Nanopartículas de fosfato de calcio como vehículo de colorantes para la terapia fotodinámica.

Formulación de nanopartículas farmacéutica para uso en terapia fotodinámica que comprende:

• un núcleo cerámico biodegradable cristalino o amorfo con un diámetro en el rango de 5 - 1000nm; más específicamente en el rango de 50 - 250nm;

• una cantidad terapéuticamente eficaz de fotosensibilizador hidrófobo o hidrófilo;

• un agente estabilizante; donde dicho núcleo cerámico es sólido o hueco y el material de dicho núcleo es seleccionado del grupo que consiste en fosfato de calcio o carbonato de calcio donde el Ca2+ también puede ser sustituido (parcial o completamente) por otros iones, por ej. Mg2+, Al3+, o Sr2+;

donde dicho fotosensibilizador hidrófobo o hidrófilo es seleccionado del grupo que consiste en derivados de tetrapirroles (a saber porfirinas, clorinas, y bacterioclorinas), colorantes fenazinio y fenotiazinio (a saber, azul de toluidina, azul de metileno, safranina), y colorantes de xanteno (a saber eritrosina);

y donde dichos agente estabilizante es seleccionado del grupo de polímeros catiónicos, no-iónicos, o aniónicos (a saber poliestireno sulfonado (PSS), carboximetilcelulosa (CMC), polialilamina hidroclorada (PAH), polietilenimina (PEI) .

Nanopartículas de fosfato de calcio como vehículo de colorantes para la terapia fotodinámica.

Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a la preparación de formulaciones de nanopartículas que contienen fotosensibilizadores hidrófobos o hidrófilos, y su uso en la terapia fotodinámica, en particular para la terapia tumoral y antibacteriana, utilizando administración intravenosa o tópica.

2. Declaración de divulgación de la invención

Las nanopartículas de fosfato de calcio han ganado un creciente interés en los últimos años debido a su alta biocompatibilidad, debido al hecho de que el fosfato de calcio constituye el mineral inorgánico de los huesos y dientes de los mamíferos (S.V. Dorozhkin, M. Epple, Angew. Chem., Int. Ed., 2002, 41, 3130-3146; M. Vallet-Regi, Dalton Trans., 2006, 5211-5220; C. Rey, C. Combes, C. Drouet, H. Sfihi, A. Barroug, Mater. Sci. Eng., C, 2007, 27, 198-5220) . Las nanopartículas de fosfato de calcio pueden actuar también como vehículos de fármacos, por ejemplo, para los ácidos nucleicos (V. Sokolova, M. Epple, Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 1382-1395) o para fármacos antitumorales

(B. Palazzo, M. Iafisco, M. Laforgia, N. Margiotta, G. Natile, C.L. Bianchi, D. Walsh, S. Mann, N. Roveri, Adv. Funct. Mater., 2007, 17, 2180-2188; E. Boanini, M. Gazzano, K. Rubini, A. Bigi, Adv. Mater., 2007, 19, 2499-2502; X. Cheng,

L. Kuhn, Int. J. Nanomed. 2007, 2, 667-674) . Por ejemplo, se logró una exitosa transfección de células con nanopartículas de fosfato de calcio recubiertas con ADN y siARN (A. Maitra, Exp. Rev. Mol. Diagn., 2005, 5, 893-905;

Y. Kakizawa, S. Furukawa, A. Ishii, K. Kataoka, J. Controlled Release, 2006, 111, 368-370; V.V. Sokolova, I. Radtke,

R. Heumann, M. Epple, Biomaterials, 2006, 27, 3147-3153; D. Olton, J. Li, M.E. Wilson, T. Rogers, J. Close, L. Huang,

N.P. Kumta, C. Sfeir, Biomaterials, 2007, 28, 1267-1279; V. Sokolova, A. Kovtun, O. Pr y mak, W. Meyer-Zaika, E.A. Kubareva, E.A. Romanova, T.S. Oretskaya, R. Heumann, M. Epple, J. Mater. Chem., 2007, 17, 721-727) . Otro ejemplo es el descrito en la Patente N° US 2008/0241256 A1 por Kuhn. Aquí se describen conjugados de agente activo y nanopartículas de fosfato de calcio adecuados para orientar la administración del agente activo en las células tumorales y los vasos linfáticos para el tratamiento del cáncer y el tratamiento o la prevención de la metástasis del cáncer. A pesar de que el sistema mejorado de administración de fármacos puede proporcionar muchas ventajas sobre las formulaciones del estado de la técnica, los medicamentos contra el cáncer adsorbidos en nanopartículas de fosfato de calcio son, o bien quimioterapéuticos o agonistas de la liberación de hormona, lo cual puede tener numerosos efectos secundarios graves, debido a que interfieren con el crecimiento celular normal, así como también con crecimiento de las células cancerosas.

