ES2261253T3

ES2261253T3 - Composiciones de polihidroxialcanoato para la reparacion y aumentacion del rejido liso.

Info

Publication number: ES2261253T3
Application number: ES00974105T
Authority: ES
Inventors: Simon F. Williams; David P. Martin
Original assignee: Tepha Inc
Current assignee: Tepha Inc
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: EP1216067A1; AU1252301A; EP1216067B1; CA2383054C; CA2383054A1; AU781201B2; DE60027445T2; WO2001019422A1; JP2003509128A; ATE323516T1; DE60027445D1

Abstract

Una composición adecuada para su uso en la reparación, contorno y aumentación del tejido liso o como viscosuplemento en un animal o ser humano que comprende un fluido bioabsorbible, biocompatible que comprende: un polihidroxialcanoato que es líquido o cera a una temperatura comprendida entre aproximadamente 20 y 25ºC, comprendiendo el polihidroxialcanoato un monómero seleccionado del grupo que consiste en 3-hidroxioctanoato, 3- hidroxihexanoato y 4-hidroxibutirato, o una microdispersión de partículas de un polihidroxialcanoato dispersado en un vehículo líquido fisiológicamente compatible, teniendo la composición una bioabsorción que dura más de un mes.

Description

Composiciones de polihidroxialcanoato para la reparación y aumentación del tejido liso.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a formas líquidas o microdispersiones inyectables de polímeros adecuados para su uso en la reparación y aumentación del tejido liso, y como viscosuplementos.

Se han venido utilizando diversos materiales diferentes para aumentar o reparar los defectos del tejido liso o para perfilar las anormalidades causadas por defectos faciales, acné, cicatrices quirúrgicas, traumatismos o la edad. Desgraciadamente, ninguno de estos materiales se considera como ideal debido a los inconvenientes en su eficacia y efectividad. Por ejemplo, con frecuencia, se ha utilizado silicona líquida para corregir defectos del tejido liso. No obstante, este material fue prohibido posteriormente por la FDA cuando se descubrió que podría desplazarse a partes distantes del cuerpo y causar problemas fisiológicos y clínicos. En la década de 1970, se comercializó otro material, colágeno bovino, que parecía un material efectivo para el tratamiento de defectos del tejido liso. Sin embargo, con el tiempo, se descubrió que este material se absorbía con bastante rapidez. La reabsorción rápida se resolvió parcialmente reticulando el colágeno para extender su duración a seis meses; no obstante, siguen siendo necesarias inyecciones frecuentes del material. Por otra parte, las reacciones alérgicas como consecuencia de proteínas bovinas presentes en el colágeno persisten en el material reticulado.

Se ha descrito una serie de materiales más nuevos para el tejido liso o aumentación. Se han descrito partículas cerámicas de fosfato cálcico mezcladas con un vehículo de gel acuoso en un polímero viscoso en la patente EE.UU. Nº 5.204.382 para Wallace y cols. No obstante, parece ser que existen riesgos asociados con el uso de estos materiales en partículas no absorbibles en relación con su desplazamiento in vivo. Dunn ha propuesto polímeros en combinación con disolventes y un material termoestable con un agente de curado en las patentes EE.UU. Nº 4.938.763; 5.278.201; y 5.278.202, pero los disolventes necesarios para disolver estos polímeros parecen estar por debajo de lo aceptable y los materiales tienen una utilidad limitada en rellenar los defectos del tejido liso ya que se solidifican. Por otra parte, estos materiales y otros materiales comerciales similares tienen un límite elástico final cercano a 70 MPa (10.000 psi) en comparación con el comprendido entre 3,45 MPa (500 psi) y 14 MPa (2.000 psi) para la piel humana, lo que da lugar a problemas de pulpabilidad y los hace demasiado duros para reparar el tejido liso y sobre todo para aumentación o reparación dérmica. Se han sugerido también otras mezclas de polímero a base de polímeros de ácido láctico en la patente EE.UU. Nº 4.235.312 para Buchholz.

En la patente EE.UU. Nº 5.709.854 para Vacanti, y cols., y en PCT/US96/09065 para Reprogenesis se describen otros materiales para inyección que se solidifican para servir como agentes de volumen o como matrices para la invaginación de tejido. Entre los ejemplos de materiales en la patente ‘854 se incluyen soluciones de alginato que se mezclan con iones calcio para inducir reticulación tras la inyección. La solicitud PCT describe polímeros sintéticos reticulables alternativos que presentan propiedades similares tras la exposición a la luz o iones multivalentes.

En este caso, no obstante, se considera que los polímeros son demasiado viscosos como para su inyección a través de una aguja, lo que limita de manera significativa su utilidad. Por otra parte, los oligómeros pueden ser también ligeramente solubles en los fluidos corporales facilitando una rápida difusión hacia fuera del sitio de la implantación. Para abordar estos problemas, las patentes EE.UU. Nº 5.728.752 y 5.824.333 para Scopelianos y cols. describen polímeros derivados de \varepsilon-caprolactona, carbonato de trimetileno, y/o lactonas de éter con unidades glicolida, lactida y p-dioxanona, para su uso en la reparación de tejidos lisos y aumentación que tienen viscosidades bajas y que no se endurecen tras la implantación. Si bien estas composiciones parecen tener estas propiedades deseables, estos materiales se degradan con bastante rapidez y por lo tanto requerirían su re-inyección a intervalos frecuentes. Por otra parte, algunos de estos polímeros se descomponen en monómeros conocidos por causar respuestas inflamatorias no deseables in vivo.

