Dendrímeros carbosilanos con un núcleo polifenólico y su uso como antivirales.

Macromoléculas altamente ramificadas sintetizadas a partir de un núcleo polifenólico, de estructura carbosilano y funcionalizados en su periferia con grupos aniónicos que dan a la macromolécula una carga neta negativa.Además, la invención se refiere a su procedimiento de obtención y sus usos como agentes antivirales, antibacterianos y antifúngicos

Dendrímeros carbosilanos con un núcleo polifenólico y su uso como antivirales.

La presente invención se refiere a macromoléculas altamente ramificadas sintetizadas a partir de un núcleo polifenólico, denominadas dendrímeros, de estructura carbosilano y funcionalizados en su periferia con grupos aniónicos que dan a la macromolécula una carga neta negativa. Además, la invención se refiere a su procedimiento de obtención y sus usos en biomedicina.

Estado de la técnica anterior

Los dendrímeros son moléculas hiperramificadas de construcción arborescente, de tamaño y estructura tridimensional bien definidos y que poseen unas propiedades químicas uniformes debidas en parte a su baja polidispersidad. La naturaleza y propiedades de los dendrímeros se pueden controlar actuando sobre el núcleo de crecimiento del dendrímero, sobre las unidades o ramas de crecimiento o sobre la periferia del dendrímero que es susceptible de incorporar una variedad muy grande de grupos funcionales. Los primeros trabajos describiendo la síntesis de dendrímeros fueron publicados hace algo más de dos décadas. Desde entonces ha crecido la capacidad de diseño de nuevas estructuras dendríticas, lo que ha dado lugar a un gran número de publicaciones en este campo y a su vez ha atraído la atención de investigadores de diferentes disciplinas científicas ante la variedad de aplicaciones que pueden presentar este tipo de compuestos. En la última década se ha empezado a investigar el potencial de los dendrímeros en aplicaciones biomédicas, descubriendo su utilidad en campos como por ejemplo terapia génica, donde el dendrímero actúa como un vehículo de transporte no viral de biomoléculas tratando de optimizar el efecto terapéutico de estas. También se han descrito aplicaciones de los dendrímeros como agentes de contraste de imagen en resonancia magnética nuclear o transporte de boro 10 en la terapia de captura de neutrones utilizada en determinados tumores. Sin embargo, es bastante reciente el descubrimiento de que los dendrímeros por sí mismos pueden tener una actividad biológica, actuando así por ejemplo como agentes antibacterianos o antivirales.

De esta manera, se han sintetizado moléculas dendríticas que contienen en su superficie grupos adecuados para formar complejos con receptores celulares o virales rompiendo la interacción virus-célula, incluyendo la unión inicial del virus a la pared celular. Algunas de estas moléculas han mostrado actividad in vitro frente a una variedad de virus, como VIH (Virus de la Inmunodeficiencia Humana), VHS (Virus del Herpes Simple), Virus de la gripe u otros.

La capacidad de los dendrímeros para interferir en la interacción virus-célula sugiere que ellos podrían actuar como microbicidas tópicos, es decir, compuestos aplicados a la mucosa vaginal o rectal para impedir la expansión de enfermedades de transmisión sexual.

Los dendrímeros descritos en la bibliografía y potencialmente útiles como agentes antivirales pueden presentar distintos tipos de esqueletos, pero en lo que se refiere a los grupos funcionales que presentan en su periferia, que son los verdaderos responsables de su actividad antiviral, pueden ser agrupados en tres tipos: carbohidratos, péptidos y aniones.

Glicodendrímeros: Son dendrímeros que contienen grupos terminales carbohidratos. Han sido las macromoléculas dendríticas más comúnmente utilizadas hasta la fecha como antivirales. Se han estudiado frente a varios tipos de virus, pero uno de los estudios más exhaustivos ha sido frente al virus de la gripe. Estudios in vivo utilizando dendrímeros tipo PAMAM funcionalizados en la periferia con ácido siálico demostró que estos compuestos protegen completamente frente a la infección en un modelo de gripe murino, observándose que los dendrímeros utilizados eran no tóxicos y no inmunogénicos. También se estudiaron los efectos de estos dendrímeros PAMAM funcionalizados con ácido siálico y sus resultados apuntaron el hecho de que la especificidad del carbohidrato no es el único aspecto que determina el éxito o el fracaso en el diseño de un inhibidor basado en carbohidratos, sino que también hay que considerar cómo es la unión y la orientación de los carbohidratos al esqueleto del dendrímero. Muy recientemente, se ha descrito el uso de glicodendrímeros basados en un esqueleto carbosilano para bloquear la proteína hemaglutinina (HA) del virus de la gripe.

Los glicodendrímeros también se han mostrado efectivos frente al VIH. Así, hay estudios que muestran que dendrímeros polipropilenimina (PPI) funcionalizados con grupos galactosa polisulfatados producen la inhibición del virus VIH-1 de forma tan eficiente como el sulfato de dextrano utilizado como control (cfr. R.D. Kensinger, et al., Antimicrob. Agents Chemother., 2004, 48, 1614).

