囊封的金属离子纳米簇的制作方法 [0002]可用于治疗矿物质缺乏的许多矿物仅在作为金属离子时为可溶的，其通常对组织为刺激性的且具有不良味道。金属络合物已被代替使用以解决此问题。 [0003]金属络合物通常具有高浊点及低酸离解速率，在对于口腔及肌内应用所需的中性或酸性条件中不稳定。因此，它们通常被配制在碱性溶液中。例如，维乐福(Venofer)，一种铁蔗糖市售品，其必须仅经由肌内路径被施用，具有高达11的PH值，使其不适合用于肌内注射之外的饮品及药物制剂。 [0004]有需要开发在中性或酸性条件中稳定的金属络合物。
[0005]本发明是基于发现具有低浊点及高酸离解速率的稳定的金属离子纳米簇。
[0006]在一方面，本发明的特征在于金属离子纳米簇，其具有2至500nm(例如,2至150nm及2至80nm)的颗粒尺寸、3500至1000000道尔顿(例如，5000至300000道尔顿及10000至180000道尔顿)的分子量、8以下(例如，7以下及4.5以下)的浊点，以及I至180分钟(例如，I至60分钟)的离解速率。浊点是指在pH滴定期间发生沉淀的pH点。离解速率是指于0.75MHC1水溶液中，在37°C伴随搅拌下，大于75%的纳米簇离解成游离金属尚子所需的时间。
[0007]本发明的金属离子纳米簇具有X(OH)aYbZcMd(H2O)e的化学式。
[0008]X 是金属阳离子。实例包括,但不限于，Cr、Al、B1、Zn、Ba、Cu、T1、Mg、Mn、Pt、Ca、Se、In、Fe、Co、N1、V、La、Mo、Sr、Zr,及其组合的阳离子。优选地,该金属阳离子是Mg(II)、Al(III)、Ca(II)、Cr (III)、Cu (II)、Zn (II)、Mn (II)、Ti (IV)、Fe (II/III)、Co (II)、Ni (II)、Bi (III)、V(V)、La(III)、Mo(VI)、Sr (II)、Zr (IV)，或其组合。Y 是水溶性形成盐的阴离子，其可为无机阴离子或有机阴离子。实例包括，但不限于，氟离子(fluoride)、氯离子(chloride)、溴离子(bromide)、碘离子(1dide)、硝酸根、硫酸根、乙酸根，或其组合。Z是水溶性配体。实例包括，但不限于，糖(carbohydrate)、氢化的糖、水解的糖、多元醇、聚醚，或其组合。优选地，其是木糖醇、甘露糖醇、核糖、甘露糖、木糖、半乳糖、果糖、乳糖、葡萄糖、异麦芽糖、异麦芽酮糖醇(isomalt)、蔗糖、麦芽糖醇、海藻糖、阿拉伯糖、山梨糖醇、聚异麦芽糖(polyisomaltose)、异麦芽寡糖(isomalto-oligosaccharide)、糊精、葡聚糖、果寡糖，或其组合。M是池点调节剂(turbidity point modifier)。实例包括,但不限于,形成络合物的多价阴离子、氧化的糖(例如，葡萄糖酸、葡萄糖酸钠，及葡萄糖酯)、羧基化的多元醇、羧基化的聚醚、磺化的糖、磺化的多元醇、磺化的聚醚、磷酸化的糖、磷酸化的多元醇、磷酸化的聚醚、氨基酸、水溶性多肽、水溶性蛋白质，及其组合。形成络合物的多价阴离子的实例包括，但不限于，柠檬酸根、苹果酸根、富马酸根、酒石酸根、乳酸根、草酸根、琥珀酸根、抗坏血酸根、磷酸根、焦磷酸根、甘油磷酸根，或其组合。
