ES2301250T3 - Copolimeros tribloque de poliester polietilenglicol biodegradables de bajo peso molecular que tienen propiedades de gelificacion termica inversa. - Google Patents

Abstract

Una composición que comprende un polímero tribloque biodegradable de tipo ABA o BAB que tiene propiedades de gelificación térmica inversa, caracterizada porque dicho tribloque comprende: i) aproximadamente del 51% al 83% en peso de un bloque de polímero A hidrófobo, biodegradable, que comprende un poliéster biodegradable, que se sintetiza a partir de monómeros seleccionados del grupo que está constituido por epsilon-caprolactona, ácido epsilon-hidroxihexonoico, gamma-butirolactona, ácido gamma-hidroxibutírico, delta-valerolactona, ácido delta-hidroxivalérico, ácidos hidroxibutíricos, ácido málico y copolímeros de los mismos; y ii) aproximadamente del 17% al 49% en peso de un bloque de polímero B hidrófilo, biodegradable, que comprende un polietilenglicol (PEG); en la que dicho copolímero tribloque tiene un peso molecular medio de entre aproximadamente 2.000 a 4.990 y en la que la concentración de dicho copolímero de bloque está entre el 3% y el 50% en peso y dicha composición existe como una solución acuosa transparente entre aproximadamente 5ºC y 25ºC pero forma un gel cuando la temperatura se incrementa hasta aproximadamente la temperatura corporal (típicamente 37ºC para los seres humanos).

Description

Copolímeros tribloque de poliéster polietilenglicol biodegradables de bajo peso molecular que tienen propiedades de gelificación térmica inversa.

La presente invención se refiere a copolímeros de bloque, solubles en agua, de bajo peso molecular, termosensibles, biodegradables que tienen un alto porcentaje en peso (al menos el 50%) de bloque(s) hidrófobo(s), y su uso para administración parenteral, ocular, tópica, transdérmica, vaginal, bucal, transmucosal, pulmonar, transuretral, rectal, nasal, oral, o aural de fármacos. Esta invención se hace posible mediante el uso de polímeros tribloque termosensibles biodegradables basados en bloques biodegradables de poliéster y polietilenglicol (PEG), que se describen en detalle a continuación en la presente memoria descriptiva. El sistema se basa en el descubrimiento de que solamente un subconjunto selecto de tales copolímeros de bloque de peso molecular relativamente bajo y contenido en polímero de bloque hidrófobo relativamente elevado existen como soluciones transparentes a, o aproximadamente, 5ºC a 25ºC en agua pero, cuando la temperatura se eleva a aproximadamente la temperatura corporal (típicamente 37ºC para seres humanos), interactúan espontáneamente para formar hidrogeles semisólidos (es decir, geles) que contienen elevados porcentajes de agua atrapada dentro del retículo de gel y todavía son sustancialmente insolubles en agua.

Antecedentes de la invención y sumario de la técnica anterior

Recientemente, muchos fármacos de péptidos/proteínas, eficaces para una diversidad de aplicaciones terapéuticas, han llegado a estar comercialmente disponibles mediante avances en tecnologías de ADN recombinante y otras. Sin embargo, los polipéptidos o proteínas, con su alto peso molecular, la degradación por enzimas en el tracto gastrointestinal, y corta semivida en el cuerpo, están limitados a la administración parenteral por vías tales como inyección intravenosa o intramuscular y subcutánea. Muchos fármacos de péptidos son de solubilidad y/o estabilidad limitada en vehículos líquidos convencionales y por lo tanto son difíciles de formular y administrar. También, en muchos casos, se requieren numerosas administraciones para conseguir el efecto terapéutico esperado durante un período extenso de tiempo. La distribución controlada a largo plazo de tales polipéptidos o proteínas es esencial para proporcionar la aplicación práctica de estas medicaciones y para utilizar fármacos derivados de biotecnología avanzada. Otro problema es el cumplimiento del paciente. A menudo es difícil conseguir que un paciente siga una pauta de dosificación prescrita, particularmente cuando la prescripción es para un trastorno crónico y el fármaco tiene efectos secundarios agudos. Por lo tanto, sería muy deseable proporcionar un sistema para la distribución de fármacos, fármacos polipeptídicos y proteicos en particular, a una velocidad controlada durante un período de tiempo sostenido, sin los problemas mencionados anteriormente, con el fin de optimizar la eficacia terapéutica, minimizar los efectos secundarios y toxicidad, y por lo tanto incrementar la eficacia e incrementar el cumplimiento del paciente.

Se han investigado los dispositivos poliméricos cargados de fármacos y formas farmacéuticas para el tratamiento terapéutico a largo plazo de diferentes enfermedades. Una propiedad importante del polímero es la biodegradabilidad, que significa que el polímero puede descomponerse o degradarse dentro del cuerpo en componentes no tóxicos, o bien simultáneamente con la liberación del fármaco, o bien después de que todo el fármaco se haya liberado. Además, las técnicas, procedimientos, disolventes y otros aditivos usados para fabricar el dispositivo y carga del fármaco darán como resultado formas farmacéuticas que son seguras para el paciente, minimizan la irritación para el tejido circundante, y son un medio compatible para el fármaco. En la actualidad, los dispositivos de liberación controlada implantables biodegradables se fabrican a partir de polímeros sólidos tales como ácido poliglicólico, ácido poliláctico, o copolímeros de ácido glicólico y ácido láctico. Debido a las propiedades hidrófobas de estos polímeros, la carga del fármaco y la fabricación del dispositivo que usa estos materiales requiere disolventes orgánicos, por ejemplo, cloruro de metileno, cloroformo, ácido acético o dimetilformamida. Debido a la naturaleza tóxica de algunos disolventes, se requiere generalmente un secado extensivo para eliminar el exceso de disolvente después de este procedimiento. En la mayoría de los casos, el dispositivo polimérico final se fabrica en una forma sólida diferente (por ejemplo, esfera, plancha o bastón) que requiere un procedimiento de implantación que a menudo resulta en un trauma para el tejido.

En la actualidad, existen pocos materiales poliméricos naturales o sintéticos que se pueden usar para la distribución controlada de fármacos, incluyendo fármacos peptídicos y proteicos, debido a los estrictos requerimientos reguladores del cumplimiento, tales como biocompatibilidad, que tiene una ruta de degradación claramente definida, y seguridad de los productos de degradación. La mayoría de los polímeros biodegradables ampliamente investigados y avanzados con relación a los datos toxicológicos y clínicos disponibles son los poli (\alpha-hidroxiácidos) alifáticos, tales como poli (ácido D,L- o L - láctico) (PLA) y poli (ácido glicólico) (PGA) y sus copolímeros (PLGA). Estos polímeros están comercialmente disponibles y se usan actualmente como suturas bio - reabsorbibles. Un sistema aprobado por el FDA para liberación controlada de acetato de leuprolida, el Lupron Depot^{TM}, se basa también en copolímeros PLGA. El Lupron Depot^{TM} está constituido por microesferas inyectables, que liberan acetato de leuprolida durante un período prolongado (por ejemplo, aproximadamente 30 días) para el tratamiento de cáncer de próstata. Basándose en esta historia de uso, los copolímeros PLGA han sido los materiales de elección en el diseño inicial de sistemas de distribución de fármacos de liberación parenteral controlada usando un vehículo biodegradable.

Incluso aunque existe algún éxito limitado, estos polímeros tienen problemas relacionados con sus propiedades fisicoquímicas y procedimientos de fabricación. Las macromoléculas hidrófilas, tales como polipéptidos, no se pueden difundir fácilmente a través de matrices hidrófobas o membranas de polilactidas. La carga de fármacos y fabricación de dispositivos que usan PLA y PLGA a menudo requiere disolventes orgánicos tóxicos, y la forma farmacéutica sólida puede inducir mecánicamente la irritación del tejido.

