Partículas compuestas, conjugados derivados, procedimiento de preparación y aplicaciones.

Partículas compuestas que comprenden un núcleo de un polímero hidrófobo y unas nanopartículas inorgánicas,

constituyendo dicho polímero hidrófobo una matriz polimérica en cuyo interior las nanopartículas inorgánicas están estabilizadas y distribuidas de manera homogénea, estando dichas partículas caracterizadas por que están por lo menos parcialmente rodeadas por un copolímero anfífilo que comprende una parte hidrófoba y una parte hidrófila, y cuya parte hidrófoba está por lo menos parcialmente inmovilizada sobre o en dicha matriz polimérica,

- siendo la matriz polimérica una matriz de tipo polímero vinilaromático hidrófobo seleccionada de entre los homopolímeros de monómeros vinilaromáticos insolubles en agua, tales como estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, viniltolueno, así como los copolímeros de estos monómeros entre sí y/o con otros comonómeros, tales como los acrilatos de alquilo o los metacrilatos de alquilo en los que el grupo alquilo comprende de 3 a 10 átomos de carbono, los ésteres de ácidos etilénicos que poseen 4 o 5 átomos de carbono y de alquilo que poseen de 1 a 8 átomos de carbono, los ácidos metacrílicos, los derivados estirénicos, los compuestos diénicos,

- siendo la parte hidrófoba del copolímero anfífilo seleccionada de entre los poliestirenos, los polialquilos tales como el polietileno, las cadenas de ácidos grasos,

- siendo la parte hidrófila del copolímero anfífilo seleccionada de entre los poliácidos acrílicos, los polisulfatos, las poliaminas, las poliamidas, los polisacáridos.

Partículas compuestas, conjugados derivados, procedimiento de preparación y aplicaciones.

La presente invención tiene por objeto unas partículas compuestas, su procedimiento de preparación y sus utilizaciones.

Las microesferas de tipo polímero presentan una ventaja como soporte, vector o vehículo en los campos de la ingeniería biológica, del diagnóstico y de la farmacia. Con este propósito, se han utilizado en el diagnóstico médico como soporte sólido para moléculas biológicas.

Las partículas coloidales presentan varias ventajas con respecto a los soportes sólidos tradicionales, tales como tubos, placas, bolas, en particular porque permiten disponer de una gran superficie para interacciones específicas y porque son fácilmente modificables químicamente para introducir en su superficie unos grupos funcionales susceptibles de reaccionar con otras moléculas, por ejemplo unas moléculas biológicas, tales como anticuerpos o fragmentos de anticuerpos, proteínas, polipéptidos, polinucleótidos, ácidos nucleicos, fragmentos de ácidos nucleicos, enzimas o moléculas químicas, tales como catalizadores, medicamentos, moléculas jaula, quelantes.

Entre las partículas coloidales, los látex magnéticos han suscitado un gran interés en el campo analítico y se utilizan, por ejemplo, como medio para separar y/o detectar unos analitos, tales como antígenos, anticuerpos, moléculas bioquímicas, ácidos nucleicos y otros.

Las partículas compuestas de tipo polímero/magnético están clasificadas habitualmente en tres categorías según un criterio de tamaño: teniendo las pequeñas partículas un diámetro inferior a 50 nm, teniendo las grandes partículas un diámetro superior a 2 µm y las partículas intermedias un diámetro comprendido entre 50 y 1000 nm.

Pero, para que se puedan considerar como buenos candidatos, en particular para una aplicación diagnóstica, deben responder a algunos criterios. Desde un punto de vista morfológico, es preferible que sean relativamente esféricas y que la carga magnética esté repartida de manera relativamente homogénea en la matriz polimérica. No deben agregarse de manera irreversible bajo la acción de un campo magnético, lo que significa que pueden ser redispersadas fácil, rápidamente y de manera reversible. Asimismo, deben presentar una densidad relativamente baja para reducir el fenómeno de sedimentación. Ventajosamente, deben presentar una distribución granulométrica estrecha. Se habla también de partículas monodispersas o isodispersas.

