ES2268714T3

ES2268714T3 - Composiciones de polimeros entrecruzados y metodos para su uso.

Info

Publication number: ES2268714T3
Application number: ES96944824T
Authority: ES
Inventors: Woonza M. Rhee; Frank A. Delustro; Richard A. Berg
Original assignee: Angiotech Biomaterials Corp
Current assignee: Angiotech Biomaterials Corp
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 2007-03-16
Anticipated expiration: 2016-12-18
Also published as: US5874500A; ATE523211T1; US20040235708A1; JP4193917B2; US7883694B2; US6969400B2; DE69636289T2; DK2111876T3; CA2239775C; US7151135B2; EP2111876A2; US20040186230A1; US6166130A; CA2239775A1; JP2000502380A; ES2420106T3; US20050027069A1; EP1704878A3; ATE330644T1; US20050027070A1

Abstract

COMPOSICIONES RETICULADAS DE POLIMERO INCLUYEN UN PRIMER POLIMERO SINTETICO QUE CONTIENE MULTIPLES GRUPOS NUCLEOFILOS QUE SE UNEN COVALENTEMENTE A UN SEGUNDO POLIMERO SINTETICO QUE CONTIENE MULTIPLES GRUPOS ELECTROFILOS. EL PRIMER POLIMERO SINTETICO ES PREFERENTEMENTE UN POLIPEPTIDO SINTETICO O UN POLIETILEN GLICOL QUE HA SIDO MODIFICADO PARA CONTENER MULTIPLES GRUPOS NUCLEOFILOS, TALES COMO AMINO PRIMARIO (-NH 2 ) O TIOL (-SH 2 ). EL SEGUNDO POLIMERO SINTETICO PUEDE SER UN POLIMERO SINTETICO HIDROFILO O HIDROFOBO QUE CONTIENE, O HA SIDO DERIVATIZADO PARA CONTENER, DOS O MAS GRUPOS ELECTROFILOS, TALES COMO GRUPOS SUCCINIMIDILO. LAS COMPOSICIONES PUEDEN CONTENER ADICIONALMENTE OTROS COMPONENTES, COMO POR EJEMPLO POLISACARIDOS O PROTEINAS NATURALES (COMO POR EJEMPLO GLICOSAMINOGLICANOS O COLAGENO) Y/O AGENTES BIOLOGICAMENTE ACTIVOS. SE DESCUBREN ASIMISMO METODOS PARA UTILIZAR LAS COMPOSICIONES POLIMERICAS RETICULADAS PARA LLEVAR A CABO UNA ADHESION ENTRE UNA PRIMERA SUPERFICIE Y UNA SEGUNDA SUPERFICIE, PARA CONSEGUIR UN AUMENTO DE TEJIDO, PARA EVITAR LA FORMACION DE ADHESIONES QUIRURGICAS, Y PARA RECUBRIR UNA SUPERFICIE DE UN IMPLANTE SINTETICO.

Description

Composiciones de polímeros entrecruzados y métodos para su uso.

Referencias cruzadas

Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud No. de serie 08/573,799, archivada el 18 de diciembre de 1995, a la que reivindicamos con prioridad bajo U.S.C.\NAK 120.

Campo de la invención

Esta invención relaciona generalmente a las composiciones de polímeros entrecruzados que comprenden un primer polímero sintético que contiene múltiples grupos nucleofílicos entrecruzados que usan un segundo polímero sintético que contiene múltiples grupos electrofílicos, y a los métodos de uso de tales composiciones como bio-adhesivos para el aumento del tejido, en la prevención de adhesiones quirúrgicas, y para superficies de recubrimiento de implantes sintéticos, como matrices de liberación de drogas y para aplicaciones oftálmicas.

Antecedentes de la invención

La patente US No. 5,162,430 emitida el 10 de noviembre de 1992, para Rhee et al., y los propietarios comunes asignados a la presente invención, revelan los conjugados de polímero sintético-colágeno preparados mediante colágeno unido covalentemente a polímeros hidrofílicos sintéticos tal como varios derivados del polietilen glicol.

El propietario común de la patente US 5,324,775, emitida el 28 de junio de 1994, para Rhee et al., revela varias inserciones, de ocurrencia natural, de polímeros compatibles (tal como polisacáridos) unidos covalentemente a polímeros del polietilen glicol hidrofílicos sintéticos, no inmunogénicos.

El propietario común de la patente US No. 5,328,955, expedida el 12 de julio de 1994, a Rhee et al., describe varias formas activadas del polietilen glicol y varias uniones que pueden ser usadas para producir conjugados de polímero sintético-colágeno que tienen un rango de propiedades físicas y químicas.

El propietario común, copendiente de la aplicación serie US No. 08/403,358, archivada el 14 de marzo de 1995, describe una composición de biomaterial entrecruzado que es preparada usando un agente de entrecruzamiento hidrófobico, o una mezcla de agentes de entrecruzamiento hidrofílicos e hidrofóbicos. Los agentes de entrecruzamiento hidrofóbicos incluyen cualquier polímero hidrofóbico que contiene, o puede ser químicamente derivado para contener, dos o más grupos succinimidil.

El propietario común, copendiente de la aplicación US serie No. 08/403,360, archivada el 14 de marzo de 1995, describe una composición útil en la prevención de adhesiones quirúrgicas que comprenden un material sustrato y un agente de unión anti-adhesión, en donde el material sustrato preferiblemente comprende colágeno y el agente de unión preferiblemente comprende al menos un grupo funcional reactivo al tejido y al menos un grupo funcional reactivo al sustrato.

El propietario común, de la aplicación serie US No. 08/476,825, archivada el 7 de junio de 1995, por Rhee et al., revela composiciones bioadhesivas que comprenden colágeno entrecruzado usando un polímero hidrofílico sintético activado multifuncionalmente, como también los métodos de uso de tales composiciones para efecto de adhesión entre una primer superficie y una segunda superficie, en donde al menos una de la primera y la segunda superficie es preferiblemente una superficie de tejido nativo.

La publicación de patente japonesa No. 07090241 describe una composición usada para adhesión temporal de un material para lentes a un soporte, para montar el material a un instrumento de maquinado, que comprende una mezcla de polietilen glicol, que tiene un peso molecular promedio en el rango de 1000-5000, y poli-N-vinilpirrolidona, que tiene un peso molecular promedio en el rango de 30,000-200,000.

West and Hubbell, Biomaterials (1995) 16:1153-1156, describen la prevención de adhesiones post-operativas usando un hidrogel de polietilenglicol-co-ácido láctico diacrilato foto polimerizado y un hidrogel de polietilenglicol-co-polipropilen glicol entrecruzado físicamente, Poloxamer 407®.

Nosotros ahora revelamos una descripción detallada de las modalidades preferidas de la presente invención, incluyendo composiciones de polímero entrecruzado que comprenden polímeros sintéticos que contienen grupos nucleofílicos múltiples entrecruzados usando polímeros sintéticos que contienen grupos electrofílicos múltiples, y los métodos para el uso de estas composiciones para efectuar adhesión entre una primer superficie y una segunda superficie (en donde al menos una de la primera y la segunda superficie es preferiblemente una superficie de tejido nativo) o para efectuar el aumento de tejido, o para prevenir la adhesión quirúrgica, o para recubrir superficies de implantes sintéticos, o para la administración de drogas u otros agentes activos, o para aplicaciones oftalmológicas.

Resumen de la invención

La presente invención revela una composición de polímero entrecruzado que comprende un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos, y un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos que son capaces de unirse covalente el uno al otro para formar una matriz tridimensional: en donde cada polímero sintético tiene un esqueleto de óxido de alquileno.

Una composición preferida de la composición comprende polietilen glicol que contiene dos o más grupos amino primarios como el primer polímero sintético, y polietilen glicol que contiene dos o más grupos succinimidil (una estructura en forma de anillo de 5 miembros representada aquí como -N(COCH_{2})_{2}) como el segundo polímero sintético.

En un método general para la preparación de una composición para la administración de un compuesto cargado negativamente (tal como una proteína o una droga), un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos, en donde el primer polímero sintético está presente en exceso molar en comparación al segundo polímero sintético, para formar una matriz cargada positivamente, que luego se hace reaccionar con un compuesto cargado negativamente. En un método general para la preparación de la matriz para la administración de un compuesto cargado positivamente, un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos se hace reaccionar con un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos, para formar una matriz cargada negativamente, que luego se hace reaccionar con un compuesto cargado positivamente.

En un método general para efectuar las uniones no quirúrgicas de una primer superficie a una segunda superficie, un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos es mezclado con un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos para proporcionar una mezcla de reacción; la mezcla de reacción es aplicada a una primer superficie antes de que ocurra el entrecruzamiento sustancial; y la primer superficie es contactada con una segunda superficie para efectuar adhesión entre las dos superficies.

En un método general para el aumento de tejido suave o duro dentro del cuerpo de un mamífero, un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos y un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos son administrados simultáneamente a un sitio del tejido en donde se requiere su aumento y la mezcla de reacción se le permite entrecruzar in situ para efectuar el aumento del tejido. Alternativamente, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético pueden ser mezclados inmediatamente antes de ser administrados a un sitio de tejido, tal como la mayoría de las reacciones de entrecruzamiento que proceden in vivo.

En un método general para la prevención de la formación de adhesiones que siguen a una cirugía, un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos es mezclado con un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos para proporcionar una mezcla de reacción; la mezcla de reacción es aplicada al tejido que lo comprende, lo rodea o adyacente al sitio de una cirugía antes de que haya ocurrido entrecruzamiento sustancial entre los grupos nucleofílicos y los grupos electrofílicos; a la mezcla de reacción se le permite continuar el entrecruzamiento in situ hasta que se ha logrado el entrecruzamiento en equilibrio; y el sitio de cirugía es cerrado mediante metodologías convencionales.

En un método general para la prevención de la formación de adhesiones después de una cirugía, un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos es mezclado con un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos para proporcionar una mezcla de reacción; la mezcla de reacción es aplicada al tejido que comprende, los alrededores o adyacentes a un sitio de cirugía antes de que haya ocurrido el entrecruzamiento sustancial entre los grupos nucleofílicos y electrofílicos; a la mezcla de reacción se le permite continuar el entrecruzamiento in situ hasta haber logrado el equilibrio del entrecruzamiento; y el sitio de la cirugía es cerrado mediante métodos convencionales.

En un método general para el recubrimiento de una superficie de un implante sintético, un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos es mezclado con un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos para proporcionar una mezcla de reacción; la mezcla de reacción es aplicada a una superficie de un implante sintético; y a los componentes de la mezcla de reacción se les permite entrecruzarse el uno con el otro sobre la superficie del implante.

Una característica de la invención es que las composiciones de polímero entrecruzado son óptimamente claras, haciendo las composiciones y métodos de la invención particularmente apropiadas para uso en aplicaciones oftálmicas en que la claridad óptica es un requerimiento. Es más, las composiciones de la invención están comprendidas dentro de los componentes biocompatibles, no-inmunogénicos que no producen toxicidad, ni inflamación potencial ni productos de reacción inmunogénica en el sitio de administración al tejido.

Otra característica de la invención es que las composiciones de polímero entrecruzado tienen una alta resistencia a la compresión y una alta hinchabilidad, i.e. una composición que se ha secado se hinchara tres veces (o más) con relación a su tamaño en estado seco al ser rehidratada, y es más "elástica". Puesto que estos polímeros son generalmente muy hidrofílicos, ellos son más fácilmente inyectados, i.e., la composición entrecruzada permanece como una "masa cohesiva" cuando es inyectada a través de una aguja muy fina (medidor 27-30).

