MX2014007131A - Nanoparticulas que comprenden materiales metalicos y oxido de hafnio, preparacion y usos de los mismos. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con nanopartículas novedosas las cuales se pueden utilizar ventajosamente en el sector salud como diagnóstico y/o agentes terapéuticos. Las nanopartículas de la invención comprenden un material metálico al menos parcialmente recubierto con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo. Cuando se compararon a productos existentes, estas nanopartículas ofrecen un beneficio extraordinario sobre el cociente de riesgo. Específicamente, estas nanopartículas aumentan la eficiencia de nanopartículas metálicas conocidas. De hecho, conservan las propiedades intrínsecas del metal y son ahora además utilizables de manera segura en un mamífero, en particular en un ser humano. La invención también se relaciona a métodos para producir las nanopartículas, a composiciones que contienen las mismas, y al usos de las mismas.

Description

NANOPARTÍCULAS QUE COMPRENDEN MATERIALES METÁLICOS Y ÓXIDO DE HAFNIO, PREPARACIÓN Y USOS DE LOS MISMOS CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con nanopartículas novedosas las cuales se pueden utilizar de manera ventajosa en el sector salud como agentes terapéuticos y/o de diagnóstico. Las nanopartículas de la invención comprenden un material metálico recubierto al menos parcialmente con un material óxido, de preferencia un material de óxido de hafnio, o incorporado en el mismo. Cuando son comparadas con productos existentes, estas nanopartículas ofrecen un beneficio notable sobre el cociente de riesgo. Específicamente, estas nanopartículas potencian la eficiencia de nanopartículas metálicas conocidas. De hecho, conservan las propiedades intrínsecas del metal y son ahora además utilizables de forma segura en un mamífero, en particular en un ser humano. La invención también se relaciona con métodos para producir la nanopartículas, a composiciones que contengan las mismas, y a los usos de las mismas .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La nanotecnologia ofrece estrategias revolucionarias para mejorar la salud. Sin embargo, como cualquier producto del cuidado de la salud, en el campo de nanomedicina, el concepto de toxicidad esperada/inesperada debe ser considerado, desde la perspectiva de ambos, qué puede anticiparse a partir de las propiedades químicas y farmacológicas de un producto medicinal, y cuál es el conocimiento en términos de observación previa o documentación .

Las cuestiones toxicológicas de nanopartículas son de mayor importancia cuando se diseña un nanomaterial . La toxicidad potencial de nanomateriales ingenieriles desarrollados para aplicación terapéutica o de diagnóstico se debe considerar y comprende fenómenos tal como la liberación de especies tóxicas a medios biológicos, fenómeno redox, transferencia de electrones y producción de especies de oxígeno reactivo (ROS) . También, la adsorción de proteínas en la superficie de las nanopartículas puede desencadenar varios fenómenos adversos tales como, cambio en la conformación de la proteína y pérdida subsecuente de la actividad enzimática, fibrilación, o exposición a nuevos epítopes antigénicos. La farmacocinética es un parámetro determinante de predicción de eficacia y seguridad. Las nanoparticulas, las cuales no están o solo están escasamente degradadas, después de ser capturadas por células fagociticas mononucleares , pueden estar atrapadas en el sistema reticuloendotelial (RES) en donde se acumulan y pueden inducir efectos secundarios indeseables .

Se considera que el recubrimiento de la superficie de la nanoparticula (funcionalización) tiene un enfoque atractivo para mejorar nanoparticulas de manera segura jugando diferentes roles tales como prevenir biorreactividad de nanoparticulas y disolución de nanoparticulas. De hecho, el recubrimiento de nanoparticulas con un revestimiento protector aparece como un medio eficaz para reducir su toxicidad. Materiales de revestimiento adecuados incluyen sustancias orgánicas o inorgánicas biocompatibles tales como compuestos de polietilenglicol (compuestos PEG) , sílice (Si02) y polímeros biocompatibles. Sin embargo, estos revestimientos son ambientalmente lábiles o degradables y un material no-tóxico inicialmente puede volverse peligroso después de que se desprende su revestimiento, cuando el núcleo de la nanoparticula es expuesto al cuerpo.

El cáncer es una principal causa de muerte en todo el mundo, se calcula que 7.6 millones de muertes (aproximadamente 13% de todas las muertes) en 2008. Las muertes por cáncer se prevé que continúen aumentando, con un estimado de 12 millones de muertes en 2030 (WHO) . La cirugía, radioterapia, y fármacos, son de importancia central como modalidades para el tratamiento contra el cáncer, cada uno de ellos se puede utilizar solo o en combinación, dependiendo del tipo de cáncer que está siendo tratado. La opción de la terapia depende de la ubicación y clasificación de grado del tumor, en la etapa de la enfermedad, así como el estado de salud del paciente.

Los agentes anticancerígenos que atacan el ciclo celular y el ADN tales como citotóxicos o rayos X están entre los más efectivos en el uso clínico y han producido un aumento significante en la supervivencia de pacientes con cáncer cuando se utilizan solos o en combinación con fármacos que tienen diferentes mecanismos de acciones. También son extremadamente tóxicos y muestran una estrecha ventana terapéutica .

Por lo tanto, existe un entusiasmo considerable en el campo del cáncer para modificar la relación terapéutica, con el objetivo de mejorar la eficacia y seguridad.

La nanotecnologia ofrece una solución ventajosa para suministrar terapias directa y selectivamente a las células cancerosas. En años recientes, las nanoparticulas metálicas han demostrado ser una promesa importante para diagnóstico y terapia. Entre nanoparticulas metálicas, las nanoparticulas de oro en particular se han propuesto, especialmente como radiosensibilizadores en el contexto de radioterapia (WO 2004/112590), como agentes de contraste en el contexto de diagnóstico ( O2003/075961 ) , como agentes fototérmicos en el contexto de terapia hipertérmica (WO2009/091597 ) , y como portadores de fármaco en el contexto de quimioterapia (WO2002/087509) .

El oro ha sido y continúa siendo considerado como bioinerte (es decir la falta de reactividad bioquímica) y por lo tanto utilizable in vivo en un mamífero (WO2011/127061 ) . Esta opinión es sin embargo ahora considerada dudosa por los inventores y por otros.

Documentos recientes han cuestionado el comportamiento inerte de las nanoparticulas de oro en medios biológicos que podría reducir su uso en aplicaciones médicas.

Cho WS et al., [Acute toxicity and pharmacokinetics of 13 nm sized PEG-coated gold nanoparticles . Toxicology and Applied Pharmacology 236 (2009) 16-24] han llevado a cabo un estudio de toxicidad in vivo utilizando nanoparticulas de oro de 13 nm de tamaño recubiertas con PEG. Las nanoparticulas de oro de 13 nm de tamaño recubiertas con PEG-5000 fueron inyectadas intravenosamente (0, 0.17, 0.85 ó 4.26 mg/Kg del peso corporal en ratón BALB/C) . Se encontró que las nanoparticulas se acumulan en el hígado y bazo por hasta 7 días. Además, las imágenes de Microscopía Electrónica de transmisión (TEM) mostraron que numerosas vesículas y lisosomas citoplásmicos de células Kupffer de hígado y macrófagos del bazo contenían nanoparticulas de oro recubiertas con PEG. 7 días posteriores al tratamiento la apoptosis de hepatocitos del hígado fue significativamente más alta para ratones administrados con 0.85 y 4.26 mg/Kg de nanoparticulas de oro. Las células apoptóticas fueron aproximadamente 10% en el grupo de dosis alta en el séptimo día. Aunque las respuestas inflamatorias transitorias fueron insignificantes para la toxicidad de nanoparticulas de oro recubiertas con PEG 13 nm, la apoptosis de hepatocitos del hígado es un efecto adverso importante inducido por el tratamiento de nanopartículas de oro recubiertas con PEG 13 nm.

