Materiales en forma de redes poliméricas interpenetrantes que combinan un gel de fibrina y una red de polietilenglicol.

Procedimiento de preparación de un material en forma de red polimérica interpenetrante (RPI) que combina un gel físico de fibrina y una red de polietilenglicol (PEG),

que comprende las siguientes etapas: i) preparar una mezcla introducido en un tampón

- una solución de fibrinógeno,

- monómeros de fórmula (I):

X1-(CH2-CH2-O)n-X2

en la que X1 y X2, son grupos químicos idénticos o diferentes, seleccionados entre el grupo que comprende vinilo, acrilato, metacrilato o alilo y n es un número entre 1 y 140,

- opcionalmente monómeros de fórmula (II) seleccionados entre los derivados de polietilenglicol que tienen un grupo seleccionado entre el grupo que comprende -CH3, -NH2, -OH, -CH2CH3, le vinilo, acrilato, metacrilato o alilo; derivados de acrilato, metacrilato y estireno seleccionados entre el grupo que comprende hidroxietilmetacrilato, hidroxietilacrilato, acetato de vinilo, N-vinil pirrolidona, N-vinil piridina, acrilonitrilo, ácido acrílico, estireno sulfonato sódico, bromuro de (vinilbencil)trimetil-amonio, cloruro de (vinilbencil)trimetil-amonio, cloruro de trimetilviniloxicarbonilmetil- amonio, bromuro de trimetil-viniloxicarbonilmetil-amonio, bromuro de trietil-2- viniloxicarbonil-etil)-amonio, bromuro de aliloxicarbonilmetil-trimetil amonio, poli(etilenglicol)metacrilato, poli(etilenglicol)acrilato,

- un iniciador de la polimerización;

ii) preparar una mezcla de reacción añadiendo una solución de trombina a la mezcla preparada en i);

iii) incubar la mezcla de reacción obtenida en ii) a una temperatura entre 20 ºC y 40 ºC;

iv) realizar una polimerización y reticulación de los monómeros de fórmula (I) opcionalmente con los monómeros de fórmula (II).

Materiales en forma de redes poliméricas interpenetrantes que combinan un gel de fibrina y una red de polietilenglicol.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de un material en forma de red polimèrica interpenetrante (RPI) que combina un gel físico de fibrina y una red de polietilenglicol (PEG).

También se refiere a materiales que pueden obtenerse por este procedimiento, así como su uso como apósito para heridas, apósito quirúrgico, como un dispositivo para administrar agentes terapéuticos, como revestimiento para dispositivos médicos como por ejemplo endoprótesis vasculares, válvulas cardiacas, catéteres, filtros protésicos vasculares, etc. Dichos materiales pueden usarse además para cultivos de células eucariotas, o incluso como 15 soporte de moléculas activas como agentes de cicatrización, factores de crecimiento, antibióticos, bactericidas, bacterloestáticos o enzimas.

En la descripción a continuación, las referencias entre corchetes [] remiten a la lista de referencias al final del texto. 20 Estado de la técnica

La obtención de un material que se presente bajo la forma de un sigue siendo una necesidad real, particularmente en el campo médico. Los geles tienen la propiedad de ser sólidos elásticos muy ricos en disolvente. En particular, para los biogeles o geles obtenidos a partir de moléculas de origen biológico, el disolvente es agua. Su volumen y su 25 forma pueden variar de manera reversible en función de estímulos ambientales como el pH, la temperatura, la composición del disolvente, la fuerza iónica, los campos eléctricos y magnéticos. Estos biogeles son redes hidrófilas que retienen grandes cantidades de agua sin disolverse y tienen características físicas similares a las de los tejidos biológicos blandos [1].