Aun otra característica de la invención es que los grupos nucleofílicos en el primer polímero sintético pueden unirse covalentemente a los grupos amino primarios en los residuos de lisina de las moléculas de colágeno en el sitio del tejido de la administración, en efecto, la composición "anclada biológicamente" al tejido huésped.

Una característica de la invención es que los componentes de las composiciones son no-inmunogénicos y no requieren una "prueba de piel" antes del inicio del tratamiento, igual que en composiciones de colágeno xenogénico disponible corrientemente, tal como aquellos fabricados de cueros bovinos.

Otro hecho de la invención es que, diferente al colágeno, las composiciones de la invención no están sujetas a división enzimática por las metaloproteinasas de la matriz, tal como colagenasa, y por lo tanto no son fácilmente degradables in vivo y, como tal, se espera tengan mayor persistencia a largo termino in vivo antes que las composiciones de colágeno del arte previas.

Aun otra característica es que, cuando los grupos en cada uno de los polímeros utilizados reaccionan para formar un enlace amida, la fabricación de las composiciones de la presente invención puede ser altamente controladas rindiendo una calidad más consistente de los productos.

Breve descripción de los diagramas

La figura 1 muestra la fuerza de compresión versus el desplazamiento para discos (dimensiones aproximadas: 5 mm de grosor x 5 mm de diámetro) de composiciones de polímero entrecruzado que comprenden tetra-amino PEG (10,000 MW) entrecruzado usando SE-PEG tetrafuncionalmente activado (10,000 MW), medido usando el probador universal Instron, modelo 4202, a un ritmo de compresión de 2 mm por minuto.

La figura 2 muestra la fuerza de compresión versus el desplazamiento para los discos (dimensiones aproximadas: 5 mm de grueso x 5 mm de diámetro) de composiciones de polímero entrecruzado que comprenden tetra-amino PEG (10,000 MW) entrecruzado usando SC-PEG activado trifuncionalmente (5,000 MW), medido usando el probador universal Instron, modelo 4202, a un ritmo de compresión de 2 mm por minuto.

La figura 3 muestra la estructura química de dos polietilen glicoles disponibles comercialmente que contienen múltiples grupos amino primarios.

Las figuras 4 a 13 muestran la formación de varias composiciones de polímero sintético entrecruzado de polímeros hidrofílicos.

Las figuras 14 a 18 muestran la formación de varias composiciones de polímero entrecruzado de polímeros hidrofóbicos.

Descripción detallada de las modalidades preferidas de la invención

De acuerdo con la presente invención, las composiciones de polímero entrecruzado son preparadas mediante la reacción de un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos con un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos capaces de unirse covalentemente con los grupos nucleofílicos del primer polímero sintético.

Los componentes de la presente invención son no-inmunogénicos y, como tal, no requieren una "prueba de piel" antes de arrancar el tratamiento, igual que el colágeno xenogénico. También, como el colágeno, las composiciones de la invención no están sujetas a división enzimática por las metaloproteinasas de la matriz (e.g. colagenasa) y se espera por lo tanto tengan mayor persistencia a largo termino in vivo que las composiciones de colágeno disponibles corrientemente.

El concepto detrás de la presente invención es que el polímero sintético que contiene múltiples grupos nucleofílicos (representados abajo como "x") reaccionaran con un polímero sintético que contiene múltiples grupos electrofílicos (representado abajo como "Y"), resultando en una red de polímero unido covalentemente, como sigue:

polímero - X_{m} + polímero - Y_{n} \rightarrow polímero - Z - polímero

en donde m \geq 2, n \geq 2, y m + n \geq 5;

X = -NH_{2}, -SH, -OH, -PH_{2}, -CO-NH-NH_{2}, etc., y puede ser el mismo o diferente;

Y = -CO_{2}N(COCH_{2})_{2}, -CO_{2}H, -CHO, -CHOCH_{2}, -N=C=O, -SO_{2}CH=CH_{2}, -N(COCH)_{2}), -S-S-(C_{5}H_{4}N), etc., y puede ser el mismo o diferente; y

Z = grupo funcional resultante de la unión de un grupo nucleofílico (X) y un grupo electrofílico (Y).

Como es anotado arriba, también está contemplado por la presente invención que X y Y pueden ser el mismo o diferentes, i.e. el polímero puede tener dos grupos electrofílicos diferentes, o dos grupos nucleofílicos diferentes, tal como glutationa.

El esqueleto de cada polímero es un óxido de alquileno, particularmente, óxido de etileno, óxido de propileno, y mezclas de ellos. Ejemplos de óxidos de alquileno disfuncionales pueden ser representados por:

X - polímero - X

\hskip1cm

Y - polímero - Y

En donde X y Y son como están definidos arriba, y el termino "polímero" representa -(CH_{2}CH_{2}O)_{n}- o -(CH(CH_{3})CH_{2}O)_{n}- o -(CH_{2}CH_{2}O)_{n}-(CH(CH_{3})CH_{2}O)_{n}-

El grupo funcional X o Y requerido está comúnmente acoplado a la columna vertebral del polímero mediante un grupo de unión (representado abajo como "Q"), muchos de los que son conocidos o posibles. Hay muchas maneras de preparar los varios polímeros funcionalizados, algunos de los que se alistan abajo:

polímero - Q^{1}-X + polímero - Q^{2}-Y \rightarrow polímero - Q^{1}-Z-Q^{2} - polímero -

	En donde Q =		Estructura total =
	-O-(CH_{2})_{n}		polímero - O-(CH_{2})_{n}-X (o Y)
	-S-(CH_{2})_{n}-		polímero - S-(CH_{2})_{n}-X (o Y)
	-NH-(CH_{2})_{n}-		polímero - NH-(CH_{2})_{n}-X (o Y)
	-O_{2}C-NH-(CH_{2})_{n}-		polímero - O_{2}C-NH-(CH_{2})_{n}-X (o Y)
	-O_{2}C-(CH_{2})_{n}-		polímero - O_{2}C-(CH_{2})_{n}-X (o Y)
	-O_{2}C-CR^{1}H-		polímero - O_{2}C-CRH-X (o Y)
	-O-R_{2}-CO-NH-		polímero - O-R-CO-NH-X (o Y)

En donde n = 1-10 en cada caso

R^{1} = H, CH_{3}, C_{2}H_{5}, etc;

R^{2} = CH_{2}, CO-NH-CH_{2} CH_{2}.

Q^{1} y Q^{2} pueden ser el mismo o diferentes.

Por ejemplo, cuando Q^{2} = OCH_{2}CH_{2} (no hay Q^{1} en este caso); Y = -CO_{2}N(COCH_{2})_{2}; y X = -NH_{2}, -SH, o -OH, las reacciones resultantes y los grupos Z serian como siguen:

polímero - NH_{2} + polímero - OCH_{2}CH_{2}CO_{2} - N(COCH_{2})_{2} \rightarrow polímero - NH-OCH_{2}CH_{2}CO - polímero (amida)

polímero - SH + polímero - OCH_{2}CH_{2}CO_{2} - N(COCH_{2})_{2} \rightarrow polímero - S-OCH_{2}CH_{2}CO - polímero (tioester)

Polímero - OH + polímero - OCH_{2}CH_{2}CO_{2} - N(COCH_{2})_{2} \rightarrow polímero - O-OCH_{2}CH_{2}CO - polímero (ester)

Un grupo adicional, representado abajo como "D", puede ser insertado entre el polímero y el grupo de unión para incrementar la degradación del polímero entrecruzado in vivo, por ejemplo, para uso en la administración de drogas.

polímero -D-Q-X + polímero -D-Q-Y \rightarrow polímero - D-Q-Z-Q-D - polímero -

Algunos grupos "D" biodegradables útiles incluyen lactido, glicolido, \varepsilon-caprolactona, poli(\alpha-hidroxi ácido), poli(amino ácidos), poli(anhídrido), y varios di- o tripéptidos.

Polímeros sintéticos

Con el fin de preparar las composiciones de la presente invención, primero es necesario proporcionar un primer polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos, tal como grupos amino primarios o grupos tiol, y un segundo polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos capaces de unirse covalentemente con los grupos nucleofílicos en el segundo polímero sintético.

Como es usado aquí, el término "polímero" se refiere a polímeros sintéticos que tienen un esqueleto de óxido de alquileno. Los polímeros sintéticos que contienen ya sea grupos nucleofílicos o electrofílicos son también referidos aquí como "polímeros sintéticos activados multifuncionalmente". El termino "activado multifuncionalmente" (o, simplemente, "activado") se refiere a polímeros sintéticos que tienen, o han sido químicamente modificados para tener, dos o más grupos nucleofílicos o electrofílicos que son capaces de reaccionar el uno con el otro (i.e., los grupos nucleofílicos reaccionan con los grupos electrofílicos) para formar enlaces covalentes. Los tipos de polímeros sintéticos activados multifuncionalmente incluyen polímeros activados difuncionalmente, polímeros activados tetrafuncionalmente, y polímeros.

Los polímeros sintéticos activados multifuncionalmente para uso en la presente invención deben contener al menos dos, preferiblemente más, al menos tres, grupos funcionales con el propósito de formar una red entrecruzada tri-dimensional con los polímeros sintéticos que contienen múltiples grupos nucleofílicos (i.e., "polímeros multi-nucleofílicos"). En otras palabras, ellos deben ser al menos activados difuncionalmente, y-son más preferiblemente activados trifuncionalmente o tetrafuncionalmente. Si el primer polímero sintético es un polímero sintético activado difuncionalmente, el segundo polímero sintético debe contener tres o más grupos funcionales con el objeto de obtener una red entrecru-
zada tri-dimensional. Más preferiblemente, los dos polímeros sintéticos contienen al menos tres grupos funcionales.

Polímeros sintéticos que contienen múltiples grupos nucleofílicos

Los polímeros sintéticos que contienen múltiples grupos nucleofílicos también son referidos aquí genéricamente como "polímeros multi-nucleofílicos". Para uso en la presente invención, los polímeros multi-nucleofílicos deben contener al menos dos, preferiblemente más, al menos tres, grupos nucleofílicos. Si un polímero sintético que contiene solo dos grupos nucleofílicos es usado, un polímero sintético que contiene tres o más grupos electrofílicos debe ser usado con el propósito de obtener una red entrecruzada tri-dimensional.

Los polímeros multi-nucleofílicos preferidos para ser usados en las composiciones y métodos de la presente invención incluyen polímeros sintéticos que contienen, o han sido modificados para contener, grupos nucleofílicos múltiples tales como grupos amino primarios y grupos tiol. Los polímeros multi-nucleofílicos incluyen: polietilen glicoles que han sido modificados para contener dos o más grupos amino primarios o grupos tioles. En general, la reacción de un grupo tiol con un grupo electrofílico tiende a proceder más lentamente que la reacción de un grupo amino primario con un grupo electrofílico.

El polietilen glicol puede ser químicamente modificado para contener múltiples grupos amino primarios o grupos tiol de acuerdo a los métodos expuestos, por ejemplo, en el capitulo 22 de Poly(ethylene Glycol) Chemistry: Biotechnical and Biomedical Appli cations, J. Milton Harris, ed., Plenum Press, NY (1992). Los polietilen glicoles que han sido modificados para contener dos o más grupos amino primarios son referidos aquí como "multi-amino PEGs". Los polietilen glicoles que han sido modificados para contener dos o más grupos tiol son referidos aquí como "multi-tiol PEGs". Como es usado aquí, el termino "polietilen glicol(es)" incluye el (los) polietilen glicol(es) modificados y/o derivados.

