ES2215718T3 - Procedimiento de encapsulacion de materias activas por coacervacion de polimeros en solvente organico no clorado. - Google Patents

Procedimiento de encapsulacion de materias activas por coacervacion de polimeros en solvente organico no clorado.

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ES2215718T3 ES00958741T ES00958741T ES2215718T3 ES 2215718 T3 ES2215718 T3 ES 2215718T3 ES 00958741 T ES00958741 T ES 00958741T ES 00958741 T ES00958741 T ES 00958741T ES 2215718 T3 ES2215718 T3 ES 2215718T3
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Abstract

Procedimiento de microencapsulación de un principio activo por coacervación, que consiste en - la desolvatación facilitada o coacervación de un polímero disuelto en un solvente orgánico que contiene dicho principio activo, estando dicha coacervación inducida por la adición de un no-solvente y traduciéndose en el depósito del polímero en la superficie de dicho principio activo, después - el endurecimiento del depósito de polímero por adición de un agente endurecedor, traduciéndose dicho endurecimiento mediante la formación de una película continua que envuelve el principio activo, caracterizado porque - el solvente del polímero es un solvente orgánico no clorado con un punto de ebullición comprendido entre 30 ºC y 240 ºC y de permitividad dieléctrica relativa y comprendida entre 4 y 60, ventajosamente seleccionado de entre acetato de etilo, N-metilpirrolidona, metiletilcetona, ácido acético, carbonato de propileno y sus mezclas, - el no-solvente es un alcohol o una cetona que comprende 2 a 5átomos, y preferentemente 2 ó 3 átomos de carbono, en particular etanol (å=24), propan-2-ol (å=18), propan-1, 2- diol (å entre 18 y 24) y glicerol (å=40), o metiletilcetona (å=18), - el agente endurecedor se selecciona de entre el agua, los alcoholes que comprenden de 1 a 4 átomos de carbono con la condición de que el agente endurecedor sea un alcohol diferente del no-solvente, y sus mezclas.

Description

Procedimiento de encapsulación de materias activas por coacervación de polímeros en solvente orgánico no clorado.
La presente invención se refiere a un procedimiento de microencapsulación de un principio activo por coacervación, utilizado principalmente para preparar unas formas galénicas de liberación prolongada.
Las técnicas de microencapsulación se utilizan clásicamente para separar unas sustancias químicas incompatibles, convertir unos líquidos en polvos, mejorar la biodisponibilidad de los principios activos, enmascarar el gusto o el olor desagradables de determinados compuestos y preparar unas formas galénicas de liberación prolongada.
Las formas galénicas de liberación prolongada son susceptibles de ser administradas por vía subcutánea o intramuscular, y de encontrarse directamente en el flujo sanguíneo o próximas al órgano a tratar, a pesar de que los polímeros biodegradables a menudo se seleccionan para formar parte de su composición.
Los sistemas de liberación prolongada a base de polímeros biodegradables pueden administrarse por vía parenteral, sin retirada debido a una intervención quirúrgica, ya que los polímeros biodegradables se transforman en el organismo en metabolitos eliminados por las vías naturales. El principio activo se libera, siguiendo una cinética modulada por la difusión del principio activo y el proceso de degradación del polímero. Además, la observación del paciente se mejora mediante una administración menos frecuente.
De entre los polímeros biodegradables de uso frecuente en la encapsulación de principios activos figuran los poli(\alpha-hidroxi-ácidos), principalmente los polímeros de ácido láctico (PLA) y los polímeros de ácidos láctico y glicólico (PLAGA), la poli-\varepsilon-caprolactona, los poliortoésters como Chronomer® y Alzamer®, los polianhidridos, principalmente el co-polímero de ácido sebácico y de (carboxifenoxi) propano, los polipéptidos y los polímeros naturales biodegradables, como la albúmina, la sero-albúmina bovina, el colágeno y el quitosano.
Existen dos grandes tipos de técnicas de microencapsulación:
-
las técnicas sin solvente, como el spray-congealing, la extrusión (coextrusión/esferonización), la gelificación, el prilling y la precipitación de soluciones supercríticas (RESS), y
-
las técnicas con solventes, como la nebulización, la coacervación, la emulsión-evaporación, la emulsión-extracción, con sus variantes a partir de emulsiones dobles agua/aceite/agua.
El contacto prolongado de las formas galénicas de liberación prolongada en un medio acuoso justifica el empleo de polímeros de carácter más o menos hidrófobo, es decir son solubles principalmente en un medio orgánico. Los polímeros biodegradables a base de sistemas de liberación controlada son sin embargo poco solubles en los solventes de baja toxicidad potencial (solventes de clase 3 según la norma ICH).
Es por ello que, las técnicas clásicas de microencapsulación (coacervación, emulsión-evaporación) utilizan esencialmente unos solventes clorados como el diclorometano (solvente de clase 2 según la norma ICH, es decir un solvente a limitar) como solvente del polímero. Pero es un solvente clorado conocido por su neurotoxicidad. La tasa residual de diclorometano autorizada en el producto acabado es de 600 ppm según la norma ICH4.
Sea cual sea la técnica de microencapsulación empleada, las micropartículas obtenidas incluyen unas cantidades de solventes residuales. Resulta por lo tanto necesario desarrollar unos nuevos métodos de microencapsulación que no se recurran a los solventes clorados. Se presentan dos soluciones mayores para resolver dicho problema.
Una solución que permite realizar la encapsulación sin solventes clorados reside en unos métodos que no utilizan ningún solvente, pero determinados polímeros no se pueden utilizar según dichos métodos. Además, las propiedades de las partículas obtenidas mediante dichos métodos no corresponden forzosamente a las exigencias de un tratamiento a largo plazo.
Otra solución consiste en sustituir los solventes clorados por unos solventes no tóxicos. Se han estudiado ampliamente los métodos de microencapsulción que utilizan unos solventes clorados y se conocen los factores de variación. Sin embargo, la sustitución de los solventes clorados por unos solventes no clorados modifican las interacciones físico-químicas entre los diferentes componentes de la formulación. El comportamiento de los polímeros biodegradables en los solventes de sustitución es muy diferente del comportamiento en los solventes clorados. De este modo, el poli(L-láctido) y el poli(D,L-láctido) son insolubles en acetato de etilo o en acetona y ningún polímero es soluble en el alcohol etílico, que es sinembargo un solvente de predilección ya que es poco tóxico.
