EP4247435A1 - Procédé de préparation de nanoparticules - Google Patents

Procédé de préparation de nanoparticules

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EP4247435A1
EP4247435A1 EP21824616.3A EP21824616A EP4247435A1 EP 4247435 A1 EP4247435 A1 EP 4247435A1 EP 21824616 A EP21824616 A EP 21824616A EP 4247435 A1 EP4247435 A1 EP 4247435A1
Authority
EP
European Patent Office
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nanoparticles
solution
acid
nanoparticle
cation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21824616.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier Tillement
François LUX
Fabien ROSSETTI
Paul ROCCHI
Tristan DOUSSINEAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
NH Theraguix SA
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL
NH Theraguix SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Claude Bernard Lyon 1 UCBL, NH Theraguix SA filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
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Pending legal-status Critical Current

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    • B82Y5/00—Nanobiotechnology or nanomedicine, e.g. protein engineering or drug delivery

Definitions

  • the present disclosure relates to a method for preparing nanoparticles, nanoparticles and their uses in the field of medicine, in particular for the treatment of tumors.
  • nanoparticles two of them (AGulX and Cornell Dots) have a hydrodynamic diameter of less than 10 nm allowing their renal elimination after intravenous administration.
  • Ultrafine nanoparticles are particularly suitable for clinical use because of this rapid renal elimination limiting possible toxicity but also thanks to better tumor penetration and in the case of radiosensitization to "nanoscale dose deposition" effects locally increasing the effectiveness of the delivered dose.
  • the first strategy for obtaining this type of nanoparticle is to carry out a synthesis by incorporating the chelates directly during the nanoparticle formation step.
  • This is, for example, the strategy employed by N. G Chabloz et al. (Chem. Eur. J., 2020, 26, 4552-4566) to obtain gold nanoparticles functionalized by gadolinium complexes and by porphyrins for photodynamic therapy and MRI.
  • This strategy can also be used for the one pot synthesis of polysiloxane nanoparticles as proposed by V. L. Tran et al. 2018 (Mat. Chem. B, 2018, 6, 4821-4834).
  • the second strategy consists in obtaining the desired nanoparticle then, by a post-functionalization step, in adding free chelates or chelates already comprising a metal.
  • This is the strategy used by P. Bouziotis et al. (Nanomedicine, 2017, 12, 1561-1574) on AGulX polysiloxane-based nanoparticles.
  • the NODAGA anhydride was functionalized on the surface of the nanoparticles by a reaction between the anhydride and the surface amines. Then galium 68 was added to be able to perform preclinical PET imaging.
  • Another objective of the present invention is thus to provide access to nanoparticles equivalent to a starting nanoparticle but from which part of the original chelates have been released, and which can then be left free or chelated with another metal of interest.
  • chelating nanoparticles having an appropriate biodistribution in the treatment of tumours, in particular primary and/or metastatic tumours.
  • the invention relates to one of the modes described below or their combinations:
  • Mode 1 Process for preparing a colloidal solution of nanoparticles, each nanoparticle comprising chelating groups grafted onto a polymer matrix, only part of the chelating groups being complexed with a metal cation, the other part being not complexed, said method comprising
  • - PS is an organic or inorganic polymer matrix, for example a polysiloxane matrix,
  • Ch-M1 is a chelating group complexed with a metal cation M1 with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50,
  • - Ch is covalently grafted to the surface of a polymer matrix, for example, a polysiloxane matrix,
  • the mean hydrodynamic diameter of the nanoparticles is between 1 and 50 nm, preferably between 2 and 20 nm, and more preferably between 2 and 8 nm,
  • step (4) if necessary, a step of concentrating the solution of the nanoparticles obtained in step (4),
  • Mode 2 Process according to Mode 1, characterized in that M1 is chosen from metal cations with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50, in particular selected from radiosensitizing agents and/or contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI), for example M1 is chosen from gadolinium and bismuth.
  • M1 is chosen from metal cations with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50, in particular selected from radiosensitizing agents and/or contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI), for example M1 is chosen from gadolinium and bismuth.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • Mode 3 Process according to Mode 1 or 2, characterized in that the chelating group Ch is chosen from macrocyclic agents, preferably from 1,4,7-triazacyclononanetriacetic acid (NOTA), 1,4, 7,10-tetraazacyclododecane-l,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA), 1,4,7-triazacyclononane-l-glutaric acid-4,7-diacetic acid (NODAGA), and
  • Mode 4 Process according to any one of modes 1 to 3, characterized in that the chelating group Ch is DOTAGA of formula (I) following [Chem. 1]:
  • Mode 5 Process according to one of modes 1 to 4, characterized in that PS is a polysiloxane matrix.
  • Mode 6 Process according to mode 5, characterized in that the precursor nanoparticles have the following characteristics:
  • the weight ratio of silicon to the total weight of the nanoparticle is between 5% and 25%
  • the total number n of chelating groups grafted onto the polymer is between 5 and 50 per nanoparticle, preferably between 10 and 30, and,
  • the nanoparticle has an average diameter of between 2 and 8 nm.
  • Mode 7 Process according to any one of modes 1 to 6, characterized in that the precursor nanoparticles have the following characteristics:
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem. 1] and grafted to the polysiloxane matrix by Si-C bond,
  • M1 is the gadolinium cation Gd 3+ ,
  • n is between 5 and 50, preferably between 10 and 30, and
  • the average hydrodynamic diameter is between 2 and 8 nm.
  • Mode 8 Process for preparing a colloidal solution of nanoparticles, each nanoparticle comprising chelating groups grafted onto a polymer matrix, a first fraction f1 of the chelating groups being complexed with a metal cation M1, a second fraction f2 being complexed to a cation M2, and a third moiety f3 being uncomplexed, said method comprising
  • - PS is an organic or inorganic polymer matrix
  • - Ch is a chelating group complexed with a metal cation M1 with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50,
  • the mean hydrodynamic diameter of the nanoparticle is between 1 and 50 nm, preferably between 2 and 20 nm, and more preferably between 2 and 8 nm
  • step (4) if necessary, a step of concentrating the solution of the nanoparticles obtained in step (4),
  • step (2) optionally, a step of partial recomplexation of the nanoparticles obtained in step (2), (3), (4), (5) or (6) with a determined quantity of metal cation M1 in order to obtain a quantity determined chelating group Ch complexed with the metal cation M1,
  • step (8) bringing the solution of nanoparticles obtained in step (4), (5), (6) or (7) into contact with a sufficient quantity of cation M2, for example a metal cation different from the metal cations M1 or a radioisotope, to complex at least some of the Ch1 chelating groups made free in step (2) and,
  • a sufficient quantity of cation M2 for example a metal cation different from the metal cations M1 or a radioisotope
  • step (9) if necessary, freezing and/or freeze-drying the solution of nanoparticles obtained in step (8).
  • Mode 9 Process according to mode 8, characterized in that M1 and/or M2 are chosen from metal cations with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50, in particular selected from radiosensitizing agents and/or contrast agents for magnetic resonance imaging (MRI), for example gadolinium or bismuth.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • Mode 10 Process according to mode 8 or 9, characterized in that the chelating group Ch is chosen from macrocyclic agents, preferably from 1,4,7-triazacyclononanetriacetic acid (NOTA), 1,4, 7,10-tetraazacyclododecane-l,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA), 1,4,7-triazacyclononane-l-glutaric acid-4,7-diacetic acid (NODAGA), and
  • Mode 11 Process according to one of modes 8 to 10, characterized in that the chelating group Ch is DOTAGA of formula (I) following [Chem. 1]:
  • Mode 12 Process according to one of modes 8 to 11, characterized in that PS is a polysiloxane matrix.
  • Mode 13 Process according to Mode 12, characterized in that the precursor nanoparticles have the following characteristics:
  • the weight ratio of silicon to the total weight of the nanoparticle is between 5% and 25%
  • the total number n of chelating groups grafted onto the polymer is between 5 and 50 per nanoparticle, preferably between 10 and 30, and,
  • Mode 14 Process according to any one of Modes 8 to 13, characterized in that the precursor nanoparticles have the following characteristics:
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem.1] and grafted to the polysiloxane matrix by Si-C bond,
  • M1 is the gadolinium cation Gd 3+
  • n is between 5 and 50, preferably between 10 and 30, and
  • the average hydrodynamic diameter is between 2 and 8 nm.
  • Mode 15 Method according to any one of Modes 8 to 14, characterized in that the cation M2 is chosen from imaging agents for scintigraphy, for example 44 Sc, 64 Cu, 68 Ga, 89 Zr , 111 ln, 99m Tc.
  • imaging agents for scintigraphy for example 44 Sc, 64 Cu, 68 Ga, 89 Zr , 111 ln, 99m Tc.
  • Mode 16 Process according to any one of Modes 8 to 15, characterized in that the cation M2 is chosen from therapeutic agents for brachytherapy, for example 90 Y, 166 Ho, 177 Lu, 212 Bi, 213 Bi, 211 At.
  • therapeutic agents for brachytherapy for example 90 Y, 166 Ho, 177 Lu, 212 Bi, 213 Bi, 211 At.
  • Mode 17 Process according to any one of modes 8 to 16, characterized in that f1 is between 0.1 and 0.9, f2 is between 0.1 and 0.9 and f3 between 0 and 0.5, typically f1 is between 0.25 and 0.35, f2 is between 0.65 and 0.75, and f3 is substantially zero.
  • Mode 18 Method according to any one of modes 8 to 17, characterized in that each nanoparticle is additionally functionalized with a targeting agent, in particular a peptide, an immunoglobulin, a nanobody, an antibody, an aptamer or a targeting protein.
  • a targeting agent in particular a peptide, an immunoglobulin, a nanobody, an antibody, an aptamer or a targeting protein.
  • Mode 19 Solution of nanoparticles or lyophilisate of nanoparticles as obtained by a process according to any one of modes 1 to 18.
  • - PS is an organic or inorganic polymer matrix, for example polysiloxane
  • - [Ch-M1] is a chelating group Ch complexed with a metal cation M1 with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50, for example a gadolinium cation
  • Ch-M2 is a chelating group Ch complexed with a cation M2 different from the metal cation M1, for example chosen from metal cations with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50, or chosen from isotopes radioactive, preferably M2 is a bismuth cation,
  • Ch is a non-complexed Ch chelating group characterized in that
  • the molar ratio n/(n+m+p) is between 10% and 90%, preferably between 25% and 35%, the molar ratio m/(n+m+p) is between 10% and 90%, preferably between 65% and 75%, and the molar ratio p/(n+m+p) is substantially zero, and,
  • the mean hydrodynamic diameter of the nanoparticle is between 1 and 50 nm, preferably between 2 and 20 nm, and more preferably between 2 and 8 nm.
  • Mode 21 Nanoparticle according to mode 20, characterized in that the metal cation M1, and where appropriate M2, is chosen from radiosensitizing agents and/or contrast agents for magnetic resonance imaging, in particular gadolinium or bismuth.
  • Mode 22 Nanoparticle according to any one of modes 20 or 21, characterized in that the chelating group Ch is chosen from macrocyclic agents, preferably from 1,4,7-triazacyclononanetriacetic acid (NOTA), 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-l,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA), 1,4,7-triazacyclononane-l-glutaric acid-4,7-diacetic acid (NODAGA), and 1,4,7,10-tetraazacyclododecane,1-(glutaric acid)-4,7,10-triacetic acid (DOTAGA), 2,2',2”,2'”-(1,4,7 ,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetrayl)tetraacetamide (DOTAM), and 1,4,8,11-tetraazacyclododecane (Cyclam), 1,4,7,10-tetraazacyclododecane
  • Mode 24 Nanoparticle according to one of modes 20 to 23, characterized in that PS is a polysiloxane matrix.
  • Mode 25 Nanoparticle according to mode 24, characterized in that
  • the weight ratio of silicon to the total weight of the nanoparticle is between 5% and 25%
  • the total number n+m+p of chelating groups grafted onto the polymer is between 5 and 50 per nanoparticle, preferably between 10 and 30, and,
  • Mode 26 Nanoparticle according to any one of modes 20 to 25, characterized in that the metal cation M2 is chosen from imaging agents for scintigraphy, for example 44 Sc, 64 Cu, 68 Ga, 89 Zr, 111 1n, 99m Tc.
  • imaging agents for scintigraphy for example 44 Sc, 64 Cu, 68 Ga, 89 Zr, 111 1n, 99m Tc.
  • Mode 27 Nanoparticle according to any one of modes 20 to 25, characterized in that the metal cation M2 is chosen from therapeutic agents for brachytherapy, for example 90 Y, 166 Ho, 177 Lu, 212 Bi, 213 Bi, 211 At.
  • therapeutic agents for brachytherapy for example 90 Y, 166 Ho, 177 Lu, 212 Bi, 213 Bi, 211 At.
  • Mode 28 Nanoparticle according to any one of modes 20 to 27, characterized in that
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem. 1] and grafted to the polysiloxane matrix by Si-C bond,
  • M1 is the gadolinium cation Gd3+
  • n/n+p is between 0.1 and 0.9, for example between 0.25 and 0.35 or between 0.65 and 0.75, or between 0.45 and 0.55, and
  • the average hydrodynamic diameter is between 2 and 8 nm.
