ＤＯＴＡＰ 클로라이드의 안정한 결정질 변형체 document_id A220623052196

상기 및 하기된 DOTAP 클로라이드는 (Z,Z)-N,N,N-트리메틸-2,3-비스[(1-옥소-9-옥타데세닐)옥시]-1-프로판아미늄 클로라이드(Z,Z)-N,N,N-trimethyl-2,3-bis[(1-oxo-9-octadecenyl)oxy]-1-propanaminium chloride 또는 1,2-디올레오일옥시-3-트리메틸암모늄 프로판 클로라이드라고도 알려진 N,N,N-트리메틸-2,3-비스[[(9Z)-1-옥소-9-옥타데세닐]옥시]-1-프로판아미늄 클로라이드 및 이의 수화물이다. CAS 번호 : 132172-61-3 및 477274-39-8 (라세미체(racemate)), 197974-73-58 (라세미체, 일수화물) 428506-51-8 (2S 형), 328250-28-8 (2R 형) 리포좀은 두가지 친수성 물질들이 수성 내부 내에 캡슐화될 수 있고 또한 친지성 물질이 지질막의 내부에 혼입될(incorporated) 수 있는, 양친성(ambiphilic) 물질, 일반적으로 천연 지질을 포함하는 다층화된 합성 베지클(synthetic multilayered vesicle)(구형으로 자기-충족된(self-contained) 막)이다. 이들은 특히 화장품과 약제, 특히 피부병학(dermatology)에서 사용된다. 이 때, 특히 비타민, 조효소, 피부-보호제(skin-care agent) 및 자외선차단제(sunscreen)가 끼워넣어진다(embedded). 리포좀은 일반적으로 국부적으로 적용된다. 그러나, 리포좀을 비경구적으로 적용하면 활성 화합물이 자유롭게 용해된 형태로 사용되는 경우보다 더 특정한 장기(organ)에 분포시킬 수 있으므로, 리포좀은 약제학적 기술에서 점차 더 중요해지고 있다. DNA, RNA 또는 단백질이 혼입되는 경우에는 리포플렉스(lipoplex)가 얻어진다. 오일을 첨가하고 고압 균질화기(high-pressure homogeniser)를 사용하면 리포좀으로부터 소위 나노입자(nanoparticle)[나노부(nanopart)]를 억지로(forced) 형성시킬 수 있다. 나노입자는 리포좀과 거의 동일한 크기의 입자이지만 그 내부에 수상(water phase) 대신 유상(oil phase)을 갖는다. 이들은 친지성 물질의 캡슐화에 특히 적합하다. 마이크로에멀젼(microemulsion)은 수성이고 지질-유사하고(lipid-like) 계면활성제인 성분을 포함하는 콜로이드적으로(colloidally) 분산된 단일-상 시스템이다. 마이크로에멀젼은 1 - 500 nm의 입자 크기를 가지고 액체와 유사한 방식으로 행동한다. 일반적으로 용해도가 낮은 펩티드 활성 화합물, 뉴클레오티드, 백신 및 다른 바이오의약품과 관련하여 특히, 가용화 효과(solubilising effect)는 상기된 적용예의 경우에 매우 큰 중요성을 갖는다. 또한, 신체 내에서 활성 화합물의 분해가 느려질 수 있으며 지속-방출 효과(sustained-release effect)가 이런 식으로 얻어질 수 있다. DOTAP 클로라이드는 양이온성 지질의 부류(class)에 속한다. DOTAP 클로라이드는 자연 발생 인지질과 대조적으로 양성이온의 특성(zwitterionic character)을 갖지 않는다. 양이온성 지질을 포함하는 리포좀 단독이나 인지질 또는 다른 지질-유사 화합물과 조합된 양이온성 지질을 포함하는 리포좀은 양으로 하전된 표면을 갖는다. 