A. S. Sawhney y J. A. Hubbell, J. Biomed, Mat. Res., 24, 1197 - 1411 (1990), sintetizaron terpolímeros de D,L-lactida, glicolida y \varepsilon-caprolactona que se degradan rápidamente in vitro. Por ejemplo, una composición de terpolímeros de glicolida al 60%, lactida al 30%, y \varepsilon-caprolactona al 10% mostró una semivida de 17 días. La hidrofilicidad del material aumentó mediante la copolimerización con un tensioactivo poloxámero (Pluronic F - 68). Este poloxámero es un copolímero de bloque que comprende aproximadamente el 80% en peso de un bloque de poli(oxipropileno) relativamente hidrófobo y el 20% en peso de un bloque de poli(oxietileno) hidrófilo. La copolimerización con el poloxámero dio como resultado un material más fuerte y parcialmente cristalino que era mecánicamente estable a temperaturas fisiológicas (por ejemplo, 37ºC) en agua. La semivida de este copolímero se incrementó ligeramente en comparación con el polímero base. Sin embargo, se sabe que los tensioactivos de tipo poloxámero no son biodegradables.

Un material óptimo para uso como un dispositivo de distribución de fármacos polimérico inyectable o implantable debe ser biodegradable, compatible con fármacos hidrófilos o hidrófobos, y permite la fabricación con disolventes simples y seguros, tales como agua, y no requieren polimerización adicional u otras reacciones que forman enlaces covalentes después de la administración.

Un sistema, que se puede fabricar en solución acuosa, es una clase de copolímeros de bloque mencionados anteriormente y comercializados bajo la marca registrada Pluronic^{TM}. Estos copolímeros están compuestos por dos bloques de polímeros diferentes, es decir bloques de poli(oxietileno) hidrófilos y bloques de poli(oxipropileno) hidrófobos para constituir un tribloque de poli(oxietileno)-poli(oxipropileno)-poli(oxietileno). Los copolímeros tribloque absorben agua para formar geles que muestran un comportamiento de gelificación térmica inversa. Sin embargo, el sistema Pluronic^{TM} es no biodegradable y las propiedades de gel (gel soluble en agua) y cinética de liberación de fármacos (muy rápida) de esos geles no han demostrado su utilidad y están en necesidad de mejora sustancial.

Existe una fuerte necesidad de materiales biodegradables hidrófilos que se pueden usar para incorporar fármacos polipéptidicos solubles en agua en solución. A. S. Sawhney y col., Macromolecules, vol. 26, Nº. 4, 581 - 589 (1993) sintetizaron macrómeros que tienen un bloque central de polietilenglicol, extendido con oligómeros de \alpha-hidroxiácidos tales como oligo (ácido D,L - láctico) u oligo (ácido glicólico) y terminado con grupos acrilato. Usando fotoiniciadores no tóxicos, estos macrómeros se pueden polimerizar rápidamente con luz visible. Debido a la multifuncionalidad de los macrómeros, la polimerización da como resultado la formación de geles reticulados.

Los geles se degradan tras la hidrólisis de la regiones oligo (\alpha-hidroxiácido) en polietilenglicol, el \alpha-hidroxiácido, y oligo(ácido acrílico), y sus velocidades de degradación se pueden confeccionar mediante la elección apropiada de oligo (\alpha-hidroxiácido) desde menos de un día hasta 4 meses. Sin embargo, en este sistema, se emplea un componente adicional, un fotoiniciador, así como una reacción adicional de fotorreticulación que forma de enlaces covalentes. El comportamiento entre personas altamente variable produciría un espesor y opacidad de la piel con este planteamiento debido a las diferencias inter - personas.

Okada y col., patente japonesa 2 - 78629 (1990), sintetizaron materiales copoliméricos de bloque biodegradables mediante la transesterificación de poli(ácido láctico) (PLA) o poli(ácido láctico)/ácido glicólico (PLGA) y polietilenglicol (PEG). El intervalo de peso molecular para PLGA estaba entre 400 y 5.000 y para PEG, entre 200 y 2.000. La mezcla se calentó entre 100ºC y 250ºC durante 1 a 20 horas en una atmósfera de nitrógeno. El producto era miscible con agua y formó un hidrogel; sin embargo, precipitó en agua por encima de la temperatura ambiente. En otras palabras, la solubilidad en agua y las interacciones de cadena inter - poliméricas cambiaban con la temperatura. Este polímero es similar a los polímeros descritos en las patentes de Churchill descritas más adelante y se utiliza como una suspensión acuosa o moldeada en un bloque sólido para implante. No existe indicación de que este polímero muestre propiedades de gelificación térmica inversa y por eso tiene que inyectarse como una solución en lugar de una suspensión coloidal de polímero.

T. Matsuda, ASAIO Journal, M512 - M517 (1993) usaba un gel polimérico biodegradable para distribuir un potente agente peptidilo antiproliferativo, angiopeptina, para evitar la hiperplasia mioíntima que se produce cuando un vaso enfermo se reemplaza con un injerto artificial o se trata mediante un dispositivo intravascular. Un líquido altamente viscoso de un copolímero de bloque compuesto por poli (ácido láctico) y segmentos de bloque de polietilenglicol (PLA - PEG) se usa como un vehículo de fármaco que se puede revestir in situ. Los materiales los suministraron Taki Chemical Co., Ltd., Hyogo, Japón. Una liberación lenta prolongada de angiopeptina a partir del gel polimérico, constituida por 0,5 g de PLA - PEG y 0,5 mg de angiopeptina, se observó in vitro durante unas pocas semanas cuando el gel se mantuvo en solución tampón mantenida a 37ºC. No se observó liberación temprana por impulsos de angiopeptina. Basándose en estos resultados, se supuso que era eficaz la liberación de angiopeptina sostenida local a partir del gel polimérico biodegradable revestido sobre el vaso lesionado in vivo.

L. Martini y col., J. Chem. Soc., Faraday Trans., 90 (13), 1961 - 1966 (1994) sintetizaron copolímeros tribloque de tipo ABA de peso molecular muy bajo mediante la incorporación de poli(\varepsilon-caprolactona) hidrófoba, que se sabe que está sujeta a degradación in vivo mediante escisión hidrolítica de la cadena que implica los enlaces éster, y reseñaron las propiedades de la solución de los copolímeros de bloque PCL - PEG - PCL. Visualmente se observó turbidez cuando se calentó lentamente una solución acuosa de los copolímeros de bloque. Los puntos de turbidez de soluciones acuosas al 2% en peso de los copolímeros eran 65ºC y 55ºC para PCL - PEG - PCL (450:4000:450) y PCL - PEG - PCL (680:4000:680), respectivamente. Se observó gelificación reversible en el enfriamiento de soluciones de PCL - PEG - PCL (680:4000:680) en concentraciones críticas y temperaturas que varían entre el 13% a 25ºC y el 30% a 80ºC. No se observó transición gel/sol tras el enfriamiento adicional de las soluciones a 0ºC. La velocidad de degradación in vitro de PCL - PEG - PCL (680:4000:680) era muy lenta. Solamente se observó aproximadamente un descenso del 20% en la masa molar (de CPG) durante un período de16 semanas. Tal degradación lenta es insuficiente para un vehículo de distribución de fármacos práctico.

