Compuestos con funcionalidad magnética, implantes o geles derivados de ellos, y el uso de ambos para determinar la actividad enzimática de una enzima.

Compuestos con funcionalidad magnética, implantes o geles derivados de ellos,

y el uso de ambos para determinar la actividad enzimática de una enzima.

Implante o gel que comprende al menos un compuesto con funcionalidad magnética que comprende a su vez un sustrato de al menos una enzima implicada en la regeneración de la matriz extracelular y una pluralidad de partículas magnéticas. Así como, compuesto con funcionalidad magnética que comprende un sustrato de al menos una enzima implicada en la regeneración de la matriz extracelular y una pluralidad de partículas magnéticas, preferiblemente sin recubrimiento o modificación de superficie o funcionalizadas con grupos carboxílicos, para fabricar un implante o gel para monitorizar una actividad enzimática implicada en la regeneración de la matriz extracelular. Preferiblemente el sustrato se selecciona del grupo que consiste en colágeno, condroitín sulfato y ácido hialurónico y las partículas magnéticas son partículas superparamagnéticas.

Compuestos con funcionalidad magnética, implantes o geles derivados de ellos, y el uso de ambos para determinar la actividad enzimática de una enzima

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere en general a un implante o un gel que comprende al menos un compuesto con funcionalidad magnética. Estos implantes o geles pueden utilizarse para determinar la actividad enzimática asociada con la regeneración de la matriz celular a través de la medición de la variación en las propiedades magnéticas de al menos uno de los compuestos con funcionalidad magnética, en las propiedades magnéticas de uno o más de sus productos de degradación, o en ambos.

Adicionalmente, la presente invención también se refiere a nuevos compuestos con funcionalidad magnética que comprenden un sustrato de al menos una enzima, preferiblemente colágeno, condroitin sulfato o ácido hialurónico, y una pluralidad de partículas magnéticas sin recubrimiento o modificación de superficie, o funcionalizadas con grupos carboxílicos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas. En las reacciones enzimáticas las moléculas sobre las que actúa una enzima se denominan sustratos y son convertidas por las enzimas en moléculas diferentes denominados metabolitos. Las enzimas son en general muy específicas respecto a las reacciones y sustratos que catalizan.

La importancia de las enzimas se demuestra por el hecho de que una enfermedad letal puede ser causada por el mal funcionamiento de un solo tipo de enzima de los miles de tipos presentes en el organismo.

Varias condiciones clínicas, como la placa inestable, la metástasis o variaciones en la regeneración de tejidos están relacionadas con trastornos enzimáticos.

La mayoría del material biológico es de naturaleza diamagnética, en otras palabras posee una susceptibilidad magnética negativa. Las partículas magnéticas unidas a una macromolécula de origen biológico pueden producir una firma magnética diferente a la de la propia macromolécula de origen biológico. Esta firma magnética es función de la composición, tamaño y la forma de las partículas. La magnetización de un determinado material se define como su momento magnético medio por unidad de volumen y está determinada por la estructura interna y composición de dicho material. Entre los ejemplos de partículas magnéticas están las partículas paramagnéticas, superparamagnéticas y ferromagnéticas; las cuales se utilizan comúnmente como agentes de contraste en forma de partículas individuales, microencapsuladas en matrices o unidas a otras moléculas. Estos agentes de contraste magnéticos están diseñados para mantener sus propiedades magnéticas constantes durante las mediciones y producir efectos de imagen de acuerdo a su concentración y distribución en los diferentes tejidos y compartimentos del cuerpo. Ciertos factores en la distribución de las partículas magnéticas como la agregación o recubrimientos en su superficie pueden afectar los efectos de contraste que las mismas producen.

En la actualidad la detección y/o seguimiento de procesos enzimáticos que pueden estar relacionados con trastornos o enfermedades se suele realizar mediante biopsias, extracciones o métodos indirectos como la estimación de niveles de enzimas y metabolitos. Existe hoy en día una necesidad de un desarrollar un producto que permita el seguimiento de la actividad enzimática in situ, sin necesidad de extraer la muestra del organismo objeto de estudio, utilizando métodos de detección no invasivos que preserven la integridad del organismo.

