Solubilización y suministro dirigido de fármacos con polímeros anfifílicos de autoensamblaje.

Un polimero tipo peine que consiste esencialmente en la siguiente estructura:

**Fórmula**

que comprende un esqueleto formado por restos alternados de los puntos de las ramificaciones B y los bloques de polimero A hidrofilicos, solubles en agua; y que tiene cadenas laterales hidrofabicas C adosadas a los restos de los puntos de ramificacion, en donde A se selecciona del grupo que consiste en poli(etilenglicol), poli(propilenglicol), poli(etileninnina), poli(alcohol vinilico), poli(vinilpirrolidona), polisacaridos y co-polimeros de estos; en donde los puntos de las rannificaciones B son los conjugados de ditiotreitol (DTI), ditioeritritol (DTE) o 2,3-diaminobutano-1,4- ditiol con dos molecules de acid° maleico, y en cada cadena lateral C se selecciona independientemente del grupo que consiste en cadenas alifaticas C8-C20, poli(acido glicalico), poli(acido DL-lactico), poli(acido L-lactico), copolinneros de hidroxiacidos de poli(acido glicOlico) y poli(acido lactico), poli(aminoacidos), poli(anhidridos), poli(ortoesteres) y poli(fosfoesteres), poli(epsilon-caprolactona), poli(delta-valerolactona), poli(gamma- butirolactona) y poli(bete-hidroxibutirato), colesterol, acido cOlico y acid° litocalico; en donde el peso molecular de cada resto C es entre 50 y 1.000; en donde n varia de 3 a 100; y en donde, como promedio, 1

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente Invención se refiere a los campos de los polímeros anfifíllcos, y específicamente a polímeros de tipo peine, formadores de micelas biocompatibles. La invención también se refiere a los campos de solubilización de fármacos y del suministro dirigido de fármacos.

ANTECEDENTES

Los copolímeros de bloque anfifílicos que comprenden un bloque hidrofóbico y un bloque hidrofílico han sido bien estudiados en los años recientes, debido a su capacidad de autoensamblaje en diversas nanoestructuras a medida que se varía el disolvente circundante. Véase Cameron et al, Can. J Chem./Rev. Can. Chim. 77:1311-1326 (1999). En soluciones acuosas, el compartimiento hidrofóbico de un polímero anfifílico tiene tendencia al autoensamblaje, a fin de evitar el contacto con agua y minimizar la energía libre interfacial del sistema. Al mismo tiempo, los bloques hidrofílicos forman una corona hidratada en el ambiente acuoso y, de esta manera, los agregados mantienen una estructura termodinámicamente estable. El resultado es una suspensión coloidal similar al látex estable de partículas de agregado de polímero que tiene centros hidrofóbicos y coronas hidrofílicas.

Los copolímeros anfifílicos tipo peine difieren de los copolímeros en bloque en que el esqueleto es mayormente hidrofóbico o hidrofílico, con cadenas de polímeros de polaridad opuesta pendientes del esqueleto en lugar de incorporados a él. Los copolímeros de tipo peine han sido preparados a partir de esqueletos hidrofóbicos y ramas hidrofílicas (Mayes et al., patente de los Estados Unidos n° 6.399.7), y también con esqueletos hidrofílicos y ramas hidrofóbicas (Watterson et al, patente de los Estados Unidos N° 6.521.736). Los primeros se usaron para proveer la presentación multivalente de ligandos de receptores de superficie celular, mientras que los últimos se usaron para solubilizar fármacos y suministrarlos a las células.

Los agregados de polímeros anfifílicos han sido estudiados como portadores para solubilizar fármacos insolubles, como vehículo para el suministro dirigido de fármacos, y como sistemas de provisión de genes. Tienen una estructura más estable que las micelas convencionales de bajo peso molecular, debido al arrollamiento de las cadenas y/o al carácter cristalino de la región hidrofóbica interior. La naturaleza polimérica del vehículo hace que los agregados sean relativamente inmunes a la desintegración que sufren los liposomas comunes cuando se diluyen por debajo de su concentración crítica de micela. También tienen una ventaja sobre las composiciones de suministro liposomal de fármacos tradicionales en que la ausencia de una membrana bicapa les permite fusionarse más fácilmente con las membranas celulares y suministrar su carga directamente a la célula. La naturaleza anfifílica de los agregados también confiere actividad símil detergente, y los agregados dirigidos adecuadamente parecen ser capaces de fusionarse con las proteínas de la cubierta viral y alterarlas.

