NANOGELES CATIÓNICOS PARA APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS.

La presente invención se dirige a un nanogel catiónico 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 es obtenible por polimerización en medio disperso de N-vinilcaprolactama y un agente de entrecruzamiento, en presencia de un iniciador catiónico y un emulsificante catiónico o no-iónico. La invención se dirige asimismo a procedimientos para la obtención de los mencionados nanogeles así como a composiciones farmacéuticas que los comprenden.

Nanogeles catiónicos para aplicaciones biotecnológicas.

Campo de la invención La presente invención se relaciona con unos nanogeles catiónicos biocompatibles y termosensibles, así como con un procedimiento para su producción y con composiciones farmacéuticas que comprenden dichos nanogeles. Entre otras aplicaciones, los nanogeles de la invención pueden ser utilizados como vehículos de transporte y liberación de agentes biológicamente activos.

Antecedentes de la invención En las últimas décadas, las dispersiones poliméricas acuosas preparadas mediante procesos de polimerización en medio disperso que conducen a la producción de partículas poliméricas con tamaños comprendidos dentro del rango coloidal, han suscitado un creciente interés tanto desde el punto de vista académico como industrial (Forcada J. e Hidalgo, R., Curr. Org. Chem. 2005, 9, 1067-1084) . Estas nanopartículas se utilizan en una gran variedad de aplicaciones que van desde los adhesivos, los recubrimientos en base agua, papel, textil, aditivos, floculantes, etc. También son adecuadas como material polimérico fino o de alto valor añadido para tests de diagnóstico médico, purificación de anticuerpos, sistemas de liberación de fármacos y como material para calibrado.

Un tipo particular de estos sistemas coloidales son los nanogeles. Los nanogeles son partículas coloidales entrecruzadas que pueden hincharse por absorción de grandes cantidades de disolvente, pero que no se disuelven debido a la estructura de la red polimérica física o químicamente entrecruzada que los constituye.

Los nanogeles exhiben un comportamiento que abarca desde el de una disolución polimérica (estado hinchado) hasta el de una partícula “dura” (estado colapsado) . Pueden responder a estímulos físicos (temperatura, fuerza iónica, campos magnéticos, eléctricos, etc.) , químicos (pH, iones y moléculas específicas, etc.) y bioquímicos (sustratos enzimáticos, ligandos de afinidad, etc.) . De entre todos ellos, la temperatura es el más estudiado ya que supone un estímulo muy efectivo en muchas aplicaciones. Los nanogeles capaces de sufrir un cambio volumétrico de fase al cambiar la temperatura del medio en el que están dispersos, o nanogeles sensibles a la temperatura, son muy interesantes en aquellas aplicaciones biotecnológicas en las que se necesite dosificar un principio activo, molécula o material en medios en los que la principal variable sea la temperatura. Además, se ha constatado que las partículas de nanogel 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 [Couvreur P. y col., Polymeric Nanoparticles and Microspheres, Guiot, P.; Couvreur, P., ed., CRC Press, Boca Raton, Fla., 27-93, 1986], Por lo tanto, el tamaño de las partículas que forman el nanogel es un parámetro muy importante puesto que gobierna la eficacia del sistema de liberación.

Los nanogeles empleados como vehículos de transporte y liberación de moléculas o material biológicamente activo deben permanecer químicamente inalterados y ser farmacológicamente estables durante su tránsito desde el lugar de administración hasta la diana donde van 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 sea “inteligente” y libere el ingrediente activo en el momento preciso cuando haya llegado a la diana y que permita la biodisponibilidad del mismo. Por otra parte, el portador o vehículo no solo debe mantener sus características y propiedades en medio acuoso sino que también debe ser capaz de mostrar de nuevo sus propiedades si para la aplicación y/o transporte es necesario que se almacene en estado seco (liofilizado) . Es decir, una vez redispersado, debe volver a manifestar sus propiedades y comportamiento frente a los cambios de temperatura.

La familia de polímeros más empleada en la síntesis de microgeles y nanogeles 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 documentos de patente publicados durante estos últimos años sobre este tipo de sistemas. En particular, se han descrito nanogeles que presentan un carácter catiónico. Así, Moselhy, J. y col. (Int. J. Nanomedicine 2009, 4, 153-164) describen nanogeles catiónicos termosensibles basados en una red polimérica de N-isopropilacrilamida (NIPAM) o de un copolímero de ésta con 2- (dimetilamino) etil metacrilato (DMAEMA) y su potencial uso como vehículos de liberación de ADN; Eke, I. y col. (Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 2006, 279, 247-253) describen microgeles catiónicos sensibles tanto al pH como a la temperatura sintetizados a partir de N-isopropilacrilamida y N-3-dimetil-aminopropilmetacrilamida (DMAPM) y su uso en el desarrollo de nuevas superficies relacionadas con aplicaciones biotecnológicas; 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) , 291 8-2922) también investigan la liberación de insulina a partir de microgeles de PNIPAM empleando 1H RMN de temperatura variable; Sahiner, N. y col. (Colloid Polym. Sci. 2006, 284, 1121-1129) hacen referencia a la obtención de micro y nanogeles catiónicos sensibles al pH mediante polimerización de cloruro de (3-acrilamidopropil) -trimetilamonio (APTMAC) y a sus numerosas aplicaciones dentro del campo de la biomedicina y la biotecnología, en particular, su utilidad como vehículos de liberación controlada de moléculas activas.

