MX2014015668A - Composiciones polimerizables selectivamente y metodos de uso in vivo. - Google Patents

Abstract

Se proporcionan materiales y métodos otológicos. Por ejemplo, se describe un soporte de hidrogel biodeagrable adhesivo a células cargado con fármacos liberados en tiempo para reparar perforaciones crónicas de membrana timpánica, se proporcionan métodos de elaboración de los mismos y la administración de los mismos. Este hidrogel puede promover el crecimiento vascular y el crecimiento de células epiteliales de la membrana timpánica con el propósito de cerrar la perforación y proporcionar una barrera entre el oído externo y el medio. El hidrogel inicialmente es un polímero líquido que únicamente gelifica cuando se expone a condiciones específicas, tal como exposición a la luz. Este soporte puede inducir simultáneamente la reparación de la membrana timpánica y al mismo tiempo prevenir o aliviar la infección del oído medio de esta manera satisface una necesidad en los tratamientos de perforación de membrana timpánica actuales.

Description

COMPOSICIONES POLIMERIZABLES SELECTIVAMENTE Y METODOS DE USO IN VIVO ANTECEDENTES DE LA INVENCION Únicamente en Estados Unidos, cada año se realizan más de 1,000,0000 de procedimientos para insertar tubos igualadores de presión (PET, por sus siglas en inglés) en la membrana timpánica (TM, por sus siglas en inglés). Estos tubos permiten que el fluido de infecciones en el oído medio drene al oído medio hacia el canal ótico externo y de esta manera libere el dolor de la acumulación de presión. Las perforaciones crónicas de TM generalmente se considera que se producen cuando permanecen PET en el TM por períodos de tiempo prolongados. Para los PET que permanecen en el TM por 18 meses o menos, la tasa de perforación crónica del TM está entre 1 y 5%. No obstante, algunos pacientes requieren PET por 2 años o por períodos más prolongados - la tasa de perforación crónica del TM para este grupo es de aproximadamente 9%.

Para tratar perforaciones crónicas de TM, el tejido fibroso alrededor de las perforaciones se somete a abrasión para inducir una respuesta inflamatoria. Si la perforación es pequeña, por ejemplo aproximadamente 20% o menos del área en sección transversal del TM, la perforación se puede empacar ya sea con papel o grasa tomada del lóbulo de la oreja.

REF: 253257 Perforaciones más grandes requieren un material de empacado más sustancial tal como autoinjertos de cartílago o fascia, gelatina quirúrgica o un parche de polímero sintético. Todos estos tratamientos requieren cierta clase de cirugía y la tasa de éxito del tratamiento depende en gran medida de la habilidad del cirujano.

Existen diversos productos empacados otológicos comerciales en el mercado. Pfizer fabrica GelfoamMR, un tipo de gelatina quirúrgica obtenida de cerdos utilizada como material de empacado para el oído medio después de cirugía. Típicamente, una vez que el oído medio ha sido depurado de fluido por cirugía, se utiliza GelfoamMR, para llenar el vacío en el oído medio. GelfoamMR licúa cuando se hidrata y se degrada y es depurado fácilmente por el cuerpo. Además de actuar como una barrera entre el oído medio y externo mientras sana la perforación del TM, también proporciona una superficie a la cual se pueden adherir autoinjertos o parches. No obstante, debido a la naturaleza de la gelatina porcina, algunos pacientes pueden ser alérgicos a este material.

Medtronic ENT/Xomed fabrica MerogelMR, un material de empacado fibroso similar al de GelfoamMR pero en vez de este elaborado de ácido hialurónico. MerogelMR cambia a un gel cuando se hidrata y se degrada fácilmente. Tiene las mismas propiedades que GelfoamMR pero sin el riesgo de reacción alérgica debido a la gelatina porcina. Al igual que GelfoamMR, se utiliza para empacar el oído medio antes de la inserción de un autoinjerto o parche y no se utiliza como un tratamiento único.

Medtronic ENT/Xomed también fabrica EpiDiscMR, un parche hialurónico poroso destinado para reparar membranas timpánicas. Es biodeagradable e induce el crecimiento de células epiteliales y también el crecimiento interno vascular de la membrana timpánica. No obstante, el uso de este parche debe recortarse al tamaño de la perforación y debe insertarse quirúrgicamente. Opcionalmente, el parche no se adhiere por completo al tejido nativo o al material de empaque en el oído medio lo que requiere cirugía adicional para sustituir el parche.

Ninguno de los productos actuales disponibles para reparar perforación del TM proporciona fármacos directamente al oído medio. El método actual para suministrar fármacos directamente al oído medio es con gotas para los oídos. El fármaco principal utilizado para tratar infecciones de los oídos (ciprodex) arde cuando se aplica. Este es un factor importante a considerar cuando la mayor parte de los pacientes tratados por infecciones del oído son niños menores de 10 años de edad.

Actualmente no se han utilizado hidrogeles fotopolimerizables como soportes para uso otológico, en los cuales el polímero líquido se aplique al sitio deseado antes del curado. Los materiales polimerizables por luz azul se utilizan en el campo dental pero ninguno de los componentes se aplica a uso otológico. Utilizando un soporte que inicialmente es un líquido y que únicamente forma un soporte cuando se expone a condiciones específicas es una desviación completa de los tratamientos actuales y tradicionales para reparar perforaciones del TM.

Aunque ciertos rasgos novedosos de esta invención se muestran y describen a continuación resaltados en las reivindicaciones, la invención no se pretende que esté limitada a los detalles especificados puesto que una persona con habilidad habitual en el ámbito entenderá que diversas omisiones, modificaciones, sustituciones y cambios en las formas y detalles de la invención que se ilustra y en la operación se pueden realizar sin por esto apartarse de modo alguno del espíritu de la presente invención. Ningún rasgo de la invención es crítico o esencial a menos que se establezca de modo expreso y se le considere como "crítico" o "esencial".

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención proporciona materiales y métodos polimerizables selectivamente para uso in vivo. Por ejemplo, la presente invención proporciona materiales otológicos polimerizables selectivamente y métodos de uso de los materiales en el oído de un paciente.

En algunas modalidades, los materiales otológicos son una composición de prepolímero líquido que comprende por lo menos un primer polímero (capaz de curar selectivamente/ensamblar selectivamente en una matriz polimérica bajo condiciones definidas en el oído de un paciente) y un disolvente. En algunas modalidades, los materiales otológicos son una composición de prepolímero líquido que comprende por lo menos un primer polímero, un disolvente y un iniciador el cual, cuando se activa in si tu en el oído de un paciente resulta en la reparación o ayuda en la reparación de la perforación de la membrana timpánica, en modalidades adicionales, la composición de prepolímero líquido también comprende una composición terapéutica. En algunas modalidades adicionales, la matriz de polímero tiene una porosidad y un promedio de tamaño de poro compatible con la liberación de la composición terapéutica durante un período de tiempo deseado. En algunas modalidades, la matriz polimérica puede estar en forma de un gel tal como un hidrogel y puede tener una rigidez suficiente para funcionar como un soporte sobre el cual puedan desplazarse, adherirse y crecer células epiteliales de la membrana timpánica. En algunas modalidades, por lo menos un primer polímero está funcionalizado de manera que la matriz de polímero resultante tenga un dominio de unión a célula, por ejemplo, el cual puede mejorar la migración y adhesión de células. En algunas modalidades, el iniciador es un fotoiniciador el cual se activa por la luz, por ejemplo luz visible, ultravioleta, infrarroja o azul. En algunas modalidades, por lo menos un primer polímero se selecciona de polietilenglicoles (PEG) y polisacáridos tales como quitosana metacrilada, ácido hialurónico y ácido hialurónico metacrilado. En modalidades adicionales, por lo menos un primer polímero es uno o más de los PEG. En otras modalidades, por lo menos el primer polímero es una quitosana metacrilada y ácido hialurónico. En modalidades alternativas, por lo menos el primer polímero es quitosana metacrilada y ácido hialúrico metacrilado. En otras modalidades adicionales, por lo menos el primer polímero es un PEG en combinación con por lo menos uno de quitosana y ácido hialurónico.