Sadauskas E. et al., [Protacted elimination of gold nanoparticles from mouse liver, Nanomedicine 5 (2009) 162-9] estudiaron la suerte de nanopartículas de oro de 40 nm después de inyecciones intravenosas. Las nanopartículas de oro fueron inyectadas intravenosamente (0.5 mL-9.1010 partículas por mL) en ratones hembras adultas C57BL. Los grupos experimentales fueron sacrificados después de 1 día, 1 mes, 3 meses y 6 meses. El grupo de control fue sacrificado después de 1 día. El hallazgo ICP-MS de una caída de 9% en el contenido de oro desde el día 1 hasta 6 meses reveló un movimiento prolongado de células Kupffer cargadas de oro. La mancha de Auto Metalografía (AMG) mostró que había un número decreciente de células Kupffer conteniendo nanopartículas de oro después de un largo periodo de exposición y una disminución significante en las áreas de mancha AMG después de un mes. Los autores creen que esto refleja canibalismo entre las células Kupffer. Estas observaron lisosomas con gran contenido de oro de aspecto poco saludable en animales que han sobrevivido de 3 hasta 6 meses lo cual puede apoyar la noción de célula Kupffer muriendo y siendo fagocitosada por células Kupffer circundantes.

Chen YS. et al. [Assessment of the in vivo toxicity of gold nanoparticles) , Nanoscale Res. Lett 4(8) (2009) 858-64] han llevado a cabo un estudio de toxicidad in vivo utilizando nanoparticulas de oro de 3, 5, 12, 17, 37, 50 y 100 nm. Las nanoparticulas de oro fueron inyectadas intraperitonealmente en ratones BALB/C en dosis de 8 mg/ kg/semana . Las nanoparticulas de oro gue van de tamaño de 8 hasta 37 nm provocaron enfermedad severa en ratones (tiempo de supervivencia media = 21 días) . El examen patológico de los órganos principales de los ratones en los grupos de enfermos indicaron un aumento de células Kupffer en el hígado (activación de células Kupffer sugirieron potencial tóxico para nanoparticulas de oro en esta zona) , pérdida de integridad estructural en los pulmones (estructura observada similar a la misma de enfisema) y difusión de pulpa blanca en el bazo. La anormalidad patológica estaba asociada con la presencia de nanoparticulas de oro en los sitios enfermos.

Los inventores sorprendentemente descubrieron y ahora en la presente describen que el óxido de hafnio tiene la capacidad, cuando se utiliza de manera apropiada en combinación con material metálico, de representar el material metálico, en particular oro, no tóxico, sin ser perjudicial para las propiedades de diagnóstico y terapéuticas del metal, representando por tanto el producto de la invención de manera ventajosa utilizable in vivo en un mamífero.

Los inventores además creen que la combinación reclamada de materiales metálicos de óxido de hafnio pueden ser responsables de un depósito eficiente de energía dentro de la estructura del tumor, el depósito que es responsable de la mejora dramática de la destrucción del tumor in vivo se activa mediante radiaciones cuando se compara con tratamientos estándar.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Los inventores proporcionan en la presente una nanopartícula que comprende un material metálico al menos parcialmente recubierto con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo. En una modalidad particular, la nanopartícula de la invención es una nanopartícula de óxido de metal de revestimiento protector la cual comprende un material metálico recubierto completamente con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo. También proporcionan una composición que comprende una nanoparticula junto con un portador farmacéuticamente aceptable. Esta composición puede ser una composición de diagnóstico o una composición farmacéutica. Los inventores describen además sus productos para su uso en un mamífero, de preferencia en un ser humano, como un agente de diagnóstico y/o como un agente terapéutico, en particular en oncología, muy particularmente cuando la nanoparticula es expuesta a una radiación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las figuras 1A, IB y 1C, proporcionan una ilustración de la estructura de nanoparticula inventiva.

La figura 1A, proporciona una ilustración de cristalito metálico o agregado de cristalitos metálicos.

La figura IB, proporciona una ilustración de nanopartículas de óxido metálico de revestimiento protector las cuales comprenden un material metálico completamente recubierto con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo.

La figura 1C, proporciona una ilustración de nanopartículas que comprenden un material metálico al menos parcialmente recubierto con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo.

La figura 2, proporciona una ilustración del beneficio sobre el cociente de riesgo de esta estructura de nanopart icula inventiva en comparación a la nanoparticula metálica privada de material de óxido de hafnio, en particular en oncología, muy particularmente cuando la nanoparticula es expuesta a radiaciones.

La figura 3, proporciona una foto de microscopía electrónica de transmisión de nanopart ículas de oro de 60 nm de tamaño del ejemplo 1.

Las figuras 4A y 4B, una estructura cristalina de las nanopartículas de oro como se prepararon (ejemplo 1) está determinada por difracción electrónica.

La figura 4A, muestra el patrón de difracción electrónica de nanopartículas de referencia (nanopartículas de oro con estructura de centro de cara cúbico son utilizados como referencia para establecer la constante de cámara (~LX) de la microscopía electrónica de transmisión) y de nanopartículas de oro (GNPs) del ejemplo 1.

La figura 4B, reporta la indexación de las nanopartículas de oro (del Ejemplo 1), patrón de difracción electrónica que muestra una estructura de centro de cara cúbico (CFC) de las nanoparticulas de oro. Indexar el patrón de difracción electrónica consiste en los siguientes pasos: 1) establecer la constante de cámara del patrón de difracción electrónica de la referencia, 2) medir el diámetro del anillo (Di, D2, ...Dn) del patrón de difracción electrónica de las nanoparticulas del ej emplo 1 , 3) calcular el dhki, utilizando la expresión d ki = * / (Dn/2) , 4) utilizar la base de datos de la estructura existente para indexar cada anillo.

Las figura 5A y 5B, proporcionan fotos del patrón de difracción electrónica del ensamble de tipo core@shell Au@Hf02 de una nanoparticula de oro y material de óxido de hafnio del ejemplo 4.

La figura 5A, muestra el patrón de difracción electrónica de nanoparticulas gold@HfC>2 del ejemplo 4.

La figura 5B, reporta la indexación de las nanoparticulas gold@Hf02 (del ejemplo 4) : indexación del patrón de difracción electrónica consiste de los siguientes pasos: 1) establecer la constante de cámara del patrón de difracción electrónica de la referencia (figura 4A) , 2) medir el diámetro del anillo (DI, D2, ...Dn) del patrón de difracción electrónica de las nanoparticulas Au@Hf02 del ejemplo 4, 3) calcular el dhki, utilizando la expresión dhki = L* ?/ (Dn/2) , 4) utilizar la base de datos de estructuras existentes para indexar cada anillo.

