ES2564253T3 - Hidrogel basado en ácido hialurónico y uso del mismo en cirugía - Google Patents

Abstract

Una composición que consiste en un hidrogel y al menos un compuesto bioactivo, en la que: - dicho hidrogel comprende agua y un derivado de ácido hialurónico, en el que el derivado de ácido hialurónico comprende ácido hialurónico o una sal del mismo, de peso molecular comprendido entre 50.000 y 3.500.000 Da y cadenas de un poliéster biodegradable y biocompatible de peso molecular comprendido entre 3.000 y 900.000 Da injertados en los restos de N-acetil-D-glucosamina solamente de dicho ácido hialurónico o sal del mismo, en una cantidad tal que el derivado comprende entre 1 y 50 de dichas cadenas de poliéster por 100 unidades de repetición de ácido D-glucurónico/N-acetil-D-glucosamina del ácido hialurónico; y la concentración de dicho derivado de ácido hialurónico o sal del mismo está comprendida entre el 1 y el 35 % p/v; y - dicho compuesto bioactivo se selecciona entre: compuestos capaces de afectar a la estabilidad de las bacterias protectoras de la biopelícula, elegidos entre cisteína y sus derivados y D-aminoácidos; AINE; anestésicos para uso local; opioides y tramadol; y factores de crecimiento.

Description

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DESCRIPCION

Hidrogel basado en acido hialuronico y uso del mismo en cirug^a Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un hidrogel obtenido a partir de derivados del acido hialuronico utiles como vehuculos de compuestos bioactivos y a su uso en diversos campos de la cirugfa tales como, por ejemplo, cio^a cosmetica, cirug^a maxilofacial, cirug^a abdominal, cirugfa general y en particular en el campo ortopedico; en el campo ortopedico, el gel de la invencion es util para la produccion de recubrimientos de protesis para implantar en el cuerpo humano o animal. En una realizacion preferida, la invencion se refiere a un hidrogel cargado con compuestos bioactivos.

Estado de la tecnica

Se conocen composiciones basadas en acido hialuronico o sus derivados, por ejemplo en forma de hidrogel, para usar en diversos campos de la cirugfa.

El acido hialuronico se usa en cirugfa cosmetica solo (como bio-revitalizante) o derivatizado con diversas moleculas (uso como relleno); este uso se describe, por ejemplo, en los artfculos "Hyaluronic acid: biological role and clinical applications", P. Brun et al., J Plastic Dermatol. 2005; 1:21, "II recupero dell'elasticita e del turgore cutaneo mediante iniezione intradermica di acido ialuronico (Ial-System®) con tecnica cross-linked", A. Di Pietro et al., Giornale It. Dermatol. Venereol. 2001; 136:187; y "Facial wrinkles correction and skin rejuvenation (biostimulation) by auto-cross- linked hyaluronic acid", A. Di Pietro et al., Journal of Plastic Dermatology Vol. 3, n.° 2 mayo-agosto de 2007. Los productos comerciales basados en sistemas de acido hialuronico son, por ejemplo, aquellos conocidos como lal

ffis ffis ffis ffis

System o lal System Acp (marcas registradas de Fidia Farmaceutici S.p.A.), Restylane y Perlane (marcas registradas de hA North American Sales AB) y similares.

El uso de acido hialuronico o sus derivados, por ejemplo en forma de gel o productos similares, es mas y mas frecuente tambien en la cirugfa abdominal; en este caso, estos productos tienen el objeto de prevenir la formacion de adhesiones abdominales post-quirurgicas. Las adhesiones son complicaciones posibles que pueden surgir en un plazo de cinco dfas despues de las operaciones, debido a una respuesta natural del cuerpo a un traumatismo abdominal o ginecologico. Estas son bandas de fibromatosis hechas de tejido de cicatriz que conecta organos y tejidos normalmente separados entre sf. Todos los organos abdominales/pelvicos estan cubiertos por una membrana delgada llamada peritoneo. Cualquier lesion de esta membrana es la fase inicial para la formacion de adhesiones. De hecho cualquier lesion se sigue por un proceso de reparacion. Si, sin embargo, la superficie peritoneal danada esta en contacto con otra superficie, tiene lugar un proceso de re-epitelializacion que, en cierto sentido, "une" las dos superficies creando una adhesion. La formacion de adhesiones es una consecuencia normal de las operaciones, debido al proceso regenerativo del cuerpo produciendo una respuesta de cicatriz que va mas alla del nivel necesario, creando condiciones clmicas posiblemente invalidantes.

La aparicion de las adhesiones de ninguna manera es infrecuente: se desarrollan en aproximadamente el 93 % de los pacientes sometidos a cirugfa abdominal o pelvica, tales como operaciones para tratar hernias abdominales, operaciones ginecologicas, operaciones colo-rectales y muchas otras. Las adhesiones pueden provocar complicaciones serias, entre ellas, obstruccion del intestino delgado, infertilidad femenina, dolor cronico debilitante y dificultad para llevar a cabo nuevas operaciones en sitios ya tratados. De hecho las adhesiones post-quirurgicas provocan el 74 % de las obstrucciones intestinales y son responsables del 20-50 % de los casos de dolor pelvico cronico. Ademas, las adhesiones son una de las causas principales de la infertilidad femenina, siendo responsables del 15-20 % de los casos.

Por otra parte, la presencia de adhesiones hace diffcil una nueva intervencion en un sitio ya tratado quirurgicamente. Es realmente necesario retirar el tejido cicatrizante en exceso para tener acceso al sitio a tratarse (denominado adhesiolisis). Aunque las adhesiones son muy frecuentes y comunes, hasta la fecha el conocimiento del problema y, en particular de las formas de evitarlo, es aun pobre. El unico remedio eficaz hasta la fecha para tratar las patologfas de adhesion es la cirugfa, llevada a cabo de forma laparoscopica y tradicional: no hay farmacos conocidos capaces de eliminar la adhesion una vez que se ha formado; la tasa de reaparicion despues de una operacion sin embargo es alta, por lo que ha de recurrirse a la intervencion solamente en caso de necesidad real, por ejemplo complicaciones obstructivas o sintomatologfa dolorosa recurrente.

El uso de derivados de acido hialuronico para prevenir estas complicaciones post-quirurgicas se describe por ejemplo en la Patente de EE.UU. N.° 6.723.709 B1 (productos basados en acido hialuronico reticulado) o en los artroulos "Prevention of postoperative abdominal adhesions by a sodium hyaluronate-based biorebsorbable membrane: a prospective, randomized, double-blind multicenter study", J. M. Becker, et. al., J. Am. Coll. Surg., oct. de 1996, 183 (4), paginas 297-306, que describe una membrana basada en acido hialuronico y carboximetilcelulosa, y "Prevention of Postsurgical Adhesions with an Autocrosslinked Hyaluronan Derivative Gel", C. Belluco et. Al., Journal of Surgical Research, Vol. 100 (2), oct. de 2001, paginas 217-221, que describe el uso del acido hialuronico

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reticulado. Los productos basados en estos sistemas se comercializan por ejemplo por la compafna Genzyme Biosurgery y por la comparMa Fidia Farmaceutici, que han desarrollado productos basados en acido hialuronico (Fidia), combinados con carboximetilcelulosa (Genzyme). Los productos en el mercado para este fin se basan en acido hialuronico reticulado solo (Hyalobarrier; Hyaloglide) o en combinacion con otros polisacaridos, tales como carboximetilcelulosa (Seprafilm; Sepragel) y en forma de pelmulas, tales como SurgiWrap, una pelmula de acido polilactico.

Las tecnicas y los productos desarrollados para la cirugfa cosmetica y abdominal tambien tienen uso en la cirugfa general, por ejemplo en ginecologfa.

Finalmente, otro sector importante de aplicacion del acido hialuronico y sus derivados en el campo medico es la ortopedia.

La ortopedia es la rama de la cirugfa que aborda la fijacion, la reparacion o la reconstruccion de huesos danados, aplicada tambien en campos como la traumatologfa, la neurocirugfa y la cirugfa maxilofacial.

Una tecnica comunmente usada en la ortopedia es la insercion de implantes en el cuerpo para la fijacion o la reconstruccion de huesos y sus partes. Los implantes estan hechos generalmente de metales biocompatibles (en particular titanio, cobalto-cromo, etc.), polfmeros, ceramica, hidroxiapatita o sus combinaciones (por ejemplo metales recubiertos con una capa de hidroxiapatita). La tecnica se usa generalmente en osteosmtesis, reemplazamientos de articulaciones, reconstruccion osea ortopedica y traumatologica, cirugfa espinal y aplicaciones maxilofaciales y odontologicas. Los implantes pueden usarse para reemplazar, al menos parcialmente, los huesos, las articulaciones o los dientes danados; o pueden ser medios de ayuda para fijar partes oseas o para ayudar a estos a mantener la relacion espacial correcta; en este segundo caso los implantes pueden ser placas de fijacion osea (por ejemplo, craneofacial, maxilofacial, ortopedica, esqueletica y similares), clavos, tornillos, andamiajes y similares. El termino "protesis" sena mas apropiado para dispositivos del primer tipo, pero segun se usa en la presente invencion, se entendera que significa tanto una protesis actual como cualquier otro medio de ayuda a insertarse en el cuerpo humano o animal para las aplicaciones citadas anteriormente. Otra tecnica adoptada en la ortopedia es la inyeccion de materiales biocompatibles en partes danadas de los huesos, tales como fracturas o agujeros; los ultimos pueden resultar de la retirada de implantes temporales de los huesos, tales como tornillos. El material biocompatible en este caso cumple la funcion de reemplazar temporalmente los tejidos oseos, para mantener la resistencia mecanica, durante el periodo necesario para que tales tejidos crezcan y rellenen el area o el espacio danados.