Así, debido a su tamaño y su densidad, las grandes partículas magnéticas en suspensión en una fase líquida tienden a sedimentar rápidamente. Por otra parte, tienden a agregarse después de haber sido sometidas a un campo magnético, ya que son susceptibles de haber sido por lo tanto magnetizadas de manera permanente (imantación remanente) . Por lo tanto, no constituyen un buen candidato.

Por el contrario, las pequeñas partículas magnéticas tienden a quedarse en suspensión debido a su movimiento browniano y son difícilmente atraídas, incluso nada, por un imán, en particular si el campo magnético aplicado es relativamente bajo. Por lo tanto no son muy apropiadas para las utilizaciones desarrolladas anteriormente.

Existe por lo tanto un interés evidente para producir unas partículas compuestas de tipo polímero/magnético, que presentan un tamaño intermedio de entre 50 y 100 nm, que evitan al mismo tiempo los inconvenientes antes citados y responden a los criterios establecidos anteriormente. Pero la invención no se limita a partículas compuestas magnetizables, como se describe a continuación.

La solicitud de patente EP-A-0 390 634 describe unas microesferas compuestas magnetizables de polímero vinilaromático reticulado hidrófobo de un diámetro del orden de 50 a 10000 nm y que comprenden un núcleo sólido constituido por partículas magnetizables y por una corteza constituida por un copolímero hidrófobo derivado de por lo menos un monómero vinilaromático hidrófobo y de por lo menos un polímero emulsionante polietilénicamente insaturado soluble en el o los monómeros vinilaromáticos y susceptible de reticular con dicho o dichos monómeros. Sin embargo, a pesar de que pueden responder a la exigencia del tamaño, adolecen del inconveniente de no tener una distribución homogénea de la carga magnética que está localizada en el interior del núcleo. Por otro lado, y como se destaca de las figuras adjuntas, las partículas no son homogéneas en tamaño. Se trata por lo tanto de un conjunto de partículas polidispersas que deberán ser seleccionadas por aplicación de un campo magnético para retener sólo las partículas de tamaño esperado.

Se pueden citar asimismo las partículas Dynal (nombre comercial) . Estas partículas son unas microesferas constituidas por un núcleo poroso de poliestireno y de óxidos de hierro, habiéndose depositado los óxidos de hierro por impregnación a nivel de los poros disponibles en la superficie del poliestireno, y por una envoltura de otro polímero que encapsula los óxidos de hierro de las microesferas porosas. Presentan un diámetro respectivamente de 2, 8 µm (partículas M280) y de 4, 5 µm (partículas M450) y son relativamente uniformes en tamaño. Por lo tanto son consideradas como unas partículas isodispersas pero, debido a su tamaño elevado, presentan los inconvenientes antes citados, principalmente el fenómeno de sedimentación. Además, su superficie específica es

débil.

El documento US-A-4.358.388 describe unas partículas compuestas constituidas por una matriz polimérica en la que una carga magnética está distribuida de manera homogénea. Se obtienen por polimerización de un monómero orgánico insoluble en agua, en una fase orgánica que contiene la carga magnética, estando dicha fase orgánica en emulsión en una fase acuosa en presencia de un agente tensioactivo.

Unas partículas de este tipo constituyen en biología unos soportes similares a los evocados anteriormente de tipo tubos, placas o bolas, con una ventaja suplementaria que reside en su capacidad a ser aisladas fácilmente mediante la aplicación de un campo magnético.

Sin embargo, su utilización en este campo de aplicación sigue siendo bastante limitada ya que estas partículas no presentan ninguna funcionalización.

