ITUD20130119A1 - Idrogel biocompatibile per uso biomedico o farmaceutico, polimero intermedio per realizzare detto idrogel biocompatibile e relativo metodo di realizzazione - Google Patents
Idrogel biocompatibile per uso biomedico o farmaceutico, polimero intermedio per realizzare detto idrogel biocompatibile e relativo metodo di realizzazioneInfo
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Descrizione del trovato avente per titolo:
"IDROGEL BIOCOMPATIBILE PER USO BIOMEDICO O FARMACEUTICO, POLIMERO INTERMEDIO PER REALIZZARE DETTO IDROGEL BIOCOMPATIBILE E RELATIVO METODO DI REALIZZAZIONE"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un idrogel biocompatibile, in particolare biocompatibile per un uso biomedico o farmaceutico, ed al relativo metodo di realizzazione. Inoltre, il presente trovato è relativo anche ad un polimero intermedio per realizzare l’ anzidetto idrogel biocompatibile. Possibili ambiti di utilizzo dell’ idrogel biocompatibile di cui si discute sono, ad esempio, in campo biologico, per realizzare substrati/matrici per la crescita cellulare oppure per inglobare cellule, oppure in ambito farmaceutico, per realizzare un carrier farmaceutico.
STATO DELLA TECNICA
È noto che gli idrogeli sono strutture forniate da polimeri più o meno lineari, interconnessi tra di loro a formare un network tridimensionale in grado di inglobare e trattenere grossi quantitativi di acqua.
Tali strutture, in genere, sono ottenute tramite processi di reticolazione per via fisica (radiazione UV) e per via chimica. In genere, le reticolazioni di tipo chimico impongono l’utilizzo di reagenti o condizioni di reazione scarsamente compatibili con strutture biologiche quali tessuti e colture cellulari.
Esistono diverse metodiche che riportano l’utilizzo di polimeri polisaccaridici, ad esempio l’acido ialuronico (HYAL), e che sfruttano la reticolazione diretta con polietilenglicoldiglicidil etere (PEGDGE) e con idrossido di sodio (NaOH) oppure acido cloridrico (HC1) per l’ottenimento di idrogeli. Si veda ad esempio WO-A-0046252 oppure WO-A-OO/27886. Ciò comporta che il prodotto finale sia in ambiente fortemente basico, oppure fortemente acido, quindi impossibile da utilizzare per prove biologiche od altre applicazioni biomediche o farmaceutiche. Un altro esempio di reticolazione chimica tra due polimeri, dei quali uno polivinilalcool (PVA), per produrre un idrogel reticolato iniettabile, è descritto in WO-A-2013/006237.
Oltre alla fase di reazione, altre possibili criticità sono rappresentate dalla fase di purificazione nel corso della quale tipicamente si rimuovono composti chimici non reagiti o sottoprodotti di reazione indesiderati. La difficoltà di purificare l’idrogel può essere dovuta al fatto che le impurezze, che come detto possono essere parte di ciò che non ha reagito oppure prodotti secondari di reazione, vengono inglobate all’interno della struttura tridimensionale e, quindi, possono essere più difficilmente eliminabili. Con le attuali procedure di purificazione si presenta il problema di una frantumazione del materiale, in quanto il gel viene lasciato immerso in acqua per lunghi periodi. La difficoltà di purificazione comporta problematiche anche nella determinazione della purezza dell’idrogel. Non è, infatti, possibile affermare con certezza se tutte le impurezze siano state eliminate e che, quindi, le maglie interne del gel non contengano più sostanze secondarie né la quantità. L’efficacia del processo di purificazione è, quindi, strettamente correlata anche alla biocompatibilità del gel in questione.
Ad esempio, US-A-2013/0004577 descrive un metodo per produrre poliuretano mediante un prepolimero di poliuretano funzionale che non richiede l’impiego di monomero di isocianato tossico come materia prima. Il a reazione di Michael a bassa temperatura per ottenere poliuretano UV reticolabile. Uno scopo del presente trovato è quello di mettere a disposizione un idrogel biocompatibile per uso biomedico o farmaceutico, un polimero intermedio per realizzare l’anzidetto idrogel biocompatibile ed un relativo metodo di realizzazione che superi almeno uno degli inconvenienti di cui alla tecnica nota.
Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questo ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.
Salvo che siano definiti altrimenti, tutti i termini tecnici e scientifici utilizzati qui e di seguito hanno lo stesso significato comunemente inteso da una persona di ordinaria esperienza nel campo della tecnica cui appartiene il presente trovato. Anche se metodi e materiali simili o equivalenti a quelli qui descritti possono essere utilizzati nella pratica o nelle prove di verifica del presente trovato, di seguito sono descritti, a titolo di esempio, i metodi e i materiali. In caso di conflitto prevale la presente domanda, incluse le definizioni. I materiali, metodi ed esempi hanno carattere puramente illustrativo e non devono essere intesi in modo limitativo.
Il termine “comprendere” e varianti di tale termine come “comprende”, “comprendente” e “comprendendo” sono qui utilizzati per indicare l’inclusione di un intero chiaramente espresso o di interi chiaramente espressi ma non l’esclusione di qualsiasi altro intero o qualsiasi altri interi, a meno che nel contesto o nell’uso sia richiesta un interpretazione esclusiva del termine.
