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Composition à base de polyesters pour la libération contre de substances médicamenteuses
La présente invention a pour objet une composition pharmaceutique, plus particulierement une composition permettant la liberation prolongée et contrôlée d'une dose efficace d'une substance médicamenteuse déterminée.
11 existe de nombreux exemples de traitements thérapeutiques dans lesquels il est souhaitable d'obtenir, ä l'aide d'une seule administratiop, une libération prolongée dans le temps de la substance médicamenteuse et contrôlée quant ä la dose passant dans l'organisme. Diverses solutions ont déjà été proposées dans ce domaine, tels des implants sous-cutanés ou des suspensions injectables de microparticules ou de microcapsules. De telles compositions sont à base de polymeres biocompatibles et biodégradables, par exemple ä base de polymeres ou copolymères d'acide D, Llactique et/ou glycolique (voir par ex. EP-A-0052510 et EP-A-0058481).
Dans la pratique, d'intéressants résultats ont été obtenus lors de traitements thérapeutiques au moyen de polypeptides tels que le LHRH ou ses analogues, utilisés sous forme de microparticules ou de microcapsules injectables, ä base d'un copolymere d'acide D, L-lactique et glycolique (env. 50 : 50), d'un poids moléculaire moyen de l'ordre de 50'000 environ. Ce type de copolymere s'hydrolysant relativement facilement in vivo, on est de ce fait contraint d'utiliser des formes ä poids moleculaire élevé : dans de tels cas, pour la synthèse, on doit recourir ä l'emploi de catalyseurs de polymérisation organo-métalliques et, en fin de rdaction, on doit en éliminer impérativement toute trace, pour des motifs d'ordre toxicologique.
De telles opérations sont souvent fort longues et fort coüteuses.
De façon plus générale, on constate que les techniques de polymérisation exempte de catalyseurs organométalliques se pretent mal ä la préparation de polymeres biodégradables d'un poids moléculaire moyen de l'ordre de 30'000 et plus.
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Afin de prdvenir en outre une degradation par hydrolyse trop rapide, in vivo, de ce type de polymere (lactide-co-glycolide), on est forcé de préparer des microparticules ou des microcapsules injectables de dimension moyenne relativement élevée : lors de l'injection, on observe très souvent une réponse inflammatoire des tissus, parfois fort douloureuse pour le sujet traité.
On a constaté de plus dans certains cas, que la régularité de la libération d'une substance médicamenteuse de type peptidique sous forme de microparticules (voir par ex. EP-A-0058481) était source de difficultés, notamment lorsqu'il s'agissait d'dviter le phénomène de libération biphasique.
L'industrie pharmaceutique est de ce fait toujours ä la recherche de polymères biodégradables aptes ä gtre utilises comme supports de substances médicamenteuses, notamment en vue d'une libération prolongée et contrôlée de la substance active, et qui ne présenteraient pas les inconvé- nients dnumdrds ci-dessus, inhérents aux polymeres biodégra- dables préconisés ä ce jour. La présente invention offre une solution avantageuse à ce problème : elle est définie à la revendication 1.
On connait en effet certains polyesters ou copolyesters dérivés d'acides carboxyliques du cycle de Krebs tels les acides succinique, malique, fumarique ou oxaloacétique par exemple et de polyols tels des triols comme le glycérol, le mannitol ou le sorbitol : selon US-A-3978203, on peut entre autres les utiliser a titre de supports de substances médicamenteuses, principalement des stéroïdes, sous forme de matrices. Les polyesters décrits présentent cependant un poids mo1éculaire moyen relativement élevé, compris entre 20'000 et 200'000 environ.
Dans US-A-4481353, on préconise l'emploi de polyesters d'acides du cycle de Krebs tels que ceux mentionnés plus haut et de diols ali-
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phatiques en C2 à Ca dans la préparation d'articles chiruro gicaux tels que microtubulures, ligatures ou sutures par exemple. Dans ce brevet cependant, on ne mentionne ni ne
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suggère l'emploi de ce type de polyesters comme support de substances mddicamenteuses.