Churchill y col., patentes de Estados Unidos números 4.526.938 y 4.745.160 muestran copolímeros que o son auto -
dispersables o se pueden hacer auto - dispersables en soluciones acuosas. Estos copolímeros son copolímeros de tribloque ABA o de bloque AB compuestos por bloques A hidrófobos, tales como polilactida (PLA) o poli (lactida - co -
glicolida) (PLGA), que son funcionales con un peso inferior a 5.000. Además, no existe ejemplificación de polímeros de tipo ABA distintos de los polímeros de alto peso molecular sin el uso de disolventes orgánicos y bloques - B hidrófilos, tales como polietilenglicol (PEG) o polivinil pirrolidona. Preferiblemente, para que sean autodispersables en agua sin el uso de disolventes orgánicos, estos polímeros deben contener más del 50% en peso de componente hidrófilo (bloque - B) en comparación con el componente hidrófobo (bloque A) o, son copolímeros en los que el componente hidrófobo (bloque A) tiene un peso molecular medio de menos de 5.000. Aunque se mencionan los polímeros que tienen un peso molecular medio tan bajo como 1.000, no existe ninguna enseñanza directa del uso de tales de tales polímeros, o que los polímeros de tipo ABA que tienen un peso molecular, polímeros que tienen un contenido hidrófobo de al menos el 50% en peso. No existe indicación de que estos copolímeros de bloque sean solubles en soluciones acuosas a cualquier temperatura sin el uso de disolventes orgánicos, ni existe ninguna indicación de que el fármaco/polímeros se puedan administrar como una solución. Más bien, la administración se describe como una solución coloidal del polímero, o, dispersiones del fármaco/polímero se secan por congelación en un polvo y se procesan mediante moldeado por compresión para formar un sólido adecuado para uso como una formulación de depósito implantable. Las suspensiones o dispersiones acuosas del fármaco/polímero son sistemas de dos fases en los que la fase polimérica dispersada se suspende en la fase continua. Tales dispersiones no son adecuadas para uso en situaciones en las que se requieren procedimientos de filtración estéril para retirar bacterias u otras partículas tóxicas, ya que cualquiera de tales procedimientos también retiraría las partículas del fármaco/polímero y darían como resultado dosis subterapéuticas. Los copolímeros de bloque de tipo ABA que son solubles en agua y térmicamente geles no se incluyen en las patentes de Churchill y col.

A partir de la descripción anterior se observa que los geles térmicamente reversibles (por ejemplo, Pluronics^{TM}) no son inherentemente útiles como sistemas de distribución de fármacos. Aunque existen copolímeros de bloque que poseen propiedades de gelificación térmica inversa, estos geles carecen de características críticas necesarias para control de liberación de fármaco durante un período de tiempo sostenido y presentan problemas de toxicidad o biocompatilibidad debido a su no biodegradabilidad. De este modo, aunque la propiedad de gelificación térmica inversa está universalmente reconocida como única y potencialmente muy útil en el campo de distribución de fármacos, todavía tiene que existir un sistema desarrollado que posee las propiedades necesarias para un sistema viable.

La presente invención se refiere a una composición que comprende un polímero tribloque de tipo ABA o BAB que tiene propiedades de gelificación térmica inversa como se define en la reivindicación 1.

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Objetos y sumario de la invención

Un objeto de la presente invención es proporcionar sistemas de distribución de fármacos de copolímeros tribloque de bajo peso molecular que son biodegradables, muestran comportamiento de gelificación térmica inversa, a saber, existe como una solución líquida a bajas temperaturas, reversiblemente forman geles a temperaturas fisiológicamente relevantes, y proporcionan buenas características de liberación de fármacos.

Un objeto adicional de esta invención es proporcionar un sistema de distribución de fármacos para la administración parenteral de fármacos hidrófilos e hidrófobos, fármacos peptídicos y proteicos, hormonas, genes/ácidos nucleicos, oligonucleótidos y agentes anticancerígenos.

Todavía otro objeto de esta invención es proporcionar un procedimiento para la administración parenteral de fármacos en una matriz polimérica biodegradable que da como resultado la formación de un depósito de gel dentro del cuerpo, a partir del cual los fármacos se liberan a una velocidad controlada.

Estos y otros objetos se llevan a cabo por medio de un copolímero de bloque de tipo ABA o BAB biodegradable que tiene un peso molecular medio de entre aproximadamente 2.000 y 4.990 constituido por aproximadamente del 51% al 83% en peso de un bloque de polímero A hidrófobo que comprende un poliéster biodegradable y aproximadamente del 17% al 49% en peso de un bloque de polímero B hidrófilo que está constituido por polietilenglicol (PEG). Preferiblemente el poliéster biodegradable se sintetiza a partir de monómeros seleccionados entre el grupo constituido por D,L-lactida, D-lactida, L-lactida, ácido D,L-láctico, ácido D-láctico, ácido L-láctico, glicólido, ácido glicólico, \varepsilon-caprolactona, ácido \varepsilon-hidroxihexonoico, \gamma-butirolactona, ácido \gamma-hidroxibutírico, \delta-valerolactona, ácido \delta-hidroxivalérico, ácidos hidroxibutíricos, ácido málico y copolímeros de los mismos. Más preferiblemente, el poliéster biodegradable se sintetiza a partir de monómeros seleccionados entre el grupo constituido por D,L-lactida, D-lactida, L-lactida, ácido D,L-láctico, ácido D-láctico, ácido L-láctico, glicólido, ácido glicólico, \varepsilon-caprolactona, ácido \varepsilon-hidroxihexonoico y copolímeros de los mismos. Lo más preferiblemente, el poliéster biodegradable se sintetiza a partir de monómeros seleccionados entre el grupo constituido por D,L-lactida, D-lactida, L-lactida, ácido D,L-láctico, ácido D-láctico, ácido L-láctico, glicólido, ácido glicólico y copolímeros de los mismos.

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El polietilenglicol (PEG) se denomina algunas veces poli(óxido de etileno) (PEO) o poli(oxitileno) y los términos se pueden usar de forma intercambiable para los propósitos de esta invención.

En el bloque A hidrófobo, el contenido en lactato está entre aproximadamente 20 y 100, preferiblemente entre aproximadamente 20 y 80 moles por ciento y más preferiblemente entre 50 y 80 moles por ciento. El contenido en glicolato está entre aproximadamente 0 y 80, preferiblemente entre aproximadamente 20 y 80 moles por ciento y lo más preferiblemente entre aproximadamente 20 y 50 moles por ciento.

Los objetos y ventajas adicionales de esta invención serán evidentes a partir del siguiente resumen y descripción detallada de las diversas realizaciones que constituyen esta invención.

Como se usan en esta memoria descriptiva los siguientes términos tendrán los significados asignados:

"Parenteral" significará intramuscular, intraperitoneal, intra - abdominal, subcutánea, y hasta el grado de lo posible, intravenosa y intraarterial.

"Temperatura de gelificación" se refiere a la temperatura a la que el copolímero de bloque biodegradable experimenta gelificación térmica inversa, es decir la temperatura por debajo de la cual el polímero de bloque es soluble en agua y por encima de la cual el copolímero de bloque experimenta transición de fase para incrementar la viscosidad o para formar un gel semisólido.

Los términos "temperatura de gelificación" y "temperatura de gelificación térmica inversa" o similares se usarán de forma intercambiable en referencia a la temperatura de gelificación.

"Solución de polímeros", "solución acuosa" y similares, cuando se usan en referencia a un copolímero de bloque biodegradable contenido en tal solución, significará una solución basada en agua que tiene tal copolímero de bloque disuelto en ella a una concentración funcional, y mantenida a una temperatura por debajo de la temperatura de gelificación del copolímero de bloque.

"Gelificación térmica inversa" es el fenómeno mediante el que una solución de un copolímero de bloque incrementa espontáneamente la viscosidad, y en muchos casos se transforma en un gel semisólido, a medida que la temperatura de la solución se incrementa por encima de la temperatura de gelificación del copolímero. Para los propósitos de la invención, el término "gel" incluye tanto el estado de gel semisólido como el estado de alta viscosidad que existe por encima de la temperatura de gelificación. Cuando se enfría por debajo de la temperatura de gelificación, el gel espontáneamente se invierte para volver a formar la solución de viscosidad inferior. Este ciclo entre la solución y el gel se puede repetir ad infinitum debido a que la transición sol/gel no implica ningún cambio en la composición química del sistema polimérico. Todas las interacciones para crear el gel son de naturaleza física y no implican la formación o rotura de enlaces covalentes.

"Líquido de distribución de fármacos" o "líquido de distribución de fármacos que tiene propiedades de gelificación térmica inversa" significará una solución polimérica que contiene fármaco (el fármaco per se o puede estar disuelto o coloidal) adecuada para la administración a un animal de sangre caliente que forma un depósito de fármaco gelificado cuando la temperatura se incrementa hasta o por encima de la temperatura de gelificación del copolímero de bloque.