Según la invención, se dispone ahora de nuevas partículas compuestas que aportan una solución a los problemas planteados por las partículas conocidas descritas anteriormente, y que responden a los criterios siguientes:

- partículas esféricas isodispersas, -partículas que poseen una carga inorgánica distribuida de manera homogénea en el núcleo, -partículas de tamaño intermedio, a saber que tiene un diámetro comprendido entre 50 y 1000 nm.

- partículas funcionalizadas o funcionalizables, -la carga inorgánica puede ser magnética o magnetizable, -partículas obtenidas mediante un procedimiento de síntesis simple y controlable.

Las partículas compuestas de la invención son unas partículas compuestas tales como se reivindican en las reivindicaciones 1 a 13 que comprenden un núcleo de un polímero hidrófobo y unas nanopartículas inorgánicas, constituyendo dicho polímero hidrófobo una matriz polimérica en el interior de la cual las nanopartículas inorgánicas son estabilizadas y distribuidas de manera homogénea, siendo dichas partículas por lo menos parcialmente rodeadas por un copolímero anfífilo que comprende una parte hidrófoba y una parte hidrófila y cuya parte hidrófoba está por lo menos parcialmente inmovilizada sobre o en dicha matriz polimérica.

Según una variante de la invención, las partículas están completamente rodeadas por el copolímero anfífilo y/o la totalidad de la parte hidrófoba del copolímero anfífilo está inmovilizada sobre o en la matriz polimérica.

Se comprende según la invención un copolímero anfífilo, como un copolímero que posee una parte hidrófoba y una parte hidrófila, entendiéndose que la parte hidrófoba y/o la parte hidrófila pueden ser un conjunto de subpartes respectivamente hidrófobas y/o hidrófilas constitutivas del copolímero anfífilo. Así, un copolímero anfífilo de la invención se selecciona en particular de entre los copolímeros en bloques, los copolímeros secuenciados, los polímeros ramificados cuyo esqueleto es hidrófobo o hidrófilo y las ramificaciones son respectivamente hidrófilas o hidrófobas, los polímeros en peine cuyo esqueleto es hidrófobo o hidrófilo y las ramificaciones en peine son respectivamente hidrófilas o hidrófobas.

La parte hidrófila del copolímero anfífilo puede ser iónica, aniónica o catiónica, o no iónica; comprende unos... [Seguir leyendo]

1. Partículas compuestas que comprenden un núcleo de un polímero hidrófobo y unas nanopartículas inorgánicas, constituyendo dicho polímero hidrófobo una matriz polimérica en cuyo interior las nanopartículas inorgánicas están estabilizadas y distribuidas de manera homogénea, estando dichas partículas caracterizadas por que están por lo menos parcialmente rodeadas por un copolímero anfífilo que comprende una parte hidrófoba y una parte hidrófila, y cuya parte hidrófoba está por lo menos parcialmente inmovilizada sobre o en dicha matriz polimérica, -siendo la matriz polimérica una matriz de tipo polímero vinilaromático hidrófobo seleccionada de entre los homopolímeros de monómeros vinilaromáticos insolubles en agua, tales como estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, viniltolueno, así como los copolímeros de estos monómeros entre sí y/o con otros comonómeros, tales como los acrilatos de alquilo o los metacrilatos de alquilo en los que el grupo alquilo comprende de 3 a 10 átomos de carbono, los ésteres de ácidos etilénicos que poseen 4 o 5 átomos de carbono y de alquilo que poseen de 1 a 8 átomos de carbono, los ácidos metacrílicos, los derivados estirénicos, los compuestos diénicos, -siendo la parte hidrófoba del copolímero anfífilo seleccionada de entre los poliestirenos, los polialquilos tales como el polietileno, las cadenas de ácidos grasos, -siendo la parte hidrófila del copolímero anfífilo seleccionada de entre los poliácidos acrílicos, los polisulfatos, las poliaminas, las poliamidas, los polisacáridos.

