BIOPOLIMERO, IMPLANTE QUE LO COMPRENDE Y SUS USOS.
Biopolímero, implante que lo comprende y sus usos.La presente invención se refiere a un biopolímero,
bioactivo y totalmente biocompatible, muy fluido a temperatura ambiente y con capacidad de gelificar de forma brusca a 37°C; formando un implante sólido estructuralmente íntegro, continuo y con altas prestaciones mecánicas. El biopolímero comprende al menos un dominio bioactivo capaz de dirigir de forma precisa la formación de un implante sólido o semi-sólido. Asimismo la invención se refiere a cualquiera de los ácidos nucleicos que codifican para la secuencia aminoacídica del biopolímero, implantes, vehículos farmacéuticamente aceptables, a sus usos y a un método de síntesis del mismo
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200900438.
Solicitante: UNIVERSIDAD DE VALLADOLID.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: VALLADOLID.
Inventor/es: ARIAS VALLEJO, FRANCISCO J., MARTIN MAROTO,LAURA, RODRIGUEZ CABELLO,JOSE CARLOS, ALONSO RODRIGO,MATILDE, TESTERA GORGOJO,ANA MARIA, GIROTTI,ALESSANDRA.
Fecha de Solicitud: 16 de Febrero de 2009.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 8 de Junio de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61K38/16 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61K PREPARACIONES DE USO MEDICO, DENTAL O PARA EL ASEO (dispositivos o métodos especialmente concebidos para conferir a los productos farmacéuticos una forma física o de administración particular A61J 3/00; aspectos químicos o utilización de substancias químicas para, la desodorización del aire, la desinfección o la esterilización, vendas, apósitos, almohadillas absorbentes o de los artículos para su realización A61L; composiciones a base de jabón C11D). › A61K 38/00 Preparaciones medicinales que contienen péptidos (péptidos que contienen ciclos beta-lactama A61K 31/00; dipéptidos cíclicos que no tienen en su molécula ningún otro enlace peptídico más que los que forman su ciclo, p. ej. piperazina 2,5-dionas, A61K 31/00; péptidos basados en la ergolina A61K 31/48; que contienen compuestos macromoleculares que tienen unidades aminoácido repartidas estadísticamente A61K 31/74; preparaciones medicinales que contienen antígenos o anticuerpos A61K 39/00; preparaciones medicinales caracterizadas por los ingredientes no activos, p. ej. péptidos como soportes de fármacos, A61K 47/00). › Péptidos que tienen más de 20 aminoácidos; Gastrinas; Somatostatinas; Melanotropinas; Sus derivados.
- A61K47/48
- A61L27/22 A61 […] › A61L PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES U OBJECTOS EN GENERAL; DESINFECCION, ESTERILIZACION O DESODORIZACION DEL AIRE; ASPECTOS QUIMICOS DE VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS; MATERIALES PARA VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS (conservación de cuerpos o desinfección caracterizada por los agentes empleados A01N; conservación, p. ej. esterilización de alimentos o productos alimenticios A23; preparaciones de uso medico, dental o para el aseo A61K). › A61L 27/00 Materiales para prótesis o para revestimiento de prótesis (prótesis dentales A61C 13/00; forma o estructura de las prótesis A61F 2/00; empleo de preparaciones para la fabricación de dientes artificiales A61K 6/80; riñones artificiales A61M 1/14). › Polipéptidos o sus derivados.
- C12N15/01 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN; PROPAGACION, CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › C12N 15/00 Técnicas de mutación o de ingeniería genética; ADN o ARN relacionado con la ingeniería genética, vectores, p. ej. plásmidos, o su aislamiento, su preparación o su purificación; Utilización de huéspedes para ello (mutantes o microorganismos modificados por ingeniería genética C12N 1/00, C12N 5/00, C12N 7/00; nuevas plantas en sí A01H; reproducción de plantas por técnicas de cultivo de tejidos A01H 4/00; nuevas razas animales en sí A01K 67/00; utilización de preparaciones medicinales que contienen material genético que es introducido en células del cuerpo humano para tratar enfermedades genéticas, terapia génica A61K 48/00; péptidos en general C07K). › Preparación de mutantes sin introducción de material genético extraño; Procedimientos de cribado para ello.
Clasificación PCT:
- A61K38/16 A61K 38/00 […] › Péptidos que tienen más de 20 aminoácidos; Gastrinas; Somatostatinas; Melanotropinas; Sus derivados.
- A61K47/48
- A61L27/22 A61L 27/00 […] › Polipéptidos o sus derivados.