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], que es un monómero soluble en agua. Su correspondiente polímero, la poli N-vinilcaprolactama (PVCL) combina propiedades muy útiles e importantes ya que además de ser biocompatible, cuenta con una transición de fase en la región de la temperatura fisiológica (32-38ºC) . Esta combinación de propiedades permite considerarla como un material adecuado para el diseño de dispositivos biomédicos y utilizable en sistemas de liberación de fármacos. Así por ejemplo, el documento WO 2008/145612 describe la obtención de microgeles amónicos de N-vinilcaprolactama adecuados como sistema de liberación de principios activos que experimentan un cambio volumétrico de fase progresivo, que va desde el estado hinchado al colapsado al aumentar la temperatura del medio en el que están dispersos.

No obstante, ninguno de los nanogeles descritos en el estado de la técnica, tanto catiónicos como aniónicos, manifiesta una respuesta inmediata al cambio de temperatura en la región de transición de fase, y menos aún que dicha respuesta suponga un cambio volumétrico de manera que el nanogel pase del estado colapsado al hinchado al aumentar la temperatura.

Breve descripción de la invención Los autores de la presente invención han observado que un nanogel catiónico constituido por una red polimérica entrecruzada de unidades monoméricas de N-vinilcaprolactama, obtenida por polimerización en medio disperso en presencia de un emulsificante catiónico o no-iónico y un iniciador catiónico, sufre un cambio volumétrico instantáneo a la temperatura de transición de fase del polímero (32-38ºC) , pasando del estado colapsado al estado hinchado al aumentar la temperatura, lo que le permite liberar de forma inmediata un principio activo dentro de la región de la temperatura fisiológica.

Así, en un primer aspecto la invención se relaciona con un nanogel catiónico 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 es obtenible por polimerización en medio disperso de N-vinilcaprolactama y un agente de entrecruzamiento, en presencia de un iniciador catiónico y un emulsificante catiónico o no-iónico.

Un aspecto adicional de la presente invención lo constituye una composición farmacéutica que comprende un nanogel catiónico biocompatible como se ha definido previamente, y un excipiente, vehículo o adyuvante, farmacéuticamente aceptable.

En un último aspecto, la presente invención se dirige a un procedimiento para la obtención de un nanogel... [Seguir leyendo]

1. Un nanogel catiónico 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 es obtenible por polimerización en medio disperso de N-vinilcaprolactama y un agente de entrecruzamiento, en presencia de un iniciador catiónico y un emulsificante catiónico o no-iónico.

2. Nanogel según reivindicación 1, en la que dicho agente de entrecruzamiento es un monómero difuncional que comprende al menos dos grupos vinílicos.

3. Nanogel según reivindicación 2, donde el agente de entrecruzamiento se selecciona entre dimetacrilato de etilenglicol (EGDMA) , polidietilenglicol dimetacrilato (PEGDMA) , diacrilato de etilenglicol (EGDA) , polidietilenglicol diacrilato (PEGDA) , etilenglicol di (1-metacriloiloxi) etil éter, N, N’-metilenbisacrilamida (BA) , un dextrano con más de un grupo vinilo, y sus mezclas.

4. Nanogel según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el iniciador catiónico se selecciona entre el grupo formado por 2, 2’-azobis (N, N’-dimetilen isobutiramidina) dihidrocloruro (ADIBA) , 2, 2’-azobis [2- (2-imidazolin-2il) propano] disulfato dihidrato, 2, 2’-azobisisobutiramidina dihidrocloruro (AIBA) , 2, 2’-azobis{2-[1- (2-hidroxietil) -2imidazolin-2-il]propano} dihidrocloruro y 2, 2’-azobis (1-imino-1-pirrolidino-2-etilpropano) dihidrocloruro.

5. Nanogel según reivindicación 4, en el que el iniciador catiónico es 2, 2’-azobis (N, N’-dimetilen isobutiramidina) dihidrocloruro (ADIBA) .

6. Nanogel según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el emulsificante es catiónico.

7. Nanogel según reivindicación 6, en el que el emulsificante catiónico se selecciona entre bromuro de hexadeciltrimetilamonio, bromuro de dodeciltrimetilamonio y un copolímero de bloque amonio cuaternario.

8. Nanogel según reivindicación 7, en el que el copolímero de bloque amonio cuaternario es un copolímero de bloque de estireno y 2- (dimetilamino) etil metacrilato de fórmula:

dondenymson números enteros comprendidos entre5y50.

9. Nanogel según cualquiera de las reivindicaciones1a8, que comprende, además, un agente biológicamente activo.

10. Nanogel según cualquiera de las reivindicaciones1a9, en forma de nanopartículas.

11. Nanogel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en forma liofilizada.

12. Una composición farmacéutica que comprende un nanogel catiónico biocompatible según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, y un excipiente, vehículo o adyuvante, farmacéuticamente aceptable.

13. Un procedimiento para la obtención de un nanogel catiónico biocompatible según la reivindicación 1, que comprende la polimerización en medio disperso de una composición que comprende N-vinilcaprolactama y un agente de entrecruzamiento, en presencia de un iniciador catiónico y un emulsificante catiónico o no-iónico.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que dicha polimerización se lleva a cabo en presencia de un agente biológicamente activo.

15. Procedimiento según la reivindicación 13, que comprende, además, poner en contacto dicho nanogel biocompatible con una disolución que comprende un agente biológicamente activo.