Uno de los objetos de la presente invención consiste por lo tanto en proporcionar materiales poliméricos para la reparación y aumentación del tejido liso que son seguros, inyectables, duraderos, bio-absorbibles y biocompatibles.

Otro objeto más de la presente invención consiste en proporcionar usos de dichos materiales.

Compendio de la invención

Se proporcionan materiales de polihidroxialcanoato que son adecuados para la reparación, aumentación del tejido liso, y como viscosuplementos en animales, en particular, seres humanos. Los materiales comprenden composiciones de polímero de polihidroxialcanoato líquidas o microdispersiones de polihidroxialcanoato. Se proporcionan también dispositivos para el almacenamiento y administración de composiciones de polihidroxialcanoato in vivo.

Se proporcionan usos de las composiciones para la fabricación de un agente para reparar, dar contorno o aumentar tejido liso en animales. Las composiciones de polímero de polihidroxialcanoato líquidas o las microdispersiones de polihidroxialcanoato son adecuadas para su uso como viscosuplementos.

Descripción detallada de la invención

Se ha descubierto que los polímeros de polihidroxialcanoato pueden seleccionarse y/o hacerse adecuados para su uso en la reparación, aumentación del tejido liso, y como viscosuplementos. En los modos de realización preferibles, estas composiciones de polímero de polihidroxialcanoato tienen viscosidades bajas que permiten su inyección en tejido liso o en la articulación de la rodilla con una jeringuilla y una aguja. Estos polímeros preferiblemente no se endurecen tras la implantación. Es posible controlar la velocidad de degradación de manera que determinadas composiciones se bioabsorben con lentitud con lo cual disminuye considerablemente la frecuencia con la que se deba re-inyectar la composición.

I. Las composiciones de polihidroxialcanoato

Un primer aspecto de la invención proporciona una composición adecuada para su uso en la reparación, contorno, aumentación del tejido liso, y como viscosuplemento, en un animal o ser humano, que comprende un fluido bioabsorbible biocompatible que comprende:

un polihidroxialcanoato que es un líquido o cera a una temperatura comprendida entre 20 y 25ºC comprendiendo el polihidroxialcanoato un monómero seleccionado del grupo que consiste en 3-hidroxioctanoato, 3-hidroxihexanoato y 4-hidroxibutirato, o

una microdispersión de partículas de un polihidroxialcanoato, dispersado en un vehículo líquido fisiológicamente compatible,

teniendo la composición una bioabsorción que se prolonga más de un mes.

La composición comprende un material líquido que comprende un polihidroxialcanoato tal como se ha definido. Dicho polihidroxialcanoato se encuentra o bien en forma de líquido o bien una microdispersión, y opcionalmente puede incluir además agentes para aumentar la seguridad y la eficacia de la composición. El PHA debe ser un fluido a la temperatura corporal o debe estar en forma de microdispersión en un vehículo líquido.

Tal como se utiliza aquí, el término "temperatura corporal" se refiere a la temperatura interna normal media aproximada del animal al que se ha de introducir la composición, como por ejemplo, aproximadamente 37ºC en los seres humanos.

Las propiedades físicas de la composición que la hacen útil para el aumento del tejido liso consisten en que se puede administrar fácilmente, preferiblemente, por inyección, al tejido deseado y que la composición es biocompatible y lentamente bioabsorbida.

Tal como se utiliza aquí, el término "biocompatible" se refiere a composiciones que son perfectamente toleradas por el cuerpo y que no causan una reacción inflamatoria negativa prolongada que podría afectar a su función o comportamiento.

Tal como se utiliza aquí, el término "bioabsorbible" se refiere a composiciones que se descomponen en las condiciones fisiológicas in vivo normales en componentes que pueden metabolizarse o excretarse. "Bioabsorción lenta" significa que la composición realiza la función de reparación, aumentación o viscosuplementación pretendida durante el período de tiempo apropiado que es superior a 1 mes. En contraposición, un material que se bioabsorbe con demasiada rapidez requiere una re-inyección frecuente.

Tal como se utiliza aquí, el término "microdispersión" se refiere a una suspensión de partículas. Las partículas forman una fase separada de la de la fase continua. Las partículas pueden encontrarse en estado amorfo o cristalino. El tamaño y concentración de las partículas se selecciona para que proporcione las propiedades apropiadas a la mezcla. Típicamente, el tamaño de las partículas se encuentra en el orden de 1 nm a 500 \mum.

Preferiblemente, las composiciones pueden inyectarse fácilmente empleando las técnicas convencionales, es decir, se pueden inyectar manualmente, como por ejemplo, con una jeringuilla y una aguja, preferiblemente una que tenga un diámetro de calibre 16, más preferiblemente del calibre 22 o superior (es decir una aguja de diámetro más pequeño).

En un modo de realización, el PHA es una cera a temperatura ambiente (v.g., a entre 20 y 25ºC), que se puede calentar a la temperatura del cuerpo o más, para que la composición se licúe haciéndose inyectable. En un modo de realización preferible, los polímeros de PHA son polímeros líquidos de copolímeros de polihidroxialcanoato que no cristalizan a la temperatura del cuerpo, que se bioabsorben lentamente in vivo. Preferiblemente, el material mantiene al menos
la mitad de su masa o masa molecular durante un período de tiempo a lo largo del año tras la implantación in vivo.