"Depósito" significa un líquido de distribución de fármacos después de la administración a un animal de sangre caliente que ha formado un gel después de que la temperatura se haya incrementado hasta o por encima de la temperatura de gelificación.

"Gel" significa la fase semisólida que se produce espontáneamente a medida que la temperatura de la "solución" polimérica o "líquido de distribución de fármaco" se incrementa hasta o por encima de la temperatura de gelificación del copolímero de bloque.

"Composición polimérica acuosa" significa o bien un líquido de distribución de fármaco o un gel constituido por la fase acuosa que tiene uniformemente contenida en ella un fármaco y el copolímero de bloque biodegradable. A temperaturas por debajo de la temperatura de gelificación el copolímero puede ser soluble en la fase acuosa y la composición estará en solución. A temperaturas a o por encima de la temperatura de gelificación el copolímero solidificará para formar un gel con la fase acuosa, y la composición será un gel o semi - sólido.

"Biodegradable" significa que el copolímero de bloque se puede descomponer o degradar químicamente dentro del cuerpo para formar componentes no tóxicos. La velocidad de degradación puede ser la misma o diferente de la velocidad de liberación del fármaco.

"Fármaco" significará cualquier compuesto o sustancia orgánica o inorgánica que tiene bioactividad y adaptada o usada para un propósito terapéutico. Las proteínas, hormonas, agentes anticancerígenos, oligonucleótidos, ADN, ARN, y terapias génicas se incluyen en la definición más amplia de fármaco.

"Péptido", "polipéptido", "oligopéptido" y "proteína" se usarán de forma intercambiable cuando se refiera a fármacos peptídicos o proteicos y no se limitará a cualquier peso molecular particular, secuencia o longitud peptídica, campo de bioactividad o uso terapéutico salvo que se especifique de otra manera.

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"Poli (lactida-co-glicolida)" o "PLGA" significará un copolímero derivado de la copolimerización por condensación de ácido láctico y ácido glicólico, o, mediante la polimerización por apertura de anillo de precursores de \alpha-hidroxiácidos, tales como lactida o glicolida. Los términos "lactida", "lactato", "glicolida" y "glicolato" se usan de forma intercambiable.

"Poli (lactida)" o "PLA" significará un polímero derivado de la condensación de ácido láctico o mediante la polimerización por apertura de anillo de lactida. Los términos "lactida" y "lactato" se usan se usan de forma intercambiable.

"Poliésteres biodegradables" se refiere a cualquier poliéster biodegradable, que preferiblemente se sintetiza a partir de monómeros seleccionados entre el grupo que está constituido por D,L-lactida, D-lactida, L-lactida, ácido D,L-láctico, ácido D-láctico, ácido L-láctico, glicólido, ácido glicólico, \varepsilon-caprolactona, ácido \varepsilon-hidroxihexonoico, \gamma-butirolactona, ácido \gamma-hidroxibutírico, \delta-valerolactona, ácido \delta-hidroxivalérico, ácidos hidroxibutíricos, ácido málico y copolímeros de los mismos.

Por lo tanto, la presente invención se basa en el descubrimiento de copolímeros de bloque de tipo ABA o BAB, en los que el bloques A es un bloque de polímero A relativamente hidrófobo que comprende un poliéster biodegradable, y el bloque B es un bloque de polímero B relativamente hidrófilo que comprende un polietilenglicol (PEG), que tiene un contenido hidrófobo de entre aproximadamente el 51% y el 83% en peso y un peso molecular de copolímero de bloque global de entre aproximadamente 2.000 y 4.990, y que muestran solubilidad en agua a bajas temperaturas y experimentan gelificación térmica reversible a temperaturas corporales fisiológicas de mamíferos. Con tan alto contenido hidrófobo no se espera que tales copolímeros de bloque sean solubles en agua. En general se cree que cualquier polímero que tiene un contenido hidrófobo superior al 50% en peso es sustancialmente insoluble en agua y puede solamente hacerse apreciablemente soluble en sistemas acuosos, si en modo alguno, cuando se ha añadido una cierta cantidad de un codisolvente orgánico.

Por lo tanto, es básico para la presente invención la utilización de un copolímero de bloque que tiene segmentos de bloque "A" o hidrófobo y segmentos de bloque "B" o hidrófilo. Por lo general, el copolímero de bloque será copolímeros tribloque de tipo ABA o BAB. Sin embargo, el copolímero de bloque también podría ser un copolímero multibloque que tiene unidades de repetición BA o AB para hacer copolímeros A(BA)n o B(AB)n en los que n es un número entero de 2 a 5.

Ambos copolímeros tribloque de tipo ABA y BAB se pueden sintetizar por polimerización de apertura de anillo, o polimerización por condensación de acuerdo con los esquemas de reacción descritos en la patente de Estados Unidos 5.702.717, y la solicitud pendiente de tramitación de la patente de Estados Unidos 08/943.167, registrada el 10/03/97, y 09/164.865 registrada el 10/01/98.

Los copolímeros de bloque que tienen la utilidad como se ha descrito en esta invención reúnen los criterios resumidos en la tabla 1, a saber, que tienen disposición de la composición dentro de los intervalos indicados que dan como resultado copolímeros de bloque que demuestran el comportamiento de gelificación térmica inversa deseada. A efectos de descripción de los parámetros de peso molecular, todos los valores de pesos moleculares reseñados se basan en las mediciones mediante técnicas analíticas de RMN o CPG (cromatografía por permeación de gel). La media de los pesos moleculares reseñados y la media de número de los pesos moleculares se determinaron mediante CPG y RMN respectivamente. La relación lactida/glicolida se calculó a partir de los datos de RMN. El análisis de CPG se realizó en una columna Styragel HR - 3 calibrada con PEG usando detección por RI y cloroformo como eluyente, o en una combinación de columnas de 500 \ring{A} Phenogel, lecho mixto, y Phenogel, calibradas con PEG usando detección por RI y tetrahidrofurano como eluyente. Los espectros de RMN se tomaron en CDCl3 en un instrumento Bruker
200 MHz.

TABLA 1

Peso molecular medio de peso total:

2.000 a 4.990

Contenido en PEG:

17% a 49% en peso

Contenido en poliéster total:

51% a 83% en peso

Contenido en lactato:

20 a 100 moles por ciento

Contenido en glicolato:

0 a 80 moles por ciento

Comportamiento:

\blacktriangleright soluble en agua por debajo de la temperatura de gelificación

\quad

\blacktriangleright geles por encima de la temperatura de gelificación

El bloque de polímero A hidrófobo, biodegradable, que comprende un poliéster sintetizado a partir de monómeros seleccionados entre el grupo constituido por D,L-lactida, D-lactida, L-lactida, ácido D,L-láctico, ácido D-láctico, ácido L-láctico, glicólido, ácido glicólico, \varepsilon-caprolactona, ácido \varepsilon-hidroxihexonoico, \gamma-butirolactona, ácido \gamma-hidroxibutírico, \delta-valerolactona, ácido \delta-hidroxivalérico, ácidos hidroxibutíricos, ácido málico y copolímeros de los mismos. El cálculo a partir de los valores para el peso molecular total y el porcentaje en peso de los bloques de polímero A y B como se proporciona en la tabla 1, y asumiendo que el peso molecular medio en peso de cada uno de los bloques A en un copolímero tribloque ABA o los bloques B en un copolímero tribloque BAB son esencialmente los mismos, el peso molecular medio del bloque A polimérico está entre aproximadamente 600 y 3.000.

Mediante cálculos similares, el segmento de bloque B hidrófilo es preferiblemente polietilenglicol (PEG) que tiene un peso molecular medio de entre aproximadamente 500 y 2.200.