[0009]该术语“糖”是指单糖(例如，木糖、阿拉伯糖、葡萄糖、甘露糖、果糖、半乳糖，及核糖)、二糖(例如，蔗糖、乳糖、麦芽糖，及异麦牙糖)、寡糖(即，由3-9个单糖残基经由糖苷键联连接而构成的糖，诸如棉子糖、松三糖、麦芽三糖、阿卡波糖(acarbose)、水苏糖、果寡糖，及半乳寡糖)或多糖(例如，糊精、聚葡萄糖、聚异麦牙糖，及麦芽糊精)。
[0010]回到化学式X(OH)aYbZcMd(H2O)e, a 是 0.1 至 20 (例如，I 至 10)，b 是 O 至 9(例如，0.1至9、0至3，及0.1至3)，C是0.1至10 (例如，I至6)，d是0.1至9 (例如，0.1至6)，及e是O至25 (例如，O至10)。
[0011]本发明的另一方面涉及包含上述纳米簇的组合物。此组合物，为透明水溶液或用于重构(reconstitut1n)成透明水溶液的水溶性固体,是不含有未螯合的离子、化学惰性的(unreactive)水溶性配体，以及不稳定的(labile)低分子量离子络合物(即，低于3500道尔顿)。该透明水溶液的PH值可为3至11.5，例如，3.5至9。透明水溶液是指清澈或半透明水溶液，即，胶体溶液或胶体混悬剂。
[0012]也在本发明的范围中的是通过向有需要的对象施用有效量的上述纳米簇用于治疗病症或用于检测组织影像的方法。该病症的实例包括矿物质缺乏病症(mineraldeficiency disorder)、胃反流病症(gastric reflux disorder)及慢性肾功能衰竭(chronic renal failure) ?该组织影像是用于区分不正常组织与正常组织。
[0013]术语“治疗(treating) ”或“治疗(treatment) ”是指施用纳米簇至对象,其具有上述病症、这样的病症的症状，或朝向这样的病症的倾向，目的是提供治疗效果，例如，治愈、缓解、变更、影响，或改善上述病症、其任何症状，或朝向其的倾向。
[0014]仍在本发明的范围中的是制备上述纳米簇的方法。该方法包括步骤(1)提供包含X、Y、Z及OH的水分散体；(2)调节该水分散体的pH到预定值以获得pH经调节的水分散体；
(3)加热该pH经调节的水分散体至50-180°C，以使纳米簇形成；以及⑷在任何上述步骤后添加M。注意M变成该由此形成的纳米簇的组成部分(integral part)。如以上定义的X: Y: Z: M的比率，为1: 0-9: 0.1-10: 0.1-9。在水溶液中由此形成的纳米簇可通过纳米过滤收集并接着被干燥(例如，于烘箱中，通过真空、通过喷雾，及通过冷冻)以产生固体纳米簇。
[0015]本发明的一个或多个实施方案的细节描述于下面的说明中。本发明的其他特征、目的及优点由该说明书及权利要求书将是明显的。


[0016]本文中描述的是金属离子纳米簇，其每个包含一个或多个金属阳离子、一个或多个水溶性形成盐的阴离子、一个或多个水溶性配体，及一个或多个浊点调节剂。
[0017]任何具有饮食或健康益处的金属阳离子可被用于本发明的纳米簇中。实例包括Mg(II)、Al (III)、Ca(II)、Cr (III)、Cu (II)、Zn (II)、Mn (II)、Ti (IV)、Fe (II/III)、Co (II)、Ni (II)、Bi (III)、V(V)、La(III)、Mo (VI)、Sr (II)，及 Zr (IV)。多于一个的阳离子，例如，Fe(III)和Mg(II)，可被包括在该纳米簇中。
[0018] 合适的水溶性形成盐的阴离子可为有机或无机的，例如，氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、硝酸根、硫酸根，及乙酸根。
