Die Makromolekulare Chemie 176, 1929-1943 ( 1 9 7 5 )

'Institut fur Organische Chemie der Universitat Mainz, D-65 Mainz, Johann-Joachim-Becher-Weg 18-20, und

"C. H. Boehringer Sohn, Abtlg. Pharmakologie, D-6507 IngelheimPhein

Pharmakologisch aktive Polymere, 8*)

Poly[2-(rnethylsulfinyl)athylacrylat]e und ihre verrnittelnde Wirkung auf die transkutane Resorption von Pharrnaka

Volker Hofmann', Helmut Ringsdorf' und Gojko Muacevic"

(Eingangsdatum: 21. November 1974)

ZUSAMMENFASSUNG: Poly[2-(methylsulfinyl)athylacrylat] (2a) und Poly[2-(methylsulfinyl)athylmethacrylat]

(2b) wurden synthetisiert und auf ihre vermittelnde Wirkung bei transkutaner Resorption einiger Pharmaka untersucht. 2b verbesserte die Resorption der Phosphorsaureester Dimethoat@ und Paraoxon@ und der p-Aminohippursaure und war etwa mit der Wirksam- keit von DMSO vergleichbar.

Ein geringer penetrationsfordernder Effekt ergab sich fur Dinitrochlorbenzol. Nicht be- einflurjt wurde die dermale Resorption von Isoprenalinsulfat. Die beiden Polymeren zeig- ten eine gute Lokalvertraglichkeit und 2b auch keine akute Allgemeintoxizitat bei systematischer Anwendung. Der fur DMSO charakteristische knoblauchartige Geruch trat nach lokaler und systemischer Anwendung der beiden Polymeren nicht auf.

SUMMARY: Poly[2-(methylsulfinyl)ethyl acrylate] (2a) and poly[2-(methylsulfinyl)ethyl methacry-

late] (2b) were synthesized in order to examine their ability to enhance the penetration of pharmaceutical agents through the skin. 2b improved the absorption of the two phosphoric acid esters Dimethoat@ and Paraoxon' as well as that of p-aminohippuric acid by an amount which was comparable to the effect shown by DMSO.

A smaller effect was observed in thecase ofdinitrochlorobenzene. The dermal absorption of isoprenalin sulfate was not influenced. Both polymers showed a good local compatibility and 2b no acute common toxicity at systemic levels of application. The characteristic garlic-like odor of DMSO was not observed after either local or systemic application of the polymers.

'1 7. Mitteilung cf. ''.

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V. Hofmann, H. Ringsdorf und G. Muacevic

Einleitung

Die Untersuchungen von pharmakologisch aktiven Polymeren basierten bis- her weitgehend auf Uberlegungen zur Depotwirkung der Makromolekule aufgrund deren hohen Molekulargewichts. Daruber hinaus sind jedoch bei der Verwendung von polymergebundenen Pharmaka Veranderungen der Phar- makokinetik, Variierbarkeiten von Toxizitaten und Loslichkeiten sowie allge- meine polymerspezifische Effekte zu erwarten. Der schematische Aufbau sol- cher Polymerer laat sich anhand des folgenden Modells fur pharmakologisch aktive Polymere wiedergeben:

I Loslichkeits- Resorptions- I vermittler I I I vermittler I

I Pharmakon I

Im Rahmen dieser Arbeit interessiert speziell die Moglichkeit, die Resorption von polymeren Pharmaka durch geeignete Comonomereinheiten zu variieren und eventuell polymerspezifische Eigenschaften wie z. B. definierte Anreiche- rungen in einzelnen Organen zu erreichen. Als resorptionsvermittelnde Grup- pen wurden bisher Hormone I), Sulfadiazine2’ und besonders Sulfoxide3) unter- sucht. Im Falle der sulfoxidhaltigen Polymeren interessierte hierbei sowohl die Frage einer variierten Korperverteilung des Polymeren durch diese Gruppe als auch die Moglichkeit, SO-haltige Homopolymere als Resorptionsvermittler fur niedermolekulare Pharmaka bei deren kutanen Applikation zu gebrauchen.

Die Penetrations- und Sorptionsforderung von Dimethylsulfoxid (DMSO) fur verschiedenartige Pharmaka bei dermaler Applikation sind durch zahlreiche Untersuchungen4- ” erkannt und bestatigt worden. .Die Afhitat von DMSO zu Wasser und seine Tendenz zur Chelatbildung konnen durch Abbau von Hydrathullen an Zellmembranen deren Permeabilitat erhohen und somit den Diffusionswiderstand der Haut gegeniiber Pharmaka herabsetzen6’. Andere Dialkylsulf~xide~) und Hydroxyalkylsulfoxidel’) zeigen ahnlich ausgepragte sorptionsvermittelnde Wirkungen, weswegen die transportative Rolle in dieser Verbindungsklasse der SO-Alkylgruppierungen zugeordnet wird. Die genann- ten Sulfoxide gelangen wahrend der Sorptionsvermittlung in das biologische System hineins’, was in diesen Fallen wegen moglicher Nebenwirkungen uner- wiinscht ist.