Las nanopartículas inorgánicas presentan varias ventajas con respecto a las nanopartículas orgánicas: no son atacadas por cepas microbianas, con frecuencia no son tóxicas, la preparación es fácil y la estabilidad de almacenamiento es normalmente buena. (V. Sokolova, M. Epple, Angew. Chem., Int. Ed., 2008, 47, 1382-1395) . En especial las nanopartículas de fosfato de calcio cumplen con todas estas ventajas, porque son biodegradables y biocompatibles (D. Tadic, F. Beckmann, K. Schwarz, M. Epple, Biomaterials 2004, 47, 3335-3340; C. Schiller, M. Epple, Biomaterials 2003, 24, 2037-2043; D. Tadic, F. Peters, M. Epple, Biomaterials 2002, 23, 2553-2559; S.V. Dorozhkin, M. Epple, Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 3130-3146) . Además, son estructural y químicamente muy cercanas a los minerales de los huesos humanos (S. Weiner, H.D. Wagner, Annu. Rev. Mater. Sci. 1998, 28, 271-298) . Otra ventaja de las nanopartículas de fosfato de calcio es la posibilidad de incorporar lantánidos. Estas partículas dopadas con lantánidos muestran fluorescencia, por lo tanto es posible seguir fácilmente su trayecto a través, por ejemplo, de las células

(A. Doat, M. Fanjul, F. Pelle, E. Hollande, A. Lebugle, Biomaterials 2003, 24, 3365-3371; A. Doat, F. Pelle, N. Gardant,

A. Lebugle, J. Solid State Chem. 2004, 177, 1179-1187; A. Lebugle, F. Pelle, C. Charvillat, I. Rousselot, J.Y. Chane-Ching, Chem. Commun. 2006, 606-608; S. Padilla Mondejar, A. Kovtun, M. Epple, J. Mater. Chem. 2007, 17, 4153-4159;

V. Sokolova, A. Kovtun, R. Heumann, M. Epple, J. Biol. Inorg. Chem. 2007, 12, 174-179) .

La terapia fotodinámica (TFD) es una técnica prometedora que está siendo estudiada para su uso en una variedad de aplicaciones médicas y que se conoce como un reconocido tratamiento para la destrucción de los tumores (T.D. Mody, J. Porphyrins Phthalocyanines, 2000, 4, 362-367) . La terapia fotodinámica utiliza la luz y un fotosensibilizador (colorante) para lograr el efecto médico deseado. Un gran número de colorantes naturales y sintéticos han sido evaluados como potenciales fotosensibilizadores para la terapia fotodinámica. Tal vez la clase de fotosensibilizadores más estudiada son los compuestos tetrapirrólicos macrocíclicos. Entre ellas, especialmente las porfirinas y clorinas han sido probados por su eficacia en TFD.

Sin embargo, muchas de las formulaciones fotosensibilizadoras no tienen propiedades químicas, farmacológicas y/o foto-físicas para mejorar la biodisponibilidad y por lo tanto la eficacia del fotosensibilizador para lograr un eficaz tratamiento con TFD.

Por ello, se han hecho muchos intentos para mejorar la biodisponibilidad del fotosensibilizador mediante la alteración de su farmacocinética y biodistribución. Proporcionando nanopartículas orgánicas como transportadores de fármacos, la Patente N° US 2004/0047913 A1 por Allemann y otros, describe nanopartículas con fotosensibilizadores comprendiendo porfirinas verdes y nanopartículas seleccionadas de polímeros de poliéster tales como poli (D, L-láctico-co-glicólico) y poli (D, L-láctico) . Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las nanopartículas orgánicas han demostrado que presentan varias desventajas en comparación con las nanopartículas inorgánicas. Más aún, vehículos biodegradables a base de polímeros portadores de fármacos pueden formar a menudo subproductos de polímeros ácidos o degradarse en fragmentos que pueden modificar el entorno en el que el agente activo se está liberando y pueden afectar negativamente a la droga y/o el tejido con el cual se relacionan.

Otra formulación fotosensibilizadora que comprende nanopartículas luminiscentes con fotosensibilizadores unidos a ellas, para aplicaciones de TFD, es descrito en la patente N° US 2007/0218049 A1 por Chen y otros, Tras la exposición a la radiación ionizante emitida por rayos X, partículas alfa, partículas beta, neutrones y rayos gamma, las nanopartículas luminiscentes emiten luz para activar los fotosensibilizadores, los cuales a su vez producen un efecto letal por TFD en las células cancerosas. Como las nanopartículas luminiscentes necesitan exponerse a una fuente de radiación ionizante, se pierde la importante ventaja de la TFD de una alta selectividad para matar las células tumorales con un daño mínimo al tejido circundante. A pesar de que el efecto letal en las células cancerosas se amplifica por la activación del fotosensibilizador, el tejido sano, como la piel o los órganos que la radiación ionizante debe atravesar a fin de tratar el tumor, es sometido a los efectos peligrosos de la radiación ionizante.