[0019]合适的配体可溶于水且结合至金属阳离子以形成本发明的纳米簇。实例包括木糖醇、甘露糖醇、核糖、甘露糖、木糖、半乳糖、果糖、乳糖、葡萄糖、异麦芽糖、异麦芽酮糖醇、蔗糖、麦芽糖醇、海藻糖、阿拉伯糖、山梨糖醇、聚异麦芽糖、异麦芽寡糖、糊精、葡聚糖，及果寡糖。更多的实例描述于美国专利申请公开案2012/0093898中。
[0020]浊点调节剂被用于调节纳米簇的浊点至预定范围，例如，7以下，并由此使该纳米簇在中性或酸性溶液中稳定，这是肌内注射或口腔制剂的重要特征。另外，浊点调节剂缩短用于制备纳米簇的时间。浊点调节剂也降低于该制备程序中所需的温度。浊点调节剂，其与一个或多个金属阳离子、阴离子或配体相互作用，是纳米簇的组成部分。纳米簇中的浊点调节剂可为与其中的水溶性形成盐的阴离子不同的形成络合物的多价阴离子。多价阴离子的实例包括柠檬酸根、苹果酸根、富马酸根、酒石酸根、乳酸根、草酸根、琥珀酸根、抗坏血酸根、磷酸根、焦磷酸根，及甘油磷酸根。在这些之中，柠檬酸根、草酸根、琥珀酸根，及酒石酸根是优选的。
[0021]本发明的纳米簇可使用各种方法制备。在一个实施方案中，其是通过在适当温度下(例如，50-180°C或优选65-105°C )将水溶性金属盐(例如，氯化铁)、配体(例如，木糖醇)、碱性试剂(例如，氢氧化钠)，以及浊点调节剂(例如，柠檬酸钠)混合在水中持续预定的处理时间(例如，30分钟至10小时)而获得。备选地，所述金属盐、配体，及碱性试剂被混合及加热以形成纳米簇前体。浊点调节剂接着在加热或不加热下(例如，50-180°C及65-105°C )被引入该前体。该浊点的种类及含量可被调节以获得具有预定浊点值的纳米簇。
[0022]由此形成的纳米簇是在水溶液中，其可使用纳米过滤被分离以获得浓缩的含纳米簇的溶液，其不含未螯合的金属阳离子、化学惰性的配体及不稳定的低分子量离子络合物。注意到未螯合的金属阳离子对组织有刺激性且具有不良的金属性味道。其也可导致蛋白质沉淀及干扰生理机能。化学惰性的配体增加溶液的微生物污染及渗透压。不稳定的低分子量离子络合物，其快速离解并扩散至组织，导致氧化性损害。见Wyck, Journal of AmericanSociety of Nephrology, 15，S107-11(2004)。
[0023]所述浓缩的含有纳米簇的溶液是任选地使用合适的干燥方法被干燥以生产纳米簇，例如，烘箱干燥、真空干燥、喷雾干燥，及冷冻干燥。该纳米簇固体可被重构为纳米簇溶液，同时不改变浊点及其他性质。
[0024]以下为用于制备本发明的纳米簇的示例性程序。金属阳离子及阴离子，作为盐或盐混合物，在水溶液中与水溶性配体混合，以产生溶液或分散体。使用碱盐或碱调节pH。该pH经调节的溶液或分散体被加热直至纳米簇前体形成或直至该溶液或分散体变清澈。接着添加池点调节剂至该前体并加热至50-105°C以产生纳米簇,该纳米簇经由纳米过滤分离并接着在烘箱中干燥以获得纳米簇固体。其他分离技术诸如溶剂诱导沉淀(例如，使用水溶性有机溶剂如乙醇)也可被使用。所得的固体产物可被重构为纳米簇胶体溶液或配制成其他剂型。