La présente invention se rapporte à une classe bien définie de polyesters ou copolyesters que l'on peut avantageusement utiliser dans le but visé. Il s'agit plus particulièrement de polymeres, copolymeres ou melanges de polymeres et/ou copolymères biodégradables d'un acide dicarboxylique choisi parmi les acides du cycle de Krebs et d'un diol aliphatique contenant 4 atomes de carbone ou du 1, 4-cyclohexane-diméthanol. A titre d'acide dicarboxylique du cycle de Krebs, on utilise de préférence l'acide fumarique ou succinique et, ä titre de diol aliphatique en C4' le 1, 4-butanediol ou le 2, 3-butanediol, en sus du 1, 4-cyclohexane-diméthanol.
Selon l'invention, on peut avantageusement utiliser un polymere tel le poly-l, 4-butylène-succinate, le
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pOly-l, 4-butylène-fumarate, le poly-l, 4-cyclohexanediméthylène-succinate ou fumarate, ou encore le poly-2, 3butylene-succinate ou fumarate. On peut utiliser les polyesters susmentionnés ä l'état pur ou sous forme de mélanges d'au moins deux polyesters susnommés, Selon l'invention, on peut également utiliser un copolymère d'acides fumarique et succinique et de 1, 4- ou de 2, 3butanediol par ex. On peut aussi utiliser un copolymère
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d'acide fumarique et de 1, 4- et de 2, 3-butanediol.
D'intéressants rdsultats ont été obtenus ä l'aide de poly-1, 4butylene-succinate, poly-l, 4-cyclohexane-diméthylènesuccinate et de poly-2, 3-butylene-fumarate, bien que cette énumération ne soit pas limitative.
Dans une mise en oeuvre particuliere de l'invention, on peut en outre utiliser l'un des polymères ou copolymeres susmentionnés en mélange avec un polymère ou copolymere d'un acide alpha-hydroxycarboxylique tel l'acide D ou L-lactique et l'acide glycolique. Des résultats intdressants ont été obtenus à l'aide de mélanges de poly-1, 4butylène-succinate et de poly-D, L-lactide-co-glycolide.
Les polymères, plus précisément les polyesters, utilises selon la présente invention se caractdrisent par un
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poids moléculaire moyen relativement bas, le plus generale- ment compris entre 2'000 et 50'000 env., de prdfdrence inférieur ä 10'000. Ceci présente un avantage déterminant quant a leur synthèse, qui peut etre effectuée sans aucun recours a des catalyseurs organo-métalliques de polymersation.
Ils peuvent être aisément obtenus au moyen des techniques usuelles telles la Polymerisation en phase fondue (melt phase polymerisation) en présence d'un catalyseur organique d'estérification (acide p-toluène-sulfonique par ex. ) ou la polymérisation en phase perlée (pearl phase polymerisation).
Les polyesters ainsi obtenus se caractérisent par un comportement lipophile plus marqué que celui des polymères ou copolymeres d'acides lactique ou glycolique connus
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à ce jour ; ils sont en outre moins sensibles à la dégra- dation par hydrolyse que ces derniers. Cette particularité permet d'atteindre aisément l'un des buts visés, à savoir la préparation de microparticules ou de microcapsules injectables de tres petites dimensions, de l'ordre de quelques microns ou quelques dizaines de microns seulement.
Les polyesters susmentionnés ou leurs melanges sont aptes ä la réalisation de toute forme de support pour substances médicamenteuses : on peut envisager ä cet effet une matrice au sein de laquelle est dispersée ou solubilisée la substance active, telles des billes, implants, microsphères ou microparticules par exemple. Ces polyesters ou leurs mélanges sont particulièrement bien adaptés ä la mise en oeuvre des techniques de microencapsulation de substances actives, telles la microencapsulation par séparation de phases ou la microencapsulation par évaporation (solvent evaporation microencapsulation).