El area del cuerpo implicada en una operacion quirurgica ortopedica puede someterse a problemas post-operatorios; o, incluso si tales problemas no aparecen y el transcurso postoperatorio es suave, puede requerir la administracion local de agentes que faciliten la recuperacion de la operacion.

Un primer problema posible en la cirugfa ortopedica es el de las infecciones bacterianas. Por ejemplo, aproximadamente un 4,3 % de los implantes ortopedicos realizados en los EE.UU. dio lugar a infecciones bacterianas (E. M. Hetrick et al, "Reducing implant-related infections: active release strategies", Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 780-789).

Muchos estudios han documentado la transferencia de organismos desde el personal en la sala de operaciones hacia el paciente durante las intervenciones quirurgicas; vease, por ejemplo, Bather C. J. et al, "The effects of 'inuse' surgical handwashing on the pre- and postoperative fingertip flora during cardiothoracic and orthopaedic surgery", Journal of Hospital Infection, (1995) 30, 283-293.

Las infecciones osteomieltticas agudas o cronicas pueden desarrollarse tambien en muchos casos de osteosmtesis despues de fracturas oseas. En situaciones en las que un cuerpo extrano inerte se implanta en un tejido ya danado y debilitado, se desarrolla una competicion por la colonizacion de las superficies del implante entre las bacterias (tales como Staphylococcus aureus, que se ha encontrado normalmente en casos de fracturas oseas contaminadas) y las celulas del sistema inmune. Sin embargo, las bacterias tienen las ventajas sobre las celulas del sistema inmune de procesos reproductivos mas rapidos y una flexibilidad extrema para adaptarse al medio. Ademas, los estudios indican que los procedimientos para implantar una protesis y la presencia de la propia protesis en el sitio de la fractura osea, danan la respuesta del sistema inmune local con el resultado de que el numero de bacterias requeridas para producir una infeccion puede caer por un factor de incluso 10.000 (Fluckiger U. et al, "Factors influencing antimicrobial therapy of surface adhering microorganisms", Recent Res. Devel. Antimicrob. Agents Chemother, (2000) 4, 165-175).

Una tecnica de implantacion convencional para protesis y osteosmtesis consiste en la retirada extensiva del tejido necrotico y danado, limpiar la cavidad, implantar una protesis y una profilaxis parenteral sistemica con antibioticos. Los procedimientos similares se adoptan en caso de la inyeccion de biomateriales fluidos en fracturas o cavidades oseas. La liberacion sistemica de antibioticos implica ciertos inconvenientes tales como la toxicidad sistemica, la absorcion reducida en los tejidos isquemicos o necroticos y la hospitalizacion prolongada para monitorizar los niveles de los farmacos y sus efectos. En casos en los que la colonizacion bacteriana de la parte tratada no se evite de forma eficaz por la profilaxis sistemica, puede requerirse una nueva intervencion quirurgica (especialmente en el

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caso de que el remplazamiento de la protesis se vuelva necesaria) y una terapia antibiotica sistemica a largo plazo, posiblemente con una extension del periodo de hospitalizacion, dando como resultado una incomodidad adicional para el paciente.

Para evitar que se establezcan colonias bacterianas, puede hacerse uso de agentes antibacterianos, mas comunmente antibioticos pero tambien pueden ser de otros tipos. Otro problema inevitablemente conectado a la cirugfa ortopedica es el dolor post-operatorio. Los pacientes siempre sienten el dolor cuando los anestesicos desaparecen, generalmente unas pocas horas despues de la cirugfa, y es mas intenso aproximadamente 2-3 dfas despues de la operacion.

Para hacer frente a este problema, es conocido recurrir a analgesicos, que pueden pertenecer a diversas clases, tales como farmacos anti-inflamatorios no esteroideos (AINE), analgesicos opioideos o anestesicos de uso local.

Finalmente, puede ser deseable proporcionar en el sitio de la operacion agentes que favorezcan la recuperacion de la propia operacion y de sus consecuencias; estos agentes se denominan generalmente factores de crecimiento.

Con el fin de la brevedad, todas las sustancias recordadas anteriormente, que tienen una actividad biologica o farmacologica y se usan en practicas postoperatorias, se denominan simplemente de forma acumulativa "compuestos bioactivos" en la presente descripcion, salvo en casos en que se nombren individualmente.

Varios investigadores han propuesto adoptar en la cirugfa ortopedica materiales capaces de actuar como vehnculos, directamente en el sitio de la operacion, de compuestos bioactivos. Los requerimientos funcionales de estos materiales son que deben ser biocompatibles (o bioinertes) y posiblemente bioreabsorbibles despues del periodo de actividad de los compuestos bioactivos; no deben degradarse facilmente por los fluidos corporales; por supuesto no deben ser por sf mismos propensos a la colonizacion por bacterias, una propiedad indicada en el campo como "anti- incrustacion"; deben preferentemente ser capaces de liberar un principio activo inmediatamente despues de la intervencion y al menos durante las siguientes 6 horas, preferentemente hasta 48-72 horas, de tal manera que cubra la parte del periodo postoperatorio que es mas cntica al menos con respecto a la accion antibacteriana y el control del dolor; y, en el caso de los implantes, estos materiales deben tener propiedades reologicas y de adhesion sobre las protesis tales como que el material se mantenga sobre la protesis y no se retire completamente por los estreses de cizalla inducidos por la insercion en las cavidades preparadas para los mismos (para ejercer su mejor accion, una protesis de hecho debe hacer un contacto ajustado con las superficies del asiento proporcionado para ella en los huesos).

Las necesidades senaladas anteriormente para la ortopedia son la mayona validas tambien para la cirugfa maxilofacial.

Se han desarrollado y usado diversos vehnculos para la liberacion local de farmacos, tales como lechos de polimetilmetacrilato (PMMA) en los que se carga el farmaco. Estos materiales sin embargo no se reabsorben y

requieren posterior intervencion para su retirada. Ademas la baja porosidad de los lechos de PMMA inhibe la

liberacion de farmacos un 25-50 %, reduciendo de esta manera la cantidad de farmaco liberada y aumentando el riesgo de seleccion de mutantes bacterianos resistentes al principio activo.

Los materiales biodegradables ofrecen las ventajas de la bioreabsorcion, que evita la posterior intervencion para retirarlos, reduce las reacciones inducidas por cuerpos extranos y aumenta la liberacion total del farmaco localmente; ademas, las cineticas de la liberacion de farmacos desde la matriz pueden modularse controlando los procesos de degradacion de la matriz.

Un polfmero biodegradable y bioreabsorbible conocido es el acido hialuronico. El acido hialuronico (tambien indicado como HA en el resto de la descripcion) es un nombre generico para los polfmeros de heteroglucano derivados de la repeticion de una unidad basica que comprende acido D-glucuronico y N-acetil-D-glucosamina. El HA, en las formas que se dan de forma natural en muchos tejidos animales, puede tener un peso molecular (PM) que vana de

aproximadamente 5.000 a aproximadamente 20 millones de Dalton (Da) y las propiedades de una muestra

espedfica del compuesto pueden variar dependiendo de su PM actual. El HA es un componente fundamental de la matriz extracelular (ECM) y es esencial para el buen funcionamiento de numerosos tejidos corporales tales como los tejidos conjuntivos o epiteliales y en los fluidos del ofdo interno, en el humor vttreo de los ojos y tambien en el lfquido esencial para las articulaciones (lfquido sinovial). Es un polfmero altamente biocompatible y biodegradable con propiedades anti-adhesivas y de lubricidad bien conocidas, la ultima explotada en la Solicitud de patente internacional n.° WO 2004/014303 A2. Sin embargo, el HA como tal no es tan adecuado para la inyeccion o para el recubrimiento de las protesis, debido a su rapida degeneracion por las hialuronidasas, enzimas de origen natural en el cuerpo humano y animal; como consecuencia de tal degradacion rapida, la liberacion de farmaco durante el periodo requerido puede no garantizarse. Ademas, debido a su alta hidrofilidad, un recubrimiento producido con HA no tendna suficiente estabilidad mecanica cuando se implanta una protesis en el cuerpo, esto es, un medio esencialmente basado en agua.

Se han estudiado derivados de HA en vista de diversas posibles aplicaciones medicas.

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La Solicitud de patente internacional n.° WO 2006/069578 A1 describe copoKmeros de HA con poUmeros de acidos alfa hidroxilo u otros poKmeros, para usos diferentes en el campo cosmetico o medico; este documento no cita el uso de estos copolfmeros basados en HA para la inyeccion en el cuerpo o para el tratamiento de las protesis.