이에 따라 외부에 음으로 하전된 표면을 갖는 세포, 예를 들어 내피 세포에 대해 높은 친화도를 갖게 된다(give rise to). 그러나, 세포 속으로 침투하고 이에 따라 그 안에 혼입되어 있는 활성 화합물을 세포의 내부 속으로 수송하는(트랜스펙션(transfection)) DOTAP-계 및 다른 양이온성 리포좀 및 리포플렉스의 능력이 특히 중요하다. 모든 이러한 특성들은 암 치료에 대해서도 DOTAP 클로라이드에 매우 흥미를 갖게 한다. 이러한 특성들은 양이온성 DOTAP 리포좀 내에 혼입된 통상적인 세포분열억제제(cytostatic agent)를 적용 가능하게 한다. DOTAP 클로라이드와, 예를 들어 아세테이트, 브로마이드, 디하이드로전포스페이트(dihydrogenphosphate), 하이드로전술페이트, 요오다이드(iodide), 메실레이트(mesylate), 메틸술페이트, 트리플루오로아세테이트, 술페이트 또는 디술페이트 및 트리플레이트(triflate)와 같은 다른 DOTAP 염의 트랜스펙션 특성은 문헌으로부터 적당히 알려져 있다. DOTAP 디하이드로전포스페이트 및 DOTAP 메실레이트는 문헌에 라세미체로서 기재되어 있다. 상기 기재된 모든 다른 염들은 라세미체로서 및 2S-거울상이성질체로서 각각 기재되어 있으며, 또한 클로라이드 및 메틸술페이트의 2R-거울상이성질체가 기재되어 있다. 일부 시험관-내(in-vitro) 연구에서, 예를 들어 DOTAP 메틸술페이트와 같은 다른 염들이 DOTAP 클로라이드보다 더 우수한 트랜스펙션 비율을 달성하였다. 그러나, 생체 내에서(in vivo) 사용될 때 생체(living body)에서는 다른 염들의 장점이 여기서는 생겨나지 않는다는 것을 의미하는 리포좀 표면의 음이온 교환이 일어난다. 따라서, 특히 비경구적 적용예를 위하여 특히 인간에게 의학적으로 사용 시에, 예를 들어 대응하는 클로라이드 또는 아세테이트와 같은 생리학적으로 허용가능한 음이온을 갖는 DOTAP 염이 바람직하다. 의학적, 특히 비경구적 적용예에는 사용된 활성 화합물 및 아쥬반트(adjuvant)의 품질 및 순도가 가장 고도로 요구된다. 따라서, 이러한 화합물의 제조, 제조의 재현성(reproducibility) 및 부산물 프로파일(profile)에 대해 당국 부서(the part of the authority)에서 매우 엄격하게 규제한다. 비경구적으로 사용된 물질의 경우, 병원성 미생물(pathogenic microorgamism) 및 내독소(endotoxin)에 의한 미생물학적 오염이 부가적으로 엄격히 방지 및 조절되어야 한다. DOTAP 클로라이드 및 다른 DOTAP 염은 극도로 불안정하고, 따라서 약제 조성물을 제조하기 위하여 사용하기 적합하도록 허용가능한 순도로 제조하기가 본질적으로 어렵다. 예를 들어 천연 인지질 DOPC 및 DOPE와 같은 올레산(oleic acid) 라디칼을 운반하는 모든 지질처럼, 모든 DOTAP 염은 산화에 매우 민감하다. 그러나, 불포화된 지방산 유도체의 산화 생성물은 일반적으로 큰 독성을 갖는다. 이 때 적합한 제조 및 정제 방법이 요구된다. DOTAP 아세테이트는, 예를 들어 고-비점 오일(high-boiling oil)의 형태이며, 따라서 매우 어렵게만 적당한 품질로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 아스코르브산 또는 환원된 L-글루타티온 형태의 항산화제를 첨가하는 것과 같은 불안정성을 극복하는 통상적인 방법은, 이후에 끼워넣어지는 활성 화합물과의 상호작용이 배제될 수 없으므로 DOTAP 클로라이드의 일반적인 유용성(usability) 크게 제한한다. 