Qui e nel prosieguo della presente descrizione, le espressioni “idrogel”, “idrogel reticolato” e “gel reticolato” possono essere utilizzate in modo intercambiabile, rimanendo il medesimo significato di strutture forniate da polimeri più o meno lineari, interconnessi tra di loro a formare un network tridimensionale in grado di inglobare e trattenere grossi quantitativi di acqua.
Inoltre, qui e nel prosieguo della descrizione, con il termine “biocompatibile” s’intende che è privo di effetti dannosi nei confronti di tessuti ed organi con funzioni fisio-biologiche.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Il presente trovato è espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell’ idea di soluzione principale.
Forme di realizzazione qui descritte sono relative ad un polisaccaride funzionalizzato contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-). Forme di realizzazione qui descritte sono relative ad un idrogel biocompatibile comprendente uno o più polisaccaridi funzionalizzati ciascuno contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui, in forma reticolata, almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-).
Ulteriori forme di realizzazione qui descritte sono relative ad un idrogel biocompatibile per l’uso biomedico o farmaceutico, comprendente uno o più polisaccaridi funzionalizzati ciascuno contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui, in forma reticolata, almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NFI2) ed un’ammina secondaria (-NH-).
Forme di realizzazione qui descritte sono relative, inoltre, ad un substrato per la crescita cellulare oppure per inglobare cellule comprendente un idrogel comprendente uno o più polisaccaridi funzionalizzati ciascuno contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui, in forma reticolata, almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-).
Forme di realizzazione qui descritte sono relative anche ad un carrier farmaceutico comprendente un idrogel biocompatibile comprendente uno o più polisaccaridi funzionalizzati ciascuno contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui, in forma reticolata, almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-).
Ancora ulteriori forme di realizzazione qui descritte sono relative ad una confezione comprendente un idrogel biocompatibile comprendente uno o più polisaccaridi funzionalizzati ciascuno contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui, in forma reticolata, almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-).
Forme di realizzazione qui descritte sono relative, inoltre, ad un metodo per la realizzazione di un idrogel biocompatibile comprendente uno o più polisaccaridi contenenti ciascuno almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in forma reticolata, detto metodo comprendendo:
- attivazione dei gruppi carbossilici del polisaccaride mediante reazione con uno o più agenti carbossi attivanti;
- addizione o sostituzione di almeno una funzione carbossilica del polisaccaride carbossi attivato con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NFI2) ed un’ammina secondaria (-NH-);
- reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno 0 più agenti reticolanti ad epossi resina contenente due anelli epossi alle estremità.
DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE
Si farà ora riferimento nel dettaglio alle varie forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o più esempi sono di seguito descritti. Ciascun esempio è fornito a titolo di illustrazione del trovato e non è inteso come una limitazione dello stesso. Ad esempio, le caratteristiche illustrate o descritte in quanto facenti parte di una forma di realizzazione potranno essere adottate su, o in associazione con, altre forme di realizzazione per produrre un’ulteriore forma di realizzazione. Resta inteso che il presente trovato sarà comprensivo di tali modifiche e varianti.
Forme di realizzazione qui descritte sono relative ad un polisaccaride funzionalizzato contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-). In forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, la poliammina può avere la seguente formula generale:
R1-NH-A-NH2
in cui RI è scelto tra un alchile C1-C6, un gruppo fenile od un gruppo benzile ed A è una catena alchilica C2-C10, in particolare una catena alchilica C2-C6, ancor più in particolare C2-C4.
In possibili esempi di realizzazione, la poliammina è N-metil-1,3 diamminopropano.
In forme di realizzazione, il polisaccaride contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica può essere di origine naturale, sintetica o semi-sintetica. In possibili varianti, il polisaccaride contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica può essere scelto da un gruppo comprendente acido ialuronico (ad esempio ottenuto da tessuti o batteri), carbossimetildestrano, carbossimetilcellulosa, N-metil-ammide derivati di carbossimetilcellulosa, carbossimetil amido, N-metil-ammide derivati di carbossimetil amido, acidi alginici, N-metil-ammide derivati di acidi alginici, acidi cellulosici, N-carbossi-metil o butil glucani o chitosani, eparine con differenti pesi molecolari, opzionalmente desolfate e succinilate, dermatan solfati, condroitin solfati, eparan solfati, acidi poliacrilici, o loro sali, ad esempio sali sodici.
In possibili implementazioni specifiche, i polisaccaridi utilizzabili sono scelti tra carbossimetilcellulosa (CMC), acidi alginici, carbossimetil amido e relativi N-metilammide derivati di carbossimetilcellulosa (CMC), acidi alginici, carbossimetil amido. Ad esempio, tali polisaccaridi, sia tal quali, sia nella loro forma ammidata, sono descritti nel brevetto Europeo EP-B-1.614.696 (EP’696) a nome della Richiedente e qui interamente incorporato come riferimento, oppure nella domanda internazionale WO-A-20 12/085643 (WO’643) anch’essa a nome della Richiedente e qui interamente incorporata come riferimento.
