Heparosano basados biomateriales y revestimientos y métodos de producción y uso de estas materias.

La composición biomaterial, la composición comprime al menos uno de:

(a)un polímero heparosano aislado a un paciente mamífero, en donde el polímero heparosano aislado es biocompatible con el paciente mamífero y es representado por la estructura (-GlcUA-beta1,4 -GlcNAc-alfa-1,4-) n, donde n es un integrante positivo mayor o igual que 10; y

(b)la composición que comprime:

un polímero heparosano aislado a un paciente mamífero, en donde el polímero heparosano aislado es biocompatible con el paciente mamífero y en el que el polímero heparosano aislado está representado por la estructura, (-GlcUA beta1,4 -GlcNAc-alfa-1,4-) n, en donde n es un entero positivo mayor que o igual a 10, substrato; y donde el polímero heparosano es adherido al sustrato.

Heparosano basados biomateriales y revestimientos y métodos de producción y uso de estas materias ANTECEDENTES

Campo de la invención [0001] La presente invención se refiere a la metodología para la producción y usos de composiciones de biomaterial, y particularmente, a composiciones que comprenden un biomaterial polímero heparosano aislado y métodos de producción y usos de los mismos.

Descripción de la técnica relacionada [0002] Los polisacáridos son grandes moléculas de hidratos de carbono que se componen de aproximadamente desde 25 unidades de azúcar a miles de unidades de azúcar. Los oligosacáridos son moléculas de hidratos de carbono más pequeñas que se componen de menos de aproximadamente 25 unidades de azúcar. Animales, plantas, hongos y bacterias producen una enorme variedad de estructuras de polisacáridos que están involucrados en numerosas funciones biológicas importantes tales como elementos estructurales, almacenamiento de energía, y la mediación de interacción celular. Frecuentemente, la función biológica del polisacárido es debido a la interacción del polisacárido con proteinas tales como los receptores y factores de crecimiento. La clase de glucosaminoglucano de polisacáridos y oligosacáridos, que incluye heparina, condroitina, dermatano, keratan, y ácido hialuronico, juega un papel importante en la determinación del comportamiento celular (por ejemplo, migración, adhesión) , asi como la tasa de proliferación celular en mamiferos. Estos polisacáridos y oligosacáridos son, por lo tanto, esenciales para la correcta formación y el mantenimiento de los órganos del cuerpo humano.

Varias especies de bacterias y hongos patógenos también se aprovechan de la función del polisacárido en la comunicación celular. Estos microbios patógenos forman recubrimientos de superfiCie de polisacáridos o cápsulas que son idénticas o químicamente similares a la sede de moléculas. Por ejemplo, el Grupo A y C Streptococcus y Tipo A Pasteurella multocida producen cápsulas de ácido hialurónico auténticos, y otras Pasteurella multocida (Tipo F y D) Y patógenaEscherichia coli (K4 y K5) son conocidas para hacer cápsulas compuestas de poHmeros muy similares a la condroitina y heparina. Los microbios patógenos forman los revestimientos de superfiCie polisacárido o cápsulas porque dicho recubrimiento es no inmunogénico y protege a las bacterias de las defensas del huésped, proporcionando de este modo el equivalente de camuflaje molecular.

Las enzimas llamadas altemativamente sintasas, sintetasas, o transferasas, catalizan la polimerización de polisacáridos que se encuentran en los organismos vivos. Muchas de las enzimas conocidas también polimerizan nucleótidos de azúcar activados. Los donantes de azúcar más prevalentes contienen UDP, pero ADP, el PIB, y CMP también se utilizan dependiendo de (1 ) el azúcar particular para ser transferido y (2) el organismo. Muchos tipos de polisacáridos se encuentran en, o fuera de, la superficie de la célula. En consecuencia, la mayor parte de la actividad sintasa se asocia tipicamente ya sea con la membrana de plasma en la periferia de la célula o con las membranas del aparato de Golgi que están involucrados en la secreción. En general, estas proteínas sintasa unidas a la membrana son difíciles de manipular por procedimientos ti picos, y sólo unas pocas enzimas se han identificado después de la purificación bioquímica.

Un mayor n (¡mero de sintasas se han clonado y secuenciado a nivel de nucleótidos utilizando enfoques de genética inversa en la que se obtuvo el gen o el ADN complementario (ADNc) fue obtenido antes de que se caracterice la proteína. A pesar de esta información de la secuencia, los detalles moleculares en relación con las estructuras tridimensionales nativas, los sitios activos y los mecanismos de acción catalítica de las sintasas de polisacárido, en general, son muy limitados o ausentes. Por ejemplo, el mecanismo catalitico para la sintesis de glucógeno todavia no se conoce en detalle a pesar de que la enzima se descubrió hace décadas. En otro ejemplo, es todavía un tema de debate si la mayoria de las enzimas que producen heteropolisacáridos utilizan un sitio de unión UDP-az (¡car para transferir ambos precursores, o alternativamente, si existen dos regiones dedicadas para cada sustrato.