Debido a la excelente biocompatibilidad del poli(etilenglicol) (PEG) y a la aparente capacidad de las partículas firmes recubiertas por PEG para evitar el sistema reticuloendotelial, las micelas, los liposomas y los polímeros que incorporan PEG han sido considerados extensamente como materiales para los sistemas de suministro de fármacos. Existen muchos informes sobre el uso de poli(etilenglicol) (PEG) como componente hidrofílico de los PEG-lípidos (que forman liposomas y micelas); véase por ejemplo Krishnadas et al., Pharm. Res. 2:297-32 (23). También se han estudiado los copolímeros de bloque anfifílicos autoensamblados, que se autoensamblan para formas polimerosomas más robustos, como vehículos para la solubilización y el suministro de fármacos (Photos et al., J. Controlled Release, 9:323-334 (23)). Véase también Gref et al., ¡nt. Symp. Controlled Release Mater. 2:131 (1993); Kwon et al., Langmuir, 9:945 (1993); Kabanov et al., J. Controlled Release, 22:141 (1992); Alien et al., J. Controlled Release, 63:275 (2); Inoue et al., J. Controlled Release, 51:221 (1998); Yu y Eisenberg, Macromolecules, 29:6359 (1996); Discher et al., Science, 284:113 (1999); Kim et al., patente de los Estados Unidos N° 6.322.85; Seo et al., patente de los Estados Unidos N° 6.616.941 y Seo et al., patente europea N° EP 583955. También se ha informado el uso de poli(etilenimina) (PEI) con esta función, con atención centrada en el suministro de oligonucleótidos (Nam et al., patente de los Estados Unidos N° 6.569.528; Wagner et al., publicación de solicitud de patente de los Estados Unidos N° 24248842). En una vena similar, Luo et al., en Macromolecules 35:3456 (22), describe dendrímeros de poliamidoamina conjugados con PEG (PAMAM) adecuados para el suministro de polinucleótidos.

Además de la necesidad de solubilizar, distribuir y suministrar fármacos, hay una necesidad de sistemas de suministro dirigido de fármacos que se alojen específicamente en un tejido, tumor u órgano blanco. Esto usualmente se logra por fijación de anticuerpos u otros ligandos con afinidad especifica por las paredes celulares en el sitio blanco. Sin embargo, PEG carece de grupos funcionales, excepto en los extremos de las cadenas de polímeros, y la mayor parte de los grupos terminales son inevitablemente capturados por enlaces con el otro componente del copolímero de bloque. Por esta razón, por lo general la fijación de los restos blanco, tales como anticuerpos o moléculas de adhesión celular, a los copolímeros de bloque PEG generalmente se limita al bloque no PEG, el cual lamentablemente no es la parte del copolímero normalmente expuesto en la corona del agregado autoensamblado.

El fenómeno de separación de fase que da por resultado el autoensamblaje de los copolímeros de bloque en agregados de polímero es fácilmente reversible, y se ha intentado aumentar la estabilidad de los agregados

mediante la formación de enlaces cruzados con el centro hidrofóbico (véase patente europea N° EP 55282). También se ha intentado la fijación covalente del fármaco al componente hidrofóbico de un copolímero de bloque (Park y Yoo, patente de los Estados Unidos N° 6.623.729; patente europea N° EP 39737).

El documento US5919442 divulga conjugados de polímeros hiper-ramificados tipo peine que comprenden un núcleo alargado con una pluralidad de brazos que se ramifican desde el mismo dando el aspecto de un peine, es decir, estos polímeros comprenden generaciones sucesivas de ramificaciones que se desvían antes de la generación de nuevas ramificaciones.

El documento US WO 3/78489 divulga copolímeros dibloque, tribloque y de estrella que consisten en componentes hidrofóbicos e hidrofílico alternos.

Además, el documento US 24/248842 divulga polietilenimina lineal conjugada aleatoriamente con cadenas laterales hidrofíllcas (por ejemplo, polietilengllcol) y muestra la complejación de estos copolímeros ramificados aleatoriamente con el ADN.

Aún persiste una necesidad de un sistema de suministro de fármacos que sea estable, biocompatible, capaz de fijarse a los restos blanco en el exterior de los agregados, y eficiente para suministrar fármacos a los blancos celulares deseados.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Se proporcionan en la presente polímeros de acuerdo con las presentes reivindicaciones, así como composiciones farmacéuticas que comprenden estos polímeros y métodos que emplean estos polímeros de acuerdo con las presentes reivindicaciones.