Forme di realizzazione qui descritte sono relative anche ad un idrogel biocompatibile comprendente polisaccaridi funzionai izzati come sopra espressi, in forma reticolata.
Forme di realizzazione qui descritte sono relative anche ad un idrogel biocompatibile avente pH essenzialmente neutro, cioè nell’intorno di circa 7, ad esempio compreso tra 6,5 e 7,5, in particolare tra 6,8 e 7,2, più in particolare tra 6,9 e 7,1.
Forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, sono relative anche ad un metodo per la realizzazione di un idrogel biocompatibile comprendente polisaccaridi funzionali zzati come sopra espressi, in forma reticolata, che comprende:
- attivazione dei gruppi carbossilici del polisaccaride mediante reazione con uno o più agenti carbossi attivanti;
- addizione o sostituzione di almeno una funzione carbossilica del polisaccaride carbossi attivato con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-);
- reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno o più agenti reticolanti ad epossi resina contenente due anelli epossi alle estremità.
In forme di realizzazione, l’epossi resina può avere la seguente struttura chimica:
In forme di realizzazione, l’epossi resina può essere scelta ad esempio tra polietilenglicoldiglicidil etere (PEGDGE), polipropilenglicoldiglicidil etere (PPGDGE), diglicidil etere bisfenolo A (DGEBA), Epossi-128, Epossi-506, Epossi-904, epossi resine alifatiche, o loro miscele.
In forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, uno o più agenti carbossi attivanti utilizzabili nella presente descrizione possono essere scelti in un gruppo comprendente N-idrossisuccinimmide (NHS), 1-etil-3-(3-dimetilamino-propil) carbodiimide idrocloruro (EDC), carbonildiimidazolo, carboniltriazolo, clorometilpiridilio ioduro (CMP-J), idrossibenzotriazolo, pnitrofenolo, p-nitrofeniltrifluoroacetato e simili.
In forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, la reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno o più agenti reticolanti ad epossi resina può avvenire ad elevata temperatura, in particolare maggiore di 90 °C, più in particolare maggiore di 100 °C, ancora più in particolare maggiore di 120 °C. Un possibile esempio di temperatura di reazione può essere di circa 121 °C. Un altro possibile esempio di temperatura di reazione può essere di circa 134 °C. Si ritiene che l’alta temperatura funga da attivatore od iniziatore della reazione di reticolazione, fornendo l’energia termica necessaria all’avvio, prosecuzione e conclusione soddisfacente della stessa. Si ritiene, quindi, che un vantaggio del presente trovato consista nell’utilizzo di energia termica come innesco (“trigger”) della reazione di reticolazione, e non di un ambiente fortemente o o catalizzatori chimici, che invece portano alla formazione di un idrogel non biocompatibile.
In forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, la reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno o più agenti reticolanti ad epossi resina può avvenire per un tempo compreso tra 2 minuti e 25 minuti, in particolare tra 2 minuti e 20 minuti, ancora più in particolare tra 3 minuti e 18 minuti. Un possibile esempio di intervallo di tempo può essere tra 10 minuti e 20 minuti, in particolare tra 12 minuti e 18 minuti. Un possibile esempio di tempo di reazione selezionato in questo intervallo può essere di circa 15 minuti. Un altro possibile esempio di intervallo di tempo può essere tra 2 minuti e 7 minuti, in particolare tra 2 minuti e 5 minuti. Un possibile esempio di tempo di reazione selezionato in questo intervallo può essere di circa 3 minuti. Si ritiene che tale tempo di reazione sia sufficiente affinché abbia luogo la voluta reazione di reticolazione, in particolare impiegando una temperatura di reazione appositamente selezionata negli intervalli di temperatura sopra discussi.
In forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, combinazioni di condizioni di temperatura e tempo vantaggiosamente utilizzabili sono di temperatura di circa 121 °C e di tempo di circa 15 minuti. Tipicamente, tali condizioni corrispondono alle condizioni standard di sterilizzazione a calore umido, quale ad esempio sterilizzazione in autoclave. Pertanto, si ritiene vantaggioso adottare tali condizioni standard di sterilizzazione in autoclave, in quanto consentono di ottenere, contestualmente, sia la reticolazione, sia la sterilizzazione dell’idrogel, quest’ultima essenziale ai fini di un’applicazione biomedica o farmaceutica.
In ulteriori forme di realizzazione, combinabili con tutte le forme di realizzazione qui descritte, combinazioni di condizioni di temperatura e tempo vantaggiosamente utilizzabili sono di temperatura di circa 134 °C e di tempo di almeno circa 3 minuti, che consentono di ottenere sia la reticolazione, sia la sterilizzazione dell’idrogel. Può risultare vantaggioso, inoltre, effettuare la sterilizzazione a calore umido direttamente sul prodotto confezionato, in modo che, al termine di tale fase operativa, si può ottenere già il prodotto finale già pronto, sterilizzato e reticolato, e con il voluto pH neutro, in modo da essere privo di effetti dannosi nei confronti di tessuti od organi. Forme di realizzazione sono quindi relative ad una confezione sterile e chiusa ermeticamente, contenente l’idrogel reticolato e sterilizzato in accordo con la presente descrizione.