La presente invención propone un procedimiento de microencapsulación por coacervación que no utiliza ningún solvente clorado. Más precisamente, la invención se refiere a un procedimiento de coacervación mediante la adición de un no-solvente. La coacervación mediante la adición de un no-solvente requiere la utilización de tres solventes miscibles; uno de dichos tres solventes es solvente del polímero y los dos otros son no-solventes del polímero.
El principio de coacervación reside en la desolvatación facilitada de un polímero disuelto en un solvente orgánico que contiene un principio activo generalmente en una forma particular, inducido mediante la adición de un no-solvente o bien de un agente de coacervación del polímero. La solubilidad del polímero en el solvente orgánico se reduce y se forman dos fases no miscibles: el coacervato se deposita progresivamente en la superficie del principio activo. La adición de un endurecedor permite la formación de una película continua de polímero alrededor del principio
activo.
Las partículas de principio activo pueden ser líquidas o sólidas. El principio activo puede estar inicialmente disuelto en el solvente del polímero. Por lo tanto precipita de nuevo en una forma particular cuando se añade el agente de coacervación, se puede formar una solución sólida homogénea en las partículas de polímero obtenidas de la coacervación.
El estudio de las interacciones polímero/solvente/agente de coacervación, para cada asociación, permite realizar un diagrama de fases de forma que define la proporción ideal polímero/solvente/agente de coacervación necesaria para una encapsulación eficaz. Sin embargo, es difícil predecir la encapsulación de un principio activo, porque las propiedades interfaciales, en relación con las interacciones moleculares entre el polímero, el solvente y el agente de coacervación cambian constantemente con la composición del coacervato (Thomassin, C., Merkle H.P., Gander B.A., Physico-chemical parameters governing protein microencapsulation into biodegradable polyester by coacervation, Int. J. Pharm, 1997, 147, 173-186).
El mayor problema de la técnica de coacervación es la posible aglomeración de partículas. Para intentar resolverlo, unos autores han propuesto reducir la temperatura del sistema, esencialmente en la etapa de endurecimiento. Las paredes son por lo tanto suficientemente sólidas para evitar la adhesión. Unas soluciones tales como el empleo de cloro-fluoro-carbonos (CFC) o la reducción de la temperatura no se pueden aplicar a escala industrial. Por el contrario, el empleo de aceite de silicona es capaz de estabilizar el sistema gracias a su viscosidad (Ruiz J.M., Tissier B., Benoit J.P., Microencapsulaction of peptide: a study of the phase separation of poly(D,L-Lactic acid-co-glycolic acid)copolymers 50/50 by silicone oil, Int. J. Pharm., 1989, 49, 69-77).
La técnica de coacervación, a pesar de las tasas elevadas de solventes residuales se mantiene como una técnica de elección para la encapsulación de principios activos frágiles, y sobretodo de principios activos hidrosolubles, en un medio no acuoso.
La elección de las asociaciones solvente/agente de coacervación/endurecedor se rige por diversos criterios:
-
el solvente debe solubilizar el polímero; es preferible que no solubilice el principio activo, aunque el procedimiento permanece siempre utilizable con un principio activo soluble en el solvente del polímero,
-
el agente de coacervación debe ser miscible con el solvente del polímero. No debe ser solvente del polímero, porque si no el proceso se convertirá en una simple transferencia del polímero del solvente hacia el agente de coacervación. Además, no debe solubilizar el principio activo para limitar las pérdidas de la encapsulación,
-
el endurecedor debe ser parcialmente miscible con el solvente del polímero para facilitar su extracción. No debe solubilizar, ni el polímero, ni el principio activo, porque si no el rendimiento de encapsulación será altamente reducido.
En la técnica anterior, la técnica de coacervación recurre al diclorometano o al cloroformo como solvente del polímero, a un aceite de silicona como agente de coacervación, y al heptano como endurecedor.
La presente invención se refiere a un procedimiento de microencapsulación de un principio activo por coacervación que consiste en:
-
la desolvatación facilitada o coacervación de un polímero disuelto en un solvente orgánico que contiene dicho principio activo, estando dicha coacervación inducida por la adición de un no solvente y traduciéndose en el depósito del polímero en la superficie de dicho principio activo, y a continuación
-
el endurecimiento del depósito de polímero por adición de un agente endurecedor, traduciéndose dicho endurecimiento mediante la formación de una película continua que envuelve dicho principio activo,
caracterizado porque
-
el solvente del polímero es un solvente orgánico no clorado con un punto de ebullición comprendido entre 30ºC y 240ºC y de permitividad dieléctrica relativa y comprendida entre 4 y 60, ventajosamente seleccionado de entre acetato de etilo, N-metilpirrolidona, metiletilcetona, ácido acético, carbonato de propileno y sus mezclas,
-
el no-solvente es un alcohol o una cetona que comprende de 2 a 5 átomos, y preferentemente 2 ó 3 átomos de carbono, en particular etanol (\varepsilon=24), propan-2-ol (\varepsilon=18), propano-1,2-diol (\varepsilon entre 18 y 24) y glicerol (\varepsilon=40), o metiletilcetona (\varepsilon=18),
-
el agente endurecedor seleccionado de entre el agua, los alcoholes que comprenden 1 a 4 átomos de carbono con la condición de que el agente endurecedor sea un alcohol diferente del no-solvente, y sus mezclas.
Aunque la N-metilpirrolodona sea de clase 2 como el diclorometano, su concentración límite es claramente más elevada (4840 ppm frente a 600 ppm para el diclorometano).
Ventajosamente, el no-solvente y el endurecedor se seleccionan respectivamente entre las siguientes parejas: propano-1,2-diol y propan-2-ol, glicerol y propano-1,2-diol, glicerol y propan-2-ol, propan-2-ol y propano-1,2-diol.