Fuentes de polihidroxialcanoatos

Los polihidroxialcanoatos (PHAs) constituyen una clase de poliésteres naturales que son sisntetizados por numerosos organismos como respuesta a tensiones del entorno. Para una revisión, consultar Byrom, "Miscellaneous Biomaterials", en Byrom, Ed., Biomaterials MacMillan Publishers, Londres, 1991, pp. 333-59; Hocking & Marchessault, "Biopolyesteres" in Griffin, ed. Chemistry and Technology of Biodegradable Polymers, Chapman and Hall, Londres, 1994, pp. 48-96; Holmes, "Biologically Produced(R)-3-hidroxyalkanoate Polymers and Copolymers" en Bassett, ed. Developments in Crystalline Polymers, Elsevier, Londres, vol. 2, 1988, pp. 1-65; Lafferty y cols., "Microbial Production of Poly-\beta-hydroxybutyric acid" in Rehm & Reed, eds. Biotechnology, Varlagsgesellschaft, Weinheim, vol. 66, 1988, pp. 135-76; Müller & Seebach, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 32:477-502 (1993); Steinbüchel, "Polyhydroxyalcanoic Acids" en Byrom, Ed., Biomaterials, MacMillan Publishers, Londres, 1991, pp. 123-213; Williams & Peoples, CHEMTECH, 26:38-44, (1996) y la reciente revisión de Madison & Husiman, Microbiol. & Mol. Biol. Rev.63:21-53 (1999).

Los biopolímeros PHA pueden dividirse de manera general en tres grupos con arreglo a la longitud de sus grupos pendientes y sus correspondientes rutas de biosíntesis. Los que tienen grupos pendientes cortos, como polihidroxibutirato (PHB), un homopolímero de unidades ácido R-3-hidroxibutírico (R-3HB), son materiales termoplásticos altamente cristalinos y son los que se conocen desde hace más tiempo (Lemoigne & Roukhelman, Annales des fermentations, 5:527-36 (1925)). Al principio de la década de los setenta, se describió un segundo grupo de PHAs que contenían unidades R-3HB cortas polimerizadas al azar con unidades de ácido hidroxi de grupo pendiente mucho más largo (Wallen & Rohwedder, Environ. Sci. Technol., 8:576-79 (1974)). Se conoce una serie de microorganismos que producen específicamente copolímeros de R-3HB con estas unidades ácido hidroxi de grupo pendiente más largo que pertenecen a este segundo grupo (Steinbüchel & Wiese, Appl. Microbiol. Biotechnol. 37: 691-97 (1992)). Al principio de la década de los ochenta, un grupo de investigación de los Países Bajos identificó un tercer grupo de PHAs, que contenía
predominantemente ácido hidroxi de grupo pendiente más largo (De Smet, y cols. J. Bacteriol., 154:870-78 (1983)).

Los polímeros PHA pueden constituir hasta un 90% del peso de la célula seca de la bacteria y se encuentran como gránulos discretos dentro de las células bacterianas. Estos gránulos de PHA se acumulan como respuesta a la limitación de nutrientes y sirven como materiales de reserva de carbono y energía. Los microorganismos utilizan diferentes rutas para producir cada uno de los grupos de estos polímeros. En una de estas rutas que conduce a polihidroxialcanoatos de grupo pendiente corto (SPGPHAs) participan tres enzimas, en concreto tiolasa, reductasa y PHB sintasa (a veces denominada polimerasa). A través de esta ruta, se sintetiza el homopolímero PHB por condensación de dos moléculas de acetil-Coenzima A para dar acetoacetil-Coenzima A, seguido de reducción de este intermediario en R-3-hidroxibutiril-coenzima A, y posterior polimerización. La última enzima en esta ruta, en concreto sintasa, tiene una especificidad de sustrato que puede acomodar unidades monoméricas C3-C5 incluyendo unidades ácido R-4-hidroxi ácido y R-5-hidroxi ácido. Esta ruta biosintética se encuentra por ejemplo en la bacteria Zoogloea ramigera y Alcaligenes eutrophus.

Se desconoce en parte aún la ruta de biosíntesis que se utiliza para obtener el tercer grupo de PHAs, en concreto, polihidroxialcanoatos de grupo pendiente largo (LPGPHAs), no obstante, actualmente se piensa que las unidades hidroxiacilo monoméricas que llevan a LPGPHAs se derivan por \beta-oxidación de ácidos grasos y la ruta de ácido graso. Los sustratos R-3-hidroxiacil-Co-enzima que resultan de estas rutas son polimerizados después por PHA sintasas (a veces denominadas polimerasas) que tienen especificidades de sustrato que favorecen unidades monoméricas más largas en el intervalo de C6-C14. Se producen PHAs de grupo pendiente largo, por ejemplo mediante Pseudomonas.

Presumiblemente, el segundo grupo de PHAs que contienen tanto unidades R-3HB cortas como monómeros de grupo pendiente más largo utilizan ambas rutas descritas anteriormente para proporcionar monómeros de hidroxiácido. Estos últimos se polimerizan después mediante PHA sintasas capaces de aceptar estas unidades.

En total, se han incorporado aproximadamente 100 tipos diferentes de hidroxi ácidos en PHAs por métodos de fermentación hasta el momento (Williams, y cols. Int. J. Biol. Macromol., 25: 111-21 (1999)). Notablemente, incluyen PHAs que contienen grupos pendientes funcionalizados como ésteres, enlaces dobles, grupos alcoxi, aromáticos, halógenos e hidroxi.

