CA2266642A1

CA2266642A1 - Matrice ionique biodegradable de polarite interne modulable a polymere greffe

Info

Publication number: CA2266642A1
Application number: CA002266642A
Authority: CA
Inventors: Philippe Mercier; Marianne Peyrot; Karim Ioualalen
Original assignee: Individual
Current assignee: Kappa Biotech SARL
Priority date: 1996-09-27
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1998-04-02
Also published as: FR2753902A1; JP2001500888A; WO1998013030A1; EP0949911A1; US6346263B1; FR2753902B1

Abstract

Matrice particulaire biodégradable comportant: un noyau hydrophile et biodégradable à base d'une matrice d'hydrate de carbone ou de polyols ou de polyamines, réticulée et dérivée dans la masse par des taux variables de groupements ioniques; une couche polymérique hydrophile, associée au noyau central par des interactions chimiques, par exemple ioniques; des molécules ou des polymères de surface greffés sur la couche polymérique externe par des liaisons covalentes.

Description

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MATRICE IONIQUE BIODÉGRADABLE DE POLARITÉ INTERNE
MODULABLE A POLYMERE GREFFÉ

05 La présente invention décrit un nouveau type de matrice particulaire biodégradable et les méthodes de préparation s'y reportant.
Aussi bien dans le domaine pharmaceutique que cosmétologique, I'emploi de nombreux principes actifs reste délicat et ne peut être envisagé que par la mise en place de stratégies de vectorisation. Pour faire pénétrer et réagir un composé à l'intérieur d'un système biologique ou biochimique, il existe un certain nombre de procédés. Il est parfois nécessaire de disposer de vecteur particulaire dans lequel le principe actif est incorporé afin d'en modifier le comportement.
Ainsi l'incorporation dans un vecteur permet:
- de modifier la biodistribution de composés présentant une toxicité marquée pour un tissu - de modifier le mode de libération et le temps de résidence au site d'administration et/ou d'action - d'améliorer la faible solubilité de certaines molécules dans les milieux physiologiques - d'apporter une certaine protection et augmenter la demi-vie de la molécule incorporée dans le cas de composés ayant une demi vie trop faible dans l'organisme ou dans des systèmes biologiques ou biochimiques.
La notion de vecteur doit ici être entendue au sens large, c'est à dire qu'elle comprend des particules ayant un rôle de support, par exemple quand elles sont incorporées dans une composition, soit telles quelles, soit pour le transport, la présentation et/ou la stabilisation de principe actif.
Ces stratégies de vectorisation sont basées sur l'utilisation de vecteurs particulaires obtenus par les techniques d'évaporation de solvant, de polymérisation en émulsion, ou coacervation (brevet WO 93.02712). Ce sont les vecteurs à base de polyesters, polyamides, polypeptides, polyacrylates et dérivés, ce sont aussi les microparticules d'origine peptidique, de gélatines, d'alginates, de polyamides obtenues par gélification ou par polymérisation interfaciale. Toutes ces techniques sont bien connues de l'homme de l'art. Elles sont discutées dans "Dossier Bioencapsulation, Biofutur, 1994 n~ 132 p 1545". Ces vecteurs sont pour la plupart difficilement industrialisables et restent onéreux. Il faut souligner que les techniques d'évaporation conduisent à des vecteurs contenant des traces de solvants résiduels et présentent pour certains une toxicité non nulle. Enfin, on distingue les liposomes très utilisés - 35 en cosmétologie et pour lesquels apparaissent les premières applications pharmaceutiques mais dont la s~bilit-~. physico-chimique est toujours limitée.
Ces différents types de technologies ont permis d'obtenir quelques résultats intéressants dans la résolution de certains problèmes de biodistribution et de pharmacocinétique. Ainsi des ~ ~ ~ .

