USO DE POLIHIDROXIACILTIOALCANOATOS COMO BACTERICIDAS.

Uso de Polihidroxiaciltioalcanoatos como bactericidas.

La presente invención se refiere al uso de polihidroxiaciltioalcanoatos,

hidrolizados de estos, productos aislados del hidrolizado o composiciones que comprenden estos elementos como bactericidas. Además la presente invención se refiere al uso de estos elementos para la elaboración de medicamentos, preferiblemente bactericidas, la fabricación materiales bactericidas o recubrimiento de materiales.

La presente invención se encuadra dentro del Área de la Biotecnología en los sectores de la Industria Química, de la Industria Farmacéutica y de la Industria Alimentaria, entre otras. Específicamente la presente invención se refiere al uso de polihidroxiaciltioalcanoatos, hidrolizados de estos, productos aislados del hidrolizado o composiciones que comprenden estos elementos como bactericidas.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Los polihidroxialcanoatos (PHA), conocidos comúnmente como "bioplásticos", son polímeros biodegradables que se acumulan en forma de gránulos en el interior celular de algunas bacterias. Los bioplásticos son por consiguiente biopolímeros sintetizados a partir de fuentes renovables, que pueden ser biodegradados en condiciones controladas y que presentan características físico-químicas similares a las de los plásticos derivados de la industria petroleoquímica (Madison y Huisman, 1999. Microbio!. Mol. Bioi. Rev. 63: 21-53) Dado que los PHA no son tóxicos y son biodegradables y biocompatibles, estos compuestos tienen un gran potencial para múltiples aplicaciones debido a su posible uso como biomateriales.

Los PHA se clasifican en dos tipos principales de acuerdo a su estructura química: los PHA de cadena corta (scl-PHA, del inglés "short Chain length PHA") obtenidos a partir de monómeros con 4 ó 5 átomos de carbono y los de cadena media (mcl-PHAs del inglés "médium Chain length PHA") procedentes de monómeros con entre 6 y 14 átomos de carbono. Los diferentes PHA identificados hasta la fecha son polímeros lineales compuestos de 3-hidroxiácidos grasos exclusivamente de la configuración R (RHA). El peso molecular de estos polímeros varía entre 50.000-1.000.000 y su diversidad radica en las sustituciones en el carbono asimétrico en posición 3, que le confiere al polímero el carácter quiral (Prieto et al. 1999. J. BacterioI. 181: 858-868). Las propiedades físico-químicas de los PHA abarcan desde rígido y cristalino a lo flexible, amorfo y elastomérico, en función de su composición monomérica y de la longitud de la cadena lateral del polímero.

La síntesis de nuevos PHAs es de gran interés, ya que los nuevos biopolímeros, así como los monómeros que los componen, con nuevas propiedades físico-químicas, tienen potencialmente una enorme utilidad para la industria. En este sentido se ha descrito recientemente un proceso de obtención de un nuevo PHA denominado PHACOS que tiene una composición monomérica nueva, ya que contienen monómeros con grupos tioéster en la cadena lateral que les confieren nuevas propiedades físico-químicas y permiten su posterior modificación química (Fernández Escapa, I, Morales Ruiz, MV, García López JL, Prieto Jiménez MA 2010. Síntesis de polihidroxialcanoatos (PHA) con grupos tioésteres en la cadena lateral. Patente Española NQ P201031401; Escapa et al. 2011. Appl. Microbio!. Biotechnol. 89: 1583- 1598). Los monómeros de los PHACOS son ácidos (fí)-3-hidroxi-aciltioalcanoicos, como el ácido (ñ)-3-hidroxi-6-acetiltiohexanoico o el (ñ)-3-hidroxi-4-acetiltiobutanoico. El grupo acetiltioéster de la cadena lateral de los PHACOS supone la ventaja de que facilita su modificación química, lo cual implica que el PHA modificado tendrá nuevas propiedades, que proporcionan nuevas aplicaciones y/o mejoras en las mismas.

Una de las posibles propiedades requeridas para algunos materiales de uso clínico o alimentario entre otras, es su capacidad para actuar como materiales bacteriostáticos o bactericidas de tal manera que los objetos, embases o dispositivos construidos con estos materiales puedan evitar la proliferación de las bacterias (propiedad bacteriostática) o puedan incluso provocar la destrucción de las bacterias (propiedad antibacteriana o bactericida). Los polímeros antimicrobianos representan una clase de biocidas que se ha vuelto cada vez más importante como una alternativa a los biocidas existentes y en algunos casos incluso a los antibióticos (Siedenbiedel y Tiller. 2012. Polymers 4:46-71).

