PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCION DE MICROESFERAS DE POLISACARIDO RETICULADO IONICAMENTE.

Un procedimiento para preparar microesferas que comprenden un polímero reticulado iónicamente,

comprendiendo el procedimiento:

(a) producir gotas de aerosol líquidas (13) a partir de una solución (3) que comprende un polímero poli-iónico que se puede reticular iónicamente en una corriente continua de gas usando un nebulizador ultrasónico;

(b) transferir la corriente de gas en una solución gelificante (10) que comprende iones di-, multi- o polivalentes, por lo cual se forman microesferas de polímero reticulado (14),

(c) separar las microesferas de la solución gelificante, y

(d) opcionalmente, filtrar las microesferas a través de un tamiz

Procedimiento para la producción de microesferas de polisacárido reticulado iónicamente.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de microesferas que comprenden un polímero que se puede reticular iónicamente y a un sistema para realizar el procedimiento.

En esta solicitud la expresión polímero que se puede reticular iónicamente se refiere a un polímero poli-iónico soluble que es capaz de formar de manera instantánea un gel moderadamente soluble o insoluble en contacto con una solución gelificante que comprende iones divalentes, multivalentes o polivalentes que tienen cargas opuestas a las del polímero que se puede reticular iónicamente.

Los polímeros poli-iónicos que pueden emplearse en la presente solicitud comprenden polímeros polianiónicos y policatiónicos de origen natural o sintético.

En una primera realización, los polímeros poli-iónicos son polianiones naturales o sintéticos que pueden reticularse por cationes di-, multi- o polivalentes. Los polianiones naturales son, por ejemplo, polisacáridos que comprenden grupos ácido carboxílico o sulfato (por ejemplo, ácido algínico, algunas formas de carragenina, goma gelano, pectinas, sulfato de celulosa, y sulfato de dextrano). Los polianiones sintéticos son, por ejemplo, ácido poli(met)acrílico, sulfonato de poliestireno y copolímeros de los mismos, o polímeros del grupo de polifosfacenos.

En una realización adicional, el polímero que se puede reticular es un policatión natural o sintético que puede reticularse por aniones multi- o polivalentes. Los policationes naturales son, por ejemplo, polisacáridos funcionalizados con amino como quitosana, amino-dextrano, o polipéptidos como protamina. Los policationes sintéticos son, por ejemplo, poli(clorhidrato de alilamina), poli(etilenimina), poli(cloruro de dialildimetilamonio) y poliamida-poliamina-epiclorhidrina.

Un grupo particularmente preferido de polímeros polianiónicos que se pueden reticular iónicamente son polisacáridos aniónicos que son copolímeros de monosacáridos que comprenden un grupo ácido carboxílico, en este documento mencionados como "polisacáridos aniónicos". Los polisacáridos aniónicos han encontrado amplia aplicación en técnicas de formulación. Una característica particularmente útil de muchos polisacáridos aniónicos es su capacidad de ser fácilmente solubles como ácidos libres y/o sales de cationes monovalentes formando al mismo tiempo geles fuertes en contacto con cationes divalentes o polivalentes. Dentro de la presente solicitud, los polisacáridos aniónicos que forman instantáneamente geles por reacción con cationes divalentes o polivalentes, se llaman "polisacáridos aniónicos que se pueden reticular iónicamente".

El ácido algínico es un copolímero binario no ramificado de origen natural de ácido gulurónico (G) y su ácido manurónico epimérico C-5 (M). Se ha descubierto que las unidades G y M se unen juntas en modo de bloques. Las sales de ácidos algínicos generalmente se llaman alginatos. Los alginatos se extraen en grandes cantidades de algas marinas pardas. Las proporciones de G y M en el polímero, y la distribución de bloques G y M en el polímero, dependen de la fuente del alginato (compárese Carbohydrates in Europe 1996, 14, 6-31).

En la mayoría de las aplicaciones la formación de gel de alginato se consigue con iones calcio. Sin embargo, el alginato forma geles con la mayoría de los cationes di- y multivalentes. Los cationes monovalentes y los iones Mg²⁺ no inducen la gelación mientras que iones como Ba²⁺ y Sr²⁺ producirán geles de alginato más fuertes que Ca²⁺. La fuerza del gel depende del contenido de ácido gulurónico y también de la cantidad promedio de unidades G en los bloques G.

