PL B1. CENTRUM MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH I WĘGLOWYCH POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Zabrze, PL POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) Int.Cl. C07C 67/24 ( ) C07C 67/465 ( ) C07C 69/78 ( ) C07C 69/88 ( ) A61Q 19/08 ( ) (54) Koniugaty oligomeryczne do dostarczania na skórę substancji ochronnych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 17/12 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 06/15 (73) Uprawniony z patentu: CENTRUM MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH I WĘGLOWYCH POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Zabrze, PL POLITECHNIKA ŚLĄSKA, Gliwice, PL (72) Twórca(y) wynalazku: MAREK KOWALCZUK, Zabrze, PL GRAŻYNA ADAMUS, Gliwice, PL MAGDALENA MAKSYMIAK, Gliwice, PL JAN ZAWADIAK, Gliwice, PL MICHAŁ KWIECIEŃ, Topola, PL PIOTR KURCOK, Gliwice, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Iwona Brodowska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku są nowe koniugaty oligomeryczne, zwłaszcza umożliwiające dostarczanie na skórę substancji ochronnych wybranych z grupy kwasów fenolowych, będących składnikami preparatów kosmetycznych zapobiegających objawom starzenia zewnątrzpochodnego zachodzącego pod wpływem działania czynników środowiska. Koniugaty, według wynalazku umożliwiają kontrolowane dostarczanie na skórę substancji ochronnych z grupy kwasów fenolowych, korzystnie wybranych z grupy obejmującej kwas p-metoksybenzoesowy, kwas wanilinowy, kwas p-kumarowy oraz kwas cynamonowy, związanych kowalencyjnie z łańcuchem oligomerycznego 3-hydroksymaślanu i/lub jego 4-metoksy lub 4-etoksy pochodnymi, poprzez ulegające hydrolizie w warunkach fizjologicznych wiązanie estrowe, umożliwiające kontrolowane uwolnienie na skórę wybranych substancji ochronnych. Stosowane obecnie w kosmetyce, jako antyoksydanty, ekstrakty kwasów fenolowych wyodrębnione z roślin, mogą oddziaływać na bardzo różne sposoby, między innymi poprzez: bezpośrednią reakcję z wolnymi rodnikami, zmiatanie wolnych rodników, nasilenie dysmutacji wolnych rodników do związków o znacznie mniejszej reaktywności, chelatowanie metali prooksydacyjnych, hamowanie lub wzmacnianie działania wielu enzymów. Ponadto mogą one intensyfikować i/lub wspomagać działanie innych antyoksydantów np. witamin rozpuszczalnych w tłuszczach i niskocząsteczkowych substancjach rozpuszczalnych w wodzie. Kwasy fenolowe ograniczają także efekty działania immunosupresyjnego promieni UVB, stanowiąc tym samym cenne uzupełnienie filtrów w ochronie przed ultrafioletem mechanizm ich działania jest inny niż mechanizm ochronnego działania filtrów słonecznych. Ponadto kwasy fenolowe przejawiają doskonałe własności antybiotyczne działają przeciwzapalnie, przeciwwirusowo, przeciwbakteryjnie i przeciwgrzybiczo. Działają również przeciwalergicznie i przeciwzakrzepowo (S.K. Czechowska, R. Markiewicz, M. H. Borawska, BROMAT. CHEM. TOKSYKOL. XLII, 2009, 3, 959). Jednakże użycie preparatów kosmetycznych zawierających wolne kwasy fenolowe, które charakteryzują się stosunkowo małymi rozmiarami cząsteczki oraz mają zdolność szybkiego wnikania w głąb skóry i natychmiastowego dostarczenia do niej dużej dawki substancji aktywnej, może powodować efekty uboczne. Celem wynalazku było opracowanie metody dostarczania na skórę substancji ochronnych z grupy kwasów fenolowych i kwasu cynamonowego poprzez ich kontrolowane uwalnianie z