Además, se describen en la presente moléculas de polímeros tipo peine biocompatibles que comprenden un esqueleto hidrofílico que tiene restos en los puntos de las ramificaciones, y ramas hidrofóbicas adosadas a estos restos de los puntos de las ramificaciones. Se describen en la presente suspensiones acuosas de agregados de polímeros formados a partir de dichos polímeros, y métodos para solubilizar compuestos orgánicos insolubles o muy poco solubles, tales como fármacos, tinturas, vitaminas y similares, al incorporar dichos compuestos en los centros hidrofóbicos de los agregados de polímeros. El método para solubilizar las especies orgánicas insolubles en agua en un disolvente acuoso comprende básicamente poner en contacto las especies orgánicas insolubles en agua con un polímero descrito en la presente en un disolvente acuoso o acuoso mixto.

En formas de realización particulares, los puntos de las ramificaciones comprenden además grupos funcionales reactivos capaces de servir como puntos de fijación para los restos blanco. En formas particularmente preferidas de realización, los restos blanco tales como ligandos o anticuerpos están covalentemente unidos a los restos de los puntos de las ramificaciones de los polímeros descritos... [Seguir leyendo]

1. Un polímero tipo peine que consiste esencialmente en la siguiente estructura:

que comprende un esqueleto formado por restos alternados de los puntos de las ramificaciones B y los bloques de polímero A hidrofílicos, solubles en agua; y que tiene cadenas laterales hidrofóbicas C adosadas a los restos de los puntos de ramificación, en donde A se selecciona del grupo que consiste en poli(etilenglicol), poli(propilenglicol), poli(etilenímina), poli(alcohol vinílico), poli(vinilpirrolidona), polisacáridos y co-polimeros de estos; en donde los puntos de las ramificaciones B son los conjugados de ditiotreitol (DTT), ditioeritritol (DTE) o 2,3-diaminobutano-1,4- ditiol con dos moléculas de ácido maleico, y en i cada cadena lateral C se selecciona independientemente del grupo que consiste en cadenas alifáticas C8-C2, poli(ácido glicólico), poli(ácido DL-láctico), poli(ácido L-láctico), copolímeros de hidroxiácidos de poli(ácido glicólico) y poli(ácido láctico), poli(aminoácidos), poli(anhídridos), poli(ortoésteres) y poli(fosfoésteres), poli(epsilon-caprolactona), poli(delta-valerolactona), poli(gamma- butirolactona) y poli(beta-hidroxibutirato), colesterol, ácido cólico y ácido litocólico; en donde el peso molecular de cada resto C es entre 5 y 1.; en donde n varía de 3 a 1; y en donde, como promedio, 1 < p < 4.

2. El polímero de la reivindicación 1, en donde, como promedio, p varía de 2 hasta 4.

3. El polímero de la reivindicación 1, en donde, como promedio, 1,5 < p < 2.

4. Un polímero de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además uno o más grupos funcionales reactivos X fijados a cada resto de los puntos de las ramificaciones, y que consiste esencialmente en la siguiente estructura:

en donde X se selecciona del aruoo aue consiste en -NH?.- SH.- CHO.- NHNH?.- COOH.- CONHNH?, haloacilo, acetoacetilo- -CN.- OCN.- SCN.- NCO.- NCSL vinílico. acrilico. alilico. maleico. cinámico, acetilencarboxi v acetilencarboxamido: v en donde, como promedio, r varía de 1 a 4.

5. El polímero de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el polímero de bloque A se selecciona del grupo que consiste en poli(etilenglicol) y poli(propilenglicol), y sus copolímeros.

6. El polímero de la reivindicación 5, en donde el polímero de bloque A es poli(etilenglicol).

7. El polímero de la reivindicación 6, en donde el polímero de bloque Atiene una longitud promedio de entre 4 y 7 unidades de monómero.

8. El polímero de la reivindicación 6, que tiene la estructura

i. O

" X

V~®T

V*

d:

en donde m es 47, e Y e Y son seleccionadas independientemente del grupo que consiste en R, OR, COOR, SR, NHR, NRR, ONHR, NHOR, NRNH2, NHNHR, NRNHR, y NHNRR, en donde R y R son independientemente seleccionados del grupo que consiste en hidrocarburos lineales opcionalmente sustituidos con uno o más 5 sustituyentes hidrofílicos, hidrocarburos policiclicos opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyentes hidrofílicos, aminoácidos, péptidos y polímeros hidrofóbicos.

9. El polímero de la reivindicación 6 que tiene la estructura

YO

J

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o

JL

'(OCHíGHífe.-

r

i»

en donde m es 4-7, e Y e Y son seleccionados independientemente del grupo que consiste en R, COR, COOR, CONHR, CONRR, CONHOR, CONRNH2, CONHNHR, CONRNHR, y CONHNRR, en donde R y R son seleccionados independientemente del grupo que consiste en hidrocarburos lineales opcionalmente sustituidos con 15 uno o más sustituyentes hidrofílicos, hidrocarburos policiclicos opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyentes hidrofílicos, aminoácidos, péptidos y polímeros hidrofóbicos.

