BIO-MATERIALES FORMADOS POR REACCIÓN DE ADICIÓN NUCLEÓFILA A GRUPOS INSATURADOS CONJUGADOS.

Bio-materiales formados por reacción de adición nucleófila a grupos insaturados conjugados Antecedentes de la Invención La presente invención se relaciona con bio-materiales formados mediante reacciones por adición nucleófila a grupos conjugados insaturados, y con los usos de esos bio-materiales. Los bio-materiales sintéticos, incluyendo los hidrogeles poliméricos, se pueden usar en una diversidad de aplicaciones, incluyendo aplicaciones farmacéuticas y quirúrgicas. Estos se pueden usar, por ejemplo, para aplicar moléculas terapéuticas a un sujeto, como adhesivos o selladores, como andamios de diseño de tejidos y curación de heridas, y como dispositivos de trasplante celular. Aunque se ha hecho mucho progreso en el campo de los bio-materiales poliméricos, se deben hacer desarrollos adicionales, con el propósito de que esos bio-materiales se usen de manera óptima en el cuerpo. Por ejemplo, la formación de bio-materiales en la presencia de materiales biológicos sensibles es difícil de conseguir porque los componentes de los bio-materiales no exhiben un alto grado de auto-selectividad. Antecedentes de la Invención Se han desarrollado nuevos bio-materiales poliméricos, incluyendo hidrogeles poliméricos, para tratamientos médicos. Estos son únicos en su uso de reacciones por adición entre un nucleófilo fuerte y una insaturación conjugada, para polimerizar o reticular dos o más componentes de una manera que se pueda realizar en la presencia de materiales biológicos sensibles. Esto incluiría la formación de bio-materiales en la presencia de fármacos, incluyendo proteínas y ADN, la formación de bio-materiales en la presencia de células y agregados celulares, y también la formación de biomateriales in vivo ya sea adentro del cuerpo, o sobre la superficie del cuerpo. Es posible formar estos bio-materiales en la presencia de materiales biológicos sensibles debido a la elevada auto-selectividad de las reacciones por adición entre nucleófilos fuertes e insaturaciones conjugadas, que se emplean. El nucleófilo fuerte de interés particular en el método descrito en la presente es el tiol. En la formación del bio-material en la presencia de los materiales biológicos sensibles, se pueden mezclar juntos dos o más componentes líquidos, y reaccionar para formar ya sea un sólido elástico, un sólido visco-elástico (como un gel sólido típico, por ejemplo, un gel como gelatina), un líquido visco-elástico (como un gel típico que se puede inducir a fluir, por ejemplo, un gel como petrolato), un líquido visco-elástico que esté formado de micro-partículas de gel (tal como un gel Carbopol MR ), o hasta un líquido viscoso de una viscosidad considerablemente más alta que cualquiera de los dos componentes precursores que se mezclen juntos. La conversión química de los precursores al material final es tan selectiva que ésta se puede realizar en la presencia del material biológico sensible, incluyendo el caso cuando el material biológico es el cuerpo mismo. Se ha desarrollado un familia novedosa de polímeros sintéticos potencialmente muy bio-miméticos. Estos polímeros pueden: (i) convertirse de precursores líquidos a bio-materiales poliméricos lineales o reticulados, ya sea en el laboratorio o in situ en un sitio de implantación; (ii) ser hidrogeles o materiales más sustancialmente que no se hinchen; (iii) presentar moléculas bio-activas que sirvan como sitios de adhesión, para proporcionar tracción para invasión celular; (iv) presentar moléculas bio-activas que sirvan como sitios de sustrato de proteasa, para hacer que el material se degrade en respuesta a las enzimas, tales como colagenasa o plasmina, que producen las células durante la migración celular; (v) presentar sitios de fijación de factores de crecimiento, para hacer que el material interactúe con los factores de crecimiento de una manera bio-mimética, por medio de fijarlos y después liberándolos según la demanda celular; y (vi) permitir la aplicación de fármacos de proteína mediante la hidrólisis o la degradación enzimática de