Varias formas de multi-amino PEG están comercialmente disponibles de Nektar Therapeutics (San Carlos, CA) y de Texaco Chemical Company (Houston, TX) bajo el nombre "Jeffamine". Los multi-amino PEGs útiles en la presente invención incluyen Texaco's Jeffamina diaminas (serie "D") y triaminas (serie "T"), que contienen dos y tres grupos amino primarios por molécula, respectivamente. Las estructuras generales para las diaminas y triaminas Jeffaminas se muestran en la figura 3.

Polímeros sintéticos que contienen múltiples grupos electrofílicos

Los polímeros sintéticos que contienen múltiples grupos electrofílicos son también referidos aquí como "polímeros multi-electrofílicos". Para uso en la presente invención, los polímeros sintéticos activados multifuncionalmente deben contener al menos dos, más preferiblemente, al menos tres, grupos electrofílicos con el fin de formar un circuito entrecruzado tri-dimensional con polímeros multi-nucleofílicos.

Los polímeros multi-electrofílicos preferidos para uso en las composiciones de la invención son polímeros que contienen dos o más grupos succinimidil capaces de formar enlaces covalentes con grupos electrofílicos en otras moléculas. Los grupos succinimidil son altamente reactivos con materiales que contienen grupos amino primarios (-NH_{2}), tal como multi-amino PEG. Los grupos succinimidil son ligeramente menos reactivos con materiales que contienen grupos tiol (-SH), tal como multi-tiol PEG.

Como es usado aquí, el termino "que contiene dos o más grupos succinimidil" se espera que abarque polímeros que son comercialmente disponibles que contienen dos o más grupos succinimidil, como también aquellos que deben ser químicamente derivados para contener dos o más grupos succinimidil. Como es usado aquí, el termino "grupo succinimidil" se espera que abarque grupos sulfosuccinimidil y otros tales como variaciones del grupo succinimidil "genérico". La presencia de la unidad estructural de sulfito de sodio en el grupo succinimidil sirve para incrementar la solubilidad del polímero.

Polímeros hidrofílicos

Los polímeros hidrofílicos y, en particular, varios polietilen glicoles, son preferidos para el uso en las composiciones de la presente invención. Como es usado aquí, el termino "PEG" se refiere a polímeros que tienen repetida la estructura (OCH_{2}CH_{2})_{n}.

Las estructuras para algunas formas específicas activadas tetrafuncionalmente de PEG se muestran en las figuras 4 a 13, como son los productos de reacción generalizada obtenidos mediante la reacción de PEGs activados tetrafuncionalmente con grupos multi-amino PEGs. Como se observa en las figuras el grupo succinimidil es una estructura en forma de anillo de 5 miembros representada como -N(COCH_{2})_{2}. En las figuras 4 a 13, el símbolo

\circun{3}

denota una unión abierta.

La figura 4 muestra la reacción de PEG succinimidil glutarato activado tetrafuncionalmente, referido aquí como SG-PEG, con multi-amino PEG, y el producto de reacción obtenido por este medio.

Otra forma activada de PEG es referida como un PEG succinimidil propionato.

(SE-PEG). La fórmula estructural del SE-PEG activado tetrafuncionalmente y el producto de reacción obtenido mediante la reacción con multi-amino PEG se muestra en la figura 5. En una formula estructural general para el compuesto, el subíndice 3 es reemplazado con una "m". En la modalidad mostrada en la figura 4, m = 3, en el que hay 3 grupos CH_{2} repetidos en cada lado del PEG.

La estructura en la figura 5 resulta en un conjugado que incluye una unión "éter" que está menos sujeta a hidrólisis. Esto es diferente del conjugado mostrado en la figura 4, en donde se proporciona una unión éster. La unión éster está sujeta a hidrólisis bajo condiciones fisiológicas.

Aun otra forma activada funcionalmente del polietilen glicol, en donde m = 2, se muestra en la figura 6, como es el conjugado formado mediante la reacción del PEG activado tetrafuncionalmente con un multi-amino PEG.

Otro PEG activado funcionalmente similar a los compuestos de las figuras 5 y 6 es proporcionado cuando m = 1. La formula estructural del PEG activado tetrafuncionalmente y el conjugado resultante formado mediante la reacción del PEG activado con PEG multi-amino se muestran en la figura 7. Se nota que este conjugado incluye ambos una unión éter y una unión péptido. Estas uniones son estables bajo condiciones fisiológicas.

Otra forma de PEG activado funcionalmente es referida como un PEG succinimidil succinamida (SSA-PEG). La formula estructural para la forma activada tetrafuncionalmente de este compuesto y el producto de reacción obtenido mediante la reacción con un multi-amino PEG se muestra en la figura 8. En la estructura mostrada en la figura 8, m = 2, sin embargo, los compuestos relacionados, en donde m = 1 o m = 3-10, pueden también ser usados en las composiciones de la invención.

La estructura en la figura 8 resulta en un conjugado que incluye una unión "amida" que, como la unión éter previamente descrita, está menos sujeta a hidrólisis y es por lo tanto más estable que una unión éster.

Aun otra forma activada del PEG es proporcionada cuando m = 0. Este compuesto es referido como PEG succinimidil carbonato (SC-PEG). La formula estructural del SC-PEG activado tetrafuncionalmente y la formula conjugado formada mediante la reacción con multi-amino PEG se muestra en la figura 9.

Como se discutió arriba, los derivados del polietilen glicol activados preferidos para uso en la invención contienen grupos succinimidil como el grupo reactivo. Sin embargo, grupos de activación diferentes pueden ser unidos a lo largo de la longitud de la molécula PEG. Por ejemplo, el PEG puede ser derivado para formar PEG propion aldehido (A-PEG) activado funcionalmente, la forma activada tetrafuncionalmente que se muestra en la figura 10, como es el conjugado formado mediante la reacción del A-PEG con multi-amino PEG. La unión mostrada en la figura 10 es referida como una unión -(CH_{2})_{m}-NH-, en donde m = 1-10.

Aun otra forma de polietilen glicol activado es PEG glicidil éter (E-PEG) activado funcionalmente, del que el compuesto activado tetrafuncionalmente se muestra en la figura 11, como es el conjugado formado mediante la reacción de tal producto con multi-amino PEG.

Otro derivado activado del polietilen glicol es el PEG-isocianato (1-PEG) activado funcionalmente, que se muestra en la figura 12, junto con el conjugado formado mediante la reacción de dicho compuesto con multi-amino PEG.

Otro derivado activado del polietilen glicol es el PEG-vinilsulfona (V-PEG) activado funcionalmente, que se muestra en la figura 13, abajo, junto con el conjugado formado mediante la reacción de dicho producto con multi-amino PEG.

Los polietilen glicoles activados multifuncionalmente preferidos para uso en las composiciones de la presente invención son polietilen glicoles que contienen grupos succinimidil, tal como

SG-PEG y SE-PEG (mostrados en las figuras 4-7), preferiblemente en forma activada trifuncionalmente o tetrafuncionalmente.

Muchas de las formas activadas del polietilen glicol descritas arriba están ahora disponibles comercialmente de Néctar Therapeutics, San Carlos, California y Unión Carbide, South Charleston, West Virginia.

Polímeros hidrofóbicos

Los polímeros hidrofóbicos pueden también ser usados para preparar las composiciones de la presente invención. Los polímeros hidrofóbicos para uso en la presente invención preferiblemente contienen, o pueden ser derivados para contener, dos o más grupos electrofílicos, tal como grupos succinimidil, más preferiblemente, dos, tres, o cuatro grupos electrofílicos. Como es usado aquí, el termino "polímero hidrofóbico" se refiere a polímeros que contienen una proporción relativamente pequeña de átomos de oxigeno o nitrógeno.

Los polímeros hidrofóbicos que ya contienen dos o más grupos succinidimil incluyen, sin limitación, disuccinimidil suberato (DSS), bis(sulfosuccinimidil) suberato (BS^{3}), ditiobis(succinimidilpropionato) (DSP), bis(2-succinimidooxicarboniloxi) etil sulfona (BSOCOES), y 3,3'-ditiobis(sulfosuccinimidilpropionato) (DTSPP), y sus análogos y derivados. Los polímeros arriba referenciados están comercialmente disponibles de Pierce (Rocford, IL), bajo catalogo Nos. 21555, 21579, 22585, 21554, y 21577, respectivamente. Las formulas estructurales para los polímeros arriba referenciados, como también los productos de reacción generalizada obtenida mediante la reacción de cada uno de estos polímeros con amino PEG, se muestran abajo en las figuras 14-18, respectivamente.

Los polímeros hidrofóbicos preferidos para uso en la invención generalmente tienen una cadena de carbono que no es más larga que cerca de 14 átomos de carbono. Los polímeros que tienen cadenas sustancialmente más largas que 14 átomos de carbono generalmente tienen muy pobre solubilidad en soluciones acuosas y, como tal, tienen tiempos de reacción muy largos cuando están mezclados con soluciones acuosas de polímeros sintéticos que contienen múltiples grupos nucleofílicos.

Derivación de polímeros que contienen grupos funcionales

Ciertos polímeros, tales como los poliácidos, pueden ser derivados para contener dos o más grupos funcionales, tal como grupos succinimidil. Los poliácidos para uso en la presente invención incluyen, sin limitación, ácido tricarboxílico basado en trimetilpropano, ácido tetracarboxílico basado en di(trimetilol propano), ácido heptanedioico, ácido octanedioico (ácido suberico), y ácido hexadecanedioico (ácido tapsico). Muchos de estos poliácidos están comercialmente disponibles de DuPont Chemical Company.

De acuerdo a un método general, los poliácidos pueden ser químicamente derivados para contener dos o más grupos succinimidil mediante la reacción con una cantidad molar apropiada de N-hidroxisuccinimida (NHS) en la presencia de N,N'-diciclohexilcarbodiimida (DCC).

Los polialcoholes tales como trimetilpropano y di(trimetilol propano) pueden ser convertidos a la forma de ácido carboxílico usando varios métodos, entonces luego derivados mediante reacción con NHS en la presencia de DCC para producir polímeros activados trifuncionalmente y tetrafuncionalmente, respectivamente, como es descrito en la aplicación de propiedad común US serie No. 08/403,358. Los poliácidos tal como ácido heptanodioico (HOOC-(CH_{2})_{5}-COOH), ácido actanodioico (HOOC-(CH_{2})_{6}-COOH), y ácido hexadecanodioico (HOOC-(CH_{2})_{14}-COOH) son derivados mediante la adición de grupos succinidimil para producir polímeros activados difuncionalmente.

Las poliaminas tal como etilendiamina (H_{2}N-CH_{2} CH_{2}-NH_{2}), tetrametilendiamina (H_{2}N-(CH_{2})_{4}-NH_{2}), pentametilendiamina (cadaverina) (H_{2}N-(CH_{2})_{5}-NH_{2}), hexametilendiamina (H_{2}N-(CH_{2})_{6}-NH_{2}), bis(2-hidroxietil)amina (HN-(CH_{2}CH_{2}OH)_{2}), bis(2-aminoetil)amina (HN-(CH_{2}CH_{2}NH_{2})_{2}), y tris(2-aminoetil)amina (N-(CH_{2}CH_{2}NH_{2})_{3}) pueden ser químicamente derivados a poliácidos, que entonces pueden ser derivados para contener dos o más grupos succinimidil mediante la reacción con las cantidades molares apropiadas de N-hidroxisuccinimida en la presencia de DCC, como está descrito en la aplicación US serie No. 08/403,358. Muchas de estas poliaminas están comercialmente disponibles de DuPont Chemical Company.