DESCRIZIONE DI ESEMPI DI REALIZZAZIONE SPECIFICI
Secondo forme di realizzazione esemplificative di un idrogel in accordo con la presente descrizione, è previsto utilizzare una matrice stabile e di basso costo, rappresentata dai polisaccaridi con funzione carbossi qui descritti e di funzionalizzarla trasformando alcuni gruppi carbossimetilici in ammidi con diverse funzionalità terminali in grado di reagire successivamente con molecole di basso peso molecolare con una doppia funzionalità epossidica in testa e in coda. Nel seguito si farà riferimento ad esempio alla carbossimeticellulosa, rimanendo inteso che quanto descritto può essere applicato anche agli altri polisaccaridi con funzione carbossi qui descritti.
Forme di realizzazione cosi ottenute prevedono che il gel possa reticolare senza lo sviluppo di prodotti tossici. Il grado di reticolazione del gel può essere controllabile e consente di ottenere prodotti con caratteristiche fisicomeccaniche prevedibili e standardizzabili.
Inoltre, si prevede che il gel sia realizzato a da un modificato e funzionalizzato come qui descritto, in modo tale che questo, tipicamente previa corretta purificazione, possa gelificare in contatto con una seconda soluzione, ad esempio in ambiente acquoso, e senza l’ausilio di catalizzatori tossici e di conseguenza senza la formazione di impurezze o prodotti indesiderati.
In forme di realizzazione qui descritte, la reazione di reticolazione prevede che l’energia necessaria alla formazione dell’idrogel non sia fornita da catalizzatori o da pH estremi, ma venga fornita tramite calore, cioè energia termica. In questo modo è possibile ottenere un idrogel finale che abbia un pH essenzialmente neutro, cioè nell’intorno di circa 7, e quindi sia biocompatibile ed utilizzabile ad esempio come substrato per la crescita cellulare.
A tale scopo, in possibili forme di realizzazione è stata sviluppata una formulazione atta a reticolare ad esempio tramite un processo di sterilizzazione a calore umido realizzato tramite un ciclo standard che può prevedere l’esposizione a 121 °C per 15 minuti, tipicamente identificabile ad esempio come un ciclo di sterilizzazione in autoclave.
Oppure, in ulteriori forme di realizzazione, può essere previsto un processo di sterilizzazione a calore umido realizzato tramite un ciclo che può prevedere l’esposizione a 134 °C per almeno circa 3 minuti.
La possibilità di reticolare il polisaccaride funzionalizzato direttamente in fase di sterilizzazione da un lato facilita le operazioni di purificazione, limitandola al solo polisaccaride funzionalizzato, dall’altro rende più semplice e lineare il processo produttivo, accorpando sostanzialmente due fasi produttive, reticolazione e sterilizzazione, in una ed eliminando la purificazione del gel e la conseguente frammentazione dello stesso.
Ulteriore vantaggio è rappresentato dal fatto che non e necessario il gel in frazioni minori al fine di definire il dosaggio previsto dalle singole somministrazioni.
ESEMPI DI FORME DI REALIZZAZIONE
In forme esemplificative di realizzazione, processi di sintesi di un idrogel in accordo con la presente descrizione possono prevedere complessivamente l’uso dei seguenti reagenti :
- Polimero di Carbossimetilcellulosa (CMC) in forma di sale sodico;
- NHS: N-idrossisuccinimmide;
- EDC: l-etil-3-(3-dimetilamino-propil) carbodiimide Idrocloruro;
- NaCl: Cloruro di sodio
- HC1: Acido cloridrico 37% fumante
- PEGDGE: Polietilenglicoldiglicidil etere
- Acqua deionizzata
- N-Metil-1,3 Diamminopropano
- NaHC03: Bicarbonato di Sodio.
La preparazione del polisaccaride funzionalizzato, in particolare, può prevedere l’utilizzo di polimero di CMC in forma di sale sodico, acqua deionizzata, EDC, HC1 e N-Metil-1,3 Diamminopropano.
Inizialmente, possibili forme realizzative del metodo di realizzazione dell’idrogel possono comprendere la modifica del polimero di CMC, effettuata prima prevedendo l’attivazione dei gruppi carbossilici con uno o più attivanti, ad esempio due attivanti, quali ad esempio NHS ed EDC, e successivamente addizionando un gruppo funzionali zzante mediante reazione con N-metil-1,3 Diamminopropano. L’acido cloridrico HC1 può essere utilizzato esclusivamente per abbassare il pH della reazione, tipicamente a circa 5, in quanto l’ammina ha un carattere basico, generalmente con pH maggiore di 12, In questo modo, è possibile creare un ambiente di reazione attivo per NHS ed EDC, abbassandone il pH.
Il polisaccaride così funzionalizzato viene successivamente purificato fino ad eliminazione delle impurezze, ad esempio mediante ultrafiltrazione tangenziale. In particolare, con la purificazione i residui di acido e le impurezze vengono rimossi. Ad esempio, il polisaccaride funzionalizzato e purificato può essere utilizzato subito oppure disidratato mediante liofilizzazione ed immagazzinato per usi successivi.
