert. Diese Suspensionen können intravenös injiziert werden.Example 1 Ferromagnetic particles with a particle size between 0.5 and 1 Am from the group of iron / rare earth alloys in a ratio of 17: 2 such as Fel7Pr2 and Fe17Er2 or ferrites such as Co0.4Zn0.6Fe2O4 and Ni0.2Zn0.8Fe2 O4 with Curie points between 42 and 500 C are covered with a plastic layer in the following way: Acrylic acid and l-vinyl pyrrolidone are copolymerized by adding azodiisobutyronitrile. The particles are then washed with hot water. The free carboxyl groups are reacted with l-hydroxybenzotriazole or N-hydroxysuccinimide. The so obtained Particles are able to interact with amino groups of proteins, especially antibodies and factors that act to form peptide bonds. After reacting with such antibodies or active factors, the particles are washed and suspended in 5% dextrose solution. These suspensions can be injected intravenously.

Beispiel 2 Ferromagnetische Teilchen wie in Beispiel 1 werden bei Temperaturen zwischen 0 und 200 C mit Hydroxyethylacrylat und Vinylacetat bedampft und in der Dampfphase mit einem Initiator wie Bortriethyl, Bortrifluorid, Triethylamin, Trimethylamin polymerisiert. Die Teilchen werden gewaschen und wie in Beispiel 1 mit Antikörpern oder Wirkfaktoren gekuppelt.Example 2 Ferromagnetic particles as in Example 1 are used in Temperatures between 0 and 200 C vaporized with hydroxyethyl acrylate and vinyl acetate and in the vapor phase with an initiator such as boron triethyl, boron trifluoride, triethylamine, Trimethylamine polymerizes. The particles are washed and as in Example 1 coupled with antibodies or active factors.

Beispiel 3 Ferromagnetische Teilchen wie in Beispiel 1 werden mit flüssigem Stickstoff abgekühlt und anschließend in die tzlonomerenlösung gemäß Beispiel 1 eingebracht. Sie werden aus der Slonomerenlösung wieder entfernt und in einen Wirbelschichtreaktor gegeben, der unmittelbar durch eine Co60-Bestrahlungsguelle bestrahlt wird. Die mit Kunststoff überzogenen Teilchen werden wie in Beispiel 1 aktiviert und mit Antikörpern oder Wirkfaktoren gekuppelt.Example 3 Ferromagnetic particles as in Example 1 are with cooled liquid nitrogen and then in the tzlonomerenlösung according to example 1 introduced. You are removed from the Slonomeren and in a Fluidized bed reactor which is directly irradiated by a Co60 irradiation source. the particles coated with plastic are activated as in example 1 and with antibodies or action factors coupled.

Beispiel 4 Ferromagnetische Teilchen wie in Beispiel 1 werden mit Lösungen von Polyamid und Polyestern, gelöst in Trifluorethanol oder Trifluoressisäure, benetzt, aus der Lösung entfernt und getrocknet. Die Kupplung der Antikörper oder Wirkfaktoren erfolgt über die Aminogruppen des Polyamids oder über die Carboxylendgruppen des Polyesters.Example 4 Ferromagnetic particles as in Example 1 are with Solutions of polyamide and polyesters, dissolved in trifluoroethanol or trifluoroacic acid, wetted, removed from the solution and dried. The coupling of the antibodies or Active factors take place via the amino groups of the polyamide or via the carboxyl end groups of the polyester.

Claims

Claims 1. Means for selective tumor therapy, consisting of ferromagnetic particles with a Curie point between 42 and 500 C, which are coated with a physiologically compatible plastic, the plastic surface having reactive groups coupling with antibodies.

2. Means according to claim 1, characterized in that the particles have a size of 0.5 to 1.0 µm.

3. Means according to claim 1 or 2, characterized in that the Particles are alloys or metal oxides of the ferrite type.

4. Agent according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the coupling groups implemented with tumor-specific antibodies or active factors are.

5. Process for the production of agents for selective tumor therapy, characterized in that ferromagnetic particles with a Curie point between 42 and 500 C are coated with a physiologically compatible plastic and reactive groups coupling with antibodies are generated on its surface.

6. The method according to claim 5, characterized in that the particles have a size of 0.5 to 1 µm.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the particles are alloys or metal oxides of the ferrite type.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that that the coupling, reactive groups with tumor-specific antibodies or active factors implemented.

9. Use of ferromagnetic particles with a Curie point between 42 and 50 ° C, which is coated with a physiologically compatible plastic are, wherein the plastic surface with antibodies coupling, reactive groups has, for selective tumor therapy by means of electro-magnetically generated hyperthermia.

10. Use according to claim 9, characterized in that the coupling, reactive groups implemented with tumor-specific antibodies or active factors are.