2. Partículas según la reivindicación 1, caracterizadas por que están completamente rodeadas por un copolímero anfífilo. 25

3. Partículas según la reivindicación 1 o 2, caracterizadas por que la totalidad de la parte hidrófoba del copolímero anfífilo está inmovilizada sobre o en la matriz polímérica.

4. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas por que el copolímero anfífilo se

selecciona de entre los polímeros en bloque, los polímeros secuenciados, los polímeros ramificados, los polímeros en peine.

5. Partículas según la reivindicación 4, caracterizadas por que presentan unos grupos funcionales reactivos en su superficie, tales como unos grupos carboxílico, amina, tiol, aldehído, hidroxilo, tosilo, hidrazina, susceptibles de 35 reaccionar con por lo menos un ligando.

6. Partículas según la reivindicación 1, caracterizadas por que las nanopartículas están constituidas por materiales inorgánicos seleccionados de entre los óxidos metálicos de hierro, de titanio, de cobalto, de zinc, de cobre, de manganeso, de níquel; la magnetita; la hematita; las ferritas tales como las ferritas de manganeso, de níquel, de manganeso-zinc; las aleaciones de cobalto, de níquel.

7. Partículas según la reivindicación 6, caracterizadas por que los materiales inorgánicos se seleccionan de entre los óxidos metálicos magnetizables tales como el óxido de hierro, la magnetita y la hematita.

8. Partículas según la reivindicación 6 o 7, caracterizadas por que los materiales inorgánicos representan del 5 al 95%, preferentemente del 10 al 90%, de manera aún más preferida del 20 al 90%, y ventajosamente del 25 al 85% en masa con respecto a la masa total de dichas partículas.

9. Partículas según la reivindicación 1, caracterizadas por que las nanopartículas inorgánicas están estabilizadas por 50 unos agentes de estabilización seleccionados de entre los grupos iónicos, las cadenas poliméricas, los agentes tensioactivos, los agentes tensioactivos funcionales, tales como los ácidos grasos o los derivados de ácidos grasos, y las mezclas de agentes tensioactivos.

10. Partículas según la reivindicación 9, caracterizadas por que los agentes tensioactivos se seleccionan de entre el 55 dodecilsulfato de sodio y las mezclas de dodecilsulfato de sodio y de ácido oleico.

11. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizadas por que el polímero es un polímero reticulado.

12. Partículas según las reivindicaciones anteriores, caracterizadas por que comprenden además un marcador radioactivo.

13. Partículas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizadas por que presentan un diámetro del orden de 50 a 1000 nm, preferentemente de aproximadamente 100 a 500 nm, y ventajosamente de 65 aproximadamente 100 a 250 nm.

14. Procedimiento de preparación de partículas compuestas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, y para la cual la parte hidrófoba del copolímero anfífilo está por lo menos parcialmente inmovilizada en la matriz polimérica, caracterizado por que

(i) se dispone de una emulsión de partida estable e isodispersa constituida por dos fases no miscibles, una fase A hidrófoba constituida por gotitas que contienen unas nanopartículas inorgánicas dispersadas en una fase orgánica que contiene un agente tensioactivo; y una fase B hidrófila en la que está dispersada la fase A;

(ii) se introducen en la fase B unos monómeros hidrófobos y por lo menos un agente cebador; y (iii) se polimerizan dichos monómeros hidrófobos en el interior de la fase A, estando dicho procedimiento caracterizado por que, antes de la etapa (iii) , se introduce además, en la fase B, por lo 15 menos un copolímero anfífilo, siendo la fase A una fase que comprende un hidrocarburo alifático o cíclico seleccionado de entre los compuestos que comprenden de 5 a 12 átomos de carbono, sus isómeros y sus mezclas o una fase que comprende la totalidad o parte de un compuesto orgánico polimerizable por vía radicalaria seleccionado de entre los monómeros vinilaromáticos insolubles en agua, tales como estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, viniltolueno, así como los copolímeros de estos monómeros entre sí, siendo la fase B una fase acuosa, tal como agua, siendo los monómeros hidrófobos seleccionados de entre los monómeros vinilaromáticos tales como estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, amino-metilestireno, viniltolueno, solos o en mezcla, o en mezcla con otros monómeros polimerizables insolubles en agua tales como los acrilatos, los metacrilatos de alquilo, los ésteres de ácidos etilénicos y de alquilo, los ácidos metacrílicos, los derivados estirénicos, los ácidos etilénicos, los compuestos diénicos.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado por que se introduce el copolímero anfífilo antes o después de la etapa (ii) .