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formes de LHRH à libération prolongée ont été mises au point à partir de particules de copolymère polylactique/glycolique. Enfin des formes liposomales de Doxorubicine, ~ui sont caractérisées par une biodistribution modifiée permettent d'éviter le phénomène de cardiotoxicité aiguë comme décrit par "Bally et al. Cancer Chemotherapy and Pharmacology 05 (1990) n~27 pl3-l9""Vaage et al, International Journal of Cancer (1992) n~51 p 942-948".
Cependant, pour de nombreuses molécules, il n'existe pas de vecteur particulaire possédant une bonne capacité d'incorporation, modulable et facilement industrialisable.
Le vecteur idéal perrnettant l'incorporation interne de molécules peut présenter les caractères suivants:
10 - une structure particulaire obtenue aisément sans faire appel aux techniques classiques et lourdes à mettre en oeuvre, d'évaporation de solvant ou de gélification ou de réticulation covalente interfaciale.
- une capacité importante d'incorporation interne de molécules, suivie d'une bonne dispersabilité en milieu aqueux.
15 - une stabilité d'incorporation élevée - une facilité de contrôle et de modulation des paramètres de libération.
- une facilité de dérivatisation de surface sans risque de modification de la structure du principe actif.
Un tel vecteur particulaire doit satisfaire à un certain nombre d'exigences touchant nut~"l",fnt 20 à sa charge utile, sa biocompatibilité, sa non toxicité et sa biodégradabilité. Il ne doit pas perturber les équilibres physiologiques et ne doit pas être immunogène.
Les seuls vecteurs qui se rapprochent de ce cahier des charges sont les microparticules de copolymère d'acide lactique/glycolique et les matrices ioniques biodégradables.
La matrice de ces microparticules est constituée de polyesters biodégradables issus de 25 I'acide lactique et l'acide glycolique, deux intermédiaires du métabolisme cellulaire. La vitesse de biodégradation est maximale pour un rapport lactique/glycolique de 1/1 en poids. Ces matrices particulaires sont essentiellement préparées par la méthode connue de l'homme de l'art, dite de l'évaporation en solvant décrite dans le brevet "WO 93-02712" et par "BENOIT
dans Formes Pharmaceutiques Nouvelles. Aspects Technologique~ Biopharmaceutique et 30 Médical, P. BURI et al coordonnateurs, Editions LAVOISIER Tec & Doc 1985 page 632".
Pour obtenir un chargelment interne à la particule avec ce type de technologie, il est nécessaire d'incorporer le principe actif avec le polymère dès la phase initiale de dispersion en solvant organique. La solubilité du principe actif dans le solvant organique détermine la capacité
maximale d'incorporation dans la particule. Ce procédé implique la présence du principe actif 35 tout au long du procédé de synthèse des particules, ce qui est pénalisant pour les produits radioactifs et/ou toxiques. Pour ce type de vecteur, la libération du principe actif dépend de la vitesse de biodégradation de la particule mais aussi des propriétés de solubilisation ou de diffusion de la molécule, donc de son état physique.