La Patente n.° EP 1773399 B1 describe composiciones obtenidas reticulando HA con una polihidrazida; estas composiciones forman hidrogeles cuando se ponen en contacto con agua. La Solicitud de patente internacional n.° WO 2010/061005 A1 describe copolfmeros de HA obtenidos a traves de procesos de dos etapas, en los que en la primera etapa al menos un grupo hidroxilo del HA se hace reaccionar con un agente carbonilante para obtener un intermedio activado y en la segunda etapa el intermedio obtenido de esta manera se hace reaccionar con un nucleofilo reactivo que contiene al menos un grupo amino primario; el resultado es una forma de HA funcionalizado con cadenas laterales que se unen al esqueleto del acido a traves de un grupo carbamico.

La solicitud de patente n.° US 2004/0013626 A1 describe nanopartfculas a usarse como vectores de farmacos, formados por un polfmero obtenido injertando al menos una molecula de un polisacarido a un polfmero biodegradable diferente del polisacarido, preferentemente un poliester.

El artfculo "New amphiphilic lactic acid oligomer-hyaluronan conjugates: synthesis and physicochemical characterization", Pravata L., et al, Biomacromolecules (2008) 9, 340-348, describe un derivado de HA producido injertando oligomeros de acido lactico (OLA), de peso molecular medio alrededor de 500 Da, a los radicales hidroxilo del acido. Estos derivados HA-OLA muestran menor hidrofilidad que el HA y propiedades reologicas modificadas en comparacion con el mismo, haciendolos mas estables en un ambiente acuoso, manteniendo buenas caractensticas de capacidad de biodegradacion y bioreabsorcion.

El artfculo "New graft copolymers of hyaluronic acid and polylactic acid: synthesis and characterization", Palumbo F. S. et al, Carbohydrate Polymers (2006) 66, 379-385, describe derivados de HA obtenidos injertando acido poli-lactico (tambien abreviado PLA en el resto de la descripcion) hasta un HA de PM medio de 266.000 Da con dos grados de sustitucion diferentes, en el primer caso una relacion de cadenas de PLA a unidades de repeticion de HA del 1,5 %, en el segundo caso un grado de sustitucion de 7,8 %; el primer compuesto es todavfa algo hidrofilo, mientras que el segundo es mas hidrofobo y da lugar a dispersiones parecidas a gel en el agua. Este artfculo indica algunas aplicaciones posibles de los copolfmeros injertados descritos en el campo biomedico, tales como el uso de sus soluciones acuosas para reducir la adhesion despues de la cirugfa abdominal, en procedimientos oftalmicos y para la lubricacion de las articulaciones, pero no se da una pista de posibles usos en los implantes ortopedicos.

El artfculo "Synthesis of novel graft copolymers of hyaluronan, polyetileneglicol and polylactic acid", Pitarresi G. et al, Macromolecules and Indian Journal, Vol. 3, numero 2, ago. de 2007, 53-56 describe derivados de HA obtenidos injertando en la cadena de HA tanto PLA como polietilenglicol (abreviado PEG), mostrando que estos ultimos son menos hidrofobos que los compuestos obtenidos por HA y PLA solos.

La Solicitud de patente internacional n.° WO 2005/032417 A2 describe un recubrimiento producido usando una mezcla ffsica de HA con uno o mas polfmeros biocompatibles, entre ellos PLA, y se carga con un agente antimicrobiano; este documento tambien describe el uso de dicha mezcla para producir una pelfcula seca cargada con el agente antimicrobiano en la superficie de una protesis, para el posterior implante. Los recubrimientos de protesis producidos de acuerdo con este documento sin embargo padecen al menos dos inconvenientes: primero, el agente antimicrobiano, por ejemplo un antibiotico, tiene una vida limitada, de tal manera que puede no ser completamente eficaz en el momento del implante; segundo, este metodo no permite adaptar el recubrimiento de la protesis a los requerimientos espedficos de los diferentes casos, por ejemplo, intolerancias conocidas de un paciente a un antibiotico dado o la necesidad de adoptar un antibiotico particular o un nivel espedfico de dosificacion del mismo, en una situacion espedfica.

La Solicitud de patente EP 1666518 A1 describe vehfculos de farmacos derivados de un producto de modificacion de HA, en los que se injertan cadenas de poliester (seleccionadas de acido polilactico, de acido poliglucolico y de copolfmeros de acido lactico-acido glucolico) en la cadena de HA basal. Como se indica en este documento y se muestra en todas las formulas mostradas en el mismo, el injerto del poliester en la cadena de HA se da uniendo, bien directamente o bien a traves de espaciadores di-amino o di-hidrazida, a los grupos carboxflicos presentes en los restos de acido glucuronico del HA. De esta manera, al menos parte de los grupos carboxflicos de HA se transforman en grupos amida; ya que los grupos carboxflicos libres son responsables de la hidrofilidad del HA, la modificacion propuesta en este documento da lugar a una reduccion de dicha hidrofilidad; de hecho, las cadenas de HA modificadas del documento EP 1666518 A1 muestran una tendencia a enrollarse sobre sf mismas, haciendo a estos productos adecuados para la produccion de micro- o nanoesferas usadas como vehfculos de farmacos inyectables de acuerdo con un aspecto de la invencion descrito en el documento citado. Ademas, las composiciones descritas en este documento se dirigen y se adaptan a la liberacion sostenida del farmaco, durante un periodo mas largo que varios dfas (vease el parrafo [0007] del documento), pero esta caractenstica no es deseable en el campo espedfico de la ortopedia.

Finalmente, el artfculo "Self-assembled amphiphilic hyaluronic acid graft copolymers for targeted release of antitumoral drug", Pitarresi G. et al, Journal of Drug Targeting, 2010, Vol. 18, Numero 4, 264-276, describe una forma

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modificada de HA obtenida injertando en el esqueleto del HA cadenas de acido polilactico, solas o en combinacion con cadenas de polietilenglicol, y disolviendo los copolfmeros injertados obtenidos de esta manera en agua a una concentracion maxima de 2,4 mg/ml (igual a 0,24 % p/v) para obtener una dispersion micelar del copolfmero capaz de transportar moleculas de farmaco atrapadas (Doxorubicina ejemplificada en el arrtculo).

Existe una necesidad en el campo de vehfculos mejorados de compuestos bioactivos para usar en la cirugfa ortopedica, que no sufran los inconvenientes de la tecnica anterior; de forma similar, se siente la necesidad de tener productos disponibles todavfa mejores que aquellos ya presentes en el mercado para las otras cirugfas citadas, esto es, cirugfa cosmetica, abdominal, maxilofacial y general.

Sumario de la invencion

Es de esta manera un objeto de la invencion proporcionar un hidrogel que comprende un derivado de acido hialuronico para usar tanto en la ortopedia como en las cirugfas cosmetica, abdominal, maxilofacial y general, solo o en combinacion con un compuesto bioactivo.

Es otro objeto de la invencion proporcionar composiciones que contienen un hidrogel que comprende un derivado de acido hialuronico y al menos un compuesto bioactivo.

Es un objeto adicional de la invencion proporcionar protesis para implantar en el cuerpo humano o animal recubiertas con los hidrogeles anteriormente citados basados en derivados de acido hialuronico, que contienen posiblemente un compuesto bioactivo.

Descripcion detallada de la invencion

En una primera realizacion, la invencion proporciona un hidrogel que comprende agua, al menos un compuesto bioactivo seleccionado entre compuestos capaces de afectar a la estabilidad de las bacterias que protegen la biopelfcula, elegidos entre cistema y sus derivados y D-aminoacidos, AINE, anestesicos para uso local, opioides y tramadol y factores de crecimiento y un derivado de acido hialuronico en el que:

- el derivado de acido hialuronico comprende acido hialuronico o una sal del mismo, de peso molecular comprendido entre 50.000 y 3.500.000 Da sobre los restos de N-acetil-D-glucosamida del cual se han injertado cadenas de un poliester biodegradable y biocompatible de peso molecular comprendido entre 3.000 y 900.000 Da, en una cantidad tal que el derivado comprenda entre 1 y 50 de dichas cadenas de poliester por 100 unidades de repeticion de acido D-glucuronico/N-acetil-D-glucosamina del acido hialuronico; y

- la concentracion del derivado de acido esta entre un 1 y un 35 % p/v.

Los presentes inventores han descubierto que, partiendo de una clase particular de derivados de HA, es posible producir un hidrogel que es mas resistente que el HA solo frente a la degradacion qmmica y enzimatica y esta dotado de una mezcla de propiedades qmmicas y mecanicas de tal manera que pueda usarse para la inyeccion en fracturas o cavidades oseas y para la produccion de recubrimientos de protesis. Aunque en la siguiente descripcion se hace referencia al acido hialuronico, se entiende que por este termino se entienden tambien sales del acido normalmente presentes en un cuerpo humano o animal, tales como sales de Na+, K+, Mg2+ o Ca2+. En particular, los presentes inventores han descubierto que injertando el poliester biocompatible en los restos de N-acetil-D- glucosamina del HA, a traves de la reaccion con el grupo hidroxi libre presente en estos restos, el derivado de HA mantiene una alta hidrofilidad, combinada con propiedades de viscosidad y de retencion de esta viscosidad con el tiempo, asf como la liberacion rapida del compuesto bioactivo, que hace estos derivados extremadamente muy adecuados para aplicaciones en el campo de la ortopedia. Esto es contrario a lo ensenado en el documento citado EP 1666518 A1, en el que el injerto de las cadenas laterales de poliester tiene lugar sobre los grupos acido carboxflico en su lugar, dando lugar a una hidrofilidad reducida.