1930

Pharmakologisch aktive Polymere, 8

Die Verwendung chemisch ahnlich aufgebauter Polymerer sollte beim ProzeD der Resorptionsvermittlung die Moglichkeit bieten, ein gleichzeitiges Eindrin- gen des polymeren Carriersystems in den Organismus zu modifizieren oder zu unterbinden. Deswegen war es im Rahmen von Untersuchungen uber resorptionsvermittelnde Gruppen in pharmakologisch aktiven Polymeren' - 3,

von Interesse, die Homopolymeren Poly[2-(methylsulfinyl)athylacrylat] (2a) und Poly[2-(methylsulfinyl)iithylmethacrylat] (2b) auf ihre dermale Sorptions- vermittlung hin zu iiberpriifen.

f AIBN/60 OC/DMF P ,o

H,C=C-C< OCHICHZ-S-CH,

l a : R = H b : R = CH,

n

2 P : R = H b: R = CH3

2a wurde durch Polymerisation von 2-(Methylsulfiny1)athylarylat (la) und 2b durch Polymerisation von 2-(Methylsulfinyl)iithylmethacrylat (lb) in DMF bei 60°C rnit AIBN dargestellt.

Im Vergleich zu analogen Versuchen mit wal3rigen DMSO-Losungen wurde der EinfluD dieser Polymeren auf die durch Phosphorsiureester bedingte Cho- linesterase-Hemmung im Kaninchenserum, auf den Ekzemtest mit Dinitro- chlorbenzol am Meerschweinchen, auf Pulsfrequenzerhohung bei Ratten nach Isoprenalinsulfat und auf die p-Aminohippursaure-Ausscheidung bei der Ratte untersucht.

Experimenteller Teil

Synthese und Charakterisierung der Monomeren und Polymeren

2-(Methylsulfinyl)iithylacrylat (la): 58 g (0,27 mol) Natriummetaperjodat werden in einem 1 LErlenmeyerkolben in 800ml Wasser gelost. Die Losung wird auf 2°C gekuhlt. Unter kraftigem Ruhrender waDrigen Losung werden langsam 36,5 g (0,25 mol) 2-(Methyl- thio);ithylacrylat (Sdp,,,, 38"C, nd5 = 1,4796) zugetropft. Dabei sollte die Temp. nicht uber 5°C steigen. Die Oxidation wird durch Ausfallen von Natriumjodat und leichte Temperaturerhohung angezeigt. Nach etwa 4 h und Verschwinden des spezifischen Ge- ruchs von 2-(Methylthio);ithylacrylat wird die filtrierte Losung einer Kaltextraktion rnit auf 0°C gehaltenem Chloroform (3 ma1 1,51) unterworfen. D a m wird ein Perforator fur spezifisch schwerere Extraktionsmittel verwendet, wobei der Extraktionsrnitteltrans- port in einem Schlauch rnit einer Peristaltikpumpe vorgenommen wird.

1931

V. Hofmann, H. Ringsdorf und G. Muacevic

Die vereinigten Chloroformextrakte werden rnit Natriumsulfat getrocknet, filtriert und am Rotationsverdampfer unter Wasserstrahlvak. bei ca. 20°C eingeengt. Durch Anlegen von Olpumpenvak. werden letzte Reste des Losungsmittels entfernt. Die olige Substanz wird in ca. 100 ml eines Gemisches von Methylenchlorid mit Tetrachlorkohlen- stoff im Volumenverhaltnis von 1 :9 bei Raumtemp. unter Stickstoff gelost. Bei ca. - 5°C werden etwa 100 ml Hexan zugegeben und die kristalline, hygroskopische Substanz unter Stickstoff isoliert. Mit gleichen Losungsmitteln wird umkristallisiert und anschlie- Bend i. Vak. getrocknet. Schmp. 34"C, hygroskopisch. Ausb.: 283 g (70%).