Ambos copolímeros tribloque tipo ABA y BAB se pueden sintetizar mediante polimerización por apertura de anillo, o polimerización por condensación de acuerdo con los esquemas de reacción descritos en la patente de Estados Unidos 5.702.717 y solicitud de patente de Estados Unidos nº 08/943.167. Por ejemplo, los bloques B(PEG) se pueden acoplar a bloques (poliésteres) A mediante enlaces de éster o uretano y similares. Los procedimientos de polimerización por condensación y polimerización por apertura de anillo se pueden utilizar, así como el acoplamiento de un bloque B hidrófilo monofuncional a cualquier extremo de un bloque A hidrófobo difuncional en presencia de agentes de acoplamiento en presencia de agentes de acoplamiento tales como isocianatos. Además, a las reacciones de acoplamiento puede seguir la activación de grupos funcionales con agentes de activación tales como carbonil diimidazol, anhídrido succínico, N-hidroxi succinimida y cloroformiato de p-nitrofenilo y similares.

El bloque B hidrófilo se forma a partir de pesos moleculares apropiados de PEG. El PEG se eligió como el bloque hidrófilo, soluble en agua, debido a sus propiedades únicas de biocompatibilidad, no toxicidad, hidrofilicidad, solubilización, y eliminación rápida del cuerpo del paciente.

Los bloques A hidrófilos se utilizan debido a sus propiedades biodegradables, biocompatibles, y de solubilización. Se entiende bien la degradación in vitro e in vivo de estos bloques A hidrófobos de poliéster biodegradables y los productos de degradación son compuestos de origen natural que se metabolizan fácilmente y/o eliminan por el cuerpo del paciente.

Sorprendentemente, el porcentaje de peso total del bloque A hidrófobo de poliéster, con relación al del bloque B hidrófilo de PEG, es elevado, por ejemplo, entre aproximadamente el 51% y el 83% en peso, y lo más preferiblemente entre aproximadamente entre aproximadamente el 65% y el 78% en peso, todavía el polímero tribloque resultante retiene las propiedades deseables de solubilidad en agua y de gelificación térmica inversa. Un descubrimiento inesperado es que un copolímero de bloque con tal elevada proporción de componente hidrófobo sería soluble en agua por debajo de la temperatura ambiente normal tal como la temperatura de frigorífico (5ºC). Se cree que esta característica de solubilidad deseable se hace posible con el mantenimiento del bajo peso molecular global del copolímero tribloque entero entre aproximadamente 2.000 y 4.990. De este modo, se preparan copolímeros de bloque biodegradables solubles en agua que poseen propiedades de gelificación térmicamente reversible en los que el bloque o bloques B constituyen hasta aproximadamente el 17% y el 49% en peso del copolímero y el bloque o bloques A hidrófobos constituyen aproximadamente el 51% y el 83% en peso del copolímero. En una realización preferida, los bloques A (poliésteres) pueden comprender entre aproximadamente el 65% y el 78% en peso del copolímero y los bloques B de PEG pueden comprender entre aproximadamente el 22% y el 35% en peso del copolímero. Además, el peso molecular medio global preferido del copolímero tribloque entero estará entre aproximadamente 2.800 y 4.990.

La concentración a la que los copolímeros de bloque son solubles a temperatura por debajo de la temperatura de gelificación se puede considerar como la concentración funcional. Hablando en términos generales, se pueden usar concentraciones de copolímeros de bloque tan bajas como el 3% y de hasta aproximadamente el 50% en peso y ser todavía funcionales. Sin embargo, se prefieren concentraciones en el intervalo de aproximadamente el 5% y el 40% y las concentraciones en el intervalo de aproximadamente el 10% y el 30% en peso son las más preferidas. Con el fin de obtener una transición de fase de gel viable con el copolímero, se requiere una cierta concentración mínima, por ejemplo, el 3% en peso. En los intervalos de concentraciones funcionales más bajos la transición de fase puede dar como resultado la formación de un gel débil. A concentraciones más elevadas, se forma un fuerte retículo de gel.

La mezcla del copolímero biodegradable y fármacos peptídicos/proteicos, y/o otros tipos de fármacos, se puede preparar como una solución acuosa del copolímero por debajo de la temperatura de gelificación para formar un líquido de distribución de fármacos en el que el fármaco se puede disolver o bien parcial o completamente. Cuando el fármaco se disuelve parcialmente, o cuando el fármaco es esencialmente insoluble, el fármaco existe en un estado coloidal tal como una suspensión o emulsión. Este líquido de distribución de fármacos se administra después por vía parenteral, tópica, transdérmica, transmucosal, inhalado, o insertado en una cavidad tal como mediante administración ocular, vaginal, transuretral, rectal, nasal, oral, bucal, pulmonar o aural a un paciente, después de lo cual experimentará una gelificación térmica reversible ya que la temperatura corporal estará por encima de la temperatura de gelificación.

Este sistema producirá toxicidad mínima e irritación mecánica mínima al tejido circundante debido a la biocompatibilidad de los materiales y flexibilidad del gel, y se biodegradará completamente a ácido láctico, ácido glicólico, y otros monómeros correspondientes dentro de un intervalo de tiempo específico. La liberación del fármaco, resistencia del gel, temperatura de gelificación y velocidad de degradación se pueden controlar por medio del diseño apropiado y preparación de los diversos bloques de copolímeros, a saber, a través de modificaciones del porcentaje en peso de los bloques A y bloques B, los porcentajes de moles de lactato y glicolato, y el peso molecular y polidispersidad de los copolímeros tribloque ABA o BAB. La liberación de fármaco también es controlable mediante el ajuste de la concentración de polímero en el líquido de distribución de fármacos.

Se administra al cuerpo una forma farmacéutica que comprende una solución del copolímero de bloque que contiene un fármaco disuelto o fármaco en forma de una suspensión o emulsión. Después esta formulación se gelifica debido a las propiedades de gelificación térmica inversa del copolímero de bloque para formar un depósito de fármaco a medida que la temperatura de formulación aumenta hasta la temperatura corporal. La única limitación de cuánto fármaco se puede cargar en la formulación es una de funcionalidad, a saber, la carga del fármaco se puede incrementar hasta que las propiedades de gelificación térmica del copolímero se ven afectadas inversamente hasta un grado inaceptable, o hasta que las propiedades de la formulación se ven adversamente afectadas hasta tal grado que hace que la administración de la formulación sea inaceptablemente difícil. Hablando en términos generales, se anticipa que en la mayoría de los casos el fármaco constituirá entre aproximadamente el 0,01% y el 20% en peso de la formulación, siendo muy comunes los intervalos de entre aproximadamente el 0,01% y el 10%. Estos intervalos de carga de fármaco no son limitantes de la invención. Siempre que se mantenga la funcionalidad, la carga de fármaco fuera de estos intervalos se sitúa dentro del alcance de la invención.

Una ventaja distinta de las composiciones del asunto de esta invención reside en la capacidad del copolímero
de bloque de incrementar la solubilidad de muchas sustancias farmacéuticas. La combinación del (de los)
bloque(s) A hidrófobo(s) y bloque(s) B hidrófilo(s) hacen que el copolímero de bloque sea de naturaleza anfifílica. En ese aspecto funciona como un jabón o tensioactivo teniendo propiedades tanto hidrófilas como hidrófobas. Esto es particularmente ventajoso en la solubilización de fármacos hidrófobos o escasamente solubles en agua tales como ciclosporina y paclitaxel. Lo que es sorprendente es el grado de solubilización del fármaco de la mayoría, si no de todos, los fármacos ya que el componente principal del copolímero de bloque es el contenido de bloque A hidrófobo. Sin embargo, como ya se ha descrito, incluso aunque el (los) bloque (s) de polímero hidrófobo sean el componente principal, el copolímero de bloque es soluble en agua y se ha descubierto que existe un incremento adicional de la solubilidad de fármaco cuando se combina en una fase acuosa del copolímero de bloque.

