ES2254717T3 - Copolimeros de bloque multi-brazo y composiciones farmaceuticas. - Google Patents

Copolimeros de bloque multi-brazo y composiciones farmaceuticas.

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ES2254717T3 ES02761075T ES02761075T ES2254717T3 ES 2254717 T3 ES2254717 T3 ES 2254717T3 ES 02761075 T ES02761075 T ES 02761075T ES 02761075 T ES02761075 T ES 02761075T ES 2254717 T3 ES2254717 T3 ES 2254717T3
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Abstract

Una composición farmacéutica que comprende: un copolímero de bloque multi-brazo, comprendiendo el copolímero de bloque una molécula de núcleo central que comprende un resto de un poliol, y al menos tres brazos copoliméricos unidos covalentemente a la molécula de núcleo central, comprendiendo cada copolímero un segmento polimérico hidrófobo interno unido covalentemente a la molécula de núcleo central y un fragmento polimérico hidrófilo externo unido al segmento polimérico hidrófobo, donde la molécula de núcleo central y el segmento polimérico hidrófobo definen una región de núcleo hidrófobo, y al menos un agente biológicamente activo atrapado dentro de la región de núcleo hidrófobo del copolímero de bloque multi-brazo.

Description

Copolímeros de bloque multi-brazo y composiciones farmacéuticas.
Campo de la invención
La invención se refiere a copolímeros multi-brazo que contienen una región núcleo hidrófoba y una región externa hidrófila, a métodos de fabricación de dichos copolímeros y a métodos de uso de dichos copolímeros como vehículos para el suministro de fármacos.
Antecedentes de la invención
La solubilización y suministro de fármacos hidrófobos es uno de los desafíos más importantes en la formulación farmacéutica, particularmente ya que la mayoría de fármacos son hidrófobos. Dichos fármacos tienden a precipitar en un ambiente acuoso, tal como la corriente circulatoria. Cuando el fármaco se suministra por vía oral o parenteral, se necesita un cierto nivel de solubilidad acuosa para adecuar la absorción y la biodisponibilidad.
Los tensioactivos de calidad farmacéutica, tales como Tween® 80 ó Cremophor®, se han usado ampliamente en formulaciones para compensar la baja solubilidad acuosa de los fármacos hidrófobos. Estos tensioactivos solubilizan los fármacos hidrófobos formando estructuras micelares en medio acuoso. Desafortunadamente, estos tensioactivos se han asociado con reacciones alérgicas graves e hipersensibilidad cuando se administran a pacientes (Kris, et al., Cáncer Treatment REP, 70:5, (1986)). Después de la administración parenteral, estos vehículos de fármaco micelares se disgregan cuando la concentración está por debajo de su concentración micelar crítica (CMC), lo que da como resultado una rápida liberación del fármaco. Es decir, además de la posibilidad de los efectos secundarios negativos después de la administración, los vehículos convencionales basados en tensioactivos carecen también de capacidad para proporcionar la liberación controlada de un fármaco.
El documento EP-A2-0462408 (Bayer AG) se refiere a líquidos funcionales basados en agua que contienen polímeros de polioxialquileno como agentes espesantes y a los propios polímeros de polioxialquileno. Se señala que los líquidos descritos tienen uso como lubricantes, fluidos para trabajar con metales o agentes hidráulicos o de transferencia de calor.
La Patente de Estados Unidos Nº 3.101.374 (Cesionario: Wyandotte Chemicals Corporation) describe ciertos tensioactivos preparados a partir de óxidos de alquileno. Los tensioactivos se describen como detergentes de propósito general altamente eficaces.
La Patente de Estados Unidos Nº 5.543.158 se refiere a nanopartículas biodegradables e inyectables y micropartículas para el suministro controlado de materiales biológicamente activos y para propósitos de diagnóstico. Las partículas se dice que tienen un núcleo sólido biodegradable que contiene un material biológicamente activo y restos poli(alquilenglicol) sobre la superficie.
Por lo tanto, permanece una necesidad en la técnica por un método para conferir los niveles adecuados de solubilidad acuosa a un fármaco hidrófobo de manera que el fármaco pueda administrarse de una manera terapéuticamente eficaz.
Sumario de la invención
La invención se refiere a una composición farmacéutica que comprende:
un copolímero de bloque multi-brazo, comprendiendo el copolímero de bloque una molécula de núcleo central que comprende un resto de un poliol, y al menos tres brazos copoliméricos unidos covalentemente a la molécula de núcleo central, comprendiendo cada brazo copolimérico un segmento polimérico hidrófobo interno unido covalentemente a la molécula de núcleo central y un segmento polimérico hidrófilo externo unido al segmento polimérico hidrófobo, donde la molécula de núcleo central y el segmento polimérico hidrófobo definen una región de núcleo hidrófobo, y
Al menos un agente biológicamente activo atrapado dentro de la región de núcleo hidrófobo del copolímero de bloque multi-brazo.
El agente biológicamente activo se selecciona entre el grupo compuesto por 3,4-di-[1-metil 6-nitro-3-indolil]-1H-pirrol-2,5-diona (MNIPD), simvastatina, indometacina, butirato de pivaloiloximetilo, ciclosporina A, paclitaxel, análogos de los mismos, y sales farmacéuticamente aceptables de los mismo. Los copolímeros de bloque multi-brazo comprenden una molécula de núcleo central, tal como un resto de un poliol y al menos tres brazos copoliméricos unidos covalentemente a la molécula de núcleo central, comprendiendo cada brazo copolimérico un segmento polimérico hidrófobo interno unido covalentemente a la molécula de núcleo central y un segmento polimérico hidrófilo externo unido covalentemente al segmento polimérico hidrófobo. El copolímero de bloque proporciona una estructura micelar unimolecular, donde la molécula de núcleo central y el segmento polimérico hidrófobo definen una región de núcleo hidrófobo y el segmento polimérico define una región hidrófila externa. La solubilidad de los agentes biológicamente activos hidrófobos puede mejorarse por atrapamiento dentro de la región de núcleo hidrófobo de los copolímeros de bloque. Por tanto, el suministro mejorado de fármacos hidrófobos puede obtenerse administrando una composición farmacéutica a un mamífero, comprendiendo la composición farmacéutica un copolímero de bloque multi-brazo de la invención que tiene un fármaco atrapado en el interior de la región de núcleo hidrófoba del mismo.
Breve descripción de los dibujos
Habiendo descrito la invención por lo tanto en términos generales, se hará referencia ahora a las figuras adjuntas, en las que:
La figura 1 es una ilustración de la estructura de una realización del copolímero de bloque multi-brazo de la invención;
La figura 2 proporciona perfiles de liberación para el fármaco 3,4-di[1-metil 6-nitro -3-indolil]-1H-pirrol-2,5-diona (MNIPD), en diversas composiciones poliméricas;
La figura 3 proporciona perfiles de liberación para el fármaco, simvastatina, en diversas composiciones polimé-
ricas;
La figura 4 proporciona un perfil de liberación para simvastatina en un derivado bisfosfonato ejemplar de un copolímero de bloque multi-brazo;
La figura 5 proporciona perfiles de liberación para el fármaco, paclitaxel, en dos realizaciones de copolímeros de bloque multi-brazo de la invención;
La figura 6 proporciona perfiles de liberación para el fármaco, indometacina, en diversas composiciones polimé-
ricas;
La figura 7 proporciona perfiles de liberación para el fármaco, butirato de pivaloximetilo, en dos realizaciones de copolímero de bloque multi-brazo de la invención;
La figura 8 proporciona un perfil de liberación para el fármaco, ciclosporina A, en una realización de copolímero de bloque multi-brazo de la invención;
La figura 9 proporciona un perfil de liberación para el fármaco, paclitaxel, en una realización de copolímero de bloque multi-brazo de la invención;
La figura 10 proporciona una comparación del efecto in vivo de una formulación de Taxol® convencional frente a un copolímero de bloque de 8 brazos de poli(lactida)-mPEG/formulación de Taxol® de la invención sobre el crecimiento del tumor pulmonar; y
La figura 11 es un ejemplo de datos de difusión dinámica de luz (DLS).
Descripción detallada de la invención
La presente invención se describirá ahora más completamente en lo sucesivo en este documento. Esta invención puede realizarse sin embargo de muchas formas diferentes y no debería interpretarse como limitad a las realizaciones mostradas en este documento. En lugar de ello estas realizaciones se proporcionan de manera que esta descripción será minuciosa y completa y conducirá completamente al alcance de la invención para los especialistas en la técnica.
1. Definiciones
Las expresiones "grupo funcional", "resto activo", "grupo activante", "sitio reactivo", "grupo químicamente reactivo", y "resto químicamente reactivo" se usan en la técnica y en este documento para referirse a porciones o unidades distintas y definibles de una molécula. Los términos son en parte sinónimos en las técnicas químicas y se usan en este documento para indicar las porciones de moléculas que realizan alguna función o actividad y que son reactivas con otras moléculas. El término "activo", cuando se usa junto con grupos funcionales pretende incluir aquellos grupos funcionales que reaccionan fácilmente con grupos electrófilos o nucleófilos sobre otras moléculas, en contraste con aquellos grupos que requieren catalizadores fuertes o condiciones de reacción poco prácticas para reaccionar (es decir grupos "no reactivos" o "inertes"). Por ejemplo, como se entenderá la técnica, la expresión "éster activo" incluiría aquellos ésteres que reaccionan fácilmente con grupos nucleófilos tales como aminas. Los ésteres activos ejemplares incluyen N-hidroxisuccinimidil ésteres ó 1-benzotriazolil ésteres. Típicamente, un éster activo reaccionará con una amina en medio acuoso en cuestión de minutos, mientras que ciertos ésteres, tales como ésteres de metilo o etilo, requieren un catalizador fuerte para reaccionar con un grupo nucleófilo.
El término "unión" o "enlazador" se usa en este documento para hacer referencia a un átomo, grupos de átomos o enlaces que se forman normalmente como resultado de una reacción química. Un enlazador de la invención típicamente une los restos conectores, tales como dos segmentos poliméricos, mediante uno o más enlaces covalentes. Las uniones hidrolíticamente estables significan que las uniones son sustancialmente estables en agua y que no reaccionan en un grado significativo con agua a pH útiles, por ejemplo en condiciones fisiológicas durante un periodo de tiempo prolongado, quizás incluso indefinidamente. Las uniones hidrolíticamente inestables o degradables significa que las uniones son degradables en agua o en soluciones acuosas como incluyendo por ejemplo sangre. Las uniones enzimáticamente inestables o degradables significan que la unión puede degradarse por una o más
enzimas.
El término "alquilo" se refiere a cadenas de hidrocarburo que varían típicamente de aproximadamente 1 a aproximadamente 12 átomos de carbono de longitud e incluyen cadenas lineales y ramificadas. Las cadenas de hidrocarburo pueden estar saturadas o insaturadas. La expresión "alquilo sustituido" se refiere a un grupo de alquilo sustituido con uno o más sustituyentes no interferentes, tales como aunque sin limitación cicloalquilo C3-C6, por ejemplo ciclopropilo, ciclobutilo, y similares; acetileno; ciano; alcoxi; por ejemplo metoxi, etoxi y similares, alcanoiloxi inferior, por ejemplo acetoxi: hidroxi,; carboxilo; amino, alquilamino inferior, por ejemplo metilamino; acetona; halo; por ejemplo cloro o bromo; fenilo, fenilo sustituido y similares.
"Alcoxi" se refiere a un grupo -O-R, en el que R es alquilo o alquilo sustituido, preferiblemente alquilo C1-C6 (por ejemplo, metoxi o etoxi).
"Arilo" significa uno o más anillos aromáticos, cada uno de 5 o 6 átomos de carbono. Los anillos de arilo múltiples pueden condensarse, como en un naftilo o no condensarse, como en bifenilo. Arilo pueden condensarse también o no condensarse con uno o más hidrocarburos cíclicos, heteroarilo, o anillos heterocíclicos.
"Arilo sustituido" es arilo que tiene un o más grupos no interferentes como sustituyentes. Para la sustituciones en un anillo de fenilo, los sustituyentes pueden estar en cualquier orientación (es decir orto, meta o para).
"Heteroarilo" es un grupo arilo que contienen de uno a cuatro átomos de N, O, o S o una combinación de los mismos, estando dicho grupo heteroarilo opcionalmente sustituido en un átomo o átomos de carbono o nitrógeno con alquilo C1-6, -CF_{3}, fenilo, bencilo, o tienilo, o un átomo de carbono en el grupo heteroarilo junto con un átomo de oxígeno de un grupo carbonilo, o estando dicho grupo heteroarilo opcionalmente condensado con un anillo de fenilo. Los anillos de heteroarilo pueden estar condensados también con uno o más hidrocarburos cíclicos, heterocíclicos, arilo o anillos de heteroarilo. Heteroarilo incluye, aunque sin limitación, heteroarilos de 5 miembros que tienen un heteroátomo (por ejemplo tiofenos, pirroles, furanos); heteroarilos de 5 miembros que tienen dos heteroátomos en posiciones 1,2 ó 1,3 (por ejemplo oxazoles, pirazoles, imidazoles, tiazoles, purinas); heteroarilos de 5 miembros que tienen tres heteroátomos (por ejemplo triazoles, tiadiazoles), heteroarilos de 5 miembros que tienen tres heteroátomos; heteroarilos de 6 miembros con un heteroátomo (por ejemplo piridina, quinolina, isoquinolina, fenantrina, 5,6-cicloheptenopiridina); heteroarilos de 6 miembros con dos heteroátomos (por ejemplo piridazinas, cinnolinas, estalazinas, pirazinas, pirimidinas, quinazolinas); heteroarilos de 6 miembros con tres heteroátomos (por ejemplo 1,3,5-triazina); y heteroarilos de 6 miembros con cuatro heteroátomos.
