MICROGELES BIOCOMPATIBLES Y SUS APLICACIONES.

Campo de la invención La presente invención se relaciona con unos microgeles biocompatibles y sus aplicaciones, con un procedimiento para su producción y con composiciones farmacéuticas que comprenden dichos microgeles. Dichos microgeles biocompatibles pueden ser utilizados, entre otras aplicaciones, para transportar y dosificar agentes biológicamente activos. Antecedentes de la invención Hay un continuo desarrollo e innovación dentro del campo farmacéutico, en el cual los sistemas de liberación para gentes biológicamente activos constituyen un campo de investigación muy intensa. Es conocido que la administración de ingredientes activos al cuerpo humano y animal requiere de vehículos de transporte adecuados, en los que el ingrediente activo permanezca químicamente inalterado y farmacológicamente estable durante su tránsito desde el lugar de administración hasta la diana donde va a ejercer su efecto. Asimismo, las características del vehículo deben ser tales que no sólo sea compatible con el recorrido que tenga que realizar, sino también con el lugar de dosificación, es decir, que libere el ingrediente activo en el momento preciso cuando haya llegado a la diana. De entre las posibilidades propuestas para la liberación de ingredientes activos o fármacos, se han desarrollado sistemas nanoparticulados a base de polímeros hidrofílicos como sistema de liberación de fármacos. Se han publicado numerosos trabajos que describen diversos métodos de elaboración de nanopartículas hidrofílicas a base de macromoléculas de origen natural tales como las nanopartículas de albúmina y gelatina. Actualmente, los hidrogeles y los microgeles se están proponiendo como nuevos vehículos para la liberación de ingredientes activos o fármacos debido que ambos pueden encapsular dichos ingredientes activos o fármacos en un ambiente acuoso y bajo condiciones relativamente suaves. Además, se ha constatado que las partículas de microgel son capaces de responder a los estímulos de una forma mucho más rápida que sus homólogos geles macroscópicos, los hidrogeles, debido a su pequeño tamaño. Por otro lado, el tamaño de las partículas que forman el microgel es un parámetro muy importante puesto que gobierna la eficacia del sistema de liberación. Las partículas especialmente útiles en este tipo de aplicación son las partículas coloidales con un diámetro inferior a 1 m [Couvreur P. y col., Polymeric Nanoparticles and Microspheres, Guiot, P.; Couvreur, P., ed., CRC Press, Boca Raton, Fla., 27-93, 1986]. La familia de polímeros más empleada en la síntesis de microgeles sensibles a las condiciones del medio es la de las poli(alquilacrilamidas) sensibles a la temperatura, más concretamente la poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM). Sin embargo, la toxicidad de las poli(alquilacrilamidas) impide su empleo en aplicaciones biomédicas. A pesar de esto, son muchos los artículos y patentes publicados durante los últimos años sobre este tipo de microgeles: WO 2006/102762 propone una técnica para injertar grupos ácido borónico en microgeles de PNIPAM con grupos carboxilo, los cuales se utilizan para liberar de forma controlada insulina; Nolan, C.M. y col. Biomacromolecules 2006, 7 (11), 2918-2922 también investigan la liberación de insulina a partir de microgeles de PNIPAM empleando 1 H RMN de temperatura variable; Bradley, M. y col. Langmuir 2005, 21, 1209-1215 sintetizaron microgeles de NIPAM con ácido acrílico para estudiar la captación y liberación de moléculas de polióxido de etileno (POE) de distintos pesos moleculares a distintos pH; Berndt, I. y col. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 1735-1741 preparan microgeles con una corteza de PNIPAM y un núcleo de poli(N-isopropilmetacrilamida) (PNIPMAM) encontrando que a una temperatura comprendida entre 34ºC y 44ºC la corteza se colapsa, aunque el núcleo sigue hinchado. Dentro de los monómeros biocompatibles y sensibles a la temperatura se encuentra la N-vinilcaprolactama (VCL) [Vihola, H. y col. Biomaterials 2005, 26, 3055-3064]. Debido a su biocompatibilidad, en los últimos años se está investigando su utilización para fines terapéuticos. A la hora de sintetizar el correspondiente polímero, se han utilizado diferentes técnicas de polimerización, tales como la polimerización en masa (Lau, A. C. W.; Wu, C. Macromolecules 1999, 32, 581-584); en suspensión (US 2003/008993), o en emulsión (Peng, S.; Wu, C. Macromolecules 2001, 34, 568-571). Además, se han realizado copolimerizaciones con N-vinilimidazol (Lozinsky, I. A. y col. Macromolecules 2003, 