Preparación de composiciones de polímero entrecruzado

En un método general para la preparación de composiciones de polímero entrecruzado de la invención, un primer polímero sintético que contiene múltiples grupos nucleofílicos es mezclado con un segundo polímero sintético que contiene múltiples grupos electrofílicos. La formación de una red entrecruzada tri-dimensional ocurre como resultado de la reacción entre los grupos nucleofílicos del primer polímero sintético y los grupos electrofílicos del segundo polímero sintético.

Aquí en lo sucesivo, el termino "primer polímero sintético" será usado para referirse a un polímero sintético que contiene dos o más grupos nucleofílicos, y el termino "segundo polímero sintético" será usado para referirse a un polímero sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos. Las concentraciones del primer polímero sintético y del segundo polímero sintético usado para preparar las composiciones de la presente invención variarán dependiendo de un número de factores, incluyendo los tipos y pesos moleculares de los polímeros sintéticos particulares usados y el uso final deseado de la aplicación.

En general, hemos encontrado que cuando se usa multi-amino PEG como el primer polímero sintético, es preferible usarlo a una concentración en el rango de cerca de 0.5 a cerca de 20% en peso de la composición final, mientras que el segundo polímero sintético usarlo a una concentración en el rango de cerca de 0.5 a cerca de 20% en peso de la composición final. Por ejemplo, una composición final que tiene un peso total de 1 gramo (1000 miligramos) contendrá entre cerca de 5 a cerca de 200 miligramos de multi-amino PEG, y entre cerca de 5 a cerca de 200 miligramos del segundo polímero sintético.

El uso de concentraciones más altas de ambos el primero y el segundo polímeros sintéticos resultaran en la formación de una red entrecruzada más ajustada, produciendo un gel más rígido, más robusto. Como tal, las composiciones que tienen la intención de ser usadas en el aumento de tejido generalmente emplearán concentraciones del primer y segundo polímero sintético que caen hacia el límite superior del rango de concentración preferido. Las composiciones con la intención de ser usadas como bioadhesivos o en la prevención de la adhesión no necesitan ser tan firmes y por lo tanto contienen concentraciones menores de polímero.

Debido a que los polímeros que contienen múltiples grupos electrofílicos también reaccionan con el agua, el segundo polímero sintético es generalmente guardado y usado en forma estéril y seca para prevenir la perdida de habilidad de entrecruzamiento debido a la hidrólisis que típicamente ocurre durante la exposición de tales grupos electrofílicos al medio acuoso. Los procesos para la preparación de polímeros hidrofílicos sintéticos que contienen múltiples grupos electrofílicos en forma seca y estéril son expuestos en la aplicación de propiedad común serie US No. 08/497,573 archivada el 30 de junio de 1995, ahora patente US No. 5 643 464 de Rhee et al. Por ejemplo, el polímero sintético seco puede ser moldeado mediante compresión en una hoja delgada o membrana, que entonces puede ser esterilizada usando rayos gama, o preferiblemente irradiación con haces de electrones. La membrana u hoja resultante puede ser cortada al tamaño deseado o ser cortada en partículas de tamaño más pequeño.

Los polímeros que contienen múltiples grupos nucleofílicos son generalmente no reactivos al agua y pueden por lo tanto ser guardados en solución acuosa.

Las composiciones de polímero entrecruzado pueden también ser preparadas para contener varios agentes para producir imagen tal como yodo o sulfato de bario, o flúor, con el fin de ayudar a la visualización de las composiciones después de la administración vía rayos X, o ^{19}F-MRI, respectivamente.

Incorporación de otros componentes en el polímero sintético entrecruzado

Las proteínas de ocurrencia natural, tal como colágeno, y derivados de varios polisacáridos de ocurrencia natural, tal como glicosaminoglicanos, pueden adicionalmente ser incorporados en las composiciones de la invención. Cuando estos otros componentes también contienen grupos funcionales que reaccionarán con los grupos funcionales de los polímeros sintéticos, su presencia durante el mezclado y/o entrecruzamiento del primer y segundo polímero sintético resultará en la formación de un polímero sintético de matriz entrecruzada de existencia natural con un polímero sintético. En particular, cuando el polímero de ocurrencia natural (proteína o polisacárido) también contiene grupos nucleofílicos tal como grupos amino primarios, los grupos electrofílicos en el segundo polímero sintético reaccionarán con los grupos amino primarios de estos componentes, como también con los grupos nucleofílicos del primer polímero sintético, para causar que estos otros componentes comiencen a ser parte de la matriz de polímero.

En general, los glicosaminoglicanos deben ser químicamente derivados mediante deacetilacion, desulfatación, o ambos con el objeto de contener grupos amino primarios disponibles para la reacción con grupos electrofílicos o moléculas de polímero sintético. Los glicosaaminoglicanos que pueden ser derivados de acuerdo a uno o ambos métodos antes mencionados incluyen lo siguiente: ácido hialuronico, condroitina sulfato A, condroitina sulfato B (dermatan sulfato), condroitina sulfato C, quitina (puede ser derivada del qitosano), queratan sulfato, queratosulfato, y heparina. La derivación de glicosaminoglicanos mediante deacetilación y/o desulfatación y enlace covalente de los resultantes derivados de glicosaminoglicano con polímeros hidrofílicos sintéticos es descrita con detalle en la comúnmente asignada aplicación de patente serie US No. 08/146,843, archivada el 3 de noviembre de 1993, ahora patente US No. 5.510.418 a Rhee et al.

Similarmente, los grupos electrofílicos del segundo polímero sintético reaccionará con los grupos amino primarios en los residuos de lisína o los grupos tiol en los residuos de cisteína de ciertas proteínas de ocurrencia natural. Las proteínas ricas en lisína tal como colágeno y sus derivados son especialmente reactivos con grupos electrofílicos en los polímeros sintéticos. Como es usado aquí, el término "colágeno" se espera que abarque colágeno de cualquier tipo, de cualquier fuente, incluyendo, pero no limitado a, colágeno extraído del tejido o producido recombinantemente, análogos del colágeno, derivados del colágeno, colágenos modificados, y colágenos desnaturalizados tal como la gelatina. El enlace covalente del colágeno a polímeros hidrofílicos sintéticos está descrito en detalle en la patente comúnmente asignada US No. 5,162,430 de fecha 10 noviembre de 1992, a Rhee et al.

En general, el colágeno de cualquier fuente puede ser usado en las composiciones de la invención; por ejemplo, el colágeno puede ser extraído y purificado de fuente humana u otra fuente mamífera, tal como corium porcino o bovino y placenta humana, o puede ser producido recombinantemente o de manera diferente. La producción de colágeno sustancialmente no antigénico purificado en solución de piel bovina es bien conocida en el arte. La patente US No. 5,428,022 del 27 de junio de 1995 de Palefsky et al., describe métodos de extracción y purificación de colágeno de placenta humana. La aplicación de patente US serie No.08/183,648 del 18 de junio de 1994, ahora patente US No. 5,667,839 de Berg et al., describe métodos de producción de colágeno humano recombinante en la leche de animales transgénicos, incluyendo vacas transgénicas. El termino "colágeno" o "material colágeno" como es usado aquí, se refiere a todas las formas de colágeno, incluyendo aquellas que han sido procesadas o modificadas de otra forma.

El colágeno de cualquier tipo, incluyendo pero no limitado a, los tipos I, II, III, IV, o cualquier combinación de ellos, puede ser usado en las composiciones de la invención; aunque el tipo I es generalmente preferido. Cualquier atelopéptido o telopéptido que contiene colágeno puede ser usado; sin embargo, cuando el colágeno de una fuente xenogénica, tal como colágeno bovino, es usado, el colágeno atelopéptido generalmente es preferido, debido a su reducida inmunogenecidad comparada al colágeno que contiene telopéptido.

El colágeno que no ha sido previamente entrecruzado por métodos como el calor, la irradiación, o con agentes de entrecruzamiento químico es preferido para uso en las composiciones de la invención, aunque el colágeno entrecruzado previamente puede ser usado. Colágeno fibrilar atelopéptido no entrecruzado está comercialmente disponible de Inamed Aesthetics (Santa Bárbara, CA) a concentraciones de colágeno de 35 mg/ml y 65 mg/ml bajo las marcas comerciales Zyderm® I Collagen and Zyderm® II Collagen, respectivamente. El colágeno fibrilar atelopéptido entrecruzado glutaraldehido está comercialmente disponible de Inamed Aesthetics a una concentración de colágeno de 35 mg/ml bajo la marca comercial Zyplast® Collagen.

Los colágenos para uso en la presente invención están generalmente en suspensión acuosa a una concentración entre cerca de 20 mg/ml a cerca de 120 mg/ml; preferiblemente, entre cerca de 30 mg/ml a cerca de 90 mg/ml.

Aunque el colágeno intacto es preferido, el colágeno desnaturalizado, comúnmente conocido como gelatina, puede también ser usado en las composiciones de la invención. La gelatina puede tener el beneficio adicional de ser más rápidamente degradable que el colágeno.

Debido a su consistencia pegajosa, el colágeno no fibrilar es generalmente preferido para ser usado en las composiciones de la invención que tienen el propósito de ser usadas como bioadhesivos. El termino "colágeno no fibrilar" se refiere a cualquier colágeno modificado o sin modificar que es sustancialmente de forma no fibrilar a un pH de 7, como es indicado por la claridad óptica de una suspensión acuosa del colágeno.

El colágeno que está ya en forma fibrilar puede ser usado en las composiciones de la invención. Como es usado aquí, el termino "colágeno no fibrilar" tiene la intención de abarcar los tipos de colágeno que no son fibrilares en la forma nativa, como también los colágenos que han sido químicamente modificados tal como aquellos que están en forma no fibrilar a alrededor de un pH neutro. Los tipos de colágeno que no son fibrilares (o microfibrilares) en la forma nativa incluyen los tipos IV, VI, y VII.

Los colágenos químicamente modificados que están en forma no fibrilar a un pH neutro incluyen colágeno succinilado y colágeno metilado, los cuales pueden ser preparados de acuerdo a los métodos descritos en la patente U.S. No. 4,164,559, del 14 de agosto de 1979 de Miyata et. al.. Debido a su pegajosidad inherente, el colágeno metilado es particularmente preferido para uso en composiciones de bioadhesivos, como es descrito en la aplicación US serie No. 08/476,825, ahora patente US No. 5,614,587 de Rhee et al.

Los colágenos para uso en las composiciones de polímero entrecruzado de la presente invención pueden comenzar en forma fibrilar, entonces ser transformados a la forma no fibrilar mediante la adición de uno o más agentes de desmontaje de fibras. El agente desmontador de fibra debe estar en una cantidad suficiente para transformar el colágeno a no fibrilar sustancialmente a un pH de 7, como es descrito arriba. Los agentes desmontadores de fibra para uso en la presente invención incluyen, sin limitación, varios alcoholes biocompatibles, amino ácidos, sales inorgánicas, y carbohidratos, con los alcoholes biocompatibles siendo los sustancialmente preferidos. Los alcoholes biocompatibles preferidos incluyen glicerol y propilen glicol. Alcoholes no biocompatibles, tales como etanol, metanol, e isopropanol, no son preferidos para ser usados en la presente invención, debido a sus efectos potencialmente dañinos en el cuerpo del paciente que los recibe. Los amino ácidos preferidos incluyen arginina. Las sales inorgánicas preferidas incluyen cloruro de sodio y cloruro de potasio. Aunque los carbohidratos, tales como varias azucares incluyendo la sucrosa, pueden ser usados en la practica de la presente invención, ellos no son preferidos como otros tipos de agentes desmontadores de fibra debido a que pueden tener efectos citotoxicos in vivo.