Durante mediados de la década de 1980, varios grupos de investigación identificaban y aislaban activamente los genes y productos genéticos responsables de la síntesis de PHA. Estos esfuerzos han conducido al desarrollo de sistemas transgénicos para la producción de PHAs tanto en microorganismos como en plantas, así como métodos enzimáticos para síntesis de PHA. Dichas rutas podrían aumentar aún más los tipos de PHA disponibles. Estos avances han sido revisados en Williams & Peoples, CHEMTECH, 26:38-44 (1996), Madison & Huisman, Microbiol. Mol. Biol. Rev., 63: 21-53 (1999) y Williams & Peoples, Chem. Br. 33: 29-32(1997).

Además de utilizar rutas biológicas para la síntesis de PHA, los polímeros de PHA también pueden derivarse por síntesis química. Un método muy extendido implica la polimerización por apertura de anillo de monómeros de \beta-lactona utilizando diversos catalizadores o iniciadores como aluminoxanos, distanoxanos o compuestos de alcoxi-zinc y alcoxi-aluminio (ver Agostini, y cols., Polym. Sci. Parte A-1, 9:2775-87 (1971); Gross, y cols., Macromolecules, 21: 2657-68 (1988); Dubois, y cols., Macromolecules, 26:4407-12 (1993); Le Borgne & Spassky, Polymer, 30:2312-19 (1989); Tanahashi & Doi, Macromolecules, 24:5732-33 (1991); Hori, y cols., Macromolecules, 26:4388-90 (1993); Kemnitzer y cols., Macromolecules, 26:1221-29 (1993); Hori, y cols., Macromolecules, 26: 5533-34 (1993); Hocking & Marchessault, Polym. Bull., 30: 163-70 (1993); patentes EE.UU. Nº 5.489.470 y 5.502.116 para Noda). Un segundo método implica la polimerización por condensación de ésteres y se describe en la patente EE.UU. Nº 5.563.239 para Hubbs, y cols., y los documentos de referencia ahí citados. Los investigadores han desarrollado asimismo métodos quimio-enzimáticos para preparar PHAs. Xie y cols., Macromolecules, 30:6997-98 (1997), por ejemplo, describe una polimerización de apertura de anillo de beta-butirolactona mediante lipasas termófilas para producir PHB.

Los polihidroxialcanoatos también son asequibles generalmente en dos formas físicas, en concreto una forma de látex (Koosha, F., Ph.D. Dissertation, 1989, Univ. Nottingham, RU. Diss. Abstr. Int. B. 51: 1206 (1990) y como un polvo seco.

Los polihidroxialcanoatos útiles en las composiciones de la presente invención se pueden obtener aplicando cualquiera de los métodos citados, en solitario o junto con las técnicas descritas en los ejemplos que se exponen más adelante.

(i) Polímeros líquidos

Los copolímeros líquidos de polihidroxialcanoato pueden contener diferentes cantidades de distintos tipos de monómero hidroxi ácido dependiendo de las propiedades específicas que se desea que tenga el copolímero líquido. Estos polímeros de polihidroxialcanoato también pueden mezclarse con otros polímeros de polihidroxialcanoato u otros materiales adecuados antes de su uso.

El polímero de la invención incluye homopolímeros y copolímeros que contienen cualquier combinación de monómeros, 4-hidroxibutirato, 3-hidroxihexanoato y 3-hidroxioctanoato.

La viscosidad de los polímeros de polihidroxialcanoato líquidos puede variar según el cambio de peso molecular del polímero, la reticulación y/o el cambio de composición de los polímeros. El peso molecular deseable se puede conseguir durante la síntesis de polímero inicial o, alternativamente, se puede ajustar hacia arriba o hacia abajo posteriormente. Los métodos adecuados para disminuir el peso molecular de polihidroxialcanoatos, en particular, para convertirlos de formas sólidas a líquidas, incluyen hidrólisis (en particular utilizando catálisis ácida), degradación enzimática, irradiación y tratamientos mecánicos o térmicos. Es particularmente deseable que los PHA tengan un peso molecular relativamente bajo y que sean amorfos. Los pesos moleculares de PHA preferibles están por debajo generalmente de 100.000, preferiblemente, por debajo de 50.000. Los polihidroxialcanoatos pueden reticularse a través de métodos que incluyen el uso de química de radicales, irradiación, y agentes de reticulación. Los métodos representativos se describen en Koning y cols., Polymer, 35:2090-97 (1994); Gagnon, y cols., Polymer, 35:4358-67 (1994); y Gagnon, y cols. Polymer, 35:4368-75 (1994). Determinados polihidroxialcanoatos pueden contener también funcionalidades en sus grupos pendientes como, por ejemplo, insaturación, que puede ser un sitio preferible de reticulación. Las composiciones de polímero de polihidroxialcanoato preferibles tendrán una viscosidad suficientemente alta como para prevenir que se disuelvan en fluidos corporales, pero lo bastante baja como para permitir que se inyecten fácilmente.

Una viscosidad adecuada permitirá la inyección manual del fluido a través de una aguja calibre 16, y una viscosidad preferible sería la que permitiera la inyección manual del líquido a través de una aguja de calibre 22 o menor. Un intervalo adecuado de viscosidad sería inferior a aproximadamente 1.000.000 cP. Un intervalo preferible de viscosidad varía entre el del agua (1 cP) y aproximadamente el de las melazas (100.000 cP). La viscosidad de un fluido depende típicamente de la temperatura, por tanto, es posible ajustar la viscosidad de un fluido variando su temperatura. Típicamente, la viscosidad de un material es más baja a una temperatura más alta. Antes de la inyección, se puede aumentar la temperatura del fluido para facilitar la inyección. Dependiendo de la concentración de partículas, se pueden producir suspensiones coloidales de partículas de PHA que tienen una baja viscosidad (<100.000 cP). La absorción de un fluido vehículo desde el tejido puede tener como resultado la agregación y la coalescencia potencial de partículas PHA. Dependiendo de la composición y el Pm, se pueden producir polímeros de PHA en forma líquida con viscosidades más altas (>100.000 cP). Antes de la inyección, la temperatura del PHA líquido puede aumentar para facilitar la inyección.