Dendrímeros funcionalizados con péptidos: El uso de dendrímeros funcionalizados en su superficie con péptidos es otra de las posibilidades para abordar la síntesis de nuevos microbicidas, aunque esta vía ha sido menos explorada que el uso de glicodendrímeros o el uso de dendrímeros aniónicos. No obstante, algunos estudios muestran que este tipo de dendrímeros puede inhibir la infección viral in vitro. Otros estudios han demostrado la potencialidad de estos dendrímeros funcionalizados con péptidos para ser usados como vacunas. En este sentido, Cruz y colaboradores (cfr. L. J. Cruz, et al., Bioconjug. Chem., 2004, 15, 112) indican que estos dendrímeros son mejores inmunógenos que otros vehículos macromoleculares funcionalizados con los mismos péptidos.

Dendrímeros polianiónicos: Se han descrito en la bibliografía varios tipos de dendrímeros o polímeros dendronizados con una carga neta negativa en la superficie, ya que es conocido que muchos tipos de virus, como por ejemplo el VIH o VHS, se unen a compuestos polianiónicos. Esta tendencia se confirma con el hecho de que polisacáridos sulfatados son inhibidores efectivos típicos de la inhibición viral. Dentro de este tipo de dendrímeros polianiónicos, se han descrito por ejemplo dendrímeros polilisina con grupos terminales carboxilato y sulfonato que son capaces de bloquear efectivamente la infección por VHS (cfr. M. Witvrouw, E. De Clerq. Gen. Pharmacol., 1997, 29, 497; US2003036562).Los mismos autores posteriormente llevaron a cabo también estudios in vivo con ratones en los que demostraron que estos dendrímeros no sólo protegen a los animales frente a la infección vaginal sino que también los derivados sulfonato son capaces de interferir las etapas finales de replicación del virus en las células infectadas.

Dendrímeros similares con un esqueleto polilisina y grupos terminales carboxilato o sulfonato, también se han mostrado eficaces en la inhibición del VIH in vitro. En este caso se ha observado que los dendrímeros polianiónicos no sólo inhiben la entrada del virus en la célula, sino que también inhiben la actividad de dos enzimas, transcriptasa reversa e integrasa, lo que indica que estos derivados polianiónicos pueden actuar en diferentes ciclos replicativos del virus dependiendo de cómo se integren y se sitúen en la célula. Otros estudios más recientes, muestran que dendrímeros con grupos sulfonato protegen a macacos hembra frente a la infección vaginal del virus de la inmunodeficiencia en simios (VIS).

En este apartado hay que destacar sin duda un dendrímero cargado negativamente, formulado como un gel y denominado SPL7013. Este dendrímero ha sido desarrollado por una compañía farmacéutica australiana y los estudios llevados a cabo con él, tanto in vitro como in vivo, lo han convertido, hasta ahora, como el mejor candidato para acceder al mercado, convirtiéndose en el primer dendrímero comercial con una aplicación biomédica definida. El SPL7013 es un dendrímero basado en lisina con grupos ácido disulfónico naftaleno en su superficie y es el principio activo de un gel microbicida vaginal denominado VivaGel®. Es un potente inhibidor de VIH-1 in vitro, mostrándose activo frente a numerosas cepas. Está siendo usado en la prevención de la transmisión vaginal de VIH y el herpes genital. Así por ejemplo, un estudio desarrollado por Dezutti y colaboradores ha mostrado que una formulación de este dendrímero (5%) presenta una toxicidad muy baja en células epiteliales y es efectivo para prevenir la infección de VIH-1 de CMSP (Células Mononucleares de Sangre Periférica), macrófagos y la transferencia del virus desde las células epiteliales a CMSP. Estudios posteriores más detallados han mostrado que la aplicación... [Seguir leyendo]

1. Dendrímero carbosilano que comprende

a) un núcleo polifenólico,

b) al menos una generación, y

c) una capa externa, que consiste, total o parcialmente, en unidades iguales o diferentes del grupo de fórmula general (I):

donde: R' es un grupo alquilo (C₁-C₄),

     p varía entre 1 y 3, y

     X es el siguiente grupo de fórmula general (II):

     donde: E es un grupo enlazante entre el silicio y el grupo amina,

     z varía entre 1 y 4,

     R¹ se selecciona de un grupo de la lista que comprende -COOR², -SO₃R² o -PO₃(R²)₂, y

     R² es hidrógeno o un grupo alquilo (C₁-C₄).

2. Dendrímero según la reivindicación 1, donde el núcleo es trisustituido.

3. Dendrímero según la reivindicación 1, donde el núcleo es hidroquinona.

4. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde p es 1.

5. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde R' es metilo.

6. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde E se selecciona de entre un alquilo (C₁-C₁₀) o un grupo -(CH₂)_x-R³, donde R³ es un grupo triazol o fenoxo y x varia entre 1 y 6.

7. Dendrímero según la reivindicación 6 donde el grupo alquilo de E es un propilo.

8. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde R² es hidrógeno o metilo.

9. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde E es el grupo -(CH₂)_x-R³ y R³ es triazol.

10. Dendrímero según la reivindicación 9, donde x es 4.

11. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde E es el grupo -(CH₂)_x-R³ y R³ es fenoxo.

12. Dendrímero según la reivindicación 11, donde x es 1.

13. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde R¹ es el grupo -COOR².

14. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde R¹ es el grupo -SO₃R².

15. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde R¹ es el grupo -PO₃(R²)₂.

16. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde z es 2.

17. Dendrímero según la reivindicación 15, donde z es 1.

18. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, donde dicho dendrímero está en forma de sal aniónica.

19. Dendrímero según la reivindicación 18, donde la sal es de Na⁺.

20. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde dicho dendrímero es al menos de primera generación con la siguiente fórmula (III):

donde: R_a, R_b y R^II, son iguales o diferentes, y representan un grupo alquilo (C₁-C₆);

     m tiene un valor de 1 a 3;

     y esta comprendido entre 2 y 6;

     R es el grupo de fórmula general (I) descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.

21. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde dicho dendrímero es al menos de segunda generación con la siguiente fórmula (IV):

donde: R_a, R_b, R_c, R^II y R^III, son iguales o diferentes, y representan un grupo alquilo (C₁-C₆);

     m y n son iguales o diferentes y tienen un valor de 1 a 3;

     y esta comprendido entre 2 y 6;

     R es el grupo de fórmula general (I) descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.

22. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, donde dicho dendrímero es al menos de tercera generación con la siguiente fórmula (V):

donde: R_a, R_b, R_c, R_d, R^II, R^III y R^IV, son iguales o diferentes, y representan un grupo alquilo (C₁-C₆);

     m, n y q son iguales o diferentes y tienen un valor de 1 a 3;

     y tiene un valor de entre 2 y 6;

     R es el grupo de fórmula general (I) descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.

23. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, donde R_a, R_b, R_c o R_d son iguales o diferentes, y representan un grupo alquilo (C₂-C₄).

24. Dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, donde R^II , R^III o R^IV son de forma independiente un grupo metilo.

25. Procedimiento de obtención de los dendrímeros según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, que comprende:

la adición de Michael de un dendrímero que contiene un núcleo polifenólico y grupos -NH₂ terminales con un grupo que se selecciona de la lista que comprende acrilato de metilo, vinil sulfonato y dimetil fosfonato.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, donde el dendrímero que contiene un núcleo polifenólico y grupos -NH₂ se obtiene mediante:

a) la síntesis de dendrones con un punto focal haloalquilo y funcionalizada por grupos alilo a partir de un haloalqueno;

b) acoplamiento de los dendrones obtenidos en el paso (a) a un núcleo polifenólico; y

c) la funcionalización del dendrímero obtenido en (b) con grupos -NH₂ terminales.

27. Procedimiento de obtención de los dendrímeros según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, que comprende:

la hidrosililación de un dendrímero que contiene un núcleo polifenólico y grupos -Si-H terminales con un grupo alilamina funcionalizadas con grupos carboxílicos, fosfónicos o sulfónicos.

28. Procedimiento según la reivindicación 27, donde el dendrímero que contienen núcleos polifenólicos y grupos -Si-H terminales se obtiene mediante:

a) la síntesis de dendrones con un punto focal haloalquilo y funcionalizada por grupos -Si-H a partir de un haloalqueno; y

b) acoplamiento de los dendrones obtenidos en el paso (a) a un núcleo polifenólico; o

a') la síntesis de dendrones con un punto focal haloalquilo y funcionalizada por grupos alilo a partir de un haloalqueno;

b') acoplamiento de los dendrones obtenidos en el paso (a') a un núcleo polifenólico; y

c') la funcionalización del dendrímero obtenido en (b') con grupos -Si-H terminales.

29. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 26 o 28, donde el haloalqueno es un bromoalqueno (C₁-C₆), más preferiblemente bromoalqueno (C₂-C₄).

30. Uso de los dendrímeros según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, para la elaboración de un medicamento.

31. Uso de los dendrímeros según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, para la elaboración de un medicamento para la prevención y/o el tratamiento de enfermedades causadas por virus, bacterias u hongos.

32. Uso según cualquiera de la reivindicación 31, donde la enfermedad es causado por el VIH.

33. Composición farmacéutica que comprende al menos un dendrímero según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24 y un vehículo farmacéuticamente aceptable.

34. Composición según la reivindicación 33, que además comprende otro principio activo.

35. Uso de los dendrímeros según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, como vehículo de transporte de moléculas.