Porque es opaco y menos pegajoso que el colágeno no fibrilar, el colágeno fibrilar es menos preferido para uso en composiciones bioadhesivas. Sin embargo, como está descrito en la aplicación US serie No. 08/476,825, el colágeno fibrilar, o las mezclas de colágeno fibrilar y no fibrilar, pueden ser preferidas para uso en composiciones adhesivas cuyo propósito es lograr larga persistencia in vivo, si la claridad óptica no es un requerimiento.

Para composiciones cuyo propósito es ser usadas en el aumento de tejido, el colágeno fibrilar es preferido debido a su tendencia a formar geles entrecruzados más fuertes que tienen una mayor persistencia a largo termino in vivo que aquellos preparados usando colágeno no fibrilar.

En general, el colágeno es adicionado al primer polímero sintético, luego el colágeno y el primer polímero sintético son mezclados vigorosamente para lograr una composición homogénea. El segundo polímero sintético es entonces adicionado y mezclado dentro de la mezcla del primer polímero sintético y el colágeno, en donde se unirá covalentemente a los grupos amino primarios o los grupos tiol en el primer polímero sintético y a los grupos amino primarios del colágeno, resultando en la formación de una red entrecruzada homogénea. Varios derivados glicosaminoglicanos desulfatados y/o desacetilados pueden ser incorporados en la composición de una manera similar a la descrita arriba para el colágeno.

Para uso en la adhesión de tejido como se discute abajo, puede también ser deseable incorporar proteínas tales como albumina, fibrina o fibrinógeno en la composición de polímero entrecruzado para promover la adhesión
celular.

En adición, la introducción de hidrocoloides tales como carboximetilcelulosa puede promover la adhesión de tejido y/o la hinchabilidad.

Administración de composiciones de polímero sintético entrecruzado

Las composiciones de la presente invención pueden ser administradas antes, durante o después del entrecruzamiento del primer y segundo polímero sintético. Ciertos usos, que son discutidos en mayor detalle abajo, tal como aumento del tejido, pueden requerir que las composiciones estén entrecruzadas antes de la administración, mientras que otras aplicaciones, tal como adhesión de tejido, requieren que las composiciones sean administradas antes de que el entrecruzamiento haya alcanzado el "equilibrio". El punto en el cual el entrecruzamiento ha alcanzado el equilibrio es definido aquí como el punto al que la composición ya no se sienta más tiempo adhesiva o pegajosa al tacto.

Con el fin de administrar la composición antes del entrecruzamiento, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético pueden estar contenidos dentro de los cilindros de una jeringa de doble compartimento. En este caso, los dos polímeros sintéticos no se mezclan hasta que los dos polímeros son extruidos por la punta de la jeringa al interior del tejido del paciente. Esto permite que la gran mayoría de la reacción de entrecruzamiento ocurra in situ, evitando el problema del bloqueo de la aguja que comúnmente ocurre si los dos polímeros sintéticos son mezclados muy temprano y el entrecruzamiento entre los dos componentes está demasiado avanzado antes de ser expedido desde la aguja de la jeringa. El uso de una jeringa de doble compartimento, como es descrito arriba, permite el uso de agujas de menor diámetro, lo cual es ventajoso cuando se está trabajando en el aumento de tejido suave en el delicado tejido facial, tal como alrededor de los ojos.

Alternativamente, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético pueden ser mezclados de acuerdo a los métodos descritos arriba antes del suministro al sitio del tejido, después inyectado al tejido deseado inmediatamente (preferiblemente, dentro de cerca de 60 segundos) permitiendo el mezclado.

En otra modalidad de la invención, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético son mezclados, luego extruidos y permitido el entrecruzamiento en una hoja o en otra forma solida. El solido entrecruzado es luego deshidratado para remover sustancialmente toda el agua no unida. El solido seco resultante puede ser molido o co-dividido en partículas, luego suspendido en un transportador fluido no acuoso, incluyendo, sin limitación, ácido hialuronico, dextran sulfato, dextrano, colágeno no entrecruzado succinilado, colágeno no entrecruzado metilado, glicógeno, glicerol, dextrosa, maltosa, triglicéridos de ácidos grasos (tal como aceite de maíz, aceite de soya, y aceite de sesamo), y fosfolipido de yema de huevo, la suspensión de partículas puede ser inyectada a través de una aguja de pequeño calibre hasta el sitio del tejido. Una vez dentro del tejido, las partículas de polímero entrecruzado se rehidratarán y aumentarán en tamaño al menos cinco veces.

Uso de polímeros sintéticos entrecruzados para administrar compuestos cargados

Mediante la variación de las cantidades molares relativas del primer polímero sintético y del segundo polímero sintético, es posible alterar la carga neta de la composición de polímero entrecruzado resultante, con el fin de preparar una matriz para la administración de compuestos cargados (tal como una proteína o una droga). Como tal, la administración de proteínas cargadas o drogas, que deberían normalmente difundirse rápidamente desde una matriz transportadora neutra, puede ser controlada.

Por ejemplo, si un exceso molar de un primer polímero sintético que contiene múltiples grupos nucleofílicos es usado, la matriz resultante tiene una carga positiva neta y puede ser usada iónicamente y administrar compuestos cargados negativamente. Ejemplos de compuestos cargados negativamente que pueden ser administrados desde estas matrices incluyen varias drogas, células, proteínas, y polisacáridos. Colágenos cargados negativamente, tal como colágeno succinilatado; y derivados del glicosaminoglicano, tal como hialuronato de sodio, queratan sulfato, queratosulfato, sodio condroitina sulfato A, sodio dermatan sulfato B, sodio condroitina sulfato C, heparina, condroitina esterificada sulfato C, y heparina esterificada, pueden ser efectivamente incorporados en la matriz de polímero entrecruzado como es descrito arriba.

Si es usado un exceso molar de un segundo polímero sintético que contiene múltiples grupos electrofílicos, la matriz resultante tiene una carga negativa neta y puede ser usada para unir iónicamente y administrar componentes cargados positivamente. Ejemplos de compuestos cargados positivamente que pueden ser administrados de estas matrices incluyen varias drogas, células, proteínas, y polisacáridos. Los colágenos cargados positivamente, tal como colágeno metilado, y derivados del glicosaminoglicano, tal como un ácido hialuronico desacetilado esterificado, condroitina desulfatada desacetilada esterificada sulfato A, condroitina desulfatada desacetilada sulfato C, keratano desulfatado desacetilado sulfato, queratosulfato desulfatado desacetilado, heparina desulfatada esterificada, y quitosano, pueden ser efectivamente incorporados dentro de la matriz de polímero entrecruzado como es descrito arriba.

Uso de polímeros sintéticos entrecruzados para administrar agentes activos biológicamente

Las composiciones de polímero entrecruzado de la presente invención pueden también ser usadas para la administración localizada de varias drogas y otros agentes activos biológicamente. Los agentes activos biológicamente tales como factores de crecimiento pueden también ser administrados desde la composición a un sitio del tejido local con el fin de facilitar la curación del tejido y la regeneración.

El termino "agente activo biológicamente" o "agente activo" como es usado aquí se refiere a moléculas orgánicas que ejercen efectos biológicos in vivo. Ejemplos de agentes activos, incluye, sin limitación, enzimas, receptores antagonistas o agonistas, hormonas, factores de crecimiento, médula ósea autógena, antibióticos, agentes antimicrobianos y anticuerpos. El termino "agente activo" también tiene la intención de abarcar varios tipos de células y genes que pueden ser incorporados dentro de las composiciones de la invención. El termino "agente activo" también tiene la intención de abarcar combinaciones o mezclas de dos o más agentes activos, como es definido arriba.

Los agentes activos preferidos para uso en las composiciones de la presente invención incluyen factores de crecimiento, tales como factores de crecimiento de transformación (TGFs), factores de crecimiento de fibroblasto (FGFs), factores de crecimiento derivado de plaqueta (PDGFs), factores de crecimiento de la epidermis (EGFs), péptidos activados de tejido conectivo (CTAPs), factores osteogenicos, y análogos activos biológicamente, fragmentos, y derivados de tales factores de crecimiento. Los miembros de la familia supergen del factor de crecimiento de transformación (TGF), que son proteínas regulatorias multifuncionales, son particularmente preferidos. Los miembros de la familia supergen TGF incluyen los factores de crecimiento de transformación beta (por ejemplo, TGF-\beta1, TGF-\beta2, TGF-\beta3); proteínas morfogeneticas del hueso (por ejemplo, BMP-1, BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9); factores de crecimiento unión-heparina (por ejemplo factor de crecimiento del fibroblasto (FGF), factor de crecimiento de epidermis (EGF), factor de crecimiento derivado de plaqueta (PDGF), factor de crecimiento como-insulina (IGF)); Inhibinas (por ejemplo, Inhibina A, Inhibina B); factores de diferenciación del crecimiento (por ejemplo, GDF-1); y Activinas (por ejemplo, Activina A, Activna B, Activina AB).

Los factores de crecimiento pueden ser aislados de fuentes nativas o naturales, tal como células mamíferas, o pueden ser preparadas sintéticamente, tal como mediante técnicas de ADN recombinante o mediante varios procesos químicos. Además, los análogos, los fragmentos, o derivados de estos factores pueden ser usados, con la condición de que ellos exhiban al menos algo de la actividad biológica de la molécula nativa. Por ejemplo, los análogos pueden ser preparados mediante la expresión de genes alterados por mutagenesis de sitio-especifico u otras técnicas de ingeniería genética.

Los agentes activos biológicamente pueden ser incorporados en la composición del polímero sintético mediante mezcla. Alternativamente, los agentes pueden ser incorporados en la matriz del polímero entrecruzado, como es descrito arriba, mediante la unión de estos agentes con los grupos funcionales en los polímeros sintéticos. Los procesos para el enlace covalente de los agentes activos biológicamente tal como factores de crecimiento que usan polietilen glicoles activados funcionalmente como es descrito en la patente común US No. No. 5,162,430, del 10 de noviembre de 1992 a Rhee et.al.. Tales composiciones preferiblemente incluyen uniones que pueden ser fácilmente biodegradadas, por ejemplo como resultado de la degradación enzimática, resultando en la liberación del agente activo dentro del tejido objetivo, en donde ejercerá su efecto terapéutico deseado.

Un método simple para la incorporación de agentes activos biológicamente que contienen grupos nucleofílicos dentro de la composición de polímero entrecruzado involucra mezclado del agente activo con el primer polímero sintético (o la mezcla primer polímero sintético/ colágeno) antes de la adición del segundo polímero sintético. Este procedimiento resultará en enlaces covalentes del agente activo a la composición del polímero entrecruzado, produciendo una composición de liberación sostenida altamente efectiva.

El tipo y cantidad de agente activo usado dependerá, entre otros factores, del sitio particular y la condición a ser tratada y la actividad biológica y la farmacocinética del agente activo seleccionado.

