Dispersión acuosa que comprende partículas (p) a base de un óxido de hierro magnético,

de dimensiones inferiores o iguales a 20 nm, cuya superficie está modificada por el injerto de grupos aminados R enlazados de manera covalente a la superficie de dichas partículas, en la cual el punto isoeléctrico de las partículas de superficie así modificada es superior o igual a 10.

Dispersiones acuosas estables en medio neutro, que comprenden partículas con superficie modificada La presente invención se refiere a dispersiones acuosas de partículas de dimensiones nanométricas a base de óxido de hiero magnético, de superficie modificada, que presentan una tasa muy baja de aglomeración interparticular, en particular en medio neutro. Estas dispersiones de partículas magnéticas de superficie modificada y esencialmente individualizadas se revelan útiles particularmente para la preparación de composiciones de interés diagnóstico o terapéutico, y muy particularmente para la preparación de composiciones adaptadas a una administración por inyección.

Se conocen actualmente diferentes tipos de composiciones que comprenden partículas magnéticas nanométricas (de dimensiones inferiores a 100 nm) , dispersadas en el seno de medios dispersantes líquidos de naturaleza acuosa (agua o soluciones acuosas) , o bien de naturaleza orgánica (hidrocarburos, queroseno, xileno, tolueno, poliglicoles o feniléteres, en particular) .

En estas composiciones, las partículas más utilizadas son partículas a base de hierro (Fe-α) , de cobalto (Co-α) , y partículas a base de óxido (s) de hierro magnético (s) tales como ferritas (a saber, la mayoría de las veces, óxidos de fórmula global MIIFeIIIFeIIO4, en los cuales MII designa un metal elegido entre Fe, Co, Ni, Cd, Mn, Zn o Mg, en su estado de oxidación +II) .

Aunque presentan en general propiedades magnéticas menos pronunciadas que las partículas de Fe-α o de Co-α, las partículas a base de óxidos de hierro magnéticos ( (y en particular las partículas a base de ferrita) se revelan más estables respecto de la oxidación, y por consiguiente se utilizan más ampliamente, en particular en las dispersiones acuosas. En este marco, se utilizan en particular partículas ferromagnéticas a base de magnetita (Fe3O4) o de maghemita (Fe2O3-γ) .

Las dispersiones, en particular acuosas, de partículas a base de óxidos de hierro magnético están a menudo designadas por el término genérico de "ferrofluido". Esta denominación viene del hecho de que, cuando este tipo de dispersión presenta una concentración suficientemente importante en partículas de óxido de hierro, la aplicación de un gradiente de campo magnético provoca la puesta en desplazamiento de las partículas que arrastran el líquido. A escala macroscópica, el comportamiento observado es esquemáticamente el de un "líquido magnético".

Uno de los problemas a resolver cuando se sintetiza un ferrofluido es el de la estabilización de las partículas magnéticas respecto de la aglomeración.

En efecto, de manera general, en un ferrofluido (como en toda dispersión de partículas de óxidos de dimensiones nanométricas) , las partículas a base de óxido tienden a atraerse mutuamente, en particular debido a interacciones atractivas de tipo Van der Waals. Por lo tanto se revela necesario garantizar una estabilización de la dispersión, para inhibir el fenómeno natural de floculación. Para inhibir el fenómeno de aglomeración interparticular, se aplica en general, en el seno de las dispersiones de tipo "ferrofluidos", partículas que presentan cargas de superficie que inducen interacciones repulsivas entre las partículas ("estabilización electrostática") o partículas que presentan en superficies macromoléculas, adsorbidas o injertadas ("estabilización estérica") . Cuando los dos modos de estabilización se utilizan conjuntamente, se habla de "estabilización electroestérica".

La estabilización de un ferrofluido es más difícil de realizar cuanto mayor menor es la dimensión de las partículas presentes, y cuanto mayor es la concentración en partículas.

Ahora bien, en particular para obtener propiedades magnéticas suficientemente pronunciadas, es en general deseable que la concentración en partículas sea elevada en el seno de un ferrofluido.