"Heteroarilo sustituido" es heteroarilo que tiene uno o más grupos que no interfieren como sustituyentes.
"Heterociclo" o "heterocíclico" significa uno o más anillos de 5, 6 ó 7 átomos con o sin insaturación o carácter aromático y al menos un átomo del anillo que no es carbono. Los heteroátomos preferidos incluyen azufre como oxígeno y nitrógeno. Los anillos múltiples pueden estar condensados, como en quinolina o benzofurano.
"Heterociclo sustituido" es heterociclo que tiene una o más cadenas laterales formadas a partir de sustituyentes no interferente.
"Sustituyentes no interferentes" son aquellos grupos que hacen que los compuestos sean estables. Los sustituyentes no interferentes adecuados o radicales incluyen, aunque sin limitación alo, alquilo C1-C10, alquenilo
C2-C10, alquinilo C2-C10, alcoxi C1-C10, aralquilo C7-C12, alcarilo C7-C12, cicloalquilo C3-C10, cicloalquenilo C3-C10, fenilo, fenilo sustituido, toluoilo, xilenilo, bifenilo, alcoxialquilo C2-C12, alcoxiarilo C7-C12, ariloxialquilo C7-C12, oxiarilo C6-C12, alquilsulfinilo C1-C6, alquilsulfonilo C1-C10, -(CH)_{2}-O(alquilo C1-C10) donde m es de 1 a 8, arilo, arilo sustituido, alcoxi, fluoroalquilo, radical heterocíclico, radical heterocíclico sustituido, nitroalquilo, -NO_{2}-CN, -NRC(O)-(alquilo C1-C10), -C(O)-(alquilo C1-C10), tioalquilo C2-C10, -C(O)O-(alquilo C1-C10), -OH, -SO_{2}, =S, -COOH, -NR, carbonilo, -C(O)-(alquilo C1-C10)-CF_{3}, -C(O)-CF_{3}-C(O)NR_{2}-(alquilo C1-C10)-S-(arilo C6-C12), -C(O)-(arilo C6-C12), -(CH_{2})_{m}-O(CH_{2})_{m}-O-(alquilo C1-C10) donde cada m es de 1 a 8, -C(O)NR, -C(S)NR, -SO_{2}NR, -NRC(O)NR, -NRC(S)NR, sales de los mismos y similares. Cada R como se usa en este documento es H, alquilo, o alquilo sustituido, arilo, o arilo sustituido, aralquilo, o alcarilo.
El término "fármaco", "molécula biológicamente activa", "resto biológicamente activo" o " agente biológicamente activo", cuando se usa en este documento significa cualquier sustancia que puede afectar a cualquier propiedad física o bioquímica de un organismo biológico, incluyendo aunque sin limitación virus, bacterias, hongos, plantas, animales y seres humanos. En particular, como se usa en este documento, las moléculas biológicamente activas incluyen cualquier sustancia pretendida para diagnóstico, mitigación curativa, tratamiento o prevención de enfermedades en seres humanos u otros animales, o para potenciar de otra manera el bienestar físico o metal de seres humanos o animales. Los ejemplos de moléculas biológicamente activas incluyen como aunque sin limitación, péptidos, proteínas, enzimas, fármacos de moléculas pequeñas, colorantes, lípidos, nucleósidos, oligonucleótidos, células, virus, liposomas, micropartículas y micelas. Las clases de agentes biológicamente activos que son adecuadas para usar con la invención incluyen, aunque sin limitación antibióticos, fungicidas, agentes anti-virales, agentes anti-inflamatorios, agentes anti-tumorales, agentes cardiovasculares, agentes anti-ansiedad, hormonas, factores de crecimiento, agentes esteroideos y similares.
"Hidrófobo" se refiere a moléculas que tienen una mayor solubilidad en octanol que en agua, típicamente que tienen una solubilidad mucho mayor en octanol. Seguido a la inversa, "hidrófilo" se refiere a moléculas que tienen una mayor solubilidad en agua que en octanol.
"Poli(hidroxiésteres)" se refiere a polímeros que comprenden unidades monoméricas de repetición de -O-RC(O), en la que R es alquilo, alquilo sustituido, arilo, arilo sustituido, heteroarilo, heteroarilo sustituido, heterociclo o heterociclo sustituido. Los poli (hidroxiésteres) ejemplares incluyen poli(lactida), poli(glicolida), copolímero de poli(lactida/glicolida), poli(butirolactida) y policaprolactona.
"Oligómero" se refiere a cadenas monoméricas cortas que comprenden de 2 a aproximadamente 10 unidades monoméricas.
II. El copolímero de bloque multi-brazo
En un aspecto, la presente invención proporciona un copolímero de bloque multi-brazo que tiene una región de núcleo hidrófobo definida por una molécula de núcleo central y brazos poliméricos hidrófobos unidos covalentemente a la molécula de núcleo central y una región hidrófila externa definida por un polímero hidrófilo unido covalentemente a los brazos poliméricos hidrófobos. Cada brazo de la estructura multi-brazo comprende un segmento polimérico interno (es decir más cercano a la molécula de núcleo central) y un segmento polimérico hidrófilo externo (es decir más lejano de la molécula de núcleo central).
En solución acuosa, se cree que el copolímero de bloque multi-brazo actúa como micela unimolecular que tiene una región de núcleo hidrófobo central unida a la región hidrófila. Como se demuestra en la sección experimental, los copolímeros de bloque multi-brazo de la invención son capaces de aumentar las solubilidad acuosa de los agentes hidrófobos biológicamente activos o fármacos mediante encapsulación o atrapamiento físico de la molécula de fármaco hidrófobo en el interior de la región de núcleo hidrófobo de la estructura de copolímero de bloque multi-brazo. Por lo tanto, los copolímeros de bloque multi-brazo son útiles como vehículos de suministro de fármacos, particularmente para moléculas de fármaco hidrófobas. "Encapsulación" o "atrapamiento" pretende referirse al confinamiento físico de la molécula de fármaco en el interior de la región hidrófoba del copolímero, en lugar de la unión covalente al copolímero.
Comparado con las estructuras micelares lineales convencionales, la naturaleza unimolecular de los copolímeros de bloque multi-brazo de la invención da como resultado una menor sensibilidad a la concentración de manera que los copolímeros de bloque de la invención es menos probable que liberen las moléculas de fármaco atrapadas a una velocidad intensamente rápida. Los copolímeros de bloque multi-brazo de la invención son unidades moleculares covalentemente unidas en lugar de agregados moleculares y, por lo tanto no pueden desamblarse en circulación en ausencia de uniones hidrolíticamente inestables dentro de los segmentos poliméricos específicamente diseñados para degradar al copolímero. Además, como la modificación química de las moléculas de fármaco no es necesaria para obtener un aumento de solubilidad, la posibilidad de que el copolímero reduzca la eficacia del fármaco atrapado se reduce en gran medida.
Aunque sin ceñirse a una teoría particular, se cree que el nivel de hidrofobicidad y el tamaño del polímero hidrófobo afectan a la carga de fármaco y a las características de liberación de fármaco del copolímero de bloque multi-brazo. En general, se cree que segmentos poliméricos hidrófobos más grandes y segmentos poliméricos hidrófobos formados a partir de polímeros que tienen grados relativamente mayores de hidrofobicidad darán como resultado una mayor carga de fármaco y perfiles de liberación del fármaco más lento en disolución. A la inversa, los segmentos poliméricos hidrófobos más pequeños y segmentos poliméricos hidrófobos formados a partir de polímeros que tienen grados de hidrofobicidad relativamente más pequeños darán como resultado una carga de fármaco reducida y una liberación de fármaco más rápida.
Además, sin ceñirse a una teoría, se cree que el número de brazos del polímero de bloque multi-brazo afecta también a la carga de fármaco y a las características de liberación del fármaco del copolímero. Generalmente, la presencia de menos brazos copoliméricos da como resultado una traducción de la carga de fármaco. Sin embargo, el uso de un copolímero con un número muy grande de brazos puede reducir también la carga de fármaco debido al aumento sustancial en la densidad y en la reducción concomitante del espacio intersticial dentro de la región de núcleo hidrófoba de la estructura copolimérica. Generalmente, la presencia de menos brazos copoliméricos dará como resultado también una liberación del fármaco más rápida. Esto se atribuye, al menos en parte, al efecto de la agregación de copolímeros de bloque multi-brazo y al atrapamiento de moléculas de fármaco dentro de la región hidrófoba definida por los copolímeros agregados. La agregación de copolímeros de bloque multi-brazo crea regiones hidrófobas que son de naturaleza no unimolecular. A pesar de esto, un agregado de copolímero de bloque multi-brazo se comporta de una manera homóloga a las micelas lineales convencionales. Las reducciones en la concentración pueden degradar el agregado copolimérico y liberar una porción de las moléculas de fármaco atrapadas dentro de la región hidrófoba creada por la agregación. Los copolímeros con un mayor número de brazos son menos susceptibles al efecto de agregación y es menos probable que tengan características de liberación del fármaco que dependan de la concentración. A la luz de lo anterior, un intervalo óptimo para el número de brazos del copolímero de bloque puede terminarse de manera que ambas cargas de fármaco deseable y características de liberación del fármaco se obtengan para cualquier fármaco hidrófobo particular. En la mayoría de realizaciones, el número de brazos está en el intervalo de 3 a aproximadamente 25. Preferiblemente un copolímero de la invención tiene al menos 5 brazos, más preferiblemente al menos aproximadamente 8 brazos, y más preferiblemente aun, al menos aproximadamente
10 brazos.
Los segmentos poliméricos hidrófobo e hidrófilo preferiblemente no están "hiper-ramificados" o son de naturaleza dendrítica tales como los dendrímeros descritos en la Patente de Estados Unidos Nº 5.830.986, en la que los compuestos ramificados se unen en numerosas capas sucesivas a un núcleo central. En lugar de ello, ambos segmentos poliméricos tienen naturaleza sustancialmente lineal como se describe en la figura 1. Sin embargo, puede haber presente algo de ramificación en cualquier segmento polimérico. Por ejemplo, un polímero poli(etilenglicol) ramificado que comprende dos estructuras poliméricas unidas a un enlazador lisina se usa como polímero hidrófilo en diversos ejemplos adjuntos.
Aunque los ejemplos específicos de copolímeros de bloque multi-brazo en las sección experimental adjunta utilizan la misma estructura copolimérica de bloque para cada brazo copolimérico, es posible utilizar diferentes estructuras copoliméricas dentro de la misma estructura multi-brazo. En otras palabras, la presente invención incluye realizaciones en las que más de una combinación particular de polímero hidrófobo/hidrófilo se une a la misma molécula de
núcleo.
A. El núcleo Central
La molécula de núcleo central deriva de una molécula que proporciona numerosos sitios de unión para el polímero igual al número de brazos copoliméricos deseados. Preferiblemente, la molécula de núcleo central de la estructura de copolímero de bloque multi-brazo es el resto de un poliol el que tiene al menos tres grupos hidroxilo disponible para unión al polímero. Un "poliol" es una molécula que comprende una pluralidad de grupos hidroxilo disponibles. Dependiendo del número deseado de brazos copoliméricos, el poliol típicamente comprenderá de 3 a aproximadamente 25 grupos hidroxilo. Preferiblemente, el poliol posee al menos 5 grupos hidroxilo más preferiblemente al menos aproximadamente 8 grupos hidroxilo y más preferiblemente al menos aproximadamente 10 grupos hidroxilo. El poliol puede incluir otros grupos funcionales protegidos o desprotegidos así como sin alejarse de la invención. Aunque el espaciado entre los grupos hidroxilo variará de un poliol a otro, típicamente es de 1 a 20 átomos tales como átomos de carbono, entre cada grupo hidroxilo, preferiblemente de 1 a aproximadamente 5. Como se entenderá en la técnica, por "resto" se entiende la porción de la molécula de poliol que permanece después de la unión de los brazos copoliméricos. Los polioles preferidos incluyen glicerol, azúcares productores tales como sorbitol, pentaeritritol y oligómeros de glicerol tales como hexaglicerol. Como se observa en los ejemplos adjuntos, un copolímero de bloque de 21 brazos puede sintetizarse usando hidroxipropil-b-ciclodextrina, que tiene 21 grupos hidroxilo disponible. El poliol particular elegido dependerá del número deseado de grupos hidroxilos necesarios para la unión a los brazos
copoliméricos.