36, 7308-7323), acrilato de sodio (Peng, S. y col. Macromol. Symp. 2000, 159, 179- 186), glicidil metacrilato (Qiu, X. y col. J. Polym. Sci. Part A, Polym. Chem. 2006, 44, 183-191), estireno (Pich, A. y col. Colloid Polym. Sci. 2003, 281, 916-920), vinilpirrolidona (Boyko, V. y col. Macromolecules 2005, 38 (12), 5266- 5270), y con ácido metacrílico (Okhapkin, I. M. y col. Macromolecules 2003, 36 (21), 8130-8138). También, se ha copolimerizado con moléculas de poli(óxido de etileno) y sus derivados, ya que es un componente que aumenta la biocompatibilidad de los polímeros (Laukkanen, A. y col. Macromolecules 2000, 33, 8703-8708; Yanul, N. A. y col. Macromol. Chem. Phys. 2001, 202, 1700-1709; Verbrugghe, S. y col. Macromol. Chem. Phys. 2003, 204, 1217- 1225). El hecho de haber profundizado en el estudio de las propiedades de los microgeles basados en este monómero (Laukkanen, A. y col. Macromolecules 2004, 37, 2268-2274. Meeussen, F. y col. Polymer 2000, 41, 8597- 8602. Shtanko, N. I. y col. Polym. Int. 2003, 52, 1605-1610) ha hecho posible la encapsulación de diferentes 2   compuestos dentro de las partículas del microgel. Por ejemplo, se han introducido nanopartículas de oro (Pich, A. y col. e-Polymer 2006, 18, 1-16) y enzimas (Pich, A. y col. Macromolecules 2006, 39, 7701-7707). También ha sido posible la encapsulación de varias moléculas de fármaco modelo tales como nadolol, propranolol y colinestearasa (Vihola, H. y col. Eur. J. Pharm. Sci. 2002, 16, 69-74). De entre todas las familias de microgeles biocompatibles que pueden encontrase en bibliografía destacan todos aquellos basados en polisacáridos por ser, la mayoría de ellos, biodegradables. WO 2003/082316 describe la síntesis de microgeles basados en dextrano empleando un reticulante que contiene un enlace covalente que se rompe fácilmente en medio ácido. De esta forma el material se degrada por hidrólisis, liberando de forma controlada principios activos. También se han sintetizado otras familias de microgeles basados en cadenas de polisacáridos modificados con grupos polimerizables por radicales libres (WO 2006/071110 A1; Franssen, O. y col. Int. J. Pharm. 1998, 168, 1-7; Van Tomme, S.R. y col. Biomaterials 2005, 2129-2135; Chen, F. y col. Int. J. Pharm. 2006, 307, 23- 32). Sin embargo, ninguno de ellos manifiesta sensibilidad con la temperatura. Breve descripción de las figuras La Figura 1 muestra la variación del diámetro hidrodinámico promedio (Dp) de las patículas de microgel poly(VCLco-BA) de la invención obtenido en la reacción I 0.5CL4 (Tabla 1, Ejemplo 1), como una función de la temperatura del medio. La Figura 2 muestra la variación del diámetro hidrodinámico promedio (Dp) de las partículas de microgel poly(VCLco-BA-co-3-MDG) de la invención obtenido en la reacción B (Tabla 2, Ejemplo 1), como función de la temperatura del medio. La Figura 3 muestra la variación del diámetro hidrodinámico promedio (Dp) de las partículas de microgel poly(VCLco-PEGDA) de la invención obtenido en la reacción PE8 (Tabla 3, Ejemplo 2), como función de la temperatura del medio. La Figura 4 muestra la variación de la relación de hinchazón DpT/Dp55ºC (DpT es el diámetro hidrodinámico medido a cada temperatura y Dp55ºC es el diámetro dinámico deshinchado medido a 55ºC) de las partículas de geles de poli(VCL-co-3-MDG-co-PEGDA) de la invención obtenidos en las reacciones MPE4 y MPE6 (Tabla 4, Ejemplo 3), como una función de la temperatura del medio. La Figura 5 muestra la curva de variación del diámetro hidrodinámico promedio (Dp) de las partículas de microgel de poli(VCL-co-3-MDG-co-PEGDA-co-AA) de la invención obtenido en la reacción AA6 (Tabla 5, Ejemplo 4), como una función de la temperatura del medio. La Figura 6 muestra la curva de variación del diámetro hidrodinámico promedio (Dp) de las partículas de microgel de de poli(VCL-co-3-MDG-co-PEGDA-co-AA) de la invención obtenido en la reacción AA6 (Tabla 5, Ejemplo 4), como una función del pH del medio y a 25ºC. La Figura 7 muestra la absorción a pH 3 de una molécula modelo (calceína) dentro de microgeles biocompatibles de la invención obtenidos en la reacción I1CL4B1 (Tabla 1, Ejemplo 1), pertenecientes a la familia poly(VCL-co-BA) sintetizado a 70ºC. La figura 8 muestra la absorción a pH 3 de una molécula modelo (calceína)... [Seguir leyendo]