[0025]由此形成的纳米簇具有8以下(例如，4.5以下)的浊点，其可通过描述于下列实施例1中的程序或通过类似程序被测定，以及2nm至500nm(例如，2-80nm)的颗粒尺寸，其可通过描述于 B.J.Berne 等，“Dynamic Light Scattering, ” J.Wiley 和 Sons,Inc., New York, 1976 ;P.J.Freud 等、“A New Approach to particle Sizing by DynamicLight Scattering, ^Microtrac, Inc.；及 Μ.N.Trainer 等，“High-concentrat1nsubmicron particle size distribut1n by dynamic light scattering,，’AmericanLaboratory, Julyl992中的动态雷射光散射技术而测定。
[0026]因具有低浊点，本发明的纳米簇与许多生理及赋形剂组分兼容。其可以固体或液体形式与这些组分配制。包含纳米簇的固体组合物可方便地用于制备饮料、糊剂、凝胶、胶囊，或锭剂。另一方面，包含纳米簇的液体组合物，其可为透明或半透明溶液，可被用于制备注射或口服制剂。
[0027]包含本发明的纳米簇的组合物可为饮食增补剂、美容产品、造影成像产品，或药物制剂。作为饮食增补剂，额外的营养剂，诸如矿物、氨基酸，或植物提取物，可被包括。作为美容产品，额外的成分，诸如保湿剂、增白剂、抗氧化剂，或植物提取物，可被包括。作为造影成像产品(例如，用于检测组织影像)，其可被与合适药学可接受的载体配制成口服或注射剂形式。重金属组合物及磁性金属组合物被广泛用于显影目的(例如，含铁的组合物作为MRI对比剂及含钡的组合物作为X光造影剂)。作为药物制剂(包括但不限于下列形式:粉末、胶囊、锭剂、乳化液、水混悬剂、分散体，及溶液)，纳米簇组合物可被单独使用或与药学可接受的载体组合使用。在造影成像产品或药学组合物中的载体在与该制剂的活性成分相容的意义上需为“可接受的”(且，优选地，能够使其稳定)，并对于被治疗的对象为无害的。实例包括乳糖、胶体二氧化硅、硬脂酸镁、十二烷基硫酸钠，及D&C黄#10。润滑剂，诸如硬脂酸镁，通常被添加。对于为胶囊形式的口服施用，可用的稀释剂包括乳糖及干燥玉米淀粉。当水混悬剂或乳液被经口服用时，纳米簇组合物可被混悬或溶解在水相中，与乳化剂或悬浮剂组合。如果需要，甜味剂、调味剂，或着色剂可被添加。
[0028]纳米簇组合物也可为食品，即，液体、固体，或半固体材料，用于滋养人或动物、用于维续正常或加速生长，或用于维持体力或警觉性。实例包括茶类饮料、果汁、咖啡、奶类、果冻、饼干、谷物、面包、 甜甜圈、贝果、巧克力、点心棒、植物提取物、奶制品(例如，冰淇淋，及优格)、大豆产品(例如，豆腐)，及稻产品。
[0029]包含铁的纳米簇组合物可被用于治疗铁缺乏病症诸如缺铁性贫血。包含铬的组合物可被用于治疗糖尿病(诸如II型糖尿病)、降低胆固醇水平，及治疗肥胖。那些包含镁及铝/铁的组合物可被用作抗酸药，而那些包含Mg、Mn、Cr、Zn，及Cu离子的组合物，可被用作完全胃肠外营养注射剂。
[0030]另外，本发明涵盖一种方法，该方法向具有在上述
部分中描述的疾病的患者施用有效量的纳米簇组合物。该纳米簇组合物也可被用于诊断(例如，成像)，作为磷酸盐结合剂，或作为用于胃反流病症的抗酸药。
[0031]“有效量”是指对所治疗对象提供治疗效果所需的纳米簇组合物的量。有效剂量将会变化，如本领域技术人员所认知的，这取决于被治疗的病症的种类、施用的途径、赋形剂使用，及与其他治疗性治疗的共同使用。