Pour obtenir les supports sous la forme convenable, on peut également mettre en oeuvre des procédés tels que la dessication ä chaud (spray drying) la cryodessication (spray congealing) qui conduisent toutes deux à l'obtention de microparticules contenant la substance active ou encore l'extrusion, qui permet la préparation d'implants de formes prédéterminées. 11 s'agit là de techniques connues : certaines d'entre elles seront décrites plus en detail dans les exemples ci-dessous.
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Pour la préparation de microcapsules, on utilise de préférence des polyesters de poids moleculaire moyen de l'ordre de 2'000 ä 5'000 env., par exemple de l'ordre de
2'500 environ. Dans une mise en oeuvre particulière de l'invention, on utilise un tel polyester en melange avec un copolymere d'acide D, L-lactique et glycolique (env. 50 : 50) de poids moléculaire moyen compris entre 35'000 et 60'000 env., de préférence de l'ordre de 45'000 environ. Cette énumération n'est cependant pas exhaustive.
Selon les cas, on peut en outre incorporer à la masse de polymere un agent modificateur d'hydrolyse biocompatible, tel un acide carboxylique comme l'acide citrique, ou encore un sel tel le chlorure de sodium (neutre) ou le carbonate de sodium (alcalin).
Malgré leur caractère lipophile mentionné plus haut, les polyesters objets de la présente invention présentent une affinité suffisante pour des substances médicamenteuses hydrophiles telles que des polypeptides. A titre de substances médicamenteuses, on utilisera par exemple des polypeptides comprenant de 3 a 60 unités d'acides aminés, naturels ou synthdtiques, ou encore un dérivé de polypeptide tel un sel non toxique d'un polypeptide.
Par exemple, on pourra avantageusement utiliser un ddcapeptide telle l'hormone de libération de l'hormone lutéinisante et de l'hormone de stimulation des follicules (LHRH) ou l'un de ses analogues naturels ou synthétiques, ou encore l'hormone de libération de la tyrosine (THRH), l'insuline, la somatostatine ou l'un de ses analogues synthétiques, la calcitonine humaine ou animale, l'hormone de croissance humaine ou animale, l'hormone de libération de l'hormone de croissance (GHRH), un cardiopeptide tel l'ANP (humain 1-28) ou un interféron naturel ou recombiné. De telles substances actives se prêtent bien aux diverses techniques de microencapsulation.
De façon plus générale, les substances mediamenteuses que l'on peut avantageusement utiliser dans la préparation de compositions selon l'invention peuvent être choisies parmi les substances ä effet antiinflammatoire,
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antitumoreux, immunodepresseur, antithrombotique, neuroleptique, antidépresseur, antihypertenseur ou un sel non toxique de telles substances. Cette énumération n'est pas exhaustive.
En regle générale, les compositions pharmaceutiques selon l'invention contiennent la substance médicamenteuse choisie ä raison de 0, 5 à 20% en poids environ, bien que de telles limites puissent être dépassées selon les cas. L'une des formes préférentielles de telles compositions consiste en microparticules ou microcapsules injectables ayant une taille moyenne comprise entre 1 et 500 microns env., dispersées dans un véhicule destiné ä une injection par voie parentérale.
Administrée in vivo, ou placée dans un environnement aqueux de type physiologique, la composition pharmaceutique selon l'invention libère la substance médicamenteuse dans le milieu ambiant de façon constante durant une période d'au moins 1 semaine.
Les exemples ci-après sont destinés ä illustrer la présente invention, sans pour autant la limiter.