En esta solicitud de patente se entiende por “compuesto con funcionalidad magnética” como aquel con la capacidad de sufrir cambios conformacionales o estructurales que dan lugar a una variación medible de sus propiedades magnéticas, en las propiedades magnéticas de uno o más de sus productos de degradación, o en ambos.

La solicitud de patente US 2011/0182815 A1 (Daich, J.) describe métodos de diagnosis utilizando sustratos modificados para tener funcionalidad magnética. Dichos sustratos se obtienen a partir de la combinación de los mismos con partículas magnéticas de forma que al ser estos sustratos con funcionalidad magnética digeridos por las enzimas de interés se produce un cambio medible en la distribución de las partículas magnéticas. Sin embargo, la solicitud de patente US 2011/0182815 A1 solo menciona formulaciones farmacéutica que incluyen métodos intravenosos y de encapsulación como formas de envío de dichos sustratos modificados para tener funcionalidad magnética que no son eficientes para alcanzar ciertos tipos de tejido conectivo como pueden ser distintos cartílagos articulares. Entre los ejemplos de dicha solicitud de patente solo se menciona la utilización de ciertas proteínas como sustratos para la obtención de compuestos con funcionalidad magnética, dejando de lado la utilización de otros elementos como los glicoaminglicanos que son parte y cumplen funciones como la hidratación, flexibilidad y promoción de regeneración de la matriz extracelular. Estas funciones son significativamente importantes para la matriz extracelular y por ende también para el tejido conectivo. Los procedimientos de modificación de sustratos para obtener los compuestos de dicha aplicación están limitados a la existencia de grupos carboxilo en los primeros quedando de esta forma excluidos un amplio número de sustratos que no poseen dichos grupos carboxilos disponibles para modificar. Entre estos últimos, los glicoaminglicanos comentados anteriormente.

Por otro lado, los compuestos con funcionalidad magnética y los métodos para la obtención de los mismos descritos en la solicitud de patente US 2011/0182815 A1 están basados en la utilización de partículas magnéticas con modificaciones de superficie, las cuales facilitan el anclaje de dichas partículas magnéticas a los sustratos de interés. Dichas modificaciones de superficie se efectúan con materiales diamagnéticos, dando lugar a una disminución en la intensidad y alcance del campo magnético que estas partículas con modificaciones de superficie generan en su entorno. Por lo tanto, al incorporarse dichas modificaciones de superficie a las partículas magnéticas puede disminuir la interacción entre los momentos magnéticos de las distintas partículas, resultando estos fenómenos desventajosos para el tipo de mediciones utilizadas en métodos de detección como la resonancia magnética nuclear propuestos en la mencionada solicitud de patente americana.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un implante o un gel que comprende al menos un compuesto con funcionalidad magnética que comprende a su vez un sustrato de al menos una enzima implicada en la regeneración de la matriz extracelular y una pluralidad de partículas magnéticas.

En la solicitud de patente US 2011/0182815 A1 no se menciona ni sugiere la utilización de los sustratos modificados para fabricar un implante o geles, así como tampoco se menciona ni sugiere el uso de dicho implante en el monitoreo de la actividad enzimática en el tejido conectivo. A diferencia de la divulgación contenida en esta solicitud de patente americana, la utilización de implantes o geles permite que la reacción enzimática tenga lugar en el mismo implante o gel, es decir, de forma predeterminadamente localizada.

Diversos tipos de implantes de tejido conectivo existen hoy en día. Estos implantes suelen incluir materiales biocompatibles, incluso pueden ser extracciones de tejidos de seres vivos o producidos mediante técnicas de cultivo. Las aplicaciones terapéuticas de estos implantes son muy diversas yendo desde, por ejemplo, la sustitución en la regeneración de tejido conectivo en articulaciones u ortodoncia. Las principales acciones terapéuticas de estos implantes son dar soporte, sustituir o provocar la regeneración de tejido del receptor. No existe hoy en día un método no invasivo de seguimiento in situ de la integración de implantes internos o de la regeneración de sus constituyentes por componentes generados por el organismo receptor.

