ES2940914A1 - Hidrogeles con dominios dendriticos de naturaleza carbosilano, su preparacion y sus usos - Google Patents

Hidrogeles con dominios dendriticos de naturaleza carbosilano, su preparacion y sus usos Download PDF

Info

Publication number
ES2940914A1
ES2940914A1 ES202131056A ES202131056A ES2940914A1 ES 2940914 A1 ES2940914 A1 ES 2940914A1 ES 202131056 A ES202131056 A ES 202131056A ES 202131056 A ES202131056 A ES 202131056A ES 2940914 A1 ES2940914 A1 ES 2940914A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
hydrogel
dendritic
molecule
hydrogels
biologically active
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES202131056A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2940914B2 (es
Inventor
Gallego Sandra García
La Mata De La Mata Francisco Javier De
Gumiel Andrea Barrios
Ruiz Judith Recio
Sánchez Silvia Muñoz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad de Alcala de Henares UAH
Original Assignee
Universidad de Alcala de Henares UAH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad de Alcala de Henares UAH filed Critical Universidad de Alcala de Henares UAH
Priority to ES202131056A priority Critical patent/ES2940914B2/es
Priority to PCT/ES2022/070728 priority patent/WO2023084140A1/es
Publication of ES2940914A1 publication Critical patent/ES2940914A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2940914B2 publication Critical patent/ES2940914B2/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/34—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6903—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being semi-solid, e.g. an ointment, a gel, a hydrogel or a solidifying gel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
    • C08G83/002—Dendritic macromolecules
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
    • C08G83/002—Dendritic macromolecules
    • C08G83/003—Dendrimers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G83/00—Macromolecular compounds not provided for in groups C08G2/00 - C08G81/00
    • C08G83/002—Dendritic macromolecules
    • C08G83/003—Dendrimers
    • C08G83/004—After treatment of dendrimers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)

Abstract

Hidrogeles con dominios dendríticos de naturaleza carbosilano, su preparación y sus usos. La presente invención se refiere a hidrogeles funcionales con dominios dendríticos de naturaleza carbosilano. Además, la invención describe el procedimiento para su obtención y sus usos como materiales antimicrobianos y para liberación de moléculas bioactivas para su uso en la industria farmacéutica y cosmética.