La figura 6, proporciona una foto de microscopía electrónica de transmisión de un ensamble de tipo core@shell Au@HfÜ2 de nanoparticulas de oro y material de óxido de hafnio del ejemplo 4. En este cliché, se puede observar que un revestimiento cubre la superficie de la nanopartícula de oro. Este revestimiento comprende material de óxido de hafnio, como se demostró por medio de difracción electrónica.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La nanopartícula de la invención comprende un material metálico recubierto al menos parcialmente con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo.

En el contexto del desarrollo semiconductor de óxido de metal (MOS) para miniaturización de transistores para dispositivos electrónicos, Sargentis Ch. et al., [Simple method for the fabrication of a high dielectric constant metal-oxide-semiconductor capacitor embedded with Pt nanoparticles, Appl . Phys . Lett. 88(073106) (2006) 1-3] desarrollaron un método simple de evaporación de electrones para fabricar un dispositivo MOS incorporado con nanoparticulas Pt en su interfaz SiC^/HfC^. Las nanopartículas Pt fabricadas tienen un diámetro promedio de 4.9 nm y la densidad de hoja es de 3.2xl012 nanopartículas/cm2. Este objeto, destinado al uso en el desarrollo de dispositivos electrónicos, está compuesto de nanoparticulas metálicas incorporadas parcialmente en una capa de óxido de hafnio. Este objeto es una hoja y no una nanoparticula contrario al objeto de la invención.

En una modalidad particular, la nanoparticula de la invención es una nanoparticula de óxido de metal de revestimiento protector la cual comprende un material metálico completamente recubierto con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo.

En el espíritu de la invención, el término "nanoparticula" se refiere, como se explica más adelante, a productos, en particular productos sintéticos, con un tamaño en la variación del nanómetro, típicamente entre 1 nm y 500 nm.

El material metálico es típicamente un cristalito metálico o un agregado de cristalitos metálicos. La nanopartícula de la invención cqmprende de manera ventajosa uno o varios cristalitos metálicos.

En una modalidad preferida, la nanopartícula de la invención comprende varios cristalitos de óxido de hafnio y/o varios agregados de cristalitos de óxido de hafnio.

En una modalidad particular, cada uno del material metálico y el material de óxido de hafnio consiste en un cristalito o en un agregado de cristalitos.

En otra modalidad particular, la nanopartícula de la invención es una nanopartícula de óxido de metal de revestimiento protector que comprende un material metálico el cual es típicamente un cristalito metálico o un agregado de cristalitos metálicos recubiertos completamente con un material de óxido de hafnio.

El término "cristalito" se refiere en la presente enseguida como un producto cristalito. El tamaño del cristalito y su estructura y composición pueden ser analizados por medio de difractograma de rayos X.

El término "agregado de cristalitos" se refiere a un ensamblaje de cristalitos firmemente, típicamente covalentemente, unidos unos a otros.

El material metálico puede seleccionarse ventajosamente de oro (Au) , plata (Ag) , platino (Pt) , paladio (Pd), estaño (Sn) tantalio (Ta), iterbio (Yb) , circonio (Zr) , hafnio (Hf ) , terbio (Tb) , tulio (Tm) , cerio (Ce) , disprosio (Dy), erbio (Er) , europio (Eu) , holmio (Ho) , hierro (Fe), lantano (La), neodimio (Nd) , praseodimio (Pr), lutecio (Lu) y mezclas de los mismos. El metal es seleccionado preferentemente de oro, plata, tantalio, platino, paladio, estaño, circonio, hafnio, lutecio y hierro, incluso más preferentemente de circonio, hafnio, tantalio, y oro. Muy preferentemente el material metálico es oro o tantalio, incluso más preferentemente oro.

En una modalidad particular, al menos 80%, por ejemplo 85%, 86%, 87%, 88% u 89%, del material metálico está protegido de cualquier interacción con un material biológico por medio del material de óxido de hafnio. Muy preferentemente, al menos 90% típicamente entre 90% y 98%, por ejemplo 95%, del material metálico está protegido de cualquier interacción con un material biológico por el material de óxido de hafnio.

En otra modalidad particular, la nanoparticula de la invención es un óxido de metal de revestimiento protector, también identificado como nanoparticula core@shell metal@oxide, la cual comprende un material metálico completamente recubierto con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo.

La nanoparticula de la invención comprende un material metálico el cual está al menos parcialmente recubierto con material de óxido de hafnio o completamente recubierto con un material de óxido de hafnio, dependiendo del uso previsto.

Por ejemplo, cuando las nanoparticulas de la invención son utilizadas como agentes de contraste en el contexto de diagnóstico o como radiosensibili zadores en el contexto de terapia, el material metálico está de manera ventajosa completamente recubierto con un material de óxido de hafnio (nanoparticula core@shell metal@oxide) , pero cuando las nanoparticulas de la invención son utilizadas como agentes fototérmicos en el contexto de terapia de hipertermia o como portadores de fármaco en el contexto de quimioterapia, el material metálico está preferentemente recubierto al menos parcialmente con un material de óxido de hafnio.

En una modalidad particular, con el fin de conservar las propiedades intrínsecas de los materiales metálicos, puede ser deseable que el material de óxido de hafnio que cubre o integre el material metálico permita la difusión de pequeñas moléculas. En particular, es importante que el material de óxido de hafnio que cubre o integre el material metálico permita el paso de agua o fármacos, pero que proteja el material metálico de cualquier interacción con materiales biológicos.

En el contexto de diagnóstico o radioterapia, un recubrimiento completo de la composición metálica es apreciable. En el contexto de diagnóstico, este recubrimiento completo es incluso preferido para optimizar el uso seguro del producto.

El recubrimiento apropiado del material metálico por medio del material de óxido de hafnio puede ajustarse de manera que el área de superficie de las nanopartículas , cuando es determinada por medio del análisis de área de superficie BET (Brunauer, Emmett, y Teller) , es igual o superior al área de superficie de las nanopartículas, cuando se determina típicamente por medio del análisis del área de superficie CTAB.

El análisis del área de superficie BET está basado en la absorción de un gas, típicamente nitrógeno, en la superficie de la nanopartícula (las nanopartículas están en forma de polvo) . El área de superficie BET proporciona la superficie "total" de la nanopartícula incluyendo porosidad.

El análisis del área de superficie CTAB está basado en la absorción de la molécula de Bromuro de cetiltrimetilamonio (CTAB) en la superficie de nanopartícula (las nanopartículas están en solución) . La molécula CTAB es relativamente grande de manera que no es adsorbida en microporos. Por lo tanto, el área de superficie CTAB refleja únicamente la superficie de la nanopartícula que está disponible para interacción con moléculas grandes, de manera que interactúa con materiales biológicos. Otras moléculas (tales como proteínas) podrían ser utilizadas de otra manera en el contexto de la invención para calcular esta área de superficie de nanopartícula.

Cuando la nanopartícula comprende un material metálico completamente recubierto con un material de óxido de hafnio, el área de superficie BET está correlacionada a la superficie calculada tomando en cuenta la forma de la nanopartícula y la proporción relativa de materiales de óxido de hafnio y metal que constituyen la nanopartícula, ambos siendo determinados, típicamente por medio de cuantificación de los elementos de hafnio y metal, utilizando análisis de espectometría de masa de plasma inductivamente acoplada. (ICP MS) .