[0032]术语“施用(administering) ”涵盖将本发明的组合物以任何合适的形式经口、局部、或胃肠外递送至对象，例如，食品、饮料、锭剂、胶囊、混悬剂、乳液、乳膏、凝胶，及溶液。术语“胃肠外”是指皮下、皮内、静脉内、肌内、关节内、动脉内、滑膜内、胸骨内、鞘内，瘤内和颅内注射，以及各种灌注技术。无菌注射组合物,例如,无菌注射水或油混悬剂,可根据本领域已知的技术，使用合适的分散剂或湿润剂(诸如吐温80)及需要的话，悬浮剂而配制。该无菌注射制剂也可为在无毒的胃肠外可接受稀释剂或溶剂中的无菌注射溶液或混悬剂，例如，作为在1，3_ 丁二醇、丙二醇，或甘油中的溶液。在这些可接受的载体及溶剂中，可使用木糖醇、甘露糖醇、水、林格溶液及等渗透氯化钠溶液。另外，无菌、非挥发性油通常被用作溶剂或悬浮介质(例如，合成的甘油一酯或甘油二酯)。脂肪酸，诸如油酸及其甘油酯衍生物可用于制备注射剂，作为天然药学上可接受的油，诸如橄榄油或蓖麻油，特别是作为它们的聚氧乙基化形式。这些油溶液或混悬剂也可包含长链醇稀释剂或分散剂，或羧甲基纤维素或类似分散剂。其他常用的表面活性剂诸如吐温或司盘(Span)或其他类似乳化剂或通常用于制造药学可接受固体、液体，或其他剂型的生物利用度增强剂也可被用于配制的目的。
[0033]上述的纳米簇可通过体外测定，针对它们在治疗上述疾病中的效能而初步过筛，且接着由动物实验及临床试验确认。其他方法对于本领域技术人员也为明显的。
[0034]以下具体实施例要解释为仅是举例说明性的，且并非以任何方式限制本公开内容的剩余部分。在没有进一步的阐述下，认为本领域技术人员可基于此处的说明，利用本发明至其最充分的程度。本文中引述的所有出版物在此通过引用以其整体结合于此。
[0035]实施例1
[0036]组合物1，本发明的一种例示组合物，根据下述程序制备。在配备有搅拌及加热装置的容器中，通过将下列试剂溶解在87克的水中获得水溶液:(I) 13.68克的木糖醇，作为水溶性配体，(2)2.18克的葡萄糖酸钠作，为浊点调节剂，及(3)27克的氯化铁六水合物，作为金属阳离子及水溶性形成盐的阴离子两者。在将该水溶液加热至介于75及80°C后，添加Na0H(12克于54克的水中)，接着在90°C加热30分钟以产生含有木糖醇葡萄糖酸氢氧化铁(ferric hydroxide xylitol gluconate)纳米族的组合物 I。
[0037]比较组合物I’完全根据上述相同程序而制备，除了未加入葡萄糖酸钠。
[0038]浊点测定
[0039]组合物I及I’的等池点通过描述于Iron Sucrose Inject1n的USP专刊，USP28-NF23，第1064页中的方法测定。组合物I的pH值使用0.1M盐酸溶液调节至约6.0。将光源施加至该溶液以使光束照射通过该溶液。更多盐酸溶液逐滴添加直至轻微但持续的混浊显现。此时的pH值为浊点。
[0040]结果显示于下表中。如该表所显示的，相比于不含有任何浊点调节剂的比较组合物1’，组合物1，其含有含葡萄糖酸盐，即浊点调节剂，具有出乎意料的低得多的浊点。
[0041]注意到下表还显示每个包含浊点调节剂的组合物2-6以及每个不包含任何浊点调节剂的比较组合物2’、3’、5’，及6’的浊点。出乎意料地，组合物2-6每个相比于其对应的比较组合物，即比较组合物2’、3’、5’，及6中的一个，具有低得多的浊点。注意到组合物3’为组合物4的对应比较组合物。
[0042] 纳米簇组合物的浊点