DE69613481T2

DE69613481T2 - Hydrogele auf basis von dreiblockcopolymerisate, ihre herstellung und ihre verwendung

Info

Publication number: DE69613481T2
Application number: DE69613481T
Authority: DE
Inventors: Jose-Luis Espartero-Sanchez; Suming Li; Iliya Rashkov; Michel Vert
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1995-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 2002-04-25
Anticipated expiration: 2016-11-30
Also published as: DE69613481D1; JP2008056935A; GR3036586T3; EP0863933B1; DK0863933T3; FR2741628A1; ATE202373T1; WO1997019973A1; FR2741628B1; JP2000500803A; PT863933E; US6350812B1; EP0863933A1; ES2159767T3; JP4521067B2

Description

Die Erfindung betrifft neue Hydrogele auf Basis von trisequenziellen oder Dreiblock- Copolymeren, deren Herstellung und deren Verwendung.
Es ist bekannt, dass Hydrogele auf klassische Weise mit festen Materialien erhalten werden, die in Wasser aufquellen, indem sie beträchtliche Volumina an Wasser absorbieren. Diese Hydrogele bestehen im Allgemeinen aus Polymeren, die in Wasser ein dreidimensionales Netz bilden, das insbesondere große Moleküle wie Proteine zurückhalten kann. Die Hydrogele können ausgehend von hydrophilen, vernetzten Polymeren hergestellt werden.
Die Hydrogele sind insbesondere als implantierbare pharmazeutische Träger bekannt, die die progressive Freisetzung von Drogen bzw. Wirkstoffen gestatten, und insbesondere von Makromolekülen wie den Proteinen. Hydrogele sind im Allgemeinen nicht biologisch abbaubar und der Wirkstoff wird über ein Diffusionsphänomen freigesetzt.
Es ist jüngst vorgeschlagen worden, biologisch abbaubare Hydrogele auf Basis von Poly(hydroxysäure)-Poly(ethylenglykol)-Poly(hydroxysäure) trisequenziellen oder Dreiblock- Copolymeren zu realisieren, indem man in Wasser lösliche Copolymere mit endständigem Acrylat verwendet, die man in situ über Fotopolymerisation der wässrigen Lösung des Polymeren vernetzt (siehe A.S. Sawhney et al., Macromolecules 26, 581-587 (1993)).
Das Dokument EP-A-0 092 918 beschreibt steife Implantate, aufgebaut aus nicht vernetzten sequenziellen oder Block-Copolymeren und enthaltend ein Polypeptid mit einer pharmakologischen Aktivität. Diese Implantate quellen progressiv, indem sie Wasser absorbieren, das in dem lebenden Milieu vorhanden ist, in das sie implantiert werden.
Man hat nun ein neues Verfahren entdeckt, das, ausgehend von bestimmten trisequenziellen oder Triblock-Copolymeren, den schnellen Erhalt von weichen Hydrogelen gestattet, die ein Gewicht an Wasser mindestens gleich dem Gewicht des trisequenziellen Copolymeren enthalten. Diese weichen bzw. nachgiebigen Hydrogele sind leicht deformierbar und können insbesondere quer durch eine Hohlnadel mit einem Innendurchmesser von 2 mm und insbesondere quer durch eine Hohlnadel mit 1 mm Innendurchmesser hindurchtreten.
Während die Hydrogele bis heute hauptsächlich für die Speicherung und die progressive Freisetzung von hydrophilen Makromolekülen verwendet wurden, präsentieren die Hydrogele der vorliegenden Erfindung das spezielle Vermögen, nicht nur hydrophile Makromoleküle zurückzuhalten, sondern auch hydrophobe Substanzen.
Die Erfindung betrifft daher ein Hydrogel auf Basis von trisequenziellen oder Triblock- Copolymeren und Wasser, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen den Erhalt eines Produkts, erhalten über Lyophilisierung eines wie oben definierten Hydrogels. Ein solches Lyophilisat kann schnell eine große Menge an Wasser absorbieren und ein weiches, in Wasser gequollenes Hydrogel ergeben, analog dem Hydrogel, von dem es abstammt.
Die Verhältnisse (m + n)/p, die bequemerweise in jedem Fall über Routineexperimente bestimmt werden können, werden als solche im Folgenden präzisiert. Im Allgemeinen sind die Verhältnisse (m + n)/p angemessenerweise Zahlen zwischen 1 und 5 in etwa.
Insbesondere kann das Verhältnis (m + n)/p für das besagte Gel so ausgewählt werden, dass dieses eine Menge an Wasser mindestens gleich dem 2-fachen des Gewichts des Copolymeren, das dieses enthält, zurückhalten kann.
Die Zahl p kann insbesondere von 10 bis 120 und spezieller von 15 bis 100 schwanken. Selbstverständlich können die Blöcke X und Y ähnlich oder gleich sein, das heißt, sie können aus denselben wiederkehrenden Einheiten zusammengesetzt sein.
Eine Untersuchung von analogen Copolymeren zu denjenigen der Formel (I) zeigt, dass dann, wenn das Verhältnis (m + n)/p ausreichend niedrig ist, diese Copolymere in Wasser löslich sind. Wenn das Verhältnis ansteigt, sind die entsprechenden Copolymere nicht leicht in Wasser löslich und ergeben trübe Lösungen, wahrscheinlich auf Grund der Bildung von Mizellen. Wenn das Verhältnis nochmals ansteigt, werden die Polymere in Wasser unlöslich: in Kontakt mit Wasser gebracht, gehen diese Polymere in Form von Pulvern nicht in Lösung und ergeben keinen Anlass mehr zur Bildung von Mizellen, beispielsweise nach 24 Stunden in Kontakt mit Wasser bei Raumtemperatur, selbst wenn diese Copolymere leicht in Kontakt mit Wasser quellen.