Exemple l
Préparation d'un polyester d'acide succinique 29, 25 g (0, 25 mole) d'acide succinique ont été mélangés ä 22, 53 g (0, 25 mole) de 1, 4-butanediol, 0, 43 g d'acide p-toluène-sulfonique (1% en poids basé sur le rendement théorique en polyester) et 90 ml de toluène, le tout étant placé dans un réacteur muni d'un agitateur magnétique, d'un thermomètre, d'une introduction de gaz inerte (N2) et d'un
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séparateur d'eau. Le mélange de réaction a été porté à ilooc et, après 10 h de chauffage, on a effectué un premier prélèvement de polymere afin d'en déterminer la viscosité intrinsèque (I. V.-intrinsic viscosity). Des prélèvements ont été effectués ä intervalles réguliers jusqu'à obtention d'un indice I.
V. de 0, 34 (mesuré à 250C dans le chloro- forme) : ä partir de ce moment-la, le chauffage a été interrompu et le mélange de réaction laissé refroidir ä temperature ambiante, sous agitation.
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Exemple 2
Préparation d'un polyester d'acide succinique
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47, 24 g (0, 40 mole) d'acide succinique ont été melanges ä 60, 57 g (0, 42 mole) de 1, 4-cyclohexane-dirnéthano1, 1e tout étant place dans un réacteur muni d'un agitateur magnétique, d'un thermometre et d'un pont ä distiller adapté ä une introduction de gaz inerte (N2), ainsi qu'à une pompe à vide. Une fois le melange réactionnel mis sous atmosphère inerte, la température a été progressivement portée de 130 à 1700C sur une durée de 22 h pour être ensuite maintenue ä 180 C sous une pression de 1 mm Hg. Après 72 h de chauffage ä cette température et refroidissement ä 25 C env., on a
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recueilli le polymère désir présentant un indice I. V. de 0, 27 (mesuré à 250Ç dans le chloroforme).
Exemple 3
Préparation d'un polyester d'acide fumarique 34, 83 g (0, 3 mole) d'acide fumarique ont été mélangés à 28, 4 g (0, 315 mole) de 2, 3-butanediol et placés dans un réacteur identique à celui décrit ä l'exemple 2. Une fois placé sous atmosphäre inerte, le mélange de réaction a été progressivement porté à une température de 130 à 1800C durant 6 h, puis maintenu ä 170-180 C durant 20 h sous une pression de 5 mm Hg. On a ainsi recueilli le polymere désiré présentant un poids moléculaire moyen de 2'000 env. (mesure de la pression de vapeur par osmométrie).
Exemple 4
Preparation d'une composition pharmaceutique à base de polyester par microencapsulation
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0, 10 9 d'un décapeptide de formule (pyro) Glu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Trp-Leu-Arg-Pro-Gyl-NH- (dénommé par la suite LHRH-D-TrP6) ont été mis en suspension dans une solution de 2, 0 g de poly-1,4-butylène-succinate (indice I. V. 0, 35 ; voir exemple 2) dans 100 ml de chlorure de methylene. La suspension obtenue a ensuite été émulsifiée avec une solution de 1, 35 g de methylcellulose dans 500 ml d'eau distillée (vitesse de rotation 1900 rpm), puis le
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solvant organique éliminé par évaporation rotative (vitesse de rotation 470 rpm) durant 2 h à 40 C sous une pression de 380 mm Hg.
Les microcapsules résultantes ont été ensuite filtrées, lavées avec H20 froide et finalement séchées sous vide.
Exemple 5
Préparation d'une composition pharmaceutique à base de polyester par microencapsulation 0, 037 g de LHRH-D-TrP6 ont été mis en suspension dans une solution de 1, 0 g de poly-1,4-butylène-succinate (poids moléculaire moyen 2600) dans 36 ml de chlorure de méthylène, puis 30 ml d'huile de silicone ont été progressivement ajoutés à la suspension, ä raison de 5 ml/min environ, ä temperature ambiante. La suspension rdsultante, contenant les microcapsules embryonnaires, a ensuite été versée sous bonne agitation dans 3000 ml de 1, l, 2-trichloro-trifluoro éthane (FREON 113) maintenus ä température ambiante. Apres 5 min d'agitation, les microcapsules résultantes ont été filtrées puis séchées sous vide.