B. El Polímero Hidrófobo
El polímero hidrófobo particular usado en la presente invención dependerá al menos en parte de la carga de fármaco deseada y de las características de liberación de fármaco, ya que como se ha explicado anteriormente, el tamaño y la hidrofobicidad del segmento polimérico hidrófobo afectarán a estas características. El polímero hidrófobo generalmente debería no ser toxico y ser biocompatible, lo que significa que el polímero es capaz de coexistir con tejidos vivos u organismos sin causar daño. En realizaciones preferidas, los segmentos de polímero hidrófobo comprenden un poli(hidroxiéster), un poli(óxido de alquileno) distinto de poli(etilenglicol), tal como poli(óxido de propileno) (PPO) o poli(óxido de butileno) (PBO), o copolímeros de los mismo. Los polímeros poli(hidroxiéster) ejemplares incluyen poli(lactina), poli(glicolida), copolímero, poli(lactida/glicolida), poli(butirolactida) y policarprolactona. El segmento polimérico hidrófobo del copolímero de bloque típicamente tiene un peso molecular medio en número de aproximadamente 500 Da aproximadamente 100.000 Da, preferiblemente de aproximadamente 10.000 aproximadamente 40.000 Da. Por ejemplo, los segmentos poliméricos hidrófobos que tienen un peso de aproximadamente 5000 Da, aproximadamente 10.000 Da, aproximadamente 15.000 Da, aproximadamente 20.000 Da, aproximadamente
25.000 Da ó aproximadamente 30.000 Da son útiles en la presente invención.
Además de ser hidrófobos, los polímeros poli(hidroxiéster) también incluyen uno o más uniones hidrolíticamente o enzimáticamente degradables tales como uniones éster. Típicamente, el uso de estos polímeros da como resultado la formación de uniones degradables entre la molécula de núcleo central y el segmento polimérico, dentro del segmento polimérico, entre el segmento polimérico hidrófobo y el segmento polimérico hidrófilo o alguna combinación de los mismos. Como se usa en este documento, el polímero hidrófobo se dice que comprende una unión degradable si una unión se localiza en cualquiera de las localizaciones indicadas anteriormente. El uso de un polímero hidrófobo con una o más uniones degradables permite que el copolímero de bloque multi-brazo se degrade en solución con el tiempo, aumentando de esta manera el aclaramiento renal del copolímero. Además las uniones degradables proporcionan una característica adicional de estos polímeros, es decirla capacidad para controlar la velocidad de liberación del fármaco atrapado.
C. El Polímero Hidrófilo
El segmento polimérico hidrófilo puede comprender cualquier polímero hidrófilo. Como con el polímero hidrófilo, el polímero hidrófilo generalmente debería no ser tóxico y ser biocompatible, lo que significa que el polímero es capaz de coexistir con tejidos y organismos vivos sin causar daño. Preferiblemente, se usa poli(etilenglicol) (PEG) como segmento polimérico hidrófilo. El termino PEG incluye poli(etilenglicol) en cualquiera de sus formas lineal ramificada multi-brazo incluyendo alcoxi PEG, PEG bifuncional, PEG bifurcado, PEG ramificado, PEG colgante o PEG con uniones degradables en el mismo, como se describirá más completamente a continuación.
En su forma más simple PEG tiene la fórmula -CH_{2}CH_{2}O-( CH_{2}CH_{2}O)_{2}-CH_{2}CH_{2}-, en la que n es de aproximadamente 10 a aproximadamente 4.000, típicamente de aproximadamente 20 a aproximadamente 500. Los PEG que tienen un peso molecular medio en número de aproximadamente 500 Da a aproximadamente 10.000 Da, preferiblemente aproximadamente 1.000 Da a aproximadamente 20.000 Da son particularmente útiles como segmento polimérico hidrófilo. Por ejemplo, los segmentos poliméricos de PEG que tienen un peso molecular de aproximadamente
1.000 Da, aproximadamente 5.000 Da, aproximadamente 10.000 Da, aproximadamente 15.000 Da, o aproximadamente 20.000 Da son útiles en la presente invención.
En una forma útil en la presente invención, el PEG libre o no unido es un polímero lineal terminado en cada extremo con grupos hidroxilo:
HO-CH_{2}-CH_{2}O-(CH_{2}CH_{2}O)_{n}-CH_{2}CH_{2}-OH
El polímero anterior, alfa-, omega-dihidroxilpoli(etilenglicol), puede estar representado en forma abreviada como HO-PEG-OH, donde se entiende que el símbolo -PEG- representa la siguiente unidad estructural:
- CH_{2}CH_{2}O-(CH_{2}CH_{2}O)_{n}-CH_{2}CH_{2}-
Donde n típicamente varía de aproximadamente 10 a aproximadamente 4.000.
Otro tipo de PEG útil en la formación de conjugados de la invención es metoxi-PEG-OH, o de forma abreviada mPEG, que en un extremo es el grupo metoxi relativamente inerte, mientras que en el otro extremo es un grupo hidroxilo que se somete a modificación química fácil. La estructura de mPEG se da a continuación:
CH_{3}O-(CH_{2}CH_{2}O)_{n}-CH_{2}CH_{2}-OH
en la que n es como se ha descrito anteriormente. El uso de segmentos poliméricos hidrófilos en forma de mPEG simplifica los ejemplos 1 y 4.
Las moléculas de PEG multi-brazo o ramificado tales como las descritas en la Patente de Estados Unidos Nº 5.932.462 pueden usarse también como segmento polimérico PEG hidrófilo. Por ejemplo, el segmento PEG hidrófilo puede tener la estructura:
Fórmula I
R^{''} --- 
\melm{\delm{\para}{ {}\hskip-1,2cm poli _{b} 
--- Q}}{C}{\uelm{\para}{  {}\hskip-1,2cm poli _{a} 
--- P}}
---
en la que:
poli_{a} y poli_{b} son estructuras de PEG tales como metoxi poli(etilenglicol);
R'' es un resto no reactivo tal, H, metilo o una estructura de PEG; y P y Q son uniones no reactivas. En una realización preferida, el segmento polimérico ramificado comprende lisina disustituida con metoxi poli(etilenglicol). El uso de dicha estructura de PEG ramificadas se ejemplifica en los ejemplos 2, 5 y 7.
El polímero PEG puede comprender alternativamente un PEG bifurcado. Un ejemplo de PEG bifurcado está representado por PEG-YCHZ_{2}, donde Y es un grupo de unión y Z es un grupo terminal activado unido a CH mediante una cadena de átomos de longitud definida. La solicitud internacional Nº PCT/US99/05333 describe diversas estructuras de PEG bifurcado que pueden usarse en la presente invención. La cadena de átomos que unen los grupos funcionales Z al átomo de carbono ramificado sirven como grupo de unión y pueden comprender por ejemplo cadenas de alquilo, cadenas éter, cadenas éster, cadenas de amida y combinaciones de las mismas.
El polímero PEG puede comprender una molécula de PEG colgante que tiene grupos reactivos tales como carboxilo unidos covalentemente a lo largo de la longitud del segmento de PEG en lugar de en el extremo de la cadena de PEG. Los grupos reactivos colgantes pueden unirse al segmento de PEG directamente o mediante un resto de unión tal como alquileno.
Además de las formas descritas anteriormente de PEG, el polímero puede prepararse también con uno o más uniones débiles o degradables en el segmento, incluyendo cualquiera de los polímeros descritos anteriormente. Por ejemplo, PEG puede prepararse con uniones éster en el segmento polimérico que están sometidas a hidrólisis. Como se muestra a continuación, esta hidrólisis da como resultado la escisión del polímero en fragmentos de menor peso molecular:
-PEG-CO_{2}-PEG- + H_{2}O \rightarrow -PEG-CO_{2}H + HO-PEG-
De manera similar, el polímero de PEG puede unirse covalentemente al segmento polimérico hidrófobo u otras moléculas mediante restos de unión débiles o degradables.
Otras uniones hidrolíticamente degradables útiles como unión degradable dentro de un segmento polimérico o como unión degradable de conexión del polímero de PEG de otras moléculas incluyen uniones carbonato; uniones imina resultantes por ejemplo de la reacción de una amina y un aldehído (véase por ejemplo, Ouchi et al., Polimer Preprints, 38 (1); 582-3 (1997); uniones fosfato éster formadas por ejemplo haciendo reaccionar un alcohol con un grupo fosfato; uniones hidrazona que se forman típicamente por reacción de una hidrazida y un aldehído; uniones acetal que se forman típicamente por reacción entre un aldehído y un alcohol; uniones ortoéster que se forman por ejemplo por reacción entre un formiato y un alcohol; uniones peptídicas formadas por un grupo amina; en el extremo de un polímero tal como PEG y un grupo carboxilo de un péptido; y uniones oligonucleótido formadas por ejemplo mediante un grupo fosforoamidita por ejemplo al final del polímero y un grupo 5’ hidroxilo de un oligo-
nucleótido.
Los especialistas en la técnica entienden que el término poli(etilenglicol) o PEG representa o incluye todas las formas anteriores de PEG.
En algunas realizaciones como puede ser deseable unir covalentemente un resto diana o molécula de fármaco al segmento polimérico hidrófilo. Como se usa en este documento, "resto diana" incluye cualquier resto químico capaz de unirse a, o demostrar de otra manera afinidad por un tipo particular de tejido o componente del mismo. La adición de un resto diana a la estructura copolimérica puede dirigir al copolímero a sitios particulares dentro del cuerpo para la liberación diana del fármaco atrapado físicamente. Por ejemplo, se sabe que ciertos restos presentan una afinidad por superficies de hidroxiapatita (es decir fosfato cálcico) tales como huesos. Los restos diana-hidroxiapatita ejemplares incluyen tetraciclina, calceína, bisfosfonatos, tales como ácido 4-amino-1-hidroxibutano-1,1-difosfónico, sal ditetrabutilamonio (AHBDP) o derivados de los mismos ácido poliaspártico, ácido poliglutámico y aminofosfoazúcares. Los restos diana adicionales incluyen proteínas anticuerpos fragmentos de anticuerpos, péptidos, carbohidratos, lípido, oligonucleótidos, ADN, ARN o pequeñas moléculas que tienen un peso molecular de menos de
2.000 Dalton.
El segmento polimérico de PEG puede incluir además uno o más grupos de terminación unidos covalentemente a la molécula de PEG tales como en el extremo del segmento de PEG distal respecto del punto de unión del polímero hidrófobo. El grupo de terminación puede ser un grupo relativamente inerte, tal como un grupo de alcoxi (por ejemplo metoxi o etoxi). Como alternativa, el grupo de terminación puede ser un grupo funcional reactivo tal como un grupo funcional capaz de reaccionar con un resto diana o una molécula de fármaco de manera que dichas moléculas puedan unirse al polímero de PEG como se ha descrito anteriormente. Los grupos funcionales ejemplares, opcionalmente en forma protegida, incluyen hidroxilo, hidroxilo protegido, éster activo (por ejemplo N-hidroxisuccinimidilo, 1-benzotriazolilo, p-nitrofenilo, o imidazolil ésteres), carbonato activo (por ejemplo N-hidroxisuccinimidilo, 1-benzotriazolilo, p-nitrofenilo o imidazolil carbonato), acetal, aldehído, aldehído hidrato, alquilo o aril sufonato, haluro, derivados de sulfuro tales como o-piridil disulfinilo, alquenilo, acrilato, metacrilato, acrilamida, sulfona activa, amina, amina protegida, hidracida, hidracida protegida, tiol, tiolprotegido, ácido carboxílico, ácido carboxílico protegido, isocianato, isotiocianato, maleimida, vinilsulfona, ditiopiridina, vinilpiridina, yodoacetamida, epóxido, glioxales, dionas, mesilatos, tosilatos, o tresilato.
Como se entenderá en la técnica el término "protegido" se refiere a la presencia de un grupo o resto protector que evita la reacción del grupo funcional químicamente reactivo en ciertas condiciones. El grupo protector variará dependiendo del tipo de grupo químicamente reactivo que se está protegiendo y las condiciones de reacción empleadas. Por ejemplo, si el grupo químicamente reactivo es una amina o una hidracida, el grupo protector puede seleccionarse entre el grupo de terc-butiloxicarbonilo (t-Boc) y 9-fluorenilmetoxicarbonilo (Fmoc). Si el grupo químicamente reactivo es un tiol como el grupo protector puede ser ortopiridildisulfuro. Si el grupo químicamente reactivo es un grupo carboxílico tal como ácido butanoico o propiónico, o un grupo hidroxilo como el grupo protector puede ser un grupo bencilo o alquilo tal como metilo, etilo, o terc-butilo. Otros grupos protectores conocidos en la técnica pueden usarse también en la invención véase pro ejemplo, Greene, T. W., et al.; PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS, 2ª ed., John Wiley & Sons, Nueva York, NY (1991).
Los ejemplos específicos de grupos funcionales para el polímero hidrófilo incluyen N-succinimidilo carbonato (por ejemplo véanse las patentes de Estados Unidos Nº 5.281.698, 5.468.478) amina (véase por ejemplo, Buckmann et al. Makromol. Chem 182: 1379 (1981), Zaplipsky et al. Eur. Polim. J. 19: 1177 (1983)), hidracida (Véase por ejemplo, Andresz et al. Makromol. Chem 179:301 (1978)), succinimidil propionato y succinimidil butanoato (véase por ejemplo, Olson et al. in Poli(etileno glicol) Chemistry & Biological Applications, págs. 170-181, Harris & Zaplipsky Eds.; ACS, Washington, DC, 1997; véase también la Patente de Estados Unidos Nº 5.672.662), succinimidil succinato (Véase por ejemplo, Abuchowski et al. Cancer Biochem. Biophys. 7:175 (1984) y Joppich et al Macrolol. Chem. 180:1381 81979), succinimidil éster (véase por ejemplo la Patente de Estados Unidos Nº 4.670417), carbonato de benzotriazol (véase por ejemplo la Patente de Estados Unidos Nº 5.650.234), glicidil éter (véase por ejemplo Pitha et al. Eur. J. Biochem. 94:111 (1979), Elling et al.; Appl. Biochem 13:354 81991), oxicarbonilimidazol (véase por ejemplo, Beauchamp, et al.; Anal. Biochem. 131:25 (1983), Tondelli et al. J. Controlled Release 1:151 (1985), carbonato de p-nitrofenilo (véase por ejemplo, Veronese, et al., Appl. Biochem. Biotech., 11:141 (1985); y Sartore et al., Appl. Biochem. Biotech, 27:45 (1991)) aldehído (véase por ejemplo Harris et al. J. Polym. Sci. Chem. Ed. 22:341 (1984), patente Estados Unidos Nº 5.824.784, patente Estados Unidos 5.252.714), maleimida (véase por ejemplo, Goodson et al. Bio/Technology 8:343 (1990), Romani et al. Chemistry of Petides and Proteins 2:29 (1984)), y Kogan, Sinthetic Comm 22:2417 (1992)), ortopiridil-disulfuro (véase por ejemplo, Woghiren, et al. Bioconj. Chem. 4:314 (1993)), acrilol (véase por ejemplo, Sawhney et al., Macromolecules, 26:581 81993)) y vinilsulfona (véase por ejemplo la Patente de Estados Unidos 5.900.461).