Otra ventaja de la composición de la invención reside en la capacidad del copolímero de bloque de incrementar la estabilidad química de muchas sustancias farmacéuticas. Se ha observado que diversos mecanismos para la degradación de fármacos que conducen a una inestabilidad química del fármaco se inhiben cuando el fármaco está en presencia del copolímero de bloque. Por ejemplo, paclitaxel y cilosporina A están sustancialmente estabilizadas en la composición polimérica acuosa de la presente invención con relación a ciertas soluciones acuosas de estos mismos fármacos en presencia de co - disolventes orgánicos. Este efecto de estabilización sobre paclitaxel y ciclosporina A es solamente ilustrativo del efecto que se puede conseguir con muchos otras sustancias farmacéuticas.

El ciertas situaciones el polímero cargado con fármaco se puede administrar en estado de gel en vez de cómo una solución. La gelificación puede ser el resultado de incrementar la temperatura de una solución polimérica cargada con fármaco por encima de la temperatura de gelificación del polímero antes de la administración, o se puede producir por incremento de la concentración del polímero en la solución por encima de la concentración de saturación a la temperatura de administración, o se puede producir mediante la adición de aditivos a la solución polimérica que hace que la solución gelifique. En cualquier caso, el gel así formado se puede administrar por vía parenteral, tópica, transdérmica, transmucosal, inhalado o insertado en una cavidad tal como mediante administración ocular, vaginal, bucal, transuretral, rectal, nasal, oral, pulmonar o aural.

Esta invención es aplicable a agentes y fármacos bioactivos de todos los tipos incluyendo ácidos nucleicos, hormonas, agentes anticancerígenos, y ofrece una forma inusualmente eficaz de distribuir polipéptidos y proteínas. Muchos fármacos peptídicos y proteicos lábiles son susceptibles de formularse en los copolímeros de bloque de la invención y pueden beneficiarse del procedimiento de gelificación térmica inversa descrito en la presente memoria descriptiva. Aunque no se limitan específicamente a los siguientes, algunos ejemplos de polipéptidos y proteínas farmacéuticamente útiles se pueden elegir del grupo que está constituido por eritropoyetina, oxitocina, vasopresina, hormona adrenocorticotrópica, factor de crecimiento epidérmico, factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF), prolactina, luliberina, hormona liberadora de la hormona luteinizante (LHRH), agonistas de la LHRH, antagonistas de la LHRH, hormona de crecimiento (humana, porcina, bovina, etc.), factor liberador de la hormona de crecimiento, insulina, somatostatina, glucagón, interleucina - 2 (IL - 2), interferón - \alpha, \beta, o \gamma, gastrina, tetragastrina, pentagastrina, urogastrona, secretina, calcitonina, encefalinas, endorfinas, angiotensinas, hormona liberadora de tirotropina (TRH), factor de necrosis tumoral (TNF), factor de crecimiento nervioso (NGF), factor estimulante de colonias de granulocitos (G - CSF), factor estimulador de colonias de macrófagos y granulocitos (GM - CSF), factor estimulante de colonias de macrófagos (M - CSF), heparinasa, proteína morfogénica de huesos (BMP), hANP, péptido de tipo glucagón (GLP -
1), interleucina - 11 (IL - 11), renina, bradicinina, bacitracinas, polimixinas, colistinas, tirocidina, gramicidinas, ciclosporinas y análogos sintéticos, modificaciones y fragmentos farmacológicamente activos de los mismos, enzimas, citocinas, anticuerpos y vacunas.

La única limitación al fármaco polipeptídico o proteico que se puede utilizar es una de funcionalidad. En algunos casos, la funcionalidad o estabilidad física de polipéptidos y proteínas se puede también aumentar mediante la adición de diversos aditivos a las soluciones o suspensiones acuosas del fármaco polipeptídico o proteico. Se pueden usar aditivos tales como polioles (incluyendo azúcares), aminoácidos, tensioactivos, polímeros, otras proteínas y ciertas sales. Estos aditivos se pueden incorporar fácilmente en los copolímeros de bloque que después experimentarán el proceso de gelificación térmica inversa de la presente invención.

Los desarrollos en ingeniería genética de proteínas pueden proporcionar la posibilidad de incrementar la estabilidad inherente de péptidos o proteínas. Aunque tales proteínas modificadas por ingeniaría genética o modificadas resultantes se pueden considerar nuevas entidades con respecto a implicaciones reguladoras, esto no altera su aptitud para el uso en la presente invención. Uno de los ejemplos típicos de modificaciones es la polietilenglicolización en la que la estabilidad de los fármacos polipeptídicos se puede mejorar significativamente conjugando de forma covalente polímeros solubles en agua tales como polietilenglicol con el polipéptido. Otro ejemplo es la modificación de la secuencia de aminoácidos en lo que se refiere a la identidad o localización de uno o más residuos de aminoácidos mediante la adición, supresión o sustitución terminal y/o interna. Cualquier mejora de la estabilidad permite que un polipéptido o proteína terapéuticamente eficaz se libere continuamente durante un período prolongado de tiempo después de una sola administración del líquido de distribución de fármaco a un paciente.

Además de los fármacos basados en péptidos o proteínas, se pueden utilizar otros fármacos de todas las categorías terapéuticas y médicamente útiles. Estos fármacos se describen en las referencias bibliográficas bien conocidas como el Merck Index, Physicians Desk Reference, y The Pharmacological Basis of Therapeutics. Se proporciona un breve listado de agentes específicos a efectos de ilustración solamente, y no se debe considerar como limitante: agentes anticancerígenos tales como mitomicina, bleomicina, BCNU, carboplatina, doxorubicina, daunorubicina, metotrexato, paclitaxel, taxotere, actinomicina D y canfotecina; antipsicóticos tales como olanzapina y ziprasidona; antibacterianos tales como cefoxitina; antihelmínticos tales como ivermectina; antivirales tales como aciclovir; inmunosupresores tales como ciclosporina A (agente de tipo polipéptido cíclico), esteroides, y prostaglandinas.

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Breve descripción de los dibujos

El anterior y otros objetos, características y ventajas de la invención serán evidentes de una consideración de la siguiente descripción detallada presentada en relación con los dibujos adjuntos en los que:

La Figura 1 es un diagrama de fase que ilustra el comportamiento de gelificación de soluciones acuosas de un copolímero tribloque de PLGA - PEG - PLGA, estudiado a diferentes concentraciones y temperaturas.

Las Figuras 2a - 2c son perfiles de degradación que ilustran la degradación in vitro de un copolímero tribloque de PLGA - PEG - PLGA incubado a diferentes temperaturas y pH.

La Figura 3 es un gráfico que ilustra la liberación continua de insulina durante un período sostenido de tiempo a partir de un gel térmico de copolímero tribloque de PLGA - PEG – PLGA.

La Figura 4 es un perfil de liberación de paclitaxel a partir de una formulación de gel térmico de copolímero tribloque PLGA - PEG - PLGA que muestra la liberación controlada acumulada del paclitaxel durante aproximadamente 50 días.

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Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención

Con el fin de ilustrar realizaciones preferidas de esta invención, se completaron la síntesis de diversos copolímeros de bloque ABA de bajo peso molecular compuesto por del 51% al 83% en peso de bloques A hidrófobos (poliésteres), y del 17% al 49% en peso de bloque B hidrófilo (polietilenglicol "PEG"). El objeto era la preparación de copolímeros tribloque ABA o BAB que tienen pesos moleculares medios entre aproximadamente 2.000 y 4.990, que comprenden dos bloques A cada uno con los pesos moleculares medios entre aproximadamente 600 y 2.000, y un bloque B que tiene un peso molecular medio entre aproximadamente 600 y 2.200. Cada bloque A está constituido por aproximadamente de 20 a 100 moles por ciento de lactato y de 0 a 80 moles por ciento de glicolato.

Los siguientes son ejemplos que ilustran las realizaciones preferidas de la invención pero pretenden ser solamente representativos.