16. Procedimiento de preparación de partículas compuestas según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, y para

la cual la parte hidrófoba del copolímero anfífilo está por lo menos parcialmente inmovilizada sobre la matriz polimérica, caracterizado por que (i) se dispone de una emulsión inicial estable e isodispersa constituida por dos fases no miscibles, una fase A

hidrófoba constituida por gotitas que contienen unas nanopartículas inorgánicas dispersadas en una fase 40 orgánica que contiene un agente tensioactivo; y una fase B hidrófila en la que está dispersada la fase A;

(ii) se introducen en la fase B unos monómeros hidrófobos y por lo menos un agente cebador; y (iii) se polimeriza una fracción de dichos monómeros hidrófobos en el interior de la fase A, 45 estando dicho procedimiento caracterizado por que, antes de la etapa (iii) o después de la etapa (iii) , se introduce además, en la fase B, por lo menos un copolímero anfífilo, y después, según una etapa (iv) , se polimeriza la fracción restante de los monómeros hidrófobos en la superficie de la matriz polimérica, 50 siendo la fase A una fase que comprende un hidrocarburo alifático o cíclico seleccionado de entre los compuestos que comprenden de 5 a 12 átomos de carbono, sus isómeros y sus mezclas o una fase que comprende la totalidad o parte de un compuesto orgánico polimerizable por vía radicalaria seleccionado de entre los monómeros vinilaromáticos insolubles en el agua, tales como estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, viniletolueno, así como los copolímeros de estos monómeros entre sí, 55 siendo la fase B una fase acuosa, tal como agua, siendo los monómeros hidrófobos seleccionados de entre los monómeros vinilaromáticos tales como estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, amino-metilestireno, viniltolueno, solos o en mezcla, o en mezcla con 60 otros monómeros polimerizables insolubles en agua, tales como los acrilatos, los metacrilatos de alquilo, los ésteres de ácidos etilénicos y de alquilo, los ácidos metacrílicos, los derivados estirénicos, los ácidos etilénicos, los compuestos diénicos.

17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado por que cuando se introduce el copolímero anfífilo antes 65 de la etapa (iii) , se introduce antes o después de la etapa (ii) .

18. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que el copolímero anfífilo se selecciona de entre los polímeros en bloque, los polímeros secuenciados, los polímeros ramificados, los polímeros en peine.

19. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que se añade al monómero o a la mezcla de monómeros un agente de reticulación hidrófobo, tal como un monómero reticulante de tipo divinilbenceno, dimetacrilato, en particular dimetacrilato de vinilo.

20. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que el agente cebador se selecciona de entre los cebadores organosolubles o poco solubles en la fase hidrófila, y los cebadores solubles en la fase hidrófila.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado por que el agente cebador organosoluble se selecciona de entre los cebadores de tipo azobis tales como 2, 2'-azobis (2, 4-dimetilvaleronitrilo) , 2, 2'-azobis (4-metoxi-2, 4dimetilvaleronitrilo) , 2, 2'-azobis (2-ciclopropilpropionitrilo) , 2, 2'-azobis (2-metilpropionitrilo) , 2, 2'-azobis (2metilbutironitrilo) , 1, 1'-azobis (ciclohexano-1-carbonitrilo) , 1- ( (1-ciano-1-metiletil) azo) formamida, 2-fenilazo-4-metoxi2, 4-dimetil-valeronitrilo, dimetil-2, 2'-azobis (2-metilpropionato) , 4, 4'-azobis (4-ácido cianovalérico) y 2, 2'-azobis (2 (hidroximetil) propionitrilo) y el cebador poco soluble o soluble en la fase hidrófila se selecciona de entre los cebadores radicalarios de tipo peróxido, tales como los peróxidos, los hidroperóxidos, en particular el hidroperóxido de cumeno, y los cebadores de tipo persal, tales como los persulfatos, en particular el persulfato de amonio, el persulfato de sodio y el persulfato de potasio.