Quando necessario, il polisaccaride funzionalizzato, purificato e disidratato può essere reticolato come di seguito descritto, per realizzare l’ idrogel.
In particolare, la preparazione del polisaccaride reticolato in fase di sterilizzazione a vapore umido può prevedere l’utilizzo del polisaccaride precedentemente funzionalizzato, del PEGDGE, di acqua deionizzata, di NaCl e di bicarbonato di sodio. Nella fattispecie, quindi, il polisaccaride disidratato può essere solubilizzato in soluzione salina fisiologica, ad esempio in concentrazione compresa tra 1% e 3% in peso in base alle caratteristiche desiderate, e ad esempio in presenza di bicarbonato di sodio, che può essere in concentrazione tra 0,05% e 0,5% in peso. Si ritiene che il bicarbonato di sodio svolga la funzione di aprire gli anelli epossidici dell’epossi resina utilizzata nella reticolazione. L’apertura degli anelli epossidici fa sì che questi, una volta aperti, attacchino l’ammina secondaria sulla funzionalità presente nel polisaccaride modificato che viene impiegato.
Viene addizionato l’agente reticolante, ad esempio PEGDGE e si procede alla sterilizzazione mediante vapore, ad esempio in autoclave, utilizzando un idoneo supporto, ad esempio fiale o siringhe in vetro. In possibili varianti, la miscela può essere sterilizzata anche già contenuta in una confezione, vantaggiosamente chiusa ermeticamente, pronta all’uso, alla messa in commercio, distribuzione o vendita. Di seguito si riportano le equazioni chimiche che descrivono qualitativamente il metodo sopra illustrato, comprendendo la funzionalizzazione del polisaccaride e la sua reticolazione come sopra esemplificativamente espressi:
DATI SPERIMENTALI
ESPERIMENTO 1
La Richiedente ha condotto prove meccaniche effettuate sul gel dopo reticolazione e contestuale sterilizzazione utilizzando diversi rapporti del reticolante PEGDGE. I risultati di tali prove sono riportati nel grafico della figura 1. In tale grafico, G’ e G” indicano rispettivamente il modulo elastico e viscoso espressi in Pascal [Pa] e riportati in ordinata, mentre in ascissa è riportata la scala delle frequenze f di oscillazione indagata, espressa in Hertz [Hz], Inoltre, nelle legenda del grafico il termine CMC NMDP indica il polimero CMC funzionalizzato con N-Metil-1,3 Diamminopropano (NMDP), PEGDGE indica il reticolante ed i rapporti indicati sono rappresentativi delle quantità in peso relative tra CMC NMDP e PEGDGE per ciascuna delle cinque prove effettuate.
I risultati ottenuti e riassunti nella figura 1 confermano che:
- il prodotto finale reticolato è un gel, il modulo elastico (G’) è maggiore rispetto al modulo viscoso (G”) per tutto l’intervallo di frequenze indagato;
- il prodotto è un gel compatto, come dimostra il valore del modulo elastico G’ maggiore di 100Pa
- non ci sono differenze tra il reticolato con un rapporto polimero reticolante 1:1 e 1:1,5 quindi la quantità sufficiente per la completa reticolazione del polimero può corrispondere ad un rapporto 1:1.
Di conseguenza, dalle prove meccaniche effettuate il presente trovato mette a disposizione un polisaccardie funzionalizzato che è in grado di reticolare e resistere all’effetto di temperatura, in particolare alle condizioni di sterilizzazione a vapore, senza degradare.
ESPERIMENTO 2
Al fine di investigare l’effetto delle condizioni di temperatura sulla reticolazione, in particolare della sterilizzazione, la Richiedente ha effettuato una prova meccanica su un campione di soluzione di polimero funzionalizzato e di reticolante, non sterilizzati e successivamente portati a temperatura via via più elevata. I risultati di tale prova sono riportati nel grafico della figura 2. In particolare, nel grafico di figura 2 in ascissa si riporta il tempo della prova, espresso in secondi [s], e nuovamente in ordinata modulo elastico G’ e viscoso G” espressi in Pascal [PA], Nel corso della prova, sono state seguite nel tempo le variazioni delle proprietà meccaniche con il variare della temperatura. In particolare, si è prevista una rampa 1 va da 0 a 1000 secondi, con temperatura a salire da 25°C a 90°C ed in seguito a un andamento a temperatura costante a 90°C, indicato per comodità con rampa 2, da 1000 secondi a seguire. Per la prova sperimentale condotta - tesa essenzialmente a riprodurre sperimentalmente mediante uno strumento da laboratorio almeno parte dei processi chimico-fisici che avvengono in realtà in un’autoclave in fase di sterilizzazione - si è selezionato il limite superiore di 90° per non incorrere nell’evaporazione dell’acqua presente nel campione. E’ chiaro che le condizioni di temperatura di 90° sono quanto più prossime alle condizioni di sterilizzazione in autoclave a 121 °C, oppure 134 °C, e si può affermare, ai fini della presente descrizione, che il comportamento chimico-fisico del campione a 90° sia compatibile con quanto può avvenire nel campo di temperatura oltre i 90° e fino a 121 °C, oppure 134 °C e quindi le conclusioni che si possono trarre da tale prova in merito all’effetto della temperatura come attivatore od iniziatore della reticolazione siano valide.