La forma de la nanopartícula puede ser por ejemplo redonda, plana, alargada, poligonal, esférica, ovoide u oval, y similares. La forma puede determinarse o controlar por medio del método de producción y adaptada por la persona de la técnica.

Debido a que la forma de las partículas puede influir su "biocompatibilidad" , las partículas que tienen una forma bastante homogénea son preferidas. Por razones farmacocinéticas, las nanopartículas que son esencialmente esféricas, redondas u ovoides en forma son por tanto preferidas. Una forma también favorece la interacción de la nanopartícula o absorción por las células. La forma esférica o redonda es particularmente preferida.

Los términos "tamaño de la nanopartícula" y "tamaño más qrande de la nanopartícula" en la presente se refieren a "la mayor dimensión de la nanopartícula". La microscopía electrónica de transmisión (TEM) puede ser utilizada para medir el tamaño de la nanoparticula . También, dispersión de luz dinámica (DLS) se puede utilizar para medir el diámetro hidrodinámico de nanoparticulas en solución. Estos dos métodos pueden además utilizarse uno después del otro para comparar las medidas del tamaño y confirmar el tamaño.

Típicamente, la mayor dimensión es el diámetro de una nanoparticula de forma redonda o esférica, o la longitud más larga de una nanoparticula de forma ovoide u oval.

La dimensión más larga de una nanoparticula como está definida en la preente está típicamente entre aproximadamente 10 nm y aproximadamente 250 nm, de preferencia entre aproximadamente 20 nm y aproximadamente 100 o aproximadamente 200 nm, incluso de mayor preferencia entre aproximadamente 50 nm y aproximadamente 150 nm.

El tamaño del cristalito metálico (mayor dimensión de un cristalito metálico) está típicamente entre aproximadamente 2 nm y aproximadamente 100 nm, por ejemplo entre aproximadamente 2 nm y 60 nm o entre aproximadamente 10 nm y aproximadamente 50 nm. Los ejemplos típicos de tamaños de cristalito metálico son 5, 10, 15, 30 y 50 nm.

El tamaño del agregado de cristalito metálico (la dimensión más grande de un agregado de cristalito metálico) está típicamente entre aproximadamente 20 nm y aproximadamente 100 nm, por ejemplo entre 20 nm y 50 nm. El tamaño del cristalito de óxido de hafnio (dimensión más grande de un cristalito de óxido de hafnio) está típicamente entre aproximadamente 5 nm y aproximadamente 50 nm, de preferencia entre aproximadamente 2 nm y aproximadamente 50 nm, por ejemplo entre 5 nm y 30 nm. Os ejemplos típicos de tamaños de cristalito de óxido de hafnio son 2, 5, 10, 15, 20 y 25 nm.

El tamaño del agregado del cristalito de óxido de hafnio (la mayor dimensión de un agregado de cristalito' de óxido de hafnio) está típicamente entre aproximadamente 20 nm y aproximadamente 100 nm, por ejemplo entre 30 nm y 70 nm.

El tamaño del cristalito de óxido de hafnio o el tamaño del agregado del cristalito de óxido de hafnio corresponde, en el contexto de la nanopartícula core@shell metal@oxide, al grosor del revestimiento de óxido de hafnio.

En la nanopartícula de la invención, el material metálico puede estar recubierto ventajosamente con un agente, en lo sucesivo definido como un "agente reticulante" , gue favorece la adhesión entre el metal y el material de óxido de hafnio. La adhesión en el contexto de la presente invención significa que las interacciones débiles (hidrógeno o electrostática) o fuertes (covalentes) están establecidas entre el agente reticulante y el metal, y entre el agente reticulante y el material de óxido de hafnio. Las interacciones fuertes son preferidas. El agente reticulante es un compuesto capaz de interactuar, típicamente a través de un enlace covalente o enlace electrostático, con la superficie de material metálico y con el material de óxido de hafnio .

El compuesto reticulante puede comprender dos grupos de terminales, Ri y R2. La función de Ri es interactuar con el material metálico y la función de R2 es interactuar con el material de óxido de hafnio.

Ri se puede seleccionar por ejemplo de un grupo de carboxilato (R2-X-COO~) , un fosfónico (R2-X-PO (OH) 2) , un fosfórico (R2-X-O-PO (OH) 2) , un fosfato (R2-X-P03~) y un tiol (R2-X-SH) .

R2 se puede seleccionar por ejemplo de un grupo de carboxilato (Ri-X-COO ) , un silano (Ri-X-Si (OR) 3 ) o (Si(0R) ), un fosfónico (Ri-X-PO (OH) 2) , un fosfórico (Ri-X-0-?? (OH) 2) , un fosfato (R1-X-PO43") y un tiol (Ri-X-SH) .

"X" es una cadena la cual puede ser una cadena lineal o una cíclica que contiene al menos un átomo. La cadena "X" se puede seleccionar por ejemplo de una cadena que contiene átomos de carbono (tal como una cadena de alcano) , una cadena que contiene átomos de carbón y oxígeno (tal como una cadena de óxido de polietileno o una cadena de carbohidrato) , una cadena que contiene átomos de silicio (tal como una cadena de silicona) , y una cadena que contiene átomos de fosforo (tal como una cadena de polifosfato) .

En una modalidad preferida, el material metálico y/o material de óxido de hafnio de la nanopartícula reclamada están unidos a moléculas del fármaco.

Las moléculas del fármaco pueden interactuar con ya sea el material metálico y/o material de óxido de hafnio por medio de por ejemplo interacciones de hidrógeno, interacciones electrostáticas, o unión covalente. La molécula del fármaco puede comprender además una vinculación enlace escindible que permite la liberación de la molécula del fármaco cuando la nanopartícula es expuesta a un estímulo específico .

Un enlace escindible se puede seleccionar por ejemplo a partir de un enlace de disulfuro o un enlace sensible al pH tal como un enlace de hidrazona.

El estimulo especifico capaz de agrietar el enlace puede ser un estimulo ambiental o un estimulo físico, típicamente un estímulo físico externo. Un estímulo ambiental capaz de agrietar el enlace puede ser por ejemplo el pH, capaz de agrietar el enlace sensible al pH o un ambiente reducido, capaz de reducir el enlace de disulfuro. El estímulo físico capaz de agrietar el enlace puede ser por ejemplo una radiación, en particular una radiación ionizante.

Las moléculas del fármaco en el contexto de la presente invención incluyen cualquier compuesto con efectos terapéuticos o profilácticos. Este puede ser un compuesto que afecte o participe por ejemplo en el crecimiento del tejido, crecimiento de la célula o diferenciación de la célula. Este puede ser también un compuesto que es capaz de inducir una acción biológica tal como una respuesta inmune.