Como se mencionó anteriormente, los polisacáridos son los biomateriales más abundantes en la tierra, sin embargo, muchos de los detalles moleculares de su biosíntesis y función no son generalmente bien conocidos. El ácido hialurónico o HA es un polisacárido lineal de la clase de glucosaminoglucanos y se compone de hasta miles de 13 (1 , 4) GlcUA-13 (1 , 3) GlcNAc repite. En JOS vertebrados, HA es un elemento estructural importante de la matriz extra celular y juega un papel en la adhesión y reconocimiento. HA tiene una alta densidad de carga negativa y numerosos grupos hidroxilo, por 10 tanto, la molécula adopta una conformación extendida y se hidratan en solución. Las propiedades visco elásticas de cartilago y liquido sinovial son, en parte, el resultado de las propiedades fisicas del polisacárido HA. HA también interactúa con proteinas tales como CD44, RHAMM, y fibrinógeno lo que influye en muchos procesos naturales, tales como la angiogénesis, el cáncer, la motilidad celular, cicatrización de heridas, y la adhesión celuJar.

[0007J Hay numerosas aplicaciones médicas de HA. Por ejemplo, HA se ha utilizado ampliamente como un reemplazo visco elástico para el humor vitreo del ojo en cirugia oftálmica durante la implantación de lentes intraoculares en pacientes con cataratas. HA se infiltra directamente en las articulaciones también se utiliza para aliviar el dolor asociado con la artritis. Quimicamente geles y películas reticuladas también se utilizan para prevenir las adherencias pe~udiciales después de la cirugia abdominal. Otros investigadores utilizando otros métodos han demostrado que los revestimientos de HA adsorbidos también mejoran la biocompatibilidad de los dispositivos médicos tales como catéteres y sensores mediante la reducción de ensuciamiento y la abrasión del tejido.

[0008J HA también se forma por ciertos microbios que causan la enfermedad en humanos y animales. Algunos agentes patógenos bacterianos, a saber, Gram-negativa Pasteurella mu/tocida tipo A y Grampositiva Streptococcus Grupo A y e , producen una cápsula de HA extra celular que protege a los microbios de las defensas del huésped como la fagocitosis. Bacterias mutantes que no producen cápsulas de HA son 10 2 _ 10 Y3 menos virulento en comparación con las cepas encapsuladas. Además, el Paramecium bursaria eh/orella virus (PBCV-1) dirige las células huésped de algas para producir un revestimiento de superficie HA principios de la infección.

[0009J Los diversos HA sintasas ("HAS~) , las enzimas que polimerizan HA, utilizaN UDP-GlcUA y UDP-GlcNAc precursores de nucleótidos de azúcar en la presencia de un bivalente Mn, Mg o Co ion para polimerizar largas cadenas de HA. Las cadenas de HA pueden ser bastante grandes (n = 10 2 a 10 4) . En particular, la variedad HASs son proteinas de membrana localizadas a la bicapa de lipidos en la superficie celular. Durante la biosintesis de HA, el poHmero de HA se transporta a través de la bicapa en el espacio extracelular. En todo HASs, una sola especie de polipéptido cataliza la transferencia de dos azúcares distintos. Por el contrario, la gran mayoria de otras glicosiltransferasas conocidas transfieren sólo un monosacárido.

[0010J La condroitina es uno de los más prevalentes glucosaminoglucanos (GAGs) en los vertebrados, asi como parte del polimero capsular de tipo F P. mu/tocida, un menor de edad patógeno cólera aviar. Esta bacteria produce condroilina no sulfatado (16) , pero los animales poseen sulfatado polimeros de condroitina. La primera sintasa de condroilina de cualquier fuente para ser clonado molecularmente fue el P. multocida PMCs (DeAngelis y PadgetlMcCue, 2000) . El PMCs contiene 965 residuos de aminoácidos y se trata de 90% idéntica a pmHAS. Un soluble recombinante de Escherichia coli -derivado PMCs H04 cataliza la adición repetitiva de los azúcares de la UDPGalNAc y UOP-GlcUA a los aceptadores de oligosacáridos condroitina in vitre.