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W O 98/13030 PCTAFRg7/01701 En pratique, pour de nombreuses molécule, la vitesse de libération n'est pas constante au cours du temps et s'avère assez longue, ce qui limite l'utilisation de ce type de vecteur.
Concernant le contrôle de la taille des particules, cette technologie ne permet pas la préparation industrielle de particules de taille inférieure à 200 nm, ce qui restreint considérablement les 05 applications thérapeutiques et limite particulièrement les possibilités d'a~lmini.ctration parentérale. Enfin l'homme de l'art sait qu'il est impossible avec cette technique de synthèse, d'éliminer totalement les traces résiduelles de solvant, ce qui reste problématique.
Les matrices ioniques biodégradables, encore appelées résines d'échange d'ions sont constituées par un réseau tridimensionnel hydrophile, gonflable, non soluble dans l'eau et 10 dérivé par des fonctions ioniques leur conférant une capacité d'échange d'ions généralement comprise entre 0,1 et 10 mEq/g.
On distingue principalement deux familles de résines: les résines synthétiques et les résines obtenues à partir de polymères naturels et/ou dérivés.
Les résines échangeuses synthétiques sont obtenues par polymérisation ou 15 copolymérisation, en émulsion ou émulsion inverse, de monomères comportant des fonctions ioniques, tel que décrit dans le brevet WO 93/07862. Les caractères de ces résines comme la taille, la porosité de la matrice ionique, la capacité d'échange d'ions, le taux de gonflement sont contrôlés par les différents paramètres du procédé de synthèse comme la quantité d'eau, la vitesse d'agitation, la quantité et le type de solvant, la quantité, le type et la concentration 20 des monomères. Les monomères couramment utilisés sont:
- Les monomères monoéthylèniques insaturés comme les styrènes, les styrènes sulfonates, les dérivés vinyliques, les esters acryliques et méthacryliques. Les monomères monoéthyléniques insaturés à fonction protonable ou basique incluant la vinyl-pyridine et ses dérivés, les acrylates dérivés et les méthacrylates dérivés comme l'acétate ou le chlorure de25 méth~crylamidopropylhydroxyethyl-diméthylammonium.
- Les monomères polyéthylèniques insaturés incluant les diacrylates d'éthylène glycol, les diméthacrylates d'éthylène glycol, les polyvinyles d'éthylène glycol ou de glycérol, les divinylcétones, les divinylsulfides, les dérivés vinyliques à fonctions carboxylates ou sulfates, les dérivés vinyliques à fonctions pyridine ou ammonium. Cependant, I'emploi de ces 30 polymères reste délicat en raison de leur biodégradabilité limitée ou nulle. Enfin, on ne peut pas éliminer totalement, dans l'état des techniques, les traces de solvants résiduels et de monomères résiduels ce qui peut induire des problèmes de toxicité.
- Les résines de polymère naturel sont généralement obtenues à partir de polysaccharides dérivés naturellement par des fonctions ioniques, par exemple le chitosane, les acides 35 hyaluroniques, les alginates, les carraghénanes. Les technologies les plus usitées sont basées sur la fonctionn~lis~tion et la réticulation de polysaccharides biodégradables, par exemple l'amidon, la cellulose ou le dextrane tel que décrit dans le brevet (Fr. 75.17633). Les matrices ainsi obtenues ont des capacités d'échange d'ions comprise entre 0.1 et 4 mEq/g. Le grand CA 02266642 l999-03-2~
W O98113030 PCT~R97/01701 avantage de ce type de matrices polysaccharidiques est leur grande capacité d'incorporation de mo}écules associée à une grande biocompatibilité et une bonne biodégradabilité. Il faut néanmoins noter que l'incorporation interne de composés faiblement hydrophiles est très difficile avec ce type de matrice.
OS La présente invention concerne un nouveau type de matrice polymérique biodégradable destinée au transport de molécules et caractérisée en ce que la polarité de la matrice ionique peut être modulée pour permettre l'incorporation interne de molécules hydrosolubles on hydrophobes. La modulation de la polarité et de l'hydrophobie de la matrice est obtenue par la dérivation des fonctions hydroxyles ettou par le greffage covalent de radicaux faiblement 10 hydrosolubles. Cette substitution qui a lieu de manière homogène, peut être introduite avant, pendant ou après la réticulation du polymère. Les propriétés de la matrice peuvent donc être modifiées par couplage chimique de réactifs faiblement hydrosolubles ou lipidiques, c'est à
dire notamment des acides gras à chaînes hydrocarbonées saturées, aliphatiques droites ou ramifiées et qui comprend de 2 à 3() atoMes de carbones et de préférence de 2 à 12, des 15 stérols, des amines grasses, des acides aminés hydrophobes, des alkoxyéthers. Si ces réactions de greffage sont bien connues de l'homme de l'art, le procédé selon l'invention apporte une modification intéressante dans un mode de mise en oeuvre préféré en effectuant la réaction dans un milieu protique solvant de la matrice mais non solvant des molécules lipidiques. Ceci permet de limiter l'emploi des solvants organiques habituellement utilisés. Il a 20 été trouvé que la réaction est réalisée préférentiellement dans l'eau qui permet un gonflement m~i,l,um de la matrice, additionnée d'acide acétique, de 0 à 60% ou d'acide propionique de 0 à 10%. Le réactif de dérivation est dispersé dans le milieu sous la forme d'une émulsion par agitation forte à pH alcalin et à basse température pour éviter l'hydrolyse du réactif. Ce nouveau procédé permet d'éviter l'emploi des solvants classiques des polysaccharides et des 25 acides gras comme la pyridine, dont l'homme de l'art sait que l'élimination est toujours difficile, ce qui peut limiter les applications thérapeutiques. Pour maintenir une bonne dégradabilité de la matrice, les différents radicaux sont greffés préférentiellement à l'aide de liaisons labiles de type ester.
Ces matrices sont aussi caractérisées en ce que leur surface peut être dérivée de façon non 30 covalente par des polymères après le chargement interne de molécules. La pàrticule peut ainsi acquérir un caractère nouveau lié aux propriétés physicochimiques du polymère greffé en surface, par exemple bioadhésif ou de non reconnaissance par le système réticuloendothélial, ou de tropisme pour un tissu ou d'activation du système immunitaire.
Conférer un pouvoir bioadhésif permet d'augmenter le temps de résidence du vecteur, 35 donc du principe actif au site d'absorption et/ou d'action. Il permet aussi d'obtenir un contact étroit entre le vecteur et la membrane et de localiser le vecteur dans des zones particulières des muqueuses, des tissus ou des organes choisis. Il est donc intéressànt pour certaines applications de disposer de particules bioadhésives. Classiquement, les polymères bioadhésifs CA 02266642 1999-03-2~

utilisés sont d'origine naturelle ou semi-synthétique et présentent de nombreux groupes polaires, un poids moléculaire élevé et un squelette carboné très flexible comme décrit par "JUNGINGER in Pharmaceutical Industry (199~) volume 53 n~11 plO56-1065". Ils sont dotés d'une grande capacité d'hydratation. Les polymères les plus utilisés sont entre autres les 05 polycarbophiles, les alginates, les polyacrylates, les polyvinylalcools. Ces polymères peuvent être greffés sur la matrice polysaccharidique par des réactions de couplage chimique covalent à
partir des groupements hydroxyles bien connues de l'homme de l'art. Ce sont des techniques basées sur l'emploi d'agents couplants comme l'épichlorhydrine ou bifonctionnels comme les diépoxydes, les dialdéhydes, les dicarboxylates, les diisothiocyanates. Ce peut être aussi la technique au carbodiimide pour les polymères possédant une fonction carboxylate. ~es matrices ainsi obtenues sont caractérisées par la présence d'une couche périphérique de polymère bioadhésif de poids moléculaire élevé, de 60()0 à 50 ()()O daltons.
Cette phase de greffage d'un polymère en surface ne peut pas être réalisée après l'étape d'incorporation pour éviter tout risque de modification chimique du principe actif.
L'incorporation interne des molécules est donc réalisée classiquement sur les matrices déjà
dotées d'une couverture polymérique ce qui pose de nombreux problèmes car les polymères entre autres bioadhésifs, peuvent interagir fortement avec certaines molécules, en particulier les molécules de haut poids moléculaire, les peptides et polypeptides, les molécules chargées en général et gêner leur incorporation dans la matrice.
Pour éviter ces difficultés, il est donc nécessaire de pouvoir greffer les polymères après l'incorporation des molécules mais sans risque de modification chimique. La technologie innovante développée selon la présente invention est caractérisée en ce que les polymères sont couplés à des espèces moléculaires dites macromolécules permettant le greffage sur la matrice chargée, par des interactions coulombiennes qui ne sont pas susceptibles d'entraîner des modifications chimiques des molécules d'intérêt biologique préalablement incorporées. Ces macromolécules sont généralement des polymères de bas poids moléculaire, biodégradables, d'origine naturelle ou synthétique, présentant de nombreuses charges permettant l'ancrage par interactions coulombiennes sur la matrice ionique de charge opposée. On distingue principalement comme macromolécules les polysaccharides dérivés naturellement par des fonctions ioniques, par exemple le chitosane, les acides hyaluroniques, les alginates, les carraghénanes, des polypeptides ou les dérivés fonctionnalisés de polysaccharides biodégradables, par exemple l'amidon, la cellulose ou le dextrane, les dérivés de polylactiques polyglycoliques ainsi que les dérivés de polyacrylates, de polyméthacrylates et de polyphosphates et plus généralement les macromolécules polymériques de taille comprise entre SOOO daltons et 50 000 daltons, de capacité comprise entre 0,2 et 15 mEq/g et présentant des fonctions, comme les hydroxyles ou les amines, susceptibles de permettre l'établissement de liaisons covalentes avec le polymère par exemple bioadhésif par des réactions chimiques simples.