Description

DESCRIPCIÓN
HIDROGELES CON DOMINIOS DENDRÍTICOS DE NATURALEZA CARBOSILANO,
SU PREPARACIÓN Y SUS USOS
La presente invención se refiere a hidrogeles que presentan puntos de entrecruzamiento formados por macromoléculas dendríticas que contienen un esqueleto de naturaleza carbosilano. Los materiales de la invención son agentes versátiles para el transporte y liberación de moléculas con actividad biológica, así como agentes antimicrobianos per se, y son útiles para su aplicación en medicina y cosmética.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los hidrogeles son redes poliméricas hidrofílicas con numerosas aplicaciones en el campo de la biomedicina, debido a su gran biocompatibilidad, porosidad y alto contenido en agua (Caló E., et al., Eur. Polym. J. 2015, 65, 252-267). Los hidrogeles pueden ser reversibles, cuyas redes se forman por enredos moleculares y/o fuerzas secundarias, o químicamente estables, donde la formación de la red se realiza mediante enlaces covalentes. Tradicionalmente, los hidrogeles se preparan mediante polimerización tridimensional de monómeros o entrecruzamiento de polímeros ya formados. La técnica de polimerización a menudo resulta en materiales que contienen niveles significativos de monómeros residuales, requiriendo largos procesos de purificación para evitar la posible liberación sostenida de compuestos tóxicos.
En la actualidad, las principales aplicaciones de estos materiales se encuadran dentro del campo de la biomedicina. Se utilizan en la fabricación de lentes de contacto, productos de higiene, soportes en ingeniería tisular, sistemas de administración de fármacos y apósitos para heridas. Los hidrogeles son excelentes plataformas para la liberación sostenida y controlada de fármacos. Sin embargo, en general su uso se ha limitado a la liberación de fármacos hidrofílicos. Los ejemplos de hidrogeles anfifílicos, con dominios hidrofóbicos e hidrofílicos en la misma estructura, capaces de transportar moléculas de ambas naturalezas, son reducidos en la bibliografía (Larrañeta E.,et al. J. Funct. Biomater. 2018, 9, 13).
Por otro lado, dotar a los hidrogeles de una capacidad de respuesta a un estímulo permite controlar con éxito la liberación del fármaco. Los denominados hidrogeles termosensibles sufren un hinchamiento o colapso reversible en respuesta a la alteración de la temperatura local, que puede aprovecharse para modular la liberación del fármaco (Zhang K., et al., Gels, 2021, 7, 3, 77). Ejemplos de estos hidrogeles incluyen los basados en polímeros como poloxamer (Pluronic®), poli(N-isopropilacrilamida) (poliNIPAAm), policaprolactona (PCL), poliglicolato (PGA) y polietilenglicol (PEG). El principal problema de estos polímeros “responsivos” son sus deficientes propiedades mecánicas, como una baja resistencia a la tracción y un bajo módulo de Young, que limitan sus aplicaciones prácticas. El aumento de la densidad de la reticulación, la copolimerización con otros monómeros y la incorporación en otros materiales compuestos son varios métodos que mejoran la resistencia mecánica del polímero, aunque puedan reducir negativamente las propiedades de estímulo-respuesta.
La nanotecnología se ha integrado en el proceso de desarrollo de los hidrogeles con el fin de mejorar sus propiedades, con relación a las características del material como a su formulación. Estos nanosistemas incluyen micelas, nanopartículas metálicas, liposomas, nanotubos de carbono y sistemas dendríticos, entre otros. En particular, los dendrímeros son estructuras altamente ramificadas de tipo polimérico con estructura monodispersa y globular, cuya síntesis controlada permite establecer una relación estructura-reactividad única entre los sistemas nanoscópicos. La naturaleza multivalente, multifuncional y monodispersa de dendrímeros y dendrones como unidades de construcción definidas en hidrogeles ofrece importantes ventajas (Sanyal A., et al., Molecules, 2016, 21,497). Diversos ejemplos presentan hidrogeles dendríticos para aplicaciones en sensores, liberación de fármacos e ingeniería de tejidos. Los dendrímeros utilizados comprenden principalmente esqueletos de tipo poliamida (PAMAM, polilisina), poliamina (PPI), poliéter (PBzE) ó poliéster (bisMPA, glicerol).
En el campo de la biomedicina, los sistemas dendríticos de tipo carbosilano han demostrado ser muy versátiles con prometedores aplicaciones como agentes de transporte de material nucleico y/o fármacos, como agentes antibacterianos, anticancerígenos o antivirales entre otras (Serramia M. J., et al., Journal of Controlled Release 2015, 200, 60-70; Milowska, K. et al., International Journal of Pharmaceutics 2015, 484, 268-275; Sanchez-Rodriguez J., et al., Journal of Biomedical Nanotechnology 2015, 11, 1783-1798; Fuentes-Paniagua E., et al., Rsc Advances 2016, 6, 7022-7033; Sanz del Olmo N., et al. Nanoscale, 2019, 11, 13330-13342). La presencia de un esqueleto altamente lipofílico ofrece numerosas ventajas, en comparación con otras macromoléculas dendríticas de un carácter más hidrofílico.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención recoge hidrogeles covalentes con dominios dendríticos de estructura carbosilano, cuyo esqueleto se compone de enlaces silicio-carbono y carbono-carbono. Los sistemas dendríticos actúan como puntos de entrecruzamiento multivalentes que generan redes al reaccionar con polímeros hidrofílicos o anfifílicos. La familia de polímeros dendríticos aumenta de forma notable el control de las propiedades de las redes formadas.
La invención además proporciona un procedimiento para la obtención de los hidrogeles de la presente invención y sus usos en el área médica y cosmética, ya que los hidrogeles anfifílicos, que comprenden dominios dendríticos de naturaleza carbosilano, de la presente invención suponen una alternativa interesante para el uso en la industria farmacéutica y cosmética.
Los hidrogeles de la presente invención se refieren a un tipo de material de base polimérica caracterizado por su capacidad para absorber agua o diferentes fluidos y que son útiles en la industria farmacéutica, pudiendo ser utilizados como nuevos materiales funcionales, por ejemplo, para el tratamiento de enfermedades microbianas o para el transporte y liberación de fármacos o moléculas bioactivas.
Por tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un hidrogel que comprende una molécula dendrítica de naturaleza carbosilano con grupos alqueno terminales y un polímero hidrofílico o anfifílico funcionalizado con dos grupos tiol terminales entrecruzados directamente entre sí de manera covalente mediante un enlace tioéter, entre el alqueno terminal de la molécula dendrítica y el tiol del polímero, formando una red tridimensional, donde:
la molécula dendrítica de naturaleza carbosilano se selecciona entre un dendrímero y un dendrón con un núcleo o punto focal polifuncional, respectivamente, y que además comprende una capa externa que consiste en unidades iguales o diferentes del grupo de fórmula (I):
-|-S¡—((CH 2 )n_CH—CH 2 )m
(Rl) 3 -m
(I)
dónde:
n es un número entero que varía entre 0 y 4, prefer¡blemente n es 0 o 1; R1 es un grupo alqu¡lo (C1-C4), prefer¡blemente Ri es CH3 ; y
m es un número entero que varía entre 1 y 3, prefer¡blemente m es 2.
Por "molécula dendrít¡ca” se ref¡ere en la presente ¡nvenc¡ón a una macromolécula muy ram¡f¡cada donde las un¡dades, ramas o ram¡f¡cac¡ones de crec¡m¡ento t¡enen esqueleto carbos¡lano. Esta molécula dendrít¡ca de naturaleza carbos¡lano se puede selecc¡onar entre dendrímero o dendrón, tamb¡én denom¡nado este últ¡mo como cuña dendrít¡ca.
Por "dendrímero carbos¡lano” se ref¡ere a una macromolécula de t¡po pol¡mér¡co ram¡f¡cada con forma esfér¡ca, donde el núcleo de crec¡m¡ento del dendrímero es pol¡func¡onal, las un¡dades, ramas o ram¡f¡cac¡ones de crec¡m¡ento t¡enen esqueleto carbos¡lano y la capa externa, superf¡c¡e o per¡fer¡a del dendrímero que cons¡ste en un¡dades ¡guales o d¡ferentes del grupo de fórmula (I). Esta superf¡c¡e o per¡fer¡a sería la correspond¡ente a las extrem¡dades de las ram¡f¡cac¡ones.
