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WO2013045729A1 - Nanogeles de ciclodextrinas - Google Patents

Nanogeles de ciclodextrinas Download PDF

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Publication number
WO2013045729A1
WO2013045729A1 PCT/ES2012/070638 ES2012070638W WO2013045729A1 WO 2013045729 A1 WO2013045729 A1 WO 2013045729A1 ES 2012070638 W ES2012070638 W ES 2012070638W WO 2013045729 A1 WO2013045729 A1 WO 2013045729A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydrogel
cyclodextrins
nanogels
cyclodextrin
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/ES2012/070638
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carmen Alvarez Lorenzo
Angel Concheiro Nine
Maria Dolores MOYA ORTEGA
Thorstein LOFTSSON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidade de Santiago de Compostela
Original Assignee
Universidade de Santiago de Compostela
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidade de Santiago de Compostela filed Critical Universidade de Santiago de Compostela
Publication of WO2013045729A1 publication Critical patent/WO2013045729A1/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • A61K47/40—Cyclodextrins; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0048—Eye, e.g. artificial tears
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0009—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Glucans, e.g. polydextrose, alternan, glycogen; (alpha-1,4)(alpha-1,6)-D-Glucans; (alpha-1,3)(alpha-1,4)-D-Glucans, e.g. isolichenan or nigeran; (alpha-1,4)-D-Glucans; (alpha-1,3)-D-Glucans, e.g. pseudonigeran; Derivatives thereof
    • C08B37/0012—Cyclodextrin [CD], e.g. cycle with 6 units (alpha), with 7 units (beta) and with 8 units (gamma), large-ring cyclodextrin or cycloamylose with 9 units or more; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L5/16—Cyclodextrin; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
    • C08J2305/16—Cyclodextrin; Derivatives thereof

Definitions

  • the present invention relates to the development of hydrogels, more specifically it relates to the development of cyclodextrin hydrogels of nanometric size.
  • Cyclodextrins are cyclic oligomers consisting of units of ⁇ -D-glucose in a variable number, generally 6 (a-), 7 ( ⁇ -), or 8 ( ⁇ -cyclodextrin). Cyclodextrins have a toroidal structure with a hydrophobic internal surface and a hydrophilic external face (Düchene and Wouessidjewe, Pharm. Technol. 14: 22-30, 1990). This conformation gives them the ability to form complexes with substances of diverse nature (Uekama, Chem. Pharm. Bull. 52: 900-915, 2004). Complex formation has been used for decades to modify the solubility, stability and volatility of active drugs and molecules.
  • hydrogels that are characterized by their ability to incorporate water.
  • hydrogels constituted by cyclodextrins are known for the preparation of which have been carried out procedures that involve a) the previous formation of an aerobic or vinyl derivative of cyclodextrin capable of reacting with other acrylic or vinyl monomers (Siemoneit, U., Schmitt, C, Alvarez-Lorenzo, C, Luzardo, A., Otero-Espinar, F., Concheiro, A., Blanco-Méndez, J. Acrylic / cyclodextrin hydrogels with enhanced drug loading and sustained relée capability. Int. J. Pharm.
  • Patent application WO2006 / 089993 A2 describes a process for obtaining hydrogels of cyclodextrins or their derivatives and water-soluble cellulose ethers or their water-soluble derivatives, or cyclodextrins or their derivatives and guar gums or their derivatives, using as crosslinking molecules that They contain two or more glycidyl ether groups in their structure.
  • hydrogels as drug carriers are only possible if they are presented as multiparticulate systems consisting of nanogels smaller than 200 nm in size (Raemdonck, K; Demeester, J; De Smedt, S. Advanced nanogel engineering for drug delivery, SoftMatter 5, 707-715, 2009; JungKwon Oha, Ray Drumright, Daniel J. Siegwart, KrzysztofMatyjaszewski. The development of microgels / nanogels for drug delivery applications. Polym. Sci. 33 (2008) 448-477).
  • the nanogels could be obtained from monolithic structures, by spraying or crushing, but this procedure ("top-bottom” approach) is difficult to implement in practice and the resulting particles have irregular shapes and their size dispersion is wide.
  • the procedures that allow the formation of nanogels directly from their constituents (“bottom-up” approach) are more suitable for nanogels of controlled size and mainly spherical shape (JungKwon Oha, Ray Drumright, Daniel J. Siegwart, KrzysztofMatyjaszewski. The development of microgels / nanogels for drug delivery applications. Prog. Polym. Sci. 33 (2008) 448-477).
  • a recently published procedure refers to the synthesis of nanogels by polymerization-precipitation of vinyl cyclodextrin monomers together with other acrylic or vinyl comonomers in water at 70 ° C and ultrafiltration (Markus J. Kettel, Fiete Dierkes, Karola Schaefer, Martin Moeller, Andrij Pich. Aqueous nanogels modified with cyclodextrin. Polymer 52 (2011) 1917-1924).
  • This procedure requires in a first stage the previous preparation of cyclodextrin vinyl derivatives, followed, in a second stage, of the copolymerization with other acrylic or vinyl monomers.
  • the authors of the invention have developed nanometric size gels, which solve the limitations of the corresponding monolithic hydrogels, since they are useful for applications for which the monolithic ones cannot be used.
  • the invention provides nanometric gels that possess well differentiated properties from the corresponding monolithic hydrogels.
  • the size of the gels of the invention provides a high specific surface which facilitates the exchanges of matter with the medium in which they are located and makes it possible for them to pass through cell membranes by endocytosis and elude recognition by the mononuclear phagocytic system.
  • the invention is directed to a hydrogel characterized by an average hydrodynamic diameter of less than 1 micrometer, comprising a matrix of cyclodextrins, where the cyclodextrins are linked together through a spacer to which they are joined by an ether group. or amino.
  • a particular embodiment of the invention relates to a hydrogel as defined above which additionally comprises a water-soluble polymer.
  • the cyclodextrins that constitute the hydrogel of the invention confer a high capacity for the incorporation of drugs, active substances and biological or toxic molecules with very diverse structures and physicochemical properties.
  • the hydrogel as defined above may further comprise an active ingredient, a biological molecule, or a toxic molecule.
  • the invention is directed to a pharmaceutical composition
  • a pharmaceutical composition comprising the hydrogel as defined above and at least one pharmaceutically acceptable excipient.
  • the invention is directed to a cosmetic composition
  • a cosmetic composition comprising the hydrogel as defined above.
  • the invention is directed to a phytosanitary composition
  • a phytosanitary composition comprising the hydrogel as defined above.
  • the invention also provides a suitable process for the preparation of the nanogels of the invention that is based on an approximation from the materials that constitute them, and not on crushing the corresponding monolithic hydrogels. This procedure has the advantage of preparing the nanogels in a single step, integrating the cross-linking and emulsification phase, and also allows the control of the structure and morphology of the nanogels.
  • the invention relates to a process for the preparation of the hydrogel as defined above comprising: a) preparing an aqueous solution comprising one or more cyclodextrins, a crosslinking agent having two or more functional groups which are capable of reacting with the hydroxyl groups of the cyclodextrins to form ether groups or with amino groups of the cyclodextrins to form amino groups, and an acidic or basic substance, and optionally a water-soluble polymer,
  • step d) mix the emulsion obtained in step c) with water.
  • the process further comprises adding an active ingredient or a biological molecule.
  • the invention relates to the use of the hydrogel as defined above to prepare a medicament.
  • the invention relates to the use of the hydrogel as defined above, in systems capable of sequestering toxic substances, molecules produced by living organisms, pollutants or liquid waste.
  • Figure 1 Microscopy micrograph of electron transmission of ⁇ -cyclodextrin nanogels before undergoing the lyophilization process.
  • Figure 2 Microscopy micrograph of electron transmission of ⁇ -cyclodextrin and hydroxypropylmethylcellulose nanogels before undergoing the lyophilization process.
  • Figure 3. Infrared spectra of of yCO (1), HPpCD (2), HPMC (3), agar-agar (4), YCDo, o.5 (5), YCD-HPMC 2 , I (6), HPpCD 0 , or. 5 (7) and HPpCD-agari > 0 . 5 (8) in the region 1600-800 cm "1.
  • Figure 4 Diffusion profiles of 3-MBA from a solution without nanogels or available in ⁇ -cyclodextrin or ⁇ -cyclodextrin and hydroxypropylmethylcellulose ogels.
  • FIGS. 5A, 5B and 5C Dexamethasone assignment profiles obtained from a dexamethasone solution (Dex code), a dexamethasone solution to which free ⁇ -cyclodextrin (yCD code) was incorporated, and ⁇ -cyclodextrin and FIPMC nanogels prepared with different proportions of Span 80 in the organic phase (0%, code and CD-HPMC 2 , or; 0.5%, code and CD-HPMC 2 , 0 5 ; 1.0%, code and CD-HPMC 2>1 ; 2.0%, code and CD-HPMC 2; 2 ).
  • Dex code dexamethasone solution
  • yCD code free ⁇ -cyclodextrin
  • FIPMC nanogels prepared with different proportions of Span 80 in the organic phase (0%, code and CD-HPMC 2 , or; 0.5%, code and CD-HPMC 2 , 0 5 ; 1.0%, code and CD-HPMC 2>1 ; 2.0%, code and CD
  • hydrogel refers to a network of hydrophilic polymer chains, which can be crosslinked by different methods, and which contains a high proportion of water. Hydrogels can be presented macroscopically or confined in smaller dimensions. Nanogel is understood as a submicron size hydrogel (Jung Kwon Oha, Ray Drumright, Daniel J. Siegwart, Krzysztof Matyj aszewski. The development of microgels / nanogels for drug delivery applications. Prog. Polym. Sci. 33 (2008) 448- 477).
  • the present invention is directed to a hydrogel characterized by an average hydrodynamic diameter of less than 1 micrometer, comprising a matrix of cyclodextrins, where the cyclodextrins are linked together through a spacer to which they are joined by a group ether or amino.
  • the nanogels of the invention are capable of incorporating high proportions of water without dissolving.
  • One of the objectives of the invention is to provide nanogels useful in the transport and release of drugs and which are also capable of targeting specific tissues or cells.
  • the hydrogel as described above has an average hydrodynamic diameter between 1 nm and 400 nm.
  • the nanogel of the invention has an average hydrodynamic diameter between 1 nm and 200 nm.
  • Nanoparticles are solid particles between 1 and 1000 nm in size (Encyclopedia of Pharmaceutical Technology, J. Swarbrick and JC Boylan. Vol. 10. Marcel Dekker Inc., New York, p. 165) which, depending on their internal structure, differ in two groups: nanocapsules and nanospheres.
  • the nanocapsules consist of a cavity surrounded by a polymer layer; and the nanospheres are continuous matrix systems (F. Rocha Formiga, E. Ansorena, A. Estella-Hermoso De Mendoza, E. Imbuluzqueta, D.
  • cyclodextrins in the present invention refers to natural cyclodextrins, synthetic and semi-synthetic cyclodextrins, such that this term includes for example, without this being a limitation, cyclodextrins of 6, 7, and 8 members (known as alpha , beta, and gamma, respectively), cyclodextrins with more than 8 members (known as large cyclodextrins) and cyclodextrin derivatives. Cyclodextrin derivatives are understood as cyclodextrins substituted in some of their hydroxyl groups by functional groups, for example those listed in the following table:
  • Cyclodextrin derivatives also include their pharmaceutically acceptable salts.
  • the amino derivatives of cyclodextrins can be obtained by the procedure described in Nature Protocols, 2008, 3, 691-697.
  • the cyclodextrins are crosslinked, so that a cyclodextrin is linked to one or more spacers to which other cyclodextrins are in turn, thus forming a matrix.
  • the cyclodextrins and the spacer are covalently linked through an ether or amino group.
  • the spacer comprises a carbon skeleton that is selected from linear, branched, optionally substituted alkyl, aryl, aryl, and polyether chains.
  • the spacer is a polyether.
  • Alkyl refers to a linear or branched, cyclic or acyclic hydrocarbon chain consisting of carbon and hydrogen atoms, without unsaturation, from 1 to 12, preferably from one to eight, more preferably from one to four carbon atoms , optionally substituted.
  • Aryl refers to an aromatic hydrocarbon of 6 to 10 carbon atoms, such as phenyl or naphthyl, optionally substituted by an alkyl or oxyalkyl group, which may in turn be substituted.
  • Arylalkyl refers to one or more aryl groups attached to the rest of the molecule by an alkyl radical, for example, benzyl, 3- (phenyl) -propyl, etc.
  • Polyether refers to a chain with one or more ether groups.
  • the polyether is an unsaturated alkyl, or an arylalkyl, in which one or more ether groups are intercalated in the alkyl chain, and which is optionally substituted by a functional group selected from hydroxyl, C1-C6 alkyl, C1-C6 hydroxyalkyl, C 1-C6 alkyloxy, and OR 3 , where R 3 is a C 1-C 4 alkyl optionally substituted by hydroxyl, C 1-C 6 alkyl, C 1-C 6 hydroxyalkyl or glycidyl ether.