- A61P9/14 A61 […] › A61P ACTIVIDAD TERAPEUTICA ESPECIFICA DE COMPUESTOS QUIMICOS O DE PREPARACIONES MEDICINALES. › A61P 9/00 Medicamentos para el tratamiento de trastornos en el aparato cardiovascular. › Vasoprotectores; Antihemorroidales; Medicamentos para el tratamiento de las varices; Estabilizadores capilares.
- C12N15/00 C12N […] › Técnicas de mutación o de ingeniería genética; ADN o ARN relacionado con la ingeniería genética, vectores, p. ej. plásmidos, o su aislamiento, su preparación o su purificación; Utilización de huéspedes para ello (mutantes o microorganismos modificados por ingeniería genética C12N 1/00, C12N 5/00, C12N 7/00; nuevas plantas en sí A01H; reproducción de plantas por técnicas de cultivo de tejidos A01H 4/00; nuevas razas animales en sí A01K 67/00; utilización de preparaciones medicinales que contienen material genético que es introducido en células del cuerpo humano para tratar enfermedades genéticas, terapia génica A61K 48/00; péptidos en general C07K).
PDF original: ES-2344097_B1.pdf
Fragmento de la descripción:
Biopolímero, implante que lo comprende y sus usos.
La presente invención se refiere a un biopolímero, bioactivo y totalmente biocompatible, muy fluido a temperatura ambiente y con capacidad de gelificar de forma brusca a 37ºC; formando un implante sólido estructuralmente íntegro, continuo y con altas prestaciones mecánicas. El biopolímero comprende al menos un dominio bioactivo capaz de dirigir de forma precisa la formación de un implante sólido o semi-sólido. Asimismo la invención se refiere a cualquiera de los ácidos nucleicos que codifican para la secuencia aminoacídica del biopolímero, implantes, vehículos farmacéuticamente aceptables, a sus usos y a un método de síntesis del mismo.
Estado de la técnica anterior
Los implantes de materiales biomédicos macroscópicos sólidos pueden clasificarse en 2 categorías: (1) implantes carentes de integridad estructural o no continuos y (2) materiales que forman un implante estructuralmente íntegro o continuo. La primera estrategia se basa en implantes de micro o nanopartículas suspendidas en un vehículo biocompatible (Gamisans et al., 1999. Int J Pharm, 79: 37-48; Igartua et al., 1998. J Control Rel; 56: 63-73; Brannon-Peppas L, 1995. Controlled release of ®-estradiol from biodegradable microparticles within silicone matrix; In: Polymer Biomaterials in Solution, as Interfaces and as Solids. 1st ed. Utrech (The Netherlands): VSP-Utrecht; Kawaguchi H, 2000. Prog Polym Sci, 25: 1171-1210). Debido a que no poseen propiedades mecánicas, estos implantes pueden migrar del sitio de inserción. Para superar esta desventaja, se han diseñado sistemas que combinan baja viscosidad y alta fluidez al momento de la inyección con un aumento pronunciado en las propiedades mecánicas a posteriori, que resulta en la formación de un implante sólido y con límites bien definidos.
Las familias de biomateriales inyectables existentes se pueden resumir en a) Pastas Termoplásticas, b) Precipitación In Situ, c) Sistemas Polimerizables o Entrecruzables In Situ, d) Materiales Inteligentes y e) Sistemas de Estrategia Combinada.
Las pastas termoplásticas que despliegan un aumento de viscosidad son materiales de bajo peso molecular caracterizados por una baja temperatura de transición vítrea (Tg) y una temperatura de fusión (Tm) entre 37ºC y 65ºC. Así, las pastas son inyectadas en estado fundido (en general a una temperatura por encima de la temperatura corporal) y la cristalización gradual en el cuerpo resulta en la solidificación y formación de un implante continuo (Hatefi et al.,2002. J Control Rel, 80: 9-28). Los polímeros más importantes para el desarrollo de estos implantes son policaprolactona (PCL), ácidos poliláctico (PLA), poliglicólico (PGA) y polidioxanona (PDO), poliortoésteres (POEs), entre otros.
Sosnik y Cohn diseñaron una modificación de esta estrategia mediante la síntesis de oligómeros segmentados de polietilenglicol y PCL que combinaron inyectabilidad mejorada y endurecimiento gradual a 37ºC a lo largo del tiempo (Sosnik et al., 2003. Polymer, 44: 7033-7042).