In Einklang mit der Entdeckung, die die Basis der Erfindung darstellt, können diese in Wasser unlöslichen Copolymere Hydrogele, ausgehend von deren Lösung in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel, ergeben gemäß dem im Folgenden beschriebenen Verfahren. Jedoch enthalten dann, wenn die Länge der hydrophoben Ketten X und Y für einen gegebenen zentralen Block G über einen bestimmten Wert ansteigt (anders gesagt, wenn das Verhältnis (m + n)/p ansteigt), die so erhaltenen Hydrogele immer kleinere Mengen an Wasser. Man kann daher für jeden Typ des Polymeren der Formel (I) leicht den Wert des Verhältnisses (m + n)/p experimentell bestimmen, über dem die Hydrogele nicht in der Lage sind, eine wesentliche Menge an Wasser zurückzuhalten: tatsächlich beobachtet man mit diesen Polymeren in Lösung mit einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel bei Zugabe von Wasser keine Bildung eines in Wasser gequollenen Hydrogels, jedoch vielmehr die Bildung eines Präzipitats des Copolymeren, das ein kleineres Volumen als das der ursprünglichen organischen Lösung einnimmt.
Man kann so die optimale Länge der Ketten X und Y über einfache Routineexperimente bestimmen.
Beispielsweise beobachtet man im Fall der Copolymere aus Poly(milchsäure)- Poly(ethylenoxid)-Poly(milchsäure) dann, wenn das Verhältnis (m + n)/p kleiner als etwa 0,2 ist, dass diese Copolymere in Wasser löslich sind. Wenn dieses Verhältnis zwischen etwa 0,2 und 1 liegt, sind die Copolymere nicht leicht in Wasser löslich und ergeben trübe Lösungen. Wenn das Verhältnis in etwa 1 übersteigt, sind die Copolymere in Wasser unlöslich. Mit diesen letzteren Copolymeren kann man ausgehend von einer organischen Lösung des Copolymeren Hydrogele erhalten, die eine annehmbare Menge an Wasser zurückhalten können, wenn das Verhältnis (m + n)/p zwischen 1 und 5 liegt und insbesondere zwischen etwa 1 und 4. Man erhält ganz besonders befriedigende Hydrogele insbesondere dann, wenn das Verhältnis im Bereich von 1,5 bis etwa 3 schwankt. Die Zahlen m und n sind so, dass das Verhältnis (m + n)/p über 1 und unterhalb einem Maximalwert liegt, über dem dieses Copolymer nicht mehr in der Lage ist, ein Hydrogel zu bilden, das unter den im Folgenden gegebenen Bedingungen ein Gewicht an Wasser, mindestens gleich dem Gewicht des Copolymeren, zurückzuhalten.
Im folgenden sollen andere Präzisionen für dieses Subjekt gegeben werden, indem die Herstellung der Hydrogele beschrieben wird.
Die Polymerblöcke, die X und Y in der Formel (I) entsprechen, sind lineare hydrophobe Polyesterblöcke. Sie sind insbesondere aliphatische Polyester.
Es ist bekannt, dass aliphatische Polyester erhalten werden können:
a) entweder über Polykondensation einer Hydroxysäure mit sich selbst oder über Polykondensation mehrerer Hydroxysäuren,
b) oder über Polymerisation über Ringöffnung von Lactonen,
c) oder auch über Polykondensation von Disäuren und Diolen.
Unter den von Hydroxysäuren abgeleiteten Polyestern sind insbesondere zu nennen diejenigen, die sich von Monomeren ableiten, ausgewählt unter der Milchsäure, der Glykolsäure, den Monoestern der Maleinsäure (beispielsweise den Alkyl- oder Aralkylmonoestern oder auch den Monoestern, die aus der Monoveresterung der Maleinsäure mit einem hydroxylierten Wirkstoff, insbesondere einem hydrophoben Wirkstoffe resultieren, siehe beispielsweise die US-Patente 4,320,753 und 4,265,247), den Lactiden (D-Lactid, L-Lactid und D,L-Lactid), dem Glykolid, dem Paradioxanon usw. Die Blockpolymere, dargestellt durch X und Y, können gleichermaßen Copolymere sein, die von diesen Monomeren untereinander gebildet werden.
Unter den von Disäuren und Diolen abgeleiteten Polymeren kann man insbesondere beispielsweise das Poly(ethylenglykolsuccinat) nennen.
Der Polymerblock, dargestellt durch G in der Formel (I), ist ein hydrophiles Polymer, das beispielsweise unter den folgenden ausgewählt werden kann: Poly(ethylenglykol), Polyvinylpyrrolidon, Polyacrylamid usw.
Die sequenziellen Copolymere oder Block-Copolymere der Formel (I) sind bekannt oder können auf bekannte Weise hergestellt werden.