D. Estructuras De Copolímero De Bloque Multi-brazo Ejemplares
A continuación se describen más realizaciones estructurales específicas de los copolímeros de bloque de la invención. Las estructuras específicas mostradas a continuación se presentan como estructuras ejemplares únicamente y no pretende limitar el alcance de la invención:
En una realización, un copolímero de bloqueo de la invención está representado por la Fórmula II:
A(-O-B-O-C-D)_{n}
en la que:
A es una molécula de núcleo central como se ha descrito anteriormente, tal como un resto de un poliol que tiene al menos tres grupos hidroxilo,
O es oxígeno,
B es un segmento polimérico hidrófobo como se ha descrito anteriormente,
C es un segmento polimérico hidrófilo como se ha descrito anteriormente,
D es un grupo de terminación como se ha descrito anteriormente, y
n es de 3 a aproximadamente 25, preferiblemente al menos aproximadamente 5, más preferible al menos aproximadamente 8, y más preferiblemente al menos aproximadamente 10.
En una realización adicional, el copolímero de bloque tiene la siguiente estructura representada por la Fórmu-
la III:
(E-C-O-B-O-)_{p}A(-O-B-O-C-D)_{m}
en la que:
A, O, B, C son como se han descrito anteriormente,
D es un grupo alcoxi o hidroxi,
p es al menos 1,
las suma de m y p es de 3 a aproximadamente 25, y
E es un grupo funcional como se ha descrito anteriormente,
En una tercera realización, el copolímero tiene la siguiente estructura representada por la Fórmula IV:
(T-C-O-B-O)_{P}A(-O-B-O-C-D)_{m}
en la que:
A, O, B, C son como se han descrito anteriormente,
D es un grupo de terminación,
p es al menos 1,
la suma de m y p es de 3 a aproximadamente 25, y
T es un resto diana o un resto de fármaco como se ha descrito anteriormente tal como un bisfosfonato.
Respecto a las Fórmula III y IV anteriores, en una realización, p es de 1 a aproximadamente 5, preferiblemente de 1 a aproximadamente 3, y la suma de m y p es de aproximadamente 6 a aproximadamente 21, preferiblemente aproximadamente 8 a aproximadamente 15.
La Fórmula V a continuación es un copolímero de bloque PPO-PEG de 8 brazos ejemplar preparado de acuerdo con la invención:
Fórmula V
1
La Fórmula VI a continuación es un copolímero de bloque poli(lactida)-poli(etilenglicol) (PLA-PEG) degradable de 8 brazos ejemplar de la invención:
Fórmula VI
2
E. El Fármaco Hidrófobo
El resto hidrófobo biológicamente activo o fármaco puede ser cualquier compuesto hidrófobo biológicamente activo que se beneficie del aumento de solubilidad acuosa. El fármaco atrapado o encapsulado puede utilizarse per se o en la forma de una sal farmacéuticamente aceptable. Si se usa, una sal del compuesto fármaco debería ser tanto farmacológica como farmacéuticamente aceptable, aunque las sales que no son farmacéuticamente aceptables pueden usarse convenientemente para preparar el compuesto activo libre o sales farmacéuticamente aceptables del mismo y no se excluyen del alcance de esta invención. Dichas sales farmacológica y farmacéuticamente aceptables pueden prepararse por reacción del fármaco con un ácido orgánico o inorgánico usando métodos estándar detallados en la bibliografía. Los ejemplos de sales útiles incluyen aunque sin limitación las preparadas a partir de los siguientes ácidos: clorhídrico, bromhídrico, sulfúrico, nítrico, fosfórico, maleico, acético, salicílico, p-toluenosulfónico, tartárico, cítrico, metanosulfónico, fórmico, malónico, succínico, naftaleno-2-sulfónico y bencenosulfónico y similares. También, sales farmacéuticamente aceptables pueden prepararse como sales de metal alcalino o alcalino terreo, tales como sales de sodio, potasio o calcio de un grupo ácido carboxílico.
Los ejemplos de moléculas de fármaco hidrófobo que pueden encapsularse dentro de los copolímeros de bloque multi-brazo de la invención incluyen aunque sin limitación, ácido abiético, aceglatona, acenafteno, acenocoumarol, acetohexamida, acetomeroctol, acetoxolona, acetildigitoxinas, dibromuro de acetileno, dicloruro de acetileno, ácido acetilsalicílico, alantolactona, aldrina, alexitol sódico, aletrina, alilestrenol, alilsulfuro, alprazolam, bis(acetilsalicilato) de aluminio, ambucetarnida, aminoclotenoxazin, aminoglutetimida, cloruro de amilo, androstenodiol, anetolo, tritona, anilazina, antralina, Antimicina A, aplasmomicina, ácido arsenoacético, asiaticósido, astemizol, aurodox, aurotioglicanida, 8-azaguanina, azobenceno, baicaleina, bálsamo de Perú, bálsamo de Tolu, barban, baxtrobina, bendazac, bendazol, bendroflumetiazida, benomil, benzatina, benzestrol, benzodepa, benzoxiquinona, benzfetamine, benzobiazide, benzoato de bencilo, cinamato de bencilo, bibrocatol, bifenox, binapacril, bioresmetrina, bisabolol, bisacodil, bis(clorofenoxi)metano, yodosubgalato de bismuto, subgalato de bismuto, tanato de bismuto, Bisfhenol A, bitionol, bornil, bromoisovalerate, cloruro de bornilo, isovalerato de bornilo, salicilato de bornilo, brodifacoum, brometalina, broxiquinolina, bufexamac, butamirato, butetal, butiooato, hidroxianisol butilado, hidroxitolueno butilado, yodoestearato cálcico, sacarato cálcico, estearato cálcico, ácido capobénico, captan, carbamazepina, carbocloral, carbofenotina, carboquona, caroteno, carvacroI, cefaelina, cefalina, ácido chaulmoógrico, quenodiol, quitina, clordano, clorfenac, clorfenetol, clorotalonil, clorotrianiseno, clorprotixeno, clorquinaldoI, crornonar, cilostazol, cinconidina, citral, clinofibrato, clofaziminc, clofibrato, cloflucarban, clonitrato, clopidol, clorindiona, cloxazolam, coroxon, corticosterona, coumaclor, cournafos, acetato de coumitoato cresilo, crimidina, crufornato, cuprobarn, ciamemazina, ciclandelato, ciclarbarnato, cimarin, ciclosporina A, cipermetril, dapsona, defosfamida, deltametrin, acetato de desoxicorticocosterona, desoximetasona, dextromoramida, diacetazoto, dialifor, diatirnosulfona, decapfón, diclofluani, diclorofen, diclorfenamida, dicofol, dicril, dicumarol, dienestroI, dietiletilbestrol, difenamizol, acetato de dihidrocodeinona enol, dihidroergotamina, dihidromorfina, dihidrotacisterol, dirnestrol, dimetisterona, dioxatión, difenano, N-(1,2-difeniletil)nicotinamida, 3,4-di-[1-metil-6-nitro-3-indolil]-1H-pirrol-2,5-diona (MNIPD), dipirocetilo, disulfamida, ditianona, doxenitoína, drazoxolon, durapatita, edifenfos, emodin, ácido enfenámico, erbón, ergocominina, tetranitrato de eritritilo, estearato de eritromicina, estriol, etaverina, etisterona, biscoumacetate de etilo, ethilhidrocupreíne, etil metano carboxamida, eugenol, euprocin, exalamida, febarbarnato, fenalamida, fenbendazol, fenipentol, fenitrotión, fenofibrato, fenquizona, fentión, feprazona, flilpin, ácido filíxico, floctafenina, fluanisona, flurnequina, fluocortin butilo, fluoximesterona, flurotilo, flutazolam, fumagillina, ácido 5-furftiril-5-isopropilbarbitúrico, fusafestigmina; glafenina, gIucagón, glutetimida, glibutiazol, griseofulvina, carbonato deguaiacol, fosfato de guaiacol; halcinonida, hematoporfirina, hexaclorofeno, hexestrol, hexetidina, hexobarbital, hidroclorotiazida, hidrocodona, ibuproxam, idebenona, indometacina, niacinato de inositol, ácido iobenzámico, ácido iocetámico, iodipamida, ácido iomeglámico, ipodato, isometepteno, isonoxina, 2-isovalerilindano-1,3-diona, josamicina, 11-cetoprogesterona, laurocapram, diacetato de 3-O-lauroilpiridoxol, lidocaína, lindano, ácido linoleico, lliotironina, lucensomicina, mancozeb, ácido mandélico, isoamil éster, mazindol, mebendazol, mebhidrolina, mebiquina, melarsoprol, melfalan, menadiona, valerato de mentilo, mefenoxalona, mefentermina, mefenitoína, meprilcaíne, mestanolona, mestranol, mesulfen, metergolina, metalatal, metandriol, metacualona, metilcolantreno, metilfenidato, 17-metiltestosterona, metipranolol, minaprina, mioral, naftalofos, naftopidil, naftaleno, lactato de 2-naftilo, 2-(2-naftiloxi)etanol, salicilato de naftilo, naproxen, nealbarbital, nemadectina, niclosamida, nicoclonato, nicomorfina, nifuroquina, nifuroxazida, nitracrina, nitromersol, nogalamicina, nordazepam, noretandrolona, norgestrienona, octaverina, oleandrina, ácido oleico, oxazepam, oxazolam, oxeladin, oxwtazaína, oxicodona, oximesterona, acetato de oxifenistan, paclitaxel, parahercuamida, paratión, pernolina, tetranitrato de pentaeritritol, pentilfenol, perfenazina, fencarbamida, feniramina, 2-fenil-6-clorofenol, ácido fentenetilbarbitúrico, fenitoína, fosalona, O-ftalilsulfatiazol, filoquinona, picadex, pifarnina, piquetofen, piprozolina, pirozadil, butirato de pivaloiloximetil, plafibrida, plaunotol, polaprecinc, politiazida, probenecid, progesterona, prornegestona, propanidid, propargita, profam, procuazona, protionamida, pirimetamina, pirimitato, pamoato de pirvinio, quercetina, quinbolona, quizalofo-etilo, rafoxanida, rescinamina, rociverina, ronnel, salen, rojo escarlata, siccanina, simazina, simetrida, simvastatina, sobuzoxano, solan, espironolactona, escualeno, stanolona, sucralfato, sulfabenz, sulfaguanol, sulfasalazina, sulfóxido, sulpirida, suxibuzona, talbutal, terguida, testosterona, tetrabromocresol, tetrandrina, tiacetazona, tiocolchicina, ácido tióctico, tioquinox, tioridazina, tiram, N-isoamilcarbamato de timilo, tioxidazol, tioxolona, tocoferol, tolciclato, tolnaftato, triclosan, triflusal, triparanol, ácido ursólico, valinomicina, verapamil, vinblastina, vitamina A, vitamina D, vitamina E, xenbucina, xilazina, zaltoprofen, y zearalenona.
III. Composiciones Farmacéuticas que comprenden el copolímero de bloqueo multi-brazo
En otro aspecto, la invención proporciona formulaciones o composiciones farmacéuticas, para uso tanto veterinario como humano, que comprenden un copolímero de bloque multi-brazo como se ha descrito anteriormente y al menos un agente biológicamente activo atrapado dentro de la región de núcleo hidrófobo del copolímero de bloqueo multi-brazo. Como se ha observado anteriormente, la incorporación de un fármaco hidrófobo en la estructura del copolímero de bloque de la invención aumenta la solubilidad acuosa del fármaco, lo que puede potenciar el tiempo de residencia en circulación del fármaco tras la administración a un mamífero.
La formulación farmacéutica puede incluir uno o más vehículos farmacéuticamente aceptables y opcionalmente cualquier otro ingrediente terapéutico estabilizador o similar. El vehículo o vehículos deben ser farmacéuticamente aceptables en el sentido de ser compatibles con los otros ingredientes de la formulación y no perjudiciales para el receptor de la misma. Las composiciones de la invención pueden incluir también excipiente/aditivos poliméricos o vehículos, por ejemplo polivinilpirrolidonas, celulosas derivatizadas tales como hidroximetilcelulosa, hidroxietilcelulosa, e hidroxipopilmetilcelulosa, Ficolls (un azúcar polimérico) hidroxietilalmidón (HES), dextratos (por ejemplo ciclodextrinoastales como 2-hidroxipropil-\beta-ciclodextrina y sulfobutileter-\beta-ciclodextrina), polietilenglicoles, y pectina. Las composiciones pueden incluir además diluyentes tampones, aglutinantes, disgregantes, espesantes, lubricantes, conservantes (incluyendo antioxidantes), agentes aromatizantes, agentes enmascarantes del sabor, sales inorgánicas (por ejemplo cloruro sódico), agentes antimicrobianos, (por ejemplo cloruro de benzalconio), edulcorantes, agentes antiestáticos, tensioactivos (por ejemplo polisorbatos tales como "TWEEN 20" y "TWEEN 80", y plurónicos tales como F68 y F88 disponibles en BASF), ésteres de sorbitano, lípidos (por ejemplo fosfolípidos tales como lecitina y otros fosfatidilcolinas, fosfatidiletanolaminas, ácidos grasos y ésteres grasos, esteroides (por ejemplo colesterol)), y agentes quelantes (por ejemplo EDTA, cinc, y otros cationes adecuados). Otros excipientes y/o aditivos farmacéuticos adecuados para usar en las composiciones de acuerdo con la invención se muestran en "Remington: The Science & Practice of Pharmacy", 19ª ed., "Medical Excipients", Tercera Ed., Ed. A. H. Kbbe, Pharmaceutical
Press 2000.