  • the polyether has the formula - (CHRi-CHR 2 0) n-, where n has a value between 1 and 100, preferably between 1 and 50, more preferably between 1 and 10, Ri and R 2 can be the same or different and are selected from the group consisting of hydrogen, hydroxyl, C1-C6 alkyl, hydroxyalkyl C1-C6, alkyloxy C1-C6 alkyl, and OR 3 , where R 3 is a C1-C4 alkyl optionally substituted by hydroxyl , C1-C6 alkyl, C1-C6 hydroxyalkyl or glycidyl ether.
  • the nanogel spacers of the invention come from crosslinking agents that possess two or more functional groups that are capable of reacting with the hydroxyl groups of the cyclodextrins to form ether groups or with amino groups of the cyclodextrins to form amino groups.
  • Said functional groups are known to the person skilled in the art and some examples, without being limited to them, are the following: 1,2-epoxyethane group, glycidyl ether, primary alkyl halide, primary alkyl tosylate, etc.
  • the group capable of reacting with the hydroxyl or amino groups of the cyclodextrins is a glycidyl ether group.
  • the crosslinking agent comprises an optionally substituted polyether, and two or more glycidyl ether groups.
  • Glycidyl ethers have the advantage that they have a very low toxicity. Their wide safety margins, together with the absence of repoductive and endocrine effects and of carcinogenic effects, make them suitable as components of containers that are kept in prolonged contact with food (Poole et al, Food Additives & Contaminants 21: 905- 919, 2004).
  • the RETI culantes agents with glycidyl ether groups also known as epoxides, oxirane or alkene oxides;...
  • the crosslinking agents are selected from among diglycidylether, ethylene glycol glycidylether, di eti 1 engl ic ol di gl i ci di 1 ether, p oli eti 1 engl i col di gl i ciledter, polyglycerol polyglycidyl ether, propylene glycol glycidyl ether, glyceroldiglycidylether, glyceroltriglycidylether, or bisphenol A diglycidyl ether.
  • the dry weight ratio of cyclodextrin is between 1 and 95%, and the dry weight ratio of the crosslinking agent is between 99% and 5% of the total dry hydrogel weight of the invention. as described above. In a more particular embodiment, the dry weight ratio of cyclodextrin is between 4 and 70%, and the dry weight ratio of the crosslinking agent is between 96% and 30% of the total weight of the dried hydrogel.
  • the nanogels of the invention can incorporate water soluble polymers.
  • water-soluble polymer is meant any natural, semi-synthetic or synthetic macromolecule that can be dispersed in aqueous medium forming colloidal solutions or systems.
  • water-soluble polysaccharides are suitable for modulating the affinity of nanogels for drugs and for modulating transfer profiles.
  • the polysaccharides are constituted by carbohydrates that have reactive hydroxyl groups similar to those of cyclodextrins, so comparatively to other polymers, they have the advantage of being able to react with the crosslinking agent in a similar way as cyclodextrins do, which facilitates obtaining homogeneous frameworks.
  • the water-soluble polymer is a water-soluble polysaccharide or its derivatives.
  • a water-soluble polysaccharide or its derivatives.
  • the water-soluble polysaccharide is selected from the group consisting of dextrans, alginates, starch, glycogen, chitosan, guar gums, agar-agar, water-soluble cellulose gums and cellulose ethers, and their pharmaceutically acceptable salts.
  • the water soluble cellulose ethers are selected from methyl cellulose (MC), hydroxyethylmethyl cellulose (HEMC), hydroxypropyl cellulose (HPC), hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), ethylhydroxyethyl cellulose (EHC) N-cellulose ), quaternary ammonium salts of hydroxyethylcellulose with trimethylammonium substituent (Polyquaternium 10), and copolymers of hydroxyethyl cellulose and dimethyl diallyl ammonium chloride (Polyquaternium 4).
  • MC methyl cellulose
  • HEMC hydroxyethylmethyl cellulose
  • HPC hydroxypropyl cellulose
  • HPMC hydroxypropylmethyl cellulose
  • HEC hydroxyethyl cellulose
  • EHC ethylhydroxyethyl cellulose N-cellulose
  • guar derivatives For example, s gom a guar derivatives, their hydroxypropylated or carboxyhydroxypropylated esters, their cationic derivatives (Ecopol) and the products resulting from depolymerization of guar gums.
  • Ecopol cationic derivatives
  • the water-soluble polymer is a neutral or ionizable acrylic polymer with the condition of being soluble in aqueous medium.
  • the acrylic polymer is interpenetrated in cyclodextrin intermingling, it is not covalently bound to cyclodextrins or spacers.
  • the water-soluble acrylic polymer is selected from the group consisting of polyacrylic acid, poly-N-isopropylacrylamide, methacrylic acid and ethyl acrylate copolymers, methacrylic acid copolymers, methyl acrylate and methyl methacrylate, and copolymers. of dimethylaminoethyl methacrylate, butyl methacrylate and methyl methacrylate.
  • the dry weight ratio of cyclodextrin is between 1% and 95%; the dry weight ratio of water-soluble polymer is between 0.05% and 95%; and the dry weight ratio of the crosslinking agent is between 98.95% and 4% of the total dry hydrogel weight of the invention as described above.
  • the dry weight ratio of cyclodextrin is between 4 and 70%, the dry weight ratio of water soluble polymer is between 0.1% and 20%; and the dry weight ratio of the crosslinking agent is between 96% and 30%) of the total weight of the dried hydrogel.
  • the invention relates to a hydrogel as described above, selected from the group of the following hydrogels consisting of:
  • the nanogels object of the present invention are suitable for associating active ingredients or biological molecules regardless of their solubility characteristics. The ability to associate will depend on the corresponding molecule.
  • active ingredient refers to any substance that is used in the treatment, cure, prevention or diagnosis of a disease or that is used to improve the physical and mental well-being of humans and animals, as well as that compound that is intended to destroy, prevent action, counteract or neutralize, any harmful organism, or any substance that is used as cosmetic or hygiene, as well as that compound that is intended to regenerate tissues or tissue engineering.
  • biological molecules any molecule synthesized in a living organism, such as, for example, proteins, carbohydrates, lipids, nucleic acids, amino acids, etc.
  • the biological molecule is selected from peptides, proteins, lipid compounds. or lipophilic, saccharide compounds, nucleic acid or nucleotide compounds such as oligonucleotides, polynucleotides or combinations of the aforementioned molecules.
  • the active ingredient or the biological molecule possesses antifungal, antiseptic or anti-inflammatory activity, or is a molecule of interest in tissue engineering, regenerative, cosmetic or hygiene medicine.
  • the active ingredient is an anti-inflammatory.
  • the active ingredient is a steroidal anti-inflammatory.
  • the proportion of active ingredient or biological molecule incorporated will depend in each case on the nature of the active ingredient or biological molecule to be incorporated, the indication for which it is used and the efficiency of administration.
  • the nanogel of the invention is in lyophilized form.
  • the nanogels of the invention are suitable as active ingredient release systems or biological molecules for ophthalmic treatments.
  • the nanogel of the invention is used in the preparation of a medicament for the treatment of ophthalmic diseases.
  • the ophthalmic diseases to which the invention is directed are those that affect the ocular surface, as well as those that affect the internal structures of the eye.
  • An example of ophthalmic diseases to which the invention is directed, but not limited to them, are severe, acute and chronic allergies, inflammatory processes involving the eyes such as ophthalmic herpes zoster, ulceris, iridocyclitis, chorioretinitis, posterior diffuse uveitis and chorioiditis, optic neuritis, sympathetic ophthalmia, inflammation of the anterior segment, allergic conjunctivitis, keratitis, corneal and marginal allergic ulcers, bacterial infections, viral infections, degenerations such as macular degeneration, blepharitis, conjunctivitis, glaucoma, benign or malignant tumors, retinopathies, etc.
  • the invention is directed to a sterile aqueous solution comprising a hydrogel as described above.
  • the sterile aqueous solution comprises between 2 mg / mL and 100 mg / mL of the hydrogel.
  • the invention is directed to a method for treating ophthalmic diseases which comprises administering to the mammal in need an effective amount of the pharmaceutical composition as described above or the sterile aqueous solution as described above.
  • the invention relates to a method for treating any of the ophthalmic diseases described above which comprises administering to the mammal in need an effective amount of the pharmaceutical composition as described above or the accused solution as described above.
  • the nanogels of the invention, with or without active ingredient or biological molecules incorporated, can be used as such or as base components of pharmaceutical forms, medicaments and sanitary products for the treatment of pathological or physiological conditions in humans, animals and plants.
  • compositions according to the invention are suitable for transdermal, oral, oral, rectal, ocular, nasal, otic, vaginal, or parenteral implant administration.
  • They can also be used as sequestering agents for biological or toxic substances in living organisms, for example cholesterol, glucose or bile acids, or in the environment.
  • the nanogels of the invention are also very suitable for controlling the release of drugs or active substances, incorporated into the nanogels.
  • the compositions provide different transfer rates depending on their qualitative and quatitative composition, and the physicochemical properties of the drug, especially its water solubility and its affinity for the cyclodextrin cavity.
  • They can also serve to direct drugs to specific areas in living beings, through changes associated with environmental conditions, in the degree of swelling of the nanogel or in the affinity of the drug for the components of the nanogel.
  • the process of the invention takes place under mild conditions, high temperatures and drastic conditions are avoided, and so that it is possible to incorporate active ingredients or biological molecules without damaging their integrity and without danger of degradation.
  • the process of the invention has the advantage that it does not require prior modification of the structure of the cyclodextrin or of the water-soluble polymer, nor the use of a mold to form the nanogel.
  • the process of the invention allows the size and shape of the nanogel to be modulated by controlling the emulsion droplet formation process of step c) and by the proportion of system components.
  • the invention also relates to a process for the preparation of the hydrogel as defined above comprising: a) preparing an aqueous solution comprising one or more cyclodextrins, a crosslinking agent having two or more functional groups that they are capable of reacting with the hydroxyl groups of the cyclodextrins to form ether groups or with amino groups of the cyclodextrins to form amino groups, and an acidic or basic substance, and optionally a water-soluble polymer,
  • step d) mix the emulsion obtained in step c) with water.
  • step a) The preparation of the aqueous solution of step a) is possible in several ways without variations in the result obtained.
  • the addition of said polymer to the water can be done before or after dissolving the cyclodextrin.
  • the crosslinking agent in solid, liquid or aqueous solution.
  • the acidic substance may be an organic or inorganic acid, for example triluoroacetic acid, p-toluenesulfonic acid, camforsulfonic acid, acetic acid, ionic acid exchange resin, Lewis acid, etc.
  • the basic substance includes organic and inorganic bases for example potassium or sodium carbonate, cyanides, hydrides, primary, secondary amines, sodium or potassium methoxide, sodium or potassium ethoxide, etc.
  • the aqueous solution prepared in step a) is incubated for a period of between 1 and 60 minutes, more preferably between 5 and 45 minutes. In a particular embodiment, the incubation of the aqueous solution prepared in step a) is carried out at a controlled temperature between 5 ° C and 80 ° C, more preferably between 20 ° C and 60 ° C.
  • step a) the crosslinking is initiated but without giving rise to an increase in viscosity that prevents subsequent emulsification with the organic phase.
  • an organic solution is prepared.
  • organic phases are, although the invention is not limited to these, chlorobenzene, chloroform, cyclohexane, dichloromethane, hexane, tetrahydrofuran, toluene, octanol, heptanol.
  • a surface active agent refers to a molecule composed of a hydrophobic part and a hydrophilic moiety. These molecules therefore have amphiphilic properties, which means that in an organic water / solvent mixture, they migrate to the surface between the water and the organic solvent. Thus, the hydrophilic head is maintained in the aqueous phase and the hydrophobic tail interacts with the organic solvent by altering the surface properties of the water / solvent interface and allowing the formation of an emulsion, as well as its stabilization.
  • the surface active agent is selected from the group consisting of long chain hydroxylic derivatives of 8 to 18 carbon atoms (fatty alcohols), ethoxylated carboxylic acids, ethoxylated amides, ethoxylated glycerides, glycol esters and derivatives, monoglycerides , polyglyceryl esters, esters and ethers of polyalcohols, sorbitan / sorbitol esters, phosphoric acid esters, ethoxylated derivatives of fatty alcohols and polyethylene glycol ethers.
  • the surfactant is a sorbitan ester.
  • the sorbitan ester is selected from the group consisting of sorbitan mono-, di-, tri- or sesqui-oleate, mono-, di-, tri- or sesqui-sorbitan sorbitan, mono-, sorbitan di-, tri- or sesqui-palmitate, sorbitan mono-, di-, tri- or sesqui-stearate and sorbitan mono-, di-, tri- or sesqui-isostearate, as well as combinations of the foregoing.
  • the weight ratio of surface active agent added in step b) is between 0% and 5%, preferably between 0% and 3%.
  • step c) the mixture is homogenized for a time between 1 second and 2 minutes, preferably between 30 and 60 seconds.
  • This homogenization can be carried out by vigorous stirring, for example, using a high performance homogenizing stirrer.
  • the volume of the organic phase of stage b) is equal to or greater than the volume of aqueous phase resulting from stage a).
  • the mixture of step c) is stirred for a period of time between 5 minutes and 5 hours, preferably between 10 minutes and 50 minutes.
  • said stirring is carried out at a controlled temperature between 5 ° C and 80 ° C, preferably between 40 ° C and 70 ° C.