Según una forma de realización preferida, el polímero es un polímero biodegradable cuya masa molecular en peso (peso molecular) está comprendida entre 10.000 y 90.000 g/mol, preferentemente entre 15.000 y 50.000 g/mol, cuyo índice de polidispersión (Ip) está comprendido entre 1 y 3,5, preferentemente entre 1,5 y 2,5.
Se indicará a continuación un determinado número de otras características adicionales para ilustrar diversos modos de utilización preferidos de la invención.
Según dichas características adicionales, el polímero es un polímero de ácido láctico (PLA) o un copolímero de ácidos láctico y glicólico (PLAGA).
El polímero es un PLAGA tal que peso molecular está comprendido entre 15.000 y 20.000 g/mol, preferentemente igual a 17.500, Ip está comprendido entre 1 y 2, preferentemente igual a 1,6, y el porcentaje de ácido glicólico es inferior al 30%, preferentemente igual al 25%.
La concentración de polímero en el solvente está comprendida entre el 1 y el 10%, (p/v), preferentemente del orden del 4% (p/v).
La relación volumétrica no-solvente/solvente está comprendida entre 1/2 y 1/1.
La temperatura de coacervación es inferior a la temperatura de transición vidriosa del polímero, preferentemente inferior o igual a una temperatura de 25ºC, preferentemente inferior a 4ºC, preferentemente inferior o igual a -4ºC.
El no-solvente se añade en unas dosis sucesivas de 200 \mul a 1 ml.
La coacervación se lleva a cabo mediante agitación, por ejemplo mediante agitación magnética, a una velocidad comprendida entre 200 y 1.000 r/min.
El agente endurecedor contiene además un agente tensioactivo, estando la concentración de dicho agente tensioactivo en el agente endurecedor comprendida entre 0,1 y 10% (v/v), en particular entre 0,5 y 10% (v/v).
El agente tensioactivo es un éster de sorbitan, por ejemplo el Tween® 80, o el alcohol polivinílico.
La relación volumétrica agente endurecedor/solvente está comprendida entre 5/1 y 180 /1, preferentemente entre 15/1 y 120/1.
El endurecimiento de las microesferas se lleva a cabo mediante agitación, por ejemplo magnética a una velocidad comprendida entre 500 y 1.500 r/min.
La temperatura de endurecimiento es inferior o igual a una temperatura de 25ºC, preferentemente inferior a 4ºC, preferentemente incluso inferior o igual a 0,5ºC.
El endurecedor se añade en varias veces, preferentemente en cuatro veces como mínimo.
El endurecimiento dura entre 2 y 4 horas.
Las micropartículas obtenidas después del endurecimiento se filtran sobre un sistema Millipore®, mediante centrifugación o sobre un papel de filtro plegado.
Cuando el principio activo forma una dispersión en la solución de polímero, el solvente y el no-solvente presentan una viscosidad suficientemente elevada para estabilizar el principio activo.
La granulometría del principio activo está comprendida entre 1 y 50 micras, y preferentemente entre 5 \mum y 30 \mum.
Según una forma de realización preferida, el solvente es N-metilpirrolidona, el no-solvente es etanol y el endurecedor es agua.
Según otra forma de realización preferida, el solvente es acetato de etilo, el no-solvente es propan-2-ol, y el endurecedor agua. El polímero ees un PLAGA 72:25 tal que peso molecular está comprendido entre 15.000 y 20.000, preferentemente igual a 17.500, Ip comprendido entre 1 y 2, preferentemente igual a 1,6.
Según una tercera forma de realización, el solvente es ácido acético, el endurecedor es agua, y el polímero es un PLAGA 50:50.
En el marco de la presente invención, cuando el principio activo es insoluble en el solvente del polímero, se prepara ya sea una suspensión, o bien una emulsión.
Para preparar la suspensión, el principio activo se tritura en el mortero y después se pone en suspensión en el solvente. La suspensión se puede homogeneizar mediante una agitación magnética: la coacervación se lleva a cabo por lo tanto mediante agitación magnética. La suspensión puede asimismo homogeneizarse mediante una agitación mecánica, a una velocidad variable (agitador de hélice, Heidolph RGL500, Prolabo, Paris, France) o con la ayuda de un Ultra-Turrax® T25 (Prolabo, Paris, France). En los dos últimos casos, la coacervación se realiza por lo tanto mediante una agitación mecánica.
La dispersión del principio activo en la solución de polímero se puede asimismo llevar a cabo clásicamente mediante una agitación por ultrasonidos.
De este modo, el principio activo se puede dispersar mediante ultrasonidos para formar una dispersión en la solución del polímero, y la coacervación se puede llevar a cabo mediante una agitación suave, preferentemente de tipo magnético o mecánico.
Cuando el principio activo es hidrosoluble, para preparar la emulsión, el principio activo se disuelve en agua, después se prepara una emulsión agua/solvente del polímero mediante una agitación mecánica. La coacervación se realiza a continuación mediante una agitación mecánica.
Cuando el principio activo es soluble en el solvente del polímero, la coacervación se realiza mediante una agitación mecánica.
En el marco de la presente invención, el polímero es un polímero biodegradable de uso frecuente en la encapsulación de principios activos, preferentemente un PLA o un PLAGA, preferentemente un PLAGA de masa molar en peso (peso molecular) comprendida entre 10.000 y 90.000, de masa molar en número (Mn) comprendida entre 40.000 y 40.000, de índice de polidispersión (Ip) comprendido entre 1 y 3,5 y en el que la proporción de glicólido está comprendida entre 10 y 60%. Se preferirán los polipéptidos de masa molar en peso elevada superior o igual a 15.000 g/mol porque permite aumentar el rendimiento de fabricación aumentando el volumen de la fase de coacervato. Se preferirán asimismo los polímeros cuyo índice de polidispersión es bajo (Ip \leq 2,6), porque las fracciones de bajo peso molecular permanecen en solución y provocan una reducción del rendimiento, o provocan la aglomeración de las micropartículas pegándose a su superficie.
El PLAGA es por ejemplo el Resomer® RG 502 (Boehringer Ingelheim, peso molecular=14.300 g/mol), Mn 6900 g/mol, Ip, 2,5, 50% de glicólido), el Resomer® RG 756 (peso molecular=89.800 g/mol, Mn=35 200 g/mol, Ip, 2,6, 25% de glicólido), el Resomer® RG 858 (peso molecular=87.000 g/mol, Mn=22.000 g/mol, Ip, 3,9, 15% de glicólido), el Phusiline suministrado por Phusis (peso molecular=17.500 g/mol, Mn=10.940 g/mol, Ip=1,6, 25% de glicólido).