Todos los porcentajes en la siguiente descripcion se expresan como valores en porcentaje peso/volumen (% p/v, que indica la masa del soluto, en gramos, por 100 ml de la solucion o del gel resultante) salvo que se especifique de otra manera.

El componente principal del hidrogel es un derivado de acido hialuronico, obtenido injertando cadenas de poliesteres biodegradables y biocompatibles sobre una fraccion del acido que tiene un peso molecular en un intervalo particular.

La fraccion util de HA, a usarse como material de partida en la preparacion del derivado, tiene un peso molecular (PM) comprendido entre aproximadamente 50 kDa y 3,5 MDa, preferentemente entre 100 kDa y 1,5 MDa y mas preferentemente de aproximadamente 200-300 kDa. Puede obtenerse el HA de PM en estos intervalos por degradacion de fracciones mayores de HA en medios fuertemente acidos, como se describe en el artfculo "Disulfide crosslinked hyaluronan hydrogel", Shu X. Z. et al, Biomacromolecules (2002) 3, 1304-1311. El material de partida puede obtenerse a partir de fuentes naturales (por ejemplo, crestas de gallo); de forma alternativa, puede producirse por microorganismos (como se describe por ejemplo en las patentes US 4.801.539 y EP 694616) o a partir de rutas recombinantes (como se describe por ejemplo en las solicitudes de patente n.° WO 03/054163 y n.° WO

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2006/069578). Las rutas sinteticas (de microorganismos o rutas recombinantes) pueden adaptarse tambien para producir Ha ya en el intervalo de PM deseado, que de esta manera no necesite una etapa de degradacion.

El otro reactivo en la produccion del derivado es un poliester biodegradable y biocompatible o una mezcla de poliesteres o copoUmeros de los mismos. Los poliesteres mas interesantes para los objetivos de la invencion son el acido poli-lactico, el acido poli-glucolico, la poli-caprolactona (estos ultimos tambien denominados en el resto de la descripcion PGA y PCL, respectivamente), sus mezclas y copolfmeros. Se ha descubierto que los hidrogeles de propiedades deseadas pueden prepararse con derivados de HA producidos con poliesteres que tienen un PM en el intervalo entre 3-150 kDa en el caso del PLA, en el intervalo de 1-900 kDa en el caso del PGA y en el intervalo de 3900 kDa en el caso del PCL o de copolfmeros PLA-PGA (tambien denominados PLGA en lo sucesivo en el presente documento) o de copolfmeros que comprenden PCL. Estos compuestos estan disponibles en el mercado, por ejemplo de Boehringer Ingelheim o de revendedores de qmmicos, tales como Fluka o Sigma-Aldrich. Para potenciar la reactividad del poliester, es preferible activar su extremo carboxflico reaccionando con un buen grupo saliente, por ejemplo, una imida, preferentemente N-hidroxisuccinimida (NHS) o con un agente tal como carbonildiimidazol (cDl), que convierte un acido carboxflico en la imidazolida correspondiente, la forma reactiva de un agente acilante. La formacion de estos compuestos de poliester-NHS se lleva a cabo a traves de una primera reaccion del grupo carboxilo libre del poliester con diciclohexilcarbodiimida (DCC) y despues funcionalizandolo con NHS; la reaccion se lleva a cabo, por ejemplo, a temperatura ambiente durante 24 horas.

Debido al hecho de que el HA es un compuesto fuertemente hidrofilo, mientas que los poliesteres anteriores (incluso cuando se activan con NHS) son hidrofobos, es necesario hacer uno de los reactivos compatible con los disolventes adecuados para el otro reactivo. De acuerdo con la presente invencion, este resultado se obtiene transformando el HA en una sal de amonio, tal como la sal de cetiltrimetilamonio (CTA) o preferentemente la de tetrabutilamonio (TBA). La formacion de la sal de amonio puede llevarse a cabo sencillamente neutralizando el HA con el hidroxido del cation amonio. La reaccion avanza con un rendimiento del 100% y el producto resultante es soluble en dimetilsulfoxido (DMSO), en el que tambien son solubles los poliesteres y sus derivados -NHS. En el caso en que el HA este disponible en forma de una de sus sales organicas (por ejemplo, la sal de sodio, la forma comercial mas comun de HA), es posible pasar en primer lugar una solucion acuosa de la misma a traves de una columna acida de intercambio ionico o tratarla con un acido para recuperar el HA en forma acida.

El HA sustituido con amonio y el compuesto de poliester-NHS se hacen reaccionar despues en DMSO en presencia de dietilamina (DEA) como catalizador; la reaccion tiene lugar por ejemplo en 24 horas a 40 °C. La reaccion consiste en la condensacion de la funcion carboxflica del poliester (activado con NHS) con el grupo hidroxilo de las unidades de N-acetil-D-glucosamina del HA. La relacion de unidades de N-acetil-D-glucosamina a las que se injerta una cadena de poliester al numero total de tales unidades presentes en el HA se define en la presente invencion como "grado de derivatizacion". Los presentes inventores han descubierto que los hidrogeles de propiedades deseadas pueden producirse con derivados del HA en los que dicho grado de derivatizacion esta comprendido entre el 1 y el 50 %.

Las propiedades (en particular la hidrofilidad y las caractensticas de anti-incrustacion) del derivado de HA pueden modularse adicionalmente a traves de una segunda derivatizacion, en la que una parte de los grupos carboxilo del acido D-glucuronico del HA se funcionalizan con cadenas de polietilenglicol (PEG). El PEG se conoce por ser un polfmero biocompatible (esta aprobado por la FDA) y se usa ampliamente en el campo farmaceutico tanto para preparar formas de dosificacion convencionales como para sistemas de liberacion innovadores. Los mejores resultados finales se obtienen cuando el PEG empleado tiene un PM entre 400 Da y 200 kDa, preferentemente de aproximadamente 5 kDa y el grado de derivatizacion del HA con PEG (es decir, la relacion de unidades de acido D- glucuronico derivatizadas con PEG al numero total de tales unidades en el HA) esta comprendido entre el 5 y el 20 %.

El PEG se pre-activa preferentemente para potenciar su reactividad, a traves del intercambio del grupo -OH libre en un extremo del mismo con -NH2 (PEG-NH2); el ultimo compuesto tambien esta disponible en el mercado. El PEG- NH2 se anade en DMSO al producto de reaccion de HA amonio sustituido y poliester-NHS, despues de que el ultimo se haya aislado por precipitacion de la mezcla de reaccion con un disolvente no polar (por ejemplo, eter de dietilo), filtracion y lavado repetido con acetona para eliminar cualquier poliester-NHS sin reaccionar. Los derivados de HA obtenidos de esta manera (con o sin PEG) se purifican despues por medios conocidos por los expertos en la materia, por ejemplo, dialisis y secado por congelacion y posiblemente se someten a intercambio ionico para intercambiar los iones amonio con iones Na+ o K+, mas compatibles con el uso que se pretende.

El derivado de HA se anade despues a agua, que normalmente puede ser agua bidestilada, una solucion salina tamponada, una solucion fisiologica esteril o agua para preparaciones inyectables, en una cantidad tal que su concentracion en el hidrogel resultante este comprendida entre el 1 y el 35 % p/v, preferentemente entre el 2 y el 10 % p/v. Funcionando como se ha descrito hasta ahora, todas las concentraciones de derivado de HA entre el 1 y el 35 % p/v dan lugar a geles viscosos transparentes uniformes. Estos hidrogeles son estables durante largos periodos y pueden almacenarse durante al menos seis meses incluso a temperatura ambiente sin alterar sus propiedades, en particular su viscosidad.

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Debido a la gran adaptabilidad del hidrogel que puede obtenerse tanto con diferentes grados de derivatizacion como con diferentes concentraciones, mostrando siempre de todos modos las propiedades viscoelasticas requeridas, el uso del mismo es ajustable en vista del tipo de cirugfa.

De hecho, para usar en cirugfa ortopedica o abdominal la viscosidad del producto debe ser mayor para asegurar el efecto barrera contra la adhesion de celulas inflamatorias y/o bacterianas en el caso de que se use en la ortopedia o de obstaculo contra un proceso de re-epitelializacion en el caso de la cirugfa abdominal. En el caso de una operacion con tecnicas de laparotoirna o de laparoscopia, el producto en forma de hidrogel puede asociarse a un farmaco antiinflamatorio, por ejemplo ibuprofeno, para reducir a un mmimo el riesgo de inflamacion durante la intervencion quirurgica debido a los procesos fibrocicatriciales.