  • Mode 29 Nanoparticle according to any one of modes 20 to 28, characterized in that
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch1 is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem. 1] and grafted to the polysiloxane matrix by Si-C bond,
  • M1 is gadolinium Gd 3+ cation
  • M2 is Bismuth Bi 3+ cation
  • n+m+p is between 5 and 50, preferably between 10 and 30,
  • (v) m/(n+m+p) is between 10% and 90%, preferably between 45% and 55%
  • m/(n+m+p) is between 10% and 90%, preferably between 45% and 55%
  • Mode 30 Colloidal solution of nanoparticles according to any one of modes 20 to 29.
  • Mode 31 Pharmaceutical composition comprising a colloidal solution of nanoparticles according to any one of modes 20 to 29, and one or more pharmaceutically acceptable excipients.
  • Mode 32 Pharmaceutical composition according to mode 31, for its use in the detection and or treatment of cancer in a subject, characterized in that the said composition comprises an effective quantity of metal cation M1 and, where appropriate, of cations M2 , as a radiosensitizing agent, preferably M1 being gadolinium, and in that the subject is treated by radiotherapy after administration of said composition.
  • Figure 1 shows the results of the intermediate titration of free DOTA throughout the process of formation of Gd/Bi nanoparticles: 100/0 (A) 70/30 (B.), 50/50 (C.), 30/70 (D.).
  • the precursor nanoparticles that can be used in the methods of the present disclosure are nanoparticles comprising a polysiloxane PS matrix and which do not include a metal oxide-based core, unlike core-shell type nanoparticles comprising a metal oxide-based core and a polysiloxane coating (which are described in particular in W02005/088314 and W02009/053644) .
  • the precursor nanoparticles that can be used according to the method of the present disclosure are nanoparticles based on polysiloxane chelated with gadolinium, of formula [Ch-M1] n -PS, in which
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem. 1] and grafted to the polysiloxane matrix by covalent bonding,
  • n is between 5 and 50, preferably between 10 and 30, and
  • the average hydrodynamic diameter is between 2 and 8 nm.
  • these gadolinium-chelated polysiloxane-based nanoparticles are ultrafine nanoparticles obtained from AGulX nanoparticles as starting material.
  • Such ultrafine AGulX nanoparticles can be obtained by a top-down synthesis method described in particular in Mignot et al Chem Eur J 2013 “A top-down synthesis route to ultrasmall multifunctional Gd-based silica nanoparticles for theranostic applications” DOI: 10.1002/chem.201203003.
  • the AGulX nanoparticles which can serve as starting material for in the process according to the present disclosure, have in particular the following formula (III) [Chem. 3]
  • HI where PS is a polysiloxane matrix, and n is on average, about 10 ⁇ 2, and the nanoparticles have an average hydrodynamic diameter of 4 ⁇ 2 nm and a mass of about 10 kDa.
  • the AGulX nanoparticles can also be characterized by the following formula (IV) [Chem. 4]
  • the precursor nanoparticles are ultrafine or AGulX nanoparticles as defined in the previous section and complexed with the gadolinium cation.
  • nanoparticles obtained according to the above process can then be advantageously functionalized with other chelating groups, different from Ch and/or targeting agents or hydrophilic molecules. It is therefore one of the aspects of the method of the present disclosure to provide a method for obtaining nanoparticles with advantageous properties, in particular for their uses as a drug or diagnostic or therapeutic agent, as described below.
  • the nanoparticles obtained according to the above process are brought into contact with a cation M2, different from the metal cation M1, for example a metal cation or a radioisotope of interest, in order to obtain the complexation of at least part of the chelating groups Ch made free following step (2) of treatment.
  • a cation M2 different from the metal cation M1, for example a metal cation or a radioisotope of interest
  • the present disclosure relates to a method for preparing a colloidal solution of nanoparticles, each nanoparticle comprising chelating groups grafted onto a polymer matrix, a first fraction f1 of the chelating groups being complexed with a metal cation M1, a second fraction f2 being complexed to a cation M2, and a third moiety f3 being uncomplexed, said method comprising
  • - PS is an organic or inorganic polymer matrix
  • - Ch is a chelating group complexed with a metal cation M1 with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50,
  • the mean hydrodynamic diameter of the precursor nanoparticle is between 1 and 50 nm, preferably between 2 and 20 nm, and more preferably between 2 and 8 nm
  • step (4) if necessary, a step of concentrating the solution of the nanoparticles obtained in step (4),
  • step (3) optionally, a step of partial recomplexation of the nanoparticles obtained in step (2), (3), (4), (5) or (6) with a determined quantity of metal cation M1 in order to obtain a quantity determined chelating agent Ch complexed by the metal cation M1,
  • step (2) bringing the solution of nanoparticles obtained in step (2), (3), (4), (5) or (6) into contact with a sufficient quantity of cation M2, for example a different metal cation metal cations M1 , or a radioisotope of interest, to complex at least some of the chelating groups Ch1 made free in step (2), so as to obtain a colloidal solution of nanoparticles, each nanoparticle comprising chelating groups grafted on a polymer matrix, a first fraction f1 of the chelating groups being complexed with a metal cation M1, a second fraction f2 being complexed with a metal cation M2, and a third fraction f3 being uncomplexed and,
  • a sufficient quantity of cation M2 for example a different metal cation metal cations M1 , or a radioisotope of interest
  • step (9) if necessary, freezing and/or freeze-drying the solution of nanoparticles obtained in step (8).
  • step (2) the person skilled in the art will be able to adapt the pH, and/or the duration of the treatment depending on the quantity of desired release of the metal cations M1. It may also be possible to release a greater quantity of metal cation M1 in steps (2) to (6) and adjust the desired fraction f1 with step (7) of partial recomplexation with the metal cation M1. Indeed, depending in particular on the proportion of Ch group to be decomplexed desired, the duration of the acid treatment of step (2) will have to be adjusted by the person skilled in the art.
  • step (2) the sufficient duration can be determined by monitoring said release by an analysis technique such as HPLC-ICP/MS.
  • the treatment time in step (2) is between 0.5 and 90 hours, for example between 1 and 72 hours, in particular at least 4, 5, 24 or 72 hours, at a pH of less than 2.0, preferably less than 1.0.
  • Steps (7) and (8) may require restoring a pH of between 6.0 and 8.0, preferably a neutral pH, and/or heating the solution of nanoparticles to a temperature and a sufficient time to obtain the complexation.
  • step (7) or (8) can be carried out at a temperature of between 60 and 95° C., typically 80° C. for a period of between 24 and 72 hours, for example 48 hours.
  • step (8) The person skilled in the art will also be able to adapt the quantity of cation M2 in step (8) according to the quantity of free chelating groups, and the desired fractions f2 and f3, respectively representing the fraction d chelating agent complexed with the metal cation M2 or radioisotope and the amount of chelating agent remaining uncomplexed.
  • the person skilled in the art will use an excess quantity of M2 cations so as to complex essentially all the free chelating agents.
  • the fraction f3 is substantially zero.
  • the nanoparticles obtained in the process according to the present disclosure can optionally be modified (functionalization) at the surface by hydrophilic compounds (PEG) and/or charged differently to adapt their bio-distribution within the organism and/or targeting molecules to enable specific cell targeting, in particular for targeting specific tissues or tumor cells.
  • Targeting agents are grafted to the polymer matrix and are present preferably in a proportion of between 1 and 20 targeting agents per nanoparticle and preferably between 1 and 5 targeting agents.
  • the surface grafting of the targeting molecules it is possible to use a conventional coupling with reactive groups present, possibly preceded by an activation step.
  • the coupling reactions are known to those skilled in the art and will be chosen according to the structure of the surface layer of the nanoparticle and the functional groups of the targeting molecule. See, for example, “Bioconjugate Techniques", G.T Hermanson, Academy Press, 1996, in “Fluorescent and Luminescent Probes for Biological Activity", Second Edition, W.T. Mason, ed. Academic Press, 1999. Preferred coupling methods are described below.
  • these targeting molecules are grafted to the amine bonds of the nanoparticles according to the variant of the ultrafine nanoparticles or AGulX as described in the preceding paragraph.
  • the targeting molecules will be chosen according to the intended application.
  • the precursor nanoparticles are functionalized with a targeting agent, such as a peptide, an immunoglobulin, a nanobody, an antibody, an aptamer or any other targeting protein, for example tumor areas , typically an antibody, immunoglobulin or nanobody, VHH fragment, or “single domain”, targeting tumor-associated antigens (“tumor-associated antigens”) or certain cancer markers known to those skilled in the art.
  • a targeting agent such as a peptide, an immunoglobulin, a nanobody, an antibody, an aptamer or any other targeting protein, for example tumor areas , typically an antibody, immunoglobulin or nanobody, VHH fragment, or “single domain”, targeting tumor-associated antigens (“tumor-associated antigens”) or certain cancer markers known to those skilled in the art.
  • Nanoparticles comprising M1 and M2 cations complexed with a chelating group Ch
  • This disclosure also relates to nanoparticles and solutions of nanoparticles as obtained by the processes described in the preceding paragraphs, or likely to be obtained by the processes described in the preceding paragraphs.
  • - PS is an organic or inorganic polymer matrix, for example polysiloxane,
  • Ch-M1 is a chelating group Ch complexed with a metal cation M1 with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50, for example a gadolinium cation,
  • Ch-M2 is a chelating group Ch complexed with a cation M2 identical to or different from the metal cation M1, for example a metal cation with a high atomic number Z greater than 40, and preferably greater than 50, or a radioisotope, by example M2 is a bismuth cation,
  • Ch is an uncomplexed Ch chelating group characterized in that
  • the molar ratio n/(n+m+p) is between 10% and 90%, preferably between 25% and 35%, typically 30%, the molar ratio m/(n+m+p) is between 10 and 90%, preferably between 65% and 75%, and,
  • the mean hydrodynamic diameter of the nanoparticle is between 1 and 50 nm, preferably between 2 and 20 nm, and more preferably between 2 and 8 nm.
  • the molar ratio p/(n+m+p) is substantially zero.
  • the molar ratio m/(n+m+p) is between 45% and 55%, typically 50%
  • the molar ratio n/(n+m+p) is between 45% and 55%, typically 50%
  • the molar ratio p/(n+m+p) is substantially zero.
  • the nanoparticles preferably have very small diameters, for example between 1 and 10 nm, preferably between 2 and 8 nm.
  • the nanoparticles are also preferably nanoparticles comprising a polysiloxane matrix.
  • the chelating group Ch is DOTAGA of formula (I) below [Chem. 1]
  • the metal cations M1 and M2 are chosen independently from heavy metals, preferably from the group consisting of: Pt, Pd, Sn, Ta, Zr, Tb, Tm, Ce, Dy, Er, Eu, La, Nd, Pr, Lu, Yb, Bi, Hf, Ho, Sm, In and Gd.
  • the metal cations M1 and M2 are Gd and Bi respectively.
  • the nanoparticle comprises between 3 and 100, preferably between 5 and 50 metal cations M1 and M2, for example between 10 and 30, in particular of Gd and Bi.
  • M1 is chosen from heavy metals as indicated above and M2 is chosen from radioactive isotopes, in particular for their use for imaging by scintigraphy or brachytherapy.
  • n/(n+m+p) and m/(n+m+p) are selected according to the desired effect, and in particular according to the desired treatment, the type of patients, the dose used, and/or the patient to be treated.
  • the ratio (n+m)/(n+m+p) is greater than or equal to 80%; especially between 90 and 100.
  • the nanoparticles of formula (2) above are characterized in that
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch1 is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem. 1] and grafted to the polysiloxane matrix by Si-C bond,
  • M1 is the gadolinium cation Gd 3+
  • M2 is the bismuth cation Bi 3+
  • n+m+p is between 5 and 50, preferably between 10 and 30,
  • n/(n+m+p) is between 10% and 90%, preferably between 45% and 55%
  • m/(n+m+p) is between 10% and 90%, preferably between 45% and 55%
  • the mean hydrodynamic diameter is between 2 and 8 nm.
  • the nanoparticles of formula (2) above are characterized in that
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch1 is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem. 1] and grafted to the polysiloxane matrix by Si-C bond,
  • M1 is the gadolinium cation Gd 3+
  • M2 is the bismuth cation Bi 3+
  • n+m+p is between 5 and 50, preferably between 10 and 30,
  • the mean hydrodynamic diameter is between 2 and 8 nm.
  • the nanoparticles of formula (2) above are characterized in that
  • PS is a polysiloxane matrix
  • Ch1 is a DOTAGA chelating group of formula (I) below [Chem. 1] and grafted to the polysiloxane matrix by Si-C bond,
  • M1 is the gadolinium cation Gd 3+
  • M2 is the bismuth cation Bi 3+
  • n+m+p is between 5 and 50, preferably between 10 and 30,
  • n/(n+m+p) is between 65% and 75%
  • the mean hydrodynamic diameter is between 2 and 8 nm.