Los materiales inteligentes son aquellos que despliegan un cambio abrupto en una de sus propiedades (por ejemplo viscosidad) ante un pequeño cambio en las condiciones del entorno. El estímulo puede ser físico (p.e. temperatura, fuerza iónica, campo magnético o eléctrico, estrés mecánico), químico (p.e. pH) o bioquímico (p.e. substrato de enzimas o ligandos específicos) (Hoffman et al., 2000. J Biomed Mater Res Part A, 52: 577-586).
Las soluciones acuosas de los materiales inteligentes tienen baja viscosidad a temperatura ambiente y exhiben un aumento con el calentamiento formando un gel semi-sólido o sólido cuando alcanzan la temperatura fisiológica. Esta transición se observa generalmente en un estrecho intervalo de temperatura. Existen varios polímeros que presentan este comportamiento. Entre ellos, cabe destacar la poli-N-isopropilacrilamida (PNIPAAm) (Peppas et al., 2000. Eur J Pharm Biopharm, 50: 27-46), copolímeros segmentados de poli(óxido de etileno)-poli(óxido de propileno) (PEO-PPO) (Bromberg et al., 1998. Adv Drug Del Rev, 31: 197-221), copolímeros segmentados de poli(óxido de etileno)-poliésteres (PEO-PLA, PEO-PCL) (Jeong et al., 1999. J Control Rel, 62: 109-114) y otras moléculas anfifílicas diseñadas alternando segmentos hidrofílicos e hidrofóbicos (Lee et al., 2002. Macromolecules, 35: 3876-3879). Una de las desventajas presentada por los polímeros comerciales de PEO y PPO es la no degradabilidad de la cadena polietérica en el medio biológico.
La combinación de las técnicas anteriores ha dado lugar a implantes que presentan propiedades de dos grupos de materiales anteriormente descritos: (1) aumento de la viscosidad con el incremento de la temperatura y (2) entrecruzamiento covalente para obtener propiedades mecánicas robustas y mayor estabilidad estructural. Así, el implante puede ser insertado en forma líquida, gelificar a 37ºC para formar un gel semi-sólido y finalmente ser estabilizado por entrecruzamiento covalente. En muchos casos estos polímeros van acompañados de disolventes y reactivos orgánicos. Las limitaciones más importantes de los Poli-N-isopropilacrilamida (PoliNIPAAm) que son algunos de los polímeros termosensibles inversos más populares son la no degradabilidad de las matrices puras y la pérdida de volumen o contracción durante el calentamiento.
Es conocido que las proteínas recombinantes tipo elastina (ELR) que se usan como polímeros biocompatibles, son altamente versátiles, puesto que estas características se pueden modificar y ampliar insertando los aminoácidos de dominios funcionales extraídos de otras proteínas o diseños naturales de novo (Rodríguez-Cabello JC, Prieto S, Reguera J, Arias FJ y Ribeiro A. (2007). J. Biomater. Sci. Polymer Edn, 18(3): 269-286). En dicha revisión también se comenta que recientemente, el potencial demostrado de los polímeros ELR ha sido amplificado por el uso de las tecnologías de ADN recombinantes. Esta revisión explora el actual desarrollo de los polímeros ELR, con un énfasis particular en las aplicaciones biomédicas.
También es conocido que en la cadena del biopolímero se pueden insertar péptidos que contengan dominios bioactivos como por ejemplo RGD (R = L-arginina, G = glicina y D = ácido L-aspártico) o REDV (E = ácido L-glutámico y V = L-valina) que dotan a los biopolímeros de una alta capacidad de unión a diversos tipos celulares.
Otra familia de materiales de suma importancia son los polímeros segmentados de PEO y PPO, comercialmente conocidos como Pluronic (lineales y bifuncionales) y Tetronic (ramificados y tetrafuncionales) que no presentan contracción de volumen como los PoliNIPAAm, pero que, como contrapartida, aun en casos donde los materiales comerciales presentan la transición sol-gel, los niveles de viscosidad alcanzados no son lo suficientemente elevados para la mayoría de las aplicaciones clínicas. Es decir, las propiedades mecánicas de los polímeros PEO y PPO son insatisfactorias y los geles muestran excesiva permeabilidad al agua y consecuentemente tiempos de residencia sumamente cortos en el sitio del implante. Por este motivo y para situaciones semejantes se recurre a estrategias combinadas con el objeto de prevenir la reabsorción del implante inmediatamente después de la inserción, mediante el aumento pronunciado de la viscosidad, y un posterior entrecruzamiento covalente para alcanzar propiedades mecánicas robustas y de mayor estabilidad. De esta manera se obtienen hidrogeles con módulos de 415 kPa pero con el consecuente aumento del tiempo necesario para alcanzar la consistencia deseada ya que en este caso se debe producir una reacción de entrecruzamiento en condiciones fisiológicas que serán superiores a la hora.