C6Hio03S (1622) Ber. C 44,43 H 6,21 S 19.77 Gef. C 44,20 H 6,25 S 19,21

IR (Schmelze): 1720 (C=O), 1630 (C=C), 1050 (S=O) und 805 cm- (=CH,). NMR (CDC13): 6=5.6@6,50 (m, Vinyl-H), 4,60 (t, OCH,), 3,OO (m, CH,S) und 2,55

(s, CH$). 2-(Merhylsulfinyl)iith~~lme~hucr~~lut (lb): In einer waljrigen Losung von 58 g (0,27 mol)

Natriummetaperjodat werden wie bei l a angegeben 40 g (0,25 mol) 2-(Methy1thio)athylme- thacrylat (Sdpo, 1 45 "C, nd' = 1,4783) oxidiert. Die Isolierung und Reinigung erfolgt unter den gleichen Bedingungen wie bei la. Schmp. 4344"C, hygroskopisch. Ausb.: 23g (52%).

C ~ H I Z O ~ S (176.2) Ber. C 47,71 H 6,86 S 18,19 Gef. C 47,15 H 6,90 S l?,95

IR (Schmelze): 1720 (C=O), 1630 (C=C), 1050 (S=O) und 805cm-' (=CH,). NMR (CDC13): 6=5,60 (m, Vinyl-H,4) und 6,15 (m, Vinyl-HB), 4,60 (t, OCH,), 3,05

(m, CHzS), 2,55 (s, CH3S) und 1,95 (s, Vinyl-CH3). Po1~[2-(methylsulfin~~1)iithylacrylut], (Poly[Z-(methylsu~in~~l )athoxycarbonyl~thylenl)

(h): 37,3 g (0,23 mol) 2-(Methylsulfiny1)athylacrylat werden rnit trockenem DMF zu 205 ml gelost. 377 mg (2,3 mmol = 1 % (mol/mol)) AIBN werden hinzugegeben. Die Losung wird in Schliffdilatometer (nach Henrici-Schulz-Olive) uberfuhrt. 15 min lang wird Stick- stoff durch die Losung geperlt. Die Polymerisation wird bei 60 +0,1 "C durchgefuhrt und am Dilatometeraufsatz durch Messen der Volumenkontraktion verfolgt.

Nach 3 h wird die DMF-Losung rnit ca. 400ml trockenem Methylenchlorid verdunnt und in 5 1 trockenem Diathylather ausgefallt. Das getrocknete Polymere wird in 500ml trockenem Methylenchlorid gelost und in 5 I trockenem Diathylather ausgefallt und anschliel3end im Vakkum getrocknet. Das Polymere ist hygroskopisch. Umsatz: 32 g (86%) (Beob. Volumenkontraktion: 4,Oml - molarer Volumenkontraktion von 20,2 ml/mol), Polymerisationszeit : 180 min, Anfangsgeschwindigkeit : rBr= 2,54. mol l - l s - ' .

Grenzviskositat (wal3rige Losung): [a ] H , o . ? ~ c = 22.0 ml/g. IR (Film aus Methylenchloridlosung): 1 720 (C=O) und 1050cm- (S=O).

(CsHlo03S), (162,2), Ber. C 44,43 H 6,21 S 19,77 Gef. C 43,75 H 6,24 S 19,lO

Poly[Z-(methylsulf inyl)~th~~lrne~hucrqlt], (Poly[2-(methylsulfin~l)iithoxycurbonyl-I - rnethyliithylen]) (2b): 40,5 g (0,23 mol) 2-(Methylsulfinyl)athylmethacrylat werden mit trok- kenem D M F zu 205 ml gelost. 377 mg (2,3 mmol= 1 % (mol/mol)) AIBN werden hinzugege- ben und die Losung rnit Stickstoff 15min lang durchperlt. In Schliffdilatometern mit

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Pharmakoloyisch ukriw Polxmere, 8

5 ml-Aufsatzwird 8 h bei 60+0,1 "C polymerisiert. Fallen und Umfallen wird nach gleichen Bedingungen wie in 2a angegeben durchgefuhrt. Das Polymere ist hygroskopisch. Umsatz: 39,Og (96%) (Beob. Volurnenkontraktion: 4,50ml, - 20,4ml m o l ~ I) , Polyrnerisationszeit: 480 min.

Anfangsgeschwindigkeit: ug ,= 1,32.10-4moll-1 s - ' . Grenzviskositat (wabrige Losung): [ q ] ~ , ~ . 3 o o ~ = 27,5 ml/g. IR (Film aus Methylenchloridlosung): 1720 (C=O) und 1050cm-' (S=O).

( C ~ H I ~ O ~ S ) , (176,2), Ber. C 47,71 H 6,68 S 18,19 Gef. C 47,02 H 6,59 S 18,OO

P o l J " N - c i n ~ ~ l p ~ r r o l i ~ o n ~ (PVP): 47,l g (0,424 mol) N-Vinylpyrrolidon werden rnit absol. Dioxan zu 212 ml gelost. 695 g (4,24 mmol= I (mol/mof)) AIBN werden hinzugegeben. Die Losung wird in Dilatometer uberfuhrt und 15min rnit Stickstoff durchperlt. Es wird bei 60f0,l "C polymerisiert. Das Polymere wird in Ather gefallt, aus Chloroform nochmals in Ather umgefallt und anschlieRend i. Vak. getrocknet.