En el caso de una operacion de septoplastia o de una rinoplastia (cirugfa maxilofacial), las intervenciones se efectuan dirigidas a la reduccion y la remodelacion del cartflago y del esqueleto oseo y el hidrogel de la presente invencion se usa para sostener las estructuras nasales durante la reparacion; el hidrogel debe en consecuencia tener alta viscosidad, como en el caso de la cirugfa ortopedica o abdominal; el producto en forma de hidrogel puede asociarse a un anestesico local para reducir a un mmimo el dolor provocado por la operacion, por ejemplo ropivacama, usada ampliamente en cirugfa nasal.

Por el contrario, en el caso en que el uso se dirija a la cirugfa cosmetica, la viscosidad del producto es de la mayor importancia. De hecho, en este caso, el hidrogel de la presente invencion debe no ser demasiado viscoso, ya que el producto ha de inyectarse por debajo de la piel con agujas muy finas (29-30 G, equivalente a un diametro de 0,33 y 0,30 mm, respectivamente). Esta condicion implica el uso de hidrogeles facilmente extrusionables, de baja viscosidad, formados por HA derivatizado en agua bidestilada, en una solucion salina tamponada, en una solucion fisiologica esteril o en agua para preparaciones inyectables. Estas condiciones de uso se unen de forma ajustada a la posibilidad de ajustar la viscosidad de este hidrogel, manteniendolo en los parametros descritos de grado de derivatizacion y concentracion expresada en % p/v.

Finalmente, el hidrogel de la invencion puede usarse en cirugfa general, por ejemplo, en ginecologfa. Normalmente, los eventos adversos encontrados en la cirugfa ginecologica se refieren a problemas relacionados con la fertilidad, a inflamaciones pelvicas cronicas o a endometriosis. En este caso tambien, el producto en forma de hidrogel puede asociarse a un farmaco anti-inflamatorio para reducir a un mmimo el riesgo de inflamacion durante la intervencion quirurgica, tal como diclofenac, comunmente adoptado en este tipo de cirugfa y capaz de reducir considerablemente la sintomatologfa dolorosa.

Como indicaciones generales, en el caso de la cirugfa cosmetica se vuelve adecuado un hidrogel de la invencion que tenga una viscosidad comprendida entre 5 y 20 Pa s; en cirugfa maxilofacial es posible usar un hidrogel con una viscosidad comprendida entre 50 y 100 Pas; en cirugfa abdominal es posible usar un hidrogel con una viscosidad comprendida entre 150 y 450 Pas; finalmente, en cirugfa general (en particular ginecologica) es posible usar un hidrogel con una viscosidad comprendida entre 60 y 140 Pas.

Preferentemente, estos hidrogeles se obtienen con una concentracion del 3 % p/v en agua de un HA con un grado de derivatizacion del 2,7 % para usar en cirugfa cosmetica; con una concentracion del 6 % p/v en agua de un HA con un grado de derivatizacion del 3,5 % para usar en cirugfa maxilofacial; con una concentracion del 10 % p/v en agua de un HA con un grado de derivatizacion del 7 % para usar en cirugfa abdominal; y con una concentracion del 8 % p/v en agua de un HA con un grado de derivatizacion del 3,5 % para usar en cirugfa general y particularmente ginecologica.

Los hidrogeles obtenidos a partir de derivados de HA descritos anteriormente se cargan con al menos uno de los siguientes compuestos bioactivos:

- compuestos capaces de afectar a la estabilidad de las bacterias protectoras de la biopelmula, elegidos entre cistema y sus derivados y D-aminoacidos;

- AINE;

- anestesicos para uso local;

- opioides y tramadol; y

- factores de crecimiento.

Un hidrogel cargado con uno o mas compuestos bioactivos se denominara en el resto de la descripcion un "hidrogel bioactivo", para distinguirlo de un hidrogel obtenido solamente del derivado de HA y agua bidestilada, una solucion salina tamponada, una solucion fisiologica esteril o agua para preparaciones inyectables (el objeto de la primera realizacion de la invencion), que se denominara simplemente "hidrogel". Los presentes inventores han observado que los hidrogeles bioactivos de acuerdo con esta segunda realizacion de la invencion, teniendo ademas propiedades qmmicas que los hace capaces de permanecer estables en el sitio de inyeccion o el implante durante al menos los primeros dfas despues de la operacion (y en el caso de los implantes, sus propiedades reologicas son de tal manera que permanezcan adheridos sobre la superficie del implante), ademas tengan propiedades de liberacion

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de los compuestos bioactivos que les hace adecuados para llevar a cabo las acciones farmacologicas o biologicas que se pretende.

Una primera accion posible que puede ejercerse por un hidrogel bioactivo de la invencion es una accion antibacteriana. Se sabe que las colonias bacterianas, una vez establecidas en un sitio, producen una biopelmula que consiste en macromoleculas incluyendo protemas y polisacaridos que protege la colonia bacteriana y hace a los antibioticos generales y a los tratamientos biocidas ineficaces.

La cistema y sus derivados y los D-aminoacidos tienen la capacidad de interferir con las colonias protectoras de las biopelmulas de las bacterias; estos compuestos tambien se denominan en lo sucesivo "compuestos anti- biopelmulas". Un hidrogel bioactivo de la invencion, cargado con cistema o un derivado de cistema o con un D- aminoacido, evita la formacion de la biopelmula o la debilita, de tal manera que deja a las bacterias expuestas a la accion del sistema inmune del paciente que se ha sometido a la operacion ortopedica o de otros agentes antibacterianos (por ejemplo antibioticos) que pueden administrarse oral, parenteral o localmente; la administracion local se obtiene preferentemente cargando el agente antibacteriano en el propio hidrogel bioactivo, mezclado con los compuestos anti-biopelmulas citados. Los ejemplos de compuestos adecuados relacionados con la cistema son L- cistema, D-cistema, D-L cistema, D-L homocistema, ester metilico de L-cistema, ester etflico de L-cistema, cistema de N-carbamoilo, cisteamina, N-(2-mercaptoisobutiril)-L-cistema, N-(2-mercaptopropionil)-L-cistema A, N-(2- mercaptopropionil)-L-cistema B, N-(32-mercaptopropionil)-L-cistema, clorhidrato de ester etflico de L-cistema, clorhidrato de ester metflico de L-cistema, nacistelina (una sal de lisina de N-acetilcistema), N-acetilcistema y derivados de los mismos. Entre estos, se prefiere la N-acetilcistema, las propiedades de la cual se describen, por ejemplo, en el artmulo "Influence of N-acetylcysteine on the formation of biofilm by Staphylococcus epidermidis", C. Perez-Giraldo et al., Journal of Antimicrobial Chemotherapy (1997) 39, 643-646 y se explotan por ejemplo en la patente de EE.UU. n.° 6.475.435 B1 para el recubrimiento de dispositivos medicos.

Los ejemplos de D-aminoacidos adecuados son D-tirosina, D-leucina, D-triptofano y D-metionina. Las propiedades de los D-aminoacidos en la disrupcion de la biopelmula se describen por ejemplo en el artmulo "D-Amino acids trigger biofilm disassembly", I. Kolodkin-Gal et al., Science, vol. 328, n.° 5987, mayo de 2010, 627-629.

Otra funcion importante que puede cumplirse por los hidrogeles bioactivos de la invencion es el control del dolor postoperatorio.

Este resultado puede lograrse cargando el hidrogel con uno o mas compuestos usados para este fin y en particular AINE, anestesicos para uso local y analgesicos opioides.

Los AINE utiles son, por ejemplo (pero no se limitan a), acetaminofeno, acido acetilsalidlico, benorilato, bromelama, carprofeno, celecoxib, cinnoxicam, acido clamidoxico, clonixina, diclofenac, diflumidona, diflunisal, etoricoxib, fenclofenac, fendosal, fenoprofeno, acido flufenamico, flucuazona, flurbiprofeno, ibufenac, ibuprofeno, iguratimod, indometacina, indoprofeno, isofezolac, cetoprofeno, cetorolac, licofelona, lomoxicam, lumiracoxib, acido meclofenamico, acido mefenamico, meloxicam, metamizol, naproxeno, acido niflumico, nimesulida, orpanoxina, oxatiaprim, parecoxib, piroxicam, robenacoxib, rofecoxib, seaprosa-S, serratiopeptidasa, sudoxicam, sulfanizolona, sulindac, suprofeno, tenoxicam, triflamizol, tomoxiprol y valdecoxib.

Los anestesicos utiles para uso local son, entre otros, bupivacama, cloroprocama, levobupivacama, lidocama, prilocama, procama, ropivacama y carbocama.

Los analgesicos opioides utiles son, entre otros, buprenorfina, butorfanol, dextrometorfano, fentanilo, etorfina, idromorfona, loperamida, morfina, oxicodona, petidina, sufetanilo y tramadol.

