Membrana funcionalizada para cámara de encapsulación de células que producen, como mínimo, una sustancia de interés terapéutico y órgano bioartificial que comprende dicha membrana.

Membrana semipermeable funcionalizada, para la fabricación de una cámara de encapsulación de células secretoras de un órgano bioartificial compuesto de un soporte biocompatible poroso caracterizada porque:

- dicho soporte biocompatible poroso es previamente tratado para que su energía superficial sea superior o igual a 50 mJ.m-2;

- los poros de dicho soporte biocompatible poroso tienen un tamaño interno que oscila entre 5 y 100 nm y

- dicha membrana semipermeable funcionalizada incluye, como mínimo, dos capas cada una de las cuales incluye un polímero hidrófilo y, como mínimo, una molécula biológicamente activa.

Membrana funcionalizada para cámara de encapsulación de células que producen, como mínimo, una sustancia de interés terapéutico y órgano bioartificial que comprende dicha membrana.

La presente invención se refiere a los órganos bioartificiales ¡mplantables en el organismo de un paciente y que se presentan en forma de dispositivos que encapsulan células secretoras de sustancias de interés terapéutico.

El tratamiento de patologías que precisan de un aporte continuo de sustancias de interés terapéutico al organismo ha hecho que sea necesaria la creación de dispositivos que se puedan implantar en el organismo del paciente y que sean capaces de liberar dichas sustancias de forma eficaz, en ocasiones durante largos periodos de tiempo.

Para cubrir dicha necesidad se han desarrollado órganos bioartificiales que contienen células productoras de una o varias sustancias de interés terapéutico. Las células contenidas en un órgano bioartificial se encuentran confinadas en espacios internos, o cámaras de encapsulación, delimitadas por, como mínimo, una membrana semipermeable. Dicha membrana semipermeable debe permitir la difusión de sustancias de interés terapéutico hasta las células diana del organismo del paciente, y a la vez debe ser impermeable a los anticuerpos y a las células inmunitarias de dicho paciente.

Un órgano bioartificial es un dispositivo que contiene, como mínimo, una cámara de encapsulación constituida, como mínimo, por una membrana semipermeable; dicha cámara de encapsulación está destinada a contener células secretoras de una sustancia de interés terapéutico.

La sustancia de interés terapéutico puede ser un neurotransmisor, una hormona, un factor de crecimiento o una citocina; por ejemplo, y sin carácter limitativo, insulina, hormona de crecimiento o calcitonina.

Un ejemplo de este tipo de dispositivo se describe en la Solicitud Internacional WO 2/649 que se centra más especialmente en el desarrollo de membranas semipermeables con propiedades mecánicas y de permeabilidad selectiva mejoradas para la fabricación de órganos bioartificiales que consisten en una cámara de encapsulación de células productoras de una sustancia activa. Cuando se implanta en el paciente, dicho órgano bioartificial permite la liberación de la sustancia activa y el tratamiento del paciente.

Una dificultad que se ha encontrado tras la implantación de dicho tipo de dispositivo es la duración relativamente corta de su eficacia, que es debida a la falta de oxigenación de las células encapsuladas en la cámara de encapsulación así como su inactivación a causa de citocinas de bajo peso molecular producidas por las células inmunitarias del paciente receptor.

Sigrist y otros han mejorado la viabilidad de los islotes pancreáticos encapsulados en una cámara de encapsulación constituida por una membrana semipermeable de poliacrilonitrilmetalilsulfonato de sodio (membrana "AN69" de la empresa HOSPAL) al añadir en el interior de dicha cámara, el factor de crecimiento de las células epiteliales (VEGF). Tras la implantación de un órgano bioartificial en ratones, constituido por la cámara de encapsulación que se ha descrito, la difusión de VEGF a los tejidos próximos al implante ha facilitado la angiogénesis alrededor de dicho implante (J. of Vascular Research, 23, 4(4):359-67 y Cell Transplantation, 23, vol.12, pp.627-635).