Algunas modalidades de materiales de acuerdo con esta descripción, por ejemplo, algunas modalidades de materiales de hidrogel fotocurable de acuerdo con esta descripción se comparan con ciertos productos otológicos comerciales como se muestran en la tabla 1 a continuación: TABLA 1 En algunas modalidades, los métodos otológicos incluyen tratar una perforación de la membrana timpánica al administrar una composición de prepolímero líquido que comprende por lo menos un primer polímero, un disolvente y opcionalmente un iniciador (por ejemplo, si se requiere para activar el montaje de por lo menos el primer polímero en una matriz polimérica) al sitio de la perforación, y activar la composición (por ejemplo, activar el iniciador) lo que resulta en el ensamblado de la composición líquida en una matriz polimérica, tal como un hidrogel. En modalidades adicionales, la composición líquida también incluye una composición terapéutica. En algunas modalidades, el método involucra administrar una cantidad suficiente de la composición líquida para por lo menos cubrir la perforación. En algunas modalidades, en donde la composición comprende un fotoiniciador, la activación involucra exponer la composición líquida a luz tal como luz azul, luz visible, luz infrarroja (IR) o luz ultravioleta (UV). En algunas modalidades, la activación involucra exponer la composición a un cambio de temperatura o un cambio de pH o un cambio de concentración de iones, por ejemplo tal como la que se puede encontrar en el ambiente natural en el oído. En algunas modalidades, la activación involucra exponer la composición líquida a iniciadores de radicales químicos. Otros métodos de activación de las composiciones líquidas también están dentro del ámbito de esta descripción con la condición de que sean biocompatibles y adecuadas para el propósito específico, tal como uso en reparación de perforaciones de las membranas timpánicas o tal como suministro de liberación sincronizada de fármacos en el oído.

En algunas modalidades, los métodos otológicos involucran incrementar los materiales empacados otológicos existentes al administrar composiciones de prepolímero líquidas descritas en la presente a los materiales de empacado y curar o ensamblar las composiciones de prepolímero líquido después de administración. En algunas modalidades, los materiales de empacado otológicos de administran primero en un sitio deseado en el oído de un paciente antes de administrar las composiciones de prepolímero líquido.

Los métodos y materiales pueden llevarse a cabo para uno o más de los siguientes objetivos: • Auxiliar en la reparación de perforaciones crónicas del TM de tamaño variable, por ejemplo, al proporcionar un soporte para crecimiento de células nuevas y liberación de fármacos de una manera dependiente del tiempo. El soporte puede ser biodegradable, hidrofílico, no carcinogénico, no citotóxico, no ototóxico y polimeriza únicamente cuando se expone a un conjunto específico de condiciones, tales como luz azul, luz UV, luz IR o luz visible, iniciadores por radicales químicas o condiciones específicas de pH, concentración de iones, temperatura.

• Resolver algunos de los problemas con las terapias de perforación de TM actuales, que incluyen adherencia del soporte al tejido circundante y dirigir el suministro de fármacos al oído medio para evitar infección recurrente.

• Llenar el área de una perforación en una membrana timpánica sin necesidad de autoinjertos o parches cortados a las dimensiones exactas de la perforación, por ejemplo al suministrar el soporte en forma líquida curable al sitio de perforación. Tal enfoque puede tener la ventaja de eliminar la habilidad del cirujano como factor de tasa de éxito del procedimiento, por ejemplo debido a que las composiciones están configuradas para ser suficientemente viscosas para no caer a través de la perforación al oído medio .

• Formar un soporte de hidrogel suficientemente rígido para retener su forma, suficiente adhesivo para proporcionar un soporte sobre el cual las células epiteliales en el TM puedan desplazarse y crecer y/o permanecer en su lugar cuando está ensamblado (por ejemplo, debido a su rigidez y propiedades adhesivas). Los fármacos cargados en el polímero líquido pueden estar confinados a los poros del soporte cuando se ensambla, por ejemplo, con luz y se pueden liberar conforme las células del TM degradan el reticulado del soporte.

• Curado o ensamblado del soporte utilizando un fotoiniciador o basado en la fuerza iónica o utilizando catalizadores químicos o grupos químicos que se reconocen entre sí y se unen juntos, tales como reactivos de "sujeción".

• Suministrar fármacos directamente en el oído medio con el fin de evitar o aliviar una infección recurrente. Por ejemplo, los materiales y métodos pueden resultar en fármacos de liberación de una manera controlada y sostenida por una duración de tiempo predeterminada. Por ejemplo, la dosificación del fármaco se puede controlar por la velocidad de degradación del soporte y la cantidad cargada en el polímero líquido. Tal enfoque puede tener una ventaja sobre las gotas para los oídos, las cuales únicamente pueden liberar los fármacos al TM en el y el oído medio en una descarga única, y por lo tanto se requiere reaplicación sincronizada durante el curso del tratamiento. Tal enfoque también puede proporcionar un método más eficiente para suministrar cantidades más exactas de fármaco al oído medio sobre los tratamientos actuales. Este enfoque también puede mejorar el efecto de los fármacos en comparación con los tratamientos actuales.

• Suministrar fármacos directamente al oído medio de los pacientes, y por ejemplo a niños, para permitir administración más fácil de los tratamientos otológicos.

• Suministrar fármacos a la parte vitrea.

• Proporcionar a los médicos una opción para utilizar un soporte polimerizable selectivamente para liberación sostenida de fármaco, por ejemplo en donde tal enfoque puede ser benéfico, ya sea en el ámbito clínico o quirúrgico.

• Mejorar las características de los productos y tratamientos existentes mediante el uso de los materiales y métodos de acuerdo con esta descripción junto con uno o más tratamientos existentes.

• Formar un soporte por ejemplo mediante el uso de uno o más de polietilenglicol (PEG), quitosana, ácido hialurónico y/o análogos o derivados de los mismos como un soporte.

• A partir de un soporte funcionalizado con un dominio de unión de células, por ejemplo para mejorar la adhesión y migración de las células sobre el soporte.

• Diseñar un perfil de liberación en tiempo del fármaco efectivo para la matriz de polímero, por ejemplo mediante el uso de una cantidad particular de PEG.

Aunque la descripción proporciona ciertas modalidades especificas, la invención no se limita a estas modalidades. Una persona habitualmente experta apreciará a partir de la descripción en la presente que se pueden realizar modificaciones a las modalidades descritas y por lo tanto que la especificación es más amplia en alcance que las modalidades descritas. Todos los ejemplos por lo tanto son no limitantes.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es una gráfica que ilustra una cuantificación de albúmina sérica bovina liberada de hidrogeles PEG ejemplares de dos pesos moleculares diferentes, con respecto al tiempo.

La figura 2 es una gráfica que ilustra la liberación de ciprofloxacina a partir de 2% de MeCS y 2% de MeCS/1% de HA en 0.5% de lisozima en agua.

La figura 3 es una gráfica que ilustra la liberación acumulativa de ciprofloxacina a partir de 2% de MeCS y 2% de MeCS/1% de HA en 0.5% de lisozima en agua.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION INTRODUCCIÓN Las descripciones detalladas de una o más modalidades se proporcionan en la presente. No obstante, debe entenderse que la presente invención puede estar constituida en diversas formas. Por lo tanto, los detalles específicos que aquí se describen no deben interpretarse como limitantes.

Siempre que se utiliza en la presente la frase "por ejemplo", "tal como", "que incluye" y similares, la frase "y sin limitación" se entiende que sigue a menos que se establezca de manera explícita en otro sentido. De modo similar, "un ejemplo" y "ejemplar" y similares se entiende que no son limitantes.

El término "sustancialmente" permite desviaciones de la descripción que no incidan negativamente en el propósito establecido. Los términos descriptivos se entiende que están modificados por el término "sustancialmente" incluso si no se menciona explícitamente la palabra "sustancialmente". Por lo tanto, por ejemplo, la frase "una modalidad con un MW de PEG de 4000" significa "una modalidad con sustancialmente un MW de PEG de 4000" en la medida en que no sea necesario un peso molecular preciso para la modalidad para que realice su función.

El término "aproximadamente" significa tomar en consideración variaciones debidas a error experimental. Todas las mediciones o números se entiende implícitamente que están modificadas por la palabra "aproximadamente" incluso si la medición o número no se modifica de modo explícito por la palabra "aproximadamente".

Los términos "que comprende" y "que incluye" y "que tiene" y "que involucra" (y de manera similar, "comprendido", "que incluye", "que tiene" y "que involucra") y similares se utilizan de manera intercambiable y tienen el mismo significado. Específicamente, cada uno de los términos se define consistente con su definición común en la lcy de patentes de los Estados Unidos para el término "que comprende" y por lo tanto se interpretan como un término abierto con significado "por lo menos lo siguiente" y también interpretado que no excluye rasgos adicionales, limitaciones, aspectos, etc. Así, por ejemplo, "un proceso que involucra las etapas a, b y c" significa el proceso que incluye por lo menos las etapas a, b y c.

Siempre que se utilicen los términos "a" o "uno", se entiende "uno o más" a menos que tal interpretación no tenga sentido en el contexto.