Una lista no limitante de ejemplos incluye agentes antimicrobianos (incluyendo antibacterianos, en particular antibióticos, agentes antivirales y agentes antimicóticos ) ; agentes anti-tumorales, en particular agentes quimioterapéuticos anticancerígenos tales como citostáticos , citotóxicos, y cualquier otro producto biológico o inorgánico destinado para tratar cáncer tal como un ácido nucléico terapéutico, en particular un micro-ARN (miARN) , una horquilla corta de ARN (shARN) y/o un pequeño ARN interférente (siARN) . El fármaco también puede ser un profármaco en el contexto de la presente invención. Cualquier combinación de moléculas de fármaco de interés además se puede utilizar.

En otra modalidad, una nanoparticula en la cual el material de óxido de hafnio está recubierto con un material biocompatible seleccionado de un agente que exhibe propiedad oculta, un agente que permita la interacción con un blanco biológico, y una combinación de los mismos, se describe en la presente .

El efecto de retención y permeabilidad mejorada ("EPR") se sabe que es responsable de acumulación pasiva de las nanoparticulas en la masa tumoral, después de un tiempo determinado siguiendo su inyección por la ruta intravenosa (una posible ruta de administración) . De hecho se ha observado que los vasos del tumor son muy distintos de los capilares normales y que su "filtración" vascular promueve extravasación selectiva de nanoparticulas no frecuentes en tejidos normales. La falta de drenaje linfático efectivo del tumor previene la eliminación de nanoparticulas penetrantes y promueve su acumulación. Las presentes nanoparticulas son por tanto capaces de atacar con éxito tumores primarios así como metastáticos después de la administración intravenosa.

En una modalidad preferida, el material de óxido de hafnio de las nanoparticulas reclamadas pueden estar recubiertas con un material biocompatible seleccionado de un agente que muestra propiedad oculta. De hecho, cuando las nanoparticulas de la presente invención son administradas a un sujeto por medio de la ruta intravenosa (IV), un recubrimiento biocompatible con un material seleccionado de un agente que muestra propiedad oculta es particularmente ventajoso para optimizar la biodistribución de las nanoparticulas. El recubrimiento es responsable de la así llamada "propiedad oculta" de la nanopartícula .

El agente que muestra las propiedades ocultas puede ser un agente que despliega un grupo estérico. Este grupo se puede seleccionar por ejemplo de polietilenglicol (PEG) ; polietilenóxido; polivinilalcohol ; poliacrilato; poliacrilamida (poli (N-isopropilacrilamida) ) , policarbamida; un biopolímero; un polisacárido tal como dextrano, xilano y celulosa; colágeno; un compuesto zwitterión tal como un polisulfobetaína; etc.

En otra modalidad preferida, el material de óxido de hafnio de las nanoparticulas reclamadas puede estar recubierto con un material biocompatible seleccionado de un agente que permite interacción con un blanco biológico. El agente puede traer típicamente una carga positiva o negativa en la superficie de las nanoparticulas. Esta carga se puede determinar por medio de mediciones potenciales de zeta, típicamente realizada en suspensiones de nanoparticulas la concentración de las cuales varía entre 0.2 y 10 g/L, las nanoparticulas están suspendidas en un medio acuoso con un pH comprendido entre 6 y 8.

Un agente que forma una carga positiva en la superficie de . la nanopartícula puede ser por ejemplo aminopropiltrietoxisilano o polilisína. Un agente que forma una carga negativa en la superficie de la nanopartícula puede ser por ejemplo un fosfato (por ejemplo un polifosfato, un metafosfato, un pirofosfato, etc.), un carboxilato (por ejemplo, citrato o ácido dicarboxílico, en particular ácido succínico) o un sulfato.

Un recubrimiento biocompatible completo de la nanopartícula o agregado puede ser ventajoso, en particular en el contexto intravenoso (IV), con el fin de evitar interacción de la superficie de la partícula con cualquier elemento de reconocimiento (macrófagos, opsoninas, etc.). El "recubrimiento completo" implica la presencia de una muy alta densidad de moléculas biocompatibles con capacidad de crear al menos una monocapa completa en la superficie de la partícula .

El recubrimiento biocompatible permite en particular la estabilidad de la nanopartícula en un fluido, tal como un fluido fisiológico (sangre, plasma, suero, etc.), cualquier medio isotónico o medio fisiológico, por ejemplo medios que comprenden glucosa (5%) y/o NaCl (0.9%), el cual es requerido para una administración farmacéutica.

La estabilidad puede ser confirmada por medio de cuantificación del extracto seco medido en una suspensión de nanopartícula antes y después de la filtración, típicamente en un filtro de 0.22 ó 0.45 µp?.

Ventajosamente, el recubrimiento conserva la integridad de las partículas in vivo, asegura o mejora la biocompatibilidad de las mismas, y facilita una funcionalización opcional de la misma (por ejemplo, con moléculas separadoras, polímeros biocompatibles, agentes indicativos, proteínas, etc.) .

Una nanoparticula particular conforme a la presente invención pueden comprender además un agente indicativo que permite su interacción con un elemento de reconocimiento presente en la célula blanco. Un agente indicativo típicamente actúa una vez que las partículas son acumuladas en el sitio de destino. El agente indicativo puede ser cualquier estructura química o biológica que demuestre afinidad para moléculas presentes en el cuerpo humano o animal. Por ejemplo puede ser un péptido, oligopéptido o polipéptido, una proteína, un ácido nucléico (ADN, ARN, SiARN, tARN, miARN, etc.), una hormona, una vitamina, una encima, el ligando de una molécula expresada por medio de una célula patológica, en particular el ligando de un tumor antígeno, receptor hormonal, receptor de citosina o receptor de factor de crecimiento. Los agentes indicativos se pueden seleccionar por ejemplo en el grupo que consiste en LHRH, EGF, un folato, anticuerpo anti-B-FN, E-selectina/P-selectina, anticuerpo anti-IL-2R, GHRH, etc.

Las nanopartículas de la invención se pueden administrar por diferentes rutas tales como locales (intra-tumoral (IT) en particular), subcutánea, intravenosa (IV), intra-dérmica, intra-arterial, vías aéreas (inhalación) , intra-peritoneal, intra-muscular y vía oral (per os) . Las nanopartículas se pueden administrar además en una intra-cavidad tales como la cavidad virtual de base del tumor después de la tumorectomía .

Inyecciones repetidas o administraciones de nanopartículas se pueden llevar a cabo, cuando sea apropiado.

Otro objeto particular de la invención se relaciona a una composición farmacéutica que comprende nanopartículas tales como se definieron anteriormente, de preferencia junto con un portador o vehículo farmacéuticamente aceptable.

Otro objeto particular de la invención se relaciona a una composición de diagnóstico o imagen que comprende nanopartículas tales como las definidas anteriormente, de preferencia junto con un portador o vehículo fisiológicamente aceptable .

Las composiciones pueden estar en la forma de un sólido, líquido (partículas en suspensión) , aerosol, gel, pasta, y similares. Las composiciones preferidas están en forma liquida o gel. En particular las composiciones preferidas están en forma líquida.

El portador el cual es empleado puede ser cualquier soporte clásico para este tipo de aplicación, tal como por ejemplo soluciones salinas, isotónicas, estériles, de tampón y similares. También pueden comprender estabilizadores, edulcorantes, tensioactivos, polímeros y similares. Se pueden formular por ejemplo como ampolletas, aerosoles, botellas, pastillas, cápsulas, utilizando técnicas conocidas de formulación farmacéutica.