30 La importancia de los hidrogeles (polímeros reticulados o biogeles) en el campo de los biomateriales se justifica por la naturaleza suave y elastómera de los hidrogeles que minimizan la irritación mecánica y la fricción con los tejidos, por lo tanto, los procesos inflamatorios. Los hidrogeles tienen una gran permeabilidad al oxígeno, a los nutrientes y a otros metabolitos hidrosolubles que favorecen el crecimiento de estructuras tisulares más gruesas [2]. Los hidrogeles son atractivos para la dispensación de medicamentos debido a su buena compatibilidad con compuestos 35 macromoleculares hidrófilos (proteínas, polisacáridos, oligonucleótidos), su biocompatibilidad y la facilidad para regular la difusión de los medicamentos controlando su inflamación, su densidad de reticulación y su degradación. Estos materiales son interesantes para una difusión localizada ya que pueden formarse ¡n situ y así adherirse y ajustarse a los tejidos diana. Este uso para una administración local de principios activos parece actuar en sinergia con el efecto de barrera de los hidrogeles [3], Los hidrogeles se han estudiado como materiales potenciales para la 40 regeneración de hueso, tendón, nervios y esencialmente cartílago.

Sin embargo, los geles formados a partir de moléculas biológicas son materiales blandos, también sus principales desventajas son que presenta baja resistencia mecánica, son muy deformable y difíciles de manipular.

45 Por lo tanto, existe una necesidad real de poder preparar un material que sea manipulable, que tenga las propiedades de un gel de dimensiones estables y una mejor resistencia a la degradación, por ejemplo, por la acción del calor o enzimas, etc.

En el contexto de la presente invención, una "red" es una asociación de polímeros. Esta asociación entre los 50 polímeros puede garantizarse por interacciones fuertes o débiles (enlaces covalentes, enlaces de hidrógeno, Van der Waals, etc.). En el caso de enlaces covalentes, la asociación es una reticulación y el polímero se dice que está "reticulado".

La definición de un gel incluye tres criterios [4]:

- Los geles se componen de al menos dos componentes: uno muy mayoritario es el solvente y la otra minoría, se denomina sólido.

- Los dos componentes son continuos a través de todo el medio. La denominada fase sólida es una red que atrapa la denominada fase líquida, correspondiente al disolvente, y evita que se escurra.

- Todo el medio se comporta como un sólido fácil de deformar.

Los geles pueden clasificarse según el tipo de enlaces que forman la red. Por lo tanto, se distinguen dos importantes mecanismos de gelificación que conducen a geles "físicos" o a geles "químicos".

Un gel de físico es una estructura supramolecular constituido por moléculas ligadas entre sí por enlaces de baja energía (Van der Waals, enlaces de hidrógeno, polares, etc.). La estabilidad de esta estructura se asocia a una gama particular de condiciones fisicoquímicas (pH, concentración en moléculas, temperatura, calidad del disolvente, fuerza Iónica, etc.). Fuera de esta gama, la mezcla es líquida. Por lo tanto, la transición sol/gel es reversible para los 10 geles físicos. Por lo tanto, una modificación de los parámetros del medio ambiente puede conducir a la destrucción de la estructura e Inducir una transición gel-sol. Se conocen bien a partir de la técnica anterior composiciones para obtener geles "físicos". Los biogeles se obtienen básicamente a partir macromoléculas o polímeros de origen natural: proteínas o pollsacárldos. Se pueden citar, a modo de ejemplo de proteínas que pueden gelificarse, gelatina, fibrina, colágeno, actlna, mloglobina, proteínas de suero, particularmente caseínas y lactoglobulina, proteínas de soja, de 15 trigo y particularmente gliadina y glutenina, la clara del huevo y particularmente la ovalbúmina. Se pueden citar, a modo de ejemplo polisacáridos que pueden gelificarse carragenanos, alginatos, pectinas, quitosano, celulosa, quitina, glicógeno o Incluso almidón.

Se conocen igualmente en la técnica anterior geles calificados de "químicos". Un gel químico corresponde 20 Igualmente a una estructura macromolecular cuyos monómeros están asociados mediante enlaces de elevada energía (covalentes). Por tanto, la estabilidad de este conjunto es muy elevada. Además, si estos geles químicos presentan una estabilidad mejorada, el único medio de efectuar una transición gel/solución consiste en destruir los enlaces covalentes del polímero. Este es el motivo por el que la transición solución/gel de geles químicos se dice que es irreversible.