22. Procedimiento según las reivindicaciones 14 o 16 y 20 o 21, caracterizado por que el agente cebador se introduce en la fase hidrófila, o bien simultáneamente a la introducción de los monómeros hidrófobos, o bien antes, o bien después de la introducción de dichos monómeros.

23. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que la polimerización (iii) y/o (iv) se efectúa por calentamiento hasta una temperatura de 60 a 90ºC, preferentemente de 70ºC.

24. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que la polimerización (iii) se efectúa por fotoquímica.

25. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que el hidrocarburo se selecciona de entre el pentano, el hexano, el heptano, el octano, el nonano, el decano, el undecano, el dodecano, y el compuesto orgánico polimerizable por vía radicalaria se selecciona de entre el estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, viniltolueno, así como los copolímeros de estos monómeros entre sí.

26. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que comprende además una etapa de funcionalización de las partículas compuestas por penetración en la fase A de grupos reactivos funcionales aportados por unos monómeros poco hidrófilos susceptibles de polimerizar con los monómeros hidrófobos.

27. Procedimiento según la reivindicación 26, caracterizado por que los grupos reactivos funcionales son unos grupos ácidos aportados por unos monómeros poco hidrófilos seleccionados de entre los monómeros de los ácidos acrílicos, metacrílicos, etilénicos, sulfónicos y los monómeros polimerizables seleccionados de entre los monómeros vinilaromáticos insolubles en el agua, tales como estireno, metilestireno, etilestireno, tercio-butil-estireno, viniltolueno, así como los copolímeros de estos monómeros entre sí, solos o en mezcla con otros monómeros hidrófobos.

28. Procedimiento según las reivindicaciones 14 o 16 y 26 o 27, caracterizado por que dichos monómeros poco hidrófilos son aportados en la fase A, o bien simultáneamente a la introducción de los monómeros hidrófobos, o bien antes, o bien después de la introducción de dichos monómeros.

29. Procedimiento según la reivindicación 14 o 16, caracterizado por que comprende además, después de la etapa de polimerización (iii) , una etapa de evaporación total o parcial de la fase A.

30. Conjugados caracterizados por que están constituidos por unas partículas compuestas tales como las definidas en la reivindicación 5, cuyos grupos funcionales han interactuado, directa o indirectamente, con por lo menos un ligando seleccionado de entre un anticuerpo, un fragmento de anticuerpo, una proteína, un polipéptido, una enzima, un polinucleótido, un fragmento de ácido nucleico y la biotina.

31. Reactivo que comprende además por lo menos un conjugado tal como el definido en la reivindicación 30.

32. Conjugados caracterizados por que están constituidos por unas partículas compuestas tales como las definidas en la reivindicación 5, cuyos grupos funcionales han interactuado, directa o indirectamente, con por lo menos un ligando seleccionado de entre las moléculas jaula, los agentes quelantes y los catalizadores.

33. Conjugados caracterizados por que están constituidos por unas partículas compuestas tales como las descritas en la reivindicación 5, cuyos grupos funcionales han interactuado, directa o indirectamente, con por lo menos un

ligando seleccionado de entre las sustancias medicamentosas, las sondas antisentido, los agentes reparadores de genes, los agentes que bloquean o que inhiben una actividad proteica.

34. Utilización de los conjugados tales como los definidos en la reivindicación 33 en una composición terapéutica.