los grupos contenidos adentro de la estructura base de los polímeros que forman el gel. De conformidad con lo anterior, en un primer aspecto la invención destaca un método para hacer un bio-material, que envuelve combinar dos o más componentes precursores del bio-material bajo condiciones que permitan la polimerización de los dos componentes, en donde la polimerización ocurre a través de la reacción auto-selectiva entre un nucleófilo fuerte y un enlace conjugado insaturado, o un grupo conjugado insaturado, mediante adición nucleófila. La funcionalidad de cada componente es de cuando menos dos, y el bio-material no comprende albúmina no procesada. En adición, el enlace o grupo conjugado insaturado no es una maleimida ni una vinilsulfona. En una modalidad del primer aspecto de la invención, los componentes se seleccionan a partir del grupo que consiste de oligómeros, polímeros, proteínas o péptidos bio-sintéticos, péptidos o proteínas naturalmente ocurrentes, péptidos o proteínas procesados naturalmente ocurrentes, y polisacáridos. El polímero puede ser poli(etilenglicol), óxido de poli(etileno), alcohol poli(vinílico), alcohol poli(etilen-co-vinílico), ácido poli(acrílico), ácido poli(etilen-co-acrílico), poli(etiloxazolina), poli(vinilpirrolidona), poli(etilen-co-vinilpirro-lidona), ácido poli(maleico), ácido poli(etilen-co-maleico), poli(acrilamida), o copolímeros de bloque de óxido de poli(etileno)-óxido de co-poli(propileno). El péptido puede comprender un sitio de adhesión, un sitio de fijación de factores de crecimiento, o un sitio de fijación de proteasa. 2   En otra modalidad, los componentes se funcionalizan para que comprendan un nucleófilo fuerte o un grupo conjugado insaturado, o un enlace conjugado insaturado. De preferencia el nucleófilo fuerte es un tiol, o un grupo que contenga un tiol. De preferencia el grupo conjugado insaturado es un acrilato, una acrilamida, una quinona, o un vinilpiridinio, por ejemplo, 2- o 4-vinilpiridinio. En otra modalidad, un componente tiene una funcionalidad de cuando menos tres. En todavía otras modalidades del primer aspecto de la invención, el método también comprende combinar los componentes precursores con una molécula que comprenda un sitio de adhesión, un sitio de fijación de factores de crecimiento, o un sitio de fijación de heparina, y también comprende ya sea un nucleófilo fuerte o un enlace conjugado insaturado, o un grupo conjugado insaturado. De preferencia el nucleófilo fuerte es un tiol, o el enlace conjugado insaturado o el grupo conjugado insaturado es un acrilato, una acrilamida, una quinona, o un vinilpiridinio. En todavía otras modalidades del primer aspecto de la invención, el bio-material es un hidrogel. El bio-material también puede ser degradable. El bio-material se puede hacer en la presencia de moléculas biológicas sensibles, o en la presencia de células o tejidos. El bio-material también se puede hacer adentro o sobre el cuerpo de un animal. En todavía otras modalidades del primer aspecto de la invención, el método comprende además combinar los componentes precursores con un acelerador, antes de la polimerización. El método también puede comprender mezclar los componentes precursores con un componente que comprenda cuando menos un enlace conjugado insaturado o grupo conjugado insaturado, y cuando menos un grupo reactivo de amina. También se puede aplicar un componente adicional al sitio de polimerización de la superficie de la célula o el tejido, el componente adicional comprendiendo cuando menos un enlace conjugado insaturado o grupo conjugado insaturado, y cuando menos un grupo reactivo de amina. En un segundo aspecto, la invención destaca un bio-material formado mediante la combinación de dos o más componentes precursores de un bio-material, bajo condiciones que permitan la polimerización de los dos componentes, en donde la polimerización ocurre a través de la reacción auto-selectiva entre un nucleófilo fuerte y un enlace conjugado insaturado, o un grupo conjugado insaturado, mediante adición nucleófila. La funcionalidad de cada componente es de cuando menos dos, y el