Los alginatos reticulados se usan, por ejemplo, como aditivos de control de la reología, como vendajes para heridas o para inmovilizar materiales tales como células vegetales, células de mamífero, levaduras, bacterias, vacunas o productos alimenticios. La formación del gel de alginato se consigue con iones calcio en la mayoría de las aplicacio-nes.

Se han desarrollado varios procedimientos diferentes para la inmovilización de biomateriales en perlas de alginato. Un modo habitualmente usado para formar perlas de gel de alginato es añadiendo una solución de alginato gota a gota a una solución de iones gelificantes, por ejemplo, cloruro de calcio. El tamaño de gota determinará el tamaño de las esferas. Se ha usado una aguja de jeringa para la formación de gotas de alginato. Sin embargo, la reducción en el tamaño de perla está limitada por el diámetro de la aguja de jeringa y la viscosidad de la solución. Como resultado, perlas con un diámetro de menos de 1 mm son difíciles de producir. La reducción en el tamaño de perla se ha intentado por chorros de aire que inciden sobre la aguja (Miyawaki y col., Agric. Biol. Chem. 1980, 44, 2865), pulsos electrostáticos (documento EP 0 167 690 B1) o agujas vibrantes (Hulst y col., J. Chem. Technol. Biotechnol. 1985, 35B, 198).

Existe una demanda de microesferas con un diámetro medio de aproximadamente 10 µm, ya que pueden prepararse suspensiones que no sedimentan estables que comprenden microesferas de este tamaño, y porque microesferas que tienen un diámetro de 10 µm o menos pueden captarse por las células lo que permite una liberación de fármaco más eficaz en el interior de las células (D. T. O'Hagan, J. Anat. 189, 1996, 477-482).

Pueden generarse gotas finas de una solución de alginato usando un cabezal de pulverización, como se describe, por ejemplo, en los documentos US 5.387.522 y US 6.465.226. Se han obtenido partículas de alginato que tienen un diámetro de aproximadamente 200 µm a aproximadamente 300 µm por el procedimiento anterior.

También pueden obtenerse microesferas de Ca-alginato usando procedimientos de emulsificación.

Poncelet, y col., Appl. Microbiol. Biotechnol. 1995, 43, 644 han descrito la producción de microesferas de alginato por emulsificación/gelación interna de sol de alginato dispersado dentro de aceite vegetal. La gelación se inició dentro del sol de alginato por reducción en el pH que libera el calcio del complejo insoluble. Se obtuvieron microesferas de alginato con diámetros medios que variaban de 50 µm a 1000 µm.

Se han obtenido microesferas de alginato incluso más finas que tienen un diámetro de aproximadamente 10 µm optimizando adicionalmente los efectos de diversos factores operativos y de formulación en la técnica de emulsificación (D. Lemoine, y col., International Journal of Pharmaceutics 1998, 176, 9).

Las técnicas de emulsificación para la generación de microesferas de alginato están usando aceites y/o disolventes orgánicos. Las biomoléculas sensibles (proteínas, enzimas) pueden ser incompatibles con aceites y/o disolventes orgánicos. La eliminación de aceites y/o disolventes orgánicos de microesferas de alginato es un procedimiento tedioso e incompleto.

Por lo tanto, existe la necesidad de un procedimiento para la fabricación de microesferas compuestas por un polisacárido aniónico que se puede reticular que tengan un tamaño de aproximadamente 3 - 20 µm y que estén desprovistas de trazas de aceites y/o disolventes orgánicos.

Sorprendentemente, se ha descubierto que microesferas de polisacáridos aniónicos reticulados que tienen un diámetro de aproximadamente 3 a 20 µm que están completamente libres de aceites y/o disolventes orgánicos pueden obtenerse generando gotas de aerosol líquidas finas a partir de una solución de un polisacárido aniónico soluble en agua en una corriente de un gas e introduciendo posteriormente la corriente de gas que comprende estas gotas en una solución gelificante que comprende cationes que forman gel.

Por lo tanto, en un aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para preparar microesferas que comprenden un polímero reticulado iónicamente, comprendiendo el procedimiento:

(a) producir gotas de aerosol líquidas (13) a partir de una solución (3) que comprender un polímero poli-iónico que se puede reticular iónicamente en una corriente continua de gas usando un nebulizador ultrasónico;

(b) transferir la corriente de gas en una solución gelificante (10) que comprende iones di-, multi- o polivalentes, por lo cual se forman microesferas de polímero reticulado (14),

(c) separar las microesferas de la solución gelificante, y

(d) opcionalmente, filtrar las microesferas...