Man kann die Polymerisation bewirken, indem man die Bildung der Ketten X und Y in Anwesenheiten des Polymeren G durchführt, das vorgeformt und mit angemessenen Enden funktionalisiert ist. Beispielsweise wurde der Erhalt von sequenziellen Copolymeren ausgehend von Poly(hydroxysäuren) und Polyethylenglykol beschrieben (siehe insbesondere P. Cerral et al., Journal of Materials Science: Materials in Medicine 5(1994), 308-313, und das europäische Patent EP-295 055). Die Ausgangsprodukte sind zum einen das Lactid und zum anderen der Polyethylenglykol. Man arbeitet vorzugsweise über Massenpolymerisation in Anwesenheit eines Katalysators, bei dem es sich um ein Metall, eine organometallische Verbindung oder eine Lewissäure handeln kann. Für die verwendbaren Katalysatoren sind zu nennen Zinkpulver, Calciumhydrid, Natriumhydrid, Zinnoctanoat usw. Die Länge der Poly(hydroxysäure)ketten hängt im Wesentlichen vom Molverhältnis (Milchsäureeinheiten)/(PEG) in der ursprünglichen Mischung ab. Die Länge der Poly(hydroxysäure)ketten wächst gleichermaßen mit der Reaktionszeit, die beispielsweise von einigen Minuten bis zu einigen Stunden betragen kann.
Indem man Polymerblöcke vom Typ G mit funktionalisierten Enden nimmt, die beispielsweise endständige Hydroxylgruppen, Carbonsäuregruppen, Aminogruppen, Thiolgruppen usw. tragen, ist es möglich, sequenzielle oder Block-Copolymere zu erhalten, die der Formel (I) oben entsprechen, in der die Bindung zwischen X und G und zwischen Y und G über das Intermediat einer Estergruppe, Amidgruppe, Urethangruppe, Thioestergruppe usw. erfolgt.
Die Copolymere der Formel (I) können gleichermaßen hergestellt werden, ausgehend von vorgeformten Polymerblöcken, indem man ein Polymer vom Typ G verwendet, dessen beide Enden auf bekannte Weise annehmbar funktionalisiert sind, und Polymere vom Typ X und Y verwendet, mit einem ihrer Enden so funktionalisiert, dass sie mit einem funktionalisierten Ende von G unter Ausbildung einer kovalenten Bindung reagieren können.
Die Hydrogele der Erfindung bilden ein dreidimensionales Netz von hydrophilen Ketten (G), verbunden über hydrophobe Mikrodomänen, aufgebaut aus der Aggregation der Poly(hydroxysäure)ketten (X und Y). Dies resultiert in einer physischen Vernetzung der hydrophilen Ketten. Die durch die Aggregate der Ketten X und Y gebildeten hydrophoben Mikrodomänen sind analog zu Nanopartikeln, die die Besonderheit aufweisen, dass sie nicht frei und unabhängig sind, denn sie bilden Teil des dreidimensionalen Harzes, das von dem Copolymeren im Hydrogel gebildet wird. Diese Art von Nanopartikeln können hydrophobe Substanzen, beispielsweise Medikamente, solubilisieren und somit zurückhalten.
Die Hydrogele der Erfindung können gleichermaßen in ihrem dreidimensionalen Netz wasserlösliche Makromoleküle wie Proteine zurückhalten, die beispielsweise Medikamente sein können. Beispielsweise wurden in die Hydrogele gemäß der Erfindung andere Proteine (insbesondere Imrnunoglobuline) und Konjugate aus Protein-Antigen eingearbeitet, deren Protein das Tetanusanatoxin war und deren Antigene entweder Polyoside (Polyzucker) oder Fragmente von Polyosiden des Streptococcus pneumoniae oder Polyoside oder Fragmente von Polyosiden von Salmonella typhi waren.
Die Hydrogele der Erfindung sind evolutive Gele, die sich progressiv durch Hydrolysereaktionen zersetzen, die in aleatorischer Weise Ester der Blöcke X und Y spalten. Die Hydrolyseprodukte der Blöcke X und Y bleiben zugänglich inkorporiert in die hydrophoben Aggregate, die bei Herstellung des Hydrogels gebildet werden. Wenn das Hydrogel in Kontakt mit einem wässrigen Milieu steht, zieht diese Hydrolyse die progressive Freisetzung der aus den Ketten B gebildeten Polymere durch Solubilisation im wässrigen Milieu nach sich, gegebenenfalls gebunden an ausreichend kurze Poly(hydroxysäure)blöcke, so dass diese Polymere in Wasser löslich werden. Dies führt zu einer fortschreitenden Desaggregation oder Zersetzung des Hydrogels, die sich in Kontakt mit dem wässrigen Milieu zeigt und die von der Freisetzung eines Teiles der hydrophilen Makromoleküle, der aus dem Abbau von X und Y hervorgehenden kurzen Fragmente und der gegebenenfalls wiederum in dem Hydrogel vorliegenden hydrophoben Substanzen in das Milieu begleitet sein kann.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Verfahren zur Herstellung eines Hydrogels, wie vorstehend definiert. Das Verfahren ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung eines Copolymeren X-G-Y, wie vorstehend definiert, in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel herstellt, anschließend diese Lösung mit einer zum Bilden eines weichen oder nachgiebigen Hydrogels ausreichenden Menge an Wasser in Kontakt bringt. Das weiche oder nachgiebige Hydrogel quillt flüssig auf (organisches Lösungsmittel und Wasser). Zur Elimination des organischen Lösungsmittels kann man anschließend das Hydrogel mit Wasser waschen und/oder einer Dialyse gegen Wasser unterziehen und/oder lyophilisieren.
Zum In-Kontakt-Bringen der organischen Lösung mit Wasser kann man entweder die organische Lösung in Wasser eingeben oder das Wasser in die organische Lösung eingeben.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hydrogels kann man insbesondere auf folgende Weise vorgehen: man löst das Copolymer in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel, anschließend gibt man wiederum Wasser hinzu, um die Bildung eines weichen bzw. nachgiebigen Gels zu erzielen.