1. Un microgel biocompatible que comprende una red polimérica, comprendiendo dicha red polimérica unas unidades poliméricas interconectadas entre sí a través de un agente de entrecruzamiento, en el que dicha red polimérica puede ser obtenida por polimerización en medio disperso de un monómero vinílico biocompatible, un comonómero basado en un carbohidrato y un agente de entrecruzamiento. 2. Microgel según la reivindicación 1, en el que dicho monómero vinílico biocompatible se selecciona entre N-vinilcaprolactama, N-vinilpirrolidona y sus mezclas. 3. Microgel según la reivindicación 1, en la que dicho agente de entrecruzamiento es un monómero difuncional que comprende al menos dos grupos vinilo. 4. Microgel según la reivindicación 3, en el que dicho agente de entrecruzamiento se selecciona entre un dextrano con dos o más grupos vinilo; N,N- metilenbisacrilamida (BA) un compuesto de fórmula general O O CH2=C-C-O-(CH2-CH2-O)n- C-C=CH2 X X donde X es hidrógeno o metilo, y n es un número entero comprendido entre 1 y 90; y sus mezclas. 5. Microgel según la reivindicación 4, en el que dicho agente de entrecruzamiento se selecciona de diacrilato de etilenglicol (EGDA), poli(etilenglicol diacrilato) (PEGDA), dimetacrilato de etilenglicol (EGDMA), poli(etilenglicol dimetacrilato) (PEGDMA) y sus mezclas. 6. Microgel según la reivindicación 1, en la que dicho comonómero basado en un carbohidrato comprende un grupo acrílico o metacrílico y un grupo derivado de un glucósido, en el que dicho grupo derivado de un glucósido comprende un glucofurano y dos grupos isopropilideno. 7. Microgel según la reivindicación 6, en el que dicho comonómero basado en un carbohidrato es 3-Ometacriloil-1,2:5,6-di-O-isopropiliden-D-glucofuranosa (3-MDG). 8. Microgel según la reivindicación 1, en el que dicha red polimérica comprende, además, un comonómero (met)acrílico. 9. Microgel según la reivindicación 8, en el que dicho comonómero acrílico se selecciona entre ácido acrílico, ácido metacrílico y sus derivados sensibles al pH y sus mezclas. 10. Microgel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende, además, un agente biológicamente activo. 11. Microgel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en forma liofizada. 12. Una composición farmacéutica que comprende un microgel biocompatible según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, y un excipiente o vehículo farmacéuticamente aceptable. 13. Un procedimiento para la obtención de un microgel biocompatible según la reivindicación 1, que comprende la polimerización en medio disperso de una composición que comprende un monómero vinílico biocompatible, un comonómero basado en un carbohidrato y un agente de entrecruzamiento. 14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que dicha composición comprende, además, un comonómero acrílico. 16   15. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, en el que dicha polimerización se lleva a cabo en presencia de un agente biológicamente activo. 16. Procedimiento según la reivindicación 13 ó 14, que comprende, además, mezclar dicho microgel biocompatible con una disolución que comprende un agente biológicamente activo. 17   Dp (nm) Dp (nm) Dp (nm) Dp (nm) [Familia: VCL-co-BA] 0 10 20 30 40 50 60 Figura 1 18 T T (ºC) (ºC) [Familia: VCL-co-BA-co-3-MDG] I0.5CL4 0 10 20 30 40 50 60 Figura 2 T (ºC) B   Dp (nm) Dp (nm) Dp (nm) DpT/Dp55ºC [Familia: VCL-co-PEDGA] 0 10 20 30 40 50 60 1.8 1.6 1.4 1.2 1 19 T T (ºC) (ºC) Figura 3 PE8 [Familia: VCL-co-3-MDG-co-PEGDA] MPE4 MPE6 0.8 0 10 20 30 40 50 60 Figura 4 T (ºC)   Dp (nm) Dp (nm) Dp (nm) Dp (nm) [Familia: VCL-co-3-MDG-co-PEGDA-co-AA] T (ºC) T (ºC) Figura 5 AA6 [Familia: VCL-co-3-MDG-co-PEGDA-co-AA] AA6 pH 3 4 5 6 7 8 9 10 11 pH Figura 6   Cantidad absorbida (mg/g) Absorbed amout (mg/g) Cantidad Absorbed absorbida amount (mg/g) [Familia: VCL-co-BA] 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 [Calceína] [Calcein] mM mM Figura 7 [Familia: VCL-co-BA-co-3-MDG] 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 [Calceína] [Calcein] Figura 8 21   Cantidad absorbida (mg/g) Absorbed amount (mg/g) Cantidad Absorbed absorbida amount (mg/g) [Familia: VCL-co-PEDGA] 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 [Calceína] [Calcein] mM (mM) Figura 9 [Familia: VCL-co-3-MDG-co-PEGDA] 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 [Calcein] (mM) [Calceína] mM Figura 10 22   Viabilidad Cell viability celular (% (% of de control) control) Cantidad Absorbed absorbida amount (mg/g) [Familia: VCL-co-3-MDG-co-PEGDA-co-AA] 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 24 h [Calcein] (mM) [Calceína] mM Figura 11 Neuronas corticales 9DIV Cortical neurons 9DIV 1:100 1:300 Dilución Dilution 1:1000 Figura 12 23   Viabilidad Cell viability celular (% of de control) 72 h Neuronas Cortical neurons corticales 9DIV 9DIV 1:100 1:300 Dilution Dilución 1:1000 Figura 13 24