Dai risultati riportati nel grafico di figura 2 si può affermare che nella prima porzione del grafico, le proprietà meccaniche decrescono con l’aumentare della temperatura, successivamente, con l’aumento della temperatura, a temperature di 90°, comunque prossime a quelle previste per la sterilizzazione a vapore, le proprietà meccaniche aumentano e il modulo elastico (G’) incrocia e supera il modulo viscoso (G”) provando l’avvenuta reticolazione della soluzione di polimero funzionalizzato e reticolante.
DATI SPERIMENTALI COMPARATIVI
Al fine di evidenziare l’effetto della funzionalizzazione sul polisaccaride, in termini di reticolazione finale in condizioni di elevata temperatura, tipo sterilizzazione a vapore umido, sono stati testati altri polimeri non funzionai izzati:
- carbossimetilcellulosa CMC;
- carbossimetilcellulosa ammidata (CMCA) come ad esempio in EP’696 o WO’643; - acido ialuronico (HYAL).
Da tali prove, nelle stesse condizioni i polimeri CMC, CMCA e HYAL non reticolano e al termine della fase di sterilizzazione risultano degradati. Senza essere vincolati dalla teoria, come spiegazione per la degradazione è ipotizzabile una rottura dei legami intra-polimerici, tale che il peso molecolare totale della catena polimerica diminuisca.
Le concentrazioni e i rapporti utilizzati sono riportate nella tabella 1 seguente:
Di seguito si riportano i risultati per i tre polimeri testati:
PEGDGE e CMC
La miscela di reazione in seguito al processo in autoclave risulta visivamente meno viscosa.
La figura 3 riporta lo spettro IR per la miscela CMC e PEGDGE a temperatura ambiente (TA=25 °C) e la stessa miscela che ha subito il processo in condizioni di sterilizzazione a vapore umido a 121 °C per 15 minuti, in autoclave.
Dalla figura 3 si può notare che tra lo spettro IR della miscela a TA e lo spettro della miscela che ha subito il processo in autoclave l'unica differenza sostanziale è la scomparsa del picco a 910 cm<"1>che identifica l'apertura dell'anello epossidico e una variazione del picco attorno ai 1100 cm<'1>. Lo spettro IR del polimero CMC con PEGDGE in autoclave è comparabile con quello del PEGDGE e NaHCC^ in autoclave privo di polimero. Segnali relativi alla CMC sono deboli e possono essere identificati con la banda attorno a 1600 cm<-1>ascrivibile al gruppo carbossilato.
PEGDGE e CMCA
Visivamente si nota una diminuzione della viscosità della miscela di reazione in seguito al processo in autoclave. Tale diminuzione risulta però minore rispetto a quella della CMC.
La figura 4 riporta lo spettro IR per la miscela CMCA e PEGDGE a temperatura ambiente (TA=25 °C) e la stessa miscela che ha subito il processo in condizioni di sterilizzazione a vapore umido a 121 °C per 15 minuti, in autoclave.
Dalla figura 4, si può notare che tra lo spettro IR a TA e lo spettro IR in autoclave l'unica differenza sostanziale è la scomparsa del picco a 910 cm<'1>che identifica l'apertura dell'anello epossidico e una variazione del picco attorno ai 1100 cm<'1>. Lo spettro IR del polimero CMCA con PEGDGE in autoclave è comparabile con quello del PEGDGE e NaHC03in autoclave privo di polimero. Segnali relativi alla CMCA sono deboli e posso essere identificati con la banda attorno a 1600 cm<'1>ascrivibile al gruppo carbossilato.
PEGDGE e HYAL
La miscela di reazione in seguito al processo in autoclave risulta, visivamente, comparabile all’acqua dal punto di vista della viscosità, e quindi molto meno viscosa rispetto alla soluzione prima del processo in autoclave.
La figura 5 riporta lo spettro IR per la miscela HYAL e PEGDGE a temperatura ambiente (TA=25 °C) e la stessa miscela che ha subito il processo in condizioni di sterilizzazione a vapore umido a 121 °C per 15 minuti, in autoclave.
Tra lo spettro IR a TA e lo spettro IR in autoclave l'unica differenza sostanziale è la scomparsa del picco a 910 cm<'1>che identifica l'apertura dell'anello epossidico e una variazione del picco attorno ai 1100 cm<'>. Lo spettro IR^lel polimero HYAL con PEGDGE in autoclave è comparabile con quello del PEGDGE e NaHC(3⁄4 in autoclave privo di polimero. Segnali relativi allo HYAL sono deboli e possono essere identificati con la banda attorno a 1600 cm<'1>ascrivibile al gruppo carbossilato.