L'analyse des microcapsules ainsi obtenues a démontre que celles-ci étaient totalement exemptes de toute trace de solvant résiduel, notamment de FREON 113. A titre de comparaison, on observe un résidu de solvant de 5% en poids au moins lors de la préparation, dans des conditions identiques, de microcapsules ä partir de copolymere de D, Llactide-glycolide.
Exemple 6
Preparation d'une composition pharmaceutique ä base d'un mélange de polymere et copolymere par microencapsulation 0, 037 g de LHRH-D-TrP6 ont été mis en suspension dans 36 ml de chlorure de methylene contenant en solution le mélange suivant : - 0, 40 g de poly-1,4-butylène-succinate (poids moléculaire moyen env. 2600) - 0, 60 9 de copolymère de D,6-lactide-glycolide 50:50 (poids moleculaire moyen env. 45'000).
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Apres avoir subi les traitements ddcrits ä l'exemple 5, la suspension obtenue a conduit ä l'obtention de microcapsules presentant les caractéristiques suivantes : au moyen d'un traitement de solubilisation avec le diméthyl-formamide, on a mis en évidence que le copolymère de D, L-lactide-glycolide constituait le noyau des microcapsules et que le poly-1, 4butylene-succinate constituait la paroi externe de ces microcapsules.
On a de plus observe que les microcapsules séchées présentaient une meilleure fluidité à l'écoulement que des microcapsules comparables, préparées soit ä partir de copolymere de D, L-lactide-glycolide uniquement, soit ä partir de poly-l, 4-butylène-succinate uniquement.
Des résultats comparables ont été obtenus ä partir de melanges contenant 0, 20, respectivement 0, 30 g de poly-1, 4- butylène-succinate (poids moleculaire moyen env. 2600) pour 0, 80, respectivement 0, 70 g de copolymere de D, L-lactideglycolide 50 : 50 (poids moléculaire moyen env. 45'000).
Exemple 7 Détermination de l'activiste d'une composition pharmaceutique sous forme de microcapsules On a utilisé pour ces essais des microcapsules de LHRH-D- Trop, prepares selon le procédé de l'exemple 5, convenablement séchées et stérilisées.
Les microcapsules ont été injectées ä des rats (sujets de laboratoire) ä raison de 300 microgrammes/kg, sous forme de suspension aqueuse stérile (1% TWEEN/2% NaCMC). Les dosages sanguins de LHRH-D-TrP6 libéré et de testostérone ont été effectués par mesure radioimmunitaire, selon les techniques standards. Les résultats obtenus sont rassemblés dans le tableau ci-après (mesures effectuées sur 4 sujets).
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Période <SEP> LHRH-D-TrP6 <SEP> Testostérone
<tb> (jours) <SEP> (ng/ml) <SEP> (ng/ml)
<tb> 0 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 3, <SEP> 58
<tb> 0, <SEP> 25 <SEP> 7, <SEP> 09 <SEP> non <SEP> dét.
<tb>
2 <SEP> 1, <SEP> 53 <SEP> 7, <SEP> 15
<tb> 4 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 1, <SEP> 25
<tb> 7 <SEP> 0, <SEP> 28 <SEP> 1, <SEP> 13
<tb> 11 <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 07
<tb> 14 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 1, <SEP> 40
<tb> 18 <SEP> 0, <SEP> 06 <SEP> 1, <SEP> 72
<tb> 21 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 1, <SEP> 55
<tb> 25 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 2, <SEP> 40
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Après une phase de stimulation initiale (initial burst effect), le LHRH-D-TrP6 est libéré de façon continue et ä un taux constant jusqu'au 1lAme jour et même au-delà. Le taux de testostérone décroît pour atteindre dès le 4ème jour un niveau de castration ; ce niveau de castration se maintient jusqu'au 21ème jour.