Uso de polímeros sintéticos entrecruzados para administrar células o genes

Las composiciones de polímero entrecruzado de la presente invención pueden también ser usadas para administrar varios tipos de células vivas o genes a un sitio deseado de administración con el propósito de formar un nuevo tejido. El termino "genes" como es usado aquí tiene la intención de abarcar material genético de fuentes naturales, ácidos nucleícos sintéticos, ADN, ADN y ARN antisentido.

Cuando es usado para administrar células, por ejemplo, las células del pedúnculo mesenquimal no están diferenciadas y por lo tanto pueden diferenciarse para formar varios tipos de células nuevas debido a la presencia de un agente activo o de los efectos (químicos, físicos, etc.) del ambiente del tejido local. Ejemplos de células del pedúnculo mesemquimal incluyen osteoblastos, condrocitos, y fibroblastos. Los osteoblastos pueden ser administrados al sitio de un defecto del hueso para producir nuevo hueso; los condrocitos pueden ser administrados al sitio de un cartílago defectuoso para producir nuevo cartílago; los fibroblastos pueden ser administrados para producir colágeno donde quiera que sea requerido nuevo tejido conectivo; las células neuroectodermicas pueden ser administradas para formar nuevo tejido nervioso; las células epiteliales pueden ser administradas para formar nuevo tejido epitelial, tal como hígado, páncreas, etc.

Las células o genes pueden ser ya sea alogenitas o xenogenicas en origen. Por ejemplo, las composiciones pueden ser usadas para administrar células o genes de otras especies que han sido genéticamente modificadas. Puesto que las composiciones de la invención no son fácilmente degradadas in vivo, las células y genes atrapadas dentro de las composiciones de polímero entrecruzado serán aisladas del las propias células del paciente y, como tal, no provocarán una respuesta inmune en el paciente. Con el objeto de entrampar las células o genes dentro de la matriz de polímero entrecruzado, el primer polímero y las células o genes pueden ser premezcladas, luego el segundo polímero es mezclado dentro de la mezcla primer polímero/célula o gen para formar una matriz entrecruzada, por lo tanto el entrampamiento de las células o genes dentro de la matriz.

Como se ha discutido arriba para los agentes activos biológicamente, cuando es usado para administrar células o genes, los polímeros sintéticos preferiblemente también contienen grupos biodegradables para ayudar a la liberación controlada de las células o genes en el sitio objetivo de la administración.

Uso de polímeros sintéticos entrecruzados como bioadhesivos

Nosotros hemos hallado que las composiciones preferidas de la invención tienden a tener inusualmente alta pegajosidad, haciéndolos particularmente apropiados para uso como bioadhesivos, por ejemplo, para uso en cirugía. Como son usados aquí, los términos "bioadhesivo", "adhesivo biológico", y "adhesivo quirúrgico" son usados intercambiablemente para referirse a composiciones biocompatibles capaces de efectuar temporalmente o permanentemente unión entre las superficies de dos tejidos nativos, o entre la superficie de un tejido nativo y la superficie de un tejido no-nativo o una superficie de un implante sintético.

En un método general para efectuar la unión de una primer superficie a una segunda superficie, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético son aplicados a la primer superficie, luego la primer superficie es contactada con la segunda superficie para efectuar adhesión entre la primer superficie y la segunda superficie: Preferiblemente, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético son primero mezclados para iniciar el entrecruzamiento, luego administrados a la primer superficie antes de que haya ocurrido el entrecruzamiento sustancial entre los grupos nucleofílicos del primer polímero sintético y los grupos electrofílicos del segundo polímero sintético. La primer superficie es entonces contactada con la segunda superficie, preferiblemente inmediatamente, para efectuar adhesión entre las dos superficies. Al menos una de las dos superficies es preferiblemente una superficie de un tejido nativo.

Por ejemplo, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético son generalmente suministrados en jeringas separadas, cuyos contenidos son luego mezclados juntos usando técnicas de mezclado jeringa-a-jeringa justo antes de la administración a la primer superficie. El primer polímero sintético y el segundo polímero sintético son preferiblemente mezclados por un mínimo de 20 (preferiblemente 20 a 100; más preferiblemente, 30 a 60) pasos para asegurar un mezclado adecuado. Como el entrecruzamiento entre los correspondientes grupos reactivos de los dos polímeros sintéticos es generalmente iniciado durante el proceso de mezclado, es importante administrar la mezcla de reacción a la primer superficie tan pronto como sea posible después del mezclado.

La mezcla de reacción puede ser extruida sobre la primer superficie desde la apertura de una jeringa u otro instrumento de extrusión apropiado. Siguiendo la aplicación, la mezcla de reacción extruida puede ser extendida sobre la primer superficie usando una espátula, si es necesario. Alternadamente, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético pueden ser mezclados juntos en un recipiente de mezclado apropiado, y luego aplicado a la primer superficie usando una espátula.

En otro método para la preparación de la mezcla de reacción, el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético están contenidos en cámaras separadas de un tarro espray o una botella con una boquilla, u otro instrumento de aspersión apropiado. En este escenario, el primero y segundo polímeros no se mezclan hasta que son expelidos por la boquilla del instrumento de aspersión. Siguiendo la aplicación de la mezcla de reacción a una superficie que contiene colágeno, la primer superficie es contactada con una segunda superficie. Si las dos superficies son contactadas antes de la ocurrencia del entrecruzamiento sustancial entre el polímero sintético y el agente de entrecruzamiento, los grupos reactivos en el agente de entrecruzamiento también serán unidos covalentemente con los grupos amino primarios en los residuos de lisína de las moléculas de colágeno presentes en una o ambas superficies, proporcionando adhesión mejorada.

Las dos superficies pueden ser mantenidas juntas manualmente, o usando otros medios apropiados, mientras la reacción de entrecruzamiento se produce. El entrecruzamiento está completo típicamente dentro de 5 a 60 minutos después del mezclado del primer y segundo polímeros sintéticos. Sin embargo, el tiempo requerido para que ocurra completamente el entrecruzamiento depende de un número de factores, incluyendo los tipos y pesos moleculares de los dos polímeros sintéticos y, más particularmente, las concentraciones de los dos polímeros sintéticos (i.e., concentraciones mayores resultan en tiempos de entrecruzamiento más rápidos).

Al menos una de la primera y segunda superficie es preferiblemente una superficie de un tejido nativo. Como es usado aquí, el término "tejido nativo" tiene la intención de incluir tejidos biológicos que han sido elevados o removidos de una parte del cuerpo de un paciente para implantación a otra parte del cuerpo del mismo paciente (tal como autoinjertos de hueso, autoinjertos de láminas de piel, etc.). Por ejemplo, las composiciones de la invención pueden ser usadas para adherir una pieza de piel de una parte del cuerpo de un paciente a otra parte del cuerpo, como en el caso de una victima de quemaduras.

La otra superficie puede ser una superficie de un tejido nativo, o una superficie de un tejido no-nativo, o una superficie de un implante sintético. Como es usado aquí, el termino "tejido no-nativo" se refiere a tejidos biológicos que han sido removidos del cuerpo de un paciente donante (que puede ser de la misma especie o de diferente especie que el paciente receptor) para implantación dentro del cuerpo de un paciente receptor (e.g., trasplantes de órganos y tejidos). Por ejemplo, las composiciones de polímero entrecruzado de la presente invención pueden ser usadas para adherir una cornea de donante al ojo de un paciente receptor.

Como es usado aquí, el termino "implante sintético" se refiere a cualquier material biocompatible usado para implantación en el cuerpo de un paciente no abarcados por las definiciones de arriba para tejido nativo y tejido no-nativo. Los implantes sintéticos incluyen, por ejemplo, vasos sanguíneos artificiales, válvulas del corazón, órganos artificiales, prótesis de huesos, lenticulas implantables, injertos vasculares, cepas, y combinaciones cepa/injertos, etc.

Uso de polímeros sintéticos entrecruzados en aplicaciones oftálmicas

Debido a su claridad óptica, las composiciones de polímero entrecruzado de la invención que no contienen colágeno son particularmente bien apropiadas para uso en aplicaciones oftálmicas. Por ejemplo, una lenticula sintética para corrección de la visión puede ser pegada a la capa Bowman de la cornea del ojo de un paciente usando los métodos de la presente invención. Como está descrito en la aplicación US serie No. 08/147,227 del 3 de noviembre de 1993, por Rhee et al., ahora patente US No. 5,565,519 un colágeno modificado químicamente (tal como colágeno succinilado o metilado) que es sustancialmente no fibrilar a un pH de 7 puede ser entrecruzado usando un polímero hidrofílico sintético, luego moldeado a una forma lenticular deseada y permitido el entrecruzamiento completo. La lenticula de colágeno entrecruzado resultante puede entonces ser pegada a la capa Bowman de la cornea sin epitelio de un ojo de un paciente usando los métodos de la presente invención. Mediante la aplicación de la mezcla de reacción que comprende el primero y segundo polímero sintético a la anterior superficie de la cornea, entonces contactando la superficie anterior de la cornea con la superficie posterior de la lenticula antes que haya ocurrido el entrecruzamiento sustancial, los grupos electrofílicos en el segundo polímero sintético también se unirá covalentemente con las moléculas de colágeno en ambos el tejido corneal y la lenticula para anclar la lenticula en el lugar. (Alternativamente, la mezcla de reacción puede ser aplicada primero a la superficie posterior de la lenticula, que es entonces contactada con la superficie anterior de la cornea).

Las composiciones de la presente invención son también apropiadas para uso en reemplazo vítreo.

Uso de composiciones de polímero sintético entrecruzado en aumento de tejido

Las composiciones de polímero entrecruzado de la invención pueden también ser usadas para el aumento de tejido blando o duro dentro del cuerpo de un sujeto mamífero. Como tal, ellos pueden ser mejores que los materiales basados en colágeno corrientemente comercializados para aumento del tejido blando, porque ellos son menos inmunogenicos y más persistentes. Ejemplos de aumento de tejido blando incluyen esfínter (e.g., urinario, anal, esofágico) aumento de esfínter y el tratamiento de rítidos y cicatrices. Ejemplos de aumento de tejido duro incluye aplicaciones para la reparación y/o el reemplazo de huesos y/o tejido cartilaginoso.

Las composiciones de la invención son particularmente apropiadas para uso como material de reemplazo para el fluido sinovial en las articulaciones osteoartriticas, donde las composiciones del polímero entrecruzado sirven para reducir el dolor de las articulaciones y mejorar el funcionamiento de las articulaciones mediante la restauración de la red hidrogel blanda en la articulación. Las composiciones de polímero entrecruzado pueden también ser usadas como material de reemplazo para los núcleos pulposos de un disco intervertebral dañado. Como tal, el núcleo pulposo del disco dañado es primero removido, luego es inyectada la composición de polímero entrecruzado o de otra manera introducido en el centro del disco. La composición puede ya sea ser entrecruzada antes de la introducción en el disco, o permitido el entrecruzamiento in situ.

En un método general para efectuar el aumento del tejido dentro del cuerpo de un sujeto mamífero, el primero y el segundo polímero sintético son inyectados simultáneamente a un sitio de tejido con necesidad de aumentar a través de una aguja de gauge pequeño (e.g., 25-32 gauge). Una vez dentro del cuerpo del paciente, los grupos nucleofílicos en el primer polímero sintético y los grupos nucleofílicos en el segundo polímero sintético reaccionaran los unos con los otros para formar una red de polímero entrecruzado in situ. Los grupos electrofílicos del segundo polímero sintético pueden también reaccionar con los grupos amino primarios en los residuos de lisína de las moléculas de colágeno dentro del propio tejido del paciente, proporcionando "anclaje biológico" de las composiciones con el tejido huésped.