Umsatz: 28,2 g (60'x) (Beob. Volumenkontraktion: 3 8 2 ml - 15,O ml/mol), Polymerisa- tionszeit : 108 min.

Grenzviskositat (waBrige Losung): P o / ! . C N - c i r i ! ~ / - N - n ~ e f h ! ~ / ~ ~ ~ ~ f ~ m ; ~ ~ ( P V A A ) ; 20 g (0,2 mol) N-Vinyl-N-methylacetamid

werdenmit 164mgAIBN(I mmol=0,5'%, (mol/mol))und absolutem Dioxan zu 60rnlgelost. Nach I5 min Durchperlen von Stickstoffwird in Dilatometern bei 60&0,1 "C polymerisiert. Das Polymere wird rnit 250ml Methylenchlorid verdunnt und in 2 1 trockenem Ather gefillt. Aus 300ml Methylenchlorid wird danach in Ather nochmals gefdlt und das Polymere i. Vak. getrocknet.

Umsatz: 14g (70%) (Beob. Volumenkontraktion: 1,96ml, - 14,0rnl/mol), Polymerisa- tionszeit: 300min, Anfangsgeschwindigkeit: cBr= 1,6. 10-4moll-1 s - ' .

Grenzviskositat (wal3rige Losung): [q]H20, 3 0 y ~ = 44,3 ml/g.

300c=41 ,5 ml/g.

Pharmakologische Untersuchungen

a) Cholinesterase-Hemmung im Kaninchenserum ( u g l . Tab. 1-2): Nach der lokalen Anwendung der Phosphorsaureester Dimethoat@ (0,O-Dimethyl-S-(N-methylcarbamoyl- methy1)dithiophosphat) oder Paraxon@ (0,0-Diathyl-0-(p-nitropheny1)phosphat) in Wasser. in wal3riger DMSO-Losung oder in wanrigen Losungen der Polymeren 2a und 2b wurde die Hernmung der Serum-Cholinesterase gemessen. Als Bezugswerte dienten die Leerwerte der gleichen Tiere. 0,4rnl/kg der Priiflosung wurden auf die geschorene Ruckenhaut des Kaninchens gepinselt. 3 und 6 h nach der Auftragung wurde Blut (ca. 0.2 mlpier) aus der Ohrvene entnommen. Nach der Gerinnung wurde die photometrische Bestimmung der Cholinesterase-Aktivitat in 0,05 ml Serum rnit dem Reagenziensatz der Biochemica Boehringer Mannheim (Cholinesterase-Test) durchgefuhrt. Gemessen wurde rnit dem PMQ I1 Spektralphotometer (Fa. Zeiss, Oberkochen).

b) Hurzfreyuenz-Steiyerung an Raften; Auf die geschorene Ruckenhaut (Haarschneide- maschine) von mannlichen FW-49-Ratten rnit einem durchschnittlichen Gewicht von

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V. Hofmann, H. Ringsdorf und G. Muacevic

300g wurden je 0,5ml Priiflosung aufgepinselt. Eine Gruppe von 8 Ratten erhielt eine 10proz. wallrige Isoprenalinsulfatlosung [1-(3,4-Dihydroxyphenyl)-2-isopropylamino- athanolsulfat] und die andere Gruppe eine l0proz. waDrige Isoprenalinsulfatlosung mit 10% des Polymeren 2b.

1, 2 ,3 ,4 , 5, 10, 15, 20, 25 und 30min nach der Behandlung wurde die Herzfrequenz rnit Hilfe eines EKG-Gerates (Simpliscriptor Hellige) iiber Einstichelektroden (11. Extremi- tatenableitung) gemessen.

c) Ekzemtest mit Dinitrochlorbenzol an Meerschweinchen (vgl . Tub. 3 ) : Die Prufung basiert auf der Methode von Vakilzadeh' 1 2 ! Je 6 Albino-Meerschweinchen (ca. 400 g KG) wurden auf der Riickenhaut geschoren (Testfelddurchmesser 2 cm) und rnit Losungen von 1 proz. 1,3-Dinitro-4-chlorbenzol (DNCB) in Aceton (Gruppe A), wallriger Wproz. DMSO-Losung (Gruppe B), wallrigem 20proz. 2s (Gruppe C) oder wallrigem 20proz. 2b gepinselt. 16 h spater wurde die Intensitat der Gelbfarbung der behandelten Stellen eingestuft. 9 und 14 Tage nach der Behandlung wurde die Ekzembildung beobachtet (Schuppenbildung, Rotung und Haarausfall). AnschlieDend erfolgte zur Beurteilung eines sensibilisierenden Effektes eine neue Behandlung rnit einer 0,lproz. DNCB-Losung in Aceton, einmal taglich, 2 Tage lang, an jeweils 5 Punkten pro Tier (2 Punkte unmittelbar am Rande der vorbehandelten Hautstelle, 3 Punkte rnit ca. 1 cm Abstand in der Umge- bung). Die entstandene Rotung wurde 24 h spater eingestuft, rnit einer Nachbeobachtung von 3 weiteren Tagen.