La concentración de polímero en el solvente debe ser suficiente para aumentar la viscosidad del medio, lo que permite estabilizar las gotitas del coacervato dispersas y limitar su agregación, por una parte, y disminuir la formación de micropartículas de pequeño tamaño, por otra parte.
La concentración de polímero está preferentemente comprendida entre 1 y 10% (p/v), preferentemente incluso igual a aproximadamente el 4% (p/v).
Las viscosidades del solvente y del no solvente deben ser suficientes para estabilizar las gotitas de coacervato.
El volumen de no-solvente a añadir está definido de forma que lleve el sistema al umbral de la estabilidad y a obtener un coacervato estable. Sin embargo, el volumen de no-solvente depende asimismo de la concentración de los cristales de principio activo en suspensión en la solución orgánica de polímero.
La adición de un exceso de no-solvente permite acelerar el endurecimiento de la pared de las micropartículas, prevenir su aglomeración y mejorar la extracción del solvente.
La velocidad de adición de no solvente es suficientemente baja para evitar la formación de un gran número de micropartículas demasiado pequeñas, es decir de tamaño comprendido entre 1 y 2 \mum. Además, cuanto más lenta es la separación de fase, más uniforme es la distribución granulométrica de las micropartículas y más lisa es la superficie de las micropartículas. La adición de no-solvente se realiza preferentemente gradualmente mediante unas dosis de 200 \mul a 1 ml, esperando por lo menos un minuto entre cada dosis.
Una disminución de la velocidad de agitación durante la etapa de coacervación aumenta el tamaño de las gotitas de coacervato y posteriormente el de las micropartículas finales. Pero por debajo de una velocidad límite, variable en función de los sistemas, la cinética de depósito del coacervato es demasiado lenta y/o las gotitas de coacervato son demasiado grandes y no son lo suficientemente estables. Una agitación mecánica o magnética comprendida entre 200 r/min y 1.000 r/min proporciona frecuentemente unos buenos resultados.
La temperatura es el parámetro esencial de la coacervación; debe ser inferior a la temperatura de transición vidriosa del polímero. Cuanto menor es, más viscoso es el medio y menos tendencia tienen las micropartículas a agregarse.
El endurecedor ideal no debe solubilizar ni el principio activo, ni el polímero. Debe extraer fácilmente el solvente del polímero. El endurecedor empleado es agua a la que eventualmente se ha añadido un tensioactivo o un alcohol. Ventajosamente, el agua permite extraer fácilmente el solvente del polímero. Presenta, además, la ventaja de tener un coste muy bajo, de no necesitar una recuperación de los efluyentes. Sin embargo, el agua no es el endurecedor ideal, en el caso de los principios activos hidrosolubles porque cualquier contacto prolongado es responsable de la difusión del principio activo que se traduce en una tasa de encapsulación baja.
Cuando el principio activo encapsulado es hidrófilo durante el endurecimiento, se disuelve rápidamente en el agua que penetra en las micropartículas, y puede difundir en retorno fuera de las partículas. Trabajando a baja temperatura, se disminuyen los fenómenos de difusión, y por lo tanto las fugas de principio activo hacia la fase acuosa, y se mejora el rendimiento de la encapsulación.
Se pueden prever otras posibilidades para reducir la difusión del principio activo; como la saturación de la fase externa mediante un electrolito o el principio activo por si mismo, si es de bajo coste, y la asociación del agua con otro solvente, que presenta una fuerte afinidad por el solvente del polímero con el fin de extraerlo de las microesferas. De este modo, se reduce el volumen de agua empleada y se atenúa el contacto con el agua.
El tensioactivo o el alcohol permiten limitar la agregación de las micropartículas entre ellas con el fin de formar una dispersión homogénea. Se han seleccionado en función de su inocuidad. Los agentes tensioactivos se seleccionan de entre los que se utilizan frecuentemente en las formulaciones destinadas a la vía inyectable tales como los ésteres de sorbitan polioxietilenos, como el Tween® 80 (Polisorbato 80) y el Tween® 20 (Polisorbato 20) (tensioactivos hidrófilos).
El Montanox® 80 (monooleato de sorbitan polioxietileno) es un emulsionante hidrófilo, que puede formar parte de la composición de una emulsión de tipo aceite/agua.
El Montane® 80 (oleato de sorbitano) es su equivalente en la gama de los tensioactivos lipófilos. El Solutol® HS 15 (Hidroxiestearato de polietilenglicol 660) es un tensioactivo no iónico, de carácter hidrófilo utilizado en las soluciones inyectables.
El Synperonic® PE/F 68 (Poloxamer 188) es un co-polímero en bloque de polioxietileno y de polioxipropileno.
Por último, el alcohol polivinílico, se ha empleado en dos grados diferentes: el Mowiol® 4/88 y el Rhodoviol® 4/125.
El volumen de endurecedor está en función del compromiso. Debe ser suficiente para eliminar rápidamente el solvente de las microesferas, pero deberá limitar la difusión del principio activo fuera de las microesferas. El volumen se define según los criterios de solubilidad del solvente en la fase externa, de forma que la concentración final del solvente en el endurecedor sea inferior a la concentración de saturación de la fase externa en el solvente. Eliminando rápidamente el solvente, se impide la difusión del principio activo mediante la formación de una barrera de polímero. Además, las microesferas se endurecerán lo que evita la agregación.
El aumento del volumen de endurecedor, realizada de forma progresiva mediante la adición a intervalos regulares, permite extraer mejor el solvente de las micropartículas.
La relación volumétrica del endurecedor con el volumen del solvente está comprendida entre 5/1 y 180/1, y preferentemente entre 15/1 y 120/1.
Las asociaciones que utilizan ácido acético o N-metipirrolidona como solvente del polímero necesitan poco agente endurecedor para proporcionar unas microesferas sólidas, aunque la relación volumétrica de endurecedor con el volumen del solvente es ventajosamente del orden de 5/1 en dicho caso.