El término "composición líquida de prepolímero" o de manera alternativa "solución de prepolimerización" significan la misma cosa y se refieren a una composición "que comprende por lo menos un polímero" el cual es capaz de ser activado para ensamblarse en una forma más viscosa pero que aún no ha sido ensamblado. Una "composición de prepolímero líquido" necesita no ser líquida sino únicamente menos viscosa que su forma ensamblada. En algunas modalidades, una "composición de prepolímero líquido" es suficientemente viscosa de manera que puede colocarse para cubrir una perforación sin que caiga a través de la cavidad del oído medio.

Los términos "soporte" se refiere a una "matriz polimérica" que tiene propiedades compatibles con tratar una perforación de la membrana timpánica por ejemplo mediante proporcionar una rigidez compatible con la migración y crecimiento de células epiteliales sobre o dentro del soporte y/o al tener una porosidad compatible con la liberación de una composición terapéutica la cual fue parte de la composición de prepolímero líquido, por ejemplo, de acuerdo con el perfil deseado dependiente en el tiempo.

Los términos "polimerización", "gelificación", "reticulado", "ensamblado" y "curado" significa la transición de materiales tales como materiales otológicos, de acuerdo con la descripción a partir de un prepolímero líquido a una forma más dura o más resistente tal como un gel, sólido o una red de polímero interpenetrantes los cuales pueden resultar de la activación de los materiales tales como adición de un agente de ensamblado o agente de curado (y activación del agente, por ejemplo, por luz, pH, fluidos corporales, temperatura, otros cambios químicos, etc.), o que tiene un ensamble de prepolímero o curado a través de condiciones naturales existentes (por ejemplo, activación del ensamblado de los polímeros en la composición de prepolímero líquida en una matriz de polímero debido a la presencia de fluidos corporales o condiciones existentes, por ejemplo de pH o temperatura o concentración de iones en el sitio de administración).

La referencia a un polímero tal como "quitosana", "polietilenglicol " o "ácido hialurónico" (así como la referencia a aquellos polímeros en plural tales como las "quitosanas ", los "polietilenglicoles " y los "ácidos hialurónicos ") se entiende que son referencias a una clase de polímeros, a menos que en el contexto sea claro que se hace referencia solo al polímero básico (estructura principal). En otras palabras, el término "quitosana" significa quitosana y sus derivados y análogos (por ejemplo. quitosana metacrilada), el término "polietilenglicol" se refiere a polietilenglicol, sus derivados y análogos y el término "ácido hialurónico" significa ácido hialurónico, sus derivados y análogos.

La presente descripción proporciona materiales y métodos otológicos, en algunas modalidades, los materiales y métodos otológicos se dirigen al tratamiento de perforaciones de la membrana timpánica (TM), que incluye perforaciones crónicas de la TM. En algunas modalidades, los materiales otológicos comprenden una composición de prepolímero líquido que es curada/ensamblada in situ que resulta en una matriz de polímero, por ejemplo en forma de un soporte de hidrogel. En algunas modalidades adicionales, los materiales otológicos se cargan con fármacos, por ejemplo para suministro directo al oído medio para evitar infección, por ejemplo infección recurrente. En algunas modalidades, los métodos comprenden administrar los materiales de prepolímero líquido otológico a un sitio deseado en el oído del paciente y curar/ensamblar los materiales in situ. En algunas modalidades, los métodos comprenden administrar los materiales de prepolímero líquido a un material de empacado otológico y curar/ensamblar los materiales de prepolímero líquido después de administración al material de empacado.

MATERIALES Los materiales de acuerdo con esta descripción incluyen composiciones de prepolímero líquido, los cuales se pueden curar/ensamblar en una matriz de polímero. Los materiales también incluyen la matriz de polímero resultante misma. En algunas modalidades la matriz de polímero es un soporte que tiene rigidez y/o adherencia suficientes (por ejemplo, como resultado de grupos funcionales que proporcionan dominios de adhesión celular) de manera tal que las células epiteliales en la TM pueden desplazarse en y/o sobre el soporte y adherirse y/o crecer. En algunas modalidades adicionales, la matriz de polímero o soporte a la postre se degrada in situ, es decir, es biodegradable, por ejemplo después de que las células epiteliales han crecido lo suficiente para reparar la perforación. En algunas modalidades alternativas o adicionales, la composición de prepolímero líquido se diseña para curar/ensamblar en una matriz de polímero o soporte que tiene una porosidad y un promedio de tamaño de poro compatible con el cargado de la matriz de polímero o soporte resultante con un agente terapéutico. En modalidades adicionales, la porosidad y el tamaño de poro promedio se seleccionan para proporcionar un perfil de liberación dependiente de tiempo deseado para los agentes terapéuticos cargados.

En general, los materiales otológicos de acuerdo con esta descripción inicialmente son una composición de líquido prepolimérico para administración fácil a un sitio deseado en el oído de un paciente y están configurados para curar/ensamblar en una matriz polimérica in vivo en el oído de un paciente ante la activación. En consecuencia, en general, las composiciones líquidas de prepolímero incluyen uno o más polímeros capaces de ensamblar selectivamente en una matriz de polímero en un momento deseado bajo condiciones específicas (por ejemplo, condiciones encontradas en el oído, tal como el oído medio) y un disolvente. Así, por ejemplo, la composición de prepolímero líquido puede incluir un iniciador, tal como un fotoiniciador y los polímeros en la composición líquida de prepolímero se pueden ensamblar selectivamente al exponer la composición a la luz para de esta manera activar el iniciador que resulta en curado/ensamblado de la composición de prepolímero en una matriz de polímero. Como un ejemplo, los polímeros pueden ser funcionalizados con grupos metacrilato para proporcionarles una condición reticulable y se puede agregar riboflavina (fotoiniciador no citotóxico y no carcinogénico) a la composición líquida de prepolímero para iniciar el reticulado de los grupos metacrilato en presencia de luz. En general, los ingredientes de composición se seleccionan para que sean compatibles y adecuados para uso en el oído, por ejemplo el canal auditivo externo, el oído medio o ambos. En algunas modalidades, los ingredientes se seleccionan de manera que la matriz de polímero resultante sea biodeagradable y puedan ser procesados y depurados por el cuerpo. Por ejemplo, los componentes seleccionados son biodegradables, biocompatibles y pueden expulsarse por los riñones.

En algunas modalidades, la composición de prepolímero líquido incluye por lo menos un primer polímero capaz de ensamblado en una matriz de polímero, por ejemplo capaz de ser curado/ensamblado tal como capaz de reaccionar bajo condiciones definidas para formar una matriz de polímero. Por ejemplo, el polímero puede incluir grupos funcionales que pueden asociarse para formar una red, por ejemplo a través de la formación de enlaces covalentes, enlaces físicos o una combinación de ambos. Sin desear unirse a teoría alguna, los grupos funcionales en el polímero pueden determinar de que manera se pueden ensamblar en una matriz de polímeros. En las mismas modalidades, por ejemplo cuando el polímero es funcionalizado con grupos metacrilato (por ejemplo, quitosana o ácido hialurónico) se puede utilizar un iniciador para reticular los polímeros. En otra modalidad, cambios en pH, temperatura o concentración de iones inician el ensamblado espontáneo de la matriz de polímero.

Los ejemplos de polímeros potencialmente adecuados incluyen los siguientes y/o derivados y análogos de los mismos (por ejemplo, los derivados incluyen polímeros enumerados en lo siguiente los cuales son modificados para incluir grupos funcionales que se pueden asociar para formar una red y/o para ejemplos de polímeros enumerados en lo siguiente que pueden ser funcionalizados para obtener un objetivo deseado tal como proporcionar dominios de adhesión celular): polietilenglicoles (PEG); polisacáridos; poli (ácidos lácticos); poliuretanos; poli(propilenglicoles), poli (fumarato de propileno-co-etilenglicol); poli(metacrilato de hidroxietilo); polivinilpirrolidonas; poli (ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico); alcoholes polivinílicos; polipéptidos; poliacrilatos; agarosas (poli)metacrilatos de hidroxietilo; poliésteres; gelatinas; celulosas; alginatos; k-carrageninas; pectinas; almidones; dextranos, sulfatos de condroitina y ciertas proteínas tales como colágeno, fibrina, laminina y heparina. En algunas modalidades tal como las modalidades en donde la matriz de polímero puede degradarse, los componentes se seleccionan para que resultan en productos de degradación que no son ototóxicos.

En algunas modalidades, la composición líquida de prepolímero comprende un polímero que se selecciona de polietilenglicoles, quitosanas, ácidos hialurónicos y combinaciones de los mismos. En algunas modalidades, los polímeros específicos, mezcla de polímeros y cantidad relativa de polímeros se pueden seleccionar para resulta en una matriz de polímero o soporte que es hidrofílico y biodegradable. En algunas modalidades, la matriz de polímero se produce a partir de PEG o combinaciones de PEG únicamente, tal como diacrilato de poli(etilenglicol) de peso molecular 1000 o diacrilato de poli(etilenglicol) de peso molecular 4000 o combinaciones de los mismos. En algunas modalidades la matriz de polímero se produce a partir de quitosana metacrilada únicamente, ácido hialurónico metacrilado únicamente, quitosana metacrilada y ácido hialurónico metacrilado juntos, quitosana metacrilada y ácido hialurónico juntos o PEG en combinación con quitosana metacrilada, ácido hialurónico metacrilado, ácido hialurónico o combinaciones de los mismos.