d) p-Aminohippursiiure-Ausscheidung bei der Ratte (vgl . Tub. 4-5): Die Bestimmung der p-Aminohippursaure (PAHS) in Korperfliissigkeiten ist eine bekannte Methode fur die Messung der "renalen Clearance" bei Mensch und Tier'3'. Sie wurde auch zum Nachweis der pulmonalen Retention nach der Applikation von Aerosolen angewendet 14). Diese MeDmethode wurde auf unsere Untersuchungen iibertragen. Die Ratten wurden hierzu 24 h in Diuresekafige gesetzt und die Spontanausscheidung an PAHS bestimmt. Anschliellend wurden sie '/* h lang in dafur konstruierten "Badewannen'" 5 , rnit den Testlosungen PAHS in Wasser, wal3rigem DMSO und l0proz. waDriger Losung von 2b behandelt, dann rnit Zellstoff abgetrocknet und in die Diuresekafige zuriickgesetzt. Die Ratten erhielten vor der Behandlung je Sml Aqua-dest. per 0s. Die Bauchhaut wurde kurz vor dem Versuch geschoren. AuDer im Badetest wurden andere Ratten im Lappchentest untersucht. In diesem Fall wurde den Tieren 2 x 0,s ml der gleichen Pruflosungen (PAHS in Wasser, waDrigem DMSO bzw. waDrige Losung von 2b) auf die geschorene Riickenhaut aufgepinselt und rnit einem Mullappchen abgedeckt. Auch diese Tiere wurden rnit je 5 ml Aqua-dest. vorbehandelt. Der Harn wurde in zwei weiteren 24-Stunden-Perioden gesammelt. Im Harn wurde die PAHS photometrisch nach Richte- rich'@ bestimmt (Spektralphotometer PMQ 11, Firma Zeiss, Oberkochen).

e) Trypanblau-Test an Ratten"' (vg l . Tub. 6 ) : Mannlichen Ratten (ca. 200g KG) in Gruppen vonje 8 Tieren wurden auf der rasierten Bauchhaut j e 4 intrakutane Testquaddeln injiziert. Je 0,l ml einer 20proz. waorigen Losung von 2b und 2a, DMSO (10proz. waDrige Losung) und 0,9proz. waDrige NaC1-Losung wurden am gleichen Tier getestet. Nach dem Setzen der letzten Quaddel erhielt das betreffende Tier i. v. 0,l ml/kg einer lproz. Trypanblau-Losung injiziert. Nach 3 h (Fruhwirkung) und 24 h (Spatwirkung) wurde die Reimirkung, gemessen an der Blaufarbung der Quaddel, rnit den Irritationsgra- den 0-4 beurteilt.

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Pharmakologisch aktiue Polymere, 8

f) Hautuertriiglichkeit an Kaninchen’8’ ( u g l . Tab. 6 ) : Je 4 Russen-Kaninchen (Himalaja- Stamm) wurden am Rucken geschoren; je 0,25 ml einer 10- oder 20proz. waBrigen Losung der Polymeren 2a und 2b wurden aufgetragen. Die behandelte Stelle (2,5 x 2,5cm) wurde rnit einem Mullappchen bedeckt, das rnit Heftpflaster befestigt wurde. 10, 30, 60 min, 3 und 24h, 2, 3, 5 und 7 Tage nach der Behandlung der Haut wurde der Reizgrad ermittelt. Die Lappchen blieben wahrend der ganzen Beobachtungszeit am Ort.

g) Gewebeuertriiglichkeit am Kaninchenohr, intrakutan’ ’): Eine intrakutane Injektion von 0,l ml einer waBrigen 20proz. Losung von 2a bzw. 2b erfolgte in die gefaBlose Partie des rechten Kaninchenohres und eine Injektion der gleichen Menge einer waBrigen 10proz. DMSO-Losung in die entsprechende Partie des linken Kaninchenohres. Die Injektionsstellen wurden 30min, 1, 24, 48 und 72h nach der Injektion beobachtet. Fur jede Pruflosung wurden 4 Kaninchen verwendet (Bastard-Kaninchen, d). Auch bei diesem Test werden 5 Reizgrade (M) als Kriterium fur die Beurteilung unterschieden.