układu oligomer/substancja ochronna, w którym substancja ochronna z grupy kwasów fenolowych będzie chemicznie związana z oligomerami 3-hydroksymaślanu lub jego 4-metoksy lub 4-etoksy pochodnymi. Oligomery poli-3-hydroksymaślanu są powszechnie obecne w strukturach organizmów eukariotycznych. Wchodzą one w skład kanałów jonowych błony komórkowej odpowiedzialnych za transport jonów wewnątrz komórek. Z tego względu poli-3-hydroksymaślan cieszy się dużym zainteresowaniem w zastosowaniach biomedycznych jako materiał biozgodny i biodegradowalny. Jednym z najważniejszych kryteriów zastosowania biodegradowalnego materiału polimerowego w medycynie czy kosmetyce jest obok biokompatybilności również biozgodność produktów tworzących się w wyniku jego degradacji. Znany jest fakt, że oligomery 3-hydroksymaślanu są hydrolizowane w organizmie ludzkim a ich metabolity nie są toksyczne (M. Vert Biomacromolecules, 2005, 6, 538.) Ponadto z opisu patentowego US znane są zastosowania alfa i beta hydroksykwasów oraz ich polimerów w preparatach kosmetycznych i dermatologicznych wykorzystywanych w leczeniu wielu chorób skóry. Jednakże z przeprowadzonego przeglądu literatury wynika, że dotychczas nie były stosowane w preparatach kosmetycznych chemiczne połączenia oligomerów 3-hydroksymaślanu ze związkami o działaniu antyoksydacyjnym z grupy kwasów fenolowych i kwasu cynamonowego. W metodzie według wynalazku, nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest otrzymanie chemicznych połączeń poprzez wiązanie estrowe oligomerów 3-hydroksymaślanowych i/lub ich 4-metoksy lub 4-etoksy pochodnych ze związkami o działaniu antyoksydacyjnym z grupy kwasów fenolowych i kwasu cynamonowego zawierającymi w swej strukturze grupy karboksylowe. Koniugaty oligomeryczne do dostarczania na skórę substancji ochronnych wybranych z grupy kwasów fenolowych i kwasu cynamonowego, inaczej składników preparatów kosmetycznych zapobiegających objawom starzenia zewnątrzpochodnego, przedstawione wzorem 1, w którym PA oznacza resztę kwasu fenolowego o wzorze 2, wybraną z grupy obejmującej kwas p-metoksybenzoesowy o wzorze 2a, kwas wanilinowy o wzorze 2b, kwas p-kumarowy o wzorze 2d lub kwas cynamonowy

3 PL B1 3 o wzorze 2c, gdzie R oznacza niezależnie grupę metylową (CH 3 -) lub grupę 4-metoksy (CH 3 -O-CH 2 -) lub 4-etoksymetylową (C 2 H 5 -O-CH 2 -), a n oznacza liczbę naturalną od 2 do 50. Koniugaty oligomeryczne, według wynalazku umożliwiają kontrolowane dostarczanie na skórę substancji ochronnych wybranych z grupy kwasów fenolowych obejmującej kwas p-metoksybenzoesowy, kwas wanilinowy, kwas p-kumarowy o wzorze ogólnym 2, w którym PA oznacza resztę kwasu fenolowego lub kwas cynamonowy. Koniugaty oligomeryczne, do dostarczania na skórę substancji ochronnych wybranych z grupy kwasów fenolowych, otrzymuje się w ten sposób, iż substancję ochronnę wybraną z grupy obejmującej kwas p-metoksybenzoesowy, kwas wanilinowy, kwas p-kumarowy o wzorze ogólnym 2, w którym PA oznacza resztę kwasu fenolowego, lub kwas cynamonowy, przeprowadza się w sól tetraalkiloamoniową, sól sodową lub potasową o wzorze 3, w którym PA ma wyżej podane znaczenie a X oznacza kation sodu, potasu lub kation tetraalkiloamoniowy, którą następnie inicjuje się kontrolowaną oligomeryzację (racemicznego lub optycznie czynnego) 4-metylo-2-oksetanonu, 4-(metoksymetylo)-2- -oksetanonu i/lub 4-(etoksymetylo)-2-oksetanonu. Otrzymane koniugaty, dzięki