Una familia de geles químicos corresponde a los geles enzimàticamente catalizados. Este modo de gelificación se observa sobre todo en los grandes procedimientos biológicos. La coagulación sanguínea, cicatrización, la formación de la piel, la agrupación de matrices extracelulares son procedimientos biológicos en los que el paso de las proteínas solubles al estado de gel es indispensable, /n v/vo, un número limitado de enzimas, por ejemplo, las 30 llslloxldasas, las transglutaminasas, catalizan estas reacciones, /n v/fro, la más usada es la transglutaminasa que crea puentes covalentes entre las cadenas laterales de los restos lisina y glutamina de las proteínas [5].

Las propiedades estructurales y bioquímicas de la fibrina la convierten en un candidato prometedor en ingeniería de tejidos y en medicina regeneratlva. La modificación y la funcionalización del gel de fibrina se han usado para la 35 liberación controlada de genes y factores de crecimiento. Además, la fibrina posee naturalmente sitios de enlace a células y, por lo tanto, también se ha estudiado la adherencia, la dispersión, la migración y proliferación celular. A causa de los efectos demostrados sobre varios tipos celulares, la fibrina es de particular interés como soporte en ingeniería tlsular vascular [6].

40 La fibrina se obtiene a partir de fibrinógeno, glicoproteina de 340 kDa de origen hepático. El fibrinógeno es un polielectrollto amónico en condiciones fisiológicas y, por lo tanto, no puede combinarse o agregarse. La hidrólisis del fibrinógeno por la trombina, proteasa de origen sérico, condujo a la liberación de pequeños fragmentos peptídicos y a la obtención de fibrina. Las Interacciones ¡ntermoleculares se hacen posibles, autocombinándose las moléculas, a través de enlaces de baja energía, creando así una red de gel físico de fibrina.

En los procesos de coagulación o de cicatrización, la estabilización del gel físico se obtiene gracias a una transglutaminasa sérica (factor 13) creando enlaces ¡sopeptídlcos covalentes entre las cadenas de fibrina que conducen a la formación de una red química de fibrina ¡nsoluble.

50 Sin embargo, los geles químicos de fibrina son materiales blandos, también sus principales desventajas son que presentan baja resistencia mecánica,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de preparación de un material en forma de red polimèrica interpenetrante (RPI) que

combina un gel físico de fibrina y una red de polietilenglicol (PEG), que comprende las siguientes etapas:

i) preparar una mezcla introducido en un tampón

- una solución de fibrinógeno,

- monómeros de fórmula (I):

Xr(CH2-CH2-0)n-X2

en la que Xi y X2, son grupos químicos idénticos o diferentes, seleccionados entre el grupo que comprende vinilo, acrilato, metacrilato o alilo y n es un número entre 1 y 140,

15 - opcionalmente monómeros de fórmula (II) seleccionados entre los derivados de polletllengllcol

que tienen un grupo seleccionado entre el grupo que comprende -CH3, -NH2, -OH, -CH2CH3, le vlnllo, acrilato, metacrilato o alilo; derivados de acrilato, metacrilato y estlreno seleccionados entre el grupo que comprende hldroxletilmetacrilato, hldroxletllacrllato, acetato de vinilo, N-vinil plrrolldona, N-vinil piridina, acrilonltrllo, ácido acríllco, estlreno sulfonato sódico, bromuro de 20 (vln¡lbenc¡l)tr¡met¡l-amon¡o, cloruro de (vln¡lbenc¡l)trimet¡l-amonio, cloruro de trimetil-

vlnlloxlcarbonllmetil-amonio, bromuro de trlmetll-vlniloxicarbonilmetil-amonio, bromuro de trietil-2- vln¡lox¡carbon¡l-et¡l)-amon¡o, bromuro de aliloxicarbonilmetil-trimetil amonio, poll(et¡lengl¡col)metacr¡lato, poli(et¡lengl¡col)acr¡lato,

- un Iniciador de la polimerización;

¡i) preparar una mezcla de reacción añadiendo una solución de trombina a la mezcla preparada en i); iii) incubar la mezcla de reacción obtenida en ¡i) a una temperatura entre 20 -C y 40 -C;

¡v) realizar una polimerización y reticulación de los monómeros de fórmula (I) opcionalmente con los

monómeros de fórmula (II).