h) Biometrische Versuchsauswertung: Die Ergebnisse aller pharmakologischen Versuche werden rnit dem Stichprobenumfang n, dem arithmetischen Mittelwert R und der Stan- dardabweichung S wiedergegeben. Bei den Versuchen a) und d) (vgl. Tab. 1, 2, 4 und 5) wurde eine erweiterte biometrische Auswertung vorgenommen. Es ergaben sich in allen Untersuchungen sehr groBe und inhomogene Streuungen in den einzelnen Prufglie- dern. Die Mittelwertsvergleiche wurden daher rnit dem bei Snedecor und Cochran’ y 1

angegebenen t-Test durchgefuhrt, der inhomogene Varianzen berucksichtigt. Bei den Tagesvergleichen zu d) kam der t-Test fur paarweise Vergleiche zur Anwendung. Bei den angegebenen Signifikanzniveaus ist zu beachten, daI3 es sich um vergleichsbezogene Irrtumswahrscheinlichkeiten P bei zweiseitiger Fragestellung handelt, denen folgende Symbole fur die einzelnen Wahrscheinlichkeitsbereiche zugeordnet seien: (*) 0,05 < P < 0,l; *0,01 <P<0,05; **0,001 <P<O,Ol.

i) Akute intrauenose Toxizitiit an Ratten: Eine 25proz. Losung von 2b in 09proz. waBriger NaC1-Losung wurde weiI3en Ratten (FW-49-Stamm) mannlichen und weiblichen Geschlechtes ( 1 6 2 2 0 g KG) intravenos injiziert. 250, 500 und 1000mg/kg 2b wurden verabreicht. Die Beobachtungszeit betrug zwei Wochen.

Ergebnisse

Ckolinesterase-Hemmung im Kaninchenserum nach Behandlung mit Phosphor- saureestern

In den Tabn. 1 und 2 sind Untersuchungsreihen mit Dimethoat@ (Tab. 1) und Paraoxon@ (Tab. 2) dargestellt. Die transkutane Resorption der beiden Cholinesterasehemmstoffe wurde durch DMSO und 2b deutlich verstarkt. Die beiden Resorptionshilfsstoffe waren etwa gleichwirksam. 2a hatte beim Dimethoat@ keine und beim Paraoxon@ nur eine schwache resorptionsfordern- de Wirkung. Vergleichende Messungen rnit Poly(N-vinylpyrrolidon) und Poly-

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V. Hofmann, H. Ringsdorf und G. Muacevic

(N-vinyl-N-methylacetamid) vgl. Tab. 2) ergeben nur fur letzteres Polymeres eine Erhohung der kutanen Resorptionsrate von Paraoxon@.

Herzfrequenzsteigerung an Ratten

Die Herzfrequenzsteigerung an Ratten nach einer epikutanen Anwendung waDriger Isoprenalinsulfatlosung und einer solchen mit dem Polymeren 2b zeigte identische Anderungen bei beiden Proben. Eine Verbesserung der Haut- resorption durch das Polymere 2b konnte an diesem Versuch nicht festgestellt werden.

Ekzemtest mit Dinitrochlorbenzol an Meerschweinchen

Die zuerst auftretende Gelbfarbung der Haut am Behandlungsort (Xantho- protein-Reaktion) war am intensivsten nach Anwendung von DNCB in DMSO.

Tab. 1. Cholinesterase-Hemrnung irn Kaninchenserurn nach epikutaner Behandlung mit Dimethoat@ in 30proz. Losung in Wasser, in waBrigem DMSO, in waBriger Losung von 2a und 2b, Stichprobenumfang n = 6

Losungsmittel Zeit der ”/, Hemmung Blutentnahrne gegeniiber nach der dem Leerwerta’ Applikation x + S in h

Wasser 6 24+ 4 24 31+ 7

Wasser + 20% DMSO 6 37+ 4 24 54+ 12

Wasser +20% 2a 6 20* 7 24 33* 1

Wasser + 20% 2b 6 56_115 24 52+ 8

Signifikanzb’ vgl. mit vgl. mit Wasser DMSO

-. ** *

~

- ** * -

N.S. ** N.S. * ** * * N.S.

a ) X: Arithmetischer Mittelwert ; S: Standardabweichung. b, s. Vers. h) im Exp. Teil; N.S.: nicht signifikant: Bedeutung von * und ** s. Vers.

h).