En las composiciones descritas en la presente, concentraciones apropiadas o deseables de nanopartículas están comprendidas entre aproximadamente 10~3 mg de nanopartículas/gramo de tumor y aproximadamente 100 mg de nanopartículas/gramo de tumor, en particular entre aproximadamente 5 y aproximadamente 50 mg de nanopartículas/gramo de tumor. Estas concentraciones aplican cualquiera que sea la ruta de administración.

En las composiciones descritas en la presente, concentraciones apropiadas o deseables de nanopartículas están comprendidas entre aproximadamente 10~3 mg de nanopartículas/mL de volumen de la cavidad virtual izquierda después de la tumorectomía y aproximadamente 100 mg de nanopartículas/mL de volumen de la cavidad virtual izquierda después de la tumorectomía, en particular entre aproximadamente 5 mg y aproximadamente 50 mg de nanoparticulas/mL de volumen de la cavidad virtual después de la tumorectomia . Estas concentraciones aplican cualquiera que sea la ruta de administración.

En general, las composiciones en forma de gel o liquida comprenden entre 0.05 g/L y 400 g/L de nanoparticulas, 0.05 g/L y 150 g/L, de preferencia al menos 10 g/L, 20 g/L, 40 g/L, 45 g/L, 50 g/L, 55 g/L, 60 g/L, 80 g/L, 100 g/L, 150 g/L, 200 g/L, 250 g/L, 300 g/L o 350 g/L.

El extracto seco es medido idealmente siguiendo un paso de secado de la suspensión que comprende las nanoparticulas .

Las composiciones, partículas y agregados de la invención se pueden utilizar en muchos campos, particularmente en medicina veterinaria o humana.

Las nanoparticulas y composiciones conforme a la invención, como se describieron en la presente, son preferentemente para su uso en un mamífero, incluso muy preferentemente en un ser humano, como un agente de diagnóstico, típicamente cuando la nanopartícula es expuesta a radiación y/o como un agente terapéutico, en particular en oncología, preferentemente cuando la nanopartícula es expuesta a radiaciones, en particular radiaciones ionizantes.

Los términos "radiación" se refieren a radiación ionizante y no-ionizante. La radiación no-ionizante incluye ondas de radio, microondas, infrarrojo, y luz visible. La radiación ionizante incluye típicamente luz ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

Los términos "tratamiento" y "terapia" se refieren a cualquier acción llevada a cabo para corregir funciones anormales, prevenir enfermedades, mejorar signos patológicos, tal como en particular una reducción en el tamaño o crecimiento de tejido anormal, en particular de un tumor, un control de tamaño o crecimiento, una supresión o destrucción de células anormales, o tejidos, una demora del progreso de la enfermedad, una estabilización de la enfermedad con retraso en el progreso del cáncer, una reducción en la formación de metástasis, un retroceso de una enfermedad o una remisión completa (en el contexto de cáncer por ejemplo), etc .

Mientras sin la intención de apegarse a cualquier teoría particular, los inventores creen que la combinación que se reclama de materiales metálicos de óxido de hafnio pueden ser responsables, en el contexto de terapia, del depósito eficiente de energía dentro de la estructura del tumor, cuando las nanopartículas son activadas por las radiaciones .

Típicamente, después de la inyección intravenosa, el efecto de permeabilidad y retención mejorada ("EPR") será responsable de la acumulación pasiva de las nanopartículas en el sitio del tumor. Tras la activación de nanopartículas por medio de radiaciones, el depósito de energía mejorará la perfusión del tumor y en consecuencia favorecerá además la penetración intratumoral de las nanopartículas. La penetración intratumoral mejorada de las nanopartículas (biodisponibilidad intratumoral de nanopartículas) potenciará la actividad terapéutica de las nanopartículas inventivas (figura 2 ) .

Por tanto un objeto particular de la invención está basado en el uso de una nanopartícula conforme a la presente invención para preparar una composición farmacéutica destinada a alterar, destruir o eliminar células blanco en un animal, cuando las células son expuestas a radiaciones, en particular radiaciones ionizantes, y en los métodos correspondientes .

Las células blanco pueden ser cualquier célula patológica, esto es, células involucradas en un mecanismo patológico, por ejemplo células proliferativas, tales como células tumorales, células estenosas (células fibroblásticas/del músculo liso), o células del sistema inmune (clones de células patológicas) . Una aplicación preferida está basada en el tratamiento (por ejemplo, la destrucción o alteración funcional) de células malignas o tej ido .

Otra modalidad particular de la invención se relaciona al uso de composiciones o nanoparticulas tales como las antes definidas para producir una composición farmacéutica para el tratamiento de cáncer, cuando las nanoparticulas son expuestas a radiaciones, en particular a radiaciones ionizantes.

La presente descripción abarca además el uso de las nanoparticulas y/o composiciones de la invención para prevenir o tratar un cáncer o para aliviar los síntomas de un cáncer en un animal, cuando las células son expuestas a radiaciones, en particular a radiaciones ionizantes.

El manejo clásico del cáncer implica sistemáticamente la concurrencia de tratamientos multi-modalidad (combinación de radioterapia y quimioterapia por ejemplo) .

Las nanoparticulas en la presente descritas sometidas a radiaciones, en particular en el contexto de radioterapia, se pueden utilizar en asociación con un protocolo de terapia de cáncer diferente. El protocolo se puede seleccionar del grupo que consiste de cirugía, radiocirugía, quimioterapia, un tratamiento que comprenda administración de citostáticos , citotóxicos, una terapia dirigida, una vacuna, radionucleidos , en particular inmunoradionucleidos , y cualquier otro producto biológico o inorgánico destinado para tratar cáncer.

La invención se puede utilizar para tratar cualquier tipo de tumor maligno tal como tumores hematológicos o neoplasias, y tumores sólidos, en particular de origen epitelial, neuroectodérmicos o mesenquimal. Además, las nanoparticulas se pueden utilizar para tratar una lesión premaligna o una enfermedad benigna específica para la cual la terapia por radiación clásicamente es utilizada y/o indicada .

La invención es aplicable, en el contexto de terapia, a tumores primarios, o invasiones secundarias, metástasis loco-regionales o lejanas, así como en el contexto de profilaxis con el fin de evitar implicación del sistema nervioso central maligno secundario tal como las invasiones observadas (metástasis) de melanoma, cáncer de pulmón, cáncer de riñon, cáncer de mama, etc.

Las nanopartículas se pueden utilizar en cualguier momento durante todo el periodo del tratamiento anti-cáncer. Estas pueden ser administradas por ejemplo como un neo-adyuvante (antes de la intervención quirúrgica para exéresis de cáncer) o como un adyuvante (después de la cirugía) .

Las nanopartículas también se pueden utilizar para tumores avanzados los cuales no pueden removerse quirúrgicamente .