En algunas modalidades, los polímeros pueden ser modificados químicamente o adquiridos como una versión modificada químicamente. En algunas modalidades, los polímeros están modificados químicamente (o se adquieren como una versión modificada químicamente) por uno o más de los siguientes motivos: para permitir o facilitar la formación de la matriz polimérica, para mejorar la gelificación, adhesión celular, liberación de fármaco, adhesión de proteína, velocidad de degradación y perfil, cargado/incorporación de fármaco, propiedades de superficie, propiedades mecánicas, hidrofilicidad, etc. Por ejemplo, los polímeros pueden ser funcionalizados con grupos que las células pueden unir a tales como dominios de unión de célula o aminoácidos, ligandos, proteínas u otras moléculas destinadas a mejorar la célula y adhesión de proteínas al soporte. Como un ejemplo, la secuencia de aminoácidos arginina-glicina-ácido aspártico-serina (RGDS) se puede incorporar en un PEG para incrementar la adhesión celular.

En modalidades adicionales, el peso molecular del polietilenglicol (PEG) puede variar de aproximadamente 100 a aproximadamente 1,000,000 g/mol. En algunas modalidades, el peso molecular del quitosano puede variar de aproximadamente 100 a aproximadamente 1,000,000 g/mol, con desacilación que varía de aproximadamente 0 a aproximadamente 100%. En algunas modalidades, el peso molecular del ácido hialurónico puede variar de aproximadamente 100 a aproximadamente 1,000.000 g/mol. En ciertas modalidades, cualquiera de los intervalos anteriores se puede incorporar en un hidrogel de alguna manera. En algunas modalidades, el quitosano utilizado para la matriz de polímero o soporte pueden comprarse o adquirirse de mariscos.

El quitosano es un polímero adecuado solo o en combinación con otros polímeros debido a que se deriva de fuentes que se encuentran de modo natural y puede modificarse de manera que sea capaz de reticularse en una matriz polimérica. Cuando se retícula es pegajoso y se adhiere a superficies de células epiteliales. Las células son capaces de crecer a través y degradar una red de quitosana. Debido a los grupos funcionales en la estructura principal de polisacárido de quitosana, se puede utilizar como un agente antibacteriano. Aunque el quitosano se deriva de quitina encontrada en mariscos, no posee alguna de las características inductoras de alergia.

El ácido hialurónico también es un polímero adecuado solo o en combinación con otros polímeros debido a que también se deriva de fuentes que se encuentran de modo natural. Se utiliza en muchas aplicaciones médicas, dado que sus grupos funcionales constituyen un excelente sustrato para crecimiento de células. El ácido hialurónico también se puede modificar para poder reticularlo en una matriz polimérica.

PEG (por ejemplo, diacrilato de PEG) es un polímero adecuado solo o en combinación con otros polímeros debido a que está disponible en una diversidad de pesos moleculares, a partir de cadenas de polímero relativamente cortas a cadenas de polímero relativamente largas, facilitando control de la degradación y velocidades de liberación de fármaco de la matriz de polímero resultante. En algunas modalidades, se utiliza PEG en combinación con otros polímeros tales como quitosana o ácido hialurónico con el fin de que resulte en un soporte al cual se puedan adherir las células.

No obstante, otros polímeros enumerados en lo anterior también se pueden utilizar/modificar en lugar de quitosana, ácido hialurónico y/o PEG. En general algunos factores a considerar en la selección de los polímeros adecuados (derivados y análogos de los mismos) incluyen propiedades mecánicas, liberación de fármaco, degradación de polímero y crecimiento y disponibilidad de células. Con respecto a las propiedades mecánicas, este parámetro depende de la estructura principal del polímero y la densidad de reticulado. Por ejemplo, en el caso de una matriz de polímero de hidrogel, formada al exponer la solución líquida a luz, una persona experta puede equilibrar la concentración de polímero, la concentración de iniciador, el tiempo de irradiación y la salida para obtener un gel reticulado con una rigidez deseada. Con respecto a la liberación de fármaco, las propiedades mecánicas del material influyen en la liberación de fármacos del material, en donde la velocidad de liberación se relaciona con el tamaño de poro del material. Con respecto a la degradación de polímero, este parámetro depende de la estructura del polímero, la concentración del polímero y factores ambientales tales como células y enzimas. Tanto quitosana como el ácido hialurónico (así como PEG) son capaces de ser degradados por células y enzimas encontradas en el ambiente de la membrana timpánica. Con respecto al crecimiento celular y la viabilidad, estos dependen de los grupos funcionales de la estructura principal polimérica y la rigidez de la matriz polimérica. Se considera que las células epiteliales prefieren sustratos rígidos, en consecuencia, en algunas modalidades el polímero o la combinación de polímeros se selecciona para proporcionar un gel rígido. En algunas modalidades, un gel rígido es un gel con un mayor módulo elástico que su forma pre-polimerizada . En algunas modalidades, un gel rígido es uno que es suficientemente rígido que cuando se coloca para cubrir una perforación si no cae a través de la perforación en el oído medio.

Adicionalmente, el quitosano y el ácido hialurónico pueden proporcionar grupos funcionales que permiten a las células adherirse a la red polimérica.

La composición líquida de prepolímero también puede incluir un iniciador si se requiere para iniciar el ensamblado de los polímeros en una matriz de polímero. En algunas modalidades, es deseable para el iniciador que sea no carcinogénico y no citotóxico. En algunas modalidades, los iniciadores pueden incluir sistemas que sean citocompatibles, sensibles a la luz, iniciadores de radicales libres con frecuencia utilizados para curar/ensamblar geles de polímero que contengan metacrilato y acrilato. Por ejemplo, la composición puede incluir un fotoiniciador, si es aplicable, para provocar reticulado de los polímeros en solución. Por ejemplo, el sistema fotoiniciador se puede utilizar para iniciar una reacción por radicales libres para inducir gelificación del soporte, en donde la luz que tiene una longitud de onda que varía de aproximadamente 108 a aproximadamente 103 m (ultravioleta a infrarrojo). En algunas modalidades, por ejemplo aquellas utilizadas en el vitreo, un fotoiniciador que se activa dentro del espectro de luz visible se puede seleccionar. En otras modalidades, tal como modalidades para propósitos otológicos, un fotoiniciador que se activa por luz UV o luz azul se puede seleccionar. Algunos ejemplos de fotoiniciadores adecuados incluyen Irgadure 2959 si cura o activa con compuestos sensibles a luz UV, eosina Y junto con l-vinil-2-pirrolidinona y treitanolamina si el curado la activación con compuestos sensibles a la luz visible, y camforquinona y/o sal de sodio de 5'-monofosfato de riboflavina si cura o activa con luz azul. En algunas modalidades, la matriz de polímero formador/soporte/hidrogel se diseña para permanecer translúcido conforme polimeriza para facilitar luz que permea a la totalidad de la profundidad de la matriz de formación/soporte/gel y la solución de prepolímero líquido.

En algunas modalidades, la composición de polímero líquido del soporte se puede cargar (por lo menos parcialmente) con fármacos u otras sustancias (por ejemplo, antibióticos, antimicrobianos, factores de crecimiento, antimicóticos, antiinflamatorios, analgésicos, esteroides, citocinas, proteínas, liberadores de dolor y moléculas pequeñas biológicamente activas, etc.), antes de curar o activar con luz en un gel o sólido. El soporte se puede cargar con antibióticos tales como fluoroquinolonas, aminoglucósidos y polimixinas. En soporte se puede cargar con agentes antimicóticos tales como clotrimazol, nistatina y toinaftato. El soporte se puede cargar con factores de crecimiento tales como factores de crecimiento de fibroblatos, factores de crecimiento endotelial vascular, factores de crecimiento transformantes, factores de crecimiento epidérmicos, factores de crecimiento de queratinocitos, factores de crecimiento derivados de plaquetas. El soporte se puede cargar con otras moléculas, tales como interleucinas y el tratamiento de proteína adicional o con otro tratamiento de curado. Para obtener este propósito de cargado un soporte/uso de soporte para suministro de fármacos, el soporte puede estar en forma de un hidrogel. En algunas modalidades, los hidrogeles son redes de polímeros hidrofílicos que tienen un contenido de agua mayor de aproximadamente 90%, lo que proporciona a los hidrogeles con una capacidad mejorada para encapsular células, sustancias bioactivas y moléculas de fármaco en comparación con materiales que no son hidrogeles.