  • stage d) the emulsion obtained in stage c) is diluted with a volume of water between an equal volume and up to 10 times greater than that of the mixture of stage a).
  • the dilution mixture is incubated for 10 minutes to 10 hours, preferably 1 hour to 5 hours.
  • said incubation is performed under a controlled temperature between 5 ° C and 80 ° C. Through this process the crosslinking ends and it is possible to evaporate the organic solvent.
  • the method further comprises a stage e) after stage d) comprising the dialysis of the mixture.
  • the process further comprises a step f) after step e) comprising lyophilization of the mixture
  • the process further comprises a stage g) after stage f) comprising rehydration of the nanogels.
  • the process further comprises adding an active ingredient or a biological molecule.
  • the incorporation of the active ingredient or biological molecule can be carried out by one of the following processes: i) direct immersion of a hydrogel of the invention, as described above, in a solution or in a suspension of the active ingredient or of the biological molecule, at a temperature between 0 and 100 ° C and at atmospheric pressure, optionally using ultrasound, ii) in an autoclave at a temperature between 100 and 130 ° C, or, iii) addition of active ingredient or from the biological molecule to the aqueous phase a).
  • the invention relates to a nanogel obtainable by the method described above.
  • nanogel obtainable by the procedure described above becomes relevant in the tests carried out as set forth in the examples herein.
  • These nanogels have a high capacity to incorporate drugs, active substances, biological or toxic molecules with very diverse structures and physical-chemical properties that form inclusion complexes with cyclodextrins of The nanogels
  • the nanogels form stable colloidal systems: dispersed in aqueous medium, have high physical stability, resisting centrifugation at 5000 rpm for 10 min without precipitating.
  • the size and shape of the nanogels can be modulated by controlling the formation process of the emulsion droplets.
  • the shape of the nanogels of the invention is spherical and the size distribution of the nanogels in the colloidal system is narrow. All these characteristics can be modulated through an adequate selection of the variety and / or the proportion of cyclodextrin / s and of the water-soluble polymers or their derivatives that accompany it / s.
  • compositions can be used as components of pharmaceutical forms, cosmetic preparations or "trap" systems to capture molecules of living organisms or of the environment, without raising problems of biocompatibility or environmental impact.
  • ⁇ -Cyclodextrin (yCD, W8) and 2-hydroxypropyl-p-cyclodextrin (HPpCD, W7 HP, Mw 1309.24 Da) were from Wacker (Barcelona, Spain), 2-hydroxypropyl-y-cyclodextrin (HPyCD, W8 HP, Mw 1576 Da) was from PURAC biochem BV (Gorinchem, The Netherlands), hydroxypropyl methylcellulose (HPMC, Methocel K4M Premium EP) from Colorcon Ibérica SL (Barcelona, Spain), Guinama agar (Valencia, Spain), ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE, 50% w / w in water) from Fluka (St.
  • EGDE ethylene glycol diglycidyl ether
  • Example 1 Procedure for obtaining nanogels based on ⁇ -cyclodextrin or HPPCD.
  • a solution of 20% (w / w) ⁇ -cyclodextrin or HPpCD was prepared in 0.2M NaOH. Then, 10 mL of a 50% (w / w) ethylene glycol glycidyl ether solution in water was added to 10 mL of solution, so that the final concentration of crosslinking agent was 14.28%. The solution was stirred for 25 minutes at 60 ° C to start the crosslinking reaction.
  • the organic phase consisting of a solution of 2% Span 80 (w / w) in dichloromethane at 20 ° C was prepared separately.
  • the aqueous solution of cyclodextrin-ethylene glycol glycidyl ether was added to 20 ml of the organic phase and the whole was subjected to the action of a high performance homogenizing stirrer (8000 rev./min; Ultra-Turrax T25, Janke & Kunkel, INK-Labortechnik , Germany) for 30 seconds. Then, the emulsion was kept under stirring (magnetic stirrer 300 rev./min) for 30 min in a thermostatic bath at 60 ° C.
  • the emulsion was poured into 100 ml of distilled water and kept under stirring (magnetic stirrer 300 rev./min) for 210 min in a thermostated bath at 60 ° C, to complete the formation of the nanogels.
  • the colloidal system containing the nanogels were taken and dialyzed for 72 hours using 12-14 kDa dialysis tubes. After dialysis, the colloidal system containing the nanogels was dried by lyophilization (VirTis Genesis freeze-dryer, USA). Once lyophilized, the nanogels were easily redispersed in water resulting in a colloidal system with a particle size similar to that recorded before lyophilization (40-500 nm).
  • Figure 1 shows the electron transmission microscopy photomicrograph (Philips CM-12 TEM apparatus, FEI Company, The Netherlands) of the nanogels before undergoing the lyophilization process.
  • the sizes of the nanogels were determined using dynamic light scattering equipment using an ALV-5000 F optical system equipped with a Nd: YAG laser (400 mW) connected to a CW diode pump (400 mW) operated at 532 nm ( Coherent Inc., Santa Clara, CA, USA). The average size was 151.36 nm.
  • Example 2 Procedure for obtaining nanogels based on ⁇ -cyclodextrin and a water-soluble polymer.
  • a solution of 1% (w / w) or 2% (w / w) K4M HPMC in 0.2M NaOH or 1% (w / w) or 2% (w / w) agar in 0.2 NaOH will be prepared M. Then, 10 grams of ⁇ -cyclodextrin or HPpCD were added to 10 mL of this solution and, after homogenization, 4 mL of a 50% (w / w) solution of ethylene glycol glycidyl ether in water. The solution was stirred for 25 minutes at 60 ° C to start the crosslinking reaction.
  • the aqueous solution of HPMC-cyclodextrin-ethylene glycol glycidyl ether was added to 20 ml of the organic phase and the whole was subjected to the action of a high performance homogenizing agitator (8000 rev./min; Ultra-Turrax T25, Janke & Kunkel, INK-Labortechnik, Germany)) for 30 seconds. Then, the emulsion was kept under stirring (magnetic stirrer 300 rev./min) for 30 min in a thermostatic bath at 60 ° C.
  • the emulsion was poured into 100 ml of distilled water and kept under stirring (magnetic stirrer 300 rev./min) for 210 min in a thermostated bath at 60 ° C, to complete the formation of the nanogels.
  • the colloidal system containing the nanogels were taken and dialyzed for 72 hours using 12-14 kDa dialysis tubes. After dialysis, the colloidal system containing the nanogels was dried by lyophilization. Once lyophilized, the nanogels were easily redispersed in water resulting in a colloidal system with a particle size similar to that recorded before lyophilization (40-500 nm).
  • Figure 2 shows the electron transmission microscopy photomicrograph (Philips CM-12 TEM apparatus, FEI Company, The Netherlands) of the nanogels before undergoing the lyophilization process.
  • the sizes of the nanogels were determined using dynamic light scattering equipment using an ALV-5000 F optical system equipped with a Nd: YAG laser (400 mW) connected to a CW diode pump (400 mW) operated at 532 nm ( Coherent Inc., Santa Clara, CA, USA). The average size was 93.68 nm.
  • nanogels were obtained as shown in Table 1.
  • the nanogel formulations obtained are identified using the code cyclodextrin-polysaccharide xj where the cyclodextrin is ⁇ -CD or HPpCD, the polysaccharide is HPMC or agar, "x" is the concentration of HPMC or agar (0%, 1% or 2 %) in the aqueous phase and "y” is the concentration of Span 80 in the organic phase (0%, 0.5% or 2%) as used in the preparation of the hydrogel as described in examples 1 and 2.
  • Table 1 The data of the surfactant concentration, preparation process performance (Rto), results of the dynamic light scattering (DLS) analysis of the nanogels suspension, area of each peak, hydrodynamic radius, and distribution of data are collected. mass.
  • the stability of the nanogels obtained as aqueous dispersions was also studied, after centrifugation at 5000 rpm. for 10 minutes or 10,000 r.p.m. for 30 minutes to assess the tendency of nanogels to precipitate, thus simulating an aging process during storage. It was observed that centrifugation at 5000 rpm. for 10 minutes it did not cause precipitation of the nanogels. While centrifugation at 10,000 rpm. for 30 minutes it led to small precipitated amounts that were more intense in the nanogels to which FIPMC was incorporated than in the case of the nanogels constituted solely by cyclodextrins. In all cases, after stirring the precipitate, it was redispersed again.
  • Infrared spectra or ⁇ -CD nanogels were taken in a range between 400 and 4000 cm “1 , on a Brucker IFS 66V FT-IR spectrophotometer (using the potassium bromide technique). These spectra are shown in the figure 3. The formation of ether groups between the crosslinking agent and cyclodextrins is evidenced in the infrared (IR) spectra when comparing the starting species against the cross-linked cyclodextrins.
  • the prepared hydrogels capture water in a proportion of between 200% and 1000%) by weight of water with respect to the dry weight of the hydrogel.
  • Example 3 Control of the cession of 3-methylbenzoic acid (3-MBA) from ⁇ -cyclodextrin nanogels and d e n a n o g e l e s d e ⁇ -cyclodextrin and hydroxypropyl methylcellulose.
  • Lyophilized nanogels were dispersed in 3-MBA solutions (0.08 mg / ml) to obtain a dispersion of 2% w / v nanogels, which was maintained at 20 ° C for 60 hours.
  • the assignment of 3-MBA from nanogel dispersions was evaluated using vertical diffusion cells, using cellophane membrane (MWCO 3500, 0.785 was 2 ) as a separation barrier between the donor compartment and the receptor compartment. The tests were carried out at 37 ° C using 2 ml of nanogel dispersion and 5.5 ml of purified water, subjected to magnetic stirring at 300 rpm, as the receiving medium.
  • a solution of 3-MBA (0.08 mg / ml) without nanogels was also tested under the same conditions.
  • Example 4 Control of the transfer of dexamethasone from ⁇ -cyclodextrin nanogels and ⁇ -cyclodextrin and hydroxypropylmethylcellulose nanogels.
  • Example 4.1 Dexamethasone loading.
  • Lyophilized nanogels were dispersed in saturated dexamethasone solutions (0.14-0.16 mg / ml) to obtain a dispersion of 2% w / v nanogels, which was maintained at 20 ° C for 16 hours or 7 days.
  • dexamethasone from nanogel dispersions was evaluated using vertical diffusion cells, using cellophane membrane (MWCO 12-14 kDa, 1.77 was 2 ) as a separation barrier between the donor compartment and the receptor compartment. The tests were carried out at 37 ° C using 2 ml of nanogel dispersion and 12 ml of pH 7.4 phosphate buffer as a receptor medium, which was kept under magnetic stirring at 300 rpm. The saturated dexamethasone solution without nanogels was also tested under the same conditions. At pre-established time intervals, 150 ⁇ samples were taken from the receiving medium and replaced by fresh medium The concentration of dexamethasone in the receptor medium was determined by HPLC.
  • Example 5 Formulation of a dexamethasone eye drops based on cyclodextrin nanogels
  • Nanogels YCD-HPMCi were incorporated! (up to 4% w / v) to an aqueous hydroalcoholic solution (ethanol: water 50:50 v / v) of saturated dexamethasone and kept in an ultrasonic bath at 25 ° C for 60 minutes (Cole-Parmer Instrument Company 8892E -DTH, Niles, Illinois). Then the solvent medium is rotovapped (RII, Buchi, Switzerland) to obtain dry nanogels YCD-HPMCi,! loaded with dexamethasone.
  • Nanogels YCD-HPMCi,! loaded with dexamethasone were added (up to 4% w / v) to a 1.5% aqueous solution of dexamethasone (w / v) in 10% HPyCD (w / v), ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) 0.1% (w / v), 0.02% (w / v) benzalkonium chloride, 0.1% (w / v) HPMC K4M and 0.6% (w / w) sodium chloride and the pH was adjusted to 7.40 ⁇ 0.05.
  • the formulation was autoclaved at 121 ° C for 20 min and allowed to equilibrate for 5 days at room temperature under constant stirring.
  • the total dexamethasone concentration in the dexamethasone / HPyCD / nanogels formulation was 25.7 ⁇ 2.6 mg / ml, the osmolarity 299 ⁇ 31 mOsm / kg and the viscosity 31.4 ⁇ 3.9 cP.
  • Example 6 In vivo studies
  • Example 6.2 Study in vitreous humor.
  • rabbits were sacrificed by intravenous administration of T61 0.3 ml kg "1 (Intervet Germany). Approximately 0.05 ml of aqueous humor were taken using a syringe with a 30 gauge needle and inserting it into the anterior chamber in the limbus. The samples were kept frozen at -70 ° C until analysis.

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Abstract

Nanogeles de ciclodextrinas y procedimiento de obtención de nanogeles por reticulación/emulsificación/evaporación de la fase orgánica de ciclodextrinas o sus derivados, o ciclodextrinas o sus derivados y polímeros hidrosolubles o sus derivados; utilizando como agente reticulante moléculas que contienen dos o más grupos glicidiléter en su estructura; las composiciones obtenidas capaces de incorporar fármacos y sustancias activas, que forman complejos de inclusión con ciclodextrinas; su uso como componentes de dispositivos de liberación controlada, tales como formas farmacéuticas transdérmicas, formas transmucosales bucales, orales, rectales, oculares, óticas o vaginales, e implantes parenterales, destinadas a administrar fármacos o sustancias activas a humanos, animales o plantas, o como componentes de preparados cosméticos; y el uso de las composiciones como secuestrantes, en la extracción de moléculas tóxicas o biológicas en organismos vivos o de sustancias contaminantes en aguas.