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Ejemplos

Ejemplo 1

Síntesis de copolímero tribloque PLGA - PEG - PLGA mediante copolimerización por apertura de anillo

Siguiendo el esquema de reacción proporcionado anteriormente, el PEG (Pm = 1.000) ense secó mediante destilación azeotrópica en un matraz con tolueno (2 x 75 ml) en una atmósfera de nitrógeno seguido de secado a 130ºC a vacío (Hg 5 mm (0,666 kPa)). Se añadieron monómeros de lactida y glicolida (en relaciones molares de 3:1 respectivamente) al matraz seguido de la adición de octoato estanoso (0,1% en peso) y la mezcla de reacción se calentó a 150ºC en vacío (Hg 5 mm (0,666 kPa)). El progreso de la reacción se siguió mediante CPG (cromatografía por permeación de gel). Después de un tiempo apropiado, la reacción se detuvo y se enfrió el matraz hasta temperatura ambiente. El residuo se disolvió en agua fría y se calentó hasta 70ºC - 80ºC para precipitar el polímero formado. El sobrenadante se decantó y el residuo de polímero se disolvió de nuevo en agua fría y se calentó para inducir la precipitación. Este proceso de disolución seguido de precipitación se repitió tres veces. Finalmente, el polímero se disolvió en una cantidad mínima de agua y se liofilizó.

El copolímero resultante PLGA - PEG - PLGA tenía un peso molecular medio (Pm) de 3.737, un peso molecular medio de número (Pn) de 2.928 y una relación de Pm/Pn de 1:3. Este copolímero mostró propiedades de gelificación térmica inversa como se detalla más completamente en el Ejemplo 4.

Ejemplo 2

Siguiendo el procedimiento básico esquematizado en el Ejemplo 1, se sintetizaron otros copolímeros tribloque usando el mismo PEG (Pm = 1.000) pero variando el contenido en lactida y/o glicolida. Las propiedades de estos copolímeros tribloque se enumeran en la siguiente tabla:

Ejemplos de copolímeros de bloque ABA con propiedades de gelificación térmica inversa

1

Es necesario indicar que todos los polímeros enumerados en la tabla anterior poseían propiedades de gelificación térmica inversa incluso cuando el contenido en lactida (LA) variaba entre el 30% y el 100% en moles y el contenido en glicolida (GA) variaba entre el 0% y el 70% en moles. Por lo tanto, tanto los tribloques PLGA - PEG - PLGA como PLA - PEG - PLA se muestran en este ejemplo.

Ejemplo 3

Síntesis de copolímero tribloque PLGA - PEG - PLGA mediante copolimerización por condensación

En un matraz de tres bocas, equipado con una entrada de nitrógeno, termómetro, y cabezal de destilación para la retirada de agua, se colocó ácido DL - láctico y ácido glicólico (relación molar 3:1, respectivamente). La mezcla de reacción se calentó a 160ºC en nitrógeno, con agitación, a presión atmosférica durante tres horas y después a presión reducida (Hg 5 mm (0,666 kPa)). El progreso de la reacción se siguió mediante CPG. La reacción se detuvo en el momento apropiado y el polímero formado se purificó mediante precipitación desde una solución de diclorometano en un gran exceso de metanol.

El residuo se trituró con metanol y se secó en vacío (Hg 0,05 mm (0,00666 kPa)) a 23ºC. El oligómero de PLGA se caracterizó mediante CPG, IR y RMN. El oligómero de PLGA resultante tenía un peso molecular medio de peso (Pm) de 9.900, un peso molecular medio de número (Pn) de 5.500 y una relación de Pm/Pn de 1:8.

El PLGA se mezcló con PEG (Pm = 1.000) y se calentó en un matraz a 160ºC en una atmósfera de nitrógeno. El progreso de la reacción se siguió mediante CPG. Después de un tiempo apropiado, la reacción se detuvo y el matraz se enfrió hasta temperatura ambiente. El residuo se disolvió en agua fría, después se calentó hasta 70ºC - 80ºC para precipitar el copolímero. El sobrenadante se decantó y el residuo se disolvió de nuevo en agua fría y se calentó para precipitar el polímero. Este proceso de disolución y precipitación se repitió tres veces. Finalmente, el polímero se disolvió en una cantidad mínima de agua y se liofilizó.

El copolímero de bloque PLGA - PEG - PLGA resultante tenía un peso molecular medio de peso (Pm) de 4.043, un peso molecular medio de número (Pn) de 2.905 y una relación de Pm/Pn de 1:4. Los pesos moleculares medios de peso y pesos moleculares medios de número se determinaron mediante CPG y RMN, respectivamente. La relación lactida/glicolida se calculó a partir de los datos de RMN. El análisis de CPG se realizó en una columna Styragel HR - 3 calibrada con PEG usando detección por IR y cloroformo como eluyente. Los espectros de RMN se tomaron en CDCl3 sobre un instrumento Bruker 200 MHz. Las asignaciones de picos de RMN confirmaron la estructura del tribloque ABA.

Ejemplo 4

El comportamiento de gelificación de las soluciones acuosas del copolímero tribloque ABA del Ejemplo 1 se estudió a diferentes concentraciones. Las soluciones poliméricas del 9% al 30% en peso se prepararon en agua y el cambio en viscosidad se observó a temperaturas que variaban entre 10ºC y 60ºC. La gelificación se definió como el estado físico en el que la solución polimérica no fluye fácilmente tras la inversión de un vial de una solución polimérica. El diagrama de fase (Figura 1) del polímero del Ejemplo 1 se generó como una función de temperatura y concentración del copolímero tribloque. El comportamiento de gelificación térmica inversa, novedoso, era también claramente evidente y se produjo a medida que se calentaban las soluciones de copolímero tribloque. La gelificación a temperaturas fisiológicamente relevantes (por ejemplo, 37ºC) era particularmente prevaleciente y formaba la base para la utilidad sustancial de los sistemas a efectos médicos y de distribución de fármacos.

Ejemplo 5

La degradación in vitro del copolímero tribloque de PLGA - PEG - PLGA del Ejemplo 1 se determinó para el 23% en peso de solución o gel (1 ml) de copolímero incubado a diferentes temperaturas (-10ºC, 5ºC, 23ºC y 37ºC) y a pH iniciales diferentes (3,0, 5,0 y 7,4) durante un período de 30 semanas. La degradación y biodegradación de este copolímero tribloque se produjo mediante hidrólisis y dio como resultado ácido láctico, ácido glicólico y PEG como los productos de degradación final.

Se tomaron semanalmente muestras (50 \mul). Las muestras se liofilizaron, se disolvieron en cloroformo, y los pesos moleculares de los residuos poliméricos se determinaron mediante CPG como se ha descrito previamente. La degradación del polímero era sustancialmente independiente del pH inicial en el intervalo entre pH 3,0 y pH 7,0 que se puede atribuir a la acidificación del medio a medida que el polímero se hidrolizaba para formar ácido láctico y ácido glicólico. El comportamiento de gelificación térmica era también independiente del pH sobre el mismo intervalo de pH. La degradación era más rápida a temperaturas más altas. Los perfiles de degradación que se generaron se muestran en las figuras 2a, 2b y 2c.

Ejemplo 6

La biodegradación in vivo del polímero del Ejemplo 1 se determinó durante un período de cuatro semanas. Una muestra de 0,40 a 0,45 ml de una solución acuosa enfriada que contenía el 23% en peso del copolímero tribloque se inyectó por vía subcutánea en ratas. Tras alcanzar la temperatura ambiente, que era superior a la temperatura de gelificación del polímero, se formó inmediatamente un grumo de gel que era visiblemente aparente. Las muestras se recuperaron quirúrgicamente e indicaron que el gel se hizo progresivamente más pequeño como una función del tiempo durante un período de tiempo. Entre dos semanas y cuatro semanas el estado físico del copolímero tribloque inyectado cambió de un gel, a una mezcla de gel en un líquido viscoso, y finalmente a un líquido viscoso que no contenía gel. Este líquido se reabsorbió gradual y completamente. Al final del período de cuatro semanas no era visible ninguna formulación en el sitio de inyección. Microscópicamente, eran observables pequeñas bolsas de líquido viscoso que también se reabsorbían completamente durante el siguiente período de dos semanas.