Por "núcleo pol¡func¡onal” (Nu) se ent¡ende en la presente ¡nvenc¡ón a un elemento o compuesto pol¡valente enlazado de manera covalente con al menos dos ram¡f¡cac¡ones, es dec¡r, al menos deberá ser d¡valente. En una real¡zac¡ón prefer¡da, el núcleo es tetravalente y más prefer¡blemente, el núcleo es un átomo de s¡l¡c¡o. En otra real¡zac¡ón prefer¡da, el núcleo es d¡valente y más prefer¡blemente, el núcleo es N,N’-(b¡sh¡drox¡et¡l)et¡lend¡am¡na. S¡n embargo, el núcleo puede ser cualqu¡er der¡vado pol¡func¡onal a part¡r del cual sea pos¡ble hacer crecer un dendrímero de naturaleza carbos¡lano, de los conoc¡dos por un experto en la mater¡a, como por ejemplo y s¡n l¡m¡tarse, un núcleo pol¡fenól¡co, o un núcleo am¡no o pol¡am¡no.
El térm¡no "alqu¡lo” se ref¡ere en la presente ¡nvenc¡ón a cadenas al¡fát¡cas, l¡neales o ram¡f¡cadas, que presentan de 1 a 4 átomos de carbono, por ejemplo, met¡lo, et¡lo, nprop¡lo, ¡-prop¡lo, n-but¡lo, tert-but¡lo o sec-but¡lo, prefer¡blemente cadenas de 1 a 3 átomos de carbono, más prefer¡blemente es met¡lo.
En una realización preferida, el dendrímero puede ser de primera, segunda o tercera generación. El término “generación” (Gn) se refiere al número de etapas iterativas que son necesarias para la preparación del dendrímero, siendo n un número entero, preferentemente 1-3. Dependiendo de la naturaleza del núcleo del dendrímero (divalente, trivalente, tetravalente, etc.) el número de grupo terminales puede variar para una misma generación.
En una realización preferida, el núcleo del dendrímero precursor del hidrogel es silicio o el grupo divalente -((CH2)2OH))N-CH2-CH2-(OH(CH2)2)N-. En una realización más preferida el dendrímero es de primera, segunda o tercera generación. En una realización aún más preferida el dendrímero es un dendrímero homofuncional y se selecciona de entre S i-G M (1), Si-G2V16 (2), N2O2-G2V8 (3) y N2O2-G3V16 (4):
Figure imgf000006_0001
(3) (4)
En otra realización preferida los hidrogeles de la invención utilizan, como puntos de entrecruzamiento, un dendrón carbosilano con grupos terminales de tipo alqueno.
Por "dendrón carbosilano” se refiere en la presente invención a una macromolécula muy ramificada con forma de cono y que está definida por un punto focal, las unidades, ramas o ramificaciones de crecimiento, que parten de dicho punto focal, tienen esqueleto carbosilano y la capa externa, superficie o periferia de dichas ramificaciones incorpora grupos funcionales que consiste en unidades iguales o diferentes del grupo de fórmula (I), ya descrita. El punto focal se puede seleccionar del grupo -(C H 2)z-R2 , donde:
z es un número entero que varía de 1 a 10, preferiblemente de 1 a 5 y más preferiblemente es 4; y
R2 es un grupo seleccionado de entre -OH, -N3 , -Br, -COOH, -NH2 , -N(CH3)2 , tioacetato (MeCOS), ftalimida (Pht).
En una realización preferida de la presente invención, el dendrón precursor del hidrogel es una estructura dendrítica heterofuncional con grupos alqueno periféricos y otros grupos adicionales en el punto focal que, una vez formado el hidrogel, pueden utilizarse para modificar el hidrogel posteriormente.
En una realización preferida, el dendrón puede ser de primera, segunda o tercera generación. El término "generación” (Gn) se refiere al número de etapas iterativas que son necesarias para la preparación del dendrímero, siendo n un número entero, preferentemente 1-3.
En una realización preferida, la molécula dendrítica precursora del hidrogel es un dendrón donde el punto focal se selecciona de entre -OH o -N3 , más preferiblemente son de segunda o tercera generación. En una realización más preferida el dendrón se selecciona de entre HO-G3V8 (5) y N3-G3V8 (6):
Figure imgf000008_0001
(5) (6)
El polímero funcionalizado con dos grupos tiol terminales (P(SH)2) precursor del hidrogel de la invención debe tener naturaleza hidrofílica o ser de naturaleza anfifílica.
Los polímeros hidrofílicos son bien conocidos en el estado de arte y preferiblemente puede ser un polietilenglicol (o PEG). Este polímero funcionalizado con los grupos tiol terminales puede representarse en forma abreviada como SH-PEG-SH, en la que se entiende que -PEG- representa la siguiente unidad estructural:
-CH2CH2O4 CH2CH2O V C H 2CH2-
donde a varía típicamente desde aproximadamente 2 (0,2 kDa) hasta 450 (20 kDa). En la presente invención los polímeros PEG pueden incluir otros grupos como por ejemplo grupos acilo, representado por la siguiente unidad:
-CH2CH2C(O)O-(CH2CH2O)a-C(O)CH2CH2-donde a se ha descrito anteriormente.
Los polímeros PEG funcionalizados de la presente invención tiene un peso molecular de entre 0,35 y 20 kDa. Preferiblemente de entre 1 y 10 kDa.
En una realización más preferida el polímero PEG precursor del hidrogel de la presente invención se puede seleccionar de entre las siguientes estructuras (L1) y (L2):
Figure imgf000008_0002
donde a se ha descrito anteriormente.
Por otro lado, el polímero precursor de la presente invención puede ser de naturaleza anfifílica. Este tipo de polímeros son bien conocidos por cualquier experto en la materia y preferiblemente en la presente invención el polímero funcionalizado con dos grupos tiol terminales precursor del hidrogel de la presente invención es un poloxamero (PLU). Este polímero PLU es un copolímero bloque genérico constituido por dos unidades de PEG, separadas por una unidad central de polipropilenglicol (PPG). Comercialmente están disponibles distintas variedades de Pluronic® (Pluronic® de BASF o Poloxamer de ICI) y en un amplio rango de pesos moleculares y longitudes de los bloques constituyentes. En una realización preferida el polímero PLU funcionalizado se selecciona de entre las siguientes estructuras (L3) y (L4):
Figure imgf000009_0001
donde a varía típicamente desde aproximadamente 2 hasta 136 y b desde aproximadamente 6 hasta 69.
Los polímeros PLU funcionalizados de la presente invención tiene un peso molecular de entre 0,35 y 20 kDa. Preferiblemente de entre 1 y 10 kDa.
En otra realización preferida del hidrogel de la presente invención la estequiometría entre los alquenos de la molécula dendrítica y los grupos tiol de polímero, alqueno:tiol, es 1:1 o 1:k, siendo k un número menor a 1.
Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso del hidrogel de la invención como vehículo para el transporte y liberación de una molécula biológicamente activa.
En otra realización preferida del hidrogel de la presente invención además comprende una molécula biológicamente activa unida covalentemente o encapsulada dentro de los poros.
Por “molécula biológicamente activa” se entiende en la presente invención a cualquier sustancia que pueda influir en las propiedades físicas y bioquímicas de un organismo biológico, incluyendo, pero sin limitarse a, virus, bacterias, hongos, animales y seres humanos. En concreto, tal como se utiliza en el presente documento, moléculas biológicamente activas incluye cualquier sustancia prevista para el diagnóstico, la curación, el alivio, el tratamiento o la prevención de enfermedades en seres humanos u otros animales, o bien para potenciar el bienestar físico o mental de los seres humanos o de los animales, incluyendo por bienestar físico sustancias con aplicación en cosmética, como por ejemplo como antioxidante, hidratante, reafirmante o regenerante. Ejemplos de moléculas biológicamente activas incluyen, pero no se limitan a, péptidos, proteínas, enzimas, fármacos de molécula pequeña, colorantes, nucleósidos, oligonucleótidos, oligosacáridos, polisacáridos, vacunas, células, o virus. Las clases de agentes biológicamente activos incluyen, pero no se limitan a, antiparasitarios, antibióticos, fungicidas, agentes antivirales, agentes antiinflamatorios, agentes antitumorales, agentes cardiovasculares, agentes ansiolíticos, hormonas, factores de crecimiento, agentes esteroideos, agentes antioxidantes, y similares.