[0011J Heparosano [N-acetilheparosano], (-GlcUA-¡31, 4-GlcNAc-a1, 4-) , es la cadena principal de azúcar de repetición del polisacárido que se encuentra en la cápsula de ciertas bacterias patógenas asi como el precursor biocinética de la heparina o heparán sulfato se encuentra en animales desde la hidra hasta los vertebrados. En los mamiferos, las formas sulfatados se unen a una variedad de polipéptidos extremadamente importantes, incluyendo factores de hemostasia (por ejemplo, antitrombina... [Seguir leyendo]

1. La composición biomaterial. la composición comprime al menos uno de:

(a) un poHmero heparosano aislado a un paciente mamífero, en donde el polimero heparosano aislado es biocompatible con el paciente mamífero y es representado por la estructura (-GlcUA-beta1 , 4 -GlcNAc-alfa-1 , 4-) n, donde n es un integrante positivo mayor o igual que 10; y (b) la composición que comprime:

un poHmero heparosano aislado a un paciente mamífero, en donde el polímero heparosano aislado es biocompatible con el paciente mamífero yen el que el polimero heparosano aislado está representado por la estructura, (-GlcUA beta1, 4 -G1cNAc-alfa-1, 4-) n. en donde n es un entero positivo mayor que o igual a 10. substrato; y donde el poHmero heparosano es adherido al sustrato.

2. La composición biomaterial de la reivi ndicación 1, donde al menos uno:

(a) n is aproximadamente de 1.000; (b) el polimero heparosano es linear; y (c) el polimero heparosano es entrecruzado

3. La composición biomaterial de la reivindicación 1 (a) , donde la composición es in gel o semi-sólido n un estado particular o liquido.

4. La composición biomaterial de la reivindicación 1 (a) , donde la composición es al menos una inyectable o trasplantable.

5. La composición biomaterial de la reivindicación 1, donde al menos una es:

(a) la composición es considerablemente no susceptible a hialuronidasas y asi de este modos no es sustancialmente degradable en vivo; y (b) la composición es producida de manera recombinante.

6. La composición de biomaterial d la reivindicación 1 (b) , donde al menos uno:

(a) el polimero heparosano aislado está adherido al substrato de manera covalente; (b) el polimero heparosano no es de manera covalente adherido al substrato; (c) el substrato es seleccionado de un grupo que consiste en silice, silicona, semiconductores, vidrio, polimeros, compuestos orgánicos, inorgánicos, metales y otras combinaciones; y (d) al menos una porción de sustrato es un metal seleccionado de un grupo que consiste en oro. cobre, acero inoxidable, niquel. aluminio. titanio, aleación termosensitiva y combinaciones de las mismas.

7. Un kit para la administración de una composición de una paciente mamifero, conteniendo: La composición de cualquier reclamación de 1 a 6.

8. La composición biomaterial de la reclamación 1 (a) para usarlo en un método para proveer una cubierta en una superficie de un implante sintético, comprimiéndose en los pasos:

depositando la composición del biomaterial en al menos una porción de la superficie del implante sintético; y permitiendo la composición del biomaterial para formar una cubierta en la superficie del implante.

9. La composición del biomaterial de la reclamación 8 para usarlo en un método para proveer la cubierta en la superficie de un implante sintético donde al menos:

(a) n es aproximadamente de 1.000; (b) el polimero heparosano es linear; y (c) el polimero heparosano es entrecruzado.

10. La composición del biomaterial de la reclamación 8 para usar un método para proveer una cubierta en la superficie del implante sintético donde la menos un:

(a) En el paso para proveer el implante sintético. al menos una porción de la superficie del implante sintético es construido de un material seleccionado de un grupo que consiste en silíce, silicona, semiconductores, vidrio, polimeros, compuestos orgánicos, inorgánicos, metales y otras combinaciones; (b) n el paso de proveer un implante sintético, al menos una porción de superficie del implante sintético es construido de metal seleccionado de un grupo que consiste en oro, cobre, acero inoxidable, niquel, aluminio, titanio aleación termosensitiva y otras combinaciones.

(c) la cubierta de la superficie del implante sintético es sustancialmente no susceptible a hialuronidasas y de este modo no es sustancialmente degradada en vivo, y; (d) en el paso de proveer una composición de biomaterial, el biomaterial es recombinantemente producido.

11. La composición de biomaterial de cualquier reclamación de 1 a 6 para usarlo en un método de tejido incrementado en un paciente, comprimiendo los pasos:

administrando una cantidad efectiva de la composición de biomaterial en una paciente mamífero.

12. La composición de biomaterial de la reclamación 11 para usarlo en un método de tejido incrementado en un paciente, donde la administración de una cantidad efectiva del paso de composición de biomaterial es más adelante definida como un implante de una efectiva cantidad de la composición de biomaterial en una paciente mamifero.

13. La composición de biomaterial de la reclamación 11 para usarlo en un método de tejido incrementado en un paciente, donde la administración de una cantidad efectiva del paso de composición de biomaterial es más adelante definida como un implante de una efectiva cantidad de la composición de biomaterial en una paciente mamifero.

14. La composición de biomaterial de la reclamación 1 (a) para usarlo en un método de administración en una cantidad efectiva de la composición de biomaterial de un paciente mamifero.