El método de secado de las micropartculas está en función de la rigidez de las microesferas, del tamaño y de los volúmenes a tratar.
La tendencia de las micropartículas a agregarse después del secado depende de su tasa de hidratación y de las cantidades de solvente residuales.
Si un secado al aire libre es insuficiente, la colocación al vacío y/o el aumento de la temperatura permite completarla, con la condición de que las partículas sean resistentes al vacío. Sin embargo hay que asegurarse que la velocidad y la temperatura de secado no son demasiado elevadas para evitar la aglomeración de las micropartículas.
En el caso de las asociaciones que utilizan acetato de etilo como solvente del polímero, se presenta el problema de selección del método de separación de las microesferas. En efecto, las microesferas se colman de nuevo de solvente después de una agitación de una hora en el endurecedor. Una filtración mediante un sistema Millipore®, a través de un filtro de porosidad 0,5 \mum da lugar a una masa sólido difícilmente redispersable. Además, el filtro se obstruye rápidamente debido a las microesferas todavía deformables. La separación por centrifugación sobre una alícuota de la solución no ha proporcionado el resultado esperado. Además, las microesferas se agregan y forman un depósito, no dispersable, incluso a una velocidad de centrifugación poco elevada. Otra técnica de filtración que utiliza un filtro de papel plegado, se desvela como una solución. Dicho procedimiento presenta la ventaja de una superficie de filtración importante y se realiza a presión atmosférica. Sin embargo, las microesferas más pequeñas tienen la tendencia asimismo de adsoberse en los poros y poco a poco obstruyen el filltro. Resulta asimismo difícil recuperar la totalidad de las microesferas. En cuanto al secado, se asegura una corriente de aire comprimido, después se dejan las microesferas al aire libre.
Según una forma de realización de la invención, el solvente del polímero es acetato de etilo, el no solvente es propan-2-ol, y el endurecedor es una mezcla de agua/tensioactivo, eventualmente una mezcla agua/tensioactivo/alcohol.
En dicha forma de realización, el polímero es preferentemente un PLAGA 75:25. La concentración de polímero está comprendida entre el 1 y el 5% (p/v), preferentemente igual a aproximadamente el 4% (p/v). La coacervación se lleva a cabo a temperatura ambiente, preferentemente a una temperatura inferior a 4ºC, preferentemente incluso inferior o igual a -4ºC, mediante agitación mecánica, preferentemente a 300 r/min.
La concentración de tensioactivo está comprendida entre el 1 y el 10% (v/v). El tensioactivo es el Tween® 80. Cuando el alcohol se asocia con agua, se fija la concentración de tensioactivo entre el 1 y el 10% aproximadamente y la concentración de alcohol entre el 2,5 y el 5% aproximadamente. El alcohol es ventajosamente propan-2-ol o propano-1,2-diol. La solución acuosa de endurecedor se añade por lo menos en cuatro veces. El endurecimiento dura por lo menos 2h30 y como mucho 4 horas, se realiza a temperatura ambiente, preferentemente inferior a una temperatura de 4ºC, preferentemente incluso a 0,5ºC, mediante agitación mecánica (500 r/min).
La relación volumétrica no solvente/solvente es igual a 1 /2.
La relación volumétrica endurecedor/solvente es igual a 120/1.
Cuanto menor es la temperatura de endurecimiento, más se reducirá la duración del endurecimiento. De este modo, cuando la temperatura es inferior a una temperatura de 4ºC, una duración de 4 horas es suficiente. La duración se reduce a 2h30 cuando la temperatura es de 0,5ºC.
Según otra forma de realización, el solvente es N-metilpirrrolodina, el no-solvente es etanol y el endurecedor es una mezcla agua/tensioactivo. La concentración de polímero está comprendida entre el 4 y el 10% (p/v). La coacervación y el endurecimiento se realizan a temperatura ambiente, mediante agitación magnética. La concentración de tensioactivo está comprendida entre 0,5 y 10% (v/v). La duración del endurecimiento está comprendida entre 2 y 4 horas. La relación volumétrica endurecedor/solvente es igual a a 40 /1. El polímero es preferentemente el Résomer RG® 502 o el résomer RG® 756.
La presente invención se ilustra mediante los ejemplos siguientes sin por ello limitar el alcance.
Ejemplo 1 Evaluación de las asociaciones polímero/solvente/agente de coacervación/endurecedor
En el presente estudio, se han avaluado los poli (\alpha-hidroxi-ácidos). Se han empleado, tres co-polímeros de ácido láctico y glicólico, cuyas proporciones de L-D-láctidos y glicólidos son variables. Se trata de los polímeros siguientes, suministrados por Boehringer Ingelheim:
-
el Resomer® RG 502 (peso molecular=14.300 g/mol, Mn=6.900 g/mol), que presenta 25% de L-láctido, 25% de D-láctido y 50% de glicólido,
-
el Resomer® RG 756 (peso molecular=89.800 g/mol, Mn=35.200 g/mol), que presenta 37,5% de L-láctido, 37,5% de D-láctido y 25% de glicólido,
-
el Resomer® RG 858 (peso molecular=87.000 g/mol, Mn=22.000 g/mol), que presenta 42,5% de L-láctido, 42,5% de D-láctido y 15% de glicólido,
A la vista de los solventes respectivos de los polímeros, se han seleccionado los solventes menos tóxicos. Pertenecen a los solventes de clase 2 ó 3, definidos mediante la clasificación de las líneas directrices de la ICH.
La miscibilidad de las parejas solvente/no-solvente de los tres polímeros estudiados se ha determinado a continuación. De la misma manera, los no-solventes de los polímeros se han seleccionado por su baja toxicidad.