Además, en una dispersión de partículas magnéticas de tipo "ferrofluido", es particularmente ventajoso que las partículas de óxido sean partículas de pequeñas dimensiones, preferiblemente inferior a 20 nm, y típicamente entre 3 y 15 nm. En este caso, en efecto, las partículas son en general monocristalinas, y cada una de las partículas es entonces una partícula magnética, "monodominio", que posee un momento magnético propio y que se comporta como un macroespín magnético. El ferrofluido presenta entonces un comportamiento global de naturaleza paramagnética (fenómeno denominado "superparamagnetismo") , es decir que las partículas no conservan imantación remanente en ausencia de campo magnético. Esta ausencia de imantación remanente presenta la ventaja de no inducir interacciones magnéticas entre las partículas para provocar su aglomeración, contrariamente a lo que se observaría con partículas magnéticas no monocristalinas, que tienden a atraerse unas a otras para compensar sus momentos magnéticos remanentes.

Cabe señalar que, cuando se desea utilizar dispersiones de partículas magnéticas para una administración en animal o ser humano, por ejemplo, a título de agente de contraste para IRM, es a menudo necesario disponer particulas que presenten diámetro hidrodinámico lo menor posible, en particular de manera a travesar el máximo número de membranas biológicas. Cuando las dispersiones se inyectan por vía intravenosa, la reducción de la dimensión de las partículas se revela también necesaria para evitar los fenómenos de obstrucción de la red sanguínea, en particular al nivel de los capilares, en particular para limitar los riesgos de embolias.

Uno de los medios más usuales para obtener dispersiones acuosas de partículas de un óxido de hierro magnético que presenta una tasa de aglomeración interparticular lo más reducida posible consiste en controlar el pH del medio acuoso dispersante bien a un valor inferior a 5 (ferrofluido ácido) , bien a un valor superior a 10 (ferrofluido básico) .

A este respecto, se ha observado que en medio acuoso, se observa, en la superficie de partículas de óxidos de hierro tales como ferritas, una quimiosorción de moléculas de agua que conduce a la formación de especies hidróxilas que se puede esquematizar por ≡FeIII-OH. Estas especies hidroxilas son anfóteras, y en función del pH del medio acuoso, conducen a la formación de cargas positivas o negativas según los siguientes esquemas de reacción.

≡Fe-OH + H3O+ ↔≡Fe-OH2 + + H2O (medio ácido)

≡Fe-OH + OH-↔ ≡Fe-O-+ H2O (medio básico)

Sin embargo, a pH comprendido entre 5 y 10, la densidad de cargas presente en la superficie de partículas de óxido de hierro es demasiado baja para garantizar una estabilización de tipo electrostático. A este respecto, cabe señalar que el punto isoeléctrico de un óxido de hierro, a saber el pH al cual las cargas presentes en superficie del óxido de hierro se compensan, es en general del orden de 7 (está generalmente comprendió entre 6 y 9 y vale típicamente 7 en particular en el caso de la maghemita) . De este modo, se verifica que la estabilidad de un ferrofluido acuoso (en particular de tipo USPIO) a un pH del orden de 7 no se puede obtener por simple estabilización electroestática, lo cual constituye una limitación para la utilización de las partículas de óxido de hierro de tipo ferrita en particular para aplicaciones médicas (agente de contraste para IRM en particular) donde es justamente necesario disponer de dispersiones estables a un pH fisiológico, a saber a un pH del orden de 7, 4.

Para garantizar la estabilidad de ferrofluidos acuosos de pH neutro, se han desarrollado en consecuencia modos de estabilización que aplican un injerto de moléculas en la superficie de las partículas, con el objetivo de desplazar el punto isoeléctrico de la dispersión, y por consiguiente el dominio de estabilidad de esta dispersión respecto de la aglomeración interparticular.