Uso de composiciones de polímero sintético entrecruzado para prevenir adhesiones

Otro uso de las composiciones de polímero entrecruzado de la invención es recubrir tejidos con el propósito de prevenir la formación de adhesiones después de una cirugía o el daño de tejidos internos u órganos. En un método general para el recubrimiento de tejidos para prevenir la formación de adhesiones después de una cirugía, el primero y segundo polímeros sintéticos son mezclados, luego es aplicada una delgada capa de la mezcla de reacción a los tejidos que lo comprenden, alrededores, y/o adyacentes al sitio de la cirugía antes de que haya ocurrido el entrecruzamiento sustancial entre los grupos nucleofílicos del primer polímero sintético y los grupos electrofílicos del segundo polímero sintético. La aplicación de la mezcla de reacción al sitio del tejido puede ser por extrusión, cepillado, aspersión (como está descrito arriba), o por cualquier otro método conveniente.

Siguiendo la aplicación de la mezcla de reacción al sitio de la cirugía, se permite la continuación del entrecruzamiento in situ antes de cerrar la incisión quirúrgica. Una vez el entrecruzamiento haya alcanzado el equilibrio, los tejidos que están entrando en contacto con los tejidos recubiertos no se pegarán a los tejidos recubiertos. En este momento, el sitio de la cirugía puede ser cerrado usando medios convencionales (suturas, etc.).

En general, las composiciones que logran el entrecruzamiento completo dentro de un periodo de tiempo corto (i.e., 5-15 minutos después de la mezcla del primer polímero sintético y el segundo polímero sintético) son preferidas para uso en la prevención de adhesiones quirúrgicas, así que el sitio de la cirugía puede ser cerrado relativamente tan pronto como se completa el procedimiento quirúrgico.

Uso de polímeros sintéticos entrecruzados para recubrir implantes

Otro uso de las composiciones de polímero entrecruzado de la invención es como un material de recubrimiento para implantes sintéticos. En un método general para recubrimiento de una superficie de un implante sintético, el primero y segundo polímeros sintéticos son mezclados, luego una capa delgada de la mezcla de reacción es aplicada a la superficie del implante antes de que haya ocurrido el entrecruzamiento sustancial entre los grupos nucleofílicos en el primer polímero sintético y los grupos electrofílicos en el segundo polímero sintético. Con el fin de minimizar la reacción fibrosa y celular en el implante cubierto, la mezcla de reacción es preferiblemente preparada para tener una carga neta neutra. La aplicación de la mezcla de reacción a la superficie del implante puede ser por extrusión, cepillado, aspersión, (como se describe arriba), o por cualquier otro método conveniente. Después de la aplicación de la mezcla de reacción a la superficie del implante, se permite la continuación del entrecruzamiento hasta que este se haya completado.

Aunque este método puede ser usado para recubrir la superficie de cualquier tipo de implante sintético, es particularmente útil para implantes donde la trombogenecidad reducida es una consideración importante, tal como en vasos sanguíneos artificiales y válvulas del corazón, injertos vasculares, cepas vasculares, y combinaciones cepa/injerto. El método puede también ser usado para recubrir membranas quirúrgicas implantables (e.g. polipropileno monofilamento) o mallas (e.g., para uso en reparación de hernias). Los implantes de senos pueden también ser recubiertos usando el método de arriba con el fin de minimizar la contractura capsular.

Las composiciones de la presente invención pueden también ser usadas para recubrir lentículas, que son hechas ya sea de polímeros de ocurrencia natural o sintética.

Uso de polímeros sintéticos entrecruzados para tratar aneurismas

Las composiciones de polímero entrecruzado de la invención pueden ser extruidas o moldeadas en forma de una cuerda o un anillo y luego ser deshidratadas. La cuerda o anillo deshidratado resultante puede ser administrado vía un catéter al sitio de una malformación vascular; tal como un aneurisma, para el propósito de oclusión vascular y, finalmente, reparar la malformación. La cuerda o el anillo deshidratado puede ser administrado en un tamaño compacto y será rehidratdo dentro del vaso sanguíneo, hinchándose varias veces en tamaño comparado a su estado deshidratado, mientras mantiene su forma original.

Otros usos para los polímeros sintéticos entrecruzados

Como se discute en la aplicación comúnmente asignada serie No. 08/574,050 del 18 de diciembre de 1995, ahora patente US No. 5,752,974 de Rhee et al., las composiciones de polímero entrecruzado de la invención se pueden usar para bloquear o llenar varios vacíos y huecos en el cuerpo de un mamífero. Las composiciones también se pueden usar como bio-sellantes para sellar fisuras o grietas dentro de un tejido o estructura (tal como un vaso), o coyunturas entre tejidos adyacentes o estructuras, para prevenir filtraciones de sangre u otros fluidos biológicos.

Las composiciones de polímero entrecruzado pueden también ser usadas como un mecanismo de relleno de espacios grandes para el desplazamiento de un órgano en una cavidad del cuerpo durante procedimientos quirúrgicos o de radiación, por ejemplo, para proteger los intestinos durante el curso planeado de una radiación de la pelvis.

Las composiciones de polímero entrecruzado de la invención pueden también ser recubiertas en la superficie interior de un vacío fisiológico, tal como un vaso sanguíneo o el tubo de Falopio, por lo tanto sirviendo como un sellante para prevenir la restenosis del vacío seguido el tratamiento medico, tal como, por ejemplo, cateterizacion de balón para remover depósitos de placa arterial de la superficie interior de un vaso sanguíneo, o la remoción de un tejido de cicatriz o un tejido endometrial del vaso (por ejemplo, vía catéter) inmediatamente seguido después del mezclado del primer y segundo polímeros sintéticos. Puesto que las composiciones de la invención no son fácilmente degradables in vivo, el potencial para la restenosis debido a la degradación del recubrimiento es minimizada. El uso de composiciones de polímero entrecruzado que tienen una carga neutra neta además minimizan el potencial por restenosis.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos son expuestos para proporcionar a aquellos de habilidades ordinarias en el arte con una completa revelación y descripción de cómo hacen para funcionar las modalidades preferidas de los conjugados, composiciones, e instrumentos y no tienen la intención de limitar el alcance que los inventores han logrado con su invención. Esfuerzos han sido realizados para asegurar seguridad con respecto a los números usados (e.g., cantidades, temperaturas, pesos moleculares, etc.) pero algunos errores y desviaciones experimentales deberían tomarse en cuenta. Solo si es indicado de otra manera, partes son partes en peso, peso molecular es peso molecular promedio, la temperatura es en grados centígrados, y la presión es o está cerca de la atmosférica.

Ejemplo 1

Preparación de composiciones multi-amino PEG entrecruzadas

0.15 gramos de di-amino PEG (3400 MW obtenido de Nektar Therapeutics San Carlos: C.A) en 250 \mul de agua fue mezclado con 0.1 g de SC-PEG trifuncionalmente activado (5000 MW también obtenido de Shearwater Polymers) usando mezclado jeringa-a-jeringa. La mezcla de reacción fue extruida sobre un disco de petri y se formó un gel blando a temperatura ambiente.

0.15 gramos de di-amino PEG en 250 \mul de agua fue mezclado con 0.1 gramos de SE-PEG tetrafuncionalmente activado (también de Shearwater Polymers) usando mezclado jeringa-a-jeringa. La mezcla de reacción fue extruida sobre un disco de petri y formado un gel blando a temperatura ambiente.

Ejemplo 2

Preparación de composiciones multi-amino PEG entrecruzadas

Las siguientes soluciones stock de varios di-amino PEGs fueron preparadas:

: Diez (10) gramos de Jeffamine ED-2001 (obtenida de Texaco Chemical Company, Houston, TX) fueron disueltos en 9 ml de agua.

: Diez (10) gramos de Jeffamine ED-4000 (también obtenida de Texaco Chemical Company, Houston, TX) fueron disueltos en 9 ml de agua.

: 0.1 gramos de di-amino PEG (3400 MW, obtenido de Shearwater Polymers, Huntsville, AL) fueron disueltos en 300 \mul de agua.

Cada una de las tres soluciones di-amino PEG preparadas arriba fueron mezcladas con soluciones acuosas de SC-PEG trifuncionalmente activados (TSC-PEG, 5000 MW, también obtenido de Shearwater Polymers) como es expuesto en la tabla 1, abajo

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TABLA 1 Preparación de composiciones de polímero entrecruzado

	Di-amino PEG		TSC-PEG + solvente acuoso
	50 \mul		0 mg + 50 \mul de agua
	50 \mul		10 mg + 50 \mul de PBS
	50 \mul		10 mg + 100 \mul de PBS
	250 \mul		50 mg + 500 \mul de PBS

Las soluciones de di-amino PEG y TSC-PEG fueron mezcladas usando el mezclado jeringa-a-jeringa. Cada uno de los materiales fue extruido de la jeringa y permitido un tiempo de 1 hora a 37ºC. Cada uno de los materiales formó un gel. En general, comienzan a ablandarse con el incremento del contenido de agua; los geles que contenían la menor cantidad de solvente acuoso (agua o PBS) fueron más firmes.

Ejemplo 3

Caracterización de composiciones multi-amino PEG entrecruzadas

Cincuenta (50) miligramos de tetra-amino PEG (10,000 MW obtenido de Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) en 0.5 ml de PBS fue mezclado, usando mezclado jeringa-a-jeringa, con 50 ml de SE-PEG tetrafuncionalmente activado ("tetra SEPEG", 10,000 MW también obtenido de Nektar Therapeutics) en 0.5 ml de PBS o SC-PEG trifuncionalmente activado ("tri SC-PEG", 5000 MW también obtenido de Nektar Therapeutics) en 0.5 ml de PBS.

Jeringas conteniendo cada una de las dos mezclas fueron incubadas a 37ºC por aproximadamente 16 horas. Ambas composiciones formaron geles elásticos. Los geles fueron expelidos de las jeringas y cortados en forma de discos de 5-6 mm de grosor con un diámetro de 5 mm, para ser usados en las pruebas de compresión e hinchabilidad, como es descrito abajo.

La fuerza de compresión versus el desplazamiento para los dos geles fue medida en el Probador Universal Instron, modelo 4202, a un ritmo de compresión de 2 mm por minuto, usando discos de los dos geles preparados como es descrito abajo. La fuerza de compresión (en Newtons) versus el desplazamiento del gel (en milímetros) se muestra en las figuras 1 y 2 para geles preparados usando el tetra SE-PEG y el tri SC-PEG, respectivamente.

Bajo fuerzas de compresión tan altas como 30-35 Newtons, los geles no se rompen, pero permanecen elásticos.

Discos de cada uno de los dos geles, preparados como es descrito arriba, fueron pesados y las dimensiones (diámetro y longitud) medidos. Los discos fueron entonces inmersos en PBS e incubados a 37ºC. Después de 3 días de incubación, los discos fueron removidos del PBS, pesados, y medidos. Los resultados de las pruebas de hinchabilidad se muestran en la tabla 2, abajo.

TABLA 2 Prueba de hinchabilidad de composiciones multi-amino PEG entrecruzadas

Agente de entrecruzamiento	Peso del gel (en gramos)	Dimensiones (en mm)
		(diámetro/grosor)
	Antes del	Después del	Antes del	Después del
	hinchamiento	hinchamiento	hinchamiento	hinchamiento
Tetra SE-PEG	0.116	0.310	5.0/5.0	7.1/8.1
Tri SC-PEG	0.131	0.287	5.0/6.0	6.4/8.5

Como se muestra arriba, los geles se hincharon 2 a tres veces en peso, como también se hincharon un promedio de cerca de 50% en diámetro y en grosor.