Las nanopartículas descritas en la presente están en particular destinadas para ser utilizadas para tratar cáncer en donde la radioterapia es un tratamiento clásico. El cáncer se puede seleccionar en particular del grupo que consiste de cáncer de piel, incluyendo neoplasias malignas asociadas a AIDS, melanoma; tumores del sistema nervioso central incluyendo cerebro, tronco cerebral, cerebelo, pituitaria, canal espinal, ojo y órbita; tumores de cabeza y cuello; cánceres de pulmón; cánceres de mama; tumores gastrointestinales, tales como cánceres del tracto hepatobiliar e hígado, cánceres de colon, recto y anal, estómago, páncreas, cáncer de esófago; tumores genitourinario masculino tal como cánceres de próstata, testículo, pene y uretra; tumores ginecológicos tales como cáncer de cuello uterino, endometrio, ovario trompa de Falopio, vagina y vulva; tumores suprarrenales y retroperitoneales ; sarcomas de hueso y tejido blando sin tomar en cuenta la localización; linfoma, mieloma; leucemia; y tumores pediátricos tales como tumor de Wilm, neuroblastoma, tumores del sistema nervioso central, sarcoma de Ewing, etc.

Las nanopartículas en la presente descritas además se pueden utilizar ahora en el contexto de radioterapia en donde su uso permite una disminución de la dosis de radioterapia manteniendo su eficiencia en la destrucción de las células tumorales.

Bajo el efecto de radiaciones ionizantes, en particular rayos X, rayos gamma, isótopos radioactivos y/o rayos de electrones, las nanopartículas son agitadas y producen electrones y/o fotones de alta energía. Esos electrones y/o fotones de alta energía emitidos después de la ionización serán responsables de daños directos y/o indirectos en las células, a través de generación de radicales libres, y en última instancia de la destrucción de células, resultando en un mejor resultado para el paciente.

Dependiendo de la energía de radiaciones ionizantes, las nanopartículas pueden entonces habilitar la destrucción de tejidos y/o, simplemente, propósitos de visualizacion de imagen y/o de diagnóstico.

Las partículas son agitadas dentro de una gran variación de dosis total de radiación.

Cantidades y horarios (planeación y suministro de radiaciones en una dosis sencilla, o en el contexto de un protocolo fraccionado o hiperfraccionado, etc.) está definido por cualquier etapa enfermedad/anatómica sitio/enfermedad del paciente posición/paciente edad (paciente niño, adulto, anciano) , y constituye el estándar de cuidado para cualquier situación específica.

La irradiación se puede aplicar en cualquier momento después de la administración de las nanopartículas , en una o más ocasiones, utilizando cualquier sistema disponible actualmente de radioterapia o radiografía.

Como se indicó anteriormente, las radiaciones apropiadas o fuentes de agitación son de preferencia radiaciones ionizantes y pueden ser ventajosamente seleccionadas del grupo que consiste de rayos X, rayos gamma, rayo de electrones y emisiones de isótopos o radioisótopos radioactivos. Los rayos X son una fuente de agitación particularmente preferida.

Las radiaciones ionizantes son típicamente de aproximadamente 2 KeV a aproximadamente 25,000 KeV, en particular de aproximadamente 2 KeV a aproximadamente 6000 KeV (fuente LINAC) , o de aproximadamente 2 KeV a aproximadamente 1500 KeV (tal como una fuente de cobalto 60) .

En general y en una manera no restrictiva, los siguientes rayos X se pueden aplicar en diferentes casos para agitar las partículas: rayos X superficiales de 2 a 50 keV: para agitar nanopartículas cerca de la superficie (penetración de pocos milímetros) ; rayos X de 50 a 150 keV: en diagnóstico pero también en terapia; rayos X (orto-voltaje) de 200 a 500 keV los cuales pueden penetrar un espesor del tejido de 6 cm; rayos X (mega-voltaj e ) de 1000 keV a 25, 000 keV. Por ejemplo la agitación de nanopartículas para el tratamiento del cáncer de próstata se pueden llevar a cabo por cinco rayos X enfocados con una energía de 15,000 keV.

Los isótopos radioactivos se pueden utilizar alternativamente como una fuente de radiación ionizante (llamada como curiterapia o braquiterapia) . En particular, yodo I125 (t½ = 60.1 días), Paladio Pd103. (t½ = 17 días), Cesio Cs137 e Iridio Ir192 se pueden utilizar venta osamente.

Partículas cargadas tales como rayos de protones, rayos de iones tales como carbón, en particular rayos de iones de alta energía, se pueden utilizar también como fuente de radiación ionizante y/o rayos de neutrones.

Los rayos de electrones también se pueden utilizar como una fuente de radiación ionizante con energía comprendida entre 4 MeV y 25 MeV.

La fuente de irradiación monocromática específica podría ser utilizada para generar selectivamente radiación de rayos X en una energía cercana a o correspondiente al borde de absorción de rayos X deseado de los átomos que constituyen el material metálico o del elemento de hafnio.

Fuentes preferenciales de radiaciones ionizantes se pueden seleccionar del Acelerador Lineal (LINAC) , fuentes de Cobalto 60 y braquiterapia.

En el campo de diagnósticos, las nanopartículas inventivas se pueden utilizar como agentes de contraste, para detectar y/o visualizar cualquier tipo de tejido. Por tanto, un objeto de la invención se relaciona al uso de nanoparticulas, tales como las definidas anteriormente, para la detección y/o la visualización de células, tejidos u órganos, las nanoparticulas estando bioinertes como tal y activable (es decir, utilizables como agentes de diagnóstico) cuando se exponen a radiaciones generadas en particular por dispositivos de radiografía.

La presente descripción proporciona además kits que comprenden cualquiera de las nanoparticulas descritas en la presente o composiciones asi como combinaciones de las mismas. Típicamente, el kit comprende al menos nanoparticulas conforme a la presente invención, típicamente una suspensión de la misma.

En general, el kit comprende además uno o más recipientes llenados con uno o más de los ingredientes en la presente descritos de las composiciones de la invención. Asociado con los recipientes, una etiqueta de aviso proporcionando instrucciones para utilizar los productos se puede proporcionar para utilizar las nanoparticulas, o composiciones conforme a los presentes métodos.

Otros aspectos y ventajas de la invención serán aparentes en los siguientes ejemplos, los cuales se brindan por propósitos de ilustración y no como vía de limitación.

EJEMPLOS EJEMPLO 1 : Síntesis de cristalitos dorados Cristalitos dorados son obtenidos por medio de reducción de cloruro de oro (HAuCl4) con citrato de sodio en solución acuosa. El protocolo fue adaptado por G. Frens Nature Physical Science 241 (1973) 21.

En un experimento típico, la solución de HAuCl4 es calentada a punto de ebullición. Subsecuentemente, es agregada la solución de citrato de sodio. La solución resultante se mantiene bajo punto de ebullición por un periodo adicional de 5 minutos.

El tamaño del cristalito se puede ajustar modificando cuidadosamente el citrato contra la proporción precursora de oro (véase la Tabla 1) .

Las suspensiones de cristalitos de oro así preparadas son después lavadas con agua y concentradas utilizando un dispositivo de ultrafiltración (célula agitada Amicon modelo 8400 de Millipore) con una membrana celulosa de 30 kDa, al menos para una concentración de oro igual o superior a 1 g/L. El contenido de oro es determinado por ICP- MS.

Las suspensiones resultantes son finalmente filtradas por medio de un filtro de membrana de corte 0.22 i (membrana PES de Millipore) bajo cubierta laminar y almacenada a 4°C.