  • compositions comprising the nanoparticles according to the present disclosure are administered in the form of colloidal suspensions of nanoparticles. They can be prepared as described here or according to other methods known to those skilled in the art and administered via different routes, local or systemic, depending on the treatment and the area to be treated.
  • the present disclosure relates to a colloidal suspension of nanoparticles of formula (2) as described in the preceding sections and the pharmaceutical compositions comprising these colloidal suspensions, where appropriate, in combination with one or more pharmaceutically acceptable excipients.
  • the pharmaceutical compositions can in particular be formulated in the form of freeze-dried powders, or of aqueous solutions for intravenous injection.
  • the pharmaceutical composition comprises a colloidal solution with a therapeutically effective amount of nanoparticles of formula (2) as described in the previous sections, in particular nanoparticles based on polysiloxane chelated with gadolinium and at least one other cation metal, for example bismuth, and more precisely, as obtained from AGulX nanoparticles as described above.
  • it is freeze-dried powder, comprising between 200 mg and 15 g per vial, preferably between 250 and 1250 mg of nanoparticles.
  • the powder may also comprise other excipients, and in particular CaCl2.
  • Lyophilized powders can be reconstituted in an aqueous solution, typically sterile water for injection.
  • a pharmaceutical composition for its use as a solution for injection comprising, as active principle, the nanoparticles of formula (2) as described in the preceding sections, in particular nanoparticles based on polysiloxane chelated with gadolinium, and more precisely, as obtained from AGulX nanoparticles as described above.
  • the nanoparticles according to the present disclosure allow use as a radiosensitizing agent when M1 and/or or M2 are judiciously chosen for use as a radiosensitizing agent, and the method comprises, after administration of the composition, a step of irradiating the subject with an effective dose for the treatment of the tumor by radiotherapy.
  • the nanoparticles according to the present disclosure allow use as an imaging agent, for medical imaging, for example magnetic resonance imaging (MRI), in particular for detecting tumors in a subject, when M1 and/or M2 are judiciously chosen for use as imaging agent, for example contrast agent for MRI, and the method comprises, after administration of the composition, an imaging step of the subject with an effective dose for imaging the area of interest, in particular MRI imaging in a subject for the purpose of detecting tumors.
  • medical imaging for example magnetic resonance imaging (MRI)
  • M1 and/or M2 are judiciously chosen for use as imaging agent, for example contrast agent for MRI
  • the method comprises, after administration of the composition, an imaging step of the subject with an effective dose for imaging the area of interest, in particular MRI imaging in a subject for the purpose of detecting tumors.
  • patient or “subject” is preferably meant a mammal or a human being including for example a subject having a tumour.
  • treatment refers to any act which aims to improve the state of health of a patient, such as therapy, prevention, prophylaxis, and the delay of a disease. In some cases, these terms refer to the amelioration or eradication of a disease or the symptoms associated with the disease. In other embodiments, these terms refer to the reduction in the spread or aggravation of disease resulting from the administration of one or more therapeutic agents to a subject afflicted with such disease.
  • the term "treatment” can typically encompass a treatment allowing the cessation of the tumor growth, tumor size reduction and/or tumor removal.
  • the nanoparticles are used for the detection and/or treatment of solid tumours, for example brain cancer (primary and secondary, glioblastoma, etc.), hepatic cancers (primary and secondary), pelvic tumors (cervical cancer, prostate cancer, anorectal cancer, colorectal cancer), cancers of the upper aerodigestive tract, lung cancer, esophageal cancer, breast cancer, cancer of the pancreas.
  • solid tumours for example brain cancer (primary and secondary, glioblastoma, etc.), hepatic cancers (primary and secondary), pelvic tumors (cervical cancer, prostate cancer, anorectal cancer, colorectal cancer), cancers of the upper aerodigestive tract, lung cancer, esophageal cancer, breast cancer, cancer of the pancreas.
  • an effective quantity of nanoparticles reference is made to the quantity of nanoparticles as described above which, administered to a patient, is sufficient to be localized in the tumor and to allow detection and/or treatment of the tumor by radiosensitizing effect with radiotherapy treatment.
  • This quantity is determined and adjusted according to factors such as the age, sex and weight of the subject.
  • the administration of the nanoparticles as described previously can be carried out by the intratumoral, subcutaneous, intramuscular, intravenous, intradermal, intraperitoneal, oral, sublingual, rectal, vaginal, intranasal route, by inhalation or by transdermal application. Preferably, it is done intratumorally and/or intravenously.
  • irradiation methods for the treatment of tumors after administration of nanoparticles as radiosensitizing agent are well known to those skilled in the art and have been described in particular in the following publications: WO2018/224684, WO2019/008040 and C. Verry, et al, Science Advances, 2020, 6, eaay5279; and, C. Verry, et al, NANO-RAD, a phase I study protocol”, BMJ Open, 2019, 9, e023591.
  • the total dose of irradiation during radiotherapy will be adjusted according to the type of cancer, the stage and the subject to be treated.
  • a typical total dose for a solid tumor is in the range of 20-120 Gy.
  • Others factors may be taken into account such as chemotherapy treatment, co-morbidity, and/or whether radiotherapy takes place before or after surgery.
  • the total dose is usually divided.
  • the radiotherapy step in the method according to the present disclosure may comprise, for example, several fractions between 2 and 6 Gy per day, for example 5 days per week, and in particular over 2 to 8 consecutive weeks, the total dose possibly being between 20 and 40 Gy, for example 30 Gy.
  • the present disclosure relates to a method for treating tumors, in particular solid tumors, in a subject who needs it, said method comprising the administration to the subject of an effective amount of nanoparticles of formula (2) as described above, and for which M1 and M2 are chosen from magnetic resonance imaging and radiosensitizing agents, in particular gadolinium and bismuth.
  • nanoparticles according to the present disclosure can be administered alone, or in combination with one or more other active principles, and in particular other drugs such as cytotoxic or antiproliferative agents or other anti-cancer agents and in particular inhibitors immune checkpoints.
  • other drugs such as cytotoxic or antiproliferative agents or other anti-cancer agents and in particular inhibitors immune checkpoints.
  • combined administration is meant simultaneous or sequential administration (at different times).
  • the Acidix products are obtained by introducing the starting product AGulX®, supplied by the company Nh Theraguix (France), into a strongly acidic medium obtained from extra-pure 37% hydrochloric acid from Cari Roth.
  • the filtration steps are carried out using a peristaltic pump and a Vivaflow 200® - 5 kDa cassette from Sartorius Stedim Biotech (France) used as under the conditions described in the instructions linked to the Vivaflow 200® product.
  • the measurement of the hydrodynamic diameter as well as the titration of the isoelectric point are carried out with a Zetasizer Nano-S (633 nmHe-Ne laser) from Malvern Instruments (USA).
  • this apparatus is coupled to an automatic titrator MPT-2 from Malvern Instruments (USA).
  • the HPLC-UV is carried out with an Agilent 1200 with a DAD detector.
  • the reverse phase column used is a C4.5 ⁇ m, 300 A, 150 ⁇ 4.6 mm from Jupiter. Detection is carried out by a UV detector at a wavelength of 295 nm.
  • the gradient of phases A (H2O/ACN/TFA: 98.9/1/0.1) and B (H2O/ACN/TFA: 10/89.9/0.1) is as follows: 5 minutes at 95/ 5 followed by a linear gradient over 10 min which makes it possible to reach the 10/90 ratio which is maintained for 15 minutes. At the end of these 15 minutes the rate of A is returned to 95% in 1 minute and is followed by a 7 minute plateau at 95/5.
  • the products used in the composition of the eluting phases are all HPLC grade certified.
  • the HPLC-ICP/MS is carried out with Nexion 2000 from Perkin-Elmer (USA).
  • the measurement of the free elements in the medium is carried out in isocratic mode with an elution phase of the following composition: 95% A and 5% B.
  • the composition of phases A and B is identical to the HPL-UV method.
  • the reverse phase column used is a C4.5 ⁇ m, 300 A, 150 ⁇ 4.6 mm from Jupiter.
  • the products used in the composition of the eluting phases are all HPLC grade certified.
  • the freeze-drying of the particles is carried out using an Alpha 2-4 LSC freeze-dryer from Christ (Germany) following the “primary drying” program.
  • the measurement of free Dota is carried out by adding an increasing quantity of Cu 2+ to a fixed quantity of product.
  • the copper comes from a 15mM Cu 2+ solution previously prepared from CUCI2 (Sigma Aldrich, 99%, powder, 25g) dissolved in ultrapure water.
  • the volume of the samples is then adjusted with an acetate buffer solution at pH 5 to ensure complexation total.
  • an HPLC-UV measurement is carried out at 295 nm as specified above. The total absorbance is measured by integrating the 0-15 min segment of the chromatogram obtained.
  • the increase in the absorbance signal is based on the formation of the Dota(Cu) complex
  • the quantity of free Dota in the medium can be obtained when the point of stoichiometry between free Dota and added Cu 2+ is reached. This point results in a break in slope on the graph obtained.
  • the AGulX® product was placed in an acid medium with the aim of protonating the DOTA groups and thus releasing some of the initially complexed Gd 3+ ions.
  • a 200 g/L solution of AGulX® was prepared by dissolving 10 g of product in 50 ml of UltraPure water. The solution was left stirring at room temperature for 1 hour.
  • a 2M hydrochloric acid solution was prepared by adding 10 ml of 37% hydrochloric acid (Hydrochloric acid 37%, extra-pure, 2.5 L, plastic, CarIRoth) to 50 ml of UltraPure water.
  • Example 2 Obtaining a nanoparticle without gadolinium
  • a 100 g/L solution of AGulX® is prepared by dissolving 5 g of product in 50 mL of UltraPure water. The solution is left stirring at room temperature for 1 hour.
  • a 2M hydrochloric acid solution is prepared by adding 10 mL of 37% hydrochloric acid (37% hydrochloric acid, extra-pure, 2.5L, plastic, CarIRoth) to 50 mL of UltraPure water. After stirring for one hour, 50 mL of the 2 M hydrochloric acid solution are added to the 50 mL of the solution containing AGulX®. The whole is heated at 50° C. for 1 h.
  • the 100 mL of solution thus obtained are purified using a peristaltic pump and a Sartorius Vivaflow 50 R - 5kDa cassette in order to separate the particles from the released Gd 3+ ions and thus push the equilibrium towards the release of Gd 3 + still complexed.
  • the volume of the initial solution is thus concentrated to 50 mL.
  • the filtrate is directly analyzed by ICP-MS in order to estimate the quantity of Gd 3+ still present in the medium.
  • the AGulX solution is again rediluted with 50 ml of a 1 M hydrochloric acid solution. Similarly, the solution is left at 50° C. for 1 hour then reconcentrated to 50 ml. The process is repeated until the amount of Gd 3+ measured is zero.
  • the solution is purified by a factor of 10,000 using Ultrapure water in order to eliminate excess salt due to the use of concentrated hydrochloric acid.
  • an ICP-MS measurement on the final product makes it possible to verify that it is free of any Gd 3+ .
  • the final product is placed in a bottle, frozen at -80° C. and then freeze-dried.
  • the powder obtained is then re-dispersed in Ultrapure water in order to obtain a 100g/L solution.
  • a measurement of free DOTA is carried out by copper complexation and measurement of the absorbance at 295 nm. This measurement indicates that the new product has a free DOTA level of 71 pmol/mg of product.
  • the batch of AGulX® used for this experiment contained 12.7% (m%) of Gd 3+ ie a DOTA(Gd) level of 81 pmol/mg of AGulX.
  • a sample of final product is sent to a specialized laboratory to check the level of Gd still present in the sample, the result indicates a mass level of Gd of 0.19% (m%) (Table 1 ) to be compared with the 12.7% (%m) of the initial lot mentioned above.
  • the size of the nanoparticle obtained is measured by DLS and has an average hydrodynamic diameter of 5.2 nm ⁇ 2.6 nm of the same order as the original AGulX® product.
  • the isoelectric point of the final product is measured, so the final product has a neutral charge for a pH of 5.2. This pH is lower than the isoelectric point of AGulX® of the order of 7. This decrease goes in the direction of a generation of free Dota on the surface.
  • a 200 g/L solution of AGulX® is prepared by dissolving 10 g of product in 50 ml of UltraPure water. The solution is left stirring at room temperature for 1 hour.
  • a 2M hydrochloric acid solution is prepared by adding 10 mL of 37% hydrochloric acid (37% hydrochloric acid, extra-pure, 2.5L, plastic, CarIRoth) to 50 mL of UltraPure water.
  • the amount of free Dota is measured.
  • the starting product for particle formation is a nanoparticle where 80% of the Dotas are free and the remaining 20% are complexed with Gd 3+ .
  • the present technical solutions can find application in particular in the field of medicine, in particular for the treatment of tumours.

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Abstract

La présente divulgation porte sur des nanoparticules et leurs utilisations dans le domaine de la médecine, en particulier pour le traitement de tumeurs.