Description

Nanogeles de ciclodextrinas
Sector de la técnica
La presente invención se refiere al desarrollo de hidrogeles, más en concreto se refiere al desarrollo de hidrogeles de ciclodextrina de tamaño nanométrico.
Estado de la técnica
Las ciclodextrinas son oligómeros cíclicos constituidos por unidades de α-D-glucosa en un número variable, en general 6 (a-), 7 (β-), ó 8 (γ-ciclodextrina). Las ciclodextrinas tienen una estructura toroidal con una superficie interna hidrofóbica y una cara externa hidrofílica (Düchene y Wouessidjewe, Pharm. Technol. 14 : 22-30, 1990). Esta conformación las dota de capacidad para formar complejos con sustancias de naturaleza diversa (Uekama, Chem. Pharm. Bull. 52: 900-915, 2004). La formación de complejos se viene utilizando desde hace décadas para modificar la solubilidad, la estabilidad y la volatilidad de fármacos y moléculas activas. Más recientemente la capacidad de las ciclodextrinas para formar complejos se ha utilizado en la preparación de hidrogeles con capacidad de carga y control de la cesión de moléculas activas mejoradas (Frank van de Manakker, Tina Vermonden, Cornelus F . van Nostrum, and Wim E. Hennink, Biomacromolecules 10: 3157-3175, 2009).
Esta capacidad para incorporar moléculas activas y controlar su cesión, hace que las ciclodextrinas sean un material de interés en la preparación de sistemas de liberación de fármacos. Dentro de estos sistemas se encuentran los hidrogeles que se caracterizan por su capacidad para incorporar agua.
En el estado del arte son conocidos hidrogeles constituidos por ciclodextrinas para cuya preparación se han puesto a punto procedimientos que implican a) la formación previa de un derivado aerifico o vinílico de ciclodextrina susceptible de reaccionar con otros monómeros acrílicos o vinílicos (Siemoneit, U., Schmitt, C, Alvarez-Lorenzo, C, Luzardo, A., Otero-Espinar, F., Concheiro, A., Blanco-Méndez, J. Acrylic/cyclodextrin hydrogels with enhanced drug loading and sustained reléase capability. Int. J. Pharm. 312, 66-74, 2006); o b) la reticulación directa de las ciclodextrinas utilizando moléculas capaces de reaccionar simultáneamente con grupos hidroxilo de varias ciclodextrinas (Rodriguez-Tenreiro, C, Alvarez-Lorenzo, C, Rodriguez-Perez, A., Concheiro, A., Torres-Labandeira, J.J. Estradiol sustained reléase from high affinity cyclodextrin hydrogels. Eur. J. Pharm. Biopharm. 66, 55-62, 2007). Con el fin de implementar procedimientos sencillos y compatibles con el medio ambiente, se ha propuesto la reticulación directa de ciclodextrinas, en medio acuoso y condiciones suaves, utilizando como agentes reticulantes moléculas que contienen dos o más grupos glicidiléter en su estructura. En la solicitud de patente WO2006/089993 A2 se describe un procedimiento de obtención de hidrogeles de ciclodextrinas o sus derivados y éteres de celulosa hidrosolubles o sus derivados hidrosolubles, o ciclodextrinas o sus derivados y gomas guar o sus derivados, utilizando como agente reticulante moléculas que contienen dos o más grupos glicidiléter en su estructura. En el procedimiento según la solicitud de patente WO2006/089993 A2, la disolución de ciclodextrina con el agente reticulante "se transfiere a un molde adecuado" y tras la reticulación, "los hidrogeles se dividen en porciones de forma y tamaño adecuados y se utilizan tal como se encuentran al extraerlos del líquido de lavado o después de someterlos a desecación".
Para ciertas aplicaciones farmacéuticas y en particular cuando se requiere una vectorización hacia tejidos o células concretas, la utilización de los hidrogeles como vehículos de fármacos sólo es posible si se presentan como sistemas multiparticulares constituidos por nanogeles de tamaño inferior a 200 nm (Raemdonck, K; Demeester, J; De Smedt, S. Advanced nanogel engineering for drug delivery, SoftMatter 5, 707-715, 2009; JungKwon Oha, Ray Drumright, Daniel J. Siegwart, KrzysztofMatyjaszewski. The development of microgels/nanogels for drug delivery applications. Prog. Polym. Sci. 33 (2008) 448-477). Los nanogeles se podrían obtener a partir de estructuras monolíticas, por pulverización o trituración, pero este procedimiento ("top-bottom" approach) es difícil de implementar en la práctica y las partículas resultantes presentan formas irregulares y su dispersión de tamaños es amplia. Los procedimientos que permiten formar los nanogeles directamente a partir de sus contituyentes ("bottom-up" approach) resultan más adecuados para nanogeles de tamaño controlado y forma principalmente esférica (JungKwon Oha, Ray Drumright, Daniel J. Siegwart, KrzysztofMatyjaszewski. The development of microgels/nanogels for drug delivery applications. Prog. Polym. Sci. 33 (2008) 448-477).
Un procedimiento recientemente publicado se refiere a la síntesis de nanogeles mediante polimerización-precipitación de monómeros vinílicos de ciclodextrina junto con otros comonómeros acrílicos o vinílicos en agua a 70°C y ultrafiltración (Markus J. Kettel, Fíete Dierkes, Karola Schaefer, Martin Moeller, Andrij Pich. Aqueous nanogels modified with cyclodextrin. Polymer 52 (2011) 1917-1924). Este procedimiento requiere en una primera etapa la preparación previa de derivados vinílicos de ciclodextrina, seguida, en una segunda etapa, de la copolimerización con otros monómeros acrílicos o vinílicos.
Descripción de la invención Los autores de la invención han desarrollado geles de tamaño nanométrico, que solucionan las limitaciones de los correspondientes hidrogeles monolíticos, ya que son útiles para aplicaciones para las que los monolíticos no se pueden emplear. De este modo, la invención proporciona geles nanométricos que poseen propiedades bien diferenciadas de los correspondientes hidrogeles monolíticos. El tamaño de los geles de la invención proporciona una superficie específica elevada lo que facilita los intercambios de materia con el medio en el que se encuentren y hace posible que atraviesen membranas celulares por endocitosis y que eludan el reconocimiento por el sistema fagocítico mononuclear.
Así, en un aspecto la invención se dirige a un hidrogel caracterizado por un diámetro hidrodinámico medio inferior a 1 micrómetro, que comprende una matriz de ciclodextrinas, donde las ciclodextrinas están unidas entre sí a través de un espaciador al que se unen mediante un grupo éter o amino.
Una realización particular de la invención se refiere a un hidrogel como se ha definido anteriormente que adicionalmente comprende un polímero hidrosoluble.
Las ciclodextrinas que constituyen el hidrogel de la invención les confieren una alta capacidad de incorporación de fármacos, sustancias activas y moléculas biológicas o tóxicas con estructuras y propiedades físico-químicas muy diversas. Así, el hidrogel como se ha definido anteriormente puede comprender además un ingrediente activo, una molécula biológica, o una molécula tóxica.
En otro aspecto la invención se dirige a una composición farmacéutica que comprende el hidrogel como se ha definido anteriormente y al menos un excipiente farmacéuticamente aceptable.
En otro aspecto la invención se dirige a una composición cosmética que comprende el hidrogel como se ha definido anteriormente.
En otro aspecto la invención se dirige a una composición fitosanitaria que comprende el hidrogel como se ha definido anteriormente. La invención además proporciona un procedimiento adecuado para la preparación de los nanogeles de la invención que se basa en una aproximación a partir de los materiales que los constituyen, y no en una trituración de los hidrogeles monolíticos correspondientes. Este procedimiento presenta la ventaja de preparar los nanogeles en un único paso, integrando la fase de reticulación y emulsificación, y además permite el control de la estructura y morfología de los nanogeles.
Por lo que en otro aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para la preparación del hidrogel como se ha definido anteriormente que comprende: a) preparar una disolución acuosa que comprende una o varias ciclodextrinas, un agente reticulante que poseen dos ó más grupos funcionales que son capaces de reaccionar con los grupos hidroxilo de las ciclodextrinas para formar grupos éter o bien con grupos amino de las ciclodextrinas para formar grupos amino, y una sustancia de carácter ácido o básico, y opcionalmente un polímero hidrosoluble,
b) preparar una disolución orgánica que comprende un di solvente orgánico, y opcionalmente un agente tensioactivo,
c) mezclar bajo agitación las disoluciones preparadas en las etapas a) y b),
d) mezclar la emulsión obtenida en la etapa c) con agua.
En una realización particular, el procedimiento comprende además añadir un ingrediente activo o una molécula biológica. En otro aspecto, la invención se refiere al uso del hidrogel como se ha definido anteriormente para preparar un medicamento.
En otro aspecto, la invención se refiere al uso del hidrogel como se ha definido anteriormente, en sistemas capaces de secuestrar sustancias tóxicas, moléculas producidas por organismos vivos, agentes contaminantes o residuos líquidos.
Descripción de las figuras
Figura 1. Microfotografía de microscopía de transmisión electrónica de nanogeles de γ- ciclodextrina antes de someterse al proceso de liofilización.
Figura 2. Microfotografía de microscopía de transmisión electrónica de nanogeles de γ- ciclodextrina e hidroxipropilmetilcelulosa antes de someterse al proceso de liofilización. Figura 3. Espectros de infrarrojo de of yCO (1), HPpCD (2), HPMC (3), agar-agar (4), YCDo,o.5 (5), YCD-HPMC2,I (6), HPpCD0,o.5 (7) y HPpCD-agari>0.5 (8) en la región 1600- 800 cm"1. Figura 4. Perfiles de difusión de 3-MBA a partir de una disolución sin nanogeles o de disp e r s i o n e s d e n an o g e l e s d e γ-ciclodextrina o de γ-ciclodextrina e hidroxipropilmetilcelulosa.
Figuras 5A, 5B y 5C. Perfiles de cesión de dexametasona obtenidos a partir de una disolución de dexametasona (código Dex), de una disolución de dexametasona a la que se le incorporó γ-ciclodextrina libre (código yCD), y de nanogeles de γ-ciclodextrina y FIPMC preparados con distintas proporciones de Span 80 en la fase orgánica (0%, código yCD-HPMC2,o; 0.5%, código yCD-HPMC2,0 5; 1.0%, código yCD-HPMC2>1; 2.0%, código yCD-HPMC2;2).
Figura 6. Concentración de dexametasona ^g/ml) en el humor acuoso tras la aplicación tópica de una gota de Maxidex® (·) o de una gota de formulación de nanogeles de ciclodextrina (o) en ojos de conejos. La concentración de dexametasona alcanzada fue significativamente mayor tras la aplicación de la formulación de nanogeles (P<0.04, t test pareado). Descripción detallada de la invención
Para los fines de la presente invención el término "hidrogel" hace referencia a un entramado de cadenas de polímeros hidrofílicos, que pueden estar reticuladas por distintos métodos, y que contiene una elevada proporción de agua. Los hidrogeles se pueden presentar en forma macroscópica o confinados en dimensiones más pequeñas. Se entiende por nanogel, un hidrogel de tamaño submicrométrico (Jung Kwon Oha, Ray Drumright, Daniel J. Siegwart, Krzysztof Matyj aszewski . The development of microgels/nanogels for drug delivery applications. Prog. Polym. Sci. 33 (2008) 448-477). Como se describió anteriormente, la presente invención se dirige a un hidrogel caracterizado por un diámetro hidrodinámico medio inferior a 1 micrómetro, que comprende una matriz de ciclodextrinas, donde las ciclodextrinas están unidas entre sí a través de un espaciador al que se unen mediante un grupo éter o amino. Los nanogeles de la invención son capaces de incorporar elevadas proporciones de agua sin disolverse. Uno de los objetivos de la invención es proporcionar nanogeles útiles en el transporte y liberación de fármacos y que además sean capaces de dirigirse hacia tejidos o células concretas. Así, en una realización particular, el hidrogel como se ha descrito anteriormente presenta un diámetro hidrodinámico medio comprendido entre 1 nm y 400 nm. En una realización más particular, el nanogel de la invención posee un diámetro hidrodinámico medio comprendido entre 1 nm y 200 nm.
Para la mejor comprensión de la invención es importante diferenciar los hidrogeles de tamaño nanométrico de otros sistemas de tamaño nanométrico como pueden ser las nanopartículas. Las nanopartículas son partículas sólidas de tamaño comprendido entre 1 y 1000 nm (Encyclopedia of Pharmaceutical Technology, J. Swarbrick y J.C. Boylan. Vol. 10. Marcel Dekker Inc., New York, p. 165) que dependiendo de su estructura interna se diferencian en dos grupos: nanocápsulas y nanoesferas. Las nanocápsulas constan de una cavidad rodeada por una capa de polímero; y las nanoesferas son sistemas matriciales continuos (F . Rocha Formiga, E. Ansorena, A. Estella-Hermoso De Mendoza, E. Imbuluzqueta, D. González, M. J. Blanco Prieto. Nanosistemas a base de poliésteres. Monografía XXVIII de la Real Academia Nacional de Farmacia, Madrid 2009, p.41). En comparación a los liposomas y las nanocápsulas, los nanogeles son físicamente más estables; y las nanopartículas no poseen la capacidad de incorporar elevadas cantidades de agua sin disgregarse, característica de los geles.