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W O 98/13030 PCT~R97/01701 Les polymères peuvent être greffés sur les espèces dites macromoléculaires, par des réactions de couplage chimique covalent par exemple à partir des groupements hydroxyles des polysaccharides bien connues de l'homme de l'art. Ce sont les techniques basées sur l'emploi d'agents couplants comme l'épichlorhydrine ou bifonctionnels comme les diépoxydes, les 05 dialdéhydes, les dicarboxylates, les diisothiocyanates. Ce peut être aussi la technique au carbodiimide pour les polymères possédant une fonction carboxylate.
Plus particulièrement la présente invention concerne une matrice particulaire utile notamment pour le transport de molécules à activité biologique.
Ces particules présentent une stabilité très importante, une taille définie qui peut être 10 modulée en fonction des applications par le choix de la matrice réticulée et fonctionnalisée de base. Elles sont aptes à l'incorporation et au transport ou vectorisation, de molécules diverses synthétiques, hémisynthétiques, recombinantes ou naturelles. Ces matrices particulaires peuvent être utilisées pour permettre ou accroître la solubilité et la dispersabilité aqueuses.
Elles peuvent être aussi utilisées pour obtenir une modulation des modes de libération des 15 molécules dans le temps, pour améliorer la stabilité physico-chimique des molécules sensibles, pour assurer le transport des molécules au sein de systèmes biologiques complexes, eucaryotes ou procaryotes, destinés à assurer des réactions chimiques, photochimiques, enzymatiques, immunologiques pour des applications pharmaceutiques, cosmétologiques, diagnostiques, d'étude et de recherche, de fermentation.
20 Plus particuliere,lJellt, la présente invention concerne une matrice particulaire caractérisée en ce qu'elle comporte dans l'ordre, du coeur vers l'extérieur successivement:
- un noyau ionique interne à base d'hydrates de carbone ou de polyoIs réticulés, hydrophile non liquide et biodégradable, de po}arité interne modulable - une couche polymérique interne hydrophile, recouvrant le noyau central auquel elle est 25 associée par des interactions de diverses natures, éventuellement ioniques - des molécules ou des polymères de surface greffés sur la couche polymérique interne par des liaisons covalentes.
Le noyau hydrophile central peut être préparé par différentes méthodes bien connues de l'homme de l'art. En particulier lorsqu'il s'agit d'un polysaccharide, de préférence 30 biodégradable linéaire ou ramifié, par exemple d'amidons et leurs dérivés, de cellulose, de dextrane, de polysaccharides dérivés naturellement par des fonctions ioniques par exemple le chitosane, les acides hyaluroniques, les alginates, les carraghénanes, la matrice ionique est alors obtenue par réticulation et dérivation par des procédés bien connus de l'homme de l'art.
Les procédés de réticulation peuvent être effectués par l'utilisation d'agents couplants capables 35 de réagir avec les groupements hydroxyles des polysaccharides comme l'épichlorhydrine, l'épibromohydrine, bifonctionnels comme les diépoxydes, les dialdéhydes, les dichlorures d'acides dicarboxyliques, les diisothicyanates, les anhydrides mixtes d'acides dicarboxyliques.