El "punto isoeléctrico" de las partículas de un ferrofluido al cual se hace referencia en la presente descripción designa el valor del pH de la dispersión para la cual la o las cargas superficiales llevada por dichas partículas se compensan. Este punto isoeléctrico (o PIE) se puede determinar en particular por zetametría , a saber midiendo el potencia zeta de una dispersión de las partículas a diferentes valores de pH, por ejemplo según el procedimiento descrito por R.J. Hunter en Zeta Potential in Colloid Science, Principles and Applications, Academie Press, Londres (1986)... [Seguir leyendo]

1. Dispersión acuosa que comprende partículas (p) a base de un óxido de hierro magnético, de dimensiones inferiores o iguales a 20 nm, cuya superficie está modificada por el injerto de grupos aminados R enlazados de manera covalente a la superficie de dichas partículas, en la cual el punto isoeléctrico de las partículas de superficie así modificada es superior o igual a 10.

2. Dispersión acuosa según la reivindicación 1, caracterizada porque tiene un pH inferior o igual a 8 y porque se presenta en forma de una dispersión de partículas con un diámetro hidrodinámico medio inferior o igual a 20 nm.

3. Dispersión acuosa según la reivindicación 2, caracterizada porque el diámetro hidrodinámico medio de las partículas (p) está comprendido entre 3 y 15 nm.

4. Dispersión acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque las partículas (p) están esencialmente constituidas por maghemita (Fe2O3-γ) . De preferencia monocristalina.

5. Dispersión acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los grupos aminados R son grupos de fórmula - (A) -NH2, en la cual el grupo - (A) - designa una cadena hidrocarbonada, que comprende entre 1 y 12 átomos de carbono, eventualmente interrumpida por uno o más grupos -NH-.

6. Dispersión acuosa según la reivindicación 5, caracterizada porque los grupos aminados R se eligen entre:

(i) los grupos de fórmula - (CH2) n1-NH2, en la que n1 = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 o 8,

(ii) Los grupos de fórmula - (CH2) n2-NH- (CH2) n2'-NH2, en la que n2 y n2' son idénticos o diferentes y designan cada uno 1, 2, 3, 4, 5 o 6, entendiéndose que (n2 + n2') está comprendido entre 2 y 9;

(iii) Los grupos de fórmula - (CH2) n3-NH- (CH2) n3'-NH- (CH2) n=3''-NH2, donde n3, n3' y n3'' son idénticos o diferentes y designan cada uno 1, 2, 3 o 4, entendiéndose que (n3 + n3' + n3'') está comprendido incluido entre 3 y 12.

7. Dispersión acuosa según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque los grupos aminados R están enlazados a la superficie de las partículas (p) mediante un enlace

8. Procedimiento preparación de una dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende las etapas consistentes en:

(A ) proporcionar una dispersión acuosa ácida de partículas (P0) a base de un óxido de hierro magnético de dimensiones inferiores a 20 nm, presentando dicha dispersión, en medio ácido, una estabilidad coloidal al menos en un intervalo de pH, siendo esta estabilidad tal que, en dicho intervalo de pH, se observa, sin tener que mantener una agitación, una dispersión de partículas esencialmente individualizadas con un diámetro hidrodinámico medio inferior a 20 nm donde menos del 5% en número de las especies sólidas observadas en suspensión son aglomerados de varias partículas;

(B) poner en contacto la dispersión coloidal ácida de la etapa (A) con silanos de fórmula R-SiX1X2X3, en la cual:

- R designa un grupo aminado tal como se ha definido en la reivindicación 1 o en una de las reivindicaciones 5 o 6;

- X1, X2 y X3 son grupos idénticos o diferentes, que designan cada uno un grupo hidrolizable en medio ácido,

efectuándose esta puesta en contacto manteniendo el medio en el intervalo de pH en el que la estabilidad coloidal de la dispersión está garantizada,

(C) añadir al medio de reacción un agente humectante hidrosoluble de temperatura de ebullición superior a la del agua, y a continuación calentar el medio de reacción a una temperatura suficiente para eliminar el agua, pero sin eliminar el agente humectante,

(D) recuperar las partículas obtenidas tras la etapa (C) y dispersarlas en medio acuoso.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la dispersión acuosa coloidal ácida de la etapa