Por tanto, otro aspecto de la presente invención se refiere al hidrogel de la invención para su uso como medicamento. Otro aspecto de la invención se refiere al uso del hidrogel para la elaboración de un medicamento o de una composición cosmética.
El uso en terapia o diagnóstico del hidrogel dependerá del tipo de molécula biológicamente activa que contenga el hidrogel de la presente invención. Así, en el caso de que la molécula biológicamente activa sea un agente antitumoral, otro aspecto de la invención se referirá al hidrogel para su uso en el tratamiento del cáncer o al uso del hidrogel para la elaboración de un medicamento para el tratamiento del cáncer.
Otro ejemplo es el caso que la molécula biológicamente activa sea un antibiótico o un grupo catiónico, como la cisteamina o el hidrocloruro de 2-(dimetilamino)etanotiol, que aportan al hidrogel propiedades antibióticas, por lo que otro aspecto de la invención sería el hidrogel para su uso en el tratamiento de enfermedades infecciosas causadas por bacterias o al uso del hidrogel para la elaboración de un medicamento para el tratamiento de enfermedades infecciosas causadas por bacterias.
Otro ejemplo más podría ser el caso en que la molécula biológicamente activa sea un agente antioxidante, como por ejemplo el ácido cafeico, por lo que otro aspecto de la invención podrá ser el uso del hidrogel en aplicaciones cosméticas.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a una composición que comprende el hidrogel de la invención. Esta composición puede ser una composición cosmética o farmacéutica.
Cuando la composición es una composición farmacéutica, la composición puede comprender además un vehículo o excipiente farmacéuticamente aceptable y cuando la composición es una composición cosmética, la composición puede contener vehículos o excipientes cosméticamente aceptables. Preferiblemente la composición se encuentra en una forma adecuada para su administración tópica, oral o parenteral.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento de obtención de los hidrogeles descritos en la presente invención que comprende: la reacción tiol-eno iniciada por luz UV entre la molécula dendrítica con grupos alqueno terminales y el polímero hidrofílico o anfifílico funcionalizado con dos grupos tiol terminales, en presencia de un fotoiniciador y un disolvente orgánico.
Cualquier fotoiniciador conocido por cualquier experto en la materia para este tipo de reacciones se puede utilizar, como por ejemplo dimetoxifenilacetofenona (DMPA), 2-Hidroxi-4'-(2-hidroxietoxi)-2-metilpropiofenona (Irgacure 2959) o Fenil-2,4,6-trimetilbenzoilfosfinato de litio (LAP).
El disolvente orgánico utilizado en la reacción puede ser un disolvente o una mezcla de disolventes, como por ejemplo tetrahidrofurano (THF), metanol (MeOH), diclorometano (DCM) o acetona, o una mezcla de ellos, preferentemente THF/MeOH (tetrahidrofurano/metanol).
El polímero ditiol P(SH)2 , preferiblemente basado en polietilenglicol PEGx(SH)2 o poloxamer PLUx(SH)2 , se obtiene de forma comercial (e.g. Sigma-Aldrich) o sustituyendo los grupos hidroxilo terminales de los precursores comerciales por grupos tiol, utilizando enlaces degradables (preferiblemente éster o amida) o no degradables (preferiblemente éter o tioéter) mediante protocolos descritos en bibliografía (Macdougall L.J. et al., Biomacromolecules, 2018, 19, 1378-1388; Stenstrom P. et al, Molecules, 2021, 26, 2364).
En una realización preferida, la síntesis de hidrogeles se realiza a partir de dendrímeros o dendrones con grupos vinilo o alilo, por ejemplo Si-GA8 (1), Si-G2V 16 (2), N2O2-G2V8 (3), N2O2-G3V16 (4), HO-G3V8 (5), N3-G3V8 (6 ), y un polímero ditiol P(SH)2 mediante reacciones de tipo tiol-eno iniciadas por luz ultravioleta. El control de la estequiometría alqueno:tiol permite conseguir redes con distinto número de grupos funcionales.
Reacción estequiométrica.
En una síntesis preferida del procedimiento de la invención, la reacción entre el precursor dendrítico y el polímero ditiol se lleva a cabo en presencia de un fotoiniciador, preferiblemente DMPA, y disolvente orgánico o una mezcla, preferiblemente THF/MeOH, en un solo paso e iniciado por irradiación con luz ultravioleta, utilizando una estequiometría alqueno:tiol 1:1 (esquema 1).
Figure imgf000012_0001
n= número de generaciones • = dendrímero (punto de entrecruzamiento) m= número de grupos alqueno î a a = polímero
Esquema 1
Reacción no estequiométrica.
En otra síntesis preferida del procedimiento de la invención, la reacción entre el precursor dendrítico y el polímero ditiol P(SH)2 , se lleva a cabo en presencia de un fotoiniciador y disolvente orgánico o una mezcla, preferiblemente THF/MeOH, en un solo paso e iniciado por irradiación con luz ultravioleta, utilizando una estequiometría alqueno:tiol 1:k, siendo k un número menor de 1 (esquema 2.A). Esta estequiometría genera redes con grupos alqueno libres para su posterior funcionalización con un grupo de interés.
Figure imgf000013_0001
Esquema 2
Post-funcionalización de hidrogeles dendríticos carbosilano.
En otra síntesis preferida del procedimiento de la invención, además comprende la reacción entre el hidrogel dendrítico con grupos alquenos libres descritos en el esquema 2 y una molécula biológicamente activa con un grupo tiol (F-SH). Está molécula puede contener ese grupo tiol o se puede funcionalizar previamente a la síntesis descrita, por ejemplo la molécula (F-SH) puede ser hidrocloruro de cisteamina o hidrocloruro de 2-(dimetilamino)etanotiol. La reacción tiol-eno se lleva a cabo en presencia de un fotoiniciador, preferiblemente DMPA, y disolvente orgánico o una mezcla, preferiblemente THF/MeOH/H2O, en un solo paso e iniciado por irradiación con luz ultravioleta, utilizando una estequiometría alqueno:tiol 1:1 (esquema 2.B). Con esta síntesis las moléculas biológicamente activas se encuentran unidas covalentemente, mediante enlaces tioéteres, tanto en la superficie como en el interior del hidrogel.
En otra síntesis preferida del procedimiento de la invención, además comprende la reacción entre el hidrogel dendrítico con moléculas dendríticas precursoras heterofuncionales, como los dendrones cuyos puntos focales son grupos hidroxilo (OH) libres y una molécula biológicamente activa con un grupo ácido carboxílico (COOH). Esta molécula puede contener ese grupo carboxílico o se puede funcionalizar previamente a la síntesis descrita, por ejemplo, la molécula puede ser ibuprofeno, que podría modificarse con 2-mercaptoetanol previo anclaje al hidrogel, o ácido cafeico. La reacción se lleva a cabo utilizando reactivos habituales de esterificación, preferentemente 1,1'-carbonildiimizazol (CDI)/ fluoruro de cesio (CsF) ó N-(3-Dimetilaminopropil)-N'-etilcarbodiimida (EDCI)/ 4-dimetilaminopiridina (DMAP), utilizando una estequiometría 1:1,2 OH:COOH en acetato de etilo o diclorometano. Con esta síntesis las moléculas biológicamente activas se encuentran unidas covalentemente, mediante enlaces ésteres.
En otra síntesis preferida del procedimiento de la invención, además comprende la reacción entre el hidrogel dendrítico con moléculas dendríticas precursoras heterofuncionales, como los dendrones cuyos puntos focales son grupos azida (N3) libres y una molécula biológicamente activa con un grupo alquino. Está molécula puede contener ese grupo alquino o se puede funcionalizar previamente a la síntesis descrita, por ejemplo, la molécula puede ser rodamina previamente modificada con propargilamina. La reacción se puede llevar a cabo en presencia de sulfato de cobre y ascorbato sódico en agua, utilizando una estequiometría azida:alquino 1:1,2. Con esta síntesis las moléculas biológicamente activas se encuentran unidas covalentemente, mediante enlaces triazol.
Por tanto, en una realización preferida, el procedimiento además comprende adicionar una molécula biológicamente activa al hidrogel obtenido en el paso (a) mediante encapsulación o unión covalente mediante enlaces tioéteres, esteres o triazol.