Además de controlar la viscosidad alterando la composición, el peso molecular y aplicando reticulación, también es posible utilizar estos métodos para controlar la velocidad de bioabsoción de polihidroxialcanoato inyectable in vivo. Por consiguiente, es posible ajustar las velocidades de bioabsorción a una aplicación.

Para uso médico o veterinario, se pueden esterilizar los polímeros de PHA, por ejemplo por radiación gamma o utilizando óxido de etileno. Se pueden esterilizar determinados polímeros de PHA también en un autoclave con vapor.

(ii) Microdispersiones de polímero

En este modo de realización de las composiciones, entre los vehículos líquidos se incluyen polihidroxialcanoatos líquidos y soluciones acuosas. Las partículas de polihidroxialcanoato adecuadas tendrán un diámetro inferior a aproximadamente 500 \mum, preferiblemente menos de 50 \mum, siendo sobre todo preferible menos de aproximadamente 5 \mum.

Las partículas dispersadas pueden estar en un estado semi-cristalino o amorfo de tipo fluido. El estado amorfo es preferible cuando es deseable la agregación y coalescencia de la partícula en partículas más grandes. Probablemente la agregación y colaescencia será facilitada por la absorción del vehículo fluido. Con frecuencia son preferibles los agregados más grandes ya que existe una menor probabilidad de que se desplacen desde el sitio de inyección. Pueden ser preferibles partículas más grandes o más pequeñas cuando el área superficial afecta al perfil de bioabsorción.

Son preferibles las partículas semicristalinas cuando son preferibles las propiedades de la fase cristalina. Es de esperar que las partículas semicristalinas tengan un perfil de absorción más prolongado que las partículas amorfas análogas. Adicionalmente, la difusión de los agentes añadidos (como fármacos o compuestos bioactivos) está influida por el estado cristalino del material. La difusión de un fármaco fuera de una partícula semi-cristalina es típicamente más lenta que de una partícula amorfa análoga. Por consiguiente, puede ajustarse la cristalinidad para optimizar la liberación de un fármaco añadido.

Puede ser preferible una microdispersión en relación con un polímero líquido cuando es deseable una viscosidad más baja. Pueden prepararse microdispersiones de PHA que contienen una alta concentración de sólidos (>10% en peso de sólidos) que sean adecuadas para inyección.

Sería deseable un polímero líquido cuando no es deseable el uso de un fluido de vehículo o cuando se pretende que el polímero forme un depósito lento.

Otros agentes

Las composiciones pueden incluir además otros agentes para aumentar la seguridad y eficacia de la composición. Entre los ejemplos de estos agentes se incluyen compuestos con actividad anti-microbiana, anestésicos, adyuvantes, compuestos anti-inflamatorios, agentes tensioactivos, esteroides, lípidos, enzimas, anticuerpos y hormonas.

Otros agentes que se pueden incluir en las composiciones incluyen compuestos famracológicamente activos o bioactivos, y tintes. Se pueden incluir proteínas y péptidos.

II. Aplicaciones para composiciones de polihidroxialcanoato

Las composiciones de polihidroxialcanoato de la invención se pueden administrar a cualquier sitio del cuerpo de animales en el que se necesite un agente de volumen o viscosuplmento (v.g., por vía intradermal, subcutánea, intramuscular y submucosal) en una cantidad terapéutica para proporcionar el efecto cosmético, prostético o de alivio del dolor deseado. Tal como se utiliza aquí, el término "animal" incluye mamíferos, preferiblemente, seres humanos.

Las composiciones de la presente invención se pueden utilizar en diversos procedimientos de reparación y aumentación del tejido liso, y como viscosuplmentos. Por ejemplo, se pueden utilizar en la reparación o aumentación del tejido facial, incluyendo sin limitarse a ellos, camuflaje de cicatrices, relleno de depresiones, alisado de irregularidades, corrección de asimetrías en hemiatrofía facial, síndrome de segundo arco branquial, lipodistrofia facial y camuflaje de arrugas asociadas a la edad, así como el aumento de eminencias faciales (labios, cejas, etc.). Adicionalmente, estas composiciones pueden utilizarse para restaurar o mejorar la función de los esfínteres, así como para tratar la incontinencia urinaria por estrés. Otros usos incluyen el tratamiento de reflujo vesicouretral por inyección suburetética y la aplicación de estos materiales como cargas de propósito general en el cuerpo humano.

Las composiciones de la invención se pueden utilizar como ayuda quirúrgica.

En uno de los modos de realización, las composiciones de la invención pueden inyectarse en los tejidos esqueletales, como huesos, cartílagos, tendones y músculos. Dichos modos de realización pueden utilizarse para facilitar la reparación o regeneración del tejido.

Las composiciones de la invención también se pueden utilizar como viscosuplementos, por ejemplo, para aliviar el dolor como consecuencia de osteoartritis de la rodilla, de manera similar al uso comercial del producto SYNVISC^{TM}. Al inyectar directamente una de las composiciones de polihidroxialcanoato aquí descritas en la articulación de la rodilla, el material puede actuar como agente de absorción del impacto y lubricante, proporcionando un alivio del dolor prolongado.