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W O 98/13030 PCT~R97/01701 Le caractère ionique de la matrice est obtenu en utilisant un polymère déjà dérivé par des échangeurs d'ions ou en réalisant le greffage sur des polymères neutres de ligands ioniques biocompatibles et biodégradables, selon des procédés bien connus de l'homme de l'art. Les - ligands ioniques seront préférentiellement choisis parmi les molécules naturelles présentes 05 dans l'organisme comme l'acide succinique, l'acide citrique, l'acide phosphorique, l'acide glutamique, I'alanine, la glycine. On utilise aussi les sels de glycidyl-triméthyIammonium, les sels de glycidyldiméthylamine. Certains ligands basiques comme le 2(diméthylamino)éthanol, le 2(dirnéthylamino)éthylamine, le chlorure de 2(triméthylammonium)éthanol, le 3(triméthylammonium)propylamine sont greffés sur la matrice par un agent de couplage 10 bifonctionnel capable d'établir une liaison ester ou amide. On utilise préférentiellement pour le couplage sur la matrice polysaccharidique l'acide succinique, l'oxychlorure de phosphore, les thiocyanates, les diépoxydes. Le greffage des fonctions échangeuses d'ions peut etre effectué
avant, durant ou après l'étape de réticulation.
La matrice ionisée peut être obtenue sous la fom~e de particules par plusieurs procédés. Le 15 premier consiste à broyer mécaniquement le gel obtenu par polymérisation en masse. La seconde technique consiste à réaliser directement la matrice sous forme de particules par la technique de polymérisation en dispersion dans un liquide non miscible avec la phase réactionnelle.
Ces particules peuvent etre utilisées pour l'administration de molécules par les voies orale, 20 per linguale, nasale, vaginale, rectale, cutanée, oculaire mais aussi pulmonaire et parentérale.
Elles peuvent être aussi utilisées pour toute application topique. Ces nouveaux véhicules de principe actif sont capables d'encapsuler un grand nombre de molécules à activité biologique comme:
- les peptides et leurs dérivés, le glucagon, la somatostatine, la calcitonine, I'ineerféron et les 25 interleukines, la LHRH, l'érythropolétine, les antagonistes de la bradykinine, les polypeptides ainsi que les recombinants issus des biotechnologies - les anticorps - les protéoglycanes - les anticancéreux 30 - les antibiotiques - les antiviraux, et en particulier les analogues d'oligonucléotides et les inhibiteurs de la transcriptase inverse - les antiprotéases - les insecticides et antifongiques 35 - les oligonucléotides, ADN et éléments de génome - les anesthésiques et anesthésiques locaux comme la benzocaine - les vasoconstricteurs - les cardiotoniques comme la digitoxine et la digitaline et ses dérivés CA 02266642 1999-03-2~

W O98/13030 PCT~R97/01701 - les vaso~ t~tçurs - les diurétiques et antidiurétiques - les neuroleptiques - les antidépresseurs 05 - les hormones et dérivés - les anti-inflammatoires stéroidiens et non stéroldiens - les antihistaminiques - les agents anti-allergiques - les antiseptiques 10 - les agents de diagnostic - les vitamines - les antioxydants - les acides aminés et les sels minéraux - les enzymes 15 - les hydroxyacides et les huiles essentielles - les molécules à activité d'absorption des rayonnements UV ou d'hydratation de l'épiderme.
La plupart des molécules à activité biologique peuvent être incorporées mais aussi les agents chromophores, fluorophores et/ou radiomarqués. Peuvent également être encapsulées les cellules animales et végétales, ainsi que les bactéries, levures et autres micro-organismes.
20 Les domaines d'utilisation de ces particules innovantes sont très étendus aussi bien pour les applications pharmaceutiques, cosmétiques et d'hygiène qu'en biotechnologie, agro-alimentaire, diagnostic et environnement.
On comprendra mieux la présente invention et ses nombreux avantages en se référant aux cas particuliers suivants, donnés à titre d'exemple et qui ne sauraient en aucune façon limiter 25 ladite invention. Toutes les parties indiquées dans les exemples sont des parties en volume et tous les pourcentages sont des pourcentages en poids.

Exemple 1 selon l'invention:
Préparation des matrices polysaccharidiques réticulées et cationiques:
Dans un réacteur de 2,5 litres, on disperse l()0 grammes d'amidon ayant un poidsmoléculaire d'environ 10 000 dans 300 ml d'eau contenant 1 gramme de borohydrure de sodium. Après 2 heures d'agitation, on ajoute 100 ml d'une solution de soude 4N. Lorsque la solution est homogène on ajoute 32 ml d'une solution aqueuse de chlorure de (2,3époxypropyl)triméthylammonium à 75%. Après deux heures d'agitation, on ajoute 7 ml 35 d'épichlorhydrine en maintenant l'agitation pendant encore 4 heures. La solution est alors laissée au repos pendant 40 heures. On obtient un gel translucide et cassant. Ce gel est repris dans 2 litres d'eau et le pH est ajusté à 5 par addition d'HCI 2N. Le gel est ensuite lavé quatre fois dans S litres d'eau distillée. On obtient une matrice dont la capacité, déterminée par titrage CA 02266642 1999-03-2~

W O 98/13030 PCT~FR97/01701 est de 1 charge positive pour 4 sucres.