Description

Description
Titre : Procédé de préparation de nanoparticules
Domaine technique
[0001] La présente divulgation porte sur un procédé de préparation de nanoparticules, des nanoparticules et leurs utilisations dans le domaine de la médecine, en particulier pour le traitement de tumeurs.
Technique antérieure
[0002] La lutte contre le cancer se base actuellement sur trois grandes méthodes thérapeutiques : la chirurgie, la chimiothérapie et la radiothérapie. De plus en plus, de recherches se portent actuellement sur l’utilisation de nanoparticules en raison de leurs capacités à améliorer ces 3 types de traitement mais également à proposer une amélioration des techniques d’imagerie voire à combiner imagerie et thérapie conduisant à la notion de théranostic. Pour la radiothérapie, il est ainsi possible d’augmenter l’effet de la dose localement tout en épargnant les tissus sains environnants grâce à la présence d’éléments de haut numéro atomique.
[0003] Malgré leurs propriétés multimodales intéressantes et une forte recherche préclinique, seul un petit nombre de nanoparticules est actuellement arrivé en clinique (Lux et al 2018, Br. J. Radiology, 2018, 91 , 20180365).
[0004] Ce nombre est d’autant plus faible pour les nanoparticules injectées par voie intraveineuse pour lesquelles on peut citer AuroShell présentant un cœur de silice et une coquille d’or d’environ 155 nm, CUT-6091 constituées d’un cœur d’or Pegylé pour la délivrance de médicaments, NU-0129 des nanoparticules d’or pour la délivrance d’acides nucléiques, les Cornell Dots du polysiloxane fluorescent pour le ciblage du mélanome et AGulX des nanoparticules à base de polysiloxane et de chélates de gadolinium pour la radiothérapie et l’imagerie IRM.
[0005] Parmi ces nanoparticules, deux d’entre elles (AGulX et Cornell Dots) présentent un diamètre hydrodynamique inférieur à 10 nm permettant leur élimination rénale après administration intraveineuse. Les nanoparticules ultrafines sont particulièrement adaptées à l’utilisation clinique en raison de cette élimination rénale rapide limitant l’éventuelle toxicité mais également grâce à une meilleure pénétration tumorale et dans le cas de la radiosensibilisation à des effets de « nanoscale dose deposition » augmentant localement l’efficacité de la dose délivrée.
[0006] La présence de chélates à la surface d’une nanoparticule est souvent nécessaire pour la chélation d’ions métalliques utiles en imagerie ou en thérapie. C’est ainsi le cas pour les ions métalliques radioactifs utilisés en Curie-thérapie ou en scintigraphie ou pour les ions magnétiques utilisés en IRM. Deux grandes stratégies existent actuellement dans la littérature pour obtenir des chélates métalliques ou libres à la surface de la nanoparticule.
[0007] La première stratégie pour obtenir ce type de nanoparticules est de procéder à une synthèse en incorporant les chélates directement lors de l’étape de formation des nanoparticules. C’est par exemple la stratégie employée par N. G Chabloz et al. (Chem. Eur. J., 2020, 26, 4552-4566) pour l’obtention de nanoparticules d’or fonctionnalisées par des complexes de gadolinium et par des porphyrines pour la thérapie photodynamique et l’IRM. Cette stratégie peut également être employée pour la synthèse one pot de nanoparticules de polysiloxane comme proposé par V. L. Tran et al. 2018 (Mat. Chem. B, 2018, 6, 4821-4834).
[0008] Ces nanoparticules présentent alors des chélates libres ou comprenant du gadolinium suivant les silanes de départ utilisés. Cette méthodologie présente néanmoins plusieurs défauts, les ratios et les temps d’ajout doivent être déterminés avec une très grande précision pour avoir des nanoparticules reproductibles ce qui rend les tentatives de scale-up pour une utilisation clinique délicate.
[0009] La seconde stratégie consiste à obtenir la nanoparticule voulue puis, par une étape de post fonctionnalisation, à ajouter des chélates libres ou comprenant déjà un métal. C’est la stratégie utilisée par P. Bouziotis et al. (Nanomedicine, 2017, 12, 1561-1574) sur les nanoparticules à base de polysiloxane AGulX. Le NODAGA anhydride a été fonctionnalisé à la surface des nanoparticules par une réaction entre l’anhydride et les amines de surface. Puis le galium 68 a été ajouté pour pouvoir réaliser de l’imagerie PET préclinique. M. Pretze et al. (Journal of labelled compounds and radiopharmaceuticals, 2019, 62, 471-482) ont utilisé le même type de stratégie sur des nanoparticules d’or qui ont été synthétisées avant l’introduction d’une fonction maléimide par réaction d’échange de ligand puis l’ajout de NODAGA. Le marquage radioactif au cuivre 64 a eu lieu dans une dernière étape. L’inconvénient principal de cette stratégie est qu’elle modifie grandement la taille des nanoparticules ainsi que leur surface en termes de charge de surface mais également d’hydrophilie/lypophilie pouvant conduire à une biodistribution différente de la nanoparticule de départ.
[0010] Il semble donc nécessaire de développer un procédé de génération de chélates libres à la surface de la nanoparticule qui modifie le moins possible les caractéristiques de la nanoparticule de départ d’autant plus dans le cas d’une nanoparticule déjà présente en clinique, telle que la nanoparticule AGulX, et présentant des caractéristiques de biodistribution adaptées. Un autre objectif de la présente invention est ainsi de donner accès à des nanoparticules équivalentes à une nanoparticule de départ mais dont une partie des chélates d’origine ont été libérés, et pouvant ensuite être laissés libres ou chélatés avec un autre métal d’intérêt.
[0011] La présente divulgation vient améliorer la situation vis-à-vis d’un ou plusieurs de ces objectifs énoncés ci-dessus.
[0012] Il est en outre proposé d’utiliser les nanoparticules chélatantes présentant une biodistribution adaptée dans le traitement de tumeurs, notamment de tumeurs primaires et/ou métastatiques.
Résumé
[0013] L’invention concerne l’un des modes décrits ci-dessous ou leurs combinaisons :
[0014] Mode 1 : Procédé de préparation d’une solution colloïdale de nanoparticules, chaque nanoparticule comprenant des groupements chélatants greffés sur une matrice de polymère, une partie seulement des groupements chélatants étant complexée à un cation métallique, l’autre partie étant non complexée, ledit procédé comprenant
(1 ) la synthèse ou la fourniture d’une solution colloïdale de nanoparticules précurseurs, lesdites nanoparticules précurseurs étant de formule suivante [Ch- M1]n-PS dans laquelle :
- PS est une matrice de polymère organique ou inorganique, par exemple une matrice de polysiloxane,
- [Ch-M1] est un groupement chélatant complexé à un cation métallique M1 à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50,
- Ch est greffé de manière covalente à la surface d’une matrice de polymères, par exemple, une matrice de polysiloxane,
- n est compris entre 5 et 100, et,
- le diamètre hydrodynamique moyen des nanoparticules est compris entre 1 et 50 nm, de préférence entre 2 et 20 nm, et plus préférentiellement entre 2 et 8 nm,
(2) une étape de traitement de la solution colloïdale dans un milieu acide, par exemple en ajoutant une solution d’acide chlorhydrique, afin d’obtenir un pH de préférence inférieur à 2,0, de préférence inférieur à 1 ,0, pendant une durée suffisante pour obtenir un relargage partiel des cations métalliques M1 ,
(3) le cas échéant, une étape de dilution de la solution colloïdale, par exemple avec de l’eau,
(4) une étape de purification pour séparer les nanoparticules obtenues à l’étape (2) des cations métalliques M1 relargués,
(5) le cas échéant une étape de concentration de la solution des nanoparticules obtenues à l’étape (4),
(6) le cas échéant la répétition des étapes (3), (4) et (5),
(7) le cas échéant, la congélation et/ou la lyophilisation de la solution de nanoparticules obtenues à l’une des étapes (4), (5) ou (6).
[0015] Mode 2 : Procédé selon le Mode 1 , caractérisé en ce que M1 est choisi parmi les cations métalliques à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, en particulier sélectionné parmi des agents radiosensibilisants et/ou des agents de contraste pour l’imagerie par résonnance magnétique (IRM), par exemple M1 est choisi parmi le gadolinium et le bismuth. [0016] Mode 3 : Procédé selon le Mode 1 ou 2, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est choisi parmi les agents macrocycliques, de préférence parmi l’acide 1 ,4,7-triazacyclononanetriacétique (NOTA), 1 ,4,7,10- tetraazacyclododecane-l,4,7,10-tetraacétique (DOTA), l’acide 1 ,4,7- triazacyclononane-l-glutarique-4,7-acide diacetique acid (NODAGA), et l’acide
1 .4.7.10-tetraazacyclododececane,1 -(glutaric acid)-4,7,10-triacetic acid
(DOTAGA), 2,2’,2”,2’”-(1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane-1 ,4,7,10- tetrayl)tetraacetamide (DOTAM), et 1 ,4,8,11 -tetraazacyclotetradecan (Cyclam),
1 .4.7.10-tetraazacyclododecane (Cyclen) et la déferoxamine (DFO).
[0017] Mode 4 : Procédé selon l’un quelconque des modes 1 à 3, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est le DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1]:
(I).
[0018] Mode 5 : Procédé selon l’un des modes 1 à 4, caractérisé en ce que PS est une matrice de polysiloxane.
[0019] Mode 6 : Procédé selon le mode 5, caractérisé en ce que les nanoparticules précurseurs ont les caractéristiques suivantes :
- le ratio poids en silicium sur le poids total de la nanoparticule est compris entre 5% et 25%,
- le nombre total n de groupements chélatants greffés sur le polymère est compris entre 5 et 50 par nanoparticule, de préférence entre 10 et 30, et,
- la nanoparticule a un diamètre moyen compris entre 2 et 8 nm.
[0020] Mode 7 : Procédé selon l’un quelconque des modes 1 à 6, caractérisé en ce que les nanoparticules précurseurs ont les caractéristiques suivantes :
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1] et greffé à la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+,
(iv) n est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30, et
(iv) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm.
[0021] Mode 8 : Procédé de préparation d’une solution colloïdale de nanoparticules, chaque nanoparticule comprenant des groupements chélatants greffés sur une matrice de polymère, une première fraction f1 des groupements chélatants étant complexée à un cation métallique M1 , une deuxième fraction f2 étant complexée à un cation M2, et une troisième fraction f3 étant non complexée, ledit procédé comprenant
(1 ) la synthèse ou la fourniture d’une solution colloïdale de nanoparticules précurseurs, lesdites nanoparticules précurseurs étant de formule suivant [Ch- M1]n-PS dans laquelle :
- PS est une matrice de polymère organique ou inorganique,
- Ch est un groupement chélatant complexé à un cation métallique M1 à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50,
- Ch est greffé sur la matrice de polymères,
- n est compris entre 5 et 100, et,
- le diamètre hydrodynamique moyen de la nanoparticule est compris entre 1 et 50 nm, de préférence entre 2 et 20 nm, et plus préférentiellement entre 2 et 8 nm
(2) une étape de traitement de la solution colloïdale dans un milieu acide, par exemple en ajoutant une solution d’acide chlorhydrique, afin d’obtenir un pH inférieur à 2,0, de préférence inférieur à 1 ,0, pendant une durée suffisante pour obtenir un relargage partiel des cations métalliques M1 , (3) le cas échéant, une étape de dilution de la solution, par exemple avec de l’eau,
(4) une étape de purification pour séparer les nanoparticules obtenues à l’étape (2) des cations métalliques M1 libres,
(5) le cas échéant une étape de concentration de la solution des nanoparticules obtenues à l’étape (4),
(6) le cas échéant la répétition des étapes (3), (4) et (5),
(7) éventuellement, une étape de recomplexation partielle des nanoparticules obtenues à l’étape (2), (3), (4), (5) ou (6) avec une quantité déterminée de cation métallique M1 afin d’obtenir une quantité déterminée de groupement chélatant Ch complexé avec le cation métallique M1 ,
(8) la mise en contact de la solution de nanoparticules obtenues à l’étape (4), (5) (6) ou (7) avec une quantité suffisante de cation M2, par exemple un cation métallique différent des cations métalliques M1 ou un radioisotope, pour complexer au moins une partie des groupements chélatants Ch1 rendus libres à l’étape (2) et,
(9) le cas échéant, la congélation et/ou la lyophilisation de la solution de nanoparticules obtenues l’étape (8).
[0022] Mode 9 :Procédé selon le mode 8, caractérisé en ce que M1 et/ou M2 sont choisis parmi les cations métalliques à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, en particulier sélectionné parmi des agents radiosensibilisants et/ou des agents de contraste pour l’imagerie par résonnance magnétique (IRM), par exemple le gadolinium ou le bismuth.