Entre las aplicaciones quirúgicas representativas para las composiciones de la invención se incluyen contorno facial (línea del entrecejo o glabelar, cicatrices por acné, depresiones en las mejillas, líneas labiales verticales o periorales, líneas de marionette o comisuras orales, líneas de preocupación o de la frente, líneas peri-orbitales o "pates de gallo", líneas de la sonrisa profundas o pliegues nasolabiales, líneas de la sonrisa, cicatrices faciales, labios y similares); inyección periuretral incluyendo la inyección en la submucosa de la uretra a lo largo de la uretra, en o alrededor de la unión uretra-vejiga con el esfínter externo, inyección ureteral para la prevención de reflujo urinario; inyección en los tejidos del tracto gastrointestinal para dar volumen al tejido para prevenir el reflujo; para ayudar en la coaptación del músculo del esfínter, interno o externo, y para la coaptación de un lumen hipertrofiado; inyección intraocular para el reemplazarmiento de fluido vítreo o mantenimiento de presión intraocular para separación retinal; inyección en los conductos anatómicos para taponar temporalmente la salida y prevenir el reflujo o propagación de infección; rehabilitación de laringe tras cirugía o atrofia; y cualquier otro tejido liso que se pueda aumentar para obtener un efecto cosmético o terapéutico.

III. Dispositivos para la administración de composiciones y usos

Se pueden utilizar diversos dispositivos para la administración de las composiciones de la invención. Un medio de administración preferible utiliza una jeringuilla o aguja. Otros dispositivos adecuados incluyen el dispositivo de jeringuilla de carpula descrito en las patentes EE.UU. Nº 4.664.655 y 4.758.234. Se pueden utilizar también otros medios para facilitar la administración de composiciones de polihidroxialcanoato altamente viscosas, como por ejemplo el uso de dispositivos en polvo y dispositivos que calientan la composición de polímero antes de su administración.

En un modo de realización, las composiciones de polihidroxialcanoato de la invención se proporcionan en forma de un estuche que incluye los materiales poliméricos en un receptáculo junto con el medio de administración, por ejemplo una jeringuilla o un catéter.

La presente invención quedará mejor comprendida haciendo referencia a los siguientes ejemplos no limitativos.

Ejemplo 1 Composiciones inyectables de polihidroxialcanoato 3836

Se disolvió PHA3836 (poli-3-hidroxioctanoato-co-3-hidroxihexanoato) (6,75 g, Pm 100.000), obtenido por fermentación microbiana, en dioxano (90 ml) que contenía 10 ml de ácido clorhídrico concentrado. Se añadió 1,3-butanodiol (2,5 ml) y se calentó la mezcla a reflujo. Se separaron muestras (5 ml) periódicamente y se secaron por evaporación rotatoria. Se determinó la masa molecular de estos productos por análisis de GPC, ver tabla 1. Se observó que las composiciones de peso molecular más bajo de PHA3836 eran adecuadas para su inyección como fluidos viscosos, en particular, tras el calentamiento antes de la inyección.

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TABLA 1 Análisis de peso molecular de productos de alcoholisis ácida de PHA3836

Tiempo de reacción (min)	Pm^{a}	Pm/Mn^{a}
0	103000	2,7
20	29000	1,8
40	7400	1,6
60	4700	1,7
80	2900	1,5
100	2600	1,5
120	2000	1,5
180	1500	1,5
240	1200	1,4
^{a} \begin{minipage}[t]{158mm} Determinado por análisis de GPC. Se disolvieron polímeros aislados en clorofomo a aproximadamente 1 mg/mL y se cromatografiaron las muestras (50 \mu L) en una columna Waters Stryagel HT6E a una velocidad de flujo de 1 mL de cloroformo por minuto a temperatura ambiente utilizando un detector del índice de refracción. Se determinaron las masas moleculares en relación con patrones de poliestireno de polidispersidad estrecha. \end{minipage}

Ejemplo 2 Composiciones de polihidroxialcanoato 3836 inyectables

Se disolvió PHA3836 (20,0 g, Pm 100.000) en dioxano (250 ml) con calentamiento. Una vez completada la disolución, se añadieron ácido clorhídrico concentrado (20 ml) y 1,3-butanodiol (10 g). Se calentó la mezcla a reflujo. Se separaron muestras (100 ml) a los 10 minutos y a los 30 minutos, muestras A y B, respectivamente. Se separó el disolvente por evaporación rotatoria seguido de liofilización. Se determinó la masa molecular de estos productos por análisis de GPC, ver tabla 2. Tras el reposo a temperatura ambiente, se solidificaron las muestras y B en materiales elásticos cerosos. Tras el calentamiento a 50ºC, estos materiales cerosos se convirtieron en fluidos viscosos adecuados para inyección. Tras el enfriado a temperatura ambiente, los productos A y B permanecieron como fluidos
viscosos.

TABLA 2 Análisis del peso molecular de productos de alcoholisis ácida de PHA3836

Muestra	Tiempo de reacción (min)	Pm^{a}	Pm/Mn^{a}
A	10	60000	2,0
B	30	20000	1,8
^{a} Determinado por análisis de GPC, ver tabla 1 para las condiciones de GPC.