El cribado de las asociaciones solvente/no-solvente/endurecedor se realiza en unos frascos de centelleo, en unos volúmenes de soluciones orgánicas de polímeros al 1 o al 4% p/v (para la N-metilpirrolidona y el PLAGA 50:50 exclusivamente), 5 ml de solución orgánica de polímero se colocan en un frasco de centelleo. Se añade a continuación el agente de coacervación hasta obtener turbidez, que persiste con la agitación, que es característica de la formación de coacervato. El coacervato se observa en dicha etapa al microscopio óptico. Después se vierte 1 ml de dicha mezcla en 10 ml de una solución acuosa de tensioactivo. Se observa por microscopia óptica la presencia o no de microesferas.
a) Ensayos de coacervación con el PLAGA 50:50 (Resomer® RG 502)
Los solventes en los que el PLAGA 50:50 es soluble son acetato de etilo, acetona, acetonitrilo, ácido acético, dimetilacetamida, dimetilformamida, lactato de etilo, N-metilpirrolidona y carbonato de propileno. El PLAGA 50:50 es insoluble en tolueno, propan-2-ol, glicerol, dioctilapidato, propan-1,2-diol, xileno, dietilcarbonato y metiletilcetona.
Las asociaciones para las que se observa la formación de un coacervato y de microesferas son los siguientes:
-
acetato de etilo/propan-2-ol/agua + Tween® 80,
-
ácido acético/propan-1,2-diol o propan-2-ol/agua + Tween® 80,
-
N-metilpirrolidona/etanol/agua + Tween® 80 o propan-2-ol,
-
N-metilpirrolidona/metiletilcetona o propan-2-ol /agua + Tween® 80,
-
Carbonato de propileno/propan-2-ol/agua eventualmente con Tween® 80, etanol o NaCl.
El ácido acético se puede emplear como solvente del polímero y dar lugar a la formación de un coacervato y de microesferas bien individualizadas, con la condición de utilizar agua como endurecedor. Efectivamente, se forman las gotitas de coacervato en la asociación, ácido acético/propan-2-ol pero en presencia de metiletilcetona o propan-1,2-diol como endurecedores, las gotitas de coacervato no conservan su forma esférica y se forman unos montones de polímeros.
La asociación acetato de etilo/propan-2-ol/agua + Tween® 80 proporciona buenos resultados así como la asociación N-metilpirrolidona/etanol/agua + Tween® 80. Dicho estudio se ha completado con la búsqueda de endurecedores. El propano-1,2-diol y el propan-2-ol se presentan como unos buenos candidatos. Sin embargo, se puede destacar una capacidad de extracción del solvente menor con propan-1,2-diol que en presencia de propan-2-ol.
El carbonato de propileno es un solvente interesante debido a su baja toxicidad pero también por su solubilidad parcial en agua. La asociación carbonato de propileno/propan-2-ol permite liberarse del agua gracias a la posibilidad de sustituir la fase externa mediante un solvente o por lo menos, limitar la difusión del principio activo, mediante la adición de un electrolito en la fase externa o mediante la mezcla de agua y de un solvente.
b) Ensayos de coacervación con el PLAGA 75:25 (Resomer® RG 756)
Los solventes en los que el PLAGA 75:25 es soluble son acetato de etilo, acetona, acetonitrilo, ácido acético, dimetilacetamida, dimetilformamida, éter dietílico, metiletilcetona y N-metilpirrolidona.
El PLAGA 75:25 es insoluble en tolueno, propan-2-ol, glicerol, propan-1,2-diol, xileno, carbonato de propileno, dioctiladipato y trietilcitrato.
Los dos solventes que proporcionan los mejores resultados son ácido acético y acetato de etilo. Los estudios se han enfocado por lo tanto en la evaluación de las asociaciones ácido acético/glicerol y ácido acético/propan-1,2-diol así como las parejas acetato de etilo/propan-2-ol y acetato de etilo/propan-1,2-diol.
Las asociaciones para las que se observa la formación de microesferas individualizadas son:
-
acetato de etilo/propan-1,2-diol/agua + Tween® 80 o propan-2-ol,
-
ácido acético/glicerol o propan-1,2-diol/agua + Tween® 80.
c) Ensayos de coacervación con el PLAGA 85:15 (Resomer® RG 858)
Los solventes en los que el PLAGA 85:15 es soluble son acetato de etilo, acetona, acetonitrilo, ácido acético, dimetilformamida, etanolamina, etilendiamina, metiletilcetona, N-metilpirrolidona, tolueno y trietilcitrato. El PLAGA 85:15 es insoluble en propan-2-ol, glicerol, propan-1,2-diol, dioctilapidato y xileno.
Las asociaciones para las que se observa la formación de un coacervato y de microesferas son los siguientes:
-
acetato de etilo/propan-2-ol o propano.1,2-diol/agua + Tween® 80,
-
acetato de etilo/propan-2-ol/propan-1,2-diol,
-
acetato de etilo/propan-1,2-diol/propan-2-ol,
-
ácido acético/glicerol (agua + Tween® 80) o propan-1,2-diol o propan-2-ol,
-
ácido acético o metiletilcetona/ propan-1,2-diol/agua + Tween® 80,
-
ácido acético/propan-2-ol/propan-1,2-diol,
-
N-metilpirrolidona o metiletilcetona/ propan-2-ol /agua + Tween® 80,
-
metiletilcetona/propan-1,2-diol/ propan-2-ol.
Ejemplo 2 Realización de microesferas no cargadas de principio activo haciendo variar los parámetros de caocervación
En un primer momento las condiciones operativas se establecen para la preparación de microesferas sin principio activo, con el fin de preparar unas partículas de la medida deseada. Se estudia la influencia de diferentes factores como el volumen de agente de caocervación añadido, el volumen de endurecedor, el tipo y la velocidad de agitación, y el método de recogida de las microesferas.
El polímero se disuelve en 50 ml de solvente orgánico (vaso de precipitado nº 1) para proporcionar una solución al 1% (p/v). La concentración de polímero se lleva al 4% (p/v) cuando el solvente es la N-metilpirrolidona. Mediante agitación, se añade el agente de coacervación hasta la obtención de un coacervato estable y visible. Después se vierte la mezcla en una solución de endurecedor a la que se ha añadido un tensioactivo (vaso de precipitado nº 2) mediante agitación. Las microesferas se recuperan a continuación por filtración. Las asociaciones ensayadas son las seleccionadas en el ejemplo 1.
a) con el PLAGA 50:50 (Resomer® RG 502)
Los diferentes protocolos correspondientes a cada una de las asociaciones retenidas se resumen en la tabla 1.