Dagli spettri IR e dalle evidenze sperimentali discusse in connessione con le figure 3, 4 e 5 si è dimostrata l'assenza di una fase gel e si può ipotizzare quindi che il PEGDGE non reagisce con i gruppi carbossilati del polimero, né con gli ossidrili, ma subisce l'azione dell'acqua responsabile dell'attacco nucleofilo che porta all'apertura dell'anello, preferibilmente ad alte temperature e a pH attorno ad 8. L'apertura dell'anello è evidenziata dello spettro IR con la scomparsa del picco a 910 cm<'1>per la miscela PEGDGE e bicarbonato in seguito al passaggio in autoclave.
Anche se parte del PEDGE avesse reagito comunque con il polimero, il che dai dati sperimentali disponibili non è desumibile, i processi degradativi evidenziati dalla diminuzione importante della viscosità in seguito al passaggio in autoclave sicuramente hanno annullato effetto di reticolazione.
PROVE DI RIGONFIAMENTO
Una proprietà caratteristica dell’ idrogel in accordo con il presente trovato è quella di rigonfiare, inglobando al suo interno grandi quantitativi di acqua.
La Richiedente ha condotto una serie di prove sperimentali tese a caratterizzare la proprietà di rigonfiamento dell’idrogel in accordo con la presente descrizione.
Mediante le prove meccaniche, è stato possibile indagare l’effetto del rigonfiamento in acqua sullo spettro meccanico del gel reticolato di CMC+NMDP con PEGDGE in rapporto 1:1.
La figura 6 presenta un grafico che riporta l’esito di 10 prove condotte, con quantitativo variabile di acqua da 1 mi a 4 mi. Nel grafico di figura 6, in ordinata si indicano il modulo elastico G’ e viscoso G” espressi in [ PA], mentre in ascissa è riportata la scale delle frequenze f di oscillazione indagata, espressa in Hertz [Hz]. Analizzando lo spettro meccanico, è possibile affermare che il gel reticolato ottenuto secondo il presente trovato sia in grado di inglobare un volume anche doppio rispetto a quello iniziale, mantenendo essenzialmente inalterate le proprie caratteristiche meccaniche. Tale proprietà è estremamente vantaggiosa in ambito biologico, in quanto Γ idrogel sterile ottenibile con il presente trovato potrà essere utilizzato per inglobare cellule o terreno di coltura.
È chiaro che all’ idrogel biocompatibile per uso biomedico o farmaceutico, polimero intermedio per realizzare detto idrogel biocompatibile e relativo metodo di realizzazione fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall’ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.
È anche chiaro che, sebbene il presente trovato sia stato descritto con riferimento ad alcuni esempi specifici, un esperto del ramo potrà realizzare molte altre forme equivalenti di idrogel biocompatibile per uso biomedico o farmaceutico, polimero intermedio per realizzare detto idrogel biocompatibile e relativo metodo di realizzazione, aventi le caratteristiche espresse nelle rivendicazioni e quindi rientranti nell’ambito di protezione da esse definito.
Claims (16)
- RIVENDICAZIONI 1. Polisaccaride funzionalizzato contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in cui almeno una funzione carbossilica è addizionata o sostituita con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-).
- 2. Polisaccaride come nella rivendicazione 1, in cui la poliammina ha la seguente formula generale: R1-NH-A-NH2 in cui RI è scelto tra un alchile C1-C6, un gruppo fenile od un gruppo benzile ed A è una catena alchilica C2-C10, in particolare una catena alchilica C2-C6, ancor più in particolare C2-C4.
- 3. Polisaccaride come nella rivendicazione 1 o 2, in cui la poliammina è N-metil-1,3 diamminopropano.
- 4. Polisaccaride come nella rivendicazione 1, 2 o 3, in cui il polisaccaride contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica è di origine naturale, sintetica o semi-sintetica.
- 5. Polisaccaride come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il polisaccaride contenente almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica è scelto da un gruppo comprendente acido ialuronico, carbossimetildestrano, carbossimetilcellulosa, N-metil-ammide derivati di carbossimetilcellulosa, carbossimetil amido, N-metil-ammide derivati di carbossimetil amido, acidi alginici, N-metil-ammide derivati di acidi alginici, acidi cellulosici, N-carbossi-metil o butil glucani o chitosani, eparine con differenti pesi molecolari, opzionalmente desolfate e succinilate, dermatan solfati, condroitin solfati, eparan solfati, acidi poliacrilici, o loro sali, in particolare sali sodici.
- 6. Idrogel biocompatibile comprendente uno 0 più polisaccaridi funzionalizzati come in una qualsiasi delle rivendicazioni, in forma reticolata.
- 7. Confezione comprendente un idrogel biocompatibile come nella rivendicazione 6.
- 8. Confezione come nella rivendicazione 7, in cui l’idrogel è sterilizzato.
- 9. Metodo per la realizzazione di un idrogel biocompatibile comprendente uno 0 più polisaccaridi contenenti ciascuno almeno un gruppo carbossi con una funzione carbossilica, in forma reticolata, detto metodo comprendendo: - attivazione dei gruppi carbossilici del polisaccaride mediante reazione con uno 0 più agenti carbossi attivanti; - addizione o sostituzione di almeno una funzione carbossilica del polisaccaride carbossi attivato con una poliammina contenente almeno un’ammina primaria (-NH2) ed un’ammina secondaria (-NH-); - reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno 0 più agenti reticolanti ad epossi resina contenente due anelli epossidici alle estremità.