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Ejemplo 3 Composiciones de polihidroxialcanoato 3836 inyectables

Se disolvió PHA3836 (30,0 g, Pm 100.000) en dioxano (200 ml) con calentamiento. Una vez completada la disolución, se añadió ácido clorhídrico concentrado (20 ml) y se calentó a reflujo la mezcla durante 40 minutos. Tras el enfriado a temperatura ambiente, se añadió bicarbonato sódico sólido para neutralizar el ácido. Se añadió MgSO_{4} sólido para eliminar el agua. Se filtró la mezcla para separar los sólidos y se concentró para producir PHA3836 oligomérico (27 g, rendimiento 90%). Se designó este material muestra C. Se determinó la masa molecular de este producto en 15.000 por análisis GPC, ver tabla 1 en cuanto a las condiciones de GPC. Tras el reposo a temperatura ambiente, la muestra C se convirtió en un material elástico y ceroso. Tras el calentamiento a 50ºC, la cera se convirtió en un fluido viscoso adecuado para inyección.

Ejemplo 4 Composiciones de polihidroxialcanoato 3400 inyectables

Se disolvió PHA3400 (poli-3-hidroxibutirato) en ácido acético glaciar por calentamiento a reflujo con agitación superficial para producir una solución al 6%. Una vez completada la disolución de PHA 3400, se añadió agua (15% de volumen de ácido acético) para obtener una solución transparente. Inicialmente, la solución era visocosa, pero con el tiempo disminuyó la visocosidad a medida que se redujo el Pm del polímero. Se agitó la solución a reflujo (108ºC). En diferentes momentos, se separaron partes alícuotas (3 ml) y se hicieron precipitar en agua (10 ml). Se recogió el precipitado por filtración, se lavó con agua, se secó y se analizó. Se pesó el precipitado para determinar la cantidad de material precipitado. Los rendimientos del material recuperable fueron típicamente >60%, de manera que una significativa porción de PHA 3400 pudo ser soluble en la solución ácido acético/agua tras el precipitado del polímero. Se analizó el Pm del polímero por GPC, utilizando una columna que fue designada para el análisis de polímeros de bajo Pm (500.000-500 g/mol, aguas HR4E). Se llevó a cabo el análisis en cloroformo (1 ml/min, detector RI, temperatura ambiente, patrones de poliestireno), ver tabla 3.

La hidrólisis de PHA3400 en ácido acético al 85% a reflujo (108ºC) tiene lugar de manera suave con una recuperación razonable del producto (>60%). El gráfico de log Pm frente al log de tiempo de reacción es lineal, de manera que se puede optimizar el proceso para producir el polímero del Pm y la viscosidad deseados variando el tiempo de reacción. No existe crotonización del polímero y el producto resultante se acetila terminalmente de forma parcial, tal como se evidencia por la resonancia de acetilo en el espectro de ^{1}H RMN. En las condiciones utilizadas, se puede producir polímero de 8.000 g/moles en 4 horas y 1.500 g/moles (Pm/Mn =1,32) en aproximadamente 23 horas.

En general, los oligómeros PHA 3400 son semi-cristalinos a temperatura ambiente. Estos materiales se pueden fundir o mezclar en solución con una serie de otros materiales o disolventes biocompatibles para producir fluidos viscosos a la temperatura del cuerpo que sean adecuados para inyección al tejido liso.

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TABLA 3 Datos para hidrólisis de PHA3400 en ácido acético al 85%

Tiempo de reflujo horas	Masas (mg)	Rendimiento (%)	Pm
0	137	80	354.000
1	69	40
2	102	59	16.000

TABLA 3 (continuación)

Tiempo de reflujo horas	Masas (mg)	Rendimiento (%)	Pm
4	108	63	8.000
8	118	69	4.400
23 (final)	9,5 g	60	1.500

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Ejemplo 5 Composiciones de polihidroxialcanoato 4400 inyectables

Se disuelve PHA 4400 (poli-4-hidroxibutirato, 8,5 g, Pm 430.000) en THF anhidro (280 ml) para producir solución al 3% peso/vol. de solución. Se aplica calentamiento suave a 60ºC para facilitar la disolución del polímero. Se añade lentamente 1 ml de etanol absoluto. Se enfría la solución a temperatura ambiente. Se añaden partes alícuotas de metóxido sódico (0,1 M en metanol) para proporcionar el Pm y la viscosidad deseados del producto (ver tabla 4). Se agita a temperatura ambiente durante 10 minutos. Se enfría la reacción con ácido (si se desea). Se filtra y se evapora THF para obtener el producto (7,5 g para 300 \muL de metóxido sódico añadido).

En general, los oligómeros PHA4400 son semi-cristalinos a temperatura ambiente. Estos materiales se pueden fundir o mezclar en solución con otros materiales o disolventes diversos biocompatibles para producir fluidos viscosos a la temperatura del cuerpo que son adecuados para inyección al tejido liso.

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TABLA 4 Datos para hidrólisis de PHA4400

Cantidad añadida MeONa (\muL)	Tiempo Ret GPC (min)	Masa molecular ^{b}
0	7,87	430.000
(material de partida)
100	8,0	320.000
200	8,6	82.000
300	9,1	25.000
^{b} Log Pm = Tiempo ret. GPC * (-0,984)+13,376, determinado en relación con poliestireno.

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Ejemplo 6 Composiciones de polihidroxialcanoato 3444 inyectables

Se prepararon copolímeros de PHA 3444 (poli-3-hidroxibutirato-co-4-hidroxibutirato) en E. coli recombinante. Se extrajeron los polímeros de la biomasa deshidratada con cloroformo y se hicieron precipitar en 3-5 volúmenes de metanol. Las propiedades de material de estos copolímeros pueden variar dependiendo de la composición monomérica de los polímeros, ver tabla 5. Los copolímeros que contenían más de 10% de 4-hidroxibutirato (4HB) fueron elásticos y gomosos. Las muestras que contenían 30-35% de 4-hidroxibutirato tenían una baja cristalinidad tal como lo demuestra un bajo DH, y tardaron en recristalizar a partir del fundido.