Ciclodextrinas reticuladas
El término "ciclodextrinas" en la presente invención se refiere a ciclodextrinas naturales, ciclodextrinas sintéticas y semisintéticas, de manera que este término incluye por ej emplo, sin que esto suponga una limitación, ciclodextrinas de 6, 7, y 8 miembros (conocidas como alfa, beta, y gamma, respectivamente), ciclodextrinas de más de 8 miembros (conocidas como grandes ciclodextrinas) y derivados de ciclodextrinas. Se entiende por derivados de ciclodextrinas, las ciclodextrinas sustituidas en algunos de sus grupos hidroxilo por grupos funcionales, por ejemplo los que se recogen en la siguiente tabla:
Tipo de derivado a-Ciclodextrina β-Ciclodextrina γ-Ciclodextrina
Alquilado Metil- Metil- Metil-
Butil- Etil- Butil-
Butil- Pentil-
Amino Mono-6-amino-6-deoxi- Mono-6-amino-6- Mono-6-amino-6- deoxi- deoxi-
Hidroxialquilado 2-hidroxipropil- Hidroxietil- Hidroxietil-
2-hidroxipropil- 2-hidroxipropil-
2-hidroxibutil-
Esterificado Acetil- Acetil- Acetil-
Succinil- Propionil- Succinil-
Butiril-
Succinil-
Benzoil-
Palmitil-
Toluensulfonil-
Esterificado y Acetil metil- alquilado Acetil butil-
Ramificado Glucosil- Glucosil- Glucosil-
Maltosil- Maltosil- Maltosil-
Iónico Carboximetil eter- Carboximetil eter- Carboximetil eter-
Fosfato éster- Carboximetil etil- Fosfato éster- Fosfato éster- 3-trimetilamoniun- 2-hidroxipropil eter- Sulfobutil éter-
Polimerizado Polímeros simples Polímeros simples Polímeros simples
Carboximetil- Carboximetil- Carboximetil-
Los derivados de ciclodextrina también incluyen sus sales farmacéuticamente aceptables. Los derivados amino de ciclodextrinas pueden obtenerse mediante el procedimiento descrito en Nature Protocols, 2008, 3, 691-697.
En el nanogel de la invención las ciclodextrinas se encuentran reticuladas, de manera que una ciclodextrina está unida a uno o más espaciadores a los que a su vez están unidas otras ciclodextrinas, formando así una matriz. Las ciclodextrinas y el espaciador están unidos covalentemente a través de un grupo éter o amino.
En una realización particular, el espaciador comprende una estructura carbonada que se selecciona de entre cadenas de alquilo, arilo, arilal quilo y poliéter, lineales o ramificadas, opcionalmente sustituidas. En una realización particular, el espaciador es un poliéter. "Alquilo" se refiere a una cadena hidrocarbonada lineal o ramificada, cíclica o acíclica formada por átomos de carb ono e hi drógeno, sin insaturaci ones, de 1 a 12, preferiblemente de uno a ocho, más preferiblemente de uno a cuatro átomos de carbono, opcionalmente sustituida.
"Arilo" se refiere a un hidrocarburo aromático de 6 a 10 átomos de carbono, tal como fenilo o naftilo, opcionalmente sustituido por un grupo alquilo u oxialquilo, que pueden estar a su vez sustuidos. "Arilalquilo" se refiere a uno o varios grupos arilo unidos al resto de la molécula mediante un radical alquilo, por ejemplo, bencil, 3-(fenil)-propil, etc.
"Poliéter" se refiere a una cadena con uno o más grupos éter. En una realización particular, el poliéter es un alquilo sin insaturaciones, o un arilalquilo, en el que se intercalan uno o más grupos éter en la cadena alquílica, y que está opcionalmente sustituido por un grupo funcional seleccionado entre hidroxilo, alquilo C1-C6, hidroxialquilo C1-C6, alquiloxi alquilo C 1-C6, y OR3, donde R3 es un alquilo C 1-C4 opcionalmente sustituido por hidroxilo, alquilo C 1-C6, hidroxialquilo C 1-C6 o glicidiléter.
En una realización particular, el poliéter presenta la fórmula -(CHRi-CHR20)n-, donde n tiene un valor de entre 1 y 100, preferiblemente entre 1 y 50, más preferiblemente entre 1 y 10, Ri y R2 pueden ser iguales o diferentes y se seleccionan de entre el grupo constituido por hidrógeno, hidroxilo, alquilo C1-C6, hidroxialquilo C1-C6, alquiloxi alquilo C1-C6, y OR3, donde R3 es un alquilo C1-C4 opcionalmente sustituido por hidroxilo, alquilo C1-C6, hidroxialquilo C1-C6 o glicidiléter.
Los espaciadores del nanogel de la invención, como se ha descrito anteriormente, proceden de agentes retí culantes que poseen dos ó más grupos funcionales que son capaces de reaccionar con los grupos hidroxilo de las ciclodextrinas para formar grupos éter o bien con grupos amino de las ciclodextrinas para formar grupos amino. Dichos grupos funcionales son conocidos por el experto en la materia y algunos ejemplos, sin limitarse a ellos, son los siguientes: grupo 1,2-epoxietano, glicidiléter, haluro de alquilo primario, tosilato de alquilo primario, etc. En una realización más particular, el grupo capaz de reaccionar con los grupos hidroxilo o amino de las ciclodextrinas es un grupo glicidiléter.
En una realización particular, el agente reticulante comprende un poliéter, opcionalmente sustituido, y dos o más grupos glicidiléter.
Los glicidiléteres cuentan con la ventaja de que presentan una toxicidad muy baja. Sus amplios márgenes de seguridad, junto con la ausencia de efectos a nivel repoductivo y endocrino y de efectos carcinogénicos, los hacen adecuados como componentes de envases que se mantiene en contacto prolongado con alimentos (Poole et al, Food Additives & Contaminants 21 : 905-919, 2004). Los agentes retí culantes con grupos glicidiléter (conocidos también por epóxidos, oxiranos u óxidos de alqueno; Allinger et al., Química Orgánica, 2a Ed. Reverté SA, Barcelona, 1988, p. 639), permiten además obtener hidrogeles de polisacáridos hidrosolubles sin necesidad de formar previamente derivados de estos polímeros para introducir grupos polimerizables ni de modificar previamente su estructura (Rodríguez et al, op. cited 2003).
En una realización más particular, los agentes reticulantes se seleccionan de entre diglicidileter, etilenglicoldiglicidileter, di eti 1 engl i c ol di gl i ci di 1 éter, p oli eti 1 engl i col di gl i ci- dileter, poliglicerolpoliglicidil eter, propilenglicoldiglicidileter, gliceroldiglicidileter, gliceroltriglicidileter, o bisfenol A diglicidileter.
En una realización particular, la proporción en peso seco de ciclodextrina está comprendida entre el 1 y el 95%, y la proporción en peso seco del agente reticulante está comprendida entre el 99% y el 5% del peso total del hidrogel seco de la invención como se ha descrito anteriormente. En una realización más particular, la proporción en peso seco de ciclodextrina está comprendida entre el 4 y el 70%, y la proporción en peso seco del agente reticulante está comprendida entre el 96% y el 30% del peso total del hidrogel seco.
Figure imgf000012_0001
Diglicidiléter
Propilenglicol diglicidiléter
Etilenglicol diglicidiléter
Figure imgf000012_0002
Glicerol diglicidiléter
Dietilenglicol diglicidiléter
Figure imgf000012_0003
Polietilenglicol diglicidiléter
Glicerol triglicidiléter
Figure imgf000012_0004
Poliglicerol poliglicidiléter
Bisfenol A diglicidiléter
Polímero hidrosoluble
Como se ha descrito anteriormente, los nanogeles de la invención pueden incorporar polímeros hidrosolubles. Por "polímero hidrosoluble" se entiende cualquier macromolécula natural, semisintética o sintética que se pueda dispersar en medio acuoso formando disoluciones o sistemas coloidales.
Con el fin de modular las propiedades de los hidrogeles de la invención los autores encontraron que los polisacáridos hidrosolubles son adecuados para modular la afinidad de los nanogeles por los fármacos y para modular los perfiles de cesión. Los polisacáridos están constituidos por glúcidos que presentan grupos hidroxilo reactivos similares a los de las ciclodextrinas, por lo que comparativamente a otros polímeros, tienen la ventaja de poder reaccionar con el agente reticulante de manera similar a como lo hacen las ciclodextrinas, lo que facilita la obtención de entramados homogéneos.
En una realización particular, el polímero hidrosoluble es un polisacárido hidrosoluble o sus derivados. Se entiende por derivados de un polisacárido hidrosoluble, sus sales farmacéuticamente aceptadas, y los polisacáridos hidrosolubles resultantes de la sustitución en algunos de sus grupos hidroxilo con grupos funcionales, como por ejemplo, alquilo, arilo, arilalquilo, alquilcarbonilo, alcoxicarbonilo, etc.
En una realización más particular, el polisacárido hidrosoluble se selecciona de entre el grupo constituido por dextranos, alginatos, almidón, glucógeno, quitosano, gomas guar, agar-agar, gomas garrafiña y éteres de celulosa solubles en agua, y sus sales farmacéuticamente aceptables.
En una realización particular, los éteres de celulosa solubles en agua se seleccionan de entre metilcelulosa (MC), hidroxietilmetilcelulosa (HEMC), hidroxipropilcelulosa (HPC), hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), hidroxietilcelulosa (HEC), etilhidroxietilcelulosa (EHEC), carboximetilcelulosa sódica (CMCNa), sales de amonio cuaternario de hidroxietilcelulosa con sustituyente trimetilamonio (Polyquaternium 10), y copolímeros de hidroxietil celulosa y cloruro de dimetil dialil amonio (Polyquaternium 4).
S on ej empl o s de derivado s de gom a guar, su s étere s hi droxipropilados o carboxihidroxipropilados, sus derivados catiónicos (Ecopol) y los productos resultantes de la depolimerización de las gomas guar.
En una realización particular, el polímero hidrosoluble es un polímero acrílico de carácter neutro o ionizable con la condición de ser soluble en medio acuoso. El polímero acrílico queda interpenetrado en el entremado de ciclodextrinas, no está unido covalentemente a las ciclodextrinas ni a los espaciadores.
En una realización más particular, el polímero acrílico soluble en agua se selecciona de entre el grupo constituido por ácido poliacrílico, poli-N-isopropilacrilamida, copolímeros de ácido metacrílico y etil acrilato, copolímeros de ácido metacrílico, metil acrilato y metil metacrilato, y copolímeros de dimetilaminoetil metacrilato, butil metacrilato y metil metacrilato. En una realización particular, la proporción en peso seco de ciclodextrina está comprendida entre el 1% y el 95%; la proporción en peso seco de polímero hidrosoluble está comprendida entre el 0.05% y el 95%; y la proporción en peso seco del agente reticulante está comprendida entre 98.95% y el 4% del peso total del hidrogel seco de la invención como se ha descrito anteriormente. En una realización más particular, la proporción en peso seco de ciclodextrina está comprendida entre el 4 y el 70%, la proporción en peso seco de polímero hidrosoluble está comprendida entre el 0.1% y el 20%; y la proporción en peso seco del agente reticulante está comprendida entre el 96% y el 30%) del peso total del hidrogel seco.
En una realización particular la invención se refiere a un hidrogel según se describió anteriormente, seleccionado de entre el grupo de los siguientes hidrogeles constituidos por:
a) gamma-ciclodextrina y etilenglicoldiglicidileter,
b) gamma-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter e hidroxipropilmetilcelulosa, c) gamma-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter y agar
d) hidroxipropil-beta-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter e hidroxipropilmetilcelulosa,
e) hidroxipropil-beta-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter y agar Ingrediente activo y moléculas biológicas
Los nanogeles objeto de la presente invención son adecuados para asociar ingredientes activos o moléculas biológicas independientemente de las características de solubilidad de los mismos. La capacidad de asociación dependerá de la molécula correspondiente.
El término "ingrediente activo" se refiere a cualquier sustancia que se utiliza en el tratamiento, cura, prevención o diagnóstico de una enfermedad o que se utiliza para mejorar el bienestar físico y mental de seres humanos y animales, así como aquel compuesto que se destina a destruir, impedir la acción, contrarrestar o neutralizar, cualquier organismo nocivo, o bien cualquier sustancia que se utiliza como cosmético o de higiene, así como aquel compuesto que se destina a regenerar tejidos o en ingeniería de tejidos.