[0023] Mode 10 : Procédé selon le mode 8 ou 9, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est choisi parmi les agents macrocycliques, de préférence parmi l’acide 1 ,4,7-triazacyclononanetriacétique (NOTA), 1 ,4,7,10- tetraazacyclododecane-l,4,7,10-tetraacétique (DOTA), l’acide 1 ,4,7- triazacyclononane-l-glutarique-4,7-acide diacetique acid (NODAGA), et l’acide
1 .4.7.10-tetraazacyclododececane,1 -(glutaric acid)-4,7,10-triacetic acid
(DOTAGA), 2,2’,2”,2’”-(1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane-1 ,4,7,10- tetrayl)tetraacetamide (DOTAM), et 1 ,4,8,11 -tetraazacyclotetradecan (Cyclam),
1 .4.7.10-tetraazacyclododecane (Cyclen) et la déferoxamine (DFO). [0024] Mode 11 : Procédé selon l’un des modes 8 à 10, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est le DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1]:
(I).
[0025] Mode 12 : Procédé selon l’un des modes 8 à 11 , caractérisé en ce que PS est une matrice de polysiloxane.
[0026] Mode 13 : Procédé selon le Mode 12, caractérisé en ce que les nanoparticules précurseurs ont les caractéristiques suivantes :
- le ratio poids en silicium sur le poids total de la nanoparticule est compris entre 5% et 25%,
- le nombre total n de groupements chélatants greffés sur le polymère est compris entre 5 et 50 par nanoparticule, de préférence entre 10 et 30, et,
- un diamètre moyen compris entre 2 et 8 nm.
[0027] Mode 14 : Procédé selon l’un quelconque des Modes 8 à 13, caractérisé en ce que les nanoparticules précurseurs ont les caractéristiques suivantes :
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem.1] et greffé à la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+, (iv) n est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30, et
(iv) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm.
[0028] Mode 15 : Procédé selon l’un quelconque des Modes 8 à 14, caractérisé en ce que le cation M2 est choisi parmi des agents d’imagerie pour la scintigraphie, par exemple 44Sc, 64Cu, 68Ga, 89Zr, 111ln, 99mTc.
[0029] Mode 16 : Procédé selon l’un quelconque des Modes 8 à 15, caractérisé en ce que le cation M2 est choisi parmi des agents thérapeutiques pour la curiethérapie, par exemple 90Y, 166Ho, 177Lu, 212Bi, 213Bi, 211At.
[0030] Mode 17 : Procédé selon l’un quelconque des modes 8 à 16, caractérisé en ce que f1 est compris entre 0,1 et 0,9, f2 est compris entre 0,1 et 0,9 et f3 entre 0 et 0,5, typiquement f1 est compris entre 0,25 et 0,35, f2 est compris entre 0,65 et 0,75, et f3 est sensiblement nul.
[0031] Mode 18 : Procédé selon l’un quelconque des modes 8 à 17, caractérisé en ce chaque nanoparticule est en outre fonctionnalisée avec un agent de ciblage, en particulier un peptide, une immunoglobuline, un nanobody, un anticorps, un aptamère ou une protéine ciblante.
[0032] Mode 19 : Solution de nanoparticules ou lyophilisât de nanoparticules telles qu’obtenues par un procédé selon l’une quelconque des modes 1 à 18.
[0033] Mode 20 : Nanoparticule de formule (II) suivante [Chem. 2]:
(H) dans laquelle :
- PS est une matrice de polymère organique ou inorganique, par exemple du polysiloxane, - [Ch-M1] est un groupement chélatant Ch complexé avec un cation métallique M1 à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, par exemple un cation gadolinium,
- [Ch-M2] est un groupement chélatant Ch complexé à un cation M2 différent du cation métallique M1 , par exemple choisi parmi les cations métalliques à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, ou choisi parmi des isotopes radioactifs, de préférence M2 est un cation bismuth,
- [Ch] est un groupement chélatant Ch non complexé caractérisé en ce que
(i) les agents chélateurs Ch sont greffés de manière covalente à la surface de la matrice de polymères,
(ii) le ratio molaire n/(n+m+p) est compris entre 10% et 90%, de préférence entre 25% et 35%, le ratio molaire m/(n+m+p) est compris entre 10% et 90%, de préférence entre 65% et 75%, et le ratio molaire p/(n+m+p) est sensiblement nul, et,
(iii) le diamètre hydrodynamique moyen de la nanoparticule est compris entre 1 et 50 nm, de préférence entre 2 et 20 nm, et plus préférentiellement entre 2 et 8 nm.
[0034] Mode 21 : Nanoparticule selon le mode 20, caractérisée en ce que le cation métallique M1 , et le cas échéant M2, est choisi parmi des agents radiosensibilisants et/ou des agents de contraste pour l’imagerie par résonnance magnétique, en particulier le gadolinium ou le bismuth.
[0035] Mode 22 : Nanoparticule selon l’un quelconque des modes 20 ou 21 , caractérisée en ce que le groupement chélatant Ch est choisi parmi les agents macrocycliques, de préférence parmi l’acide 1 ,4,7-triazacyclononanetriacétique (NOTA), 1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane-l, 4,7,10-tetraacétique (DOTA), l’acide 1 ,4,7-triazacyclononane-l-glutarique-4,7-acide diacetique acid (NODAGA), et l’acide 1 ,4, 7, 10-tetraazacyclododececane,1 -(glutaric acid)-4,7,10-triacetic acid (DOTAGA), 2,2’,2”,2’”-(1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane-1 ,4,7,10- tetrayl)tetraacetamide (DOTAM), et 1 ,4,8,11 -tetraazacyclotetradecan (Cyclam), 1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane (Cyclen) et la déferoxamine (DFO). [0036] Mode 23 : Nanoparticule selon l’un quelconque des modes 20 à 22, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est le DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1]
[0037] Mode 24 : Nanoparticule selon l’un des modes 20 à 23, caractérisée en ce que PS est une matrice de polysiloxane.
[0038] Mode 25 : Nanoparticule selon le mode 24, caractérisée en ce que
- le ratio poids en silicium sur le poids total de la nanoparticule est compris entre 5% et 25%,
- le nombre total n+m+p de groupements chélatants greffés sur le polymère est compris entre 5 et 50 par nanoparticule, de préférence entre 10 et 30, et,
- un diamètre moyen compris entre 2 et 8 nm.
[0039] Mode 26 : Nanoparticule selon l’un quelconque des modes 20 à 25, caractérisé en ce que le cation métallique M2 est choisi parmi des agents d’imagerie pour la scintigraphie, par exemple 44Sc, 64Cu, 68Ga, 89Zr, 1111n, 99mTc.
[0040] Mode 27 : Nanoparticule selon l’un quelconque des modes 20 à 25, caractérisé en ce que le cation métallique M2 est choisi parmi des agents thérapeutiques pour la curiethérapie, par exemple 90Y, 166Ho, 177Lu, 212Bi, 213Bi, 211 At.
[0041] Mode 28 : Nanoparticule selon l’un quelconque des modes 20 à 27, caractérisée en ce que
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1] et greffé a la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+,
(iv) p est nul, et m+n est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30,
(v) n/n+p est compris entre 0,1 et 0,9, par exemple entre 0,25 et 0,35 ou entre 0,65 et 0,75, ou entre 0,45 et 0,55, et
(vi) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm.
[0042] Mode 29 : Nanoparticule selon l’un quelconque des modes 20 à 28, caractérisée en ce que
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch1 est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1] et greffé a la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+, M2 est le cation Bismuth Bi3+,
(iv) n+m+p est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30,
(v) m/(n+m+p) est compris entre 10% et 90%, de préférence entre 45% et 55%,
(vi) m/(n+m+p) est compris entre 10% et 90%, de préférence entre 45% et 55%,
(vii) p est sensiblement nul, et
(viii) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm. [0043] Mode 30 : Solution colloïdale de nanoparticules selon l’un quelconque des modes 20 à 29.
[0044] Mode 31 : Composition pharmaceutique comprenant une solution colloïdale de nanoparticules selon l’un quelconque des modes 20 à 29, et un ou plusieurs excipients pharmaceutiquement acceptables.
[0045] Mode 32 : Composition pharmaceutique selon le mode 31 , pour son utilisation dans la détection et ou le traitement du cancer chez un sujet, caractérisée en ce que ladite composition comprend une quantité efficace de cation métallique M1 et le cas échéant de cations M2, à titre d’agent radiosensibilisant, de préférence M1 étant du gadolinium, et en ce que le sujet est traité par radiothérapie après administration de ladite composition.
Brève description des dessins
[0046] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
[0047] [Fig. 1] La figure 1 montre les résultats de la titration intermédiaire des DOTA libres tout au long du processus de formations des nanoparticules Gd/Bi : 100/0 (A) 70/30 (B.), 50/50 (C.), 30/70 (D.).
Description des modes de réalisation
[0048] Nanoparticules ultrafines et nanoparticules AGulX
[0049] Dans un mode de réalisation plus particulièrement préféré, en raison notamment de leur très faible dimension et leur stabilité et de leur biodistribution, les nanoparticules précurseurs utilisables dans les procédés de la présente divulgation sont des nanoparticules comprenant une matrice PS de polysiloxane et qui ne comprennent pas de cœur à base d’oxyde métallique, à la différence des nanoparticules de type cœur-coquille comprenant un cœur à base d’oxyde métalliques et un enrobage de polysiloxane (qui sont décrites notamment dans W02005/088314 et W02009/053644). [0050] Aussi, dans un mode de réalisation spécifique, les nanoparticules précurseurs utilisables selon procédé de la présente divulgation sont des nanoparticules à base de polysiloxane chélaté au gadolinium, de formule [Ch- M1]n-PS, dans laquelle
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1] et greffé a la matrice de polysiloxane par liaison covalente,
(iii) M1 un cation gadolinium Gd3+,
(iv) n est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30, et
(iv) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm.
[0051] Plus spécifiquement, ces nanoparticules à base de polysiloxane chélaté au gadolinium sont des nanoparticules ultrafines obtenues à partir de nanoparticules AGulX comme matériel de départ.
[0052] De telles nanoparticules ultrafines AGulX peuvent être obtenues par une méthode de synthèse top-down décrites notamment dans Mignot et al Chem Eur J 2013 « A top-down synthesis route to ultrasmall multifunctional Gd-based silica nanoparticles for theranostic applications » DOI: 10.1002/chem.201203003.
[0053] D’autres procédés de synthèse des nanoparticules ultrafines sont également décrits dans WO2011/135101 , WO2018/224684 et WO2019/008040.
Les nanoparticules AGulX, qui peuvent servir de matériel de départ pour dans le procédé selon la présente divulgation ont en particulier la formule (III) suivante [Chem. 3]
(HI) dans laquelle PS est une matrice de polysiloxane, et n est en moyenne, environ 10 ±2, et les nanoparticules présentent un diamètre hydrodynamique moyen de 4 ±2 nm et une masse d’environ 10 kDa.
[0054] Les nanoparticules AGulX peuvent également être caractérisées par la formule (IV) suivante [Chem. 4]
(GdSi4-7C24-30N5-8Ol5-25H40-60, 5-10 H2O)x
(IV)
[0055] Dans un mode de réalisation préféré, les nanoparticules précurseurs sont des nanoparticules ultrafines ou AGulX comme définies à la section précédente et complexées avec le cation gadolinium.
[0056] Les nanoparticules obtenues selon le procédé ci-dessus peuvent ensuite être avantageusement fonctionnalisées par d’autres groupements chélatants, différent de Ch et/ou des agents de ciblage ou molécules hydrophiles. C’est donc l’un des aspects du procédé de la présente divulgation de fournir une méthode pour obtenir des nanoparticules aux propriétés avantageuses, notamment pour leurs utilisations comme médicament ou agent de diagnostic ou theragnostic, comme décrits ci-après.
Variante du procédé pour la production de nanoparticules comprenant des cations métalliques M1 et M2 complexés aux groupement chélatants Ch
[0057] Dans un mode de réalisation, les nanoparticules obtenues selon le procédé ci-dessus sont mises en présence d’un cation M2, différent du cation métallique M1 , par exemple un cation métallique ou un radioisotope d’intérêt, afin d’obtenir la complexation d’une partie au moins des groupements chélatants Ch rendus libres suite à l’étape (2) de traitement.