Exemple 2 selon l'invention:
~lcpaldtion des matrices polysaccharidiques réticulées et anioniques:
05 Dans un réacteur de 2,5 litres, on disperse ~0() grammes d'amidon ayant un poids moléculaire d'environ 10 000 dans 300 ml d'eau contenant 1 gramme de borohydrure de sodium. Après 2 heures d'agitation, on ajoute 20 ml d'une solution de soude 0,2 N et on porte la température à -1 ~C. Lorsque la solution est homogène on ajoute progressivement de façon concomitante 55 grammes de dichlorure d'acide succinique et 200 ml d'une solution de soude 4N en maintenant la température à -1~C. Après 4 heures d'agitation, le pH est ajusté à 5 par addition d'HCl 2N. Le gel est ensuite lavé par décantation quatre fois dans S litres d'eau distillée. On obtient une matrice anionique réticulée par le succinate dont la capacité déterminée par titrage, est de 1 charge négative pour 4 sucres.

Exemple 3 selon l'invention:
Préparation de matrices polysaccharidiques réticulées fonctionnalisées par l'acide phosphorique:
Dans un réacteur de 2,5 litres, on disperse 1()0 grammes d'amidon ayant un poidsmoléculaire d'environ 10 000 dans 300 ml de NaCI 0.5M contenant 1 gramme de borohydrure de sodium. Après 2 heures d'agitation, on ajoute 2() ml d'une solution de soude 4N et on porte la température à 3~C. Lorsque la solution est homogène, on ajoute progressivement et en même temps 56 ml d'oxychlorure de phosphore et 500 ml d'une solution de soude 6N tout en maintenant la température à 3~C. Après 4 heures d'agitation, la solution est laissée au repos pendant 20 heures. On obtient un gel réticulé translucide. Ce gel est repris dans 2 litres d'eau et le pH est ajusté à 5 par addition d'HCl 2N. Le gel est ensuite lavé quatre fois dans 5 litres d'eau ~listillf~.e. On obtient une matrice anionique donl la capacité déterminée par titrage, est de 1 charge négative pour 3 sucres.

Exemple 4 selon l'invention:
Préparation de matrices polysaccharidiques réticulées faiblement hydrophiles et fonctionnalisées par l'acide succinique:
Dans un réacteur de 2,5 litres, on disperse 100 grammes d'amidon ayant un poids moléculaire d'environ 10 000 dans 300 ml d'eau contenant 1 gramme de borohydrure de sodium. Après 2 heures d'agitation on ajoute 100 ml d'une solution de soude 4N. Lorsque la solution est homogène on ajoute 6 ml d'épichlorhydrine en maintenant l'agitation pendant encore 4 heures. La solution est alors laissée au repos pendant 40 heures. On obtient un gel translucide et c2cs~nt Ce gel est lavé dans 2 litres d'eau et le pH est ajusté à 6,8 par addition d'HCl 2N. Le gel est ensuite récupéré par décantation. Le gel est alors refroidi à 0~C et le pH

. .

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W O 98113030 PCT~R97/01701 ajusté à 9 par une solution de NaOH 0,2N. Puis sous agitation on ajoute lentement 60 ml de solution de chlorure d'acide hexanoique à 30% dans l'acide propionique en maintenant le pH
constant à 9 puis 30 grammes d'anhydride succinique. A la fin de l'addition des réactifs, l'agitation est maintenue pendant 2 heures. Le gel est alors lavé par décantation quatre fois ~S dans 2 litres d'eau distillée. On obtient une matrice faiblement hydrophile dérivée par l'acide succinique dont la capacité, déterminée par titrage, est de 1 charge pour 8 sucres.

Exemple 5 selon l'invention:
~p~dlion des mi~;~ullla~lices par broyage des matrices cationiques:
100 grammes de gel préparé selon l'exemple 1, sont repris par 5 litres d'eau et broyés à
l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 7 minutes à 4()00 t/min. Les micromatrices obtenues ont une taille comprise entre 5 et 25 microns.

Exemple 6 selon l'invention:
Préparation des micromatrices p~r broyage des matrices anioniques:
100 grammes de gel préparé selon l'exemple 2 sont repris par 5 litres d'eau et broyés à
l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 7 minutes à 4000 t/min. Les micromatrices obtenues ont une taille comprise entre 15 et 50 microns.

Exemple 7 selon l'invention:
Préparation des micromatrices par broyage des matrices ionisées par le phosphate:
100 grammes de gel préparé selon l'exemple 3 sont repris par 5 litres d'eau et broyés à
l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 7 minutes à 4000 t/min. Les micromatrices obtenues ont une taille comprise entre 0,5 et 5 microns.
Exemple 8 selon l'invention:
Préparation des micromatrices par broyage des matrices dérivées et ionisées par le succinate:
100 grammes de gel préparé selon l'exemple 4 sont repris par 5 litres d'eau et broyés à
l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 7 minutes à 4000 t/min. Les micromatrices obtenues ont une taille comprise entre 50 et 500 microns.