Por otro lado, el gel que comprende al menos un compuesto con funcionalidad magnética tal como se describe en esta solicitud de patente es adecuado para análisis in vitro y puede incluir adicionalmente los mismos materiales biocompatibles que un implante. Dichos geles comúnmente se utilizan para simular el ambiente de la matriz extracelular y tienen variadas aplicaciones en investigación y diagnosis.

En otro aspecto, la presente invención se refiere a un compuesto con funcionalidad magnética que comprende un sustrato de al menos una enzima implicada en la regeneración... [Seguir leyendo]

1. Implante o gel que comprende al menos un compuesto con funcionalidad magnética que comprende a su vez un sustrato de al menos una enzima implicada en la regeneración de la matriz extracelular y una pluralidad de partículas magnéticas.

2. Implante o gel según la reivindicación 1, donde las partículas magnéticas son partículas superparamagnéticas.

3. Implante o gel según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en proteína, proteína modificada, polipéptido, polipéptido modificado, glicoproteína, glicoaminglicano y una combinación de éstos.

4. Implante o gel según la reivindicación 3, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en colágeno, fibrilina, elastina, laminina, osteacalcina, condroitín sulfato, ácido hialurónico, osteanectina, osteopontina, gelatina y una combinación de éstos.

5. Implante o gel según la reivindicación 4, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en colágeno, condroítin sulfato y ácido hialurónico.

6. Compuesto con funcionalidad magnética que comprende un sustrato de al menos una enzima implicada en la regeneración de la matriz extracelular y una pluralidad de partículas magnéticas, para fabricar un implante o gel para monitorizar una actividad enzimática implicada en la regeneración de la matriz extracelular.

7. Compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 6, donde las partículas magnéticas son partículas superparamagnéticas.

8. Compuesto con funcionalidad magnética según una cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en proteína, proteína modificada, polipéptido, polipéptido modificado, glicoproteína, glicoaminglicano y una combinación de éstos.

9. Compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 8, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en colágeno, fibrilina, elastina, laminina, osteacalcina, condroitín sulfato, ácido hialurónico, osteanectina, osteopontina, gelatina y una combinación de éstos.

10. Compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 9, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en colágeno, condroítin sulfato y ácido hialurónico.

11. Uso del compuesto con funcionalidad magnética tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 10 para fabricar un implante o gel para monitorizar una actividad enzimática implicada en la regeneración de la matriz extracelular.

12. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 11, para monitorizar la regeneración de tejido conectivo.

13. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 11, para monitorizar la integración biológica de un implante en un ser humano u otro ser vivo.

14. Compuesto con funcionalidad magnética que comprende un sustrato de al menos una enzima y una pluralidad de partículas magnéticas, caracterizado porque i) las partículas magnéticas no presentan ningún recubrimiento o modificación de superficie, o ii) las partículas magnéticas están funcionalizadas con grupos carboxílicos.

15. Compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 14, donde las partículas magnéticas son partículas superparamagnéticas.

16. Compuesto con funcionalidad magnética según una cualquiera de las reivindicaciones 14 o 15, donde las partículas magnéticas no presentan ningún recubrimiento o modificación de superficie.

17. Compuesto con funcionalidad magnética según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en proteína, proteína modificada, polipéptido, polipéptido modificado, glicoproteína, glicoaminglicano y una combinación de éstos.

18. Compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 17, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en colágeno, fibrilina, elastina, laminina, osteacalcina, condroitín sulfato, ácido hialurónico, osteanectina, osteopontina, gelatina y una combinación de éstos.

19. Compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 18, donde el sustrato se selecciona del grupo que consiste en colágeno, condroitín sulfato y ácido hialurónico.

20. Procedimiento de obtención de un compuesto con funcionalidad magnética tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19, caracterizado porque dicho procedimiento comprende: a) modificar el sustrato de al menos una enzima, e b) inmovilizar una pluralidad de partículas magnéticas que no presentan ningún recubrimiento o modificación de superficie en el compuesto modificado obtenido en la etapa a) .