Ainsi, la présente divulgation porte sur un procédé de préparation d’une solution colloïdale de nanoparticules, chaque nanoparticule comprenant des groupements chélatants greffés sur une matrice de polymère, une première fraction f1 des groupements chélatants étant complexée à un cation métallique M1 , une deuxième fraction f2 étant complexée à un cation M2, et une troisième fraction f3 étant non complexée, ledit procédé comprenant
(1 ) la synthèse ou la fourniture d’une solution colloïdale de nanoparticules précurseurs, lesdites nanoparticules précurseurs étant de formule suivant [Ch- M1]n-PS dans laquelle :
- PS est une matrice de polymère organique ou inorganique,
- Ch est un groupement chélatant complexé à un cation métallique M1 à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50,
- Ch est greffé sur la matrice de polymères,
- n est compris entre 5 et 100, et,
- le diamètre hydrodynamique moyen de la nanoparticule précurseur est compris entre 1 et 50 nm, de préférence entre 2 et 20 nm, et plus préférentiellement entre 2 et 8 nm
(2) une étape de traitement de la solution colloïdale dans un milieu acide, par exemple en ajoutant une solution d’acide chlorhydrique, afin d’obtenir un pH de préférence inférieur à 2,0, pendant une durée suffisante pour obtenir un relargage partiel des cations métalliques M1 ,
(3) le cas échéant, une étape de dilution de la solution, par exemple avec de l’eau,
(4) une étape de purification pour séparer les nanoparticules obtenues à l’étape (2) des cations métalliques M1 libres,
(5) le cas échéant une étape de concentration de la solution des nanoparticules obtenues à l’étape (4),
(6) le cas échéant la répétition des étapes (3), (4) et (5),
(7) éventuellement, une étape de recomplexation partielle des nanoparticules obtenues à l’étape (2), (3), (4), (5) ou (6) avec une quantité déterminée de cation métallique M1 afin d’obtenir une quantité déterminée de chélatant Ch complexé par le cation métallique M1 ,
(8) la mise en contact de la solution de nanoparticules obtenues à l’étape (2), (3), (4), (5) ou (6) avec une quantité suffisante de cation M2, par exemple un cation métallique différent des cations métalliques M1 , ou un radioisotope d’intérêt, pour complexer au moins une partie des groupements chélatants Ch1 rendus libres à l’étape (2), de sorte à obtenir une solution colloïdale de nanoparticules, chaque nanoparticule comprenant des groupements chélatants greffés sur une matrice de polymère, une première fraction f1 des groupements chélatants étant complexée à un cation métallique M1 , une deuxième fraction f2 étant complexée à un cation métallique M2, et une troisième fraction f3 étant non complexée et,
(9) le cas échéant, la congélation et/ou la lyophilisation de la solution de nanoparticules obtenues à l’étape (8).
[0058] Des modes de réalisation spécifiques du procédé selon la présente divulgation sont donnés dans les Exemples. Typiquement dans les deux modes du procédé, qu’il y ait une recomplexation avec un métal M2 (mode 8) ou non (mode 1), à l’étape (2), l’homme du métier sera en mesure d’adapter le pH, et/ou la durée du traitement en fonction de la quantité de relargage souhaitée des cations métalliques M1. Il pourra également être possible de relarguer une quantité supérieure de cation métallique M1 aux étapes (2) à (6) et ajuster la fraction f1 souhaitée avec l’étape (7) de recomplexation partielle avec le cation métallique M1. En effet, en fonction notamment de la proportion de groupement Ch à décomplexer souhaitée, la durée du traitement acide de l’étape (2) devra être ajustée par l’homme du métier. Typiquement, l’homme du métier pourra suivre la décomplexation par une méthode d’analyse de son choix, par exemple par HPLC- ICP/MS. En d’autres termes, au cours de l’étape (2), la durée suffisante peut être déterminée par un suivi dudit relargage par uen technique d’analyse telle que HPLC-ICP/MS.
[0059] Dans un mode de réalisation spécifique, en particulier avec l’utilisation de nanoparticules AGulX comme nanoparticules précurseurs, le temps de traitement à l’étape (2) est compris entre 0,5 et 90 heures, par exemple entre 1 et 72 heures, notamment au moins 4, 5, 24 ou 72 heures, à pH inférieur à 2,0, de préférence inférieur à 1 ,0.
[0060] Les étapes (7) et (8) peuvent nécessiter le rétablissement d’un pH compris entre 6,0 et 8,0, de préférence un pH neutre et/ou le chauffage de la solution de nanoparticules à une température et un temps suffisant pour obtenir la complexation. Par exemple, l’étape (7) ou (8) peut être effectuée à une température comprise entre 60 et 95°C, typiquement 80°C pendant une durée comprise entre 24 et 72 heures, par exemple 48 heures.
[0061] L’homme du métier sera également en mesure d’adapter la quantité de cation M2 à l’étape (8) en fonction de la quantité de groupements chélatants libre, et les fractions f2 et f3 souhaitées, représentant respectivement la fraction d’agent chélatant complexé au cation métallique M2 ou radioisotope et la quantité d’agent chélatant restant non complexé.
[0062] Dans un mode de réalisation, l’homme du métier utilisera une quantité en excès de cations M2 de sorte à complexer essentiellement tous les agents chélatants libres. Ainsi la fraction f3 est sensiblement nulle.
[0063] Dans un autre mode de réalisation, s’il reste des groupements chélatants libres après l’étape (8) de complexation avec un cation M2, il pourra être possible également de réaliser une autre étape de complexation avec un cation métallique M1 , afin d’adapter les fractions f2 et f3 souhaités.
Variante du procédé pour la fonctionnalisation des nanoparticules avec des molécules ciblantes
[0064] Outre la fonctionnalisation chélatante, les nanoparticules obtenues dans le procédé selon la présente divulgation peuvent éventuellement être modifiées (fonctionnalisation) en surface par des composés hydrophiles (PEG) et/ou chargées différemment pour adapter leur bio-distribution au sein de l'organisme et/ou des molécules ciblantes pour permettre un ciblage cellulaire spécifique, en particulier pour le ciblage de tissus ou cellules tumorales spécifiques. Les agents de ciblage sont greffés à la matrice de polymères et sont présents préférentiellement dans une proportion comprise entre 1 et 20 agents de ciblages par nanoparticule et de préférence entre 1 et 5 agents de ciblages.
[0065] Pour le greffage en surface des molécules ciblantes, on pourra utiliser un couplage classique avec des groupes réactifs présents, éventuellement précédé d’une étape d’activation. Les réactions de couplage sont connues de l’homme du métier et seront choisies en fonction de la structure de la couche superficielle de la nanoparticule et des groupements fonctionnels de la molécule ciblante. Voir par exemple, « Bioconjugate Techniques », G.T Hermanson, Academie Press, 1996, dans « Fluorescent and Luminescent Probes for Biological Activity », Second Edition, W.T. Mason, ed. Academie Press, 1999. Des méthodes de couplage préférées sont décrites plus loin. De préférence, ces molécules ciblantes sont greffées aux liaisons amines des nanoparticules selon la variante des nanoparticules ultrafines ou AGulX telle que décrite au paragraphe précédent. On choisira les molécules ciblantes en fonction de l’application envisagée.
[0066] Dans un mode de réalisation spécifique, les nanoparticules précurseurs sont fonctionnalisées avec un agent de ciblage, tel qu’un un peptide, une immunoglobuline, un nanobody, un anticorps, un aptamère ou tout autre protéine ciblante, par exemple des zones tumorales, typiquement un anticorps, immunoglobuline ou nanobody, fragment VHH, ou « single domain », ciblant des antigènes associés à des tumeurs (« tumor-associated antigens ») ou certains marqueurs cancéreux connus de l’homme du métier.
Nanoparticules comprenant des cations M1 et M2 complexés à un groupement chélatant Ch
[0067] La présente divulgation porte également sur les nanoparticules et solutions de nanoparticules telles qu’obtenues par les procédés décrits aux paragraphes précédents, ou susceptibles d’être obtenues par les procédés décrits aux paragraphes précédentes.
[0068] Ainsi, la présente divulgation concerne des nanoparticules de formule (II) suivante [Chem. 2]
(H) dans laquelle :
- PS est une matrice de polymère organique ou inorganique, par exemple du polysiloxane,
- [Ch-M1] est un groupement chélatant Ch complexé avec un cation métallique M1 à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, par exemple un cation gadolinium,
- [Ch-M2] est un groupement chélatant Ch complexé à un cation M2 identique ou différent du cation métallique M1 , par exemple un cation métallique à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, ou un radioisotope, par exemple M2 est un cation bismuth,
- [Ch] est un groupement chélatant Ch non complexé et caractérisées en ce que
(i) les agents chélateurs Ch sont greffés de manière covalente à la surface de la matrice de polymères,
(ii) le ratio molaire n/(n+m+p) est compris entre 10% et 90%, de préférence entre 25% et 35%, typiquement 30%, le ratio molaire m/(n+m+p) est compris entre 10 et 90%, de préférence entre 65% et 75%, et,
(iii) le diamètre hydrodynamique moyen de la nanoparticule est compris entre 1 et 50 nm, de préférence entre 2 et 20 nm, et plus préférentiellement entre 2 et 8 nm.
[0069] Dans un mode de réalisation qui peut être préférentiellement combiné avec le mode précédent, le ratio molaire p/(n+m+p) est sensiblement nul.
[0070] Dans un autre mode de réalisation préféré qui peut être combiné avec les 2 modes précédents, le ratio molaire m/(n+m+p) est compris entre 45% et 55%, typiquement 50%, le ratio molaire n/(n+m+p) est compris entre 45% et 55%, typiquement 50%, et le ratio molaire p/(n+m+p) est sensiblement nul.
[0071] Les caractéristiques concernant notamment la nature chimique de la matrice de polymère PS, le diamètre hydrodynamique moyen, le groupement chélatant Ch, et le nombre de groupement chélatant par nanoparticule, à savoir n+m+p, seront intrinsèquement associées au choix des nanoparticules précurseurs dans le procédé comme décrites au paragraphe précédent. Elles s’appliquent donc également aux nanoparticules telles qu’obtenues par le procédé, ou susceptibles d’être obtenues par le procédé.
[0072] Les nanoparticules ont de préférence de très faibles diamètres par exemple, compris entre 1 et 10 nm, de préférence entre 2 et 8 nm.
[0073] Les nanoparticules sont également de préférence des nanoparticules comprenant une matrice de polysiloxane.
[0074] Dans un mode préféré, le groupement chélatant Ch est le DOTAGA de formule(l) suivante [Chem. 1]
[0075] Plus particulièrement, les cations métalliques M1 et M2 sont choisis indépendamment parmi les métaux lourds, de préférence parmi le groupe constitué de : Pt, Pd, Sn, Ta, Zr, Tb, Tm, Ce, Dy, Er, Eu, La, Nd, Pr, Lu, Yb, Bi, Hf, Ho, Sm, In et Gd. De préférence, les cations métalliques M1 et M2 (ou M2 et M1 ) sont Gd et Bi respectivement.
[0076] Dans un mode de réalisation particulier, la nanoparticule comprend entre 3 et 100, de préférence entre 5 et 50 cations métalliques M1 et M2, par exemple entre 10 et 30, en particulier de Gd et Bi. [0077] Dans un autre mode de réalisation, M1 est choisi parmi les métaux lourds comme indiqué plus haut et M2 est choisi parmi les isotopes radioactifs, en particulier pour leur utilisation pour l’imagerie par scintigraphie ou la curiethérapie.
[0078] L’homme du métier sélectionnera les ratios molaires n/(n+m+p) et m/(n+m+p) en fonction de l’effet souhaité, et notamment en fonction du traitement souhaité, du type de patients, de la dose utilisée, et/ou du patient à traiter. Par exemple, dans un mode de réalisation particulier le ratio (n+m)/(n+m+p) est supérieur ou égal à 80% ; notamment compris entre 90 et 100.
[0079] Dans un mode de réalisation préféré, les nanoparticules de formule (2) ci- dessus sont caractérisées en ce que
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch1 est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1] et greffé a la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+, M2 est le cation bismuth Bi3+,
(iv) n+m+p est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30,
(v) n/(n+m+p) est compris entre 10% et 90%, de préférence entre 45% et 55%,
(vi) m/(n+m+p) est compris entre 10% et 90%, de préférence entre 45% et 55%,
(vii) p est sensiblement nul, et
(viii) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm.
[0080] Dans un mode de réalisation préféré, les nanoparticules de formule (2) ci- dessus sont caractérisées en ce que
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch1 est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1] et greffé a la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+, M2 est le cation bismuth Bi3+,
(iv) n+m+p est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30,
(v) n/(n+m+p) est compris entre 25% et 35%,
(vi) m/(n+m+p) est compris entre 65% et 75%,
(vii) p est sensiblement nul, et
(viii) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm.
[0081] Dans un mode de réalisation préféré, les nanoparticules de formule (2) ci- dessus sont caractérisées en ce que
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch1 est un groupement chélatant DOTAGA de formule (I) suivante [Chem. 1] et greffé a la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+, M2 est le cation bismuth Bi3+,
(iv) n+m+p est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30,
(v) n/(n+m+p) est compris entre 65% et 75%,
(vi) m/(n+m+p) est compris entre 25% et 35%,
(vii) p est sensiblement nul, et
(viii) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm. Formulations pharmaceutiques des nanoparticules selon la présente divulgation
[0082] Les compositions comprenant les nanoparticules selon la présente divulgation sont administrées sous la forme de suspensions colloïdales de nanoparticules. Elles peuvent être préparées comme décrits ici ou selon d’autres méthodes connues de l’homme du métier et administrées via différentes voies, locale ou systémique, selon le traitement et la zone à traiter.
[0083] Aussi, la présente divulgation porte sur une suspension colloïdale de nanoparticules de formule (2) telles que décrites aux sections précédentes et les compositions pharmaceutiques comprenant ces suspensions colloïdales, le cas échéant, en association avec un ou plusieurs excipients pharmaceutiquement acceptables.