Una persona experta en el ámbito entenderá como cargar un fármaco en una red de polímeros, por ejemplo al mezclar el fármaco con una solución de prepolimerización que resulte posteriormente en que el fármaco se combine con los poros de la red de polímero al ensamblado. Véase, por ejemplo, Bhattarai, N et al., Adv. Drug. Deliv. Rev. (2010)62:83-89 y Han, J. et al. Int. J. Biol Macromol (2009)44:229-235. También está dentro de las habilidades de la téenica crear un sistema con un perfil de liberación de fármaco controlado deseado. La liberación del fármaco se relaciona con el tamaño de poro del soporte así como la velocidad de degradación del soporte. Véase, por ejemplo, Id.

Para cambiar el tamaño de poro del soporte, por ejemplo, la concentración de polímero en solución puede cambiar así como el número de sitios de reticulado de la estructura principal del polímero. La alteración de estos parámetros cambia la densidad de reticulado de la red de polímero y efectivamente el tamaño de poro. El soporte también tiene una rigidez mensurable asociada con la estructura principal del polímero, la densidad de reticulado, la concentración de polímero y la concentración de iniciador.

En algunas modalidades, las composiciones líquidas de prepolímero por lo tanto comprenden por lo menos un primer polímero (el cual es capaz de ensamblarse selectivamente en una matriz de polímero bajo condiciones definidas en el oído de un paciente) y un disolvente. En modalidades adicionales, las composiciones líquidas de prepolímero comprenden por lo menos un primer polímero, un iniciador y un disolvente. En algunas modalidades, las composiciones líquidas de prepolímero comprenden por lo menos un primer polímero y por lo menos un segundo polímero y un disolvente. En algunas modalidades, las composiciones líquidas de prepolímero comprenden por lo menos un primer polímero y por lo menos un segundo polímero, un iniciador y un disolvente. En algunas modalidades, la cantidad de prepolímero se selecciona para que resulte en una viscosidad deseada para la solución de prepolimerización (por ejemplo, una viscosidad compatible con una solución de prepolimerización que es capaz de cubrir una perforación y no caer a través de la perforación al oído medio) y de una rigidez deseada para que la matriz de polímero/soporte/hidrogel resultante después de polimerización (por ejemplo, una rigidez compatible con el material que funciona como un soporte después del ensamblado). En algunas modalidades, la cantidad (concentración) de iniciador se puede seleccionar en base en el tiempo de irradiación requerido para polimerización, longitud de onda o fuente de luz, compatibilidad de células y composición química. En algunas modalidades, la cantidad total de polímero no es tan alta que impida o evite que los polímeros se ensamblen en una red y no tan baja de manera que la cantidad de polímero sea insuficiente para permitir el ensamblado de la red. En algunas modalidades, la cantidad total de polímero se selecciona para resultar en una solución viscosa en vez de una pasta heterogénea, la cual puede variar dependiendo de la composición específica de polímero. En algunas modalidades, la cantidad total de polímero es de aproximadamente 60% en peso o menos (por ejemplo cuando se utiliza metacrilato de polihidroxietilo (RHEM?)), o aproximadamente 40% en peso o menos (por ejemplo, cuando se utiliza PEG), o aproximadamente 5% en peso o menos (por ejemplo, para algunas combinaciones de quitosana/ácido hialurónico). En algunas modalidades, la cantidad total de polímero es mayor de aproximadamente 1% en peso. En algunas modalidades, la cantidad total de polímero varía de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 60% en peso, o aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 40% en peso, o de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 5% en peso o de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 60% en peso, o de aproximadamente 5% en peso a aproximadamente 40% en peso, o de aproximadamente 40% en peso a aproximadamente 60% en peso.

MÉTODOS En algunas modalidades, los métodos incluyen administrar composiciones líquidas de prepolímero a un sitio deseado en el oído de un paciente y curar/ensamblar las composiciones in vivo. Por ejemplo, para administrar las composiciones a la membrana timpánica se puede utilizar una jeringa para el suministro de la solución de prepolimerización descendido por el canal auditivo estrecho. De modo alternativo, en algunas modalidades en donde la solución de prepolimerización es relativamente muy viscosa, se puede aplicar a una herramienta quirúrgica tal como un asa para el oído y después se puede administrar a la membrana timpánica. Para diferentes composiciones la administración puede variar dependiendo del modo de ensamblado del polímero. Para redes activadas por la luz, en algunas modalidades, las soluciones de prepolimerización se irradian después de colocación, por ejemplo, con un dispositivo dental durante la luz o cualquier otra fuente de luz que proporcione la longitud de onda e intensidad correctas específicas para el fotoiniciador usado (por ejemplo, gel sensible a luz UV o azul). Las redes sensibles al calor se pueden activar, en algunas modalidades, por la temperatura corporal del paciente ante colocación en la cavidad ótica. Los geles sensibles a pH se pueden activar, en algunas modalidades, por el ambiente ácido en el canal auditivo después de su colocación. Las redes de ensamblado espontáneo se pueden inyectar, en algunas modalidades, por medio de una jeringa de lumen doble de manera que el polímero iniciador se mezclan conforme son colocados en el sitio deseado, por ejemplo dentro de la perforación.

En algunas modalidades, los métodos incluyen mejorar los métodos de tratamiento otológicos existentes, tales como materiales o parches de empacado otológico. Por ejemplo, en algunas modalidades, la solución prepolimerizada se puede aplicar a otros materiales quirúrgicos para incrementar su efecto por ejemplo al proporcionar una modalidad de suministro de fármaco a los materiales de empacado. En otras modalidades o en modalidades adicionales, las solución prepolimerizada se puede aplicar a materiales quirúrgicos para mejorar su carácter adhesivo al tejido nativo.

EJEMPLOS Los ejemplos y métodos de uso se describen en la presente como base para enseñanza para las personas expertas en el ámbito para utilizar la invención de cualquier manera apropiada. Estos ejemplos que aquí se describen no deben interpretarse como limitantes.

EJEMPLO 1 En pruebas de laboratorio, los precursores pueden comprender diacrilato de poli(etilenglicol) de peso molecular 1000 o diacrilato de poli(etilenglicol) de peso molecular 4000 adquirido de Polysciences Inc. (Warrington, PA). La albúmina de suero bovino (BSA, por sus siglas en inglés), el conjugado de tetrametilrodamina se pueden adquirir de Invitrogen Inc. (Eugene, OR).

La incorporación del fármaco y la liberación se prueban. Los hidrogeles se cargan con BSA durante el procedimiento de reticulado inicial. Se prepara una solución 10% p/v de BSA en PBS con pH 7.4. Las soluciones fotorreticulables de 10% p/v de PEG en PBS con 0.5% de fotoiniciador Irgacure 2959 se prepararon. Se incorporó BSA en las soluciones a 5% en peso respecto a la carga de macrómero. Las soluciones finales de agitan durante 15 minutos a 350 rpm. Después se pipetean 200 ml en los pozos de una placa de 96 pozos. Cada construcción se irradió con luz UV durante 55 seg. Los geles se separaron de inmediato de los pozos utilizando una espátula y se colocaron en frascos separados que contienen 5 mi de solución PBS. Después los frascos se colocaron en un agitador a 37°C (50 rpm). En puntos de tiempo diferentes se removieron 500 ml de solución PBS como una muestra y se sustituyeron con la misma cantidad de PBS. Se utilizó un espectrofotómetro de arreglo de diodo Hewlett Packard (modelo 8452A) para evaluar la cantidad de BSA que se liberaba en cada punto del tiempo. EJEMPLO 2 En la clínica, una modalidad de la presente invención puede comprender la siguiente administración. El paciente puede estar tendido en uno de sus lados, con el oído bajo un microscopio. Esto permite al médico observar y trabajar con la membrana timpánica con ambas manos libres. El médico ahora es capaz de administrar la composición líquida de prepolímero que se ha mezclado con los fármacos deseados. La composición se puede dejar caer en el oído con una pipeta, de una manera muy similar a como se administra en gotas para los oídos, es probable que el médico únicamente necesite decenas de microlitros de composición para cubrir la perforación. Una vez que la composición se ha agregado y se cubre la perforación, el médico después puede irradiar la composición con luz siempre que se requiera un hidrogel. Aunque la composición no utilizada no necesita ser aspirada, se puede quitar el exceso de composición ya sea con una pipeta o con algún objeto absorbente de acuerdo con la preferencia del médico. Cualquier exceso de composición se puede agregar para asegurar que la perforación está cubierta por el gel, puesto que todo exceso de composición se puede remover. Se puede utilizar una unión para la fuente de luz (tal como un cable de fibra óptica) para alcanzar la TM de todos los pacientes. Puesto que todo esto se lleva a cabo bajo microscopio, el médico es capaz de cubrir con precisión la perforación con gel.