Los copolímeros de bloqueo de la invención pueden formularse en composiciones que incluyen aquellas adecuadas para administración oral, bucal, rectal, tópica, nasal, oftálmica, o parenteral (incluyendo inyección intraperitoneal, intravenosa, subcutánea o intramuscular). Los copolímeros de bloque pueden usarse también en formulaciones adecuadas para inhalación. Las composiciones pueden presentarse convenientemente en forma de dosificación unitaria y pueden prepararse por cualquiera de los métodos bien conocidos en la técnica de farmacia. Todos los métodos incluyen la etapa de poner el copolímero de bloque con el fármaco atrapado en su interior en asociación con un vehículo que constituye uno o más ingredientes accesorios. En general, las composiciones se preparan poniendo el copolímero de bloque/formulación de fármaco en asociación con un vehículo líquido para formar una solución o una suspensión o como alternativa poner el copolímero de bloque/formulación de fármaco en asociación con componentes de formulación adecuados para formar un sólido, opcionalmente un producto en forma de partículas y después si se justifica, dar forma al producto en la forma de suministro deseada. Las formulaciones sólidas de la invención, cuando están en forma de partículas, típicamente comprenderán partículas con tamaños que varían de aproximadamente 1 manómetro a aproximadamente 500 micrómetros. En general, para formulaciones sólidas pretendidas para administración intravenosa, las partículas típicamente variaran de aproximadamente 1 manómetro a aproximadamente 10 micrómetros de diámetro.
La cantidad de agente biológicamente activo o fármaco en la formulación variará dependiendo del fármaco específico empleado, de su peso molecular y de otros factores tales como la forma de dosificación, la población paciente diana y otras consideraciones y generalmente la determinará fácilmente un especialista en la técnica. La cantidad de agente biológicamente activo en la formulación de copolímero será la cantidad necesaria para suministrar una cantidad terapéuticamente eficaz del fármaco a un paciente en necesidad del mismo para conseguir al menos uno de los efectos terapéuticos asociados con el fármaco. En la práctica, esto variará ampliamente dependiendo del fármaco particular, de su actividad, la gravedad de la afección a tratar, de la población de pacientes, de la estabilidad de la formulación y similares. Las composiciones generalmente contendrán cualquier valor de aproximadamente el 1% en peso a aproximadamente el 30% en peso de fármaco, típicamente de aproximadamente el 2% aproximadamente el 20% en pese de fármaco y más típicamente de aproximadamente el 3% aproximadamente el 15% en peso del fármaco, y dependerá también de las cantidades relativas de excipientes/aditivos contenidos en la composición. Más específicamente la composición típicamente contendrá al menos aproximadamente uno de los siguientes porcentajes de fármaco atrapado: 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%,10%,11%,12%, 13%, 14%, 16%, 18%, 20% o más
en peso.
IV. Métodos de Fabricación del Copolímero de Bloque
Los copolímeros de bloque multi-brazo de la invención puede prepararse simplemente por unión covalente de un segmento polimérico hidrófobo preformado a la molécula núcleo seguido de la unión covalente de un segmento polimérico hidrófilo preformado al segmento polimérico hidrófobo. Como alternativa, uno o más de los segmentos poliméricos pueden prepararse directamente polimerizando unidades monoméricas del polímero usando por ejemplo una técnica de polimerización de apertura de anillo.
Por ejemplo, para sintetizar un copolímero de poli(propileno)-poli(etilenglicol) (PPO-PEG) en un núcleo de poliol, los monómeros de óxido de propileno pueden polimerizarse directamente sobre el núcleo de poliol mediante polimerización de apertura de anillo iniciada por base en un disolvente adecuado. Las bases adecuadas incluyen naftalenuro potásico, hidruro sódico, alcóxido sódico o potásico u otras bases fuertes. Los disolventes adecuados incluyen tetrahidrofurano, dioxano, o tolueno. En una segunda etapa, el producto de la primera reacción se hace reaccionar con unidades monoméricas de óxido de etileno usando una base y disolvente como se describe para la primera reacción. El peso molecular del polímero de PPO formado en la primera etapa se controla mediante la proporción molar de óxido de propileno al poliol. El peso molecular de polímero de PEG formado en la segunda etapa se controla mediante la proporción molar de óxido de etileno a la de polímero de PPO formado en la primera
etapa.
En estas realizaciones que utilizan un segmento polimérico hidrófobo de poli(hidroxiéster) y un segmento polimérico hidrófilo de PEG, es preferible polimerizar directamente el monómero hidroxiéster sobre la molécula de núcleo (por ejemplo un poliol) para crear la porción poli(hidroxiéster) del copolímero, seguido de la unión covalente del polímero de PEG al extremo distal del segmento poli(hidroxiéster).
V. Métodos de Carga del Fármaco en el Copolímero de Bloque Multi-brazo
Hay diversos métodos para atrapar un agente biológicamente activo o fármaco dentro de la región hidrófoba de los copolímeros de bloque de la invención. En un primer método, el fármaco y el copolímero se codisuelven en un disolvente orgánico y después se secan para formar un producto sólido. El producto sólido se redisuelve en solución acuosa y se filtra para retirar las partículas insolubles antes de su uso. En un segundo método, el fármaco hidrófobo se suspende en una solución acuosa del copolímero y se somete a ultrasonificación durante varias horas para poner en contacto íntimo las moléculas de fármaco y los núcleos hidrófobos de las estructuras copoliméricas. La solución se filtra después para retirar partículas insolubles. En un tercer método, el fármaco hidrófobo y el polímero se mezclan en forma sólida y se calientan a aproximadamente 62ºC para formar un fundido. El fundido se agita durante varias horas para potenciar la mezcla íntima del fármaco y el copolímero. Después de enfriar a temperatura ambiente, la formulación esta lista para el uso inmediato o almacenamiento.
VI. Método de Utilización de Copolímeros de Bloque Multi-Brazo
Como se ha observado anteriormente, los copolímeros de bloque multi-brazo de la invención pueden usarse para solubilizar moléculas de fármaco hidrófobas en solución acuosa. Como resultado, las estructuras copoliméricas de la invención pueden usarse como vehículos para suministro de fármacos atrapando el fármaco hidrófobo en el interior de la región hidrófoba del copolímero y administrando una cantidad terapéuticamente eficaz del copolímero de bloque multi-brazo con el agente biológicamente activo atrapado en su interior a un mamífero.
Los copolímeros de bloque de la invención pueden usarse como vehículos de suministro de fármaco para cualquier afección sensible a una molécula de fármaco hidrófoba capaz de atrapar en su interior la estructura copolimérica. Por lo tanto, los copolímeros de bloque de la invención pueden usarse en formulaciones farmacéuticas útiles para el tratamiento de cualquier afección sensible al fármaco hidrófobo en mamíferos, incluyendo seres humanos. Una afección preferida para el tratamiento es cáncer. El método de tratamiento comprende administrar al mamífero una cantidad terapéuticamente eficaz de una composición o formulación que contiene el copolímero de bloque multi-brazo con un fármaco hidrófobo encapsulado en su interior como se ha descrito anteriormente. La cantidad de dosificación terapéuticamente eficaz de cualquier formulación específica variara algo de un fármaco a otro, de un paciente a otro y dependerá de factores tales como la afección del paciente, la capacidad de carga del copolímero de bloque y la vía de suministro. Como proposición general, una fórmula de dosificación de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 20 mg/kg de peso corporal preferiblemente de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 5,0 mg/kg tendrá eficacia terapéutica. Cuando se administra junto con otros agentes farmacéuticamente activos, incluso menos de la composición de copolímero de bloque/fármaco hidrófilo puede ser terapéuticamente
eficaz.
La composición de copolímero de bloque/fármaco hidrófilo puede administrarse una o varias veces al día. La duración del tratamiento puede ser de una vez al día durante un periodo de dos a tres semanas y puede continuar durante un periodo de meses o incluso años. La dosis diaria puede administrarse mediante una dosis única en forma de unidad de dosificación individual o varias unidades de dosificación más pequeñas o mediante administración múltiple de dosificaciones subdivididas a ciertos intervalos. Las posibles rutas de suministro incluyen la vía bucal, subcutánea, transdérmica, intramuscular, intravenosa, oral, o por inhalación.
VII. Experimental
Los siguientes ejemplos se dan para ilustrar la invención aunque no deben considerarse una limitación de la invención. A menos que se indique otra cosa, todos los reactivos de PEG están disponibles en Sharwater Corporation of Huntsville, Alabama. Todos los datos de RMN se generaron mediante un espectrómetro de RMN a 300 MHz fabricado por Bruker.
Materiales
Se prepararon cuatro copolímeros de bloque de 8 brazos. En cada caso los segmentos de poli(óxido de propileno) (PPO) de los copolímeros se unieron covalentemente al núcleo de hexaglicerol mediante uniones éter y el resto poli(etilenglicol) (PEG) se unió covalentemente al extremo distal de cada segmento de PPO. El copolímero PPO-PEG de peso molecular nominal 8.500 Da se preparó con un bloque de PPO de 5.300 Da y un bloque de PEG de 3.200 Da. El copolímero PPO-PEG 18.000 (peso molecular de 18.000 Da) se preparó con un bloque de PPO de 5.300 Da y un bloque de PEG de 12.700 Da. El copolímero PPO-PEG 16.000 se preparó con un bloque de PPO de 9.500 Da t y un bloque de PEG de 6.500 Da. El copolímero PPO-PEG 22.000 se preparó con un bloque de PPO de
9500 Da y un bloque de PEG de 12.000 Da. Debe entenderse que estos pesos moleculares son pesos moleculares nominales promedio para polímeros que tienen un intervalo de pesos moleculares. La estructura general de un copolímero PPO-PEG es del tipo dado anteriormente como Fórmula V.
Adicionalmente, se sintetizó una serie de copolímeros de multi-brazo degradables donde los poli(hidroxiéster) degradables se usaron como segmentos hidrófobos. Estos copolímeros incluyen polilactida mPEG_{5kDa} de 8 brazos (PLA-mPEG_{5kDa} de 8 brazos), polilactida PEG2_{6kDa} de 8 brazos (PLA-PEG2_{6kDa} de 8 brazos), policaprolactona mPEG_{5kDa} de 8 brazos (PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos), PEG2 unido a hidroxipropil-\beta-ciclodextrina policaprolactona (BCD-PCL-PEG2_{6kDa}). Todos los copolímeros degradables de 8 brazos se prepararon usando un núcleo de hexaglicerol. La estructura general de una polilactida mPEG de 8 brazos se ha dado anteriormente como fórmula VI. El copolímero BCD-PC-PEG2_{6kDa} de 21 brazos comprende un núcleo de hidroxipropil-b-ciclodextrina. Como se usa en este documento PEG2 se refiere a una estructura de PEG ramificada que comprende dos estructuras de PEG unidas a un enlazador lisina, como se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 5.932.462. Los ejemplos 1-7 ilustran métodos de síntesis de copolímeros poli(hidroxiéster) multi-brazo.
Para propósitos comparativos, se ensayaron los siguientes materiales adicionales: Tetronic® 1037, un copolímero PPO-PEG de cuatro brazos que tiene puntos de unión nitrógeno disponible en BASF Cor. (Mount Olive, New Jersey); dos moléculas de PEG multi-brazo disponibles en NOF (Tokyo, Japón), un copolímero 4 brazos que comprende un núcleo de pentaeritritol y un copolímero de 8 brazos que comprende un núcleo de hexaglicerol; y Tween® 80, un tensioactivo monooleato de polioxietileno sorbitano obtenido de Aldrich (Milwaukee, Wisconsin). Los datos físicos para todos los materiales ensayados se muestran en la siguiente Tabla 1.
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TABLA 1 Datos físicos de los materiales usados en los experimentos
Polímero Pm (Da) % en peso de PEG Nº de brazos
No degradable PPO-PEG 6030 8500 36 8
PPO-PEG 6070 18.000 68 8
PPO-PEG 1037 16.000 38 8
PPO-PEG 10050 22.000 54,5 8
Tetronic® 18.000 70 4
PEG10kDa 10.000 100 4
PEG10kDa 10.000 100 8
Tween 80 1310 67 N/A
Degradable PLA-mPEG_{5kDa} 56000 71 8
PLA-mPEG_{6kDa} 64000 75 8
PCL-mPEG_{5kDa} 56000 71 8
PCL-mPEG_{6kDa} 64000 75 8
BCD-PCL-PEG_{6kDa} 168000 75 21 
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Se usaron los siguientes agentes biológicamente activos en la formulación y estudios de liberación detallados a continuación: 3,4-di-[1-metil 6-nitro-3-indolil]-1H-pirrol-2,5-diona (MNIPD) (disponible en F. Hoffmann-La Roche Ltd, Basel, Suiza), simvastatina (disponible en Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, NJ, USA), indometacina (disponible en Sigma. St. Louis, MO, USA), butirato de pivaloiloximetilo (disponible en Titan Pharmaceuticals, Inc., San Francisco. CA, USA), ciclosporina A (disponible en Fluka, Milwaukee, WI, USA), y paclitaxel (disponible en LTK laboratories, Inc., St. Paúl, Minnesota, USA).