Exemple 9 selon l'invention:
Préparation des nanomatrices par broyage des matrices cationiques:
100 grammes de gel préparé selon l'exemple I sont repris par 10 litres d'eau et broyés à
l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 3 minutes à 4000 t/min. Cette dispersion est alors homogénéisée à l'aide d'un homogénéisateur haute pression de type Microfluidizer à 1200 bars. Les nanomatrices obtenues ont une taille comprise entre 50 et 150 nanomètres.

CA 02266642 1999-03-2~

W O 98/13030 PCT~R97/01701 Exemple 10 selon l'invention:
Préparation des nanomatrices par broyage des matrices anioniques:
- 100 grammes de gel préparé selon l'exemple 2 sont repris par 6 litres d'eau et broyés à
05 l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 3 minutes à 4000 t/min. Cette dispersion est alors homogénéisée à l'aide d'un homogénéisateur haute pression de type Microfluidizer à 1000 bars. Les nanomatrices obtenues ont une taille comprise entre 50 et 150 nanomètres.

Exemple 11 selon l'invention:
Préparation des nanomatrices par broyage des matrices anioniques:
100 grammes de gel préparé selon l'exemple 3 sont repris par 8 litres d'eau et broyés à
l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 3 minutes à 4000 t/min. Cette dispersion est alors homogénéisée à l'aide d'un homogénéisateur haute pression de type Microfluidizer à 1100 bars. Les nanomatrices obtenues ont une taille comprise entre 5() et l 50 nanomètres.
Exemple 12 selon l'invention:
Préparation des nanomatrices par broyage des matrices anioniques:
100 grammes de gel préparé selon l'exemple 4 sont repris par 8 litres d'eau et broyés à
l'aide d'une turbine Ultraturrax pendant 3 minutes à 400() t/min. Cette dispersion est alors 20 homogénéisée à l'aide d'un homogénéisateur haute pression de type Microfluidizer à 1200 bars. Les nanomatrices obtenues ont une taille comprise entre 150 et 50() nanomètres.

Exemple 13 selon l'invention:
Préparation des matrices polysaccharidiques réticulées, cationiques par réticulation en 25 émulsion:
Dans un réacteur de 2,5 litres, on disperse 100 grammes d'amidon ayant un poids moléculaire d'environ 10 000 dans 300 ml d'eau contenant 1 gramme de borohydrure de sodium. Après 2 heures d'agitàtion, on ajoute 100 ml d'une solution de soude 4N. Lorsque la solution est homogène, on ajoute 32 ml d'une solution àqueuse de chlorure de 30 (2,3époxypropyl) triméthylammonium à 75%. Après deux heures d'agitation, on ajoute S ml d'épichlorhydrine en maintenant l'agitation. La solution est dispersée dans deux litres de dichlorométhane sous agitation suffisante pour obtenir une dispersion de la phase aqueuse sous la forme de gouttelettes de taille comprise entre 50 et 500 microns. La dispersion est maintenue sous agitation à température ambiante pendant 14 heures. La dispersion est alors 35 filtrée et les matrices sphériques reprises dans 2 litres d'éthanol 50% et le pH est ajusté à 5 par addition d'HCI 2N. Elles sont ensuite lavées 2 fois dans S litres d'éthanol 20% puis 2 fois dans 5 litres d'eau distillée à 50~C.

CA 02266642 1999-03-2~
W O 98tl3030 12 PCT/FR97/01701 Exemple 14 selon l'invention:
Préparation d'un polymère greffé sur un polysaccharide anionique:
Dans un réacteur de 2,5 litres, on disperse 50 grammes d'amidon ayant un poids moléculaire d'environ 10 000 dans 200 ml d'eau contenant lg de borohydrure de sodium.
05 Après 2 heures d'agitation, on ajoute 100 ml d'une solution de soude 4N. Lorsque la solution est homogène, on ajoute 25 grammes d'anhydride succinique. Après 2 heures d'agitation, on ajoute 150 grammes de 2-3 époxypropyléther d'hydroxypropylcellulose et on maintient sous agitation pendant 6 heures. La solution est alors laissée au repos pendant 30 heures. On obtient un gel translucide. Ce gel est repris dans 2 litres d'eau et le pH est ajusté à S par addition de HCl 2N. Le gel est ensuite lavé quatre fois dans 5 litres d'eau distillée par ultrafiltration. On obtient un polysaccharide anionique dérivé par l'hydroxypropylcellulose séché par lyophilisation.

Exemple 15 selon l'invention:
Ancrage ionique d'un polymère dérivé par un polysaccharide anionique sur des matrices cationiques:
50 grammes de micromatrices anioniques préparés selon l'exemple 9 sont dispersées dans 250 ml d'eau distillée. Parallèlement 10 grammes de polymères dérivés par un polysaccharide anionique selon l'exemple 14 sont dispersés dans 500 ml d'eau distillée. La dispersion de micromatrices est alors ajoutée lentement sous agitation à la solution de polymère bioadhésif.
Après 2 heures d'agitation, les matrices recouvertes de polymère sont récupérées par décantation puis lavées 2 fois par 2 litres d'eau distillée. On obtient ainsi 54 grammes de matrices cationiques dotées de propriétés bioadhésives.