Finalmente, una clase adicional muy importante de compuestos funcionales que pueden cargarse en los hidrogeles bioactivos de la invencion se representa por los factores de crecimiento. Estos son generalmente glucoprotemas que tienen la funcion de estimular mecanismos basicos implicados en la regeneracion de tejidos. Una lista no exhaustiva de factores de crecimiento que pueden transportarse a y liberarse en el sitio de operacion a traves de los hidrogeles bioactivos de la invencion comprende protema morfogenetica osea 2 (BMP2) y protema morfogenetica osea (BMP7), factores de crecimiento de fibroblastos (FGF), factores de crecimiento parecidos a la insulina (IGF), factores de crecimiento epidermico (EGF), factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), factor beta transformante del crecimiento (TGF-p) y factores de crecimiento derivados de plaquetas (PDGF).

El hidrogel bioactivo de la invencion puede cargarse con mas de uno de los compuestos bioactivos listados anteriormente, incluso perteneciendo a categonas diferentes: por ejemplo, pueden estar presentes al mismo tiempo al menos un compuesto anti-biopelmulas, al menos un compuesto de control del dolor y al menos un factor del crecimiento.

El hidrogel bioactivo tiene una concentracion con respecto al derivado de HA comprendida entre el 1 y el 35 % p/v, preferentemente entre el 2 y el 10 % p/v y una concentracion con respecto a los compuestos bioactivos comprendida entre el 0,001 % y el 80 % p/v, preferentemente entre el 1 y el 10 % p/v, dependiendo del compuesto o compuestos

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bioactivos espedficos y del uso que se pretende; en el caso de que se carguen mas compuestos bioactivos (incluso perteneciendo a clases con funciones farmacologicas o biologicas diferentes) al hidrogel, la concentracion anterior dada se refiere a la suma de estos compuestos.

Para obtener estas concentraciones finales, un metodo adecuado es producir separadamente el hidrogel sin compuesto o compuestos bioactivos y mezclarlo con una o mas soluciones de los ultimos. Los componentes de partida del hidrogel bioactivo pueden tener concentraciones en intervalos amplios y pueden mezclarse a concentraciones diferentes, como sera evidente para el experto en la materia. En los casos mas comunes, el volumen del hidrogel usado es mayor que el volumen de la solucion de compuesto o compuestos bioactivos; por esta razon, la concentracion del hidrogel de partida tendra una concentracion del derivado de HA cercana a la concentracion del mismo derivado en el hidrogel bioactivo, comprendida entre el 1 y el 35 % p/v y preferentemente el 2-10% p/v. Por el contrario, la concentracion de la solucion del compuesto o compuestos bioactivos de partida puede diferir mucho de la concentracion de dicho compuesto o compuestos en el hidrogel bioactivo y estos compuestos incluso pueden cargarse en el hidrogel en forma pura (es decir, una concentracion del 100 %).

De forma adecuada, al preparar el hidrogel bioactivo, el derivado de HA y la solucion de compuesto o compuestos bioactivos se mezclan en una relacion en volumen comprendida entre 20:1 y 1:1, preferentemente entre 10:1 y 1,5:1. Para evitar que partes del hidrogel bioactivo no esten lo suficientemente cargadas con el farmaco, la mezcla formada por los dos componentes se homogeniza preferentemente agitando o mezclando, que puede realizarse de forma sencilla manualmente o con medios automaticos.

El hidrogel bioactivo de la invencion puede proporcionarse de esta manera en forma de kit de piezas. El kit hace posible al cirujano decidir la carga real de compuesto o compuestos bioactivos en el hidrogel bioactivo, tanto por la naturaleza de dicho compuesto o compuestos como por su o sus concentraciones, justo antes o incluso durante de la intervencion quirurgica, permitiendo la mejor adaptacion del material de inyeccion o el recubrimiento bioactivos sobre la protesis, en vista de las necesidades espedficas de los pacientes (por ejemplo, intolerancias conocidas a compuestos bioactivos espedficos) o de la intervencion espedfica. El kit comprende una primera composicion que es el hidrogel preparado con el derivado de HA solo y agua (anadida como agua bidestilada, solucion tamponada o solucion fisiologica) y una o mas composiciones que comprenden el compuesto o compuestos bioactivos; en el caso del uso de mas de un compuesto bioactivo, estos pueden anadirse en forma de una unica solucion o de mas soluciones (por ejemplo, una solucion por compuesto bioactivo).

En el caso del uso de un kit, el hidrogel bioactivo se produce justo antes de su uso, mezclando en la relacion deseada el hidrogel del derivado de HA con el compuesto bioactivo elegido; y, en un corto plazo despues de su preparacion, se inyecta en el area de la fractura osea o la cavidad o se aplica a la superficie de una protesis a implantarse. La inyeccion en las partes danadas del hueso puede realizarse con una aguja y una jeringa, bajo grna ecografica. La aplicacion del hidrogel bioactivo sobre las protesis puede realizarse por diversos metodos, tales como inmersion de la protesis en el hidrogel bioactivo, pulverizado, esparcimiento, pincelado y similares.

Los hidrogeles bioactivos de la invencion tienen una velocidad de reabsorcion en el cuerpo de tal manera que la liberacion de los compuestos bioactivos siempre dure al menos 6 horas despues de la intervencion ortopedica, que son las mas cnticas desde el punto de vista del ataque bacteriano y normalmente tal liberacion tiene lugar continuamente durante las primeras 48-72 horas despues de la cirugfa, de tal manera que cubra los periodos cnticos despues de la intervencion al menos con respecto al control de las infecciones bacterianas y del dolor postoperatorio.

La invencion se ilustrara adicionalmente por medio de los siguientes ejemplos, que pretenden asistir al entendimiento de la invencion.

En los ejemplos, se han usado los siguientes materiales y equipos:

Materiales:

La sal de sodio de acido hialuronico (PM 1500 kDa) se ha proporcionado por Gelphifarma (Lodi, Italia), la protesis usada es el modelo Recta de Adler Ortho s.r.l. (Bologna, Italia); el acido D,L-polilactico (PLA) (PM 8 kDa) se vende por Bidachem-Boeringher Ingelheim (Milan, Italia), con el nombre RESOMER R 202; N,N'-Diciclohexilcarbodiimida (DCC), N-hidroxisuccinimida (NHS), 1,1'-carbonildiimidazol (CDI), hidroxido de tetrabutilamonio (TBA-OH), acido clorhfdrico, la solucion salina con tampon fosfato de Dulbecco (DPBS a pH 7,4), el reactivo en la solucion de o- ftaldialdehfdo (OPA) y N-acetilcistema se obtuvieron de Sigma Aldrich (Milan, Italia). La resina de intercambio cationico Dowex 50Wx8-200, la dietilamina (DEA), el dimetilsulfoxido (DMSO) anhidro y el O-2-aminoetil-O'- metilpolietilenglicol 5000 (PEG-NH2) se obtuvieron de Fluka (Milan, Italia).

Equipos:

Los espectros de RMN 1H se obtuvieron con un instrumento Brucker AC-300. Los espectros de FT-IR se grabaron como discos de KBr en el intervalo de 4000-400 cm-1 usando un espectrofotometro Perkin Elmer 1720 y

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transformadas de Fourier, con una resolucion de 1 cm-1; cada espectro se grabo despues de 100 barridos. El analisis SEC se llevo a cabo usando un sistema multidetector SEC equipado con una bomba Water 600, un medidor de mdice de refraccion Water 410 y una columna lineal proporcionada por Water (tamano de partmula 5 pm). La curva de calibrado se determino usando patrones de acido hialuronico obtenidos de Hyalose (EE.UU.). Las condiciones de elucion fueron las siguientes: tampon fosfato 200 mM (pH 6,5)/MeOH 90:10 (v/v), velocidad de caudal 0,6 ml/min, a una temperatura de 35 °C.

EJEMPLO 1

El presente ejemplo es acerca de la formacion de la sal de tetrabutilamonio de HA (HA-TBA). Se disuelve 1 g de HA de un peso molecular de 1500 kDa en 100 ml de una solucion de HCl que tiene pH 0,5 y se deja reaccionar a 37 °C durante 24 horas. El producto resultante tiene un PM medio de 230 kDa, segun se determina por analisis SEC. A este producto, se le anade hidroxido de tetrabutilamonio (TBA-OH) hasta que se alcanza pH 7; la mezcla de reaccion se somete despues a dialisis exhaustiva.

La sal de HA-TBA resultante se recupera por secado por congelacion y se caracteriza por analisis de RMN-1H (D2O) que confirma que el intercambio con TBA ha tenido lugar con un rendimiento del 100%. El espectro de RMN-1H (D2O) del HA-TBA muestra senales a: 6 0,97 (m, 12 H, N+-(CH2-CH2-CH2-CH3)4); 6 1,40 (m, 8 H, N+-(CH2-CH2-CH2- CHa)4); 6 1,64 (m, 8 H, N+-(CH-2-CH2-CH2-CHaW; 6 2,04 (s, 3H, -NH-CO-CH3); 6 3,82 (m, 8 H, N+(CH2-CH2-CH2- CH3)4).

EJEMPLO 2

El presente ejemplo es sobre la activacion de un poliester (PLA) con NHS.

La smtesis se lleva a cabo siguiendo la ruta de smtesis del derivado de acido polilactico-co-glucolico (PLGA) descrito en el artmulo "Folate receptor targeted biodegradable polymeric doxorubicin micelles", Yoo H. S. et al, Journal of Controlled Release, (2004) 96: 273-283.