Métodos de Carga del Fármaco
Se usaron tres métodos para cargar un fármaco hidrófobo en las formulaciones de copolímero de bloque multi-brazo. El método I utiliza un disolvente orgánico. El método II utiliza una solución acuosa. El método II se realizó en ausencia de disolvente.
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Método I
El fármaco hidrófobo y el copolímero se codisolvieron en cloruro de metileno. La solución se secó al aire durante una noche y después se secó al vacío. El sólido resultante se almacenó a -20ºC para un uso posterior después de descongelar, disolviendo en tampón y filtrando o se disolvió inmediatamente en un tampón, se filtró para retirar las partículas insolubles y el filtrado se congeló y se almacenó a -20ºC.
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Método II
El fármaco hidrófobo se suspendió en una solución polimérica tamponada. Las suspensión se sometió a ultrasonificación durante aproximadamente 3 horas, y después se filtró a través de un filtro de jeringuilla de 0,5 m\mum. El filtrado se congeló y se almacenó a -20ºC.
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Método III
El fármaco hidrófobo y el polímero se pusieron en un vial tapado en atmósfera de argón y se calentaron a 60ºC para formar un fundido. El fundido se agitó durante 2 horas usando un agitador magnético. Después de enfriar a temperatura ambiente, la formulación estaba lista para uso inmediato o almacenamiento para un uso posterior.
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Ejemplo 1
Preparación de polilactida-mPEG_{KkDa} de 8 brazos (PLA-mPEG_{5kDa} de 8 brazos)
En un matraz de fondo redondo de tres bocas de 250 ml, se calentó hexaglicerol (4,307 g, 0,008 moles (Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd., Osaka, Japón) a 100ºC durante una hora al vacío (1 mm Hg). Los contenidos se enfriaron a temperatura ambiente y se enfriaron en argón. Se añadió DL-lactida (160 mg, 1,110 moles (Pursabor, Purac, Holanda) y el matraz se lavó abundantemente con argón y se calentó a 150ºC. Se añadió 2-etilhexanoato estannoso (94,6 mg, 2,22 x 10^{-4} moles) y la mezcla se calentó en atmósfera de argón a 170ºC durante veinticuatro horas. El mezcla se enfrió a 160ºC y se agitó al vacío (menos de 1 mm Hg) durante tres horas. Después de enfriar a temperatura ambiente la mezcla se disolvió en diclorometano (900 ml). La solución se concentró casi hasta sequedad y a presión reducida y se vertió en hexanos (1500 ml) con agitación para que precipitara. El sobrenadante se decantó y el residuo se secó al vacío. RMN (CDCl_{3}): \delta 5,16 (m, -OCH(-CH_{3})CO-), 1,57 (d, mal resuelto, -OCH(-CH_{3})CO-).
En un matraz de fondo redondo, el PLA de 8 brazos preparado anteriormente (2 gramos), mPEG_{5k}-CM (5 gramos), 1-hidroxibenzotriazol (HOBT, 65 mg), 4-(dimetilamina)piridina (DMAP, 120 mg) y diciclohexilcarbodiimida (DCC, 288 mg) se mezclaron con 20 ml de cloruro de metileno anhidro. La mezcla se agitó a temperatura ambiente durante una noche, el sólido insoluble se retiró por filtración y el disolvente se evaporó a presión reducida. El residuo se añadió a 100 ml de éter y el precipitado resultante se recogió por filtración y se secó al vacío. Rendimiento: 5,5 g (78%). ^{1}H RMN (DMSO-d_{6}): \delta 3,5 (m a, PEG), 4,20 (s, -PEG-OCH2COO-PLA), 5,16 (m, -OCH(-CH_{3})CO-), 1,45 (d, mal resuelto, -OCH(-CH_{3})CO-).
Ejemplo 2
Preparación de Polilactida PEG2_{6kDa} de 8 brazos (PLA-PEG2_{6kDa} de 8 brazos)
Polilactida de 8 brazos (PLA de 8 brazos) (3,00 g, Pm \sim20 kDa) ácido PEG carboxílico ramificado (PED2-COOH, 6 kDa, 7 g), DMAP (120 mg), HOBT (105 mg) y DCC (440 mg) se disolvieron en cloruro de metileno (50 ml). La reacción se agitó a temperatura ambiente durante aproximadamente 72 horas. El disolvente se retiró después al vacío y se añadieron 35 ml de 1, 4-dioxano al jarabe. Después de filtrar, el filtrado se añadió a 200 ml de éter dietílico. El precipitado se recogió por filtración, se lavó con alcohol isopropílico (IPA) y éter, y después se secó durante una noche al vacío. Rendimiento: 9,4 g. ^{1}H RMN (DMSO-D_{6}): \delta 3,5 (m a, PEG), 1,45 (d, -OCCH(CH_{3})O-), 5,165 (m, OCCH(CH_{3})O-), 4,03 (t, mPEGOCH_{2}CH_{2}OCONH-)
Ejemplo 3
Preparación de \varepsilon-Policaprolactona de 8 brazos (PCL de 8 brazos)
Se secó hexaglicerol (2,156 g) calentando a 100ºC durante 16 horas al vacío. Se añadieron 5 ml de N, N-dimetil formamida y la mezcla se calentó en atmósfera de argón a 80ºC. A la mezcla resultante se le añadieron 80 g (74 ml) de e-caprolactona (Aldrich) y etilhexanoato estannoso (48 mg). La mezcla se calentó a 110ºC durante \sim 72 horas. El matraz se enfrió y el reactivo sin reaccionar y el disolvente se retiraron al vacío. Rendimiento; \sim80 g. ^{1}H RMN (DMSO-D_{6}): \delta 1,23 (m a, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O-), 1,52 (M, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O-), 2,26 (t, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}
CH_{2}O-), 3,98 (t, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O-). El peso molecular de PLC de 8 brazos se estimó en 16.000 Dalton por RMN y GPC.
Ejemplo 4
Preparación de policaprolactona de mPEG _{5kDa} de 8 brazos (PCL-mPEG_{5kDa} de 8 brazos)
PLC de 8 brazos del ejemplo 3 (1,00 g), carboximetil mPEG _{5kDa} (2,10 g), DMAP (60 mg), HOBT (35 mg) y DCC (140 mg) se disolvieron en cloruro de metileno (30 ml). La reacción se agitó a temperatura ambiente durante 46 horas. El disolvente se retiró después al vacío y 15 ml de 1,4 dioxano se añadieron al jarabe. Después de filtrar, el filtrado se concentró retirando el exceso de 1,4 dioxano al vacío. El producto se precipitó con 200 ml de éter dietílico, se agitó durante 5 minutos y se recogió por filtración. El producto se secó durante una noche al vacío. Rendimiento: 2,6 g.
^{1}H RMN (DMSO-D_{6}): \delta 3,5 (m a, PEG), 4,20 (s, -PEG-O-CH_{2}COO-PCL), 1,28 (m a, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O), 1,5 (m, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O-), 2,26 (t, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O-), 3,99 (t, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O-).
Ejemplo 5
Preparación de policaprolactona PEG2_{2kDa} de 8 brazos (PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos)
PCL de 8 brazos (1,00 g), ácido PEG carboxílico ramificado (PED2_{6kDa}-COOH, 2,52 g), MAP (60 mg), HOBT (35 mg) y DCC (140 mg) se disolvieron en cloruro de metileno (30 ml). La reacción se agitó a temperatura ambiente durante aproximadamente 72 horas. El disolvente se retiró después al vacío y se añadieron 15 ml de 1,4 dioxano al jarabe. Después de filtrar con celite, el filtrado se concentró retirando el exceso de 1,4 dioxano al vacío. El producto se precipitó con 200 ml de éter dietílico se agitó durante 5 minutos se recogió por filtración y se secó
durante una noche al vacío. Rendimiento: 3,1 g ^{1}H RMN (DMSO-d_{6}): \delta 3,5 (m a, PEG), 1,28 (m a, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}
CH_{2}CH_{2}O), 1,55 (m, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O), 2,26 (t, -OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}CH_{2}O-), 3,99 (t,-OCCH_{2}CH_{2}CH_{2}
CH_{2}CH_{2}O).
Ejemplo 6
Preparación de Policaprolactona iniciada con hidroxipropil-\beta-ciclodextrina (BCD-PCL)
La hidroxipropil-\beta-ciclodextrina (BCD; sustitución 100) se adquirió en Aldrich y se usó tal cual se recibió.
\varepsilon-Caprolactona (CL; Aldrich) se purificó por deshidratación con CaH_{2} y destilación al vacío. El producto purificado se almacenó en atmósfera de N_{2} a -20ºC hasta su uso. 2-etilhexanoato estannoso (SnOct; Aldrich) y todos los demás reactivos se usaron según se recibieron.
Hidroxipropil-\beta-ciclodextril (BCD, 1,45 gramos, 1 mmol) se secó al vacío en un matraz de fondo redondo a 100ºC durante 1 hora y se purgó con N_{2} seco. La \varepsilon-caprolactona purificada (42 miligramos, 0,368 mol) se añadió al matraz usando un jeringuilla. Treinta y dos miligramos de 2-etilhexanoato estannoso (SnOct, Aldrich) se añadió y la mezcla se agitó durante 24 horas. La mezcla de reactivo se hizo viscosa sin cambio significativo de color. Mientras se enfriaba la mezcla, se añadió tetrahidrofurano (100 ml). El polímero se precipitó por adición de aproximadamente
2 l de isopropanol (IPA). EL precipitado se recogió por filtración y se redisolvió en benceno y se secó por congelación durante 2 días. Rendimiento: 37 g (86%).
Ejemplo 7
Preparación de PEG2 unido a BCD-PCL (BCD-PCL-PEG2_{6kDa})
Un gramo de BCD-PCL se mezcló con 3,8 g (0,025 mmol) de ácido PEG2-carboxílico (PM 6.000), 0,866 g de diciclohexil carbodiimida (4,2 mmol), 0,122 g de 4-dimetilaminopiridina (1,0 mmol) y 0,068 de hidroxibenzotriazol (0,5 mmol) en 20 ml de 1,2-dicloroetano (o diclorometano), y se agitó durante 48 horas. El disolvente se retiró al vacío, y el material gomoso restante se disolvió en 40 ml de 1,4 dioxano. El material sin disolver se retiró por filtración y la solución se añadió a 400 ml de éter dietílico. El precipitado se filtró y se secó al vacío durante 48 horas. Rendimiento: 4,2 gramos (88%).
Ejemplo 8
Síntesis del Derivado Bisfosfonato de PPO-PEG Multi-brazo
PPO-PEG de 8 brazos (18 KDa) (carbonato de succinimidilo)_{8}:
PPO-PEG de 8 brazos (18 kDa) (15,0 g, \sim0,83 mmol) se trató con carbonato de disuccinimidilo (DSC) (1,9 g,
7,4 mmol) y piridina (0,70 ml). La reacción se agitó durante una noche a temperatura ambiente en atmósfera de argón. La reacción se concentró hasta sequedad y el residuo se disolvió en diclorometano (\sim200 ml). La solución transparente se lavó con una solución al 10% del fosfato sódico, cloruro sódico (2 x 200 ml). La capa orgánica se secó (Na_{2}SO_{4}), se filtró, y el disolvente se retiró para dar PPO-PEG de 8 brazos (18 KDa)-(\alpha-carbonato de succinimidilo)_{8}
(15,0 g, \sim10%).
PPO-PEG de 8 brazos (18 KDa)(AHBDP)_{5}
PPO-PEG de 8 brazos (18 KDa) -(\alpha-carbonato de succinimidilo)_{8} (10,0 g \sim0,55 mmol) y ácido 4-amino-1-hidroxibutano-1,1-difosfónico, sal ditetrabutilamonio (AHBDP) (2,96 g, 3,76 mmol) se disolvieron en acetonitrilo (200 ml) y se trataron con trietilamina (0,8 ml, 5,574 mmol). La solución incolora transparente se agitó durante una noche en una atmósfera de argón. La solución se concentro hasta sequedad, la goma residual se disolvió en agua (10 ml) y el pH se ajustó a 11. La solución básica se agitó a temperatura ambiente durante 2 horas. La solución se ajustó después a pH 7,0 con HCl y se hizo pasar a través de una columna de IR 120 (75 ml). El agua se retiró al vacío a aproximadamente 50ºC para dar el producto en forma de una goma. El secado adicional al vacío seguido de trituración con CH_{2}Cl_{2} con Et_{2}O dio el producto en forma de un sólido ceroso (4,5 g). ^{1}H RMN (DMSO-d_{6}, 300 MHz) d 1,04 (d, 280 H,
OCH(CH_{3})C_{2}) 1,59-176 (m, 12,5 H, OCONHCH_{2}CH_{2}CH_{2}), 3,51 (s a, 1191 H estructura de PEG), 4,03 (t, 13H, J 4,4 Hz, CH_{2}CH_{2}OCONH), 7,16 (t, 5,0 H, J 5,1 Hz, CH_{2}CH_{2}OCONH).
El ejemplo 8 ilustra un método de síntesis de un copolímero multi-brazo que incluye un resto diana unido a un extremo distal del polímero PEG externo.