[0084] Les compositions pharmaceutiques peuvent être en particulier formulées sous la forme de poudres lyophilisées, ou de solutions aqueuses pour une injection intraveineuse. Dans un mode de réalisation préféré, la composition pharmaceutique comprend une solution colloïdale avec une quantité thérapeutiquement efficace de nanoparticules de formule (2) telles que décrites aux sections précédentes, en particulier des nanoparticules à base de polysiloxane chélaté au gadolinium et au moins un autre cation métallique, par exemple le bismuth, et plus précisément, telles qu’obtenues à partir de nanoparticules AGulX comme décrit plus haut.
[0085] Dans certains modes de réalisations, il s’agit de poudre lyophilisée, comprenant entre 200 mg et 15 g par flacon, de préférence entre 250 et 1250 mg de nanoparticules. La poudre peut comprendre en outre d’autres excipients, et notamment du CaCl2.
[0086] Les poudres lyophilisées peuvent être reconstituées dans une solution aqueuse, typiquement de l’eau stérile pour injection. Ainsi, la présente divulgation porte sur une composition pharmaceutique pour son utilisation comme solution pour injection, comprenant à titre de principe actif, les nanoparticules de formule (2) telles que décrites aux sections précédentes, en particulier des nanoparticules à base de polysiloxane chélaté au gadolinium, et plus précisément, telles qu’obtenues à partir de nanoparticules AGulX comme décrit plus haut.
Utilisations des nanoparticules
[0087] Du fait de la présence de groupements chélatants Ch1 libres ou complexés avec des cations métalliques M1 , et, le cas échéant, des cations M2, les nanoparticules selon la présente divulgation permettent une utilisation en tant qu’agent radiosensibilisant lorsque M1 et/ou M2 sont judicieusement choisis pour une utilisation comme agent radiosensibilisant, et le procédé comprend, après administration de la composition, une étape d’irradiation du sujet par une dose efficace pour le traitement de la tumeur par radiothérapie.
[0088] Dans certains modes de réalisation, les nanoparticules selon la présente divulgation permettent une utilisation en tant qu’agent d’imagerie, pour l’imagerie médicale, par exemple, l’imagerie par résonance magnétique (IRM), notamment pour la détection de tumeurs chez un sujet, lorsque M1 et/ou M2 sont judicieusement choisis pour une utilisation comme agent d’imagerie, par exemple agent de contraste pour l’IRM, et le procédé comprend, après administration de la composition, une étape d’imagerie du sujet par une dose efficace pour l’imagerie de la zone d’intérêt, notamment l’imagerie par IRM chez un sujet en vue de la détection de tumeurs.
[0089] Par « patient » ou « sujet », on entend de préférence un mammifère ou un être humain incluant par exemple un sujet ayant une tumeur.
[0090] Les termes « traitement », « thérapie », se réfèrent à n’importe quel acte qui a pour but d’améliorer l’état de santé d’un patient, tel que la thérapie, la prévention, la prophylaxie, et le retardement d’une maladie. Dans certains cas, ces termes se réfèrent à l’amélioration ou l’éradication d’une maladie ou des symptômes associés à la maladie. Dans d’autres modes de réalisation, ces termes se réfèrent à la réduction de la propagation ou l’aggravation de la maladie résultant de l’administration d’un ou plusieurs agents thérapeutiques à un sujet atteint d’une telle maladie. Dans le cadre du traitement de tumeurs, le terme « traitement » peut englober typiquement un traitement permettant l’arrêt de la croissance d’une tumeur, la réduction de la taille de la tumeur et/ou l’élimination de la tumeur.
[0091] En particulier, les nanoparticules sont utilisées pour la détection et/ou le traitement des tumeurs solides, par exemple le cancer du cerveau (primaires et secondaires, le glioblastome...), les cancers hépatiques (primaires et secondaires), les tumeurs pelviennes (cancer du col de l’utérus, cancer de la prostate, cancer anorectal, cancer colorectal), les cancers des voies aérodigestives supérieures, le cancer des poumons, le cancer de l’œsophage, le cancer du sein, le cancer du pancréas.
[0092] Par « quantité efficace » de nanoparticules, il est fait référence à la quantité de nanoparticules telles que décrites précédemment qui administrée à un patient est suffisante pour être localisées dans la tumeur et permettre une détection et/ou un traitement de la tumeur par effet radiosensibilisant avec un traitement de radiothérapie.
[0093] Cette quantité est déterminée et ajustée en fonction de facteurs tels que l’âge, le sexe et le poids du sujet.
[0094] L'administration des nanoparticules telles que décrites précédemment peut être réalisée par voie intratumorale, sous-cutanée, intramusculaire, intraveineuse, intradermique, intrapéritonéale, orale, sublinguale, rectale, vaginale, intranasale, par inhalation ou par application transdermique. De préférence, elle se fait par voie intratumorale et/ou intraveineuse.
[0095] Les méthodes d’irradiation pour le traitement de tumeurs après administration de nanoparticules en tant qu’agent radiosensibilisant sont bien connues de l’homme du métier et ont été décrites en particulier dans les publications suivantes : WO2018/224684, WO2019/008040 et C. Verry, et al, Science Advances, 2020, 6, eaay5279 ; et, C. Verry, et al, NANO-RAD, a phase I study protocol », BMJ Open, 2019, 9, e023591 .
[0096] La dose totale d’irradiation lors d’une radiothérapie sera ajustée selon le type de cancer, le stade et le sujet à traiter. Pour une dose curative, une dose totale typique pour une tumeur solide est de l’ordre de 20 à 120 Gy. D’autres facteurs peuvent être pris en compte tel qu’un traitement par chimiothérapie, une co-morbidité, et/ou le fait que la radiothérapie a lieu avant ou après une intervention chirurgicale. La dose totale est en général fractionnée. L’étape de radiothérapie dans le procédé selon la présente divulgation peut comprendre par exemple plusieurs fractions entre 2 et 6 Gy par jour, par exemple 5 jours par semaines, et notamment sur 2 à 8 semaines consécutives, la dose totale pouvant être entre 20 et 40 Gy, par exemple 30 Gy.
[0097] Aussi, la présente divulgation vise une méthode de traitement de tumeurs, notamment de tumeurs solides, chez un sujet qui en a besoin, ladite méthode comprenant l’administration chez le sujet d’une quantité efficace de nanoparticules de formule (2) comme décrit ci-dessus, et pour lesquelles M1 et M2 sont choisis parmi des agents d’imagerie par résonance magnétique et radiosensibilisants, en particulier le gadolinium et le bismuth.
[0098] Les nanoparticules selon la présente divulgation peuvent être administrées seules, ou en combinaison avec un ou plusieurs autres principes actifs, et notamment d’autres médicaments tels que des agents cytotoxiques ou antiprolifératifs ou d’autres agents anti-cancéreux et notamment des inhibiteurs de checkpoint immunitaires. Par administration combinée, on entend une administration simultanée ou séquentielle (à des temps différents).
Exemples
Matériel et méthodes
[0099] Les produits Acidix sont obtenus en introduisant le produit de départ AGulX®, fourni par la société Nh Theraguix (France), dans un milieu fortement acide obtenu à partir d’acide chloridrique 37% extra-pur provenant de chez Cari Roth.
[0100] Les étapes de filtration sont réalisées grâce à une pompe péristaltique et une cassette Vivaflow 200® - 5kDa de chez Sartorius Stedim Biotech (France) utilisé comme dans les conditions décrites dans la notice reliée au produit Vivaflow 200®. [0101] La mesure du diamètre hydrodynamique ainsi que la titration du point isoélectrique sont effectuées avec un Zetasizer Nano-S (633 nmHe-Ne laser) de chez Malvern Instruments (USA). Pour la mesure du point isoélectrique, cet appareil est couplé à un titrateur automatique MPT-2 de chez Malvern Instruments (USA).
[0102] L’HPLC-UV est réalisée avec une Agilent 1200 avec un détecteur DAD. La colonne phase inverse utilisée est une C4, 5 pm, 300 A, 150 x 4,6 mm de chez Jupiter. La détection est opérée par un détecteur UV à une longueur d’onde de 295 nm. Le gradient des phases A (H2O/ACN/TFA : 98,9/1/0,1 ) et B (H2O/ACN/TFA : 10/89,9/0,1) est le suivant : 5 minutes à 95/5 suivi d’un gradient linéaire sur 10 min qui permet d’atteindre le ratio 10/90 qui est maintenu pendant 15 minutes. Au bout de ces 15 minutes le taux de A est repassé à 95% en 1 minute et est suivi d’un plateau 7 minute à 95/5. Les produits utilisés dans la composition des phases éluantes sont tous certifiés HPLC grade.
[0103] L’analyse élémentaire a été faite à l’institut des Sciences Analytiques, UMR 5280, Pole Isotopes & Organique, 5 rue de la Doua 69100 Villeurbanne.
[0104] L’HPLC-ICP/MS est réalisée avec Nexion 2000 de chez Perkin-Elmer (USA). La mesure des éléments libres dans le milieu est effectuée en mode isocratique avec une phase d’élution de la composition suivante : 95% A et 5% B. La composition des phases A et B est identique à la méthode HPL-UV. La colonne phase inverse utilisée est une C4, 5 pm, 300 A, 150x4,6 mm de chez Jupiter. Les produits utilisés dans la composition des phases éluantes sont tous certifiés HPLC grade.
[0105] La lyophilisation des particules est réalisée par l’intermédiaire d’un lyophilisateur Alpha 2-4 LSC de chez Christ (Allemagne) en suivant le programme “dessiccation primaire”.
[0106] La mesure de Dota libre est effectuée en ajoutant une quantité croissante de Cu2+ a une quantité fixe de produit. Le cuivre provient d’une solution de Cu2+ 15mM préalablement préparée à partir de CUCI2 (Sigma Aldrich, 99%, poudre, 25g) dissous dans de l’eau ultra pure. Le volume des échantillons est ensuite ajusté avec une solution tampon d’acétate à pH 5 pour assurer une complexation totale. Une fois les échantillons préparés une mesure HPLC-UV est effectuée à 295 nm comme précisé précédemment. L’absorbance totale est mesurée en intégrant le segment 0-15 min du chromatogramme obtenu. L’augmentation du signal d’absorbance étant basé sur la formation du complexe Dota(Cu) la quantité de Dota libre dans le milieu peut être obtenue lorsque le point de steochiometrie entre Dota libre et Cu2+ ajouté est atteint. Ce point se traduit par une rupture de pente sur le graphique obtenu.
Exemple 1 : Acidification du milieu et relargage d’ion Gd3+
[0107] Afin d’obtenir une nanoparticule selon le procédé, le produit AGulX® a été placé dans un milieu acide dans le but de protoner les groupements DOTA et ainsi libérer une partie des ions Gd3+ initialement complexés.
[0108] Premièrement, une solution d’AGulX® à 200 g/L a été préparée en dissolvant 10 g de produit dans 50 ml d’eau UltraPure. La solution a été laissée sous agitations à température ambiante pendant 1 h. En parallèle, une solution d’acide chlorhydrique 2M a été préparée en ajoutant 10 ml d’acide chlorhydrique 37% (Acide chlorhydrique 37%, extra-pur, 2,5 L, plastique, CarIRoth) à 50 ml d’eau UltraPure.
[0109] Après une heure d’agitation, 50 ml de la solution d’acide chlorhydrique 2M sont ajoutés aux 50 ml d’AGulX®. Le pH a été alors mesuré et est inférieur à 0,5. La solution obtenue est de couleur marron-orangé. L’ensemble est laissé dans une étuve préalablement chauffée à 50°C pendant 4 heures. Un prélèvement d’échantillon chaque heure a été effectué afin d’observer par HPLC-ICP/MS le relargage des ions gadolinium. On constate que le pic de Gd3+ libre dans le milieu au temps de rétention Tr = 2,3 min augmente avec le temps de réaction.
Exemple 2: Obtention d’une nanoparticule sans gadolinium
[0110] Une solution d’AGulX® à 100 g/L est préparée en dissolvant 5 g de produit dans 50 mL d’eau UltraPure. La solution est laissée sous agitations à température ambiante pendant 1 h. En parallèle, une solution d’acide chlorhydrique 2M est préparée en ajoutant 10 mL d’acide chlorhydrique 37% (Acide chlorhydrique 37%, extra-pur, 2,5L, plastique, CarIRoth) à 50 ml d’eau UltraPure. [0111] Après une heure d’agitation, 50 mL de la solution d’acide chlorhydrique 2 M sont ajoutés aux 50 mL de la solution contenant AGulX®. L’ensemble est chauffé à 50°C pendant 1 h. Les 100 mL de solution ainsi obtenus sont purifiés au moyen d’une pompe péristaltique et d’une cassette Sartorius Vivaflow 50 R - 5kDa afin de séparer les particules des ions Gd3+ libérés et ainsi pousser l’équilibre vers la libération du Gd3+ encore complexé. Le volume de la solution initiale est ainsi concentré à 50 mL. Le filtrat est directement analysé en ICP-MS afin d’estimer la quantité de Gd3+ encore présente dans le milieu. La solution d’AGulX est de nouveau rediluée avec 50 ml d’une solution d’acide chlorhydrique 1 M. De même, la solution est laissée à 50°C pendant 1 h puis reconcentrée à 50 mL. Le procédé se répète jusqu’à ce que la quantité de Gd3+ mesurée soit nul. Une fois ce niveau atteint, la solution est purifiée par un facteur 10 000 en utilisant de l’eau Ultrapure afin d’éliminer l’excès de sel dû à l’usage de l’acide chlorhydrique concentré. En fin de procédé, une mesure ICP-MS sur le produit final permet de vérifier qu’il est exempt de tout Gd3+.