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(Tabla pasa a página siguiente)
1
b) Aplicación con el PLAGA 75:25 (Resomer® RG 756)
Se obtienen unas microesferas en las condiciones descritas en la tabla 2 con acetato de etilo como solvente. Se presentan tres posibilidades de agitación para la asociación acetato de etilo/propano-1,2-diol/agua + Montanox® 80 o Tween® 80: la agitación mediante los ultrasonidos, la agitación mecánica con palas y la agitación magnética. No existen unas diferencias notables en la morfología o el tamaño de las microesferas que puedan justificar la selección de uno de dichos métodos.
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(Tabla pasa a página siguiente)
2
Ejemplo 3 Preparación de microesferas cargadas de 5-fluorouracilo (5-FU) como principio activo
Los ensayos se llevan a cabo con las asociaciones del ejemplo 1 a) y b) que han conducido a la observación de un coacervato.
a) Influencia del principio activo sobre la coacervación
El principio activo a baja concentración (5% en peso) forma con la solución de polímero una dispersión homogénea. La estabilidad de la dispersión depende de los solventes; de este modo la N-metilpirrolidona, que es un solvente viscoso, conduce a una mejor estabilidad de la dispersión y las pérdidas de antimitótico por decantación o adsorción sobre las paredes de los vasos de precipitado han disminuido.
El empleo de propan-1,2-diol como agente de coacervación estabiliza más el sistema aumentando la viscosidad del medio.
b) Rendimiento de producción
Varía del 15 al 100% según las asociaciones. Las asociaciones que utilizan acetato de etilo como solvente del polímero proporcionan los mejores rendimientos, cercanos al 100%.
c) Tasa y rendimiento de encapsulación
Cuando se aumentan las cargas teóricas en principio activo, el rendimiento de encapsulación es muy débil.
Un paso por los ultrasonidos permite individualizar las partículas de principio activo. Cuando se trabaja con unas concentraciones bajas, la dispersión es homogénea y se alcanzan unos rendimientos de encapsulación del 70%.
Ejemplo 4 Estudio de la asociación N-metilpirrolidona/etanol/agua + tensioactivo
De entre los polímeros ensayados solubles en la N-metilpirrolidona, se retiene:
-
Résomer® RG 502 (Boehringer Ingelheim), que es un D,L-PLAGA 50:50,
-
Résomer® RG 756 (Boehringer Ingelheim) y Phusiline (Saint-Ismier) que son unos D,L-PLAGA 75:25.
La formulación inicial de las micropartículas utiliza una sollución orgánica de polímero a 4 o al 10% (p/v) para un volumen de solvente de 5 ml. La coacervación se prepara mediante agitación magnética. El no-solvente del polímero se añade con la ayuda de una micropipeta, ml a ml. A partir de la aparición de una turbidez de la solución, se extrae una muestra y se observa al microscopio óptico. Un minuto después de la aparición de la turbidez, el medio de coacervación se vierte gota a gota en 200 ml de endurecedor (agua + Tween® 80 o PVA). El endurecimiento de las micropartículas se prepara mediante agitación mecánica. Una nueva observación al microscopio óptico de las micropartículas se realiza durante el endurecimiento. Después las micropartículas se filtran la vacío, o a presión atmosférica sobre papel de filtro en caso de imposibilidad de filtración al vacío (obturación casi inmediata del filtro o duración de la filtración demasiado larga). Por último, las micropartículas se observan justo después de la filtración y después de la liofilización.
Las micropartículas obtenidas con la asociación NMP/etanol/agua + tensioactivo son, en microscopia óptica, esféricas, lisas y regulares, sea cual sea el estado de la formulación y sea cual sea el tipo de polímero.
Para todos los lotes preparados, la filtración después del endurecimiento se ha realizado sobre papel de filtro y a presión atmosférica. El tamaño de las micropartículas está comprendido entre 30 y 50 \mum. Se han observado asimismo numerosas micropartículas de aproximadamente 5 \mum de diámetro.
Influencia del tipo de polímero y de su concentración
Las micropartículas obtenidas presentan todas el mismo aspecto en microscopia óptica.
Los mejores rendimientos se obtienen con Resomer® RG 502 y Resomer® RG 756 en las condiciones siguientes (tabla 3).
3
Influencia de la naturaleza del endurecedor y del tiempo de endurecimiento
El tipo de endurecedor (agua, agua + Tween® 80, o agua + PVA), para el mismo polímero PLAGA 50:50 (RG 502) y a temperatura ambiente, no influye ni en la filtración ni en el rendimiento de fabricación de las micropartículas que permanece comprendido entre 17,5 y 23,8%.
El tiempo de endurecimiento, para el mismo polímero PLAGA 50:50 (RG 502), permite aumentar el rendimiento de fabricación de aproximadamente el 10%, a temperatura ambiente.
Influencia de la temperatura a) Durante el endurecimiento
Un endurecimiento a una temperatura inferior a 4ºC ha permitido doblar el rendimiento de fabricación de las micropartículas, para el PLAGA 50:50 (RG 502) : 35,9 frente a 17,5%.
b) Durante la coacervación
Las manipulaciones realizadas en su totalidad a una temperatura inferior a 4ºC presentan un rendimiento de fabricación del 10,5% máximo.
La asociación N-metilpirrolidona/etanol/agua + tensioactivo conduce a la formación de micropartículas que presentan un aspecto satisfactorio en microscopia óptica.
Ejemplo 5 Microesferas cargadas con la progesterona o el budesónido
La progesterona y el budesonido son unos principios activos hidrófobos solubles en acetato de etilo.
Se utiliza la asociación acetato de etilo/propan-2-ol/agua + Tween® 80, y el D,L-PLAGA 75:25 (Phusis, Saint-Ismier) como polímero.
Los rendimientos de fabricación son todos superiores al 90%.
Los resultados obtenidos se agrupan en la tabla 4.