Sin embargo, esta técnica tiene límites en lo que respecta a la débil difusión de VEGF a través de las paredes de la cámara y en la importancia de inducir la angiogénesis lo más rápido posible a partir de la implantación del órgano bioartificial.

La patente USA 5,262,55 propone un páncreas artificial constituido por una cámara de encapsulación dotada de una membrana inmunoprotectora y que contiene islotes pancreáticos en una matriz de polímero termosensible; el contenido de la cámara de encapsulación se puede renovar tras la implantación gracias a dos tubos finos que unen el interior de la cámara de encapsulación con el exterior del organismo del paciente. El carácter inmunoprotector de la membrana semipermeable se lo confiere la impermeabilidad de dicha membrana que evita la entrada de células del sistema inmunitario en el dispositivo. Dicha patente también propone incluir, en la matriz de polímero termosensible, micropartículas de polímeros que permitan la liberación de agentes activos destinados a inducir la vascularización o a inhibir la actividad macrofágica alrededor de la cámara de encapsulación. El doble inconveniente de este dispositivo es la localización de las micropartículas de polímeros en el interior de la cámara de encapsulación (difusión débil a través de la membrana semipermeable) y la liberación y posterior acumulación no deseada del polímero que constituye las micropartículas en el organismo en el momento de la liberación de los agentes activos.

La Solicitud Internacional WO 94/26399 describe membranas semipermeables en las que los agentes activos están fijados mediante enlaces covalentes; sin embargo, este tipo de membrana no es satisfactoria ya que su preparación exige una etapa suplementaria de fijación covalente de los agentes activos y la cantidad de estos agentes se limita a aquellos presentes en la superficie de la membrana.

La Solicitud USA 26/198864 describe membranas para interfaces biológicas destinadas a recubrir dispositivos implantados, tales como sondas de medición de glucemia. Estas membranas constan de dos partes, la capa de soporte y la capa externa, que tiene un relieve muy marcado (estructura alveolada que presenta cavidades de un tamaño de 2 a 1 pm) y que permite el desarrollo de vasos sanguíneos. Este documento también describe la posibilidad de añadir agentes activos a dichas membranas, especialmente para limitar las inflamaciones y favorecer la vascularización; entonces dichos agentes se pueden incorporar bien en la matriz de la membrana (compuesta de policarbonato, PVA o polímeros celulósicos) o bien son adsorbidos o unidos mediante enlaces covalentes a la superficie de la membrana. La utilización de estas membranas para la fabricación de sondas destinadas a la detección de sustancias tales como la glucosa en el organismo precisan un relieve especial y una gran permeabilidad de las membranas; los inventores han constatado que la estructura particular de dichas membranas, en especial, el hecho de que sus poros estén interconectados (lo que lleva a que las células obstruyan los poros de forma que se impida la circulación de moléculas biológicamente activas y de sustancias de interés terapéutico), que la capa de soporte no presente un umbral de corte seleccionado específicamente para asegurar una permeabilidad selectiva y que se utilicen materiales hidrófobos para la elaboración de la capa externa de estas membranas, conlleva que dichos soportes no sean compatibles con su utilización para la preparación de un órgano bioartificial y para su funcionamiento tras la implantación en el paciente.

Por este motivo, han surgido diversas dificultades a raíz de implantes de órganos bioartificíales en pacientes; en primer lugar se deberá evitar o limitar (i) la inflamación de los tejidos del paciente a causa de la implantación de un órgano bioartificial, y (ii) la introducción de citocinas y quimiocinas en la cámara reactiva, ya que destruirían las células secretoras. Además, para la oxigenación de las células secretoras encapsuladas en el órgano bioartificial y la difusión óptima de la sustancia de interés terapéutico en el organismo, es necesario vascularizar los tejidos que rodean al órgano bioartificial. Por lo tanto es necesario mejorar las propiedades de las membranas que se utilizan en la fabricación de órganos bioartificiales para acelerar la implantación y la puesta en funcionamiento (secreción de sustancias de interés terapéutico) de dichos órganos bioartificiales en el organismo del paciente.