- 10. Metodo come nella rivendicazione 9, in cui l’epossi resina ha la seguente struttura chimica:
- 11. Metodo come nella rivendicazione 9 o 10, in cui l’epossi resina è scelta da un gruppo comprendente polietilenglicoldiglicidil etere (PEGDGE), polipropilenglicoldiglicidil etere (PPGDGE), diglicidil etere bisfenolo A (DGEBA), Epossi-128, Epossi-506, Epossi-904, epossi resine alifatiche, o loro miscele.
- 12. Metodo come nella rivendicazione 9, 10 o 11, in cui uno o più agenti carbossi attivanti sono scelti in un gruppo comprendente N-idrossisuccinimmide (NHS), 1-etil-3-(3-dimetilamino-propil) carbodiimide idrocloruro (EDC), carbonildiimidazolo, carboniltriazolo, clorometilpiridilio ioduro (CMP-J), idrossibenzotriazolo, pnitrofenolo, p-nitrofeniltrifluoroacetato.
- 13. Metodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 11, in cui la reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno o più agenti reticolanti ad epossi resina avviene ad elevata temperatura, in particolare maggiore di 90 °C, più in particolare maggiore di 100 °C, ancora più in particolare maggiore di 120 °C.
- 14. Metodo come in una qualsiasi delle 9 a , dei polisaccaridi funzionalizzati con uno o più agenti reticolanti ad epossi resina avviene per un tempo compreso tra 2 minuti e 25 minuti, in particolare tra 2 minuti e 20 minuti, ancora più in particolare tra 3 minuti e 18 minuti.
- 15. Metodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 14, in cui la reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno o più agenti reticolanti ad epossi resina avviene mediante sterilizzazione a vapore umido.
- 16. Metodo come in una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 15, in cui la reazione dei polisaccaridi funzionalizzati con uno o più agenti reticolanti ad epossi resina avviene a temperatura di circa 121 °C e per un tempo di circa 15 minuti, oppure ad una temperatura di circa 134 °C e per un tempo di almeno circa 3 minuti.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2752843A1 (fr) * | 1996-08-30 | 1998-03-06 | Sod Conseils Rech Applic | Copolymeres reticules a base de polymeres polycarboxyliques et leur utilisation comme support de composition pharmaceutique |
| WO2000027887A2 (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Aquisitio S.P.A. | Cross-linked hyaluronic acids and medical uses thereof |
| WO2000027886A1 (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Aquisitio S.P.A. | Cross-linking process of carboxylated polysaccharides |
| WO2000046252A1 (en) * | 1999-02-05 | 2000-08-10 | Vitrolife Uk Limited | Process for cross-linking hyaluronic acid to polymers |
| EP1614696A1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-11 | LIMA Lto SpA | N-methyl-amide derivatives of Carboxymethylcellulose, alginic acid N-methyl-amide or carboxymethyl starch |
| WO2011120156A1 (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-06 | Alberta Innovates - Technology Futures | Polyamine-containing polymers and methods of synthesis and use |
| WO2012085643A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Limacorporate Spa | Composite material suitable for biomedical use, and method to produce it |
-
2013
- 2013-09-12 IT IT000119A patent/ITUD20130119A1/it unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2752843A1 (fr) * | 1996-08-30 | 1998-03-06 | Sod Conseils Rech Applic | Copolymeres reticules a base de polymeres polycarboxyliques et leur utilisation comme support de composition pharmaceutique |
| WO2000027887A2 (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Aquisitio S.P.A. | Cross-linked hyaluronic acids and medical uses thereof |
| WO2000027886A1 (en) * | 1998-11-11 | 2000-05-18 | Aquisitio S.P.A. | Cross-linking process of carboxylated polysaccharides |
| WO2000046252A1 (en) * | 1999-02-05 | 2000-08-10 | Vitrolife Uk Limited | Process for cross-linking hyaluronic acid to polymers |
| EP1614696A1 (en) * | 2004-07-09 | 2006-01-11 | LIMA Lto SpA | N-methyl-amide derivatives of Carboxymethylcellulose, alginic acid N-methyl-amide or carboxymethyl starch |
| WO2011120156A1 (en) * | 2010-04-02 | 2011-10-06 | Alberta Innovates - Technology Futures | Polyamine-containing polymers and methods of synthesis and use |
| WO2012085643A1 (en) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Limacorporate Spa | Composite material suitable for biomedical use, and method to produce it |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| BULPITT P ET AL: "NEW STRATEGY FOR CHEMICAL MODIFICATION OF HYALURONIC ACID: PREPARATION OF FUNCTIONALIZED DERIVATIVES AND THEIR USE IN THE FORMATION OF NOVEL BIOCOMPATIBLE HYDROGELS", JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH, WILEY, NEW YORK, NY, US, vol. 47, no. 2, 1 January 1999 (1999-01-01), pages 152 - 169, XP000913609, ISSN: 0021-9304, DOI: 10.1002/(SICI)1097-4636(199911)47:2<152::AID-JBM5>3.0.CO;2-I * |
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