EJEMPLO 3 En un ámbito quirúrgico, una modalidad de la presente invención puede comprender mejorar los materiales de empacado quirúrgicos actuales para el oído medio. La composición de prepolímero líquida que se ha mezclado con los fármacos deseados se puede dejar caer sobre el material empacado y polimerizar con luz antes de cerrar la herida quirúrgica. Esta modalidad puede proporcionar al material de empacado quirúrgico con ciertas características antibacterianas y de suministro de fármaco que actualmente no presentan, además de un soporte mecánico mejorado, con lo que se mejora el pronóstico posterior a la cirugía.

EJEMPLO 4: VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL En nuestro laboratorio se monitoreo la liberación de la proteína albúmina sérica bovina (BSA) en dos hidrogeles de PEG curados con UV de pesos moleculares diferentes sobre un período de tres semanas. Los datos, que se muestran más adelante en la tabla 2, indican que el peso molecular de PEG tiene una relación directa con la liberación del fármaco. Este estudio confirma que la cantidad de proteína liberada se puede controlar al cambiar el peso molecular de PEG en el hidrogel y que los hidrogeles de PEG con peso molecular mayor pueden liberar más BSA que un hidrogel del PEG con peso molecular menor durante el mismo período de tiempo. Estos estudios de liberación de fármaco también indican que la velocidad de liberación de proteínas se incrementa ligeramente durante las primeras dos semanas pero los cambios durante este período no son significativos y la liberación de proteína se puede controlar al permanecer dentro del intervalo deseado. Las téenicas usadas durante este estudio preliminar se pueden utilizar para todos los estudios de liberación de fármaco adicionales.

TABLA 2 MEDIA DE VALORES Y DESVIACIONES ESTÁNDAR DE LIBERACIÓN DE ALBÚMINA SÉRICA BOVINA A PARTIR DE HIDROGELES DE PEG DE DOS PESOS MOLECULARES DIFERENTES, CON RESPECTO AL TIEMPO La figura 1 ilustra el histograma de albúmina sérica bovina liberada a partir de hidrogeles de PEG de dos pesos moleculares diferentes con respecto al tiempo. Conforme se incrementa el peso molecular, también aumenta el tamaño de poro de la red de hidrogel. Esto puede resultar en un volumen más grande de fármaco que es liberado con respecto al tiempo. Adicionalmente, la velocidad de degradación del hidrogel puede aumentar. En algunas modalidades, puede ser deseable optimizar tanto la velocidad de liberación del fármaco como la velocidad de degradación de la red de hidrogel. Hemos observado que, durante un período de dos meses, PEG MW1000 permanece intacto pero PEG MW4000 se degrada por completo cuando ambos se encuentran en una solución de PBS (37°C, 50 rpm). Por lo tanto, en ciertas modalidades, que requieren degradación completa en velocidad relativa, sería preferible utilizar una modalidad con PEG MW4000 con respecto a PEG MW1000. La velocidad de degradación puede aumentar cuando el soporte está en presencia de células que remodelan de manera activa su ambiente, tal como la membrana timpánica. La velocidad de degradación del soporte puede cambiar cuando se encuentren otros tejidos debido a una diferencia en el pH de las moléculas nativas que aceleran o frenan la velocidad de degradación. Por ejemplo, un cambio en la velocidad de degradación probablemente puede ser más obvio en el tracto digestivo, en donde el pH es muy diferente de un fluido corporal normal y muchas moléculas diferentes para degradar diferentes soportes se encuentran presentes. Como un ejemplo contrastante, la velocidad de degradación probablemente no cambie en el humor vitreo del ojo.

EJEMPLO 5: SÍNTESIS DE REACTIVOS Todos los materiales para los ejemplos restantes son de Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) y se utilizaron como se recibieron, a menos que se indique en otro sentido. Metacrilación de quitosana El quitosano se purifica antes de su uso. En primer lugar, una solución 1% en peso de quitosana en 10% en volumen de ácido acético se filtra al vacío para eliminar partículas insolubles. Después, el quitosano se precipita de la solución con hidróxido de sodio 1 N, después se centrifuga a 1400 g durante 10 min a temperatura ambiente. El sobrenadante se decanta, después se agrega agua en un volumen igual al de quitosana y la mezcla se somete a remolino. La suspensión de quitosana se dializa en agua durante 2 d, con cambios de agua 3 veces/día. Después de diálisis, la suspensión de quitosana se liofiliza durante 3 d.

El quitosano purificado se disuelve en 1% en volumen de ácido acético. Un volumen de anhídrido metacrílico igual a 5% del volumen de ácido acético 1% se agrega a la solución de quitosana y la solución se agita durante 3 d a 55°C. La solución de quitosana se dializa en agua durante 2 d con cambios de agua 3 veces/día. La solución dializada se liofiliza durante 3 d.

El grado de metacrilación de quitosana metacrilada (MeCS) se determina por espectroscopia de resonancia magnética nuclear de protón y se determina que ~ 40%. Metacrilación de ácido hialurónico Un protocolo similar para agregar un grupo metacrilato a ácido hialurónico, un polímero que se encuentra de modo natural que es muy susceptible a crecimiento celular, se utiliza como se describe en lo anterior en relación con la metacrilación de quitosana. Se sintetizan dos versiones diferentes de ácido hialurónico metacrilado: una con -90% de grado de metacrilación (MeHA_90) y uno con -30% (MeHA_30). La síntesis de MeHA requiere 21 días.

EJEMPLO 6: PRUEBA INICIAL DE EFICACIA DE POLIMERIZACIÓN Comportamiento de polimerización probado de MeCS y MeHA por separado utilizando un sistema establecido de luz UV e iniciador sensible a luz UV.

• Propósito: Materiales no familiares probados con sistemas de polimerización conocidos.

• Resultado: Tanto MeCS como MeHA polimerizaron en una red de polímero insoluble de una manera predecible, con rigidez aumentada conforme se incrementa el tiempo de irradiación.

EJEMPLO 7: FORMULACIÓN DE MATERIALES REACTIVOS A LA LUZ Selección de una formulación de material En este ejemplo, se tiene como objetivo un material que puede formar una red de polímero al exponerla a luz azul a partir de una luz de curado dental.

Los beneficios de utilizar luz azul a partir de una luz de curado pueden incluir: o Luces de curado portátiles para materiales dentales que están calibradas de antemano para uso con tejido vivo. o La salida de luz optimizada para fotoiniciadores sensibles a la luz azul. o Diseño amigable con el usuario o Económicos en comparación con otras fuentes de luz.

Formulación inicial Para el primer conjunto de experimentos se intentaron los mismos sistemas de iniciadores utilizados con materiales dentales debido a que: Los reactivos tienen aprobación de FDA.

Están disponibles muchas referencias que definen el comportamiento del sistema iniciador.

Las luces de curado dental están optimizadas para un sistema iniciador de material dental.

Reactivos: Con canforquinona (CQ): un fotoiniciador reactivo a luz azul 4-dimetilaminobenzoato de etilo (EDMAB): un catalizador amina 2,6-diterbutil-4-metilfenol (BHT): un inhibidor de radicales libres Quitosana metacrilada (MeCS) Ácido hialurónico metacrilado (MeHA_30 y MeHA_90) Debido a que el sistema iniciador reactivo con luz azul de CQ/EDMAB tradicionalmente no se utiliza para polimerización en hidrogel, se probaron diversas variables, como se muestra en la Tabla 3: TABLA 3: CQ:EDMAB Sistema de % en peso de Tiempo de disolvente polímeros irradiación 2:1 Isopropanol/H20 0.5 60 s 1:1 Etanol/H20 1 120 s 1:2 DMS0/H20 2 180 S Ácido 4 acético/H20 El sistema de disolvente es la variable principal a superar, ya que se CQ ni EDMAB son hidrosolubles.

Para estos experimentos, las soluciones, como se muestra en la Tabla 4, se mezclaron y pipetearon sobre cubreobjetos de vidrio. La luz de curado se montó en su lugar con unas pinzas y las soluciones se irradiaron por los tiempos especificados. La gelificación se evaluó cualitativamente.

TABLA 4: SISTEMA EJEMPLAR Con MeCS, se puede obtener a cierta formación de gel utilizando el sistema CQ/EDMAB. No obstante, no pudimos obtener resultados similares con cualquiera de las versiones de MeHA, como se muestra en la Tabla 5 a continuación.