(A) es tal que, en el intervalo de pH en el que la estabilidad coloidal está garantizada, el diámetro hidrodinámico medio de las partículas observadas en suspensión está comprendido entre 3 y 15 nm.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o según la reivindicación 9, caracterizado porque la dispersión acuosa ácida coloidal de la etapa (A) es tal que, en el intervalo de pH en el que la estabilidad coloidal está garantizada, menos del 5% en número, de las especies sólidas observadas en suspensión son aglomerados de varias partículas.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque los silanos aplicados en la etapa (B) son preferiblemente trialcoxisilanos aminados de fórmula R-Si (OR') (OR'') (OR''') , en la cual:

- R es un grupo aminado tal como se ha definido en la reivindicación 8; y

- R', R" y R"', idénticos o diferente, designan cada uno un grupo alquilo que incluye de 1 a 5 átomos de carbono.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque los silanos de la etapa (B) se eligen entre:

- γ-aminopropiltrimetoxisilano, de fórmula: (CH3O) 3-Si- (CH2) 3-NH2;

- N-β-aminoetil-γ-aminopropiltrimetoxisilano, de fórmula: (CH3O) 3-Si- (CH2) 3-NH- (CH2) 2-NH2;

- N'-β-aminoetil-N-β-aminoetil-γ-aminopropiltrimetoxisilano, de fórmula: (CH3O) 3-Si- (CH2) 3-NH- (CH2) 2-NH- (CH2) 2-NH2

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12 caracterizado porque los silanos de la etapa (B) se introducen en solución en un disolvente orgánico, porque el agente humectante de la etapa (C) es soluble en el disolvente orgánico que solubiliza los silanos introducidos en la etapa (B) y posee una temperatura de ebullición superior a la de dicho disolvente orgánico, y porque la etapa (C) comprende una etapa de calentamiento a una temperatura suficiente para eliminar dicho disolvente orgánico sin eliminar el agente humectante.

14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13, caracterizado porque, en la etapa (C) el agente humectante es glicerol.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 14, caracterizado porque, el calentamiento de la etapa (C) se realiza a vacío.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la deshidratación de la etapa (C) se realiza a una temperatura inferior o igual a 130ºC.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 16, caracterizado porque, la etapa (D) comprende un lavado de las partículas obtenidas tras la etapa (C) , efectuado sin dejar que se sequen las partículas, seguido de una dispersión del floculado de partículas no secado obtenido en medio acuoso 18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 17, caracterizado porque, la dispersión de las partículas efectuada durante la etapa (D) se realiza disponiendo las partículas recuperadas tras la etapa (C) en agua y disminuyendo progresivamente el pH del medio por adición lenta de un ácido.

19. Utilización de una dispersión según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para la preparación de una composición administrable por vía oral o parenteral en el hombre o el animal, y en particular para la preparación de composiciones inyectables de agentes de contraste para la formación de imágenes por resonancia magnética.

20. Composición para una administración en el hombre o los animales que comprende una dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

21. Utilización de una dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, a título de carga magnética en una composición o un material magnético.

22. Procedimiento según la reivindicación 8, que comprende, tras las etapas (A) , (B) , (C) y (D) , una etapa (G1) consistente en hacer reaccionar dicha dispersión según una de las reivindicaciones 1 a 7 con especies químicas E susceptibles de formar un enlace con los grupos aminados R presentes en la superficie de las partículas (p) , a un pH inferior a 8, por lo que se obtiene una dispersión según la reivindicación 1 modificada en superficie por dichas especies E.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado porque las especies E presentan grupos aldehído, porque los grupos aminados R presentan grupos -NH2, y porque la etapa (G1) consiste en hacer reaccionar la dispersión según una de las reivindicaciones 1 a 9 con especies químicas E portadoras de grupos -CHO en presencia de un agente reductor.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque las especies E son moléculas de polisacáridos de los cuales una parte de los grupos -OH se ha oxidado en el grupo -CHO.

25. Procedimiento según la reivindicación 24, caracterizado porque las especies E son moléculas de dextrano de los cuales una parte de los grupos -OH se ha oxidado en el grupo -CHO.