bio-material no comprende albúmina no procesada, y el enlace conjugado insaturado o grupo conjugado insaturado no es una maleimida ni una vinilsulfona. En una modalidad del segundo aspecto de la invención, los componentes se seleccionan a partir del grupo que consiste de oligómeros, polímeros, proteínas o péptidos bio-sintéticos, péptidos o proteínas naturalmente ocurrentes, péptidos o proteínas procesados naturalmente ocurrentes, y polisacáridos. El polímero puede ser poli(etilenglicol), óxido de poli(etileno), alcohol poli(vinílico), alcohol poli(etilen-co-vinílico), ácido poli(acrílico), ácido poli(etilen-co-acrílico), poli(etil- oxazolina),... [Seguir leyendo]

1. Un método para hacer un biomaterial, que comprende dicho método combinar un primer componente precursor que comprende al menos dos neoclófilos con un segundo componente precursor que comprende al menos dos enlaces insaturados o al menos dos grupos insaturados conjugados bajo condiciones que permiten la polimerización dichos primero y segundo componente precursor, para formar dicho bio-material a través de una reacción auto selectiva entre un neoclófilo fuerte y un enlace insaturado conjugado o un grupo insaturado conjugado, por adición nucleófila, y en donde dicho biomaterial no comprende albúmina sin procesar, y dicho enlace o grupo insaturado no es una maleimida o una vinil sulfona. 2. El método de la reivindicación 1, donde dichos componentes son seleccionados del grupo que consiste en oligómeros, polímeros, proteínas o péptidos bio-sintéticos, péptidos o proteínas que ocurren naturalmente, péptidos o proteínas que ocurren naturalmente procesados, y polisacáridos. 3. El método de la reivindicación 1, donde dicho nucleófilo fuerte es seleccionado del grupo que consiste en un tiol o un grupo que contiene un tiol. 4. El método de la reivindicación 1, en donde dicho nucleófilo fuerte es es un amino. 5. El método de la reivindicación 1, donde dicho grupo insaturado conjugado es un acrilato, una acrilamida, una quinona, o un vinilpiridinio, perferiblemente 2- ó 4-vinilpiridinio. 6. El método de la reivindicación 2, donde dicho polímero es seleccionado del grupo que consiste en copolímeros en bloques de poli(etilenglicol), poli(óxido de etileno), poli(alcohol vinílico), poli(etilen-co-alcohol vinílico), poli (ácido acrílico), poli(etilen-co-ácido acrílico), poli(etil-oxazolina), poli(vinilpirrolidona), poli(etilen-co-vinilpirro-lidona), poli(ácido maleico), poli (etilen-co-ácido maleico), poli(acrilamida), y poli(óxido de etileno)-co-poli(óxido de propileno). 7. El método de la reivindicación 1, donde uno de dichos componentes tiene una funcionalidad de al menos tres. 8. El método de la reivindicación 2, donde dicho péptido comprende un sitio de adhesión, sitio de enlace de factor de crecimiento, o sitio de enlace de proteasa. 9. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además la combinación de dichos componentes precursores con una molécula que comprende un sitio de adhesión, un sitio de enlace de factor de crecimiento, o un sitio de enlace de heparina, y también comprende ya sea un nucleófilo fuerte o un enlace insaturado conjugado o un grupo insaturado conjugado. 10. El método de la reivindicación 9, donde dicho nucleófilo fuerte es un tiol o dicho enlace insaturado conjugado o grupo insaturado conjugado es un acrilato, una acrilamida, una quinona, o un vinil piridinio. 11. El método de la reivindicación 1, donde dicho bio-material es un hidrogel. 12. El método de la reivindicación 1, donde dicho bio-material es degradable. 13. El método de la reivindicación 1, donde dicho bio-material es hecho en presencia de moléculas biológicas sensibles.. 14. El método de la reivindicación 1, donde dicho bio-material es hecho en presencia de células o tejidos. 15. El método de la reivindicación 1, donde se incorporara una sustancia terapéutica a dicho biomaterial 16. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además combinar dichos componentes precursores con un acelerador antes de la polimerización. 