kontrolowanej lipofilowości zastosowanego oligomerycznego nośnika kowalencyjnie związanego z substancją aktywną umożliwiają kontrolowane wnikanie otrzymanych według wynalazku składników preparatu kosmetycznego do warstw skóry, a ich hydroliza w warunkach fizjologicznych pozwala na dostarczanie pożądanej dawki substancji aktywnej. W celu wytworzenia koniugatów według wynalazku, substancje ochronne, w postaci soli tetraalkiloamoniowej, sodowej lub potasowej, korzystnie, poddaje się reakcji z 4-metylo-2-oksetanonem, 4-(metoksymetylo)-2-oksetanonem i/lub 4-(etoksymetylo)-2-oksetanonem, w silnie polarnych aprotycznych rozpuszczalnikach, korzystnie takich jak dimetylosulfotlenek (DMSO) lub dimetyloformamid (DMF). W sposobie według wynalazku substancja aktywna w postaci soli tetraalkiloamoniowej, sodowej lub potasowej otwiera pierścień 4-metylo-2-oksetanonu, 4-(metoksymetylo)-2-oksetanonu i/lub 4- -(etoksymetylo)-2-oksetanonu w pozycji alkil-tlen, z utworzeniem karboksylanowych centrów wzrostu na których zachodzi oligomeryzacja 4-metylo-2-oksetanonu, 4-(metoksymetylo)-2-oksetanonu i/lub 4- -(etoksymetylo)-2-oksetanonu. Jednocześnie związek biologicznie aktywny z grupy kwasów fenolowych wbudowuje się w łańcuch oligomerów poli(3-hydroksymaślanu) i/lub 4-metoksy lub 4-etoksy pochodnych jako grupa początkowa. W otrzymanych w ten sposób koniugatach związki aktywne biologicznie z grupy kwasów fenolowych są połączone z oligomerycznym nośnikiem poprzez wiązanie estrowe ulegające hydrolizie w warunkach biologicznych. Przebieg syntez przedstawiono na załączonym Schemacie, gdzie PA, X i R mają wyżej podane znaczenie a Y oznacza grupę wodorotlenową. Otrzymane nowe koniugaty preparatów kosmetycznych zawierające substancje ochronne z grupy kwasów fenolowych, kwas p-metoksybenzoesowy, kwas wanilinowy, kwas p-kumarowy lub kwas cynamonowy, z oligomerami kwasu 3-hydroksymasłowego i/lub jego 4-metoksy i/lub 4-etoksy pochodnymi przedstawione są wzorem 1, w którym n wynosi od 2 do 50. Ze względu na lipofilność i biozgodność oligomerów kwasu 3-hydroksymasłowego w stosunku do błon komórkowych, połączenie ich ze związkami biologicznie aktywnymi z grupy kwasów fenolowych nadaje tym komponentom kosmetycznym szczególne właściwości. Podana metoda pozwala na otrzymanie nowych związków, które potencjalnie mogą eliminować lub ograniczać szereg szkodliwych i niepożądanych działań ubocznych w porównaniu do kwasów fenolowych stosowanych w kosmetologii w czystej postaci. Co więcej, pozwala ona na otrzymanie potencjalnych komponentów kosmetycznych o korzystnych właściwościach antyoksydacyjnych i przeciwzapalnych o przedłużonym działaniu. Tworzący się w wyniku stopniowej hydrolizy kwas 3-hydroksymasłowy i jego oligomery są całkowicie nietoksyczne (D. Seebach, A. Brun-ner, B. M. Bachmann, T. Hoffmann, F. N. M. Kühnle, U. D. Lengweiler: Biopolymers and -oligomers of (R)-3-Hydroxyalkanoic Acids Contributions of Synthetic Organic Chemists- Ernst Schering Research Foundation, Berlin, 1995, 28). Otrzymane biokoniugaty mogą być stosowane w preparatach kosmetycznych takich, jak kremy, żele, balsamy, lotiony, maseczki, makijaże, olejki oraz odpowiednie preparaty przeciwsłoneczne. Poniższe przykłady ilustrują sposób wytwarzania nowych koniugatów według wynalazku stanowiących połączenie związków z grupy kwasów fenolowych i kwasu cynamonowego oligomerami poli(3-hydroksymaślanu) i/lub jego 4-metoksy lub 4-etoksy pochodnymi.