El tamaño de cristalito de oro es determinado utilizando Microscopía electrónica de transmisión (TEM) contando más de 200 partículas. Los histogramas son establecidos y se reportan medios y desviación estándar.

Tabla 1 : Cristalitos de oro típicos obtenidos de la reducción de cloruro de oro con citrato de sodio. El tamaño puede ajustarse modificando el citrato contra la proporción precursora del oro.

EJEMPLO 2 : Suspensión de nanoparticulas que comprende un material de oro al menos parcialmente recubierto con material de óxido de hafnio Una solución de hidróxido de tetrametilamonio (TMAOH) es agregada a la solución de cloruro de hafnio (HfCl4) . La adición de TMAOH se lleva a cabo hasta que el pH de la suspensión final alcanza un pH comprendido entre 7 y 13. Se obtiene un precipitado blanco.

La suspensión de cristalitos de oro del ejemplo 1 es agregado lentamente al precipitado blanco bajo mezclado vigoroso .

El precipitado resultante es además transferido en un autoclave y calentado a una temperatura comprendida entre 100°C y 300°C. Después de enfriar, la suspensión es lavada con agua. Se lleva a cabo un paso de peptización con el fin de obtener una suspensión estable de nanoparticulas que comprende material de oro al menos parcialmente incorporado en material de óxido de hafnio.

La suspensión de hexametafosfato de sodio después es agregada a la solución peptizada y el pH de la suspensión se ajusta a un pH comprendido entre 6 y 8.

EJEMPLO 3 : Las nanoparticulas de oro recubiertas con un "agente reticulante" que favorecen la adhesión entre el metal y el material de óxido de hafnio Una suspensión de 10 mL de nanoparticulas de oro de 60 nm de promedio de diámetro en una concentración [Au]=0.1g/L se mezcló con una solución de mercaptopropiltrietoxisilano (MPTS) en etanol (EtOH) . pH de la suspensión asi obtenida se ajustó 8<pH<10 con una solución básica. La mezcla se calentó después en una estufa a una temperatura T>90°c.

EJEMPLO 4 : Las nanoparticulas que comprenden oro recubierto con un "agente reticulante" al menos parcialmente recubierto con o completamente incorporado en material de óxido de hafnio: un ensamble tipo core@shell Au@Hf02.

Se utilizaron suspensiones de nanoparticulas de oro recubiertas con MPTS como un "agente reticulante" del ejemplo 3. Típicamente, 500 pL de una solución de cloruro de hafnio (HfCl4) en 20 g/L se agregó lentamente a 5mL de una suspensión de nanoparticulas de oro recubiertas con MPTS como un agente reticulante. El pH disminuyó rápidamente a pH<2.

Fue ajustado después a 2<pH <4,4<pH<8 o a 8<pH<10 con una solución básica. El pH ácido, neutro o básico permite modular la cristalinidad de los cristalitos de óxido de hafnio. Las soluciones asi obtenidas se incubaron después en una estufa, primero a una temperatura de 50 °C<T<100 °C, después a T>100°C en un autoclave. Una estructura de nanoparticula core@shell Au@HfÜ2 se obtiene como se muestra por medio de TEM (Figura 6) .

EJEMPLO 5 : patrones de difracción electrónica de nanoparticulas que comprenden oro al menos parcialmente recubiertas con o completamente incorporadas en material de óxido de hafnio (Au@Hf02) Con el fin de determinar la estructura cristalina de las nanoparticulas asi preparadas, se llevó a cabo difracción electrónica en dos muestras: nanoparticulas de oro del ejemplo 1 (figuras 4A y 4B) y ensamble tipo Au@Hf02 de nanoparticulas de oro y material de óxido de hafnio del ejemplo 4 (figuras 5A y 5B) .

Para las nanoparticulas de oro del ejemplo 1, la estructura cristalina encontró coincidencia con la estructura CFC con un parámetro del enrejado aexPerimentai=3.984A (figuras 4A y 4B) .

Para un ensamble tipo core@shell Au@Hf02 de nanoparticulas de oro y material de óxido de hafnio del ejemplo 4 (figuras 5A y 5B) , el patrón de difracción electrónica muestra puntos que corresponden a distancias interreticulares de la estructura cristalina CFC de oro: dm, d2oo d22o y CI311. Se observa un patrón de difracción adicional. La indexación muestra tres distancias principales interreticulares: 2.798Á, 1.599Á y 1.316Á, las cuales pueden ser atribuidas a planos de difracción de la estructura cristalina monociclica Hf02 con a=5.12Á, b=5.18Á, c=5.25Á y ß=98° (referencia: Hf02 00-006-0318) y las cuales corresponden a dm, d-3 y d_223, respectivamente.

Claims (15)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES ;

1. La nanoparticula que comprende un material metálico al menos parcialmente recubierto con un material de óxido de hafnio o incorporado en el mismo.

2. La nanoparticula de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el material metálico es seleccionado de oro (Au) , plata (Ag) , platino (Pt), paladio (Pd), estaño (Sn) , tantalio (Ta), iterbio (Yb) , circonio (Zr), hafnio (Hf) , terbio (Tb) , tulio (Tm) , cerio (Ce), disprosio (Dy) , erbio (Er) , europio (Eu) , holmio (Ho) , hierro (Fe), lantano (La), neodimio (Nd) , praseodimio (Pr), lutecio (Lu) y mezclas de los mismos.

3. La nanoparticula de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque al menos 80% del material metálico está protegido de cualquier interacción con un material biológico por el material de óxido de hafnio.

4. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el material metálico es un cristalito metálico o un agregado de cristalitos metálicos.

5. La nanoparticula de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque la nanoparticula comprende uno o varios cristalitos metálicos.

6. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la nanoparticula comprende varios cristalitos de óxido de hafnio o agregados de cristalitos de óxido de hafnio.

7. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la mayor dimensión de un cristalito metálico está entre aproximadamente 2 nm y aproximadamente 100 nm y la mayor dimensión de un cristalito de óxido de hafnio está entre aproximadamente 5 nm y aproximadamente 50 nm.

8. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la mayor dimensión de una partícula está entre 10 nm y 250 nm.

9. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el material metálico está recubierto con un agente que favorece la adhesión entre el metal y el material de óxido de hafnio.

10. La nanopartícula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el material metálico y/o el material de óxido de hafnio están unidos con moléculas de fármaco.

11. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada molécula de fármaco comprende una porción escindible que permite la liberación de la molécula de fármaco cuando la nanoparticula es expuesta a un estimulo especifico.

12. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el material de óxido de hafnio está recubierto con un material biocompatible seleccionado de un agente que muestra propiedad oculta, un agente que permite interacción con un blanco biológico, y una combinación de los mismos.

13. La composición que comprende una nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, junto con un portador farmacéuticamente aceptable .

14. La nanoparticula de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12 o composición conforme a la reivindicación 13, para su uso en un mamífero, de preferencia en un ser humano, como un agente de diagnóstico cuando la nanopartícula es expuesta a una radiación.

15. La nanoparticula de conformidad con las reivindicaciones 1 a 12 o composición conforme a la reivindicación 13, para su uso en un mamífero, de preferencia en un ser humano, como un agente terapéutico, en particular en oncología, de preferencia cuando la nanoparticula es expuesta a una radiación.