1. El polímero de la reivindicación 6 que tiene la estructura

en donde m es 4-7, y R y R son seleccionados independientemente del grupo que consiste en hidrocarburos lineales opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyentes hidrofílicos, hidrocarburos policiclicos opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyentes hidrofílicos, aminoácidos, péptidos y polímeros hidrofóbicos.

11. El polímero de la reivindicación 6 que tiene la estructura

(OCH2GH2>m-

en donde m es de 4 a aproximadamente 7 y n es de 3 a aproximadamente 1, y en donde, en cada aparición de la unidad monomérica que tiene la estructura mostrada, Y e Y' son seleccionados independientemente del grupo que consiste en OH, COOH, SH, NH2, NHR, ONH2, NHOH, NHNH2, y NRNH2, en donde R es seleccionado del grupo que consiste en alquilo Ci a Cs y (CH2)kY, donde k es de 2 a 5.

12. El polímero de la reivindicación 6 que tiene la estructura

en donde m es 4 a aproximadamente 7 y n es 3 a aproximadamente 1 y en donde, en cada aparición de la unidad monomérica que tiene la estructura mostrada, Y e Y' son seleccionados independientemente del grupo que consiste en OH, COOH, SH, NH2, NHR, ONH2, NHOH, NHNH2, y NRNH2, en donde R es seleccionado del grupo que consiste en alquilo i a Cs y (CH2)kY, donde k es de 2 a 5; W y W son independientemente O o H2, y en donde, en cada aparición de la unidad monomérica, Z y Z' son seleccionados independientemente del grupo que consiste en hidrocarburos lineales opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyeles hidrofilicos, hidrocarburos policiclicos opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyentes hidrofílico, aminoácidos, péptidos y polímeros hidrofóbicos.

13. El polímero de la reivindicación 6 que tiene la estructura

en donde m es 4-7, e Y e Y' son seleccionados independientemente del grupo que consiste en R, OR, COOR, SR, NHR, NRR, ONHR, NHOR, NRNH2, NHNHR, NRNHR', y NHNRR', en donde R y R' son seleccionados independientemente del grupo que consiste en hidrocarburos lineales opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyentes hidrofilicos, hidrocarburos policiclicos opcionalmente sustituidos con uno o más sustituyentes hidrofilicos, aminoácidos, péptidos y polímeros hidrofóbicos; y en donde, en cada aparición de la unidad monomérica, W y W son seleccionados independientemente del grupo que consiste en H, -COCH=CH2, - COC(CH3)=CH2, COCH=CHC2H, y -C(CH3)=CHC2H.

14. El polímero de la reivindicación 4-, que comprende adicionalmente un resto blanco fijado a uno o más de los grupos funcionales reactivos X presentes en el polímero.

15. El polímero de la reivindicación 14, en donde el resto blanco es seleccionado del grupo que consiste en ligandos específicos para receptor, anticuerpos, en particular anticuerpos monoclonales, fragmentos de anticuerpos, péptidos que comprenden una secuencia de aminoácido RGD, péptidos que comprenden un motivo YISRG, factores de crecimiento, derivados de ácido siálico, derivados del ácido N-acetilneuramínico; folato, metotrexato, ácido pteroico, estradiol, estratriol, testosterona, manosa-6-fosfato, azúcares, vitaminas, triptófano, aminoalquiloadamantanos, Fuzeon (enfuvritida), PRO-542 (CD4-lgG2), BMS-48843 (1-(4-benzoilPÍPerazin-1-ih-2-(4,7-dimetoxi-1H-pirrolo- f2.3-clPÍridin-3-il)etan-í.2-diona1. ácido siálico, ácido 2-desoxi-2,3-dideshidro-N-acetilneuramínico, 4-guanidino- Neu5Ac2en (zanamivir), oseltamivir, y RWJ-2721 (peramivir).

16. Una composición farmacéutica que comprende un polímero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1- 15, y que comprende además una cantidad eficaz de un agente farmacológicamente activo.

17. Un método para aumentar la solubilidad de una sustancia en un disolvente acuoso, que comprende poner en contacto la sustancia con un polímero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-15 para formar un complejo soluble en agua de la sustancia y el polímero.

18. El método de la reivindicación 17, en donde la sustancia es seleccionada del grupo que consiste en vitaminas, nutrientes, fármacos, tinturas, complejos de ácido nucleico y agentes de obtención de imágenes.