El hidrogel obtenido se funcionaliza covalentemente con una molécula biológicamente activa preferiblemente mediante:
i. la reacción tiol-eno de los grupos alqueno terminales sin reaccionar y los grupos tiol de las moléculas biológicamente activas con grupos tioles;
ii. la esterificación de los grupos hidroxilos de la molécula dendrítica, preferiblemente de los puntos focales del dendrón o los núcleos del dendrímero, que comprende el hidrogel obtenido y los grupos ácido de las moléculas biológicamente activas con grupos carboxílicos; o
iii. la reacción de cicloadición de los grupos azida de la molécula dendrítica, preferiblemente de los puntos focales del dendrón, que comprende el hidrogel y los grupos alquino de las moléculas biológicamente activas con grupos alquinilos.
En otra realización preferida del procedimiento de la invención, la molécula biológicamente activa se encapsula en el hidrogel de manera que se encuentra retenida entre los poros que forman la red tridimensional. El proceso de encapsulación es conocido por cualquier experto en la materia y de manera particular comprende: preparar una disolución un disolvente orgánico fácil de evaporar, como por ejemplo etanol, con una concentración saturada de la molécula biológicamente activa y sumergir el hidrogel de la invención en la disolución anterior a temperatura ambiente (aprox. 25 °C) o una temperatura superior (por ejemplo 50 °C, para aumentar la solubilidad) con leve agitación (hasta aprox.150 rpm).
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y figuras se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Fig. 1 Ejemplos de hidrogeles dendríticos funcionales, antes y después de su modificación con un agente fluorescente, unido mediante enlace éster (A) y triazol (B).
Fig. 2 Ejemplos de actividad antibacteriana de hidrogeles dendríticos neutro (H3b) y catiónico (H4b), en comparación con el apósito comercial Urgo® Resistant Antiseptic que contiene el antibiótico cloruro de benzalconio a 960 mg/m2 (inferior). Hidrogeles dendríticos per se (A) y cargados con el antibiótico ciprofloxacino (B).
Fig. 3 Ejemplo de curvas de liberación de ácido cafeico (línea continua, hidrogel H5) y ciprofloxacino (línea discontinua, hidrogel H3b) en agua a temperatura ambiente.
Fig. 4 Impacto de los polímeros PEG1k(SH)2 y PLUl35(SH)2 en la tasa de hinchamiento de los hidrogeles dendríticos H1 y H5 a 37°C en agua. Comportamiento termorresponsivo del hidrogel H5 a 25, 37 y 45 °C.
EJEMPLOS
A continuación, se ilustrará la invención mediante unos ensayos realizados por los inventores, que pone de manifiesto la efectividad del producto de la invención.
E jemplo 1
Síntesis del h idrogel dendrítico H-[(SiG1V8)x(PEG1k(SH)2)] (H1)
El dendrímero Si-GAs (1) (50 mg, 1 eq.), descrito en Strasák T., et al., Organometallics 2012, 31, 19, 6779-6786, y el polímero PEGik(SH)2 (L 1, 1kDa) (268 mg, 4 eq.), descrito en Macdougall, L. et al., Biomacromolecules 2018, 19, 5, 1378-1388, se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (8 mg, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 6 h, el hidrogel se purifica mediante sucesivos lavados en acetona. El hidrogel H1 se aísla como un sólido amarillento (%entrecruzamiento = 90 %).
Ejemplo 2
Síntesis del hidrogel dendrítico H-[(N 2 O 2 -G 2 Va)x(PEGik(SH) 2 )] (H2)
El dendrímero N2O2-G2V8 (3) (100 mg, 1 eq.) y el polímero PEG1k(SH)2 (L 1, 1kDa) (536 mg, 4 eq.) se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (11 mg, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 3 h, el hidrogel se purifica con lavados en acetona. El hidrogel H2 se aísla como un sólido incoloro (%entrecruzamiento = 90%).
Ejemplo 3
Síntesis de los hidrogeles dendríticos H-[(N 2 O 2 -G iVa-n)x(PEG ik(SH) 2 )]Vn (H3) El dendrímero N2O2-G2V8 (3) (100 mg, 1 eq.) y el polímero PEG1k(SH)2 (L 1, 1kDa) (402 mg, 3 eq. para H3a y 268 mg, 2 eq. para H3b) se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (8 mg y 5 mg respectivamente, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 4 h, el hidrogel se purifica mediante sucesivos lavados en acetona. Los hidrogeles H3a y H3b se aíslan como un sólido amarillento (% entrecruzamiento = 78 % y 54% respectivamente).
Ejemplo 4
Síntesis de los hidrogeles dendríticos H-[(N 2 O 2 -G iVan)x(PEGik(SH) 2 )](NMe 2 HCl)n (H4)
Los hidrogeles H3 se exponen a una mezcla THF:MeOH:H2O y se adiciona DMPA (11 y 7 mg para H3a y H3b respectivamente, 5 mol% alqueno) junto a hidrocloruro de 2-(dimetilamino)etanotiol (33 mg y 40 mg para H3a y para H3b respectivamente, 1,2 eq./vinilo). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 4 h, los hidrogeles se purifican con sucesivos lavados en metanol. Los hidrogeles H4a y H4b se aíslan como sólidos amarillentos (% funcionalización = 97 %).
Ejemplo 5
Síntesis del hidrogel dendrítico termoresponsivo H-[(Sí-G i V b )x(PLU l35 (SH)2)] (H5) El dendrímero Si-GiVs (1) (57,0 mg, 0.098 mmol) y el polímero PLUl35(SH)2 (L3 , L35) (813 mg, 0,226 mmol) descrito en el ejemplo 11, se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (5 mg, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 3 h, el hidrogel se purifica con lavados en acetona. El hidrogel H5 se aísla como un sólido amarillento (%entrecruzamiento = 85).
Ejemplo 6
Síntesis del hidrogel dendrítico termoresponsivo H-[(HO-G3V b )x(PLU l35 (SH)2)] (H6) El dendrón HO-G3V8 (5) (45 mg, 0,054 mmol), descrito en Mencia G. et al. Molecules 2020, 25, 807, y el polímero PLUl35(SH)2 (L3 , L35) (500 mg, 0,23 mmol) se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (3 mg, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 3 h, el hidrogel se purifica con lavados en acetona. El hidrogel H6 se aísla como un sólido amarillento (%entrecruzamiento = 85).
Ejemplo 7
Síntesis del hidrogel dendrítico termoresponsivo H-[(N3-G 3V b )x(PLU l35 (SH)2)] (H7) El dendrón N3-G3V8 (6) (42,4 mg, 0,049 mmol), descrito en De la Mata F.J. et al. 2014, ES2444490 A1, y el polímero PLUl35(SH)2 (L3 , L35) (405 mg, 0,195 mmol) se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (2,5 mg, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 3 h, el hidrogel se purifica con lavados en acetona. El hidrogel H7 se aísla como un sólido amarillento (%entrecruzamiento = 89).
Ejemplo b
Síntesis del hidrogel dendrítico termoresponsivo H-[(HO-G3V b )x(PLU l6i (SH)2)] (HB) El dendrón HO-G3V8 (5) (47,6 mg, 0,056 mmol) y el polímero PLUl61(SH)2 (L3 , L61) (500 mg, 0,226 mmol), descrito en el ejemplo 11, se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (3 mg, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 3 h, el hidrogel se purifica con lavados en acetona. El hidrogel HB se aísla como un sólido amarillento (%entrecruzamiento = 92).
Ejemplo 9
Síntesis del hidrogel dendrítico termoresponsivo H-[(N3-G 3V b )x(PLU l6i (SH)2)] (H9) El dendrón N3-G3V8 (6) (49,1 mg, 0,056 mmol) y el polímero PLUl61(SH)2 (L3 , L61) (500 mg, 0,226 mmol) se disuelven en una mezcla THF:MeOH y se adiciona DMPA (3 mg, 5 mol% alqueno). La mezcla se expone a una luz UV (A 365 nm). Tras 3 h, el hidrogel se purifica con lavados en acetona. El hidrogel H9 se aísla como un sólido amarillento (%entrecruzamiento = 92).
Ejemplos 10
Síntesis del dendrímero N2O2-G2V8 (3): Se prepara una disolución en acetona (3 mL) de los siguientes compuestos: N,N’-Bis(2-hidroxietil)etilendiamina (0,3272 g, 1 eq.), dendrón Br-G2V4 (0,9971 g, 2 eq.), descrito en Fuentes-Paniagua E. et al Organometaííics 2013, 32(6), 1789-1796, K2CO3 (0,8902 g, 3 eq.) y 0,6826 g NaI (0,6826 g, 2 eq.). La disolución se agita a 90 °C durante 4 h, posteriormente se filtra y se lleva a sequedad, obteniendo el dendrímero 3 como un aceite amarillo soluble en cloroformo. C24H48N2O2Si2 (452,18 g/mol).