Los inventores han desarrollado un nuevo tipo de membranas semipermeables funcionalizadas por, como mínimo, dos moléculas biológicamente activas; siendo útiles dichas membranas para la fabricación de órganos bioartificiales.

Una membrana semipermeable se considera funcionalizada cuando incluye una molécula biológicamente activa cuya liberación in vivo facilita la implantación de un órgano bioartificial y mejora su funcionamiento.

Los inventores han demostrado que la implantación de órganos bioartificiales compuestos de una membrana semipermeable funcionalizada por heparina y VEGF a título de moléculas biológicamente activas permitía evitar una reacción inflamatoria alrededor del órgano bioartificial y facilitaba el desarrollo de vasos sanguíneos alrededor del órgano bioartificial al cabo de tan... [Seguir leyendo]

1. Membrana semipermeable funcionalizada, para la fabricación de una cámara de encapsulación de células secretoras de un órgano bioartificial compuesto de un soporte biocompatible poroso caracterizada porque:

- dicho soporte biocompatible poroso es previamente tratado para que su energía superficial sea superior o Igual a 5 mJ.m'2;

- los poros de dicho soporte biocompatible poroso tienen un tamaño Interno que oscila entre 5 y 1 nm y

- dicha membrana semipermeable funcionalizada Incluye, como mínimo, dos capas cada una de las cuales incluye un polímero hidrófilo y, como mínimo, una molécula biológicamente activa.

2. Membrana semipermeable funcionalizada, según la reivindicación 1, caracterizada porque el polímero hidrófilo es seleccionado entre compuestos celulósicos, pollacrilamidas y sus copolímeros, polivinilpirrolidona (PVP) y sus copolímeros, polivinilalcoholes, copolímeros de acetato de vinilo, polietilengllcoles, pollpropllengllcoles, poli(met)acrilatos hidrófilos, pollsacárldos, polímeros a base de ácido hialurónlco y qultosanos.

3. Membrana semipermeable funcionalizada, según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizada porque la molécula biológicamente activa es seleccionada entre agentes antiinflamatorios, agentes antiinfecciosos, anestésicos, factores de crecimiento, agentes estimulantes de la angiogénesis y/o inductores de la vascularización, agentes Inductores de la cicatrización, agentes inmunosupresores, agentes antitrombóticos entre ellos agentes antiagregantes y agentes antlcoagulantes, Inhibidores de la enzima de conversión de la angiotensina (ECA) o moléculas estimulantes de la secreción de Insulina.

4. Membrana semipermeable funcionalizada, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque Incluye, como mínimo, dos capas de polímero hidrófilo y de molécula biológicamente activa, la primera de dichas capas se ubica entre dicho soporte y la segunda capa e incluye un factor de crecimiento celular y la segunda de dichas capas incluye un agente antitrombótico.

5. Membrana semipermeable funcionalizada, según la reivindicación 4, caracterizada porque dicho factor de crecimiento celular es VEGF y porque dicho agente antltrombótico es una heparina.

6. Utilización de una membrana, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para la fabricación de una cámara de encapsulación de células secretoras que producen, como mínimo, una sustancia de interés terapéutico.

7. Cámara de encapsulación de células secretoras que producen, como mínimo, una sustancia de interés terapéutico caracterizada porque sus paredes están formadas por una membrana semipermeable funcionalizada según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que delimita un espacio susceptible de contener células secretoras que producen, como mínimo, una sustancia de interés terapéutico.

8. Órgano bioartificial caracterizado porque Incluye, como mínimo, una cámara de encapsulación, según la reivindicación 7.

9. Órgano bioartificial, según la reivindicación 8, caracterizado porque se trata de un páncreas bioartificial que contiene células de islotes pancreáticos.