Ejemplo 7

Paclitaxel y ciclosporina A son fármacos hidrófobos que son altamente insolubles en agua (las solubilidades eran aproximadamente 4 \mug/ml). Sin embargo, estos fármacos mostraron solubilidades significativamente más altas cuando se disolvían en soluciones acuosas del copolímero tribloque PLGA - PEG - PLGA. Por ejemplo, en el 20% en peso de solución acuosa de copolímero (polímero del Ejemplo 3), paclitaxel era soluble hasta 5 mg/ml y cilosporina A era soluble hasta 2 mg/ml.

Paclitaxel y ciclosporina A eran altamente inestables en soluciones acuosas de codisolvente (por ejemplo, en soluciones de agua/acetonitrilo). El paclitaxel contenido en o bien el 20% en peso de soluciones acuosas del copolímero tribloque PLGA - PEG - PLGA (es decir, por debajo de la temperatura de gelificación del copolímero) o geles (es decir, por encima de la temperatura de gelificación del copolímero) estaba > 85% intacta después de 120 días de almacenamiento (5ºC y 37ºC), mientras que la ciclosporina A estaba era estable durante 100 días (5ºC).

Ejemplo 8

Se preparó una solución acuosa del 28% en peso del copolímero tribloque PLGA - PEG - PLGA del Ejemplo 1. Se disolvió insulina (sin zinc), una proteína administrada por vía parenteral con efectos beneficiosos probados en el tratamiento de diabetes mellitus, en esta solución acuosa del copolímero tribloque hasta una concentración final de 5 mg/ml. Aproximadamente 2 ml de esta composición se colocaron en un vidrio de reloj equilibrado a 37ºC. La composición inmediatamente se gelificó y se adhirió al vidrio de reloj, después de lo cual se colocó directamente en solución salina tamponada con fosfato 10 mM, pH 7,4, 37ºC, y se controlo la cinética de liberación de la insulina mediante HPLC de fase inversa usando detección por UV y elución en gradiente (fase móvil de TFA/acetonitrilo/agua). Los datos se han resumido gráficamente en la Figura 3. Se liberó insulina de una manera continua durante aproximadamente una semana. La utilidad del gel térmico del copolímero tribloque en la distribución controlada de proteínas y péptidos durante un período sustancial de tiempo se estableció claramente y se ilustró mediante este Ejemplo.

Ejemplo 9

A una solución acuosa del 23% en peso del copolímero tribloque PLGA - PEG - PLGA del Ejemplo 1 se añadió paclitaxel suficiente para proporcionar aproximadamente 2,0 mg/ml de fármaco. Una muestra de 2 ml de esta solución se puso en un vidrio de reloj y se equilibró a 37ºC. Ya que la temperatura era mayor que la temperatura de gelificación del copolímero, se formó un gel en el vidrio de reloj. El vidrio de reloj se colocó en un vaso de laboratorio de 200 ml que contenía medio de liberación constituido por 150 ml de PBS (pH 7,4) que contenía el 2,4% en peso de Tween -
80 y el 4% en peso de Cremophor EL equilibrado a 37ºC. Se agitó la solución en el vaso de laboratorio. La parte superior del vaso de laboratorio se selló para evitar evaporación. El conjunto entero se colocó en un incubador a 37ºC. El estudio de liberación se realizó por triplicado. A diferentes períodos de tiempo una alícuota de 5 ml del medio de liberación se tomó y se analizó para evaluar paclitaxel. La solución de PBS se reemplazó con PBS reciente después de cada retirada de alícuota. Las muestras se recogieron a 1, 2, 4, 8, 18 y 24 horas, y después de esto a intervalos de 24 horas, y se analizaron mediante HPLC. El perfil de liberación de paclitaxel a partir del gel se muestra en la Figura 4. La formulación del gel proporcionó un control excelente durante la liberación del paclitaxel durante aproximadamente 50 días.

Ejemplo 10

Se sintetizaron copolímeros tribloque BAB usando el mismo bloque B de PEG en cualquier extremo (Pm = 550) pero variando el contenido en poli(lactida) y/o poli(glicolida). El PEG y PLGA se acoplaron entre sí mediante enlaces de éster, uretano, o una combinación de éster y uretano. Las propiedades de estos copolímeros tribloque se enumeran en la siguiente tabla:

Ejemplos de copolímeros de bloque BAB con propiedades de gelificación térmica inversa

2

Todos los copolímeros tribloque PEG - PLGA - PEG enumerados en la tabla anterior poseían propiedades de gelificación térmica inversa. Las temperaturas de transición sol/gel para los polímeros tribloque anteriores eran 36ºC, 34ºC, 30ºC y 26ºC respectivamente.

La descripción anterior permitirá a los expertos en al técnica preparar copolímeros tribloque de tipo ABA (por ejemplo, PLGA - PEG - PLGA y PLA - PEG - PLA) o BAB (PEG - PLGA - PEG y PEG - PLA - PEG) que forman soluciones acuosas que tienen propiedades de gelificación térmica inversa y utilizar los mismos en el campo de distribución de fármacos.

Claims (6)

1. Una composición que comprende un polímero tribloque biodegradable de tipo ABA o BAB que tiene propiedades de gelificación térmica inversa, caracterizada porque dicho tribloque comprende:

i)

aproximadamente del 51% al 83% en peso de un bloque de polímero A hidrófobo, biodegradable, que comprende un poliéster biodegradable, que se sintetiza a partir de monómeros seleccionados del grupo que está constituido por \varepsilon-caprolactona, ácido \varepsilon-hidroxihexonoico, \gamma-butirolactona, ácido \gamma-hidroxibutírico, \delta-valerolactona, ácido \delta-hidroxivalérico, ácidos hidroxibutíricos, ácido málico y copolímeros de los mismos; y

ii)

aproximadamente del 17% al 49% en peso de un bloque de polímero B hidrófilo, biodegradable, que comprende un polietilenglicol (PEG);

en la que dicho copolímero tribloque tiene un peso molecular medio de entre aproximadamente 2.000 a 4.990 y en la que la concentración de dicho copolímero de bloque está entre el 3% y el 50% en peso y dicha composición existe como una solución acuosa transparente entre aproximadamente 5ºC y 25ºC pero forma un gel cuando la temperatura se incrementa hasta aproximadamente la temperatura corporal (típicamente 37ºC para los seres humanos).

2. Un polímero tribloque de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque, en el polímero tribloque, cada bloque de polímero A hidrófobo tiene un peso molecular medio de entre aproximadamente 600 y 3.000 y cada bloque de polímero B hidrófilo tiene un peso molecular medio de entre aproximadamente 500 y 2.200.

3. Una composición acuosa de distribución de fármacos de polímero biodegradable constituida por una fase acuosa que tiene uniformemente contenida en ella, una cantidad efectiva de un fármaco; y un polímero tribloque de tipo ABA o BAB biodegradable caracterizada porque dicho copolímero tribloque de tipo ABA o BAB es como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2.

4. Una composición polimérica acuosa según la reivindicación 3 caracterizada porque dicho fármaco es un polipéptido o proteína, ácido nucleico o gen, hormona o agente de antiproliferativo del cáncer.

5. Un procedimiento para potenciar la solubilidad de un fármaco, que comprende la mezcla uniformemente de una cantidad efectiva de dicho fármaco en una composición acuosa de distribución de fármacos de polímero biodegradable, estando compuesta dicha composición acuosa por una fase acuosa que tiene uniformemente contenida en ella un polímero tribloque de tipo ABA o BAB biodegradable caracterizado porque dicho copolímero tribloque de tipo ABA o BAB es como se reivindica en una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 2.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizado porque dicho fármaco es un polipéptido o proteína, ácido nucleico o gen, hormona o agente antiproliferativo del cáncer.