1H-NMR (CDCh): 56.05 (8 H, m, CHCH2), 5.68 (4 H, m, CHCH2), 3.56 (4H, t, CH2OH), 2.56 (4 H, t, NCH2CH2OH), 2.53 (4 H, s, NCH2CH2N), 2.46 (4 H, m, NCH2CH2CH2CH2SO, 1.48 (4 H, m, NCH2CH2CH2CH2SO, 1.27 (4 H, m, NCH2CH2CH2CH2SO, 0.62 (4 H, m, NCH2CH2CH2CH2SO, 0.10 (6 H, s, SiCH3). 13C-NMR (CDCh): 5136.71 (CHCH2), 132.76 (CHCH2), 60.19 (CH2OH), 56.15 (NCH2CH2OH), 55.42 (NCH2CH2CH2CH2SO, 52.70 (N(CH2)2N), 30.37 (NCH2CH2CH2CH2SO, 21.80 (NCH2CH2CH2CH2SO, 14.14 (NCH2CH2CH2CH2SO, -5.23 (SiCH3(vinilo)). Análisis Elemental % Cal.: C, 63.66; H, 10.68; N, 6.19. Exp.: C, 62.98; H, 10.02; N, 6.30.
Síntesis de dendrímero N2O2-G3V16 (4): Se prepara una disolución en acetona (3 mL) de los siguientes compuestos: N,N’- Bis(2-hidroxietil)etilendiamina (0,1678 g, 1 eq.), dendrón Br-G3V8 (1,0368 g, 2 eq.), descrito en Fuentes-Paniagua E. et al Organometaííics 2013, 32(6), 1789-1796, K2CO3 (0,4584 g, 3 eq.) y Nal (0,3313 g, 2 eq.). La disolución se agita a 90 °C durante 6 h, posteriormente se filtra y se lleva a sequedad, obteniendo el dendrímero 4 como un aceite amarillo soluble en cloroformo. C48H96N2O2Si6 (900,74 g/mol).
1H-NMR (CDCh): 56.05 (16 H, m, CHCH2), 5.71 (8 H, dd, CHCH2), 3.57 (4 H, t, CH2OH), 2.58 (4 H, t, NCH2CH2OH), 2.55 (4 H, s, NCH2CH2N), 2.49 (4 H, m, NCH2CH2CH2CH2SO, 1.46 (4 H, m, NCH2CH2CH2CH2SO, 1.36 (8 H, m, SiCH2CH2CH2Si), 1.29 (4 H, m, NCH2CH2CH2CH2SO, 0.67 (8 H, t, SiCH2CH2CH2Si), 0.54 (8 H, t, SiCH2CH2CH2Si), 0.49 (4 H, t, NCH2CH2CH2CH2SO, 0.10 (12 H, s, SiCH3(vinil)) y -0.13 (6 H, s, SiCH3). 13C-NMR (CDCh): 5 137.16 (CHCH2), 132.62 (CHCH2), 60.17 (CH2OH), 55.96 (NCH2CH2OH), 55.54 (NCH2CH2CH2CH2SÍ), 52.65 (N(CH2)2N), 30.30 (NCH2CH2CH2CH2SÍ), 21.93 (NCH2CH2CH2CH2SÍ), 18.71 (SÍCH2CH2CH2SÍ), 18.50 (SÍCH2CH2CH2SÍ), 18.28 (SÍCH2CH2CH2SÍ), 14.04 (NCH2CH2CH2CH2SÍ), -5.10 (SiMe), -5.21 (SiMe(vinilo)).
Análisis Elemental % Cal.: C, 63.93; H, 10.73; N, 3.11. Exp. C, 63.25; H, 9.64; N, 3.84.
Ejemplo 11
Síntesis de polímeros termorresponsivos PLUx(SH) 2 (tipo L3)
Síntesis de polímero PLU l35 (SH)2 : A una suspensión de Pluronic L35 (1,9 kDa, 10,9 g, 5,75 mmol) en tolueno (100 mL) se añaden 2 gotas de H2SO4 concentrado. La mezcla se agita a 100 °C hasta obtener una disolución homogénea. Posteriormente, se añade ácido 3-mercaptopropiónico (1,83 mL, 21 mmol) y se agita a reflujo en condiciones Dean-Stark durante 20 h. Los disolventes se evaporan a vacío y el producto se purifica por diálisis en tolueno (6,3 g, 58%). 1H-RMN (CDCh): 5 1.1 (d, -OCH2CH(CH3)O-), 1.6 (t, -SH), 2.6 (t , OCCH2CH2SH), 2.7 (t , -OCCH2CH2SH), 3,5 (m, -OCH2CH(CH3)O-), 3.6 (m, -OCH2CH2O-), 4.2 (t, -CH2OCO-).
Síntesis de polímero PLU l31 (SH)2 : A una suspensión de Pluronic L31 (1,1 kDa, 11,7 g, 10,6 mmol) en tolueno (100 mL) se añaden 2 gotas de H2SO4 concentrado. La mezcla se agita a 100 °C hasta obtener una disolución homogénea. Posteriormente, se añade ácido 3-mercaptopropiónico (3,70 mL, 42 mmol) y se agita a reflujo en condiciones Dean-Stark durante 20 h. Los disolventes se evaporan a vacío y el producto se purifica por diálisis en tolueno (6,0 g, 44%). 1H-RMN (CDCh): 5 1.1 (d, -OCH2CH(CH3)O-), 1.6 (t, -SH), 2.6 (t , OCCH2CH2SH), 2.7 (t, -OCCH2CH2SH), 3,5 (m, -OCH2CH(CH3)O-), 3.6 (m, -OCH2CH2O-), 4.2 (t, -CH2OCO-)
Síntesis de polímero PLU l61 (SH)2 : A una suspensión de Pluronic L61 (2 kDa, 10 g, 5,15 mmol) en tolueno (100 mL) se añaden 2 gotas de H2SO4 concentrado. La mezcla se agita a 100 °C hasta obtener una disolución homogénea. Posteriormente, se añade ácido 3-mercaptopropiónico (1,85 mL, 21 mmol) y se agita a reflujo en condiciones Dean-Stark durante 20 h. Los disolventes se evaporan a vacío y el producto se purifica por extracción en éter dietílico y lavados con disoluciones acuosas de NaHCO3 y NaCl. La fase orgánica se seca en MgSO4 , se filtra y se lleva a sequedad (5,3 g, 47%). 1H-RMN (CDCh): 5 1.1 (d, -OCH2CH(CH3)O-), 1.6 (t, -SH), 2.6 (t , OCCH2CH2SH), 2.7 (t , -OCCH2CH2SH), 3,5 (m, -OCH2CH(CH3)O-), 3.6 (m, -OCH2CH2O-), 4.2 (t, -CH2OCO-).
Ejemplo 12
CAPACIDAD PARA EL TRANSPORTE DE MOLÉCULAS BIOACTIVAS DE LOS HIDROGELES DE LA INVENCIÓN
Como ejemplos de la capacidad para la carga y liberación de fármacos - incluyendo su modulación por temperatura- que presentan algunos compuestos de la presente invención, se detallan los métodos de determinación empleados y los resultados obtenidos para compuestos seleccionados.
La actividad como sistema de transporte de fármacos de hidrogeles seleccionados ha sido evaluada mediante dos aproximaciones: encapsulación dentro de los poros o enlace covalente en los grupos funcionales terminales disponibles.
Encapsulación. Para el ensayo de encapsulación, se prepara una disolución del fármaco en etanol a una concentración 50 mg/mL y se sumerge el hidrogel (65 mg) en 1 mL de dicha disolución durante 20 h a 25 °C con leve agitación (150 rpm). Posteriormente, el hidrogel se seca a vacío y se cuantifica la cantidad de fármaco retenido. Dependiendo de las naturalezas tanto del hidrogel como del fármaco, se han conseguido diferente valores de carga: H-[(G1V8)x(PLUl35(SH)2)] (H5) (15 mg/100 mg (ibuprofeno) o 22 mg/100 mg (ácido cafeico)); H-[(N3-G3V8)x(PLUl35(SH)2)] (H7) (4,4 mg/100 mg (ibuprofeno) o 23 mg/100 mg (ácido cafeico)); H-[(N3-G3V8)x(PLUl61(SH)2)] (H9) (12,8 mg/100 mg (ibuprofeno) o 18 mg/100 mg (ácido cafeico).; H-KN2O2-G 1 V8-n)x(PEG1k(SH)2)]Vn (H3b) (1 mg/100 mg (ciprofloxacino).
Unión covalente. El anclaje también se puede realizar mediante la formación de enlaces covalentes degradables, como éster, o no degradables, como triazol. Los hidrogeles se han modificado con fármacos (ibuprofeno) o agentes fluorescentes (rodamina), comprobando visualmente y analíticamente el anclaje. La esterificación se lleva a cabo mediante reacciones habituales asistidas por CDI o EDCI, mientras que el anclaje con triazol se produce mediante reacción tipo click CuAAC. La carga del hidrogel depende tanto de la naturaleza del hidrogel como del agente a unir. Ejemplos:
• Anclaje de rodamina a H-[(HO-G3V8)x(PLUl61(SH)2)] (H8)
Rodamina B (1,2 eq.) disuelta en diclorometano (4 mL) se hace reaccionar con EDCIHCl (1,2 eq.). La mezcla se agita durante 30 min y se añade DMAP (0,2 eq.). Posteriormente, se sumerge el hidrogel H8 (70 mg) y se mantiene con leve agitación (150 rpm). Tras 20 h, el hidrogel se purifica con lavados de diclorometano y se seca, obteniendo un hidrogel de color rosa que confirma el anclaje de rodamina (Fig. 1A).
• Anclaje de rodamina a H-[(N3-G3V8)x(PLUl61(SH)2)] (H9)
Isotiocianato de Rodamina B (50 mg, 0,093 mmol) fue previamente modificada por reacción con propargilamina (6pL, 0,093 mmol) para generar el derivado alquino de Rodamina B. Posteriormente, se prepara una disolución acuosa del derivado alquino de Rodamina (1,2 eq.), sulfato de cobre (1,2 eq., 2,8 mg, 0,011 mmol) y ascorbato de sodio (2,4 eq., 4,5 mg, 0,0226 mmol). Se sumerge el hidrogel H9 y se mantiene a 50 °C, con una leve agitación (150 rpm) durante 20 h. El hidrogel se purifica con lavados con agua y acetona y se seca, obteniendo un hidrogel de color rosa que confirma el anclaje de rodamina (Fig. 1B).
• Anclaje de ibuprofeno a H-[(N2O2-G 2Va.n)x(PEGik(SH)2)]Vn (H3) Ibuprofeno (7,5 mg, 1,5 eq/OH gel) fue previamente activado por reacción con CDI (8,44 mg, 1,5 eq/OH gel) en acetato de etilo, durante 30 minutos a 50 °C, para generar el derivado imidazolido de ibuprofeno. Posteriormente, se añade el catalizador CsF (0,74 mg, 0,2 eq/OH gel). Se sumerge el hidrogel H3a (47,5 mg) y se mantiene a 50 °C, con una leve agitación (150 rpm) durante 20 h. El hidrogel se purifica con lavados con agua y acetona y se seca a vacío, obteniendo un hidrogel de color amarillo que confirma el anclaje de ibuprofeno.
• Anclaje de ácido cafeico a H-[(N2O2-G 2Va-n)x(PEG1 k(SH) 2 )]Vn (H3)
El acetonido de ácido cafeico (5,76 mg, 1,5 eq/OH gel) fue previamente activado por reacción con CDI (5,70 mg, 1,5 eq/OH gel) en acetato de etilo, durante 30 minutos a 50 °C, para generar el derivado imidazolido de cafeico. Posteriormente, se añade el catalizador CsF (0,5 mg, 0,2 eq/OH gel). Se sumerge el hidrogel H3a (32,0 mg) y se mantiene a 50 °C, con una leve agitación (150 rpm) durante 20 h. El hidrogel se purifica con lavados con agua y acetona y se seca a vacío, obteniendo un hidrogel de color marrón que confirma el anclaje del ácido cafeico.