[0112] Une fois le produit final récupéré, il est mis en flacon, congelé à -80°C puis lyophilisé. La poudre obtenue est ensuite re-dispersée dans l’eau Ultrapure afin d’obtenir une solution à 100g/L. Une mesure de DOTA libre est effectuée par complexation du cuivre et mesure de l’absorbance à 295 nm. Cette mesure indique que le nouveau produit présente un taux de DOTA libre de 71 pmol/mg de produit. A titre de comparaison le lot d’AGulX® utilisé pour cette expérience contenait 12,7% (m%) de Gd3+ soit un taux de DOTA(Gd) de 81 pmol/mg d’AGulX.
[0113] De plus, un échantillon de produit final est envoyé à un laboratoire spécialisé pour vérifier le taux de Gd encore présent dans l’échantillon, le résultat indique un taux massique de Gd de 0,19% (m%) (Tableau 1) à comparer avec les 12,7% (%m) du lot initial précédemment évoqué. La taille de la nanoparticule obtenue est mesurée par DLS et présente un diamètre hydrodynamique moyen de 5,2 nm ± 2,6 nm du même ordre que le produit AGulX® d’origine. De plus, le point iso-électrique du produit final est mesuré, le produit final a donc une charge neutre pour un pH de 5,2. Ce pH est inférieur au point iso-électrique de AGulX® de l’ordre de 7. Cette diminution va dans le sens d’une génération de Dota libre en surface.
Tableau 1 . Analyse élémentaire en Gd sur AGulX® et le produit final.
Exemple 3: Libération de 80% du Gd complexé : 72h
[0114] Le procédé présenté dans l’exemple précédent a été adapté pour ne présenter qu’une libération partielle et contrôlée du gadolinium. Premièrement, une solution d’AGulX® à 200 g/L est préparée en dissolvant 10 g de produit dans 50 ml d’eau UltraPure. La solution est laissée sous agitations à température ambiante pendant 1 h. En parallèle, une solution d’acide chlorhydrique 2M est préparée en ajoutant 10 mL d’acide chlorhydrique 37% (Acide chlorhydrique 37%, extra-pur, 2,5L, plastique, CarIRoth) à 50 mL d’eau UltraPure.
[0115] Après une heure d’agitation, 50 mL de la solution d’acide chlorhydrique 2 M sont ajoutés aux 50 mL d’AGulX®. Le pH est alors mesuré et est inférieur à 0,5. L’ensemble est laissé dans une étuve préalablement chauffée à 50°C pendant 72 h. Un prélèvement d’échantillon est effectué au bout de 4 h de réaction ainsi qu’en fin de réaction afin d’observer par HPLC-ICP/MS le relargage final des ions Gd3+. Le pic de Gd3+ libre dans le milieu au temps de rétention Tr = 2,3 min augmente avec le temps de réaction. Le pic à 72 h recouvre 77,2% du pic de référence Gd3+ 12 ppm qui correspond à la concentration en Gd totale de notre solution d’AGulX utilisée. Ainsi il reste dans nos particules 22,7% des complexes Dotaga(Gd) initialement présent.
Exemple 4: Formation de nanoparticules Gd/Bi et suivi de complexation
[0116] Pour réaliser une nanoparticule avec un ratio spécifique de Gd/Bi la quantité de Dota libre est mesurée. Ainsi le produit de départ de la formation de particule est une nanoparticule où 80% des Dotas sont libres et les 20% restants sont complexés par du Gd3+.
[0117] Pour réaliser les 3 lots Gd/Bi (nGd/nBi) suivant 30/70, 50/50 et 70/30 nous commençons par effectuer la complexation du Bi. La complexation du Bi3+ est un processus long. Ainsi après ajout de la quantité nécessaire de BiCh (Sigma- Aldrich, reagent grade, >98%) pour atteindre le ratio désiré, le pH est ajusté à 7 avec une solution de NaOH 1 M et le mélange est placé à 80°C pour 48h. Après chaque étape de complexation du Bi3+, une mesure du nombre de DOTA libre restant est effectué par complexation du cuivre afin de confirmer l’avancement de la complexation (Figure 1). Une fois le taux de DOTA libre restant conforme aux ratios, on ajoute la quantité nécessaire de GdCl3.6H20 (Merck, 99%) pour complexer le reste des Dota et ainsi former les particules désirées. L’ajout de GdCIs est suivi d’un réajustement de pH à 7 et de 24h à 80°C. Les particules sont ensuite lyophilisées. Une fois les produits obtenus, un échantillon de chaque lot est envoyé à notre partenaire pour analyse élémentaire afin de vérifier la teneur réelle en chaque élément des différents lots (Tableau 2)
Tableau 2. Résultats des analyses élémentaires des particules finales
Application industrielle
[0118] Les présentes solutions techniques peuvent trouver à s’appliquer notamment dans le domaine de la médecine, en particulier pour le traitement de tumeurs.
[0119] La présente divulgation ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant, seulement à titre d’exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée.

Claims

33 Revendications [Revendication 1] Procédé de préparation d’une solution colloïdale de nanoparticules, chaque nanoparticule comprenant des groupements chélatants greffés sur une matrice de polymère, une partie seulement des groupements chélatants étant complexée à un cation métallique, l’autre partie étant non complexée, ledit procédé comprenant (1 ) la synthèse ou la fourniture d’une solution colloïdale de nanoparticules précurseurs, lesdites nanoparticules précurseurs étant de formule suivante [Ch- M1]n-PS dans laquelle : - PS est une matrice de polymère organique ou inorganique, par exemple une matrice de polysiloxane, - [Ch-M1] est un groupement chélatant complexé à un cation métallique M1 à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, - Ch est greffé de manière covalente à la surface d’une matrice de polymères, par exemple, une matrice de polysiloxane, - n est compris entre 5 et 100, et, - le diamètre hydrodynamique moyen des nanoparticules est compris entre 1 et 50 nm, de préférence entre 2 et 20 nm, et plus préférentiellement entre 2 et 8 nm,(2) une étape de traitement de la solution colloïdale dans un milieu acide, par exemple en ajoutant une solution d’acide chlorhydrique, afin d’obtenir un pH de préférence inférieur à 2,0, de préférence inférieur à 1 ,0, pendant une durée suffisante pour obtenir un relargage partiel des cations métalliques M1 , (3) le cas échéant, une étape de dilution de la solution colloïdale, par exemple avec de l’eau, (4) une étape de purification pour séparer les nanoparticules obtenues à l’étape (2) des cations métalliques M1 relargués, (5) le cas échéant une étape de concentration de la solution des nanoparticules obtenues à l’étape (4), (6) le cas échéant la répétition des étapes (3), (4) et (5), (7) le cas échéant, la congélation et/ou la lyophilisation de la solution de nanoparticules obtenues à l’une des étapes (4), (5) ou (6). 34 [Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que M1 est choisi parmi les cations métalliques sélectionné parmi des agents radiosensibilisants et/ou des agents de contraste pour l’imagerie par résonnance magnétique (IRM), par exemple M1 est choisi parmi le gadolinium et le bismuth. [Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est choisi parmi les agents macrocycliques, de préférence parmi l’acide 1 ,4,7-triazacyclononanetriacétique (NOTA), 1 ,4,7,10- tetraazacyclododecane-l,4,7,10-tetraacétique (DOTA), l’acide 1 ,4,7- triazacyclononane-l-glutarique-4,7-acide diacetique acid (NODAGA), et l’acide
1 .4.7.10-tetraazacyclododececane,1 -(glutaric acid)-4,7,10-triacetic acid
(DOTAGA), 2,2’,2”,2’”-(1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane-1 ,4,7,10- tetrayl)tetraacetamide (DOTAM), et 1 ,4,8,11 -tetraazacyclotetradecan (Cyclam),
1 .4.7.10-tetraazacyclododecane (Cyclen) et la déferoxamine (DFO).
[Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est le DOTAGA de formule (I) suivante :
(I).
[Revendication 5] Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que PS est une matrice de polysiloxane.
[Revendication 6] Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les nanoparticules précurseurs ont les caractéristiques suivantes :
- le ratio poids en silicium sur le poids total de la nanoparticule est compris entre 5% et 25%,
- le nombre total n de groupements chélatants greffés sur le polymère est compris entre 5 et 50 par nanoparticule, de préférence entre 10 et 30, et,
- la nanoparticule a un diamètre moyen compris entre 2 et 8 nm. [Revendication 7] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les nanoparticules précurseurs ont les caractéristiques suivantes :
(i) PS est une matrice de polysiloxane,
(ii) Ch est un groupement chélatant DOTAGA de formule suivante [Chem. 1] et greffé à la matrice de polysiloxane par liaison Si-C,
(iii) M1 est le cation gadolinium Gd3+,
(iv) n est compris entre 5 et 50, de préférence entre 10 et 30, et
(iv) le diamètre hydrodynamique moyen est compris entre 2 et 8 nm.
[Revendication 8] Procédé de préparation d’une solution colloïdale de nanoparticules, chaque nanoparticule comprenant des groupements chélatants greffés sur une matrice de polymère, une première fraction f1 des groupements chélatants étant complexée à un cation métallique M1 , une deuxième fraction f2 étant complexée à un cation M2, et une troisième fraction f3 étant non complexée, ledit procédé comprenant
(1 ) la synthèse ou la fourniture d’une solution colloïdale de nanoparticules précurseurs, lesdites nanoparticules précurseurs étant de formule suivant [Ch- M1]n-PS dans laquelle :
- PS est une matrice de polymère organique ou inorganique,
- Ch est un groupement chélatant complexé à un cation métallique M1 à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50,
- Ch est greffé sur la matrice de polymères,
- n est compris entre 5 et 100, et,
- le diamètre hydrodynamique moyen de la nanoparticule est compris entre 1 et 50 nm, de préférence entre 2 et 20 nm, et plus préférentiellement entre 2 et 8 nm
(2) une étape de traitement de la solution colloïdale dans un milieu acide, par exemple en ajoutant une solution d’acide chlorhydrique, afin d’obtenir un pH inférieur à 2,0, de préférence inférieur à 1 ,0, pendant une durée suffisante pour obtenir un relargage partiel des cations métalliques M1 ,
(3) le cas échéant, une étape de dilution de la solution, par exemple avec de l’eau,
(4) une étape de purification pour séparer les nanoparticules obtenues à l’étape (2) des cations métalliques M1 libres,
(5) le cas échéant une étape de concentration de la solution des nanoparticules obtenues à l’étape (4),
(6) le cas échéant la répétition des étapes (3), (4) et (5),
(7) éventuellement, une étape de recomplexation partielle des nanoparticules obtenues à l’étape (2), (3), (4), (5) ou (6) avec une quantité déterminée de cation métallique M1 afin d’obtenir une quantité déterminée de groupement chélatant Ch complexé avec le cation métallique M1 ,
(8) la mise en contact de la solution de nanoparticules obtenues à l’étape (4), (5) (6) ou (7) avec une quantité suffisante de cation M2, de préférence à numéro atomique Z élevé supérieur à 40, et de préférence supérieur à 50, par exemple un cation métallique différent des cations métalliques M1 ou un radioisotope, pour complexer au moins une partie des groupements chélatants Ch1 rendus libres à l’étape (2) et,
(9) le cas échéant, la congélation et/ou la lyophilisation de la solution de nanoparticules obtenues l’étape (8).
[Revendication 9] Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que M1 et/ou M2 sont choisis parmi les cations métalliques sélectionné parmi des agents radiosensibilisants et/ou des agents de contraste pour l’imagerie par résonnance magnétique (IRM), par exemple le gadolinium ou le bismuth.
[Revendication 10] Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le groupement chélatant Ch est choisi parmi les agents macrocycliques, de préférence parmi l’acide 1 ,4,7-triazacyclononanetriacétique (NOTA), 1 ,4,7,10- tetraazacyclododecane-l,4,7,10-tetraacétique (DOTA), l’acide 1 ,4,7- 37 triazacyclononane-l-glutarique-4,7-acide diacetique acid (NODAGA), et l’acide 1 ,4,7,10-tetraazacyclododececane,1 -(glutaric acid)-4,7,10-triacetic acid (DOTAGA), 2,2’,2”,2”’-(1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane-1 ,4,7,10- tetrayl)tetraacetamide (DOTAM), et 1 ,4,8,11 -tetraazacyclotetradecan (Cyclam), 1 ,4,7,10-tetraazacyclododecane (Cyclen) et la déferoxamine (DFO).
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