TABLA 5: SISTEMA EJEMPLAR Alterando el sistema de disolventes, a algo diferente de agua se inhibe la formación de gel con MeHA. Debido a esto, cambiamos a fotoiniciadores activados por luz azul.

SEGUNDA FORMULACIÓN El monofosfato de riboflavina es una versión hidrosoluble de la vitamina de riboflavina. También su fotoiniciador de luz azul que recientemente se ha utilizado para polimerizar polímeros de cadena larga metacrilados.

REACTIVOS: • Sal de sodio de 5'-monofosfato de riboflavina (RF, por sus siglas en inglés): fotoiniciador de luz azul MeCS MeHA Para estos experimentos, el sistema de disolvente ya no es una variable para probar. Estas variables se probaron como se muestra en la Tabla 6.

TABLA 6: En este experimento nuestra prioridad es obtener el gel más rígido posible en un intervalo de tiempo razonable, como se muestra en la Tabla 7 a continuación.

TABLA 7: SISTEMA EJEMPLAR Entre las diferentes formulaciones que probamos, como se muestra en la Tabla 8, ensamblamos algunas que forman geles muy rígidos. Además, de las variables probadas aquí, algunos factores adicionales que juegan un papel en la gelificación fueron: acidez de solución, intensidad de luz, fondo de color del sustrato.

TABLA 8: FÓRMULAS QUE FORMARON GELES RÍGIDOS En base en estos resultados, parece que la formulación con 2% de MeCS/2% de MeHA_90 puede ser la más fácil de expulsar desde una aguja congénita.

EJEMPLO 8; DETERMINACIÓN DEL PERFIL DE LIBERACIÓN DE FÁRMACO Preparación del parche de gel Se prepararon soluciones concentradas de todos los reactivos y se combinaron para proporcionar las concentraciones finales de la solución prepolimerizada observada en la Tabla 9 más adelante. Antes de la polimerización presentó una consistencia muy viscosa, debido parcialmente a la asociación de los grupos laterales cargados positivamente de quitosana y los grupos laterales cargados negativamente de ácido hialurónico (HA, por sus siglas en inglés).

TABLA 9. COMPOSICIÓN DEL MATERIAL DE PARCHE DE HIDROGEL PREPOLIMERIZADO Para todas las aplicaciones del parche de gel, la solución prepolimerizada se irradió durante 3 min utilizando una guía de luz adaptada (Leoni, Nuremberg, Alemania) ajustada a una luz de curado dental (Mini-Blast, First Medica, Greensboro, NC) con una salida de energía de 300 mW/cm2.

LIBERACIÓN DE FÁRMACO Para determinar el perfil de liberación de fármaco del parche de gel, volúmenes de 50 ml de material prepolimerizado se polimerizaron con luz azul. Los geles resultantes se incubaron en lisozima 0.5% en peso en agua. Las muestras de la solución se tomaron a l, 5, 10 y 15 d para determinar la liberación acumulativa de ciprofloxacina sobre el tiempo. La concentración de ciprofloxacina de las soluciones de muestras se determinó con espectrofotometría UV/Vis contra una curva estándar de concentraciones conocidas de ciprofloxacina.

La liberación de ciprofloxacina depende de la densidad de reticulado de red del polímero del material. En la figura 2, la liberación de ciprofloxacina se compara entre geles que consisten de 2% en peso de MeCS o 2% en peso de MeCS/1% en peso de HA. Debido a que el gel con ambos, MeCS y HA presenta la densidad de reticulado más alta que el gel con únicamente MeCS, la liberación de ciprofloxacina fue significativamente más lenta. La figura 3 muestra la liberación acumulativa de ciprofloxacina durante el curso del estudio. Un perfil de liberación más lento puede ser ventajoso para el material dado que puede extenderse el intervalo de tiempo en que la perforación debe de sanarse en riesgo de infección. Ningún material demostró un perfil de "liberación de descarga" —una liberación súbita de fármacos incongruente con el resto del perfil de liberación-confirmando que la liberación de ciprofloxacina se puede controlar por densidad de reticulado.

EJEMPLO 9; ESTABLECIMIENTO Y PRUEBA DE MODELO EN ANIMALES in vivo Toda la investigación in vivo se realizó con chinchillas macho adultas, de acuerdo con un protocolo revisado y aceptado por el comité de cuidado y uso de animales institucional.

INTRODUCCIÓN DE PERFORACIONES CRÓNICAS EN LA MEMBRANA TIMPÁNICA Un estudio piloto con 4 chinchillas adultas (8 membranas timpánicas [TM]) se llevó a cabo para establecer primero el método para inducir de modo consistente una perforación crónica de la TM. Las perforaciones de membrana timpánicas se introdujeron utilizando cauterización térmica de acuerdo con un modelo existente. Véase Amolis CP, Jackler RK, Milczuk H et al. An animal modelo of chronic tympanic membrane perforation, Otolarngol Head Neck Surg 1992, 106: 47-55, la cual se incorpora en la presente como referencia en su totalidad. Un alambre de bronce envuelto alrededor de hierro de soldadura (Radio Shack, Fort Worth, TX) sirvió como el dispositivo de cauterización térmico y se establecieron perforaciones en la ventana anterior de la TM. Las perforaciones se examinaron semanalmente y se realizó cauterización adicional en las TM que sanaban. Las perforaciones que persistían durante 30 días se consideraron como crónicas.

A partir del estudio piloto, 75% de las perforaciones inducidas por cauterización térmica perduraron durante por lo menos 30 días. Este método se utilizó para inducir perforaciones en el grupo experimental de 8 chinchillas. Después de 30 días, las perforaciones persistentes fueron compatibles en tamaño con las que estaban presentes en un paciente humano que recibió el parche. APLICACIÓN DE MATERIAL Las soluciones prepolimerizadas de MeCS, HA, monofosfato de riboflavina y ciprofloxacina se mezclaron en agua y se cargaron en una jeringa. La solución viscosa después se expulsó sobre un asa ótica y se transfirió a la perforación. El material se curó utilizando luz de curado dental con una guía de luz adaptada. Del grupo experimental, el parche de gel se aplicó inicialmente a 2 perforaciones en donde una perforación se utilizó como un control. Las perforaciones con parche de gel se monitorearon semanalmente y la velocidad de sanado se comparó con las perforaciones no parchadas con el material.

EVALUACIÓN DEL MATERIAL El parche de gel se adhirió al sitio de perforación y estaba presente 3 semanas después de la implantación. Existen pruebas de crecimiento interno de células dentro del gel y no ha habido incidencia de infección o reacción adversa en animales que recibieron el parche de gel. La perforación sanó cuatro semanas después de la aplicación del gel. El estudio sugiere que el material puede requerir cuatro semanas para reparar perforaciones crónicas en la TM. La perforación que no recibió el parche de gel aún era persistente.

Se hace notar que términos como "preferiblemente", "comúnmente" y "típicamente" no se utilizan en la presente para limitar el alcance de la invención reivindicada o para implicar que ciertos rasgos son críticos, esenciales o incluso importantes para la estructura o función de la invención reivindicada. Más bien, estos términos simplemente se pretende que resalten rasgos alternativos o adicionales que pueden o no ser utilizados en una modalidad particular de la presente invención.

Las descripciones detalladas de una o más modalidades se proporcionan en la presente. No obstante, debe entenderse que la presente invención puede estar constituida en diversas formas. Por lo tanto, los detalles específicos descritos en la presente (incluso si se designan como preferidos o ventajosos) no deben interpretarse como limitantes, más bien deben utilizarse como base para las reivindicaciones y como una base representativa para enseñanza a una persona experta en el ámbito de la utilización de la presente invención de cualquier manera apropiada.