1. Un procedimiento para preparar microesferas que comprenden un polímero reticulado iónicamente, comprendiendo el procedimiento:

(a) producir gotas de aerosol líquidas (13) a partir de una solución (3) que comprende un polímero poli-iónico que se puede reticular iónicamente en una corriente continua de gas usando un nebulizador ultrasónico;

(b) transferir la corriente de gas en una solución gelificante (10) que comprende iones di-, multi- o polivalentes, por lo cual se forman microesferas de polímero reticulado (14),

(c) separar las microesferas de la solución gelificante, y

(d) opcionalmente, filtrar las microesferas a través de un tamiz.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero que se puede reticular iónicamente es un polímero polianiónico y en el que la solución gelificante comprende un catión polivalente.

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el catión polivalente de la solución gelificante se selecciona entre el grupo constituido por poli(clorhidrato de alilamina), poli(etilenimina), poli(cloruro de dialildimetilamonio), poliamida-poliamina-epiclorhidrina, quitosana, amino-dextrano, y sulfato de protamina.

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero que se puede reticular iónicamente es un polímero polianiónico y en el que la solución gelificante comprende cationes di-, multi- o polivalentes.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el polímero polianiónico se selecciona entre el grupo constituido por polisacáridos aniónicos, un ácido poliacrílico lineal o ramificado, y sulfonato de poliestireno.

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el polisacárido aniónico se selecciona entre el grupo constituido por ácido algínico, una carragenina, un sulfato de celulosa, un sulfato de dextrano, un gelano, una pectina y sales solubles en agua de los mismos.

7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el polisacárido aniónico es un ácido algínico o una sal soluble en agua del mismo.

8. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que, en la etapa (a), el polímero polianiónico está presente en una concentración del 0,1% al 5,0% en peso.

9. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, en el que el ión de la solución gelificante es un catión metálico seleccionado entre el grupo constituido por Pb²⁺, Cu²⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Cd²⁺, Ca²⁺, Zn²⁺, Co²⁺, Be²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, Fe³⁺, Al³⁺, Sn⁴⁺, y Ni²⁺.

10. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el catión metálico de la solución gelificante se selecciona entre el grupo constituido por Ba²⁺, Sr²⁺, y Ca²⁺.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el catión metálico de la solución gelificante es Ca²⁺.

12. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la solución gelificante comprende adicionalmente hasta el 1% en peso de un tensioactivo.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el tensioactivo está presente en una cantidad del 0,02 al 1,0% en peso, preferiblemente del 0,05 al 0,15% en peso.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, en el que el tensioactivo se selecciona entre el grupo constituido por polioxietilen-sorbitanos y tensioactivos que comprenden un copolímero de bloque de óxido de etileno y/u óxido de propileno.

15. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la temperatura de la solución del polímero poli-iónico que se puede reticular iónicamente de acuerdo con la etapa (a) se mantiene dentro de una temperatura de 15 a 50ºC, preferiblemente dentro de 25 a 35ºC.

16. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que, en la etapa (a), la solución comprende del 0,75% al 1,5% en peso de alginato sódico de baja viscosidad, en el que el catión es Ca²⁺; y en el que la solución gelificante comprende del 0,05% al 0,15% en peso de monolaurato de poli(oxietilen)20-sorbitán.

17. Un sistema para preparar microesferas que comprenden un polímero reticulado iónicamente, comprendiendo el sistema:

(a) un generador de ultrasonidos (1) situado en una cámara de nebulización (2) que está cargada con una solución (3) que comprende un polímero que se puede reticular iónicamente;

(b) una bobina de radiador (4) unida a la cámara de nebulización;

(c) opcionalmente, un medio (6) para mantener el nivel de gas-fluido (5) en la cámara de nebulización (2) a un nivel constante predeterminado;

(d) una entrada de gas (7) unida a la cámara de nebulización (2);

(e) un recipiente para la solución gelificante (9), equipado con un medio de agitación (11); y

(f) un tubo de transferencia (8) unido a la cámara de nebulización, que conecta la cámara de nebulización y el recipiente, en el que el tubo está adaptado para sumergirse en la solución gelificante (10).