4 4 PL B1 P r z y k ł a d I. W reaktorze szklanym zaopatrzonym w mieszadło magnetyczne, umieszczono 5,000 g (0,0330 mola) kwasu 4-metoksy benzoesowego a następnie wprowadzono 30 cm 3 5% wodnego roztworu wodorotlenku potasu i mieszano przez 1 h. Nieprzereagowany kwas 4-metoksybenzoesowy odsączono, z uzyskanego przesączu pod zmniejszonym ciśnieniem oddestylowano rozpuszczalnik a otrzymaną sól potasową kwasu p-metoksybenzoesowego suszono do stałej masy. Uzyskano 4,1 g (0,0215 mola) soli potasowej kwasu 4-metoksybenzoesowego. Do reaktora zawierającego 1,004 g (0,0053 mola) soli potasowej kwasu p-metoksybenzoesowego wprowadzono w atmosferze suchego azotu 44 ml rozpuszczalnika (DMSO), a po 4 godzinach mieszania wprowadzono oczyszczony 4-metylo-2-oksetanon w ilości 4,224 g (0,0491 mola). Mieszaninę reakcyjną mieszano, aż do całkowitego przereagowania monomeru. Konwersję monomeru określano metodą spektroskopii w podczerwieni (FT-IR) obserwując zanik pasma przy 1830 cm -1 charakterystycznego dla grupy karbonylowej 4-metylo-2-oksetanonu i pojawienie się pasma przy 1735 cm -1 charakterystycznego dla grup karbonylowych w poliestrze. Po całkowitym przereagowaniu monomeru, do mieszaniny reakcyjnej dodano wymieniacz jonowy w formie kwaśnej. Mieszaninę reakcyjną przesączono a następnie z przesączu usunięto rozpuszczalnik (DMSO) metodą liofilizacji. Otrzymano 4,967 g koniugatu (wydajność 95%). techniki: 1 H-NMR, wielostopniową spektrometrię mas ESI-MS n oraz chromatografię żelową. Otrzymany koniugat (zawartość 0,23 g substancji aktywnej na 1 g koniugatu) zawierał makrocząsteczki, w których kwas p-metoksybenzoesowy poprzez wiązanie estrowe połączony był z łańcuchem oligomeru zawierającym od 3 do 20 jednostek 3-hydroksymaślanowych (n, wzór 1). P r z y k ł a d II. Sól potasową kwasu cynamonowego otrzymano miareczkując 0,2 molowy roztwór kwasu cynamonowego 0,05 molowym etanolowym roztworem wodorotlenku potasu. Otrzymaną sól potasową kwasu cynamonowego (sól wypada w trakcie miareczkowania) przemyto kilkakrotnie etanolem, a następnie suszono do stałej masy pod zmniejszonym ciśnieniem. Do reaktora zawierającego 0,98 g (0,0053 mola) soli potasowej kwasu cynamonowego wprowadzono oczyszczony 4-metylo-2-oksetanon w ilości 4,224 g (0,0491 mola) i zawartość reaktora mieszano mieszadłem magnetycznym. Konwersję monomeru określano jak w przykładzie I. Po całkowitym przereagowania monomeru do mieszaniny reakcyjnej dodano wymieniacz jonowy w formie kwaśnej. Mieszaninę reakcyjną przesączono i przeprowadzono proces liofilizacji przesączu celem usunięcia rozpuszczalnika (DMSO). Otrzymano 4,999 g koniugatu (wydajność 96%) kwasu cynamonowego z oligomerem kwasu 3-hydroksymasłowego. techniki: 1 H-NMR, spektrometrię mas ESI-MS n oraz chromatografię żelową. Otrzymany koniugat (zawartość 0,18 g substancji aktywnej na 1 g koniugatu) zawierał makrocząsteczki w których kwas cynamonowy połączony był z łańcuchem oligomeru zawierającym od 4 do 21 jednostek 3-hydroksymaślanowych. P r z y k ł a d III. Do reaktora zawierającego 1,000 g (0,0053 mola) soli potasowej kwasu wanilinowego rozpuszczonego w DMSO wprowadzono oczyszczony 4-metylo-2-oksetanon w ilości 4,224 g (0,0491 mola) i zawartość reaktora mieszano mieszadłem magnetycznym aż do pełnego