26. Dispersión acuosa según una de las reivindicaciones 1 a 7, en la cual las especies E, que son polisacáridos, por ejemplo moléculas de dextrano, de las cuales una parte de los grupos -OH se ha oxidado en grupos -CHO, se inmovilizan en la superficie modificada de las partículas, siendo dicha dispersión susceptible de obtenerse según el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25.

27. Dispersión según la reivindicación 26, caracterizada porque al menos el 90% en número de los elementos sólidos que contiene son partículas individualizadas que comprenden un núcleo central único, a base de un óxido de hierro magnético que tiene dimensiones inferiores a 20 nm.

28. Dispersión según la reivindicación 27, que es una dispersión acuosa de partículas a base de un óxido de hierro magnético en cuya superficie están inmovilizadas por enlace covalente, moléculas de polisacárido enlazadas a la superficie, mediante enlaces covalentes de fórmula -NH-CH2-, siendo dicha suspensión susceptible de obtenerse según el procedimiento de la reivindicación 24.

29. Dispersión según la reivindicación 27, que es una dispersión acuosa de partículas a base de un óxido de hierro magnético en cuya superficie están inmovilizadas por enlace covalente moléculas de dextrano, mediante enlaces covalentes -NH-CH2-, siendo dicha suspensión susceptible de obtenerse según el procedimiento de la reivindicación 25.

30. Dispersión según la reivindicación 28 o según la reivindicación 29, en la cual el diámetro hidrodinámico medio d las partículas de superficie modificada por las moléculas de polisacárido es inferior a 50 nm.

31. Dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30, en la cual al menos el 90% de los elementos sólidos en suspensión son partículas individualizadas que comprenden un núcleo central único, a base de un óxido de hierro que tienen dimensiones inferiores a 20 nm, estando este núcleo rodeado por una capa que comprende las moléculas de polisacáridos enlazadas de manera covalente.

32. Dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 31, en la cual las partículas a base de óxido de hierro magnético están esencialmente constituidas por maghemita (Fe2O3-γ) .

33. Dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 32, en la cual una parte de los grupos -OH de las moléculas de polisacárido inmovilizadas en la superficie de las partículas están oxidadas en forma de grupos -CHO

34. Utilización de una dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 33, para la preparación de una composición de agentes de contraste para la formación de imágenes por resonancia magnética.

35. Composición de agentes de contraste para la formación de imágenes por resonancia magnética que comprende una dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 33.

36. Procedimiento según la reivindicación 24, que comprende una etapa (C2) consistente en hacer reaccionar una dispersión según una de las reivindicaciones 28 a 33 con especies químicas F susceptibles de formar un enlace con las moléculas de polisacárido.

37. Procedimiento según la reivindicación 36 en el que la etapa (G2) consiste en hacer reaccionar una dispersión según la reivindicación 33 con especies químicas F que tienen un grupo -NH2, y en tratar el medio obtenido con un agente reductor.

38. Dispersión acuosa de partículas según la reivindicación 26, caracterizado porque es a base de un óxido de hierro magnético en cuya superficie se inmovilizan por enlace covalente moléculas de dextrano mediante enlaces covalentes de fórmula -NH-CH2-, estando estas moléculas de dextrano ellas mismas enlazadas a especies químicas F, siendo esta dispersión susceptible de obtenerse según el procedimiento de las reivindicaciones 36 o 37.

39. Composición de agente de contraste para la formación de imágenes médicas con una afinidad por las células, tejidos u órganos dados, caracterizada porque comprende una dispersión según la reivindicación 38 en la cual las especies F son especies que presentan una afinidad respecto de dichas células, dichos tejidos o dichos órganos.

40. Composición de uso terapéutico, caracterizada porque comprende una dispersión según la reivindicación 38 en la cual las especies F son principios activos terapéuticos.

41. Composición según la reivindicación 39 o según la reivindicación 40, caracterizada porque se presenta en forma de una composición inyectable.

42. Utilización de una dispersión según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para la preparación de una suspensión de partículas magnéticas esencialmente individualizadas en cuya superficie son inmovilizadas especies químicas, donde la inmovilización de las especies químicas se realiza estableciendo un enlace entre dichas especies químicas y los grupos aminados R presentes en la superficies de las partículas (p) .