Se pueden distinguir tres tipos generales de polímeros antimicrobianos: biocidas poliméricos, polímeros biocidas y polímeros liberadores de biocidas. Los biocidas poliméricos son polímeros que constan de unidades de repetición bioactivas, es decir, los polímeros son múltiples biocidas interconectados, que actúan de manera similar a los monómeros. No siempre, la polimerización de monómeros biocidas conduce a polímeros antimicrobianos activos, ya sea, debido a que los polímeros son insolubles en agua o las funciones biocidas no llegan a su destino. Los polímeros biocidas son usualmente macromoléculas cargadas positivamente que interactúan con las células microbianas que generalmente llevan una carga negativa neta en la superficie debido

a sus proteínas de membrana, a los ácidos teicoicos en las bacterias Gram-positivas, y a los fosfolípidos cargados negativamente en la membrana externa de las bacterias Gram-negativas (Siedenbiedel y Tiller, 2012. Polymers 4:46-71).

Desde 1965 se conocen los polímeros antimicrobianos, cuando se describió que polímeros y copolímeros sintéticos preparados a partir de 2-metacriloxitropononas mataban bacterias (Cornell y Donaruma, 1965. J. Med. Chem. 8: 388-390). En la última década el número de polímeros aprobados por la FDA como de desinfectantes ha aumentado significativamente, lo que indica la necesidad de alternativas a los antibióticos y a los desinfectantes ambientalmente problemáticos. En este sentido se ha descrito la síntesis de compuestos que son inherentemente antimicrobianos. Por ejemplo los polímeros catiónicos han sido uno de los focos de atención (Waschinski y Tiller, 2005. Biomacromolecules 6: 235-243) incluyendo los que contienen amonio (Kenawy etal, 2002. J. Polym. Sci. A. Polym. Chem. 40: 2384-2393), sales de fosfonio (Popa etal, 2003. fíeact. Funct. Polym. 55:151-158), sales de piridinio (Tashiro, 2001. Macromol. Mater. Eng. 286: 63-87; Worley y Sun, 1996. Trends Polym. Sci. 4: 364- 70), poliguanidinas y polibiguanidinas (Albert et al., 2003. Biomacromolecules, 4: 1811-1817), polilisina (Hancock y Chapple, 1999. Antimicrob. Agents Chemother. 43: 1317-1323), poliacrilatos (Kenawy et al., 1998. Controlled Pelease 50: 145-152), poliestirenos (Gelman etal., 2004. Org. Lett. 6: 557-560) y polioxazolinas (Waschinski etal., 1998. Macromol. Biosci. 5:149-156).

El diseño de polímeros que imitan las estructuras complejas y las propiedades biológicas de las proteínas ofrece alternativas atractivas para la síntesis de péptidos naturales con actividad antibacteriana (Rennie et al., 2005. Ind. Microbiol. Biotechnol. 32: 296-300).

Se ha postulado que las largas cadenas de alquilo unidas a una cadena de polímero son capaces de penetrar en las membranas celulares de las bacterias (Tiller et al., 2001. Proc. Nati. Acad. Sci. 98: 5981-5985). Por otro lado la membrana de la célula bacteriana cargada negativamente juega un papel importante en su interacción con las sales de amonio cuaternario (Tashiro, 2001. Macromol. Mater. Eng. 286: 63-87). Cuando las sales de amonio electrostáticamente cargadas son adsorbidas en la pared de la célula en combinación con las cadenas de alquilo que penetran la pared celular

producen fugas de contenido citoplásmico que finalmente inducen la muerte celular (Adelmann etal., 2009. Europ. Polym. J. 45: 3093-3107).

Por otro lado, es conocido que algunos biopolímeros de origen natural son capaces de actuar como bacteriostáticos o antibacterianas. Por ejemplo, es conocido que los quitosanos tienen actividad antibacteriana sobre bacterias Gram-positivas y se ha pensado en utilizar estos quitosanos como conservantes para aditivos alimentarios. (No et al., 2002. Irtt. J. Food. Microbiol. 74: 65-72; Liu etal., 2001. J. Appl. Polym. Sci. 79: 1324-1335; Wang y Chen, 2005. J. Appl. Polym. Sci. 98: 391-400; Shaban etal., 2002. Nahrung/Food 46: 337-340). Se han sintetizado también películas de quitosano y almidón con actividad antibacteriana (Durango etal., 2006. Packag. Technol. Sci. 19: 55-59). Se han estudiado también las propiedades antibacterianas y biodegradables de los polihidroxialcanoatos intercalados con quitosanos y quitooligosacaridos a través de tratamiento con ozono (Hu etal., 2003. J. Appl. Polym. Sci. 88: 2797-2803).