przereagowania monomeru. Konwersję monomeru określano jak w przykładzie I. Proces oligomeryzacji zakończono przez zakwaszenie. Produkt wyodrębniono z mieszaniny reakcyjnej w procesie liofilizacji. Otrzymano 4,858 g koniugatu (wydajność 93%). t techniki; 1 H-NMR, spektrometrię mas ESI-MS n oraz chromatografię żelową. Otrzymany koniugat (zawartość 0,16 g substancji aktywnej na 1g koniugatu) zawierał makrocząsteczki w których kwas wanilinowy poprzez wiązanie estrowe połączony był z łańcuchem oligomeru zawierającym od 4 do 19 jednostek 3-hydroksymaślanowych. P r z y k ł a d IV. Do reaktora zawierającego 1,067 g (0,0053 mola) soli potasowej kwasu p-kumarowego rozpuszczonej w DMSO wprowadzono oczyszczony 4-metylo-2-oksetanon w ilości 4,224 g (0,0491 mola). Zawartość reaktora mieszano do pełnego przereagowania monomeru. Konwersję 4-metylo-2- -oksetanon określano jak podano w przykładzie I. Mieszaninę reakcyjną przesączono i przeprowadzono

5 PL B1 5 proces liofilizacji celem usunięcia rozpuszczalnika (DMSO). Otrzymano 4,973 g koniugatu (wydajność 94%). techniki; 1 H-NMR, spektrometrię mas ESI-MS n oraz chromatografię żelową. Otrzymany koniugat (zawartość 0,19 g substancji aktywnej na 1 g koniugatu) zawierał makrocząsteczki, w których kwas p-kumarowy poprzez wiązanie estrowe połączony był z łańcuchem oligomeru zawierającym od 4 do 19 merów 3-hydroksymaślanowych. P r z y k ł a d V. Syntezę przeprowadzono w sposób jak podano w przykładzie I. Do reakcji użyto: 1,004 g (0,0053 mola) soli potasowej kwasu p-metoksybenzoesowego, 6,383 g (0,0491 mola) 4-etoksymetylo- -2-oksetanonu oraz 44 ml DMSO. Otrzymano 6,648 g koniugatu (wydajność 90%). techniki; 1 H-NMR, spektrometrię mas ESI-MS n oraz chromatografię żelową Otrzymany koniugat (zawartość 0,19 g substancji aktywnej na 1 g koniugatu) zawierał makrocząsteczki w których kwas p-metoksybenzoesowy poprzez wiązanie estrowe połączony był z łańcuchem oligomeru zawierającym od 4 do 19 jednostek 3-hydroksyetoksymaślanowych. P r z y k ł a d VI. Syntezę przeprowadzono w sposób jak podano w przykładzie III. Do reakcji użyto: 1,000 g (0,0053 mola) soli potasowej kwasu wanilinowego, 6,383 g (0,0491 mola) 4-etoksymetylo-2-oksetanonu oraz 44 ml DMSO. Otrzymano 6,497 g koniugatu (wydajność 88%). techniki: 1 H-NMR, spektrometrię mas ESI-MS n oraz chromatografię żelową. Otrzymany koniugat (zawartość 0,19 g substancji aktywnej na 1 g koniugatu) zawierał makrocząsteczki w których kwas wanilinowy poprzez wiązanie estrowe połączony był z łańcuchem oligomeru zawierającym od 4 do 20 jednostek 3-hydroksyetoksymaślanowych. Zastrzeżenie patentowe Koniugaty oligomeryczne, zwłaszcza do dostarczania na skórę substancji ochronnych wybranych z grupy kwasów fenolowych, stanowiących składniki preparatów kosmetycznych zapobiegających objawom starzenia zewnątrzpochodnego, przedstawione wzorem 1, w którym PA oznacza resztę kwasu fenolowego o wzorze 2, wybraną z grupy obejmującej kwas p-metoksybenzoesowy o wzorze 2a, kwas wanilinowy o wzorze 2b, kwas p-kumarowy o wzorze 2d lub kwas cynamonowy o wzorze 2c, R oznacza grupę metylową lub grupę 4-metoksymetylową lub 4-etoksymetylową, a n oznacza liczbę naturalną od 2 do 50.

6 6 PL B1 Rysunki

7 PL B1 7

8 8 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)