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(Tabla pasa a página siguiente)
4
Las tasas y los rendimientos de encapsulación de los principios activos figuran en la tabla siguiente y se calculan como sigue:
-T teo=[ peso del principio activo/(peso de polímero + peso de principio activo)] x 100,
- T exp.=[ peso de principio activo/peso de micropartículas secas] x 100, permiten calcular el rendimiento de encapsulación R:
- R=[ Texp./Tteo.] x 100
Tasas y rendimientos de encapsulación de la progesterona y del budesonido con el PLAGA 75:25 (Phusis)
Lote Tasa teórica Tasa experimental Rendimiento de Tasa de humedad
encapsulación residual
1 (progesterona) 12,4% 8,2% 66,1% 11,9%
2 (progesterona) 13,1% 9,5% 72,5% -
3 (budesonido) 13,3% 8,0% 60,1% -
4 (budesonido) 13,0% 8,8% 67,7% 16,4%
La asociación acetato de etilo/propan-2-ol/agua + tensioactivo conduce a la formación de micropartículas que presentan un aspecto satisfactorio en microscopia óptica. Por el contrario, las micropartículas obtenidas a partir de dicho par solvente/no solvente son más frágiles y se secan al aire libre, por lo tanto a temperatura ambiente y a presión atmosférica, para no aglomerarse de forma irreversible. Los rendimientos de fabricación son de aproximadamente el 100%. La agregación es el principal problema que se encuentra con dicha asociación solvente/no solvente/endurecedor. Se puede reducir actuando sobre diferentes parámetros de la formulación. La temperatura a la que se lleva a cabo la coacervación es un factor principalmente esencial: reducida a -4ºC, permite coagular el polímero y volver rígidas a las macripartículas que, de este modo, se individualizan y no se pegan más entre ellas.

Claims (21)

1. Procedimiento de microencapsulación de un principio activo por coacervación, que consiste en
-
la desolvatación facilitada o coacervación de un polímero disuelto en un solvente orgánico que contiene dicho principio activo, estando dicha coacervación inducida por la adición de un no-solvente y traduciéndose en el depósito del polímero en la superficie de dicho principio activo, después
-
el endurecimiento del depósito de polímero por adición de un agente endurecedor, traduciéndose dicho endurecimiento mediante la formación de una película continua que envuelve el principio activo,
caracterizado porque
-
el solvente del polímero es un solvente orgánico no clorado con un punto de ebullición comprendido entre 30ºC y 240ºC y de permitividad dieléctrica relativa y comprendida entre 4 y 60, ventajosamente seleccionado de entre acetato de etilo, N-metilpirrolidona, metiletilcetona, ácido acético, carbonato de propileno y sus mezclas,
-
el no-solvente es un alcohol o una cetona que comprende 2 a 5 átomos, y preferentemente 2 ó 3 átomos de carbono, en particular etanol (\varepsilon=24), propan-2-ol (\varepsilon=18), propan-1,2-diol (\varepsilon entre 18 y 24) y glicerol (\varepsilon=40), o metiletilcetona (\varepsilon=18),
-
el agente endurecedor se selecciona de entre el agua, los alcoholes que comprenden de 1 a 4 átomos de carbono con la condición de que el agente endurecedor sea un alcohol diferente del no-solvente, y sus mezclas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el no-solvente y el endurecedor se seleccionan respectivamente de entre las siguientes parejas: propan-1,2-diol y propan-2-ol, glicerol y propan-1,2-diol, glicerol y propan-2-ol, propan-2-ol y propan-1,2-diol.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque el polímero es un polímero biodegradable cuya masa molecular en peso (peso molecular) está comprendida entre 10.000 y 90.000 g/mol, preferentemente entre 15.000 y 50.000 g/mol, cuyo índice de polidispersión (Ip) está comprendido entre 1 y 3,5, preferentemente entre 1,5 y 2,5.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque el polímero es un polímero de ácido láctico (PLA) o un polímero de ácidos láctico y glicólico (PLAGA).
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque el polímero es un PLAGA tal que su peso molecular está comprendido entre 15.000 y 25.000, preferentemente igual a 17.500, Ip está comprendido entre 1 y 2, preferentemente igual a 1,6, y el porcentaje de ácido glicólico es inferior al 30%, preferentemente igual al 25%.
6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la concentración de polímero en el solvente está comprendida entre el 1 y el 10% (p/v), preferentemente del orden del 4% (p/v).
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación volumétrica no solvente/solvente está comprendida entre 1 /2 y 1/1.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la temperatura de coacervación es inferior a la temperatura de transición vidriosa del polímero, preferentemente inferior o inferior o igual a 25ºC, preferentemente inferior a 4ºC, preferentemente incluso igual a -4ºC.
9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente endurecedor contiene además un agente tensioactivo, estando la concentración de dicho agente tensioactivo en el agente endurecedor comprendida entre el 0,1 y el 10% (v/v).
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el agente tensioactivo es un éster de sorbitan, por ejemplo el Polisorbato 80, o alcohol polivinílico.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la relación volumétrica agente endurecedor/solvente está comprendida entre 5/1 y 180/1, y preferentemente entre 15/1 y 120/1.
12. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el endurecimiento de las microesferas se prepara mediante agitación a una velocidad comprendida entre 500 y 1500 r/min.
13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la temperatura de endurecimiento es inferior o igual a una temperatura de 25ºC, preferentemente inferior a 4ºC, preferentemente incluso inferior o igual a 0,5ºC.
14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando el principio activo forma una dispersión en la solución de polímero, el solvente y el no-solvente presentan una viscosidad suficientemente elevada para estabilizar el principio activo.
15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el principio activo se dispersa con los ultrasonidos para formar una dispersión en la solución de polímero, y la coacervación se prepara mediante agitación suave, preferentemente de tipo magnético o mecánico.
16. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la granulometría del principio activo está comprendida entre 1 y 50 micrómetros, y preferentemente entre 5 \mum y 30 \mum.
17. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el solvente es N-metilpirrolidona, el no-solvente es etanol, y el endurecedor es agua.
18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el solvente es acetato de etilo.
19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque el solvente es acetato de etilo, el no-solvente es propan-2-ol, y el endurecedor es agua.
20. Procedimiento según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque el polímero es un PLAGA 75:25 tal que su peso molecular está comprendido entre 15.000 y 20.000, preferentemente igual a 17.500, e Ip está comprendido entre 1 y 2, preferentemente igual a 1,6.
21. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el solvente es ácido acético, el endurecedor es agua, y el polímero es un PLAGA 50:50.
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