Por "moléculas biológicas" se entiende cualquier molécula sintetizada en un organismo vivo, como por ejemplo, proteínas, carbohidratos, lípidos, ácidos nucléicos, aminoácidos, etc.. En una realización particular, la molécula biológica se selecciona entre péptidos, proteínas, compuestos lipidíeos o lipofílicos, compuestos sacarídicos, compuestos de ácidos nucleicos o nucleótidos como oligonucleótidos, polinucleótidos o bien combinaciones de las moléculas citadas. En una realización particular de la invención, el ingrediente activo o la molécula biológica poseen actividad antifúngica, antiséptica o antinflamatoria, o bien es una molécula de interés en ingeniería de tejidos, medicina regenerativa, cosmética o de higiene. En una realización particular, el ingrediente activo es un antiinflamatorio. En una realización más particular el ingrediente activo es un antiinflamatorio esteroideo.
La proporción de ingrediente activo o molécula biológica incorporado dependerá en cada caso de la naturaleza del ingrediente activo o molécula biológica que va a incorporarse, la indicación para la que se utiliza y la eficiencia de administración.
Según otra realización particular, el nanogel de la invención se encuentra en forma liofilizada.
Dadas las características de las ciclodextrinas, que presentan compatibilidad ocular, los nanogeles de la invención son adecuados como sistemas de liberación de ingredientes activos o moléculas biológicas para tratamientos oftálmicos.
En una realización particular, el nanogel de la invención se usa en la preparación de un medicamento para el tratamiento de enfermedades oftálmicas.
La enfermedades oftálmicas a las que se dirige la invención son tanto las que afectan a la superficie ocular, como las que afectan a las estructuras internas del ojo. Un ejemplo de enfermedades oftálmicas a las que se dirige la invención, pero sin limitarse a las mismas, son alergias severas, agudas y crónicas, procesos inflamatorios que involucre a los ojos como herpes zoster oftálmico, iritis, iridociclitis, coriorretinitis, uveítis difusa posterior y corioiditis, neuritis óptica, oftalmía simpática, inflamación del segmento anterior, conjuntivitis alérgica, queratitis, úlceras alérgicas corneales y marginales, infecciones bacterianas, infecciones virales, degeneraciones como degeneración macular, blefaritis, conjuntivitis, glaucoma, tumores benignos o malignos, retinopatías, etc. En otro aspecto la invención se dirige a una solución acuosa estéril que comprende un hidrogel según se ha anteriormente. En una realización particular la solución acuosa estéril comprende entre 2 mg/mL y 100 mg/mL del hidrogel.
En otro aspecto la invención se dirige a un método para tratar enfermedades oftálmicas que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito anteriomente o la solución acusosa estéril como se ha descrito anteriormente. En una realización particular la invención se refiere a un método para tratar cualquiera de las enfermedades oftálmicas descritas anteriormente que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito anteriomente o la solución acusosa como se ha descrito anteriomente. Los nanogeles de la invención, con o sin ingrediente activo o moléculas biológicas incorporadas, se pueden usar como tales o como componentes base de formas farmacéuticas, medicamentos y productos fito sanitarios para el tratamiento de estados patológicos o fisiológicos en humanos, animales y plantas.
En una realización particular, las composiciones farmacéuticas según la invención son adecuadas para la administración transdérmica, bucal, oral, rectal, ocular, nasal, ótica, vaginal, o implante parenteral.
También se pueden utilizar como agentes secuestrantes de sustancias biológicas o tóxicas en organismos vivos, por ejemplo colesterol, glucosa o ácidos biliares, o en el medio ambiente.
Los nanogeles de la invención son también muy adecuados para controlar la cesión de fármacos o de sustancias activas, incorporadas a los nanogeles. Las composiciones proporcionan diferentes velocidades de cesión dependiendo de su composición cuali- y cuatitativa, y de las propiedades fisicoquímicas del fármaco, especialmente de su hidrosolubilidad y de su afinidad por la cavidad de la ciclodextrina.
También pueden servir para dirigir fármacos hacia zonas específicas en seres vivos, mediante cambios asociados a las condiciones del entorno, en el grado de hinchamiento del nanogel o en la afinidad del fármaco por los componentes del nanogel.
Procedimiento de preparación
El procedimiento de la invención transcurre en condiciones suaves, se evitan temperaturas elevadas y condiciones drásticas, y de manera que es posible incorporar ingredientes activos o moléculas biológicas sin dañar su integridad y sin peligro de degradación.
El procedimiento de la invención tiene la ventaja de que no requiere la modificación previa de la estructura de la ciclodextrina ni del polímero hidrosoluble, ni la utilización de un molde para formar el nanogel. Además, el procedimiento de la invención permite modular el tamaño y forma del nanogel mediante el control del proceso de formación de las gotículas de la emulsión de la etapa c) y mediante la proporción de componentes del sistema. Como se describió anteriormente, la invención también se refiere a un procedimiento para la preparación del hidrogel como se ha definido anteriormente que comprende: a) preparar una disolución acuosa que comprende una o varias ciclodextrinas, un agente reticulante que posee dos ó más grupos funcionales que son capaces de reaccionar con los grupos hidroxilo de las ciclodextrinas para formar grupos éter o bien con grupos amino de las ciclodextrinas para formar grupos amino, y una sustancia de carácter ácido o básico, y opcionalmente un polímero hidrosoluble,
b) preparar una disolución orgánica que comprende un di solvente orgánico, y opcionalmente un agente tensioactivo,
c) mezclar bajo agitación las disoluciones preparadas en las etapas a) y b),
d) mezclar la emulsión obtenida en la etapa c) con agua.
La preparación de la disolución acuosa de la etapa a) es posible llevarla a cabo de varias maneras sin que existan variaciones en el resultado obtenido. Así es posible añadir en primer lugar, la ciclodextrina en agua y después una sustancia de carácter ácido o básico con el fin de modificar el pH para ajustado para que transcurra la reticulación, o disolver la ciclodextrina directamente en un medio con el pH adecuado. En los casos en los que se incorpora un polímero hidrosoluble, la adición de dicho polímero al agua se puede hacer antes o después de disolver la ciclodextrina. Y por último, a la disolución resultante se le añade el agente reticulante en estado sólido, líquido o en disolución acuosa.
La sustancia de carácter ácido puede ser un ácido orgánico o inorgánico, por ejemplo ácido triluoroacético, ácido p-toluensulfónico, ácido camforsulfónico, ácido acético, resina ácida de intercambio iónico, ácido de Lewis, etc. La sustancia de carácter básico incluye bases orgánicas e inorgánicas por ejemplo carbonato potásico o sódico, cianuros, hidruros, aminas primarias, secundarias, metóxido sódico o potásico, etóxido sódico o potásico, etc.
En una realización particular, la disolución acuosa preparada en la etapa a) se incuba durante un periodo de tiempo de entre 1 y 60 minutos, más preferiblemente entre 5 y 45 minutos. En una realización particular, la incubación de la disolución acuosa preparada en la etapa a) se lleva a cabo a una temperatura controlada comprendida entre 5°C y 80°C, más preferiblemente entre 20°C y 60°C. En la etapa a) se inicia la reticulación pero sin dar lugar a un incremento de viscosidad que impida la emulsificación posterior con la fase orgánica. En la etapa b) se prepara una disolución orgánica. Son ej emplos de fases orgánicas, aunque la invención no se limita a éstas, el clorobenceno, cloroformo, ciclohexano, diclorometano, hexano, tetrahidrofurano, tolueno, octanol, heptanol.
Opcionalmente es posible añadir un agente tensoactivo a la disolución orgánica. El término "agente tensoactivo" se refiere a molécula compuesta de una parte hidrófoba y un resto hidrófilo. Estas moléculas presentan, por tanto, propiedades anfifílicas, lo que hace que en una mezcla agua/disolvente orgánico, éstas migren hacia la superficie entre el agua y el disolvente orgánico. Así, la cabeza hidrofílica se mantiene en la fase acuosa y la cola hidrófoba interacciona con el disolvente orgánico alterando las propiedades superficiales de la interfaz agua/di solvente y permitiendo la formación de una emulsión, así como su estabilización.
En una realización particular, el agente tensoactivo se selecciona de entre el grupo consistente en derivados hidroxílicos de cadena larga de 8 a 18 átomos de carbono (alcoholes grasos), ácidos carboxílicos etoxilados, amidas etoxiladas, glicéridos etoxilados, ésteres de glicol y derivados, monoglicéridos, poligliceril ésteres, ésteres y éteres de polialcoholes, ésteres de sorbitán/sorbitol, triésteres del ácido fosfórico, derivados etoxilados de los alcoholes grasos y éteres de polietilenglicol. En una realización más particular, el agente tensoactivo es un éster de sorbitan. En una realización particular, el éster de sorbitan se selecciona de entre el grupo consistente en mono-, di-, tri- o sesqui-oleato de sorbitán, mono-, di-, tri- o sesqui-laurato de sorbitán, mono-, di-, tri- o sesqui-palmitato de sorbitán, mono-, di-, tri- o sesqui-estearato de sorbitán y mono-, di-, tri- o sesqui-isoestearato de sorbitán, así como, combinaciones de los anteriores.
En una realización particular, la proporción en peso de agente tensoactivo que se añade en la etapa b) está comprendido entre 0% y 5%, preferiblemente entre 0% y 3%.
En una realización particular, en la etapa c) la mezcla se homogeneiza durante un tiempo comprendido entre 1 segundo y 2 minutos, preferiblemente entre 30 y 60 segundos. Esta homogeneización puede realizarse mediante agitación enérgica, por ejemplo, empleando un agitador homogeneizador de alto rendimiento.
En una realización particular, el volumen de la fase orgánica de la etapa b) es igual o mayor al volumen de fase acuosa resultante de la etapa a).
En una realización particular, la mezcla de la etapa c) se agita durante un periodo de tiempo de entre 5 minutos y 5 horas, preferiblemente entre 10 minutos y 50 minutos. En una realización particular, dicha agitación se realiza a una temperatura controlada de entre 5°C y 80°C, preferiblemente de entre 40°C y 70°C.
En una realización particular, en la etapa d) la emulsión obtenida en la etapa c) se diluye con un volumen de agua comprendido entre un volumen igual y hasta 10 veces mayor que el de la mezcla de la etapa a). En una realización particular, la mezcla de la dilución se incuba de entre 10 minutos a 10 horas, preferiblemente de entre 1 hora a 5 horas. En una realización particular, dicha incubación se realiza bajo temperatura controlada de entre 5°C y 80°C. Mediante este proceso finaliza la reticulación y es posible evaporar el disolvente orgánico. En una realización más particular, el procedimiento comprende además una etapa e) posterior a la etapa d) que comprende la dialización de la mezcla.
En una realización más particular, el procedimiento comprende además una etapa f) posterior a la etapa e) que comprende la liofilización de la mezcla
En una realización más particular, el procedimiento comprende además una etapa g) posterior a la etapa f) que comprende la rehidratación de los nanogeles.
En una realización particular, el procedimiento comprende además añadir un ingrediente activo o una molécula biológica.
En una realización particular de la invención, la incorporación del ingrediente activo o de la molécula biológica se puede llevar a cabo mediante uno de los siguientes procesos: i) inmersión directa de un hidrogel de la invención, según se describió anteriormente, en una disolución o en una suspensión del ingrediente activo o de la molécula biológica, a una temperatura comprendida entre 0 y 100°C y a presión atmosférica, opcionalmente empleando ultrasonidos, ii) en autoclave a temperatura comprendida entre 100 y 130°C, o, iii) adición del ingrediente activo o de la molécula biológica a la fase acuosa a).
En otro aspecto, la invención se refiere a un nanogel obtenible mediante el procedimiento descrito anteriormente.
La estructura del nanogel obtenible mediante el procedimiento descrito anteriormente, se pone de relevancia en las pruebas realizadas como se recoge en los ej emplos de la presente memoria. Estos nanogeles presentan una alta capacidad de incorporación de fármacos, sustancias activas, moléculas biológicas o tóxicas con estructuras y propiedades físico-químicas muy diversas que forman complejos de inclusión con las ciclodextrinas de los nanogeles. Los nanogeles forman sistemas coloidales estables: dispersos en medio acuoso, presentan una elevada estabilidad física, resitiendo la centrifugación a 5000 rpm durante 10 min sin precipitar.
El tamaño y la forma de los nanogeles se pueden modular controlando el proceso de formación de las gotículas de la emulsión. La forma de los nanogeles de la invención es esférica y la distribución de tamaños de los nanogeles en el sistema coloidal es estrecha. Todas estas características se pueden modular a través de una adecuada selección de la variedad y/o de la proporción de ciclodextrina/s y de los polímeros hidrosolubles o sus derivados que la/s acompañe/n. La baja o nula toxicidad de las ciclodextrinas, los polímeros hidrosolubles y sus derivados, y los agentes reticulantes glicidiléter hacen que las composiciones resultantes puedan ser utilizadas como componentes de formas farmacéuticas, de preparados cosméticos o sistemas "trampa" para captar moléculas de organismos vivos o del ambiente, sin plantear problemas de biocompatibilidad o de impacto ambiental.
Ejemplos de la invención
A continuación, se incluyen algunos ejemplos que muestran la obtención de nanogeles utilizando ciclodextrinas o sus derivados, o ciclodextrinas o sus derivados y polímeros hidrosolubles. También se incluyen ejemplos de la preparación de composiciones que incorporan sustancias activas y controlan su cesión.
Materiales y métodos.