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el polímero de polietilenglicol (PEG)

contiene entre el 1 y el 100 % en peso de monómeros de fórmula (I) y entre el 99 y el 0% en peso de monómeros de fórmula (II).

35 3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, en el que los monómeros de fórmula

(I) son aquellos en los que X1 y X2, idénticos o diferentes, se seleccionan entre el grupo que comprende metacrilatos

o acalatos y n es un número entre 2 y 20.

4. Procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el iniciador de la 40 polimerización es un Iniciador de la fotopolimerización.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que el iniciador de la fotopolimerización se selecciona entre el grupo que comprende Irgacure (2959, 184, 651, 819), 2-hidroxi-4-(2-h¡drox¡etox¡)-2- metilpropiofenona, benzofenona, 2, 4-dimetilbenzofenona, benzoína, benzofenonas iónicas seleccionadas entre el

45 grupo que comprende cloruro de 4-trimetilmetilamonio benzofenona, sal sódica de 4-sulfometilbencilo, cetonas aromáticas y aldehidos, particularmente benzaldehído, acetofenona, biacetilo, paraclorobenzofenona, ácido ferúlico.

6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el Iniciador de la polimerización es un Iniciador térmico.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el iniciador térmico se selecciona entre el grupo que comprende peróxidos, compuestos diazo o persulfatos.

8. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que en la etapa ¡II), 55 la temperatura de Incubación es de 37 -C.

9. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 y 8, en el que en la etapa ¡v), la polimerización se realiza bajo una radiación UV/visible a una longitud de onda entre 190 y 800 nm.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que en la etapa iv), la polimerización se realiza durante 1 a 10 horas.

11. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 6 a 8, en el que la 5 polimerización se realiza al mismo tiempo que la etapa (i¡¡).

12. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 6 a 8, en el que la polimerización tiene lugar después de la etapa (iv), a una temperatura entre 25 -C y 60 -C.

10 13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que después de la

etapa (iv), el procedimiento de la invención comprende adicionalmente una etapa de reticulación enzimàtica del gel físico de fibrina.

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la enzima utilizada es transglutaminasa. 15

15. Material en forma de red polimèrica interpenetrante (RPI) que combina un gel físico de fibrina y una red de polietilenglicol (PEG) que puede obtenerse por el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.

20 16. Material de acuerdo con la reivindicación 15, en el que la red de polietilenglicol (PEG) contiene entre el

1 y el 100 % en peso de monómeros de fórmula (I) y entre el 99 y el 0 % de monómeros de fórmula (II).

17. Material de acuerdo con una de las reivindicaciones 15 o 16, en el que los monómeros de fórmula (I)

son aquellos en los que Xi y X2, son grupos químicos idénticos o diferentes, seleccionados entre el grupo que

25 comprende metacrilatos o acrilatos y n es un número entre 2 y 20.

18. Material en forma de red polimèrica Interpenetrante (RPI) de acuerdo con una cualquiera de las

reivindicaciones 15 a 17, constituido por:

30 a) del 1 al 50 % en peso seco de fibrina;

b) del 50 al 99 % en peso seco de una red de polietilenglicol (PEG).

19. Material de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18, que tiene una temperatura de transición vitrea (Tg) entre -100 -C y +100 -C.

20. Material de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19, que tiene un módulo de clzalladura (medido en modo de clzalladura G') entre 100 Pa y 10 MPa en el estado hidratado a 37 -C y un módulo de conservación (medido en modo de tensión E') entre 0,01 y 3000 MPa en el estado seco.

40 21. Uso de un material de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 a 20 o que puede

obtenerse de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, como:

- apósito para heridas,

- apósito quirúrgico,

45 - un dispositivo para administrar agentes terapéuticos,

- revestimiento para dispositivos médicos seleccionados entre el grupo que comprende endoprótesls vasculares, válvulas cardiacas, catéteres, filtros protésicos vasculares,

- soporte de moléculas activas seleccionadas entre el grupo que comprende factores de crecimiento, antibióticos, bactericidas, bacterloestátlcos o enzimas,

50 - o para cultivos de células eucarlotas.