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Pharmakologisch akriue Polymerr, 8

Tab. 2. Cholinesterase-Hemmung im Kaninchenserum nach epikutaner Behandlung mit Paraoxon@ in 20proz. Losung in Wasser, waRrigem DMSO, wa0riger Losung von 2a, 2b, PVP"' und PVAAb', Stichprobenumfang n = 6

-

Losungsmittel Zeit der % Hemmung Blutentnahme gegeniiber nach der dem Leerwert" Applikation Tt f S in h

Signifikanzd' vgl. mit vgl. mit Wasser DMSO

Wasser 3 6

Wasserf 10% DMSO 3 6

Wasser + 4% 2a 3 6

Wasser +4'x 2b 3 6

Wasser+4% PVP"' 3 6

Wasser+4';/, PVAAb' 3 6

25+ 2 14f 3 43 f 13 35k13 35+ 8 33+ 4 52f 12 42+ 13 28+12 26f 12 46f 10 50+ 5

* -

- * * -

* -

* N.S. ** N.S. ** N.S. ** N.S. N.S. N.S. * N.S. ** N.S. ** *

Poly(N-vinylpyrrolidon).

Tt : Arithmetischer Mittelwert; S: Standardabweichung b, Poly(N-vinyl-N-methylacetamid).

d, s. Vers. h) im Exp. Teil: N.S.: nicht signifikant; Bedeutung von * und ** s. Vers. h).

Tab. 3. Ekzemtest mit Dinitrochlorbenzol (DNCB) an Meerschweinchen, epikutan be- handelt mit Iproz. DNCB-Losung in Aceton, wlBrigem DMSO, waBrigen Losungen von 2a und 2b. Wiederholung der Behandlung mit 0,lproz. DNCB in Aceton nach 14 Tagen, Stichprobenumfang n = 6. Ekzembildung 0 4 Grade; Gelbfarbung der Haut und Rotung nach Sensibilisierung * bis ***.

DNCB-gelost in Gelbfarbung Ekzembildung Sensibilisierende nach 16 h nach 2 Wochen Wirkung 2 Tage

nach der wieder- holten Gabe von DNCB (0.1 proz.)

~~ ~

* Aceton 1 DMSO+lO% Wasser *** 4

1 Wasser+20% 2a ** 2 Wasser + 20'%, 2b **

* ** * *

1937

Tab.

4.

p-Aminohippursaure(PAHS)-Ausscheidung i

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142

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7 22

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V. Hofmann, H. Ringsdorf und G. Muacevic

Auch die Zubereitungen rnit 2a und 2b zeigten eine starkere Reaktion als DNCB in Aceton (Tab. 3).

Die Gelbfarbung entwickelte sich in den ersten 16h des Versuches und blieb uber eine Woche unverandert. Wahrend 14 Tagen entwickelte sich ein Ekzem rnit Rotung, Schuppenbildung und Haarausfall. Dieses Ekzem war nach Anwendung von DNCB in DMSO am starksten ausgepragt. DNCB rnit 2a oder 2b bewirkte eine deutlich geringere Ekzembildung, die derjenigen nach Anwendung von DNCB in Aceton vergleichbar war. Nach der wiederhol- ten Behandlung rnit DNCB konnte eine verstarkte Sensibilisierung bei den Tieren beobachtet werden, die ursprunglich rnit DNCB in DMSO behandelt waren. Zwischen den anderen Gruppen bestand kein Unterschied.

p-Aminohippursaure-Ausscheidung bei der Ratte

Die Tabn. 4 und 5 stellen die Ausscheidung von PAHS im Rattenharn nach der Badebehandlung rnit PAHS in Wasser, DMSO und 2b dar. Die Streuung der Einzelresultate in diesem Versuch ist hoch. Die resorptionsfor- dernde Wirkung von DMSO und 2b konnte jedoch durch den t-Test, der inhomogene Varianzen berucksichtigt, gesichert werden (Tab. 4). Auch im Lappchentest verbesserten DMSO und 2b die perkutane Resorption der PAHS, was sich in einer signifikanten Mehrausscheidung im Harn aul3erte.

Trypanblau-Test an Ratten. Hautvertraglichkeit am Kaninchen und Gewebe- vertraglichkeit am Kaninchenohr

Der Trypanblau-Test an Ratten, der Hautvertraglichkeitstest an der gescho- renen Riickenhaut des Kaninchens bei epikutaner Anwendung sowie die Gewe- bevertraglichkeit am Kaninchenohr bei bei Intrakutaninjektion (Tab. 6) ergab fur 2a und 2b eine gute lokale Vertraglichkeit fur deren 20proz. waDrige Losungen. Als Vergleich diente auch hier eine wal3rige l0proz. Losung von DMSO, die ebenfalls gut lokalvertraglich war.