Ejemplo 4

Preparación de composiciones de Poli(lisína) entrecruzada

Diez (10) miligramos de poli-L-lisína hidrobromuro (8,000 MW, obtenida de Peninsula Laboratories, Belmont, CA) en 0.1 ml de buffer fosfato (0.2 M, pH = 6.6) fueron mezclados con 10 mg de SE-PEG tetrafuncionalmente activado (10,000 MW, obtenido de Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) en 0.1 ml de PBS. La composición formo un gel casi inmediatamente.

Ejemplo 5

Preparación y ensayo mecánico de composiciones multi-amino PEG entrecruzadas

Geles que comprenden tetra-amino PEG (10,000 MW obtenido de Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) y 1-4% en peso de SE-PEG tetrafuncionalmente activado ("tetra SE-PEG", 10,000 MW, también obtenido de Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) fueron preparados mezclando el tetra-amino PEG (a una concentración de 25 mg/ml en agua) con el tetra SE-PEG (en PBS) en un disco de petri. La mezcla resultante de tetra-amino PEG/SE-PEG resultante fue incubada por 16 horas a 37ºC.

La mezcla que contenía 1% de SE-PEG no formó un gel debido a la baja concentración de SE-PEG. La mezcla que contenía un 2% de SE-PEG formó un gel en algún momento durante las 16 horas del periodo de incubación. Las mezclas que contenían 3 y 4% de SE-PEG formaron geles con aproximadamente 4-6 minutos de mezclado. El gel que contenía un 2% de SE-PEG fue fácilmente extruible a través de una aguja de 30 gauge; el gel que contenía un 3% de SE-PEG puede ser extruido a través de una aguja de 27 gauge.

El efecto de la elevada temperatura sobre la formación del gel fue evaluado. Los geles que comprenden tetra-amino PEG y 2.5% en peso de tetra SE-PEG fueron preparados e incubados a temperaturas de 37 y 40-50ºC. Se halló que la elevada temperatura tiene un marcado efecto sobre el tiempo de gelificación: la mezcla tetra-amino PEG/SE-PEG incubada a 37ºC formó un gel dentro de aproximadamente 20-25 minutos, mientras que las mezclas incubadas a 40-50ºC formaron geles dentro de aproximadamente 5 minutos. Ambos geles fueron extruibles a través de una aguja de 27 gauge.

El efecto del pH sobre la formación del gel fue evaluado. Los geles que comprenden tetra-amino PEG y 2.5% en peso de tetra SE-PEG fueron preparados como se expone en la tabla 3. Abajo.

TABLA 3 Efecto del pH sobre la formación de gel de formulaciones tetra-amino PEG/tetra SE-PEG

pH del tetra-amino	pH del tetra	pH de la mezcla	Tiempo de	Temperatura de
PEG	SE-PEG	resultante	gelificación	gelificación
10	4.1	6.9	10-15 minutos	45ºC
10	7.0	7.2	< 5 minutos	45ºC

La extrudibilidad a través de una aguja de 27 gauge fue evaluada para geles que comprenden tetra-amino PEG y 1-3% en peso de tetra SE-PEG. Los geles fueron contenidos dentro de jeringas de 1-cc. La fuerza requerida para comprimir el émbolo de la jeringa a un ritmo de 5 centímetros por minuto fue medido usando el probador Universal Instron modelo 4202. Los resultados de la prueba de extrusión son presentados en la tabla 4, abajo.

TABLA 4 Extrusión de geles Tetra-amino PEG/Tetra SE-PEG a través de una aguja de 27 gauge

Concentración de SE-PEG (en peso)	Fuerza de extrusión (N)
1.5-2%	10-11
2-2.5%	52
2.5-3%	88

Las fuerzas de extrusión de 100 N o menores son consideradas aceptables para inyección manual con la ayuda de un instrumento jeringa.

La resistencia a la tensión (i.e. elasticidad) de geles de 3 mm de grosor que comprenden tetra-amino PEG y 2.5, 5, y 10% en peso de tetra SE-PEG fueron medidas usando el probador Universal Instron modelo 4202. Los geles de longitudes iniciales variables fueron estirados a un ritmo de 10 milímetros por minuto. La longitud de cada gel, tensionado hasta fallar (cambio en longitud como un porcentaje de longitud inicial), y la fuerza al fallar son mostradas en la tabla 5, abajo.

TABLA 5 Resistencia a la tensión de geles tetra-amino PEG/tetra SE-PEG

Concentración SE-PEG	Longitud inicial	Tensión en la falla	Fuerza en la falla
(% en peso)	(cm)		(N)
10	1.4	139%	0.4
10	1.9	99%	0.5
10	2.5	78%	0.5
5	1.3	111%	0.2
5	1.3	99%	0.2
5	1.6	94%	0.2
2.5	1.0	237%	<0.1
2.5	1.5	187%	<0.1
2.5	1.7	129%	<0.1

Los geles que contenían 5% y 10% de tetra SE-PEG aproximadamente doblaron su longitud inicial antes de romperse. Los geles que contenían un 2.5% de SE-PEG aproximadamente triplicaron su longitud inicial antes del rompimiento, pero fueron considerablemente más débiles (i.e., menor fuerza en la falla) que los geles más altamente entrecruzados.

Ejemplo 6

Efecto del pH sobre la formación de formulaciones tetra-amino PEG/tetra SE-PEG

Geles que comprenden varias concentraciones de tetra-amino PEG y tetra SE-PEG a pH de 6, 7, y 8 fueron preparadas en discos de petri. Después del mezclado del tetra-amino PEG y del tetra SE-PEG, los discos fueron inclinados repetidamente; el tiempo de gelificación fue considerado ser el punto al que la formulación dejo de fluir. El efecto del pH sobre el tiempo de gelificación de las varias formulaciones de tetra-amino PEG/tetra SE-PEG a temperatura ambiente se muestran en la tabla 6 abajo.

TABLA 6 Efecto del pH sobre la formación de gel en formulaciones de tetra-amino PEG/tetra SE-PEG

Concentración Tetra-amino	Concentración Tetra	pH	Tiempo de gelificación
PEG (mg/ml)	SE-PEG (mg/ml)
20	20	6	> 90.0 min
20	20	7	20.0 min
20	20	8	1.4 min
50	50	6	24.0 min
50	50	7	3.5 min
50	50	8	10.0 seg
100	100	6	9.0 min
100	100	7	47.0 seg
100	100	8	10.0 seg
200	200	6	2.0 min
200	200	7	9.0 seg
200	200	8	5.0 seg

El tiempo requerido para la formación de gel disminuyó con el incremento del pH y el incremento de las concentraciones de tetra-amino PEG y tetra SE-PEG.

Ejemplo 7

Cultivo de células en matriz de multi-amino PEG entrecruzado

Treinta (30) miligramos de tetra-amino PEG (10,000 MW, obtenido de Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) fue disuelto en 0.6 ml de PBS, luego filtrado en ambiente estéril. Treinta (30) miligramos de SE-PEG tetrafuncionalmente activado ("tetra SE-PEG", 10,000 MW, también obtenido de Shearwater Polymers) fue disuelto en 0.6 ml de PBS, luego filtrado esterilmente.

Las soluciones de tetra-amino PEG y tetra SE-PEG fueron mezcladas juntas con un pellet que contenía células de fibroblasto de piel humana ("HSF") (CRL # 1885, pasaje 4, obtenido de American Tissue Type Culture Collection, Manassas, VA). Doscientos cincuenta (250) microlitros de la célula resultante que contiene la solución tetra-amino PEG/tetra SE-PEG (PEG-PEG) fue dispensada en cada una de las dos pozos en una placa de cultivo de 48 pozos y permitida la formación de gel por aproximadamente 5 minutos a temperatura ambiente. Un (1) mililitro de Medio Eagle modificado Dulbecco (suplementado con 10% de suero bovino fetal, L-glutamina, penicilina-estreptomicina, y amino ácidos no esenciales) fueron adicionados a cada uno de los dos pozos. La concentración de células fue aproximadamente 3 x 10^{5} células por mililitro de solución de tetra-amino PEG/tetra SE-PEG, o 7.5 x 10^{5} células por pozo.

Para preparar un control, un pellet de células HSF fue suspendido en 1.2 ml de medio completo. Doscientos cincuenta (250) microlitros de la mezcla control fue dispensada dentro de tres pozos de la misma placa de cultivo de 48 pozos como se usó arriba. Cada pozo se estimó contiene aproximadamente 7.5 x 10^{5} células. A cada pozo se le suministró medio fresco cada día.

Inicialmente, los geles con células que contenían tetra-amino PEG/tetra SE-PEG estaban claros y las células se encontró estaban densamente pobladas y con morfología esferoidal, indicando esto que había poca adhesión entre las células y el gel PEG/PEG (las células normalmente asumirían una morfología en forma de huso, aplanadas cuando se adhieren al sustrato, tal como al plástico tratado de las placas de cultivo de tejido). Después de tres días de incubación a 37ºC, el medio en los pozos que contenían geles PEG/PEG se halló tenían color aclarado (el medio de Eagle modificado Dulbecco es normalmente rojo en color), indicando un cambio en el pH del medio. Esto indicó que las células estaban vivas y alimentándose. A los 7 días de incubación a 37ºC, las células todavía eran esferoidales en morfología (indicando carencia de adhesión al gel) y el medio se ha aclarado aun más, indicando que las células aun eran viables y continuaban alimentándose.

En el día 7, los contenidos de cada pozo fueron colocados en una solución de formalina al 10% para evaluación histológica. De acuerdo a la evaluación histológica, un estimado del 75% de las células en los pozos que contenían geles PEG/PEG parecían estar vivas, pero no parecen estar reproduciéndose.

Los resultados del experimento indican que las células HSF son viables en los geles entrecruzados tetra-amino PEG/tetra SE-PEG, pero no muestran adherencia al gel y no parece que se reproduzcan mientras están atrapadas dentro de la matriz del gel. Como es descrito arriba, la adherencia o no adherencia de las células a un material sustrato puede influenciar la morfología de las células. En ciertos tipos de células, la morfología celular puede, de turno, influenciar ciertas funciones celulares. Por lo tanto, la no adherencia de las células a la matriz de gel PEG-PEG puede ser una ventaja en la administración de tipos de células particulares en donde la función es influenciada por la morfología celular. Por ejemplo, la habilidad de las células de cartílago para producir materiales de matriz extracelular es influenciado por la morfología celular: cuando las células están en la configuración esferoidal, la reproducción para, y las células comienzan a producir componentes de matriz extracelular.

Puesto que los geles PEG-PEG no son fácilmente degradados in vivo, los geles pueden ser particularmente útiles en aplicaciones de administración celular en donde es deseable que las células permanezcan atrapadas dentro de la matriz por periodos extendidos de tiempo.

Claims

1. Una composición que comprende un primer polímero sintético que tiene grupos nucleofílicos, y un segundo polímero sintético que tiene grupos electrofílicos; en donde dichos grupos nucleofílicos y dichos grupos electrofílicos son capaces de reaccionar para formar enlaces covalentes entre el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético que resulta en la formación de una matriz tridimensional;

en donde cada polímero sintético tiene un esqueleto de alquilen óxido.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde el esqueleto de alquilen óxido es seleccionado del