También es conocido que algunos de estos biopolímeros se pueden modificar con sustancias antibióticas y en este sentido se han preparado derivados de quitosanos modificados con sulfanilamidas que presentan activad antifúngica (Zhong et al., 2007. Carbohydr. Res. 342: 2390-2395).

Por otra parte se sabe que las bacterias del genero Staphylococcus y en particular la especie Staphylococcus aureus es una de las bacterias que más infecciones causan en humanos. La capacidad de esta bacteria... [Seguir leyendo]

1. Composición bactericida que comprende un polihidroxiaciltioalcanoato, un hidrolizado del mismo, un producto aislado del hidrolizado o cualquiera de sus combinaciones.

2. Uso "ex-vivo' de un polihidroxiaciltioalcanoato, un hidrolizado del mismo, un producto aislado del hidrolizado, o una composición bactericida según la reivindicación 1, como bactericida.

3. Uso de un polihidroxiaciltioalcanoato, un hidrolizado del mismo, un producto aislado del hidrolizado, o una composición bactericida según la reivindicación 1, para la elaboración de un medicamento.

4. Uso de un polihidroxiaciltioalcanoato, un hidrolizado del mismo, un producto aislado del hidrolizado, o una composición bactericida según la reivindicación 1, para la elaboración de un medicamento para el tratamiento de enfermedades bacterianas.

5. Uso de un polihidroxiaciltioalcanoato, un hidrolizado del mismo, un producto aislado del hidrolizado, o una composición bactericida según la reivindicación 1, para la fabricación de un material bactericida.

6. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5 donde la bacteria pertenece al género Staphyiococcus.

7. Uso según la reivindicación 6 donde la bacteria pertenece a la especie Staphyiococcus aureus.

8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 donde el polihidroxiaciltioalcanoato es un poli-acetiltiohidroxialcanoato.

9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8 donde los monómeros que forman el polihidroxiaciltioalcanoato son ácidos (fí)-3-hidroxi-aciltioalcanoicos.

10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9 donde los monómeros del polihidroxiaciltioalcanoato se seleccionan de entre 3-hidroxi-6- acetiltiohexanoico, ácido 3-hidroxi-4-acetiltiobutanoico, y los derivados hidroxilados de los ácidos 6-acetiltiohexanoico, 5-acetiltiopentanoico, 2,5- bis(acetilsulfanil)pentanoico, 4-acetiltiobutanoico, 3-acetilsulfanilbutanoico, 11- acetiltioundecanoico, 16-acetiltiohexadecanoico, 5-acetiltiooctanoico, 5- propanoiiltiooctanoico, 5-butanoiltiooctanoico, 12-acetiltiododecanoico, 6- acetilsulfanil-8-metilsulfaniloctanoico, 8-acetilsulfanil-6-sulfaniloctanoico, 5-(2- metilpropanoilsulfanil)octanoico ó 6,8-bis(acetilsulfanil)octanoico.

11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10 donde el

polihidroxiaciltioalcanoato se encuentra formado por un único tipo de monómero.

12. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 donde el

polihidroxiaciltioalcanoato tiene la fórmula (III):

ch3

L \L J _

(no

donde n tiene un valor entre 1 y 12.

13. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 donde el hidrolizado contiene únicamente ácidos (ñ)-3-hidroxi-aciltioalcanoicos.

14. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 donde un producto aislado del hidrolizado es un ácido (ñ)-3-hidroxi-aciltioalcanoico.

15. Uso según cualquiera de las reivindicaciones 13 ó 14 donde el ácido (fí)-3-

5 hidroxi-aciltioalcanoico se selecciona de entre el ácido (fí)-3-hidroxi-6-

acetiltiohexanoico, el ácido (fí)-3-hidroxi-4-acetiltiobutanoico, y los derivados hidroxilados de los ácidos 6-acetiltiohexanoico, 5-acetiltiopentanoico, 2,5- bis(acetilsulfanil)pentanoico, 4-acetiltiobutanoico, 3-acetilsulfanilbutanoico, 11- acetiltioundecanoico, 16-acetiltiohexadecanoico, 5-acetiltiooctanoico, 510 propanoiiltiooctanoico, 5-butanoiltiooctanoico, 12-acetiltiododecanoico, 6-

acetilsulfanil-8-metilsulfaniloctanoico, 8-acetilsulfanil-6-sulfaniloctanoico, 5-(2- metilpropanoilsulfanil)octanoico ó 6,8-bis(acetilsulfanil)octanoico.