Ensayo de liberación. Los hidrogeles son sumergidos en una disolución acuosa (2 mL), en modo estático o con leve agitación, a la temperatura deseada y la evolución en la cantidad de fármaco liberado es cuantificado a lo largo del tiempo mediante HPLC. Dependiendo de la naturaleza del hidrogel y del fármaco encapsulado, se obtienen distintos resultados que incluyen desde una liberación rápida (93% en 2 h para ácido cafeico en H5; 90% en 3 h para ciprofloxacino en H3b, Figura 3) a una liberación más sostenida, que podría modularse por la temperatura (por ejemplo, utilizando el hidrogel termorresponsivo H5). Los hidrogeles con anclaje covalente son estables en agua y requieren condiciones más agresivas de pH para la liberación del fármaco.
Ejemplo 13
CAPACIDAD ANTIBACTERIANA DE LOS HIDROGELES DE LA INVENCIÓN
Como ejemplo de la capacidad antibacteriana que presentan algunos materiales de la presente invención, se detalla el método de determinación empleado y los resultados obtenidos para compuestos seleccionados.
La actividad antibacteriana de hidrogeles seleccionados fue evaluada en Staphylococcus aureus (Gram+) mediante ensayo de zona de inhibición, utilizando como control positivo un apósito comercial impregnado en un fármaco antibacteriano. En una placa PCA se extiende una disolución de dichas bacterias y sobre estas se colocan ambos hidrogeles y el apósito con el mismo tamaño para favorecer su comparación. La placa PCA se incuba 24 h a 37 °C. Los resultados mostraron que tanto los hidrogeles neutros (por ejemplo, H3b) como los hidrogeles con carga catiónica (por ejemplo, H4b), inhibían el crecimiento bacteriano en la zona de contacto, sin generar halo de inhibición, Fig. 2A. Se repitió el ensayo utilizando los mismos hidrogeles cargados con ciprofloxacino. Para el ensayo de encapsulación, se prepara una disolución saturada de ciprofloxacino en cloroformo a 50 °C y se sumerge el hidrogel (65 mg) en 1 mL de dicha disolución durante 20 h a 50 °C con leve agitación (150 rpm). Posteriormente, el hidrogel se seca a vacío y se cuantifica la cantidad de fármaco retenido, encontrándose en valores de 1 mg/100 mg. En este caso, los hidrogeles mostraron inhibir el crecimiento bacteriano generando halo de inhibición, Figura 2.B. El hidrogel H4b cargado con el antibiótico produjo una inhibición (promedio 5 mm halo) superior al apósito comercial Urgo Resistant Antiseptic (promedio 3 mm halo) que contiene el antibiótico cloruro de benzalconio a 960 mg/m2, utilizado como control positivo, debido a la acción dual entre las cargas catiónicas y el fármaco. El hidrogel neutro H3b generó un halo de 1,5 mm promedio.
Ejemplo 14
CAPACIDAD TERMORRESPONSIVA DE LOS HIDROGELES DE LA INVENCIÓN
Como ejemplo de la capacidad termorresponsiva de los hidrogeles de la invención, se detalla el método de determinación empleado y los resultados obtenidos para compuestos seleccionados.
La capacidad de hinchamiento de los hidrogeles fue evaluada a lo largo del tiempo, sumergiendo el hidrogel en 2 mL de agua a la temperatura deseada (25, 37 y 45 °C) y midiendo su peso y su tamaño a distintos tiempos. El porcentaje de hinchamiento se calcula mediante la ecuación: %H = (Mh-Ms)/Ms*100, siendo Mh el peso del hidrogel hinchado y Ms el peso del hidrogel seco antes de ser expuesto al agua. El hidrogel H1, que contiene el polímero PEGik(SH)2 en su composición, no mostró diferencias significativas a las distintas temperaturas, Fig. 4. Sin embargo, el hidrogel H5, que contiene el polímero PLUl35(SH)2, mostró una clara disminución de la capacidad de hinchamiento al aumentar la temperatura. Este comportamiento puede explotarse para modular la encapsulación y la liberación de una molécula bioactiva desde el hidrogel.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un hidrogel que comprende un producto obtenido por la reacción de una molécula dendrítica de naturaleza carbosilano con grupos alqueno terminales y un polímero hidrofílico o anfifílico funcionalizado con dos grupos tiol terminales entrecruzados directamente entre sí de manera covalente, entre el alqueno terminal de la molécula dendrítica y el tiol del polímero, formando una red tridimensional, donde:
la molécula dendrítica de naturaleza carbosilano se selecciona entre un dendrímero y un dendrón con un núcleo o punto focal polifuncional, respectivamente, y que además comprende una capa externa que consiste en unidades iguales o diferentes del grupo de fórmula (I):
- ^ - S i -( ( C H 2 )n -C H = C H 2)m
(R1)3-m
(I)
dónde:
n es un número entero que varía entre 0 y 4, preferiblemente n es 0 o 1; R1 es un grupo alquilo (C1-C4), preferiblemente R1 es CH3 ; y
m es un número entero que varía entre 1 y 3, preferiblemente m es 2.
2. Hidrogel según la reivindicación 1, donde la molécula dendrítica es un dendrímero seleccionado de entre:
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000025_0001
3. Hidrogel según la reivindicación 1, donde la molécula dendrítica es un dendrón seleccionado de entre:
Figure imgf000025_0002
4. Hidrogel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el polímero hidrofílico es un polietilenglicol, preferiblemente se selecciona de entre:
Figure imgf000025_0004
donde a varia de 2 a 450.
5. Hidrogel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el polímero anfifilico es un poloxamero, preferiblemente se selecciona de entre:
Figure imgf000025_0003
Figure imgf000026_0001
donde: a varía de 2 a 136 y b varía de 6 a 69.
6. Hidrogel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde la estequiometría alqueno:tiol es 1:1 o 1:k, siendo k un número menor a 1.
7. Hidrogel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde además comprende una molécula biológicamente activa unida covalentemente al hidrogel o encapsulada dentro de sus poros.
8. Procedimiento de obtención de los hidrogeles descrito según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 mediante una reacción tiol-eno, que comprende:
a. mezclar una molécula dendrítica con grupos alqueno terminales y un polímero hidrofílico o anfifílico funcionalizado con dos grupos tiol terminales, y exponer la mezcla a una luz UV en presencia de un fotoiniciador y un disolvente orgánico.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, donde además comprende adicionar una molécula biológicamente activa al hidrogel obtenido en el paso (a) mediante encapsulación o unión covalente mediante enlaces tioéteres, esteres o triazol.
10. Hidrogel según la reivindicación 7, para su uso como medicamento.
11. Hidrogel según la reivindicación 7, para su uso en el tratamiento de enfermedades infecciosas causadas por bacterias, donde la molécula biológicamente activa es un antibiótico o un grupo catiónico, preferiblemente cisteamina o hidrocloruro de 2-(dimetilamino)etanotiol.
12. Uso del hidrogel descrito según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 como vehículo para el trasporte y liberación de moléculas biológicamente activas.
13. Composición que comprende el hidrogel descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1-7.
14. Composición según la reivindicación 13, donde dicha composición es farmacéutica o cosmética.
15. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, donde dicha composición se encuentra en una forma adecuada para su administración tópica, oral o parenteral.
ES202131056A 2021-11-12 2021-11-12 Hidrogeles con dominios dendriticos de naturaleza carbosilano, su preparacion y sus usos Active ES2940914B2 (es)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202131056A ES2940914B2 (es) 2021-11-12 2021-11-12 Hidrogeles con dominios dendriticos de naturaleza carbosilano, su preparacion y sus usos
PCT/ES2022/070728 WO2023084140A1 (es) 2021-11-12 2022-11-11 Hidrogeles con dominios dendríticos de naturaleza carbosilano, su preparación y sus usos