Die Zugabe von Wasser kann einmalig oder in fortschreitender Weise erfolgen, aber jedoch sehr langsam, um den Erhalt eines dispergierten Hydrogels und fehlende Kohäsion zu vermeiden. Die Schnelligkeit der Wasserzugabe (oder die Schnelligkeit der Zugabe des organischen Lösungsmittels zum Wasser, wenn man dieses andere Verfahren wählt), die in jedem Fall angemessen ist, kann zuvor durch einfache Routineexperimente bestimmt werden.
Das mit Wasser mischbare Lösungsmittel sollte ein gutes Lösungsmittel für beide Arten von Sequenzen bzw. Blöcken X und Y zum einen und G zum anderen sein. Unter den verwendbaren Lösungsmitteln kann man Aceton, Dioxan, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, Dimethylsulfoxid verwenden.
In dem erhaltenen Hydrogel kann man das organische Lösungsmittel, das vorhanden ist, und gleichermaßen das Wasser durch wiederholtes Waschen mit Wasser oder über Dialyse entfernen. Die Lyophilisation gestattet die Eliminierung sowohl des organischen Lösungsmittels als auch des Wassers.
Die erfindungsgemäßen Hydrogele sind insbesondere diejenigen, die über das Verfahren hergestellt wurden, das angegeben wurde.
Um ein hydrophiles Makromolekül in das erfindungsgemäße Hydrogel zu inkorporieren, kann man das Wasser in dem beschriebenen Verfahren durch eine wässrige Lösung des Makromoleküls ersetzen.
Gleichermaßen kann man zum Inkorporieren einer hydrophoben Substanz in die erfindungsgemäßen Hydrogele im beschriebenen Verfahren das in Wasser lösliche organische Lösungsmittel durch eine Lösung der hydrophoben Substanz in dem organischen Lösungsmittel ersetzen.
Um Copolymere auszuwählen, die Hydrogele ergeben können, die einen ausreichenden Wasseranteil zurückhalten, kann man beispielsweise auf Folgende Weise vorgehen: man löst 200 mg des Copolymeren in einem Volumen von 0,4 bis 0,8 cm³ eines der angegebenen organischen Lösungsmittel, beispielsweise Aceton. Man gibt nacheinander 4 cm³ Wasser zum Bilden eines Hydrogels hinzu. Man wählt beispielsweise die Hydrogele, die nach Elimination der überschüssigen Flüssigkeit ein Gewicht von mindestens 0,4 g aufweisen.
Die Hydrogele der Erfindung können progressiv, insbesondere unter Einwirkung des Abbaus der Ketten X und Y (wie zuvor beschrieben), die hydrophoben Substanzen, die sie tragen, freisetzen.
Darüber hinaus zeigen die erfindungsgemäßen Hydrogele die spezielle Eigenschaft, dass sie biologisch abbaubar und biologisch resorbierbar sind. Untersuchungen des Abbaus bzw. der Zersetzung dieser trisequenziellen bzw. Triblock-Copolymere haben gezeigt, dass die Polyesterketten progressiv über Hydrolyse zersetzt bzw. abgebaut werden, wobei die Endprodukte die entsprechenden Hydroxysäuren (oder Disäuren und Diole) sind, die biologisch resorbierbar sind.
Diese Hydrolyse der Polyesterketten, wenn sie abläuft, setzt schließlich das hydrophile Polymer G frei, das den zentralen Block des trisequenziellen Copolymeren bildet. Es ist bekannt, dass diese Polymere mit einem relativ geringen Molekulargewicht (unterhalb von 10.000) biologisch resorbierbar sind. Sie werden über die Nieren eliminiert.
Die erwähnten Polymere G und die die Ketten X und Y des trisequenziellen Copolymeren darstellenden Monomere, die die Hydrogele der vorliegenden Anmeldung bilden, sind biologisch abbaubare Verbindungen oder sind biologisch resorbierbar, nichttoxisch, wohl toleriert vom Organismus.
Die Hydrogele können somit insbesondere als pharmazeutische Zusammensetzungen genutzt werden, welche insbesondere die fortschreitende Freisetzung von Medikamenten gestatten, die sie enthalten. Derartige Zubereitungen sind insbesondere interessant in den Fällen von Wirkstoffen, die unlöslich in Wasser sind. Die Zubereitungen der Erfindung können gleichermaßen zur progressiven Freisetzung von hydrophilen Wirkstoffen verwendet werden, insbesondere von hydrophilen Makromolekülen, wie zuvor erwähnt.
Unter den hydrophoben Substanzen, die in die erfindungsgemäßen Hydrogele eingearbeitet werden können, sind insbesondere zu nennen: die Hormone, insbesondere die Steroidhormone (beispielsweise Progesteron, Estradiol, Norgestrel, Norethisteron, Testosteron, Hydrocortison, Prednisolon, Dexamethason), andere Hormone (beispielsweise Prostaglandine, Insulin usw.), Antibiotika oder Mittel gegen Parasiten (beispielsweise Griseoflilvin, Erythromycin, Chinazolin und dessen Derivate), Mittel gegen Krebs (beispielsweise Nitrosoharnstoffe, Fluoruracil, Azathioprin, Doxorubicin, Bleomycin, cis-Platin, Mitomycin), Anästhetika oder Sedativa (beispielsweise Tetracain, Chlorpromazin, Diazepam, Methadon, Naltrexon) oder andere Wirkstoffe wie das Theophyllin, das Caffein, das Chinidin oder auch die Peptide (insbesondere das Vasopressin).