Ejemplo 9
Preparación de PCL-PGE2_{6kDa} de 8 brazos cargado con ciclosporina A
En un vial de vidrio, 6 mg de ciclosporina A y 60 miligramos de PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos (proporción en peso fármaco/polímero 1/10) se disolvieron en 1 ml de cloruro de metileno. La solución se secó en atmósfera de argón. El sólido secado se calentó a 55ºC durante 2 horas en atmósfera de argón. El fundido se enfrió después a temperatura ambiente, se puso al vacío durante una noche y se redujo a partículas pequeñas. A las partículas se les añadió 1 ml de tampón fosfato (0,1 M, pH 7,0), y la mezcla resultante se filtró a través de un filtro de jeringuilla de 0,2 \mum. La concentración de ciclosporina A fue de 5,5 mg/ml por HPLC.
Ejemplo 10
Preparación de PLC-PEG2_{6kDa} de 8 brazos Cargado con Paclitaxel
Paclitaxel (6 mg) y PLC-PEG2_{6kDa} de 8 brazos (60 ml) (proporción en peso fármaco/polímero 1/10) se disolvieron en 1 ml de cloruro de metileno. La solución se secó en atmósfera de argón. El sólido secado se calentó a 55ºC durante dos horas en atmósfera de argón. El fundido se enfrió después a temperatura ambiente y se puso al vacío durante una noche, y se redujo a pequeñas partículas. A las partículas se les añadió 1 ml de tampón fosfato (0,1 M, pH 7,0). La mezcla resultante se filtró a través de un filtro de jeringuilla de 0,2 \mum. La concentración de paclitaxel fue mayor de 4,5 mg/ml por HPLC.
Ejemplo 11
Solubilidad de fármacos en copolímeros de bloque multi-brazo PPO-PGE
Para diversas moléculas de fármaco, 50 mg de copolímero de bloque PPO-PEG 1050/formulación de fármaco con un 10% en peso de carga de fármaco se disolvió en 1 ml de tampón fosfato (0,1 M, pH 7,4). Después de dos horas de mezcla, la mezcla se filtró a través de un filtro de jeringuilla de 0,2 \mum. La concentración del fármaco del filtrado del filtrado se determino por HPLC o UV usando una curva patrón. Los resultados se muestran en la tabla 2. Como se observa en la tabla 2, en cada caso la incorporación del fármaco al copolímero de bloque de PPO-PEG multi-brazo aumentó en gran medida la solubilidad del fármaco en solución tampón.
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TABLA 2 Solubilidad del fármaco en 50 mg de copolímero de bloque PPO-PEG multi-brazo (tampón fosfato, 0,01 M, pH 7,4)
Fármaco MNIPD Simvastatina Indometacina Paclitaxel Butirato de
pivaloiloximetilo
Solubilidad del fármaco en tam- <0,5 \mu/ml <1 \mug/ml 88 \mug/ml <1 \mug/ml -
pón solo
Solubilidad del fármaco en copo- 2,6 mg/ml 4 mg/ml 4 mg/ml 2 mg/ml 12 mg/ml
límero / formulación de fármaco
Solubilidad de la formulación res- \sim5.000 \sim4.000 \sim45 \sim2.000 -
pecto a la solubilidad en tampón
Ejemplo 12
Estudios de Degradación de Copolímeros de Bloque Multi-Brazo degradables
Cada uno de los copolímeros de bloque de PEG multi-brazo que tienen segmentos hidrófobos degradables se disolvió en tampón fosfato (0,1 M, pH 7,0) o en suero de rata a una concentración final del 1-4% en peso. La solución se puso en una incubadora a 37ºC. Las concentraciones del copolímero y del PEG libre se controlaron a intervalos temporales por HPLC. Para la solución en suero de rata, el copolímero y PEG se extrajeron en primer lugar con cloruro de metileno y después se analizaron por HPLC, mientras que para la solución en tampón, el análisis se realizó directamente por HPLC. Se calcularon las vidas medias (t1/2) con una cinética de primer orden como se muestra en la Tabla 3. Los datos indican que todos los polímeros ensayados eran degradables en suero de rata y en tampón fosfato con velocidades de degradación variables dependiendo de la estructura del po-
límero. Los segmentos de PEG más grandes tendían a dar como resultado vidas medias de degradación más
largas.
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TABLA 3 Vidas medias de degradación (t1/2) de copolímeros de bloque multi-brazo seleccionados
Muestra En tampón fosfato (pH 7,0) En suero de rata
PLA-PEG5k de 8 brazos 365 h 7 h
PLA-PEG2_{6kDa} de 8 brazos 1251 h 8 h
PCL-PEG5k de 8 brazos 643 d 170 h
PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos 1010 d 507 h 
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Ejemplo 13
Estudios de Liberación del Fármaco usando Copolímeros de Bloque Multi-Brazo PPO-PEG
En medio acuoso, los complejos de fármacos lipófilos/hidrófobos solubles con el copolímero de PPO-PEG multi-brazo liberaron lentamente el fármaco. Los fármacos insolubles en agua precipitaron en la formulación con el tiempo. Los perfiles de liberación de los fármacos se estudiaron determinando la concentración de fármacos solubilizados, función del tiempo a 23ºC. En cada intervalo temporal, se filtraron alícuotas a través de un filtro de jeringuilla de 0,2 \mum y se midieron concentraciones de fármaco mediante métodos de rp-HPLC o UV. Por ejemplo, la liberación de MNIPD de la formulación de MNIPD soluble/ PPO-PEG se midió extrayendo 100 \mul de solución, diluyendo a 1000 \mul en agua (en este punto el fármaco se disuelve) filtrando a través de un filtro de 0,2 \mum
y midiendo la absorbancia del filtrado a 465 nm. Las curvas de liberación del fármaco se presentan en la Figu-
ras 2-7.
En la figura 2 se muestra una comparación de la velocidad de liberación del fármaco, MNIPD, a partir de copolímeros multi-brazo PPO-PEG 6035 y 6070 con la velocidad de liberación de MNIPD a partir de PEG multi-brazo (de 4 brazos y 8 brazos) y de Tween 80 (véase la Tabla 1). El MNIPD se cargó en los polímeros mediante el método 1. Después de que la formulación de MNIPD/polímero se disolviera en tampón fosfato (0,1 M, pH 7), la liberación del fármaco fue seguida por UV a 465 nm. El fármaco se liberó más lentamente desde los copolímeros 6070 que desde Tween 80. La solubilidad en los PEG de 4 y 8 brazos era baja y el fármaco se liberó rápidamente desde estos polímeros.
Los perfiles de liberación de simvastatina de siete polímeros se muestran en la figura 3. La simvastatina se cargó en los polímeros por el método 1. Después de disolver en tampón fosfato (0,1 M, pH 7), la liberación del fármaco se siguió mediante HPLC. Un perfil de liberación extendido se observó a partir de copolímeros de bloque 10050 y 10037 (véase la Tabla 1), mientras que la liberación desde los PEG (de 4 brazos y 8 brazos), 1037 y PPO-PEG 6035 fue significativamente más rápida. La solubilidad en las moléculas de PEG multi-brazo y en PPO-PEG 6070 fue muy lenta.
En la figura 4 se muestra un perfil de liberación para simvastatina a partir de copolímero PPO-PEG 10050 que tiene un grupo diana bisfosfonato unido a un termino distal del resto PEG del copolímero. La simvastatina se cargó en el derivado bisfosfonato del copolímero mediante el método 1. Después de que se disolviera la formulación de fármaco/copolímero en tampón fosfato (0,1 M, pH 7), la liberación del fármaco se siguió por HPLC. El fármaco se liberó durante aproximadamente 80 horas.
En la figura 5 se muestra una comparación de perfiles de liberación de paclitaxel del polímero 10050 y de copolímero de bloque PLA-PEG de 8 brazos. El paclitaxel se cargó en copolímeros mediante el método 1. Después de disolver en tampón fosfato (0,1 M, pH 7), la liberación del fármaco se siguió mediante HPLC. Fue posible una carga mayor del fármaco con el copolímero PLA-PEG de 8 brazos.
En la figura 6 se muestra una comparación de los perfiles de liberación de indometacina desde diversos copolímeros. La indometacina se cargó en los copolímeros mediante el método 1. Después de disolver en tampón fosfato
(0,1 M, pH 7), la liberación del fármaco se siguió por HPLC. La estabilidaddel fármaco se potenció mediante copolímeros de bloque multi-brazo así como mediante PEG multi-brazo. No se observó o se observó muy poca liberación desde cualquiera de los polímeros.
En la figura 7 se muestran perfiles de liberación comparativos para butirato de pivaloiloximetilo a dos concentraciones en copolímeros de PPO-PEG 10050 y 10037. El butirato de pivaloximetilo se cargó en copolímeros mediante el método 3. Después de disolver en tampón fosfato (0,1 M, pH 7), la liberación del fármaco se siguió mediante HPLC. La liberación extendida se observó a partir de ambos polímeros.
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Ejemplo 14
Perfil de liberación de ciclosporina A a partir de PCL-PEG2_{6kDa} de 8 Brazos Degradable
La solución preparada en el Ejemplo 9 se incubó a 37ºC. A intervalos de tiempo, se extrajeron muestras de 10 \mul y se diluyeron con tampón fosfato (0,1 M, pH 7,0). La solución se filtró a través de un filtro de jeringuilla de 0,2 \mum. El filtrado se analizó por rp-HPLC para la concentración de ciclosporina A. La concentración de ciclosporina A soluble en solución frente al tiempo se muestra en la figura 8. Los datos ilustran la capacidad del copolímero de bloque para retener la ciclosporina A en solución durante un periodo prolongado de tiempo y para proporcionar una liberación controlada del fármaco.
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Ejemplo 15
Perfil de Liberación de Paclitaxel a partir de PCL-PEG2_{6kDa} de 8 Brazos Degradable
La solución preparada en el ejemplo 10 se incubó a 37ºC. A intervalos de tiempo, se extrajeron muestras de 10 \mul y se diluyeron con tampón fosfato (0,1 M, pH 7,0). La solución se filtró a través de un filtro de jeringuilla de 0,2 \mum. El filtrado se analizó por rp-HPLC para la concentración de paclitaxel. La concentración de paclitaxel soluble en solución frente al tiempo se muestra en la figura 9. Los datos ilustran la capacidad del copolímero de bloque para retener el paclitaxel en solución durante un periodo prolongado de tiempo y para proporcionar una liberación controlada del fármaco.
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Ejemplo 16
Estudio Antitumoral de PLA-mPEG_{5kDa} de 8 Brazos Cargado con Paclitaxel en Xenoinjerto de Tumor en Pulmón Microcítico en Ratones
El tumor pulmonar microcítico NCI-H460 se implantó por vía subcutánea en ratones desnudos atímicos. Después de que el tumor creciera aproximadamente 175 mg, la formulación acuosa de PLA-MPEG_{5kDa} de 8 brazos cargado con paclitaxel se inyectó en ratones a través de la vena de la cola. Los ratones se observaron diariamente para supervivencia. Los pesos de los tumores y los pesos corporales se registraron dos veces a la semana. Cada tumor se midió mediante un calibre bidimensional y se convirtió en masa de tumor usando la fórmula para un elipsoide prolato. Para comparación, una formulación estándar de Taxol® (en Cremofor®) y un control se usaron también. Los resultados se muestran en la figura 10. Los datos indican que la inhibición del crecimiento del tumor presentada por el copolímero de bloque PLA-mPEG de 8 brazos/formulación de fármaco (al que se hace referencia como UM-Paclitaxel en la figura 10) fue comparable a la de la formulación estándar de Taxol®.
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Ejemplo 17
Estudio de Tolerancia de Copolímeros de Bloque Multi-Brazo en Ratones
Dosificaciones que variaban de 500 a 2000 mg/kg/dosis se administraron por vía intravenosa a ratones desnudos atímicos durante cinco días (días 1-5). Como se indica en la Tabla 4, todas las dosificaciones se toleraron bien.
TABLA 4 Estudio de tolerancia de copolímeros multi-brazo
Polímeros micelares unimoleculares Perdida de peso del animal Supervivencia a los 21 días
media durante 21 días
PLA-PEG5k de 8 brazos <5% todos
PLA-PEG_{2}6k de 8 brazos <5% todos
PCL-PEG_{2}6k de 8 brazos <5% todos 
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Ejemplo 18
Estudio de Dispersión Dinámica de la Luz Preparación de las micelas
Un copolímero de bloque (0,14 g) seleccionado entre el grupo que incluye PEG-PLA lineal, PLA-PEG5k de 8 brazos, PLA-PEG2_{6kDa} de 8 brazos, PCL-PEG5k de 8 brazos, y PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos se disolvió en 20 ml de N-dimetilacetamida (DMAc). La solución se calentó para disolver el polímero fácilmente. La solución se puso en membrana de diálisis prehinchada (Spectra/Pro 1, MWCO 6000-8000) después de una filtración de 0,2 \mum. La diálisis se realizó frente a agua desionizada durante 24 horas. El agua se cambió a las 1, 2, 4 y 7 horas desde el comienzo. La solución micelar preparada se almacenó a 4ºC hasta su uso.
Micelas cargadas con paclitaxel
Se cargó Taxol® en la solución micelar de dos maneras. Método 1: A la solución micelar (10 ml) preparada como se ha descrito anteriormente se le añadieron 0,5 ml de solución paclitaxel en CHCl_{3} (4 mg/ml) gota a gota. Después de 16 horas de agitación vigorosa, el CHCl_{3} se retiró de la solución por aspiración. La solución se filtró a través de membrana de 0,2 \mum. Método 2: copolímero de bloque (0,14 g) y paclitaxel (5 mg) se disolvieron en DMAc y se dializaron como se ha descrito anteriormente. Después de la diálisis, la solución se filtró con membrana
de 0,2 \mum.