Se disuelven 2,4 g de PLA de PM medio de 8 kDa en 30 ml de diclorometano. A esta solucion se anaden primero 0,25 g del agente condensador diciclohexilcarbodiimida (DCC) y despues 0,14 g de NHS, permitiendo que la reaccion tenga lugar a temperatura ambiente durante 24 horas. Despues de este periodo, la mezcla de reaccion se concentra por evaporacion parcial del diclorometano y el producto se precipita en etanol y se lava repetidamente en el mismo disolvente. El solido obtenido se filtra despues y se seca al vado. Se obtiene un solido cristalino blanco, con un rendimiento que excede el 80 % en peso en la cantidad de PLA de partida. El espectro de RMN-1H confirma que la activacion del grupo carboxilo PLA con N-hidrosuccinimida ha tenido lugar. El rendimiento de la derivatizacion, expresado como la relacion de moles unidos de NHS a moles de una unica cadena de PLA, es el 90 %.

El espectro de RMN-1H del producto PLA-NHS (CDCh) muestra senales a: 6 1,5 y 6 1,6 (d, 3H, -O-COCH(CH3)-OH; 6, 3H, O-CO-CH(CHs)-O-), 6 2,80 (m, 4H, -OC-CH2-CH2-CO-); 6 4,3 y 6 5,2 (m, 1 H, -O-COCH(CH3)-OH; m, 1 H, -O- CO-CH(CHa)-O-).

EJEMPLO 3

El presente ejemplo es sobre la smtesis de un derivado de HA-PLA.

El HA-TBA preparado como se describe en el Ejemplo 1 y el PLA-NHS preparado como se describe en el Ejemplo 2 se hacen reaccionar en tres relaciones diferentes, para obtener productos de diferente grado de derivatizacion de PLA. Se obtienen tres soluciones de HA-TBA de la misma concentracion disolviendo para cada solucion 600 mg de HA-TBA en 48 ml de DMSO anhidro en presencia de 576 pl del catalizador dietilamina (DEA). Aparte, se preparan tres soluciones de diferente concentracion de PLA-NHS disolviendo, respectivamente, 1,5, 3,6 y 7,2 g de PLA-NHS en 6 ml de DMSO anhidro. Las tres soluciones de PLA-NHS se anaden gota a gota durante un periodo de una hora a las soluciones de HA-TBA; la relacion nominal de moles de PLA-NHS a moles de unidades de N-acetil-D- glucosamina del HA en las tres mezclas de reaccion es 0,2, 0,5 y 1,0, respectivamente. Los tres diferentes derivados se denominan a continuacion HA-PLA(a), HA-PLA(b) y HA-PLA(C).

Despues de 24 horas en una atmosfera de argon anhidro a 40 °C, cada mezcla de reaccion se pasa a traves de una resina de intercambio de sodio Dowex para intercambiar el TBA por Na+. El eluato se coloca despues en dialisis frente a agua destilada para eliminar el DMSO, despues se congela y se seca por secado por congelacion. El solido se lava repetidamente en acetona y se seca otra vez.

El espectro FT-IR de los derivados de HA-PLA obtenidos muestra una banda a 3540 cm-1 (vas OH + Vas NH de HA), bandas a 1757 cm'1 (vas COO de PLA), 1623 cm'1 (amida I de HA), 1456 cm'1 (vas, CH3 de PLA), 1382 cm'1 (vs, CH3 de PLA), 1189 cm-1 (vs, C-O-C de los grupos ester de PLA), 1089 cm-1 y 1048 cm-1 (v C-O alcoholico y eterico de HA).

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El espectro de RMN1H de los derivados de HAlmw-PLA obtenidos (DMSO-d6/D2O 90:10) muestra: 6 1,25 y 6 1,45 (2d, -O-CO-CH(CH3)-O- de PLA); 6 1,85 (s, 3H, -NH-CO-CH3 de HA) 6 5,1 ppm (m, -O-CO-CH(CH3)- de PLA).

El grado de derivatizacion (DD, %) en el PLA de los derivados de PLA se calcula evaluando el numero de cadenas de PLA a partir de las integrales de los dos picos con respecto a los protones a 6 1,25 y 6 1,45 (atribuibles a los grupos metilo de la cadena de PLA) y el numero de N-acetil-D-glucosamina presente en el HA a partir de la integral con respecto a los protones a 6 1,85 atribuible al grupo -NHCOCH3 y despues aplicando la formula:

DD = (N.° de moles de PLA/N.° de moles de unidades de glucosamina) x 100,

Los resultados del grado de derivatizacion para las tres mezclas de reaccion diferentes son como se da en la Tabla 1:

Tabla 1

Muestra

DD (%) en el PLA

HA-PLA(a)

2,7

HA-PLA,b)

3,5

HA-PLA(C)

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EJEMPLO 4

El presente ejemplo es sobre la smtesis de un derivado de PEG-HA-PLA.

Se repite la preparacion de derivados de HA-PLA descrita en el Ejemplo 3, con las diferencias de que en este caso se usan tres soluciones obtenidas disolviendo en 6 ml de DMSO, respectivamente, 5,2, 7,2 y 14,0 g de PLA-NHS (que corresponden a las relaciones nominales de moles de PLA-NHS a moles de unidades de N-acetil-D- glucosamina del HA de 0,7, 1,0 y 2,0, respectivamente) y que no se lleva a cabo intercambio de iones TBA al final de la reaccion. El producto solido se recupera por filtracion y se lava repetidamente en acetona y el producto se seca al vado.

Se disuelven 300 mg de cada producto de HA-PLA preparado usando 5,2, 7,2 y 14,0 g de PLA-NHS en 24 ml de DMSO anhidro en argon, obteniendo tres soluciones. Aparte se preparan tres soluciones de diferente concentracion de PEG-NH2, obtenidas disolviendo en 6 ml de DMSO anhidro, respectivamente, 0,42, 0,43 y 0,84 g de PEG-NH2 de peso molecular medio de 5000 Da. A cada una de las tres soluciones se anade una solucion gota a gota. Las tres soluciones de PEG-NH2 se anaden gota a gota a las soluciones de HA-PLA, con la condicion de que las soluciones de PEG-NH2 de mayor concentracion se anaden a las soluciones de productos de HA-PLA obtenidas con la mayor cantidad de PLA-NHS. La reaccion se lleva a cabo en presencia de activadores DCC y NHS anadidos en cantidades equimolares al PEG-NH2 usado. Despues de 24 horas a temperatura ambiente, la mezcla de reaccion se lleva a 5 °C durante 10 min para facilitar la precipitacion de la diciclohexilurea (DCU) formada, que se retira despues de la mezcla de reaccion por filtracion. Posteriormente, la mezcla de reaccion filtrada se eluye en una resina de sodio Dowex 50W x 8-200 para retirar el TBA y el eluato se dializa de nuevo contra agua usando una membrana de dialisis Spectra/por Tubing con un corte de 3,5 kDa, para retirar completamente el DMSO. El producto recuperado despues de secar por congelacion se disuelve en agua y se eluye en una resina acida Dowex 50W x 8-200; el eluato se purifica finalmente por dialisis contra soluciones de NaCl concentrado (5 % p/v) durante tres dfas y contra agua bidestilada durante los dos ultimos dfas, usando una membrana de dialisis Spectra/por Tubing de 12000/14000 Da. La solucion se seca finalmente por secado por congelacion y el derivado de PEG-HA-PLA obtenido muestra los siguientes datos en el analisis de RMN-1H [THF-da^O 1/1]: 6 1,4 y 1,6 [2d, 3H, -O-CO-CH(CH3)-O de PLA], 6 2,1 (s, 3H, -NH-CO-CH3 de HA), 6 4,0 (m, 4H, -CH2-CH2- de PEG), 6 5,40 [m, 1 H, -O-COCH(CH3)- de PLA].

Los tres derivados diferentes obtenidos se denominan en lo sucesivo PEG-HA-PLA(D), PEG-HA-PLA(e) y PEG-HA- PLA(F). El grado de derivatizacion (DD, %) en el PEG de los derivados de PEG-HA-PLA se obtiene comparando las integrales de los dos picos con respecto a los protones atribuibles a la porcion -CH2-CH2- del PEG-NH2 (6 4,0) con la integral con respecto a los protones (6 2,1) atribuibles al grupo -NHCOCH3 que pertenece a los restos de N- acetilglucosamina del HA y despues aplicando la formula:

DD = (N.° de moles de PEG/N.° de moles de unidades de glucosamina) x 100.

Los resultados del grado de derivatizacion para las tres mezclas de reaccion diferentes son como se da en la Tabla 2:

Tabla 1

Muestra

DD (%) en el PLA DD (%) en el PEG

PEG-HA-PLA(D)

5 9

PEG-HA-PLA(e)

7,2 9

PEG-HA-PLA(F)

13,9 17,9

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

EJEMPLO 5

El presente ejemplo es sobre la implantacion de unan protesis de titanio recubierta con un hidrogel de la invencion.