제조, 저장 및 사용 동안 산소를 완전히 배제하는 것은 실질적으로 불가능하거나 매우 큰 노력으로만 가능하다. DOTAP 클로라이드는 클로로포름 용액으로서나 비정질 고체로서만 시판된다. 또한, 비정질 DOTAP 클로라이드는 산화 민감성에 부가하여 극도로 축축해지기 쉽고(hygroscopic) 정상적인 대기 습도 수준에서 극히 짧은 시간 내에 용해되어(deliquesce) 매끄러운 막(greasy film)을 형성한다. 이는 이 화합물의 취급을 훨씬 더 어렵게 만든다. 따라서, 비정질 DOTAP 클로라이드의 제조자는 일반적으로 -20 ℃에서 보호 가스 하에서 저장하도록 권하고 있으며 약 6 개월의 저장 수명만을 보장한다. 문헌은 비정질 라세믹 DOTAP 클로라이드의 제조에 대해서만 다양한 합성 방법을 나타낸다. 문헌(Eibel and Unger, DE4013632A1)에는 클로로포름/메탄올/수성 HCl 용매 시스템 내에서 이온 교환 후 크로마토그래피에 의해 정제함으로써 DOTAP 브로마이드로부터 DOTAP 클로라이드를 합성하는 것이 약술되어 있다. DOTAP 브로마이드는 1-브로모-2,3-디올레오일옥시프로판으로부터 원위치에서 미리 얻어진다. 문헌(Leventis and Silvius, Biochim. Biophys. Acta, 1023 (1990) 124-132)에는 2-상 용매/NaCl 용액 시스템 내에서 이온 교환함으로써 DOTAP 요오다이드로부터 DOTAP 클로라이드를 합성하는 것이 보고되어 있다. DOTAP 요오다이드는 메틸 요오다이드(methyl iodide)에 의해 대응하는 디메틸-아미노 화합물을 메틸화(methylation) 함으로써 미리 얻어진다. 문헌(Nantz et al., Biochim. Biophys. Acta, 1299 (1996) 281-283, J. Med. Chem. 40 (1997) 4069-4078)에는 비-수성 이온 교환기(ion exchanger) 크로마토그래피로 DOTAP 클로라이드를 합성하는 것이 기재되어 있다. 원하는 화합물은 용출액(eluate)의 증발로 얻어진다. 문헌(Felgner et al., US 5,264,618)에서는 메틸 클로라이드에 의해 대응하는 디메틸아미노 화합물을 DOTAP 클로라이드로 직접 메틸화한다. -20 ℃에서 아세토니트릴로부터 결정화에 의해 황색 왁스가 명백히 얻어진다. 그러나, DOTAP 클로라이드는 실온에서 아세토니트릴에 실질적으로 불용성이다. 이러한 소위 결정화를 재현하고자(reproduce) 시도하면, 냉각시 고온 용액으로부터 얻어진 유성(oily) 물질의 고체화를 통해 비정질 물질만이 얻어졌다. 또한, 기술자(author)가 정제 효과를 명백하게 얻지 못하고 크로마토그래피로 물질을 정제해야 한다는 사실로부터 이것이 결정화가 아니라는 사실이 명백하다. 결과적으로, 두 거울상이성질체 DOTAP 클로라이드를 제조하기 위한 합성 방법도 이의 특징적인 특성도 현재까지 알려져 있지 않다. 화학 초록(Chemical Abstract)에는 두 거울상 이성질체에 대해 많이 할당되었지만, 대응하는 공개문헌에는 라세믹 DOTAP 클로라이드를 사용한 연구만(exclusively) 기재되어 있다. 특히 상기 화합물이 비경구적 용도가 의도되는 경우, 이온 교환 수지를 이용한 처리를 포함하는 제조법은 대응하는 수지가 박테리아의 이상적인 영양 배지이고 심지어 박테리아가 사멸된(killed) 후에도 내독소 오염의 위험이 여전히 존재하므로 가능한 미생물 오염의 관점에서 큰 문제가 있다.