Exemple 16 selon l'invention:
Chargement de l'oxytétracycline dans les matrices anioniques:
Dans un réacteur de 1 litre, 300 ml d'une solution de chlorhydrate d'oxytétracycline à
10% sont ajoutés lentement et sous agitation à 20 grammes de matrice polysaccharidique dérivée par le phosphate selon l'exemple 3, sous forme sèche Iyophilisée. L'agitation est maintenue pendant 4 heures à température ambiante. Les matrices sont alors récupérées par ~lécant~tion puis lavées 4 fois par 500 ml d'eau distillée. On récupère 28 grammes de matrice chargée à 40% d'oxytétracycline.

Exemple 17 selon l'invention:
Chargement de l'acide aspartique dans les matrices cationiques:
Dans un réacteur de 1 litre, 10 grammes d'acide aspartique sont mélangés à 20 grammes de matrice polysaccharidiques dérivée par le phosphate selon l'exemple 3, sous forme sèche lyophilisée. Le mélange est réhydraté lentement sous agitation par addition de 400ml d'eau CA 02266642 1999-03-2~

W O98113030 P~ S7/01701 13 distillée à température ambiante. L'agitation est maintenue pendant 2 heures après réhydratation complète. Les particules de matrice sont alors récupérées par décantation puis lavées 4 fois par 500 ml d'eau distillée. On récupère 22 grammes de matrice chargée à 20%
d'acide aspartique.

Exemple 1 8 selon l'invention:
Préparation de micromatrices contenant un principe actif et dérivées superficiellement par un polymère bioadhésif:
Le polymère préparé selon l'exemple 14, est ancré sur les matrices préparées selon 10 l'exemple 16, en suivant le procédé décrit selon l'exemple 15.

Claims

REVENDICATIONS

1 - Matrice particulaire biodégradable caractérisée en ce qu'elle comporte:
- un noyau hydrophile et biodégradable à base d'une matrice d'hydrate de carbone ou de polyols ou de polyamines, réticulée et dérivée dans la masse par des taux variables de groupements ioniques - une couche polymérique hydrophile, associée au noyau central par des interactions chimiques, par exemple ioniques - des molécules ou des polymères de surface greffés sur la couche polymérique externe par des liaisons covalentes.

2 - Matrice particulaire selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un noyau non liquide et biodégradable à base d'une matrice d'hydrates de carbone ou de polyols ou de polyamines, réticulée et dérivée dans la masse par des taux variables de groupements ioniques et/ou lipophiles.

3 - Matrice particulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les groupements ioniques greffées sur la matrice sont des composés acides.

4 - Matrice particulaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les groupements ioniques greffés sur la matrice sont des composés basiques.

5 - Matrice selon l'une quelconque des revendications de 2 à 4, caractérisée en ce que le groupement lipophile greffé sur la matrice ionique est choisi parmi les acides gras à un taux variable ou parmi les polyoxyéthylèneglycols, les amines grasses, les acides aminés hydrophobes, les stérols, les alkoxyéthers, et leurs mélanges.

6 - Matrice selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche de polymère associée au noyau anionique est choisie parmi des polymères cationiques d'origine naturelle ou dérivée, comme le chitosane ou les dérivés à groupements basiques de l'amidon.

7 - Matrice particulaire selon la revendication 4, caractérisée en ce que la couche de polymère associée au noyau cationique est choisie parmi des polymères anioniques naturels, dérivés ou synthétiques comme les alginates, les carraghénanes, les polyacrylates et les dérivés d'amidon à groupements acides.

8 - Matrice selon l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisée en ce que les polymères ou les molécules externes greffés sur le polymère associé au noyau, sont bioadhésifs ou furtifs vis-à-vis du système réticuloendothélial ou possèdent un tropisme pour un tissu ou sont activateurs du système immunitaire.

9 - Matrice selon l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend une entité à activité biologique choisie parmi:
- les anticorps, les protéoglycanes, les anticancéreux, les antibiotiques, les antiviraux, en particulier les analogues d'oligonucléotides et les inhibiteurs de la transcriptase inverse, les antiprotéases, les insecticides et antifongiques, les oligonucléotides, ADN et éléments de génome, les anesthésiques et anesthésiques locaux comme la benzocaïne, les vasoconstricteurs, les cardiotoniques comme la digitoxine et ses dérivés, les vasodilatateurs, les diurétiques et antidiurétiques, les prostaglandines, les neuroleptiques, les antidépresseurs, les hormones et dérivés, les anti-inflammatoires stéroïdiens et non stéroïdiens, les antihistaminiques, les agents anti-allergiques, les antiseptiques, les agents de diagnostic, les vitamines, les anti-oxydants, les acides aminés et sels minéraux, les enzymes, les hydroxyacides et les huiles essentielles, les cellules animales et végétales, les levures, bactéries et autres micro-organismes, les molécules à activité d'absorption des rayonnements UV ou d'hydratation de l'épiderme.

10 - Matrice selon l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle est marquée par un agent chromophore ou un agent fluorophore ou un agent radioactif.