17. El método de la reivindicación 1, comprendiendo además mezclar dichos componentes precursores con un componente que comprende al menos un enlace insaturado conjugado o grupo insaturado conjugado y al menos un grupo reactivo amina. 18. El método de la reivindicación 14, comprendiendo además aplicar un componente adicional a la célula o superficie de tejido, el componente adicional comprendiendo al menos un enlace insaturado conjugado o grupo insaturado conjugado y al menos un grupo reactivo amina. 19. Un biomaterial obtenible por un método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones precedentes. 57   20. The biomaterial of claim 19, wherein said therapeutic substance is selected from the group consisting of proteins, naturally occurring or synthetic organic molecules, viral particles, and nucleic acid molecules. El biomaterial de la reivindicación 19, donde dicha sustancia terapéutica es seleccionada del grupo que consiste proteínas o moléculas sintéticas orgánicas que ocurren naturalmente, partículas virales y moléculas acido nucléicas. 21. El método de la reivindicación 20, donde dicha sustancia terapéutica es un pro-fármaco. 22. El método de la reivindicación 20, donde dicha molécula de ácido nucleico es ADN o ARN. 23. El método de la reivindicación 20, donde dicha molécula de ácido nucleico es una molécula de ácido nucleico antisentido. 24. Un andamiaje apropiado para regenerar un tejido, dicho andamiaje comprende un biomaterial tal como el reivindicado en la reivindicación 19. 25. El andamiaje de la reivindicación 24, donde dicho andamiaje ha sido pre sembrado con células. 26. El método de la reivindicación 24, donde dicho tejido es seleccionado del grupo que consiste en hueso, piel, nervio, vasos sanguíneos y cartílago. 27. El uso de los componentes biomateriales de cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23 para la preparación de un material medicinal para prevenir adhesiones, trombosis or restenosis. 28. El uso de los componentes biomateriales de cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23 para la preparación de un material medicinal para sellar fugas en el tejido que aisla fluido en fase de gas o líquido que contiene cavidades. 29. El uso según la reivindicación 28, en donde dicho fluido líquido o flujo de gas es un líquido o flujo de gas en un pulmón, vaso sanguíneo, piel, barrera dura e intestino. 30. El uso de los componentes de biomaterial de cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23 para preparar un material medicinal para la encapsulación de una célula o tejido. 31. El uso de los componentes de material biológico de cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23 para preparar un material medicinal para los dispositivos de administración de fármacos. 32. El uso de la reivindicación 31, en el que el fármaco contenido en el dispositivo de administración del fármaco es una proteína, un fármaco sintético o material genético. 33. El uso de los componentes de material biológico de cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23 para preparar un material medicinal para un implante inyectable en el cuerpo. 34. Una combinación de dos o más componentes precursores para la formación del biomaterial tal y como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23. 35. La combinación de la reivindicación 34, en la que dos o más componentes precursores se presentan en un estado seco. 36. La combinación de la reivindicación 35, en donde al menos uno de dichos componentes precursores se añade a los componentes de amortiguación de tal manera que cuando dos o más componentes precursores se mezclan y se disuelven en agua, fluidos salinos o fisiológicos se forma una solución a un pH de tal manera que ocurre una reacción de los dos o más componentes precursores. 37. La combinación de la reivindicación 34, en el que dos o más componentes precursors se proporcionan en forma de soluciones, las soluciones se formulan en los sistemas de solvencia y de amortiguación de tal manera que cuando las soluciones se mezclan el pH y las concentraciones obtenidas son adecuadas para que proceda la reacción de los componentes precursores. 58   59     61   62   63   64     66