MODALIDADES ADICIONALES Se han descrito numerosas modalidades. No obstante, se entenderá que se pueden realizar diversas modificaciones sin por esto apartarse del espíritu y alcance de la invención. En consecuencia, se incluyen otras modalidades como parte de la invención y pueden ser abarcadas por las reivindicaciones anexas. Además, la descripción precedente de diversas modalidades no necesariamente implica exclusión. Por ejemplo, "algunas" modalidades, "modalidades ejemplares" u "otras" modalidades pueden incluir la totalidad o parte de "algunas", "otras" y modalidades "adicionales" dentro del alcance de esta invención. Además, no todas las modalidades incluyen uno o más de los objetos enumerados. Por ejemplo, los materiales y métodos dentro del alcance de la descripción también se pueden definir de acuerdo con las siguientes modalidades. 1. Un soporte para la promoción de sanado de tejidos en organismos biológicos, en donde el soporte inicialmente es un líquido y puede ser curado en un sólido; y suministra fármacos para promover el sanado de la perforación. 2. El soporte de la modalidad 1, en donde el soporte es biodegradable. 3. El soporte de la modalidad 2, en donde el soporte es para uso otológico. 4. El soporte de la modalidad 3, en donde el soporte es para uso otológico pediátrico. 5. El soporte de la modalidad 1, en donde el soporte proporciona soporte mecánico. 6. El soporte de la modalidad 1, en donde el soporte se utiliza junto con otros tratamientos para sanar tejidos en organismos biológicos. 7. El soporte de la modalidad 1, que comprende por lo menos un polímero, por lo menos una sustancia que resulta en que el soporte cambie a un gel cuando se aplica un cambio ambiental. 8. El soporte de la modalidad 7, en donde el soporte forma un hidrogel. 9. El soporte de la modalidad 8, en donde el soporte es un hidrogel fotopolimerizable. 10. El soporte de la modalidad 9, en donde el hidrogel polimeriza ante luz UV. 11. El soporte de la modalidad 9, en donde el hidrogel polimeriza ante luz visible. 12.' El soporte de la modalidad 8, en donde el soporte es un hidrogel polimerizable selectivamente. 13. El soporte de la modalidad 7, en donde por lo menos un polímero es polietilenglicol. 14. El soporte de la modalidad 7, en donde por lo menos un polímero es hidrofílico. 15. El soporte de la modalidad 14, en donde por lo menos un polímero es quitosana. 16. El soporte de la modalidad 7, en donde por lo menos un polímero es ácido hialurónico. 17. El soporte de la modalidad 7, que comprende además un fotoiniciador. 18. El soporte de la modalidad 17, en donde la sustancia que resulta en que el soporte cambia a un gel cuando se aplica un cambio ambiental es metacrilato. 19. El soporte de la modalidad 17, en donde la sustancia que resulta en que el soporte cambia un gel cuando se aplica un cambio ambiental es acrilato. 20. El soporte de la modalidad 17, en donde el fotoiniciador se selecciona del grupo de: Irgacure 2959, eosin Y junto con l-vinil-2-pirrolidinona y trietanolamina y sal de 5'-monofosfoato de riboflavina. 21. El soporte de la modalidad 7, en donde por lo menos un polímero puede tener un peso molecular entre 100 y 1,000,000 g/mol. 22. El soporte de la modalidad 21, en donde por lo menos un polímero tiene un peso molecular que varía de 1000 g/mol a 4000 g/mol. 23. El soporte de la modalidad 22, en donde por lo menos un polímero tiene un peso molecular de 4000 g/mol. 24. El soporte de la modalidad 7, en donde por lo menos un polisacárido tiene un peso molecular entre 100 y 1,000,000 g/mol. 25. El soporte de la modalidad 7, en donde por lo menos un polímero o por lo menos un polisacárido tiene desacetilación que varía de 0 a 100%. 26. Un método para tratar una perforación de la membrana timpánica, que comprende: administrar una composición líquida de prepolímero que se ha mezclado con sustancias terapéuticas deseadas, cubrir la perforación con el prepolímero, e irradiar la composición con luz siempre que lo requiera el hidrogel. 27. El método de la modalidad 26, en donde el médico administra decenas de microlitros de prepolímero para cubrir la perforación. 28. El método de la modalidad 26, que comprende además agregar un exceso de prepolímero para asegurar que la perforación está cubierta. 29. El método de la modalidad 26, que comprende además utilizar una unión para la fuente de luz. 30. El método de la modalidad 29, en donde la unión de la fuente de luz es un cable de fibra óptica. 31. Un método para mejorar los materiales de empacado o parches otológicos actuales, caracterizado porque comprende: administrar un material de empaque a las áreas necesarias, administrar una composición de prepolímero líquido que se ha mezclado con las sustancias terapéuticas deseadas, e irradiar la composición con luz siempre que el hidrogel lo requiera.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (26)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Una composición líquida de prepolímero para uso otológico, caracterizada porque comprende: por lo menos un primer polímero y un disolvente, el cual, cuando se activa in situ en el oído de un paciente resulta en que la composición líquida de prepolímero se ensambla en una matriz de polímero adecuada para reparar o ayudar a reparar una perforación de la membrana timpánica.

2. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición comprende un iniciador.

3. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la composición comprende además una composición terapéutica y la matriz de polímero tiene una porosidad y promedio de tamaño de poro suficiente para liberar la composición terapéutica durante un período de tiempo deseado.

4. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la reparación o ayuda a la reparación comprende ensamblar el líquido en una matriz de polímero suficientemente rígida para funcionar como un soporte sobre el cual puedan migrar, adherirse y crecer células epiteliales de la membrana timpánica.

5. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la matriz de polímero es un hidrogel.

6. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque por lo menos el primer polímero se selecciona para que resulte en un soporte funcionalizado que tenga un dominio de unión a célula para mejorar la migración y adhesión de células.

7. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque el hidrogel es un hidrogel fotopolimerizable y la composición comprende un iniciador el cual es un fotoiniciador.

8. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la activación comprende exponer la composición líquida de prepolímero a luz UV, luz visible o luz azul in si tu, determinado por el fotoiniciador.

9. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el fotoiniciador se selecciona de: Irgacure 2959, eosin Y junto con l-vinil-2-pirrolidinona y trietanolamina, camforquinona y sal de sodio de 5'-monofosfato de riboflavina.

10. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos el primer polímero se selecciona de polietilenglicoles (PEG), polisacáridos, (ácidos polilácticos), poliuretanos, poli (propilenglicoles), poli(fumarato de propileno-co-etilenglicoles), poli(metacrilatos de hidroxietilo), metacrilatos de polimetilo, poliésteres, gelatinas, alginatos, almidones, dextranos, polivinilpirrolidonas, poli(ácido 2-acrilamido-2-metil-1-propansulfónico), alcoholes polivinílicos, polipéptidos, poliacrilatos , agarosas, celulosas, k-carrageninas, pectinas, sulfatos de condroitina, proteínas y derivados y análogos de los mismos.

11. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque por lo menos el primer polímero se selecciona de PEG; polisacáridos y derivados y análogos de los mismos.

12. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque los polisacáridos se seleccionan de quitosanas metacriladas y ácidos hialurónicos metacrilados.

13. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque las quitosanas metacriladas están por lo menos aproximadamente 40% metacriladas y los ácidos hialurónicos metacrilados están por lo menos aproximadamente 30% metacrilados.

14. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque los ácidos hialurónicos metacrilados están metacrilados por lo menos aproximadamente 90%.

15. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque por lo menos el primer polímero es quitosana metacrilada, o por lo menos el primer polímero es ácido hialurónico metacrilado o por lo menos el primer polímero se selecciona de un primer polímero el cual es una quitosana metacrilada y un segundo polímero el cual se selecciona de un ácido hialurónico metacrilado y ácido hialurónico, o por lo menos un primer polímero es un primer polímero el cual es un PEG, un segundo polímero y opcionalmente un tercer polímero, en donde el segundo y tercer polímero se seleccionan de quitosanas y ácidos hialurónicos.

16. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque por lo menos el primer polímero tiene un peso molecular que varía de aproximadamente 100 a aproximadamente 1,000,000 g/mol.

17. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada porque por lo menos el primer polímero tiene un peso molecular que varía de aproximadamente 1000 a aproximadamente 4000 g/mol.

18. La composición líquida de prepolímero de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos el primer polímero es una quitosana que tiene una desacilación que varía de aproximadamente 0% a aproximadamente 100%.

19. Un método para tratar una perforación de la membrana timpánica, caracterizado porque comprende: a. administrar una composición líquida de prepolímero que comprende por lo menos un primer polímero y un disolvente al sitio de perforación; y posteriormente b. activar la composición líquida para formar una matriz de polímero.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la composición líquida comprende además un iniciador y la activación involucra activar el iniciador para provocar que la composición líquida se ensamble para formar una matriz polimérica.

21. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la matriz polimérica está en forma de un hidrogel.

22. El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la composición líquida de prepolímero también incluye por lo menos una composición terapéutica.

23. El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque la administración comprende proporcionar una cantidad suficiente de prepolímero líquido al sitio de perforación para cubrir la perforación.

24. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el iniciador es un fotoiniciador y la activación comprende exponer la composición líquida de prepolímero a una fuente de luz que se selecciona de luz UV, luz visible, luz infrarroja y luz azul, de acuerdo con el fotoiniciador.

25. Un método para mejorar los materiales de empacados o parches otológicos, caracterizado porque comprende: administrar una composición líquida de prepolímero que comprende por lo menos un primer polímero, un disolvente, un iniciador y composiciones terapéuticas a un material de empacado para uso en el oído de un paciente; y activar el iniciador que resulta en curado de la composición líquida de prepolímero.

26. El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque el material de empacado otológico se administra al sitio deseado en el oído del paciente y posteriormente la composición líquida de prepolímero se administra al material de empacado otológico.