21. Procedimiento de obtención de un compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 20, donde en la etapa a) el sustrato reacciona con un aminosilano en un medio orgánico con un contenido de agua máximo del 2%.

22. Procedimiento de obtención de un compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 21, donde en la etapa a) el sustrato reacciona con un aminosilano que es (3-aminopropil) -trietoxisilano en un medio orgánico.

Procedimiento de obtención de un compuesto con funcionalidad magnética según una cualquiera de las reivindicaciones 21 a 22, donde el procedimiento comprende una etapa adicional, previa a la etapa a) , de activación del grupo amino del aminosilano con anhídrido glutárico y N, N-diisopropiletilamina en un medio orgánico.

24. Producto que comprende al menos un compuesto con funcionalidad magnética tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, donde dicho producto se selecciona del grupo que consiste en un implante, un gel, una composición farmacéutica y un agente de contraste.

25. Producto según la reivindicación 24, donde dicho producto es un implante o un gel tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

26. Uso del compuesto con funcionalidad magnética tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, para fabricar un producto tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 24 a 25, para determinar o discriminar la actividad enzimática de una o más enzimas.

27. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 26, para fabricar un agente de contraste adecuado para detectar una enfermedad o trastorno asociado con la actividad enzimática de al menos una enzima.

28. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 27, donde la enfermedad o trastorno se selecciona del grupo que consiste en reumatitis, artritis, lesión, enfermedad relacionada con el tejido conectivo, enfermedad de Dupuytren, enfermedad de Peyronie, enfermedad relacionada con el colágeno, esteatosis, fibrosis, cirrosis, metástasis, regeneración de tejidos, cáncer, enfermedad coronaria, enfermedad del hígado, enfermedad metabólica, infección y enfermedad inflamatoria.

29. Uso del compuesto con funcionalidad magnética tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, para fabricar un implante o gel para monitorizar la regeneración de la matriz celular.

30. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 29, para fabricar un implante o gel para monitorizar la regeneración del cartílago.

31. Uso del del compuesto con funcionalidad magnética tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 o 26 a 30, donde la reacción enzimática provoca un cambio al menos parcial de superparamagnetismo a paramagnetismo.

Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 31, donde la determinación de la variación en la propiedad magnética provocada por la reacción enzimática tiene lugar mediante una técnica seleccionada del grupo que consiste en resonancia magnética de imagen, resonancia magnética nuclear, resonancia paramagnética electrónica, magnetometría, espectrometría Mössbauer, magnetometría de equipo de interferencia superconductiva cuántica, magnetometría vibracional, dicroísmo circular magnético de rayos X, resonancia ferromagnética, efecto Kerr magneto óptico, dispersión de luz de Brillouin, inductancia electromagnética, microscopía de fuerza atómica, magnetorelaxometría y una combinación de ellas.

33. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 32, donde la determinación de la variación en la propiedad magnética provocada por la reacción enzimática tiene lugar mediante la resonancia magnética de imagen.

34. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 33, donde la variación en la propiedad magnética provocada por la reacción enzimática se determina mediante un parámetro seleccionado del grupo que consiste en intensidad de señal, tiempo de relajación longitudinal (T1) , tiempo de relajación transversal (T2) , parámetro de difusión, señal de respuesta a una primera serie de pulsos o señal de saturación l y una combinación de ellos.

35. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según la reivindicación 34, donde la variación en la propiedad magnética provocada por la reacción enzimática se determina analizando dicho parámetro antes y después de la reacción enzimática.

36. Uso del compuesto con funcionalidad magnética según una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 35, donde la variación en una propiedad magnética es indicativa de por lo menos un fenómeno físico seleccionado del grupo que consiste en:

- agregación de las partículas magnéticas,

- agregación del compuesto con funcionalidad magnética o al menos uno de los productos de reacción de este,

- cambio en el tamaño de las partículas magnéticas, y cambio en el tamaño de partícula de al menos uno seleccionado del grupo que consiste en el compuesto con funcionalidad magnética objeto de la presente invención, al menos uno de los productos de reacción de éste y una recombinación de los mismos.