En general, los oligómeros PHA 3444 son semi-cristalinos a temperatura ambiente. La cantidad de cristalinidad se puede ajustar variando la composición. Estos materiales se pueden fundir o mezclar en solución con otros materiales o disolventes biocompatibles diversos para obtener fluidos viscosos a la temperatura del cuerpo que son adecuados para inyección al tejido liso.

TABLA 5 Propiedades de copolímeros PHA3444 producidos en E. coli recombinante

% 4HB	DH (J/g)	Tg (ºC)	Pm (por GPC)
12	60	-7	760.000
15	44	-10	830.000
32	10	-20	800.000

Claims

1. Una composición adecuada para su uso en la reparación, contorno y aumentación del tejido liso o como viscosuplemento en un animal o ser humano que comprende un fluido bioabsorbible, biocompatible que comprende:

un polihidroxialcanoato que es líquido o cera a una temperatura comprendida entre aproximadamente 20 y 25ºC, comprendiendo el polihidroxialcanoato un monómero seleccionado del grupo que consiste en 3-hidroxioctanoato, 3-hidroxihexanoato y 4-hidroxibutirato, o

una microdispersión de partículas de un polihidroxialcanoato dispersado en un vehículo líquido fisiológicamente compatible,

teniendo la composición una bioabsorción que dura más de un mes.

2. La composición de la reivindicación 1 en la que el polihidroxialcanoato es líquido o cera a una temperatura comprendida entre aproximadamente 20 y 25ºC.

3. La composición de la reivindicación 1, en la que el fluido biocompatible, bioabsorbible comprende un polihidroxialcanoato que es líquido a la temperatura del cuerpo del animal.

4. La composición de la reivindicación 1 en la que el polihidroxialcanoato es un líquido a aproximadamente 37ºC.

5. La composición de la reivindicación 1 en la que el fluido biocompatible es una microdispersión de partículas del polihidroxialcanoato dispersado en un vehículo líquido fisiológicamente compatible.

6. La composición de la reivindicación 5 en la que el vehículo es un segundo polihidroxialcanoato o una solución acuosa.

7. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en la que las partículas tienen un diámetro inferior a aproximadamente 500 \mum.

8. La composición de la reivindicación 7 en la que el diámetro es inferior a aproximadamente 50 \mum.

9. La composición de la reivindicación 8 en la que el diámetro es inferior a aproximadamente 5 \mum.

10. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en la que el polihidroxialcanoato tiene un peso molecular inferior a 100.00.

11. La composición de la reivindicación 10 en la que el peso molecular es inferior a 50.000.

12. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 que tiene una viscosidad comprendida entre aproximadamente 1 y 100.000 cP.

13. La composición de la reivindicación 12 que tiene una viscosidad comprendida entre aproximadamente 1 y 10.000 cP.

14. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 que comprende además un agente seleccionado del grupo que consiste en colorantes, compuestos con actividad anti-microbiana, anestésicos, adyuvantes, compuestos anti-inflamatorios, agentes tensioactivos, esteroides, lípidos, enzimas, anticuerpos y hormonas.

15. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende además un péptido o proteína.

16. La composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en la que el polihidroxialcanoato es amorfo.

17. Uso de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 en la fabricación de un agente para reparar, dar contorno o aumentar el tejido en un animal.

18. Uso según la reivindicación 17 en el que el tejido es tejido liso.

19. Uso de la reivindicación 18 en el tratamiento de incontinencia urinaria o reflujo vesicouretral.

20. Uso según la reivindicación 18 en el que el tejido liso es tejido facial.

21. Uso según la reivindicación 18 en el que el tejido liso es piel, músculo del esfínter o vejiga urinaria.

22. Uso según la reivindicación 17 en el que el tejido se selecciona del grupo que consiste en huesos, cartílagos, tendones y músculo.

23. Uso según la reivindicación 17 en el que la introducción es por inyección.

24. Uso de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 en la fabricación de un agente para el tratamiento de rodillas oesteoartríticas en un animal.

25. Uso según la reivindicación 24 en el que el polihidroxialcanoato es un líquido.

26. Uso según la reivindicación 24 en el que la composición está adaptada para su introducción en la rodilla por inyección en la articulación de la rodilla.

27. Uso según la reivindicación 24 en el que la composición reemplaza o suplementa fluido sinovial.

28. Una composición para su uso en el tratamiento de rodillas osteoartríticas que comprende:

un fluido biocompatible, bioabsorbible que comprende:

un polihidroxialcanoato que es un líquido o cera a temperaturas comprendidas entre aproximadamente 20 y 25ºC, comprendiendo el polihidroxialcanoato homopolímeros y copolímeros que contienen cualquier combinación de los monómeros seleccionados del grupo que consiste en 3-hidroxioctanoato, 3-hidroxihexanoato y 4-hidroxibutirato, o

siendo la composición adecuada para su uso como viscosuplemento y

teniendo la composición una bioabsorción que dura más de un mes.

29. La composición de la reivindicación 28 en la que el polihidroxialcanoato es amorfo.

30. Un estuche de partes que comprende:

(a) la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1, 16, 28 ó 29 y

(b) un medio para administrar la composición a un paciente.

31. El estuche de la reivindicación 30 en el que el medio para la administración comprende una aguja y una jeringuilla.