Se obtiene un femur humano liofilizado a partir de un banco oseo y su cabeza se elimina, como se conoce comunmente en la cirugfa de reemplazamiento total de cadera. Se prepara un asiento para la protesis en el eje del femur de una forma que es muy conocida por los expertos en estas aplicaciones de cirugfa. Un asiento para la protesis se obtiene en la diafisis del hueso de una forma que es muy conocida por los expertos en la materia. El eje del femur se abre longitudinalmente cortando a lo largo de un plano esencialmente paralelo a este eje, en una longitud ligeramente mayor que la longitud de la protesis y despues cortando perpendicularmente a dicho eje, de tal manera que se retire uno de los dos "dientes" largos producidos por el primer corte. De esta manera, el canal medular se expone en las partes en las que la protesis se acomodara despues, tanto en la parte que se mantiene conectada al cuerpo principal del femur tanto como en el "diente" separado. Despues estos se reunen y se mantienen juntos firmemente por medio de elementos de fijacion de metal y de plastico. Aparte, se prepara la protesis. La protesis usada es el modelo Recta de Adler Ortho s.r.l. de Bologna, Italia. Antes de la insercion en el asiento obtenido en el femur, la superficie exterior de la superficie (aparte de la parte superficie superior, para conectarse con un cuello modular de la misma comparna en la cirugfa actual) se recubre por pincelado manual con un hidrogel preparado con un derivado de HA producido segun se describe en el Ejemplo 3. La preparacion del hidrogel bioactivo es brevemente como sigue: a 3 ml de hidrogel, preparado al 10 % p/v HA-PLA (DD = 7 %) en agua para inyectables, se anaden 2 ml de una solucion de N-acetilcistema en agua inyectable y se mezclan durante 60 segundos, para obtener un hidrogel que tiene un 6 % de carga de HA y un 4 % de carga de N-acetilcistema. El hidrogel se carga con 0,5 % de azul metileno, para hacer la presencia y la distribucion del hidrogel mas visible en posteriores inspecciones tanto en la protesis como en el asiento en el femur. La protesis se inserta despues por ajuste de presion en el asiento previamente obtenido en el femur. Despues de 3 minutos, se retiran los elementos de fijacion, el femur se abre y se inspecciona visualmente la distribucion del hidrogel en la superficie internas de la cavidad medular osea y sobre las superficies de la protesis.

Como resultado de la inspeccion visual, al final del procedimiento el hidrogel se adhiere de forma ajustada a la superficie de la protesis, asf como se distribuye uniformemente dentro del asiento de la protesis en el hueso. Este resultado confirma que el hidrogel de la invencion tiene propiedades reologicas adecuadas para usar como recubrimientos de implantes, en que no se retira de la superficie de la protesis a pesar de la fuerza de cizalla fuerte que experimenta la protesis durante la insercion en su asiento de implante. Esto proporciona la presencia de una fuente de agentes en el sitio del implante durante un periodo suficiente para evitar el establecimiento de una colonia bacteriana.

EJEMPLO 6

El presente ejemplo es sobre el uso de un hidrogel de la invencion en la cirugfa cosmetica.

Se prepara un producto siguiendo el procedimiento del Ejemplo 3, con referencia particular al derivado llamado HA- PLA(a). Se hidratan 0,150 g del derivado HA-PLA(a) con 5 ml de solucion fisiologica esteril, obteniendo un hidrogel de concentracion del 3 % p/v. Tras completarse la hidratacion, el producto hidratado se distribuye en cinco jeringas de vidrio de 1 ml proporcionadas con ajuste Luer-lock, para permitir la insercion de una aguja de 29 o 30 G antes de usar. Las jeringas rellenadas con el producto hidratado se esterilizan con vapor. El producto obtenido de esta manera puede usarse como relleno bio-revitalizante o reabsorbible.

EJEMPLO 7

El presente ejemplo es sobre el uso de un hidrogel de la invencion en la cirugfa maxilofacial. Se prepara un hidrogel siguiendo el procedimiento del Ejemplo 3, con referencia particular al derivado llamado HA-PlA(b). Se hidratan 0,300 g del derivado HA-PLA(b) con 5 ml de agua para preparaciones inyectables, obteniendo un hidrogel de concentracion del 6 % p/v. El producto hidratado se distribuye en cinco jeringas de vidrio de 1 ml proporcionadas con ajuste Luer-lock, para permitir la insercion de una canula antes de usar. Las jeringas rellenadas con el producto hidratado se esterilizan con vapor.

EJEMPLO 8

El presente ejemplo es sobre el uso de un hidrogel de la invencion en cirugfa abdominal. Como se indica anteriormente, un hidrogel para usar en este tipo de cirugfa debe tener una viscosidad mayor para llevar a cabo eficazmente una accion de anti-adhesion.

Se prepara un hidrogel siguiendo el procedimiento del Ejemplo 3, con referencia particular al derivado llamado HA- PlA(c). Se hidratan 0,500 g del derivado HA-PLA(c) con 5 ml de agua para preparaciones inyectables, obteniendo un hidrogel de concentracion del 10% p/v. El producto hidratado se distribuye en cinco jeringas de vidrio de 1 ml proporcionadas con ajuste Luer-lock, para permitir la insercion de una canula antes de usar. Las jeringas rellenadas con el producto hidratado se esterilizan con vapor.

EJEMPLO 9

El presente ejemplo es sobre el uso de un hidrogel de la invencion en cio^a general.

5 Se prepara un hidrogel siguiendo el procedimiento del Ejemplo 3, con referencia particular al derivado llamado HA- PLA(b). Se hidratan 0,400 g del derivado HA-PLA(b) con 5 ml de solucion fisiologica esteril, obteniendo un hidrogel de concentracion del 8 % p/v. El producto hidratado se distribuye en cinco jeringas de vidrio de 1 ml proporcionadas con ajuste Luer-lock, para permitir la insercion de una canula antes de usar. Las jeringas rellenadas con el producto hidratado se esterilizan con vapor.

10

Claims (9)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   REIVINDICACIONES

   1. Una composicion que consiste en un hidrogel y al menos un compuesto bioactivo, en la que:

   - dicho hidrogel comprende agua y un derivado de acido hialuronico, en el que el derivado de acido hialuronico comprende acido hialuronico o una sal del mismo, de peso molecular comprendido entre 50.000 y 3.500.000 Da y cadenas de un poliester biodegradable y biocompatible de peso molecular comprendido entre 3.000 y 900.000 Da injertados en los restos de N-acetil-D-glucosamina solamente de dicho acido hialuronico o sal del mismo, en una cantidad tal que el derivado comprende entre 1 y 50 de dichas cadenas de poliester por 100 unidades de repeticion de acido D-glucuronico/N-acetil-D-glucosamina del acido hialuronico; y la concentracion de dicho derivado de acido hialuronico o sal del mismo esta comprendida entre el 1 y el 35 % p/v;

   y

   - dicho compuesto bioactivo se selecciona entre: compuestos capaces de afectar a la estabilidad de las bacterias protectoras de la biopelfcula, elegidos entre cistema y sus derivados y D-aminoacidos; AINE; anestesicos para uso local; opioides y tramadol; y factores de crecimiento.
2. 2. Una composicion de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que dicho poliester se selecciona entre acido poli- lactico de peso molecular en el intervalo entre 3.000 y 150.000 Da, acido poli-glucolico de peso molecular en el intervalo de 3.000 y 900.000 Da, poli-caprolactona de peso molecular en el intervalo entre 3.000 y 900.000 Da, mezclas y copolfmeros de los mismos.
3. 3. Un metodo para la preparacion de la composicion 1, caracterizado por que dicha composicion se produce mezclando en la relacion deseada dicho hidrogel con el compuesto o compuestos bioactivos elegidos, y dicha mezcla tiene lugar a corto plazo antes de la inyeccion de la composicion en el area de una fractura o una cavidad osea o antes de la aplicacion de la composicion a la superficie de una protesis que va a implantarse.
4. 4. Una composicion de acuerdo con la reivindicacion 1 para su uso en cirugfa cosmetica, en la que dicho hidrogel tiene una viscosidad comprendida entre 5 y 20 Pas.
5. 5. Una composicion de acuerdo con la reivindicacion 1 para su uso en cirugfa maxilofacial, en la que dicho hidrogel tiene una viscosidad comprendida entre 50 y 100 Pas.
6. 6. Una composicion de acuerdo con la reivindicacion 1 para su uso en cirugfa abdominal, en la que dicho hidrogel tiene una viscosidad comprendida entre 150 y 450 Pas.
7. 7. Una composicion de acuerdo con la reivindicacion 1 para su uso en cirugfa general y ginecologica, en la que dicho hidrogel tiene una viscosidad comprendida entre 60 y 140 Pas.
8. 8. Un kit para su uso en el metodo de la reivindicacion 3, que comprende al menos dos componentes, siendo el primero un hidrogel formado por el derivado de HA y agua que tiene una concentracion del derivado de HA comprendida entre el 1 y el 35 % p/v, siendo el segundo o los adicionales una o mas composiciones que comprenden uno o mas compuestos bioactivos.
9. 9. Una protesis para implante en el cuerpo de un ser humano o animal recubierta con una composicion de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2.