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES202131056A ES2940914B2 (es) 2021-11-12 2021-11-12 Hidrogeles con dominios dendriticos de naturaleza carbosilano, su preparacion y sus usos

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2940914A1 true ES2940914A1 (es) 2023-05-12
ES2940914B2 ES2940914B2 (es) 2023-10-16

Family

ID=86270025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES202131056A Active ES2940914B2 (es) 2021-11-12 2021-11-12 Hidrogeles con dominios dendriticos de naturaleza carbosilano, su preparacion y sus usos

Country Status (2)

Country Link
ES (1) ES2940914B2 (es)
WO (1) WO2023084140A1 (es)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110189291A1 (en) * 2009-08-04 2011-08-04 Hu Yang Dendrimer hydrogels
US20170313828A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Virginia Commonwealth University In situ-forming of dendrimer hydrogels using michael-addition reaction
US20200171200A1 (en) * 2016-02-08 2020-06-04 The Johns Hopkins University Dendrimer-bioadhesive polymer hydrogel nanoglue and use thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110189291A1 (en) * 2009-08-04 2011-08-04 Hu Yang Dendrimer hydrogels
US20200171200A1 (en) * 2016-02-08 2020-06-04 The Johns Hopkins University Dendrimer-bioadhesive polymer hydrogel nanoglue and use thereof
US20170313828A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Virginia Commonwealth University In situ-forming of dendrimer hydrogels using michael-addition reaction

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GARCIA-GALLEGO, S. ET AL. Synthesis of Heterofunctional Polyester Dendrimers with Internal and External Functionalities as Versatile Multipurpose Platforms. Biomacromolecules , 27/08/2020, Vol. 21, Páginas 4273-4279 (DOI: 10.1021/acs.biomac.0c01068) Resumen, introducción, conclusiones, sección 3.3.1, Esquema 1 y 2, Figura 3a, 3b y página 25 y 31 de la Supporting Information. *
KAGA, S. ET AL. Synthesis and functionalization of dendron-polymer conjugate based hydrogels via sequential thiol-ene "click" reactions. Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry , 20/10/2015, Vol. 54, Páginas 926-934 (DOI: 10.1002/pola.27926) sección Materiales y Métodos, Esquema 2 y Figura 1. *
STENSTRÖM, P. ET AL. UV-Cured Antibacterial Hydrogels Based on PEG and Monodisperse Heterofunctional Bis-MPA Dendrimers. Molecules, 19/04/2021, Vol. 26, (DOI: 10.3390/molecules26082364) Esquema 1, sección 3.2, 3.4 y 3.5, Figuras 1 y 5. *
WANG, J. ET AL. Drug-Conjugated Dendrimer Hydrogel Enables Sustained Drug Release via a Self-Cleaving Mechanism. Molecular Pharmaceutics , 11/04/2019, Vol. 16, Páginas 1874-1880 (DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.8b01207) Sección Materiales y métodos, Esquema 1, Figura 4b. *

Also Published As

Publication number Publication date
ES2940914B2 (es) 2023-10-16
WO2023084140A1 (es) 2023-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2367583T3 (es) Hidrogeles con enlaces de hidrógeno.
ES2281176T3 (es) Copolimeros de bloque de polietilenglicol-poliortoester, polietilenglicol-poliortoester-polietilenglicol y poliortoester-polietilenglicol-poliortoester.
AU2004211522B2 (en) Multifunctional dendrimers and hyperbranched polymers as drug and gene delivery systems
KR20130133692A (ko) 약물전달용 가교물 하이드로 젤 및 그 하이드로 젤의 제조방법
WO2003072637A1 (en) Carbohydrate-modified polymers, compositions and uses related thereto
JP2003503522A (ja) 分解性架橋剤およびこれを用いて形成される架橋網目構造ポリマー
ES2431316T3 (es) Sistema de nanotransporte con arquitectura dendrítica
WO2007005249A2 (en) Nanoparticles and dendritic-polymer-based hydrogels comprising them
US8728453B2 (en) Combinatorial polymeric compositions for drug delivery
Augustine et al. Multi-stimuli-responsive nanomicelles fabricated using synthetic polymer polylysine conjugates for tumor microenvironment dependent drug delivery
CN111423591A (zh) 一种基于透明质酸的双亲性接枝共聚物及其制备方法和应用
ES2369189T3 (es) Hidrogeles fuertemente reversibles.
David et al. Squalene/polyethylenimine based non-viral vectors: Synthesis and use in systems for sustained gene release
Soleimani et al. Photodegradable poly (ester amide) s for indirect light-triggered release of paclitaxel
ES2940914B2 (es) Hidrogeles con dominios dendriticos de naturaleza carbosilano, su preparacion y sus usos
WO2010017184A2 (en) Dendrimer hydrogels
Haroon et al. Recent progress in the synthesis of poly (organo) phosphazenes and their applications in tissue engineering and drug delivery
WO2017118842A1 (en) Branched polyester carrying dendrons
Khan et al. Poly (organo) phosphazenes: recent progress in the synthesis and applications in tissue engineering and drug delivery
US8796234B2 (en) Crosslinking branched molecule through thiol-disulfide exchange to form hydrogel
KR100567397B1 (ko) 온도 감응성과 생체 적합성을 갖는 양친성 고리형포스파젠 삼합체 및 그 제조 방법
JP7017770B2 (ja) 解重合性を有する両親媒性ブロック共重合体
KR101210713B1 (ko) 온도 민감성 생리활성 물질 전달체 및 이의 제조방법
R Saboktakin et al. Intelligent drug delivery systems based on modified chitosan nanoparticles
CN113081960B (zh) 一种可生物降解且具有温敏性的抗肿瘤键合前药及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
BA2A Patent application published

Ref document number: 2940914

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: A1

Effective date: 20230512

FG2A Definitive protection

Ref document number: 2940914

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B2

Effective date: 20231016