γ-Ciclodextrina (yCD, W8) y 2-hidroxipropil-p-ciclodextrina (HPpCD, W7 HP, Mw 1309.24 Da) fueron de Wacker (Barcelona, España), 2-hidroxipropil-y-ciclodextrina (HPyCD, W8 HP, Mw 1576 Da) fue de PURAC biochem BV (Gorinchem, Holanda), hidroxipropil metilcelulosa (HPMC, Methocel K4M Premium EP) de Colorcon Ibérica S.L. (Barcelona, España), agar-agar de Guinama (Valencia, España), etilenglicol diglicidil éter (EGDE, 50% p/p en agua) de Fluka (St. Louis, IL, USA), diclorometano de Normasolv, Scharlau, S.A. (Barcelona, España), monooleato sorbitan (Span 80) de Fluka (Schnelldorf, Alemania), ácido 3-metil benzoico (3-MBA) de Merck (Darmstadt, Alemania). Agua purificada por osmosis inversa (MilliQ®, Millipore, España). Los restantes reactivos fueron de calidad analítica. El pH de las dispersiones de los nanogeles en agua se determinó a temperatura ambiente utilizando un Thermo Orion Star™ Series pH meter (USA). La osmolaridad se midió utilizando un osmómetro de presión de vapor Knauer K-700 (Knauer, Alemania). La viscosidad se registró en un viscosímetro Brookfield modelo DV-I+ (USA).
Ejemplo 1. Procedimiento de obtención de nanogeles a base de γ-ciclodextrina o de HPPCD.
Se preparó una disolución de γ-ciclodextrina o HPpCD, al 20% (p/p), en NaOH 0.2M. A continuación, a 10 mL de disolución se le adicionaron 4 mL de una disolución de etilenglicoldiglicidileter al 50% (p/p) en agua, de manera que la concentración final de agente reticulante fue del 14.28%. La disolución se sometió a agitación durante 25 minutos a 60°C para iniciar la reacción de reticulación.
Separadamente se preparó la fase orgánica consistente en una disolución de Span 80 al 2% (p/p) en diclorometano a 20°C.
La disolución acuosa de ciclodextrina- etilenglicoldiglicidileter se adicionó a 20 mi de la fase orgánica y el conjunto se sometió a la acción de un agitador homogeneizador de alto rendimiento (8000 rev./min; Ultra-Turrax T25, Janke & Kunkel, INK-Labortechnik, Alemania) durante 30 segundos. A continuación, la emulsión se mantuvo en agitación (agitador magnético 300 rev./min) durante 30 min en un baño termo statizado a 60°C. Seguidamente, la emulsión se vertió en 100 mi de agua destilada y se mantuvo en agitación (agitador magnético 300 rev./min) durante 210 min en un baño termostatizado a 60°C, para completar la formación de los nanogeles.
Se tomaron 50 mi del sistema coloidal conteniendo los nanogeles y se dializaron durante 72 horas utilizando tubos de diálisis de 12-14 kDa. Tras la diálisis, el sistema coloidal conteniendo los nanogeles se desecó por liofilización (VirTis Génesis freeze-dryer, USA). Una vez liofilizados, los nanogeles se redispersaron con facilidad en agua dando lugar a un sistema coloidal con tamaño de partícula similar al registrado antes de la liofilización (40-500 nm).
La figura 1 muestra la microfotografía de microscopía de transmisión electrónica (Philips CM-12 TEM apparatus, FEI Company, The Netherlands) de los nanogeles antes de someterse al proceso de liofilización. Los tamaños de los nanogeles se determinaron utilizando un equipo de dynamic light scattering usando un sistema óptico ALV-5000 F equipado con un láser de Nd:YAG (400 mW) conectado a una bomba de diodo CW (400 mW) operado a 532 nm (Coherent Inc., Santa Clara, CA, USA). El tamaño medio resultó ser de 151.36 nm. Ejemplo 2. Procedimiento de obtención de nanogeles a base de γ-ciclodextrina y un polímero hidrosoluble.
Se prepararé una disolución de HPMC K4M al 1% (p/p) o al 2% (p/p) en NaOH 0.2M o agar al 1% (p/p) o al 2% (p/p) en NaOH 0.2M. A continuación, a 10 mL de esta disolución se le adicionaron 2 gramos de γ-ciclodextrina o HPpCD y, tras homogeneización, 4 mL de una disolución de etilenglicoldiglicidileter al 50% (p/p) en agua. La disolución se sometió a agitación durante 25 minutos a 60°C para iniciar la reacción de reticulación.
Separadamente se preparó la fase orgánica consistente en una disolución de Span 80 al 1% (p/p) en diclorometano a 20°C.
La disolución acuosa de HPMC-ciclodextrina-etilenglicoldiglicidileter se adicionó a 20 mi de la fase orgánica y el conj unto se sometió a la acción de un agitador homogeneizador de alto rendimiento (8000 rev./min; Ultra- Turrax T25, Janke & Kunkel, INK-Labortechnik, Alemania)) durante 30 segundos. A continuación, la emulsión se mantuvo en agitación (agitador magnético 300 rev./min) durante 30 min en un baño termo statizado a 60°C. Seguidamente, la emulsión se vertió en 100 mi de agua destilada y se mantuvo en agitación (agitador magnético 300 rev./min) durante 210 min en un baño termostatizado a 60°C, para completar la formación de los nanogeles.
Se tomaron 50 mi del sistema coloidal conteniendo los nanogeles y se dializaron durante 72 horas utilizando tubos de diálisis de 12-14 kDa. Tras la diálisis, el sistema coloidal conteniendo los nanogeles se desecó por liofilización. Una vez liofilizados, los nanogeles se redispersaron con facilidad en agua dando lugar a un sistema coloidal con tamaño de partícula similar al registrado antes de la liofilización (40-500 nm).
La figura 2 muestra la microfotografía de microscopía de transmisión electrónica (Philips CM-12 TEM apparatus, FEI Company, The Netherlands) de los nanogeles antes de someterse al proceso de liofilización. Los tamaños de los nanogeles se determinaron utilizando un equipo de dynamic light scattering usando un sistema óptico ALV-5000 F equipado con un láser de Nd:YAG (400 mW) conectado a una bomba de diodo CW (400 mW) operado a 532 nm (Coherent Inc., Santa Clara, CA, USA). El tamaño medio resultó ser de 93.68 nm.
Siguiendo los procedimientos de los ejemplos 1 y 2 y variando las proporciones de agente tensioactivo y la proporción de polisacárido se obtuvieron diferentes nanogeles según se recoge en la tabla 1. Las formulaciones de los nanogeles obtenidos se identifican usando el código ciclodextrina-polisacáridoxj donde la ciclodextrina es γ-CD o HPpCD, el polisacárido es HPMC o agar, "x" es la concentración de HPMC o agar (0%, 1% ó 2%) en la fase acuosa y "y" es la concentración de Span 80 en la fase orgánica (0%, 0.5% ó 2%) según se emplearon en la preparación del hidrogel como se describió en los ejemplos 1 y 2.
Tabla 1. Se recogen los datos de la concentración del surfactante, rendimiento del proceso de preparación (Rto), resultados del análisis de dynamic light scattering (DLS) de la suspensión de los nanogeles, área de cada pico, radio hidrodinámico, y distribución de masa.
Figure imgf000023_0001
1 0.19 10.82 59.82
YCD-HPMC2,2 2 28.6
2 171.78 1 19.08 40.18
1 1.67 2.02 99.77
HPpCD0>o.5 0.5 35.7
2 90.76 57.99 0.23
1 0.07 2.57 89.39
2 0.53 10.82 9.05
HPpCD0,i 1 30.4
3 5.90 55.62 1.34
4 144.03 244.53 0.21
1 6.10 3.26 99.85
HPpCD- Agarro s 0.5 26.5
2 124.55 73.71 0.15
1 1.81 3.26 99.63
HPpCD-Agari,i 1 1 1.7
2 330.67 1 19.08 0.37
Mediante cromatografía de gases (Finnigan Trace GC ultra Thermo, USA)-mass spectrometry (Finnigan Trace DSQ Thermo, USA) se determinó la cantidad residual de cloruro de metileno de los nanogeles liofilizados, que fue en todos los casos cercana al límite de cuantificación: 1 ppm.
También se estudió la estabilidad de los nanogeles obtenidos como dispersiones acuosas, tras centrifugación a 5000 r.p.m. durante 10 minutos ó 10000 r.p.m. durante 30 minutos para evaluar la tendencia de los nanogeles a precipitar, simulando así un proceso de envejecimiento durante el almacenamiento. Se observó que la centrifugación a 5000 r.p.m. durante 10 minutos no causó precipitación de los nanogeles. Mientras que la centrifugación a 10000 r.p.m. durante 30 minutos condujo a pequeñas cantidades precipitadas que fueron más intensas en los nanogeles a los que se les incorporó FIPMC que en el caso de los nanogeles constituidos únicamente por ciclodextrinas. En todos los casos, tras agitar el precipitado, éste se redispersó de nuevo.
Se tomaron espectros de infrarroj o de los nanogeles de γ-CD en una rango de entre 400 y 4000 cm"1, en un espectofotómetro Brucker IFS 66V FT-IR (empleando la técnica de bromuro potásico). Estos espectros se muestran en la figura 3. La formación de grupos éter entre el agente reticulante y las ciclodextrinas se pone en evidencia en los espectros de infrarroj o (IR) al comparar las especies de partida frente a las ciclodextrinas reticuladas. Los hidrogeles preparados capturan agua en una proporción de entre 200% y 1000%) en peso de agua respecto al peso seco del hidrogel.
Ejemplo 3. Control de la cesión del ácido 3-metilbenzoico (3-MBA) a partir de nanogeles de γ-ciclodextrina y d e n a n o g e l e s d e γ-ciclodextrina e hidroxipropilmetilcelulosa.
Nanogeles liofilizados se dispersaron en disoluciones de 3-MBA (0.08 mg/ml) para obtener una dispersión de nanogeles al 2% p/v, que se mantuvo a 20°C durante 60 horas. La cesión de 3-MBA a partir de las dispersiones de nanogeles se evaluó utilizando células de difusión verticales, utilizando membrana de celofán (MWCO 3500, 0.785 era2) como barrera de separación entre el compartimento dador y el compartimento receptor. Los ensayos se llevaron a cabo a 37°C utilizando 2 mi de dispersión de nanogeles y 5.5 mi de agua purificada, sometida a agitación magnética a 300 rpm, como medio receptor. También se ensayó, en las mismas condiciones, una disolución de 3-MBA (0.08 mg/ml) sin nanogeles. A intervalos de tiempo preestablecidos se tomaron muestras de 750 μΐ del medio receptor y se reemplazaron por medio fresco. La concentración de 3-MBA en el medio receptor se determinó por espectrofotometría UV a 281 nm. En la Figura 4 se muestran los perfiles de cesión obtenidos. Ejemplo 4. Control de la cesión de dexametasona a partir de nanogeles de γ- ciclodextrina y de nanogeles de γ-ciclodextrina e hidroxipropilmetilcelulosa.
Ejemplo 4.1. Carga de dexametasona.
Nanogeles liofilizados se dispersaron en disoluciones saturadas de dexametasona (0.14- 0.16 mg/ml) para obtener una dispersión de nanogeles al 2% p/v, que se mantuvo a 20°C durante 16 horas o 7 días.
Ejemplo 4.2. Cesión de dexametasona
La cesión de dexametasona a partir de las dispersiones de nanogeles se evaluó utilizando células de difusión verticales, utilizando membrana de celofán (MWCO 12-14 kDa, 1.77 era2) como barrera de separación entre el compartimento dador y el compartimento receptor. Los ensayos se llevaron a cabo a 37°C utilizando 2 mi de dispersión de nanogeles y 12 mi de tampón fosfato pH 7.4 como medio receptor, que se mantuvo bajo agitación magnética a 300 rpm. También se ensayó, en las mismas condiciones, la disolución saturada de dexametasona sin nanogeles . A interval os de tiempo preestablecidos se tomaron muestras de 150 μΐ del medio receptor y se reemplazaron por medio fresco. La concentración de dexametasona en el medio receptor se determinó por HPLC. En la Figura 5 se muestran los perfiles de cesión obtenidos a partir de la disolución de dexametasona (código Dex), de una disolución de dexametasona a la que se le incorporó γ-ciclodextrina libre (código yCD), o de nanogeles de γ-ciclodextrina y FIPMC preparados con distintas proporciones de Span 80 en la fase orgánica (0%, código yCD-HPMC2,o; 0.5%, código yCD-HPMC2,o 5; 1.0%, código yCD-HPMC2,i; 2.0%, código yCD-HPMC2;2).
Los perfiles de cesión se ajustaron al modelo de Higuchi (R.G. Stehle, W.L Higuchi, J Pharm Sci 56 (1967) 1367) (Tabla 2) y no se observaron diferencias significativas en los valores de las constantes de velocidad de cesión en los nanogeles cargados de dexametasona durante 16 horas o 7 días. Sin embargo, sí se puso de manifiesto la capacidad de los nanogeles para retardar la cesión de dexametasona, reduciendo en hasta más del 50% la velocidad de cesión del fármaco con respecto a las disoluciones de fármaco solo o con ciclodextrinas libres (es decir, no formando nanogeles).