A pesar de que se han venido ensayando mediante diferentes estructuras basadas en proteínas ELR, no se ha conseguido sintetizar un bipolímero que no presente una dilución apreciable del implante. Este hecho es debido a que la gelificación de este tipo de polímeros todavía es demasiado lenta. Esta dilución del implante disminuye la eficacia del mismo.
Por tanto se hace necesario resolver la dificultad de conseguir una gelificación lo suficientemente rápida y selectiva para producir un implante sólido eficaz.
Explicación de la invención
La presente invención se refiere a un biopolímero, bioactivo... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Biopolímero que comprende las secuencias aminoacídicas A, B y C con la estructura
donde,
A tiene la estructura (Dt1-Ev1-Dt2) o la estructura (Dt1-Ev2), donde D es SEQ ID NO: 1; E es SEQ ID NO: 2; t1 y t2 tienen valores de entre 2 y 4; y v1 y v2 tienen valores de entre 1 y 5,
B se selecciona de la lista que comprende SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4 o SEQ ID NO: 26 (VPAIG),
C tiene la estructura (Gw1-Hx1-Gw2) o Hx2, donde G es SEQ ID NO: 5; H es una secuencia aminoacídica que comprende un péptido que se selecciona de la lista que comprende RGD, LDT, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9 o SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15 o SEQ ID NO: 16; w1 y w2 tienen valores de entre 5 y 15; y x1 y x2 tienen valores de entre 1 y 5,
n tiene un valor de entre 5 y 15,
m tiene un valor de entre 10 y 70,
s tiene un valor de entre 2 y 4, y
p tiene un valor de entre 1 y 5.
2. Biopolímero según la reivindicación 1 donde A tiene la estructura (Dt1-Ev1-Dt2).
3. Biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 donde C tiene la estructura (Gw1-Hx1-Gw2).
4. Biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 donde la secuencia aminoacídica de H contiene el péptido RGD.
5. Biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 donde la secuencia aminoacídica de H que contiene el péptido RGD es SEQ ID NO: 6.
6. Biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 donde la secuencia aminoacídica B es SEQ ID NO: 3.
7. Biopolímero según la reivindicación 6, donde m tiene un valor de entre 55 y 65.
8. Biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 6 ó 7 que comprende los péptidos B, D, E, G, D y H con la estructura [(D2-E-D2)10-B60]2-(G10-H-G10)2.
9. Biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 donde el péptido B es SEQ ID NO: 4.
10. Biopolímero según la reivindicación 9, donde m tiene un valor de entre 15 y 25.
11. Biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 9 ó 10 que comprende los péptidos B, D, E, G y H con la estructura [(D2-E-D2)10-B20]2-(G10-H-G10)2.
12. Ácido nucleico que comprende una secuencia nucleotídica que codifica para la secuencia aminoacídica del biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
13. Vector de expresión que comprende el ácido nucleico según la reivindicación 12.
14. Célula aislada transfectada con el vector según la reivindicación 13.
15. Uso del biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, para la preparación de un implante.
16. Implante que comprende el biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
17. Implante según la reivindicación 16, donde el biopolímero tiene una concentración de entre 30 y 300 mg/ml.
18. Implante según cualquiera de las reivindicaciones 16 ó 17, donde se presenta en una forma adaptada a la administración parenteral.
19. Implante según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18 donde incluye además una sustancia activa.
20. Uso del implante según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, para el tratamiento de cartílago o hueso.
21. Uso del implante según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, para el tratamiento del tejido nervioso o médula espinal.
22. Uso del implante según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, para el tratamiento de necrosaciones de varices.
23.Vehículo farmacéuticamente aceptable que comprende el biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11.
24. Vehículo farmacéuticamente aceptable según la reivindicación 23, donde el biopolímero tiene una concentración de entre 30 y 300 mg/ml.
25. Vehículo farmacéuticamente aceptable según cualquiera de las reivindicaciones 23 ó 24, donde se presenta en una forma adaptada a la administración parenteral.
26. Uso del vehículo farmacéuticamente aceptable según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, para la liberación controlada de fármacos.
27. Método para la obtención del biopolímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 que comprende:
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