Akute intravenose Toxizitat an Ratten

Die akute intravenose Toxizitat von 2b wurde bis 1000mg/kg verfolgt. Diese maximale Dosis verursachte keine toxischen Symptome und keine Letali-

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Pharmakologisch aktive Polymere, 8

Tab. 6. Lokale Vertraglichkeit: Trypanblau-Test an Ratten, Hautvertraglichkeitstest an der geschorenen Ruckenhaut des Kaninchens und Gewebevertraglichkeit bei Intra- kutaninjektion am Kaninchenohr, waBrige Losungen vom DMSO, 2a, 2b (Reizgrade o w Priiflosung Tr ypanblau-Test Hautver- Gewerbever-

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tat. Hohere Dosen waren aus technischen Grunden (starke Erhohung der Viskositat bei Losungen uber 25%) nicht injizierbar. Die Tiere verbreiteten nicht den charakteristischen und unangenehmen Geruch, wie er nach Anwen- dung von DMSO bekannt ist. Dies gilt auch fur alle Versuche bei der epi- kutanen Anwendung.

D is kussion

Wie bereits in der Einleitung diskutiert, ermoglicht DMSO eine erhohte Resorption von Arzneimitteln durch die Haut. Als niedermolekulare Kompo- nente diffundiert DMSO hierbei selbst stark mit, was zu einer Reihe uner- wunschter Nebenwirkungen fuhrt 'O'.

Es war daher von Interesse, nach anderen Wirkstoffen zu suchen, die ahnlich DMSO die Hauptpermeabilitat erhohen, selbst aber nicht resorbiert werden. Einen Hinweis auf solche Eigenschaften geben die von uns hergestellten und pharmakologisch gepruften Verbindungen Poly[2-(methylsulfinyl)2ithylacry- lat] (2a) und Poly[2-(methylsulfinyl);ithylmethacrylat] (2b).

In den pharmakologischen Prufungen konnte die transkutane Resorption der Phosphorsaureester Dimethoat@ und Paraoxon@ durch das Polymere 2b etwa im gleichen AusmaB verbessert werden wie durch DMSO. Vergleichen- de Untersuchungen mit Polyvinylpyrrolidon (PVP) und Poly(N-vinyl-N-me- thylacetamid) (PVAA) ergeben nur fur PVAA eine Erhohung der Aufnahme des Phosphorsaureesters Paraoxon@ durch die Haut. Die Werte fur PVAA waren mit denen vergleichbar, die mit 2b erhalten wurden (vgl. Tab. 2).

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Dies entspricht der Tatsache, daB auch niedermolekulare Form- und Acetamide als Resorptionsvermittler wirken”.

Die beiden SO-haltigen Polymeren 2a und 2b haben sich auBerdem im Ekzemtest (s. vorhergehendes Kapitel) als wirksam erwiesen; das Polymere 2b verbesserte im gleichen AusmaB wie DMSO die transkutane Resorption von PAHS. Nach unserem Wissen ist PAHS bis jetzt noch nicht fur die Priifung der dermalen Resorption herangezogen worden. Weitere Versuche werden notwendig sein, um die Wirkungsweise der von uns beschriebenen Polymeren zu klaren. Ob die kutane Resorption der Wirkstoffe unter gleichzeiti- gem Penetrieren der Polymeren in die Blutbahn, unter Eindringen der Trager nur in die oberste Hautschicht oder unter hydrolytischer oder enzymatischer Abspaltung des 2-Hydroxyathyl-methylsulfoxids vor sich geht, wird z. Z. unter- sucht2”.

Dazu wurde Poly[2-(’ 4C-methylsulfinyl);ithylacrylat] dargestellt. Vorlaufige Versuche zur kutanen Applikation dieses markierten Polymeren an Meer- schweinchen ergaben, daB markierte Verbindungen nur ganz minimal von den Tieren ausgeschieden werden, was sowohl eine Resorption des Polymeren als auch eine Seitenkettenabspaltung am Polymeren unwahrscheinlich macht. Dieses Ergebnis wird durch Untersuchungen des Muskelgewebes unter der Applikationsstelle bestatigt, das ebenfalls frei von markierten Verbindungen war.

Im Gegensatz zu diesen positiven Ergebnissen wurde bei Versuchen mit Isoprenalinsulfat keine Penetrationserhohung durch das Polymere 2b gefunden. Inwieweit dieses negative Ergebnis eventuell auf eine hohe Adsorption von Isoprenalinsulfat an 2b bedingt ist, wird z. Z. durch Gleichgewichtsdialyse untersucht.

Fur die biometrischen Auswertungen sind wir Herrn Dr. F. Knappen sehr zu Dank verpflichtet. Frau Vera Bunse, Fraulein Sylvia Dessoy, Frau Ilse Monnerjahn und Herrn L. Nikolaidis danken wir fur die sorgfaltige technische Durchfuhrung der Versuche.

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