La mayoría de las sustancias empleadas con éxito para la terapia fotodinámica de tumores son sustancias lipofílicas que, debido a su inherente baja solubilidad en agua, deben ser formuladas de una manera adecuada para mejorar su absorción y biodisponibilidad. Por otra parte, sustancias altamente hidrófilas no pueden ser utilizadas para la terapia fotodinámica de tumores, ya que no se acumulan suficientemente en el tejido tumoral.

Otra posible aplicación de la TFD es el tratamiento de las enfermedades infecciosas causadas por microorganismos patógenos (M. Wainwright, Photodiagn. Photodyn. Ther., 2005, 2, 263-272) . Un problema constante en el tratamiento de las enfermedades infecciosas es la falta de especificidad de los agentes utilizados para el tratamiento de estas enfermedades. En segundo lugar, los microorganismos pueden adaptarse, anulando así el efecto de la mayoría de los antimicrobianos químicamente diseñados, creando cepas resistentes, que requieren ingredientes cada vez más activos para detener su actividad. En este sentido, la TFD ha sido identificada como una alternativa... [Seguir leyendo]

1. Formulación de nanopartículas farmacéutica para uso en terapia fotodinámica que comprende:

• un núcleo cerámico biodegradable cristalino o amorfo con un diámetro en el rango de 5 - 1000nm; más específicamente en el rango de 50 - 250nm;

• una cantidad terapéuticamente eficaz de fotosensibilizador hidrófobo o hidrófilo;

• un agente estabilizante;

donde dicho núcleo cerámico es sólido o hueco y el material de dicho núcleo es seleccionado del grupo que consiste en fosfato de calcio o carbonato de calcio donde el Ca2+ también puede ser sustituido (parcial o completamente) por otros iones, por ej. Mg2+, Al3+, o Sr2+;

donde dicho fotosensibilizador hidrófobo o hidrófilo es seleccionado del grupo que consiste en derivados de tetrapirroles (a saber porfirinas, clorinas, y bacterioclorinas) , colorantes fenazinio y fenotiazinio (a saber, azul de toluidina, azul de metileno, safranina) , y colorantes de xanteno (a saber eritrosina) ;

y donde dichos agente estabilizante es seleccionado del grupo de polímeros catiónicos, no-iónicos, o aniónicos (a saber poliestireno sulfonado (PSS) , carboximetilcelulosa (CMC) , polialilamina hidroclorada (PAH) , polietilenimina (PEI) .

2. Una formulación de nanopartículas farmacéutica para uso en terapia fotodinámica según la reivindicación 1 que comprende una cantidad terapéuticamente eficaz de fotosensibilizador hidrófobo o hidrófilo;

donde dicho fotosensibilizador hidrófobo o hidrófilo es un derivado tetrapirrol funcionalizado con grupos fosfato, típicamente de 1 a 4 por molécula.

3. Una formulación de nanopartículas farmacéutica para uso en terapia fotodinámica según la reivindicación 1 donde la concentración terapéuticamente eficaz del fotosensibilizador es de 1 a 500 μM.

4. Una formulación de nanopartículas farmacéutica para uso en terapia fotodinámica según la reivindicación 3 donde la concentración terapéuticamente eficaz del fotosensibilizador es de 1 a 100 μM.

5. Una formulación de nanopartículas farmacéutica para uso en terapia fotodinámica según la reivindicación 1 donde dicho fotosensibilizador es seleccionado del grupo que consiste en temoporfina, azul de metileno, azul de toluidina, safranina y eritrosina.

6. Una formulación de nanopartículas farmacéutica para uso en terapia fotodinámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 donde dichas nanopartículas están equipadas con un ligando, especialmente un anticuerpo, y fragmento de anticuerpo o un péptido RGD.

7. Una formulación de nanopartículas farmacéutica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para uso en terapia fotodinámica tumoral.

8. Una formulación de nanopartículas farmacéutica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para uso en terapia fotodinámica antibacteriana.

9. Una formulación de nanopartículas farmacéutica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para uso en el tratamiento fotodinámico de artritis y enfermedades inflamatorias similares.

10. Una formulación de nanopartículas farmacéutica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 para uso en el tratamiento fotodinámico de enfermedades periodontales.

11. Una formulación de nanopartículas para uso en terapia fotodinámica según la reivindicación 1 o 2 donde una molécula orientada biológicamente está adjuntada a la superficie de la nanopartícula.

Figura 1a-4

Figura 2-2

Figura 4