Tabla 2. Valores de la constante de velocidad {KH) y del coeficiente de correlación (r2) obtenidos en el ajuste de los perfiles de cesión de dexametasona al modelo de Higuchi.
16 h 7 días
KH(h"1/2) r2 KH(h"1/2) r2
Dex 12.4 0.994 10.9 0.986 yCD 14.1 0.985 14.0 0.985
YCD0;0 9.9 0.994 9.2 0.981
YCD0,O.5 10.3 0.989 6.5 0.970
YCD-HPMCI,0 5 4.4 0.955 2.8 0.805
YCD-HPMCU 10.2 0.993 8.9 0.985
YCD-HPMCI,2 10.1 0.995 9.9 0.991
YCD-HPMC2,0 8.6 0.994 8.7 0.975
YCD-HPMC2,0 5 6.5 0.998 7.9 0.986
YCD-HPMC2,I 8.7 0.997 8.7 0.997 YCD-HPMC2,2 7.1 0.965 6.4 0.971
HPpCD 12.5 0.996 12.5 0.996
HPpCD0>o.5 4.9 0.981 9.0 0.930
Ejemplo 5. Formulación de un colirio de dexametasona basado en los nanogeles de ciclodextrina
Se incorporaron nanogeles de yCD-HPMCi,! (hasta un 4% p/v) a una disolución acuosa hidroalcohólica (etanol:agua 50:50 v/v) de dexametasona saturada y se mantuvieron en un baño de ultrasonidos a 25°C durante 60 minutos (Cole-Parmer Instrument Company 8892E-DTH, Niles, Illinois). A continuación, el medio disolvente se eliminó en un rotavapor (RII, Buchi, Switzerland) para obtener nanogeles secos de yCD-HPMCi,! cargados con dexametasona.
Finalmente, los nanogeles yCD-HPMCi,! cargados con dexametasona se adicionaron (hasta un 4% p/v) a una disolución acuosa de dexametasona al 1.5% (p/v) en HPyCD al 10 % (p/v), ácido etilenodiamino tetraacético (EDTA) 0.1% (p/v), cloruro de benzalconio al 0.02 % (p/v), HPMC K4M al 0.1% (p/v) y cloruro sódico al 0.6 % (p/p) y se ajustó el pH a 7.40±0.05. La formulación se autoclavo a 121°C durante 20 min y se dejó equilibrar durante 5 días a temperatura ambiente bajo agitación constante.
La concentración total de dexametasona en la fomulación dexametasona/HPyCD/nanogeles fue de 25.7 ± 2.6 mg/ml, la osmolaridad 299 ± 31 mOsm/kg y la viscosidad 31.4 ± 3.9 cP. Ejemplo 6. Estudios in vivo
Se llevó a cabo un estudio en 12-14 conejos siguiendo las normas de la Association for Research in Vision and Ophtalmology (ARVO) y contando con la aprobación del Icelandic National Animal Research Committee (Tilraunadyranefnd). Cada conejo se mantuvo en una caja individualizada sometido a una dieta convencional. Con ayuda de una micropipeta se depositaron 50 μΐ de la formulación de dexametasona en HPyCD/nanogeles de yCD-HPMC1;1, preparada según el ej emplo 5, en el centro de la parte inferior del cul-de-sac de ambos oj os de cada conejo. En otro grupo de conej os, se depositaron 50 μΐ de colirio comercial de dexametasona en suspensión al 0. 1 % (Maxidex®). Ejemplo 6.1. Estudio en fluido lacrimal.
A tiempos determinados tras la administración de las formulaciones de dexametasona, se tomaron muestras de fluido lacrimal utilizando un sterile Schirmer test strip. La concentración de dexametasona en el fluido lacrimal tras la administración de la formulación de dexametasona en HPyCD/nanogeles de yCD-HPMCi i se mantuvo constante durante las primeras 6 horas, con una media de 295 μg/ml (desviación standard 59 μg/ml), mientras que la concentración de dexametasona en el fluido lacrimal tras la administración de Maxidex® disminuyó rápidamente desde 9.72 μg/ml (desviación standard 3.45 μ§/ιη1) una hora tras la administración a 3.76 μg/ml (desviación standard 3.26μ§/ιη1) al cabo de dos horas desde la aplicación (Tabla 3).
Tabla 3. Concentración de dexametasona ^g/ml) en film lacrimal de conejos tras la aplicación de una gota de Maxidex® (suspensión de dexametasona, 1 mg/ml) o de una gota formulación de dexametasona en HPyCD/nanogeles de yCD-HPMCi i (-25 mg/ml). La concentración de dexametasona presente en la superficie del ojo fué significativamente mayor en el caso de la aplicación de las gotas que contienen nanogeles (P< 002; t test no pareado). Valores medios y desviación estándar.
Figure imgf000028_0001
Ejemplo 6.2. Estudio en humor vitreo.
A tiempos determinados (1, 2 y 3 horas) tras la administración de las formulaciones de dexametasona, los conejos se sacrificaron mediante administración intravenosa de T61 0.3 mi kg"1 (Intervet Deutschland GmbH, Alemania). Se tomaron aproximadamente 0.05 mi de humor acuoso utilizando una jeringa con aguja de 30 gauge e insertándola en la cámara anterior en el limbus. Las muestras se mantuvieron congeladas a -70°C hasta su análisis.
Los conejos tratados con la formulación de dexametasona en HPyCD/nanogeles de yCD- HPMCi;i presentaron valores máximos de concentración de dexametasona en humor acusoso al cabo de 2 horas, de 136 ± 24 ng/ml, mientras que los tratados con Maxidex® alcanzaron valores de sólo 44.4±7.8 ng/ml (Figura 6). Estos resultados confirman que los nanogeles de ciclodextrina proporcionan niveles de dexametasona más altos y más sostenidos tanto en la superficie ocular como en las estructuras internas del ojo.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Hidrogel caracterizado por un diámetro hidrodinámico medio inferior a 1 micrómetro, que comprende una matriz de ciclodextrinas, donde las ciclodextrinas están unidas entre sí a través de un espaciador al que se unen mediante un grupo éter o amino.
2. Hidrogel según la reivindicación 1 , donde el diámetro hidrodinámico medio está comprendido entre 1 nm y 400 nm.
3. Hidrogel según la reivindicación 2, donde el diámetro hidrodinámico medio está comprendido entre 1 nm y 200 nm.
4. Hidrogel según la reivindicación 1 , donde el espaciador comprende una estructura carbonada que se selecciona de entre cadenas de alquilo, arilo, arilalquilo y poliéter, lineales o ramificadas, opcionalmente sustituidas.
5. Hidrogel según según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el espaciador procede de un agente reticulante que posee dos ó más grupos funcionales que son capaces de reaccionar con los grupos hidroxilo de las ciclodextrinas para formar grupos éter o bien con grupos amino de las ciclodextrinas para formar grupos amino.
6. Hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que además comprende un polímero hidrosoluble.
7. Hidrogel según la reivindicación 6, donde el polímero hidrosoluble es un polisacárido hidrosoluble o sus derivados.
8. Hidrogel según la reivindicación 6, donde el polímero hidrosoluble es un polímero acrílico de carácter neutro o ionizable con la condición de ser soluble en medio acuoso.
9. Hidrogel según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 seleccionado de entre el grupo de los siguientes hidrogeles constituidos por:
a) gamma-ciclodextrina y etilenglicoldiglicidileter,
b) gamma-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter e hidroxipropilmetilcelulosa, c) gamma-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter y agar
d) hidroxipropil-beta-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter e hidroxipropilmetilcelulosa,
e) hidroxipropil-beta-ciclodextrina, etilenglicoldiglicidileter y agar
10. Hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que además comprende un ingrediente activo, una molécula biológica, o una molécula tóxica.
11. Hidrogel según la reivindicación 10, donde el ingrediente activo o la molécula biológica poseen actividad antifúngica, antiséptica o antinflamatoria, o bien es una molécula de interés en ingeniería de tejidos, medicina regenerativa, cosmética o de higiene.
12. Hidrogel según la reivindicación 1 1, donde el ingrediente activo es un antiinflamatorio esteroideo.
13. Hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde el hidrogel se encuentra en forma liofilizada.
14. Composición farmacéutica que comprende el hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, y al menos un excipiente farmacéuticamente aceptable.
15. Composición farmacéutica según la reivindicación 14, para la administración transdérmica, bucal, oral, rectal, ocular, nasal, ótica, vaginal, o implante parenteral.
16. Solución acuosa estéril que comprende un hidrogel según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 13.
17. Solución acuosa estéril según la reivindicación 16 que comprende entre 2 mg/mL y 100 mg/mL del hidrogel.
18. Composición cosmética que comprende el hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
19. Composición fitosanitaria que comprende el hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
20. Procedimiento para la preparación del hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que comprende: a) preparar una disolución acuosa que comprende una o varias ciclodextrinas, un agente reticulante que posee dos ó más grupos funcionales que son capaces de reaccionar con los grupos hidroxilo de las ciclodextrinas para formar grupos éter o bien con grupos amino de las ciclodextrinas para formar grupos amino, y una sustancia de carácter ácido o básico, y opcionalmente un polímero hidrosoluble,
b) preparar una disolución orgánica que comprende un disolvente orgánico, y opcionalmente un agente tensioactivo,
c) mezclar bajo agitación las disoluciones preparadas en las etapas a) y b), d) mezclar la emulsión obtenida en la etapa c) con agua.
21. Procedimiento según la reivindicación 20, donde el agente tensoactivo se selecciona de entre el grupo consistente en derivados hidroxílicos de cadena larga de 8 a 18 átomos de carbono (alcoholes grasos), ácidos carboxílicos etoxilados, amidas etoxiladas, glicéridos etoxilados, ésteres de glicol y derivados, monoglicéridos, poligliceril ésteres, ésteres y éteres de polialcoholes, ésteres de sorbitán/sorbitol, triésteres del ácido fosfórico, derivados etoxilados de los alcoholes grasos y éteres de polietilenglicol.
22. Procedimiento según la reivindicación 21, donde el agente tensoactivo es un éster de sorbitan.
23. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, que comprende además una etapa e) posterior a la etapa d) que comprende la dialización de la mezcla.
24. Procedimiento según la reivindicación 23, que comprende además una etapa f) posterior a la etapa e) que comprende la liofilización de la mezcla.
25. Procedimiento según la reivindicación 24, que comprende además una etapa g) posterior a la etapa f) que comprende la rehidratación de los nanogeles.
26. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 20 a 25 que comprende además añadir un ingrediente activo o una molécula biológica.
27. Procedimiento según la reivindicación 26, donde la incorporación del ingrediente activo o de la molécula biológica se lleva a cabo mediante uno de los siguientes procesos: i) inmersión directa de un hidrogel según se ha descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en una disolución o en una suspensión del ingrediente activo o de la molécula biológica, a una temperatura comprendida entre 0 y 100°C y a presión atmosférica, opcionalmente empleando ultrasonidos, ii) en autoclave a temperatura comprendida entre 100 y 130°C, o, iii) adición del ingrediente activo o de la molécula biológica a la fase acuosa a).
28. Uso del hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, para preparar un medicamento.
29. Uso del hidrogel según la reivindicación 28, donde el medicamento es para el tratamiento de enfermedades oftálmicas.
30. Uso del hidrogel según la reivindicación 29, donde la enfermedad oftálmica se selecciona de entre alergias severas, agudas y crónicas, procesos inflamatorios que involucre a los ojos como herpes zoster oftálmico, iritis, iridociclitis, coriorretinitis, uveítis difusa posterior y corioiditis, neuritis óptica, oftalmía simpática, inflamación del segmento anterior, conjuntivitis alérgica, queratitis, úlceras alérgicas corneales y marginales, infecciones bacterianas, infecciones virales, degeneraciones como degeneración macular, blefaritis, conjuntivitis, glaucoma, tumores benignos o malignos y, retinopatías.
31. Uso del hidrogel como se ha definido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en sistemas capaces de secuestrar sustancias tóxicas, moléculas producidas por organismos vivos, agentes contaminantes o residuos líquidos.
32. Un método para tratar enfermedades oftálmicas que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito en la reivindicación 14 o la solución acusosa como se ha descrito en la reivindicación 16.
33. Un método para tratar alergias severas, agudas o crónicas que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito en la reivindicación 14 o la solución acusosa como se ha descrito en la reivindicación 16.
34. Un método para tratar procesos inflamatorios que involucre a los ojos que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito en la reivindicación 14 o la solución acusosa como se ha descrito en la reivindicación 16.
35. Un método para tratar infecciones bacterianas o infecciones virales oculares que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito en la reivindicación 14 o la solución acusosa como se ha descrito en la reivindicación 16.
36. Un método para tratar degeneraciones oculares que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito en la reivindicación 14 o la solución acusosa como se ha descrito en la reivindicación 16.
37. Un método para tratar glaucoma que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito en la reivindicación 14 o la solución acusosa como se ha descrito en la reivindicación 16.
38. Un método para tratar retinopatía que comprende administrar al mamífero que lo necesite una cantidad efectiva de la composición farmacéutica como se ha descrito en la reivindicación 14 o la solución acusosa como se ha descrito en la reivindicación 16.
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