Dispersión Dinámica de Luz (DLS)
El tamaño y la distribución de las micelas se midieron mediante dispersión dinámica de luz. La muestra se filtró con una membrana con un tamaño de poro de 0,2 \mum antes de la medida. La medida se realizó a 25ºC. El tamaño y la polidispersidad de la partícula se determinaron mediante un método de análisis acumulativo basado en la suposición de que las micelas eran esféricas. La figura 11 proporciona un ejemplo de los resultados de dispersión dinámica de luz. Las tablas 5,6 y 7 proporcionan tamaños de micelas y polidispersidad para micelas con y sin carga de paclitaxel según se determina mediante dispersión de luz.
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TABLA 5 Tamaño de Micelas Determinado Mediante Dispersión de Luz
Muestra Diámetro eficaz (nm) Polidispersidad Velocidad de Conteo
PEG-PLA lineal 30,4 0,198 313,8
PLA-PEG5k de 8 brazos 47,0 0,291 123,5
PLA-PEG_{6kDa} de 8 brazos 100,7 0,351 251,9
PCL-PEG5k de 8 brazos 24,9 0,066 101,2
PCL-PEG_{6kDa} de 8 brazos 19,3 0,079 73,3
TABLA 6 Tamaño de Micelas Cargadas con Paclitaxel Preparadas por el Método 1
Muestra Diámetro eficaz (nm) Polidispersidad Velocidad de Conteo
PEG-PLA lineal 39,1 0,226 363,0
PLA-PEG5k de 8 brazos
PLA-PEG_{6kDa} de 8 brazos
PCL-PEG5k de 8 brazos 49,0 0,106 692,0
8 brazos-PCL-PEG_{6kDa} 26,2 0,177 153,3 
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TABLA 7 Tamaño de Micelas Cargadas con Paclitaxel Preparadas por el Método 2
Muestra Diámetro eficaz (nm) Polidispersidad Velocidad de Conteo
PEG-PLA lineal 31,8 0,246 312,3
PLA-PEG5k de 8 brazos
PLA-PEG_{6kDa} de 8 brazos 86,4 0,342 235,7
PCL-PEG5k de 8 brazos
PCL-PEG_{6kDa} de 8 brazos 19,7 0,064 77,3
Los datos anteriores indican que el diámetro eficaz de la estructura de copolímero de bloque multi-brazo aumenta después de cargarlo con el fármaco.
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Ejemplo 19
Evaluación de Agregados Micelares por Dispersión Dinámica de Luz
Soluciones micelares de BCD-PCL-PEG2_{6kDa}, PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos, y PEG-PCL lineal (PM 5.000-5.000) se prepararon por el método de diálisis. Para PEG-PLA lineal, la solución polimérica en DMAc se mezcló con agua por adición gota a gota de 20 ml de agua a la solución polimérica antes de la diálisis para evitar la formación de agregado. La concentración de las soluciones micelares estaba en el intervalo de 2,88-3,34 mg/ml (véase la Tabla 8).
Las soluciones micelares se trataron con \sim2,5 ml de solución de SDS al 5% durante 24 horas. Las soluciones micelares antes y después de la adición de tensioactivos (SDS) se caracterizaron después de filtración a través de un filtro de jeringuilla de 0,2 \mum usando un dimensionador de partículas Brookhaven 90 Plus. La tabla 4 resume los resultados de análisis acumulativo de DLS. El diámetro acumulativo de las micelas varió de 19 a 35 nm antes de la adición de la SDS. La medida de DLS se realizó también sin filtración, y se observó una pequeña alteración de la propiedad micelar en los copolímeros de bloque multi-brazo. BCD-PCL-PEG2_{6kDa} tenía el menor cambio en la propiedad micelar antes y después de la adición de SDS. Las otras micelas presentaron un cambio dramático de tamaño y una disminución significativa en la velocidad de conteo. La velocidad de conteo de las micelas de
BCD-PCL-PEG2_{6kDa} se redujo en un 30%. Esto se debía probablemente a la dilución de la solución micelar en lugar de la disociación de las micelas. Los copolímeros de bloque PEG multi-brazo con mayor número de brazos tendían a agregarse en menor medida.
Los datos tienden a sugerir que el aumento en el número de brazos de los copolímeros de bloque multi-brazo de la presente invención reduce la tendencia de los núcleos hidrófobos de los copolímeros a agregarse de la misma manera que las micelas lineales convencionales. Como ocurre a menor agregación con los copolímeros multi-brazo con un mayor número de brazos, se provoca una menor disgregación por adición de un tensioactivo. En contraste, los copolímeros de bloque pequeños de la invención y las micelas lineales tienden a agregarse en una mayor extensión, dando como resultado de esta manera una alteración medible en la agregación del tensioactivo.
TABLA 8 Resultados de análisis acumulativo de DLS de BCD-PCL-(PEG3)_{2}, PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos y micelas de PEG-PCL lineales
Muestras Conc. Diámetro Dispersidad Velocidad de % de conteo
(mg/ml) (nm) conteo (kcps) restante
BCD-PCL-PEG2_{6kDa2} 3,34 19,8 0,098 52,7
después del filtrado
BCD-PCL-PEG2_{6kDa} ^{+} 3,34 19,4 0,058 44,2
antes del filtrado
BCD-PCL-PEG2_{6kDa} ^{+} SDS 3,34 22,70 0,152 30,7 69,45701357
PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos 3,24
después del filtrado
PCL-PEG2_{6kDa} de 8 brazos 3,34 26,8 0,158 107,1
antes del filtrado
PCL-PEG2_{6kDa}^{+} 3,34 42,2 0,24 23,5 21,94211018
de 8 brazos SDS
PEG lineal-PCL 2,88
antes del filtrado
PEG lineal-PCL 2,88 35,6 0,006 348,7
después del filtrado
PEG lineal-PCL + SDS 2,88 11 0,401 11 3,154574132

Claims (29)

1. Una composición farmacéutica que comprende: un copolímero de bloque multi-brazo, comprendiendo el copolímero de bloque una molécula de núcleo central que comprende un resto de un poliol, y al menos tres brazos copoliméricos unidos covalentemente a la molécula de núcleo central, comprendiendo cada copolímero un segmento polimérico hidrófobo interno unido covalentemente a la molécula de núcleo central y un fragmento polimérico hidrófilo externo unido al segmento polimérico hidrófobo, donde la molécula de núcleo central y el segmento polimérico hidrófobo definen una región de núcleo hidrófobo, y
al menos un agente biológicamente activo atrapado dentro de la región de núcleo hidrófobo del copolímero de bloque multi-brazo.
2. La composición farmacéutica de la reivindicación 1, en la que el agente biológicamente activo se selecciona entre el grupo compuesto por 3,4-di-[1-metil-6-nitro-3-indolil-1H-pirrol-2,5-diona (MNIPD), simvastatina, indometacina, butirato de pivaloiloximetilo, ciclosporina A, paclitaxel, análogos de los mismos y sales farmacéuticamente aceptables de los mismos.
3. La composición farmacéutica de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que el segmento polimérico hidrófilo externo comprende poli(etilenglicol).
4. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el copolímero de bloque multi-brazo tiene la siguiente estructura:
(E-C-O-B-O-)_{p}A(-O-B-O-C-D)_{m}
en la que:
A es la molécula de núcleo central,
O es oxígeno,
B es el segmento polimérico hidrófobo interno,
C es el segmento polimérico hidrófilo externo,
D es n grupo hidroxilo o alcoxi,
p es al menos 1,
la suma de m y p es de 3 a aproximadamente 25, y
E es un grupo funcional seleccionado entre el grupo compuesto por éster activo, carbonato activo, acetal, aldehído, aldehído hidrato, alquilo o alquilsulfonato, haluro, disulfuro, alquenilo, acrilato, metacrilato, acrilamida, sulfona activa, amina, amina protegida, hidrazida, hidrazida protegida, tiol, tiol protegido, ácido carboxílico, ácido carboxílico protegido, isocianato, isotiocianato, maleimida, vinilsulfona, ditiopiridina, vinilpiridina, yodoacetamida, epóxido, glioxal, diona, mesilato, tosilato y tresilato.
5. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que la molécula de núcleo central es un resto de un poliol seleccionado entre el grupo compuesto por glicerol, sorbitol, pentaeritritol, oligómeros de glicerol e hidroxipropil-\beta- ciclodextrina.
6. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el segmento polimérico hidrófobo interno se selecciona entre el grupo compuesto por un poli(hidroxiéster), un poli(óxido de alquileno) distinto de poli(etilenglicol) y un copolímero del mismo.
7. La composición farmacéutica de la reivindicación 6 en la que el segmento polimérico hidrófobo se selecciona entre el grupo compuesto por poli(lactida), poli(glicolida), copolímero poli(lactida/glicolida), poli(butirolactida), policaprolactona, óxido de polipropileno y óxido de polibutileno.
8. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que el segmento polimérico hidrófobo tiene un peso molecular de aproximadamente 10.000 Da a aproximadamente 40.000 Da.
9. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que la molécula de núcleo central se une a al menos cinco brazos copoliméricos, a al menos 8 brazos copoliméricos o a al menos 10 brazos copoliméricos.
\newpage
10. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la que el copolímero de bloque multi-brazo tiene la estructura:
A(-O-B-O-C-D)_{n}
A es la molécula de núcleo central,
O es oxígeno,
B es el segmento polimérico hidrófobo interno,
C es el segmento polimérico hidrófilo externo,
D es un grupo de terminación,
y n es de 3 a aproximadamente 25.
11. La composición farmacéutica de la reivindicación 10 en la que cada D es alcoxi C1-C6 o hidroxilo.
12. La composición farmacéutica de la reivindicación 10 en la que C comprende una unión hidrolizable seleccionada entre el grupo compuesto por éster, carbonato, imina, hidrazona, éster fosfato, ortoéster, péptido y acetal.
13. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9 en la que al menos un grupo de terminación se une covalentemente a al menos un segmento polimérico hidrófilo.
14. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13 en la que el grupo de terminación se selecciona entre el grupo compuesto por alcoxi, hidroxilo, hidroxilo protegido, éster activo, carbonato activo, acetal, aldehído, aldehído hidrato, alquilo o arilsulfonato, haluro, disulfuro, alquenilo, acrilato, metacrilato, acrilamida, sulfona activa, amina, amina protegida, hidrazida, hidrazida protegida, tiol, tiol protegido, ácido carboxílico, ácido carboxílico protegido, isocianato, isotiocianato, maleimida, vinilsulfona, ditiopiridina, vinilpiridina, yodoacetamida, epóxido, glioxal, diona, mesilato, tosilato y tresilato.
15. La composición farmacéutica de la reivindicación 1 en la que cada segmento polimérico hidrófobo e hidrófilo tiene un peso molecular de aproximadamente 500 Da a aproximadamente 100.000 Da.
16. La composición farmacéutica de la reivindicación 1 en la que el segmento polimérico hidrófilo tiene un peso molecular de aproximadamente 1.000 Da a aproximadamente 20.000 Da.
17. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que cada brazo copolimérico es idéntico.
18. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la que el copolímero de bloque multi-brazo tiene la estructura:
(T-C-O-B-O-)_{p}A(-O-B-O-C-D)_{m}
en la que:
A es la molécula de núcleo central,
O es oxígeno,
B es el segmento polimérico hidrófobo interno,
C es el segmento polimérico hidrófilo externo,
D es un grupo de terminación,
p es al menos 1,
la suma de m y p es de 3 a aproximadamente 25, y
T es un resto diana.
19. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17 en la que al menos un resto diana se une covalentemente a al menos un segmento polimérico hidrófilo.
20. La composición farmacéutica de la reivindicación 18 o la reivindicación 19 en la que el resto diana es un bisfosfonato o se selecciona entre el grupo compuesto por una proteína, un anticuerpo, un fragmento de anticuerpo, un péptido, un carbohidrato, un lípido, un oligonucleótido, ADN, ARN y una molécula pequeña que tiene un peso molecular menor de 2.000 Da.
21. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que al menos uno de los segmentos poliméricos hidrófobo e hidrófilo comprende al menos una unión degradable.
22. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que la molécula de núcleo central es un resto de hexaglicerol o hidroxipropil-\beta-ciclodextrina.
23. La composición farmacéutica de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en la que está presente alguna ramificación en el segmento polimérico hidrófobo o hidrófilo.
24. Un copolímero de bloque multi-brazo como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23.
25. Un método de preparación de una composición farmacéutica como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23 que comprende:
proporcionar un copolímero de bloque multi-brazo como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, y
atrapar dicho agente biológicamente activo en el interior de la región de núcleo hidrófobo del copolímero de bloque multi-brazo.
26. El método de la reivindicación 25 en el que dicha etapa de atrapamiento comprende disolver el copolímero de bloque multi-brazo y el agente biológicamente activo en un disolvente orgánico para formar una mezcla y secar la mezcla para formar una composición farmacéutica sólida; o
suspender el agente biológicamente activo en una solución acuosa del copolímero de bloque multi-brazo y someter la solución a ultrasonificación; o
mezclar el agente biológicamente activo y el copolímero de bloque multi-brazo en forma sólida, calentar la mezcla para formar un fundido y agitar la mezcla para mezclar íntimamente el resto biológicamente activo y el copolímero de bloque multi-brazo.
27. Una composición farmacéutica como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23 para uso médico humano o veterinario.
28. La composición de la reivindicación 27 en la que dicha composición es adecuada para administración por vía oral, bucal, rectal, tópica, nasal, oftálmica, parental o por inhalación.
29. Uso de una composición farmacéutica como se ha definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23 en la fabricación de un medicamento para usar en un método como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 27 ó 28.
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