In die Hydrogele der Erfindung kann man gleichermaßen Immunogene inkorporieren (insbesondere Proteine oder Konjugate aus Protein-Antigen, wie beispielsweise Konjugate aus Antigen- Tetamusanatoxin, erhalten auf an sich bekannte Weise) und gegebenenfalls Hilfsstoffe bzw. Adjuvantien. Derartige Gele sind als Vakzine verwendbar, die den Vorteil bieten, dass der Organismus auf Grund der Tatsache der progressiven Freisetzung des Immunogens diese über längere Zeit durch Kontakt mit denselben antrifft.
Die pharmazeutischen Zubereitungen der Erfindung werden in den Verfahren der therapeutischen Behandlung angewandt, umfassend deren Verabreichung insbesondere auf oralem oder rektalem Wege. Das Hydrogel oder das entsprechende Lyophilisat kann in einem Material verkapselt sein, das über Fusion, Erweichung oder Auflösung bei Kontakt mit dem Körper oder Körperflüssigkeiten sich zersetzen kann. Diese Zubereitungen können außerdem in Form von weichen bzw. nachgiebigen Implantaten verabreicht werden, insbesondere über Injektion.
Wie oben angegeben, sind die Hydrogele gemäß der Erfindung weiche bzw. nachgiebige Produkte, die eine geeignete Form aufweisen können, die jedoch auch ausreichend deformierbar sind, beispielsweise unter Druck eines Fingers, wie die wohlbekannten Hydrogele, die von Gelatine oder Tapioka gebildet werden. Die erfindungsgemäßen Hydrogele und die diese enthaltenden Zusammensetzungen sind insbesondere Hydrogele, die ausreichend deformierbar sind, um durch eine Hohlnadel mit beispielsweise 2 mm oder auch 1 mm Innendurchmesser hindurch zu treten.
Die Hydrogele der Erfindung können außerdem als implantierbare und bioresorbierbare Träger dienen, bestimmt zur parodontalen Regeneration gemäß der Technik der gelenkten Gewebsregeneration (beispielsweise anstelle der im Dokument WO 93/24097 beschriebenen Membranen).
Die Hydrogele können insbesondere durch UV-Bestrahlung sterilisiert werden, aber es ist im Allgemeinen bevorzugt, diese unter sterilen Bedingungen herzustellen.
In die Hydrogele der Erfindung kann man gleichermaßen farbgebende Substanzen, aromatisierende Substanzen, Insektizide usw. einarbeiten.
Die Hydrogele der Erfindung können insbesondere als Träger für die verlängerte Diffusion vom Parfümen, Aromen, Insektiziden verwendet werden.
Es ist gleichermaßen möglich, in die Hydrogele der Erfindung einen oder mehrere hydrophobe Substanzen einzuarbeiten, die zur Stabilitätsmodulation der Aggregate dienen, die die hydrophoben Mikrodomänen bilden. Man kann beispielsweise Oligomere zufügen, die ausgehend von denselben Monomeren erhalten werden, wie denjenigen, die die Blöcke X und Y der Formel (I) aufbauen.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Verfahren zur Verpackung einer hydrophoben Substanz in einem Hydrogel, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung einer hydrophoben Substanz und eines trisequenziellen bzw. Dreiblock-Polymeren, wie vorstehend definiert, in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel herstellt, bei dem es sich um ein Lösungsmittel für die hydrophobe Substanz und für das Copolymer handelt, anschließend die Lösung mit Wasser zum Erhalt eines Hydrogels in Kontakt bringt, das in der Lage ist, die hydrophobe Substanz zurückzuhalten. Man kann, wie zuvor beschrieben, vorgehen. Das organische Lösungsmittel ist unter den zuvor erwähnten ausgewählt.
Die Erfindung betrifft gleichermaßen ein Verfähren zur Verpackung eines hydrophilen Makromoleküls in einem Hydrogel, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung herstellt, enthaltend ein trisequenzielles oder Dreiblock-Copolymer, wie zuvor definiert, in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel, anschließend die Lösung mit einer wässrigen Lösung des Makromoleküls in Kontakt bringt, um ein Hydrogel zu erhalten, das das Makromolekül zurückhalten kann. Man kann, wie zuvor beschrieben, vorgehen.
Die Erfindung erstreckt sich außerdem auf Hydrogele, wie sie zuvor definiert sind, in denen mindestens eine hydrophobe Substanz und/oder ein hydrophiles Makromolekül solubilisiert sind.
Die Geschwindigkeit des Abbaus bzw. der Zersetzung der Copolymere, die die erfindungsgemäßen Hydrogele bilden, hängt zum Teil von mehr oder weniger amorphen oder kristallinen Charakter der Ketten X und Y ab. Es ist bekannt, dass es möglich ist, teilweise den amorphen oder kristallinen Charakter dieser Ketten zu steuern. Beispielsweise favorisiert der Erhalt der Ketten X und Y ausgehend von racemischem Lactid (anstelle eines Enantiomeren) den Erhalt amorpher Ketten; darüber hinaus weiß man, dass die Kristallinität der Ketten X und Y mit der Länge dieser Ketten zunimmt (siehe insbesondere P. Cerrai et al., der oben genannte Artikel). Infolgedessen kann man so die Geschwindigkeit des Abbaus bzw. der Zersetzung regulieren.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung.

BEISPIELE

Beispiel 1: Herstellung der Copolymeren

1.1. Man mischt in einem Glaskolben 0,4 Mol D,L-Lactid (Herkunft: Purac, Niederlande) mit 0,4 Mol (bezüglich der wiederkehrenden Ethylenoxideinheiten) von PEG 2000 (Fluka, Schweiz) und 37,6 mg (0,05 Gew.-% der Gesamtreagenzien) Zinkpulver (Merck, Deutschland). Das PEG 2000 wurde zuvor über Auflösung in Chloroform und Ausfällung in Diethylether bei -10ºC gereinigt.
Man erinnere sich, dass das Lactidmolekül 2 Mol Lactat enthält. Das Verhältnis der Anzahl der Lactateinheiten zur Anzahl der Ethylenoxideinheiten in der Ausgangsmischung ist somit gleich 2.
Nach Entgasen unter Vakuum des Reaktionsgemisches heizt man auf 140ºC unter Argonatmosphäre, bis die Mischung insgesamt in flüssiger Form vorliegt. Man legt anschließend ein Vakuum von 10&supmin;² mm Hg an, versiegelt den Glaskolben und stellt diesen für 7 Stunden in einen Ofen bei 140ºC. Der Kolben wird anschließend wieder auf Raumtemperatur gebracht und sein Inhalt in Aceton gelöst, anschließend einer Fällung in Ethanol unterworfen.
Das erhaltene Produkt wird anschließend unter verringertem Druck getrocknet.
Das Copolymer wird über ¹H-NMR analysiert. Indem man das Verhältnis des Integrals der CH-Protonen der Blöcke PLA (Polymilchsäure) bei 5,3-5,1 ppm zum Integral der Protonen (O-CH&sub2;- CH&sub2;) des Blocks POE (Polyethylenoxid) bei 3,5 ppm ermittelt, bestimmt man, dass das Molverhältnis LA/EO (Milchsäure/Ethylenoxid) in dem Copolymeren gleich 2,1 ist. Hieraus wird geschlossen, dass das Molekulargewicht des Copolymeren etwa 8.800 beträgt.
1.2. Auf analoge Weise zu der in Beispiel 1.1 beschriebenen stellt man ausgehend von PEG 2000 und D,L-Lactid (1,5 Mol auf 1 Mol (an wiederkehrenden Ethylenoxideinheiten) des PEG) und Zinkpulver (0,05 Gew.- % der Gesamtreagenzien) ein Copolymer her, das über ¹H-NMR durch ein Molverhältnis LA/EO gleich 2, 3 oder ein Molekulargewicht von etwa 9.400 gekennzeichnet ist.
1.3. Auf analoge Weise erhält man ausgehend von einer Mischung von 1,5 Mol D,L- Lactid und 1 Mol (an wiederkehrenden Ethylenoxideinheiten) PEG 2000 in Anwesenheiten von Calciumhydrid (Janssen, Belgien) im Verhältnis von 2 Mol Hydrid pro Mol PEG, ein Copolymer, gekennzeichnet durch ein Verhältnis LA/EO gleich 3,2 oder ein Molekulargewicht von etwa 12.300.
1.4. Auf analoge Weise zu derjenigen, die in Beispiel 1.3. beschrieben ist, stellt man ausgehend von einer äquimolaren Mischung des Lactids und PEG 2000 in Anwesenheiten von Calciumhydrid ein Copolymer mit einem Molekulargewicht von etwa 8.000 her.
Die oben erwähnte äquimolare Mischung ist für das PEG auf die Mole der wiederkehrenden Ethylenoxideinheiten bezogen.
1.5. Auf zu der in Beispiel 1.1. beschriebenen Weise analoge Weise stellt man ausgehend von PEG 1000, D,L-Lactid in einem Verhältnis von 1 Mol auf 1 Mol (an wiederkehrenden Ethylenoxideinheiten) des PEG und Zinkpulver ein Copolymer her, gekennzeichnet mittels ¹H-NMR durch ein Verhältnis LA/EO gleich 3, 4 oder ein Molekulargewicht von etwa 6.400.

Beispiel 2: Erhalt der Hydrogele

Man löst Proben von 200 mg der Copolymere in 0,4 cm³ Aceton (oder in 0,8 cm³ Aceton) und gibt nacheinander 4 cm³ Wasser hinzu. Die verwendeten Copolymere sind diejenigen der Beispiele 1.1. bis 1.5. In jedem Fall erhält man ein weiches Gel (ein eine größere Menge Wasser tragendes Hydrogel).
Indem man das überschüssige Wasser eliminiert und durch eine neue Menge an Wasser ersetzt, bei mehreren Wiederholungen, eliminiert man das Aceton.
Gleichermaßen kann man das Aceton durch Dialyse oder langsame Evaporation eliminieren.
Das in dem Hydrogel enthaltene Wasser kann über Lyophilisation entfernt werden. Das Lyophilisat, wenn es in Anwesenheit von Wasser gegeben wird, absorbiert schnell ein Gewicht an Wasser, das mindestens gleich dem Gewicht des Copolymeren ist, das es enthält, und man erhält ein in Wasser gequollenes weiches bzw. nachgiebiges Hydrogel.

Beispiel 3: Inkorporation einer hydrophoben Substanz in ein Hydrogel

In 2 cm³ Aceton werden 1 g des Copolymeren aus Beispiel 1.3 und 5 mg des im Handel erhältlichen Farbstoffs Yellow OB gelöst.
Hierbei handelt es sich um einen sehr hydrophoben Farbstoff, der in Wasser unlöslich ist. Man gibt nach und nach destilliertes Wasser zu (4 cm³). Man erhält ein Gel, das beinahe das gesamte Volumen der ursprünglichen Acetonlösung einnimmt.
Das Gel ist auf homogene Weise gefärbt, ohne dass Kristalle des Farbstoffes erscheinen.
Indem man auf analoge Weise arbeitet, jedoch in Abwesenheit des Copolymeren, kristallisiert der Farbstoff bei der Zugabe von Wasser.
Wenn man das Gel mit Wasser wäscht, wie zuvor beschrieben, um das Aceton zu eliminieren, bleibt der Farbstoff im Gel vorhanden.
Auf analoge Weise stellt man Hydrogele her, in denen Progesteron inkorporiert ist. Nach mehreren Waschungen des Gels mit Wasser bleibt der größte Teil des Progesterons im Gel verkapselt bzw. verpackt. Bei den Waschungen des Gels mit Wasser bildet sich kein Progesteronpräzipität, im Gegensatz zu dem, was man beobachtet, wenn man das Wasser zu einer Progesteronlösung in Aceton zugibt. Verabreicht durch subkutane Injektion stellt das Gel ein bioresorbierbares weiches Implantat dar, das progressiv bzw. nach und nach das Progesteron freisetzt.

Beispiel 4: Inkorporation eines Proteins

Zu der zuvor beschriebenen Weise analog löst man 1 g des Copolymeren aus Beispiel 1.3. in 2 cm³ Aceton und gibt nach und nach Wasser, enthaltend 10 g/l Rinderalbumin gelöst, hinzu.
Das erhaltene Gel wird 4-mal mit Wasser gewaschen.
Man gibt ein dem Gelvolumen entsprechendes Volumen an physiologischem Serum hinzu.
Man untersucht das Protein in der überstehenden Flüssigkeit (mittels UV-Analyse nach 2 Minuten), Das Protein ist bis nach Ablauf von 6 Minuten nicht detektierbar und die Freisetzung setzt sich für mehrere Stunden fort.
Auf analoge Weise wurden in die Hydrogele der Erfindung andere Proteine (insbesondere Immunoglobuline) und Konjugate aus Protein-Antigen inkorporiert, wobei das Protein das Tetanusanatoxin war und die Antigene entweder die Polyoside (Polyzucker) oder Polyosidfragmente von Streptococcus pneumoniae oder die Polyoside oder Polyosidfragmente von Salmonella typhi waren.

Claims

1. Hydrogel auf Basis eines trisequenziellen Copolymeren und Wasser, enthaltend eine Wassermenge, die mindestens in Gewicht derjenigen des trisequenziellen Copolymeren entspricht, und wobei das Copolymer der Formel (I) entspricht:

X-G-Y (I)

worin G ein lineares, hydrophiles, nicht hydroxyliertes Block polymer mit p wiederkehrenden Einheiten darstellt, wobei p eine Zahl ist, die zwischen 10 und 150 variieren kann, X und Y jeweils für einen Blockpolyester stehen, enthaltend jeweils m und n wiederkehrende Einheiten,

worin das Verhältnis (m + n)/p ausreichend hoch ist, so dass das Copolymer in Wasser unlöslich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (m + n)/p so gewählt ist, dass die Addition von Wasser zu einer Lösung des Copolymeren in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel die Bildung des Hydrogels in Form eines nachgiebigen Gels bewirkt, das in der Lage ist, durch eine Hohlnadel mit einem Innendurchmesser von 2 mm hindurchzutreten.

2. Hydrogel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass p eine Zahl ist, die zwischen 10 und 120 und insbesondere zwischen 15 und 100 schwanken kann,

3. Hydrogel gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (m + n)/p so gewählt ist, dass das Gel eine Wassermenge zurückhalten kann, die mindestens dem Zweifachen des Gewichts des in ihm enthaltenen Copolymeren entspricht.

4. Hydrogel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (m + n)/p eine Zahl zwischen 1 und etwa 5 darstellt.

5. Hydrogel gemäß einem der vorstehender. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass X und Y darstellen: (i) Polymere, die von Monomeren stammen, ausgewählt unter Milchsäure, Glykolsäure, den Monoestern der Äpfelsäure, den Lactiden, dem Glycolid, dem Paradioxanon, (ii) den Copolymeren, die diese Monomere untereinander bilden, oder (iii) den Polymeren, die durch Polykondensation von Disäuren und Diolen erhalten werden.

6. Hydrogel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch G dargestellte Blockpolymer ausgewählt ist unter den folgenden: Poly(ethylenglykol), Poly(vinylpyrrolidon) und Polyacrylamid.

7. Hydrogel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine hydrophobe Substanz umfasst.

8. Hydrogel gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Substanz ausgewählt ist unter Medikamenten, farbgebenden Substanzen, aromatischen Substanzen und Insektiziden.

9. Hydrogel gemäß einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe Substanz ausgewählt ist unter Hormonen, Antibiotika, Mitteln gegen Parasiten, Mitteln gegen Krebs, Anästhetika, Sedativa und Peptiden.

10. Hydrogel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein wasserlösliches Makromolekül enthält.

11. Hydrogel gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, das in der Lage ist, durch eine Hohlnadel mit einem Innendurchmesser von 1 mm hindurchzutreten.

12. Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Träger ein Hydrogel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 enthält.

13. Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Hydrogel gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11 enthält.

14. Pharmazeutische Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Hydrogel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält.

15. Zubereitung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich ein Medikament enthält, umfassend ein wasserlösliches Makromolekül.

16. Verfahren zur Herstellung eines Hydrogels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung eines Copolymeren X-G-Y, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel herstellt, anschließend diese Lösung mit einer zur Bildung des Hydrogels ausreichenden Menge an Wasser in Kontakt bringt.

17. Verfahren zur Verkapselung einer hydrophoben Substanz in einem Hydrogel, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung einer hydrophoben Substanz und eines trisequenziellen Polymeren, wie in einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert, in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel herstellt, das ein Lösungsmittel für die hydrophobe Substanz und das Copolymer darstellt, anschließend die Lösung mit Wasser zum Erhalt eines nachgiebigen Hydrogels in Kontakt bringt, das die hydrophobe Substanz zurückhalten kann.

18. Verfahren zur Verkapselung eines hydrophilen Makromoleküls in einem Hydrogel, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Lösung, die ein trisequenzielles Copolymer enthält, das gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 definiert ist, in einem mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel herstellt, anschließend die Lösung mit einer wässrigen Lösung des Makromoleküls in Kontakt bringt, um ein nachgiebiges Hydrogel zu erhalten, das das Makromolekül zurückhalten kann.

19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass man das Hydrogel zusätzlich mit Wasser wäscht und/oder dieses einer Dialyse gegen Wasser unterwirft.

20. Verfahren zum Erhalt eines Lyophilisats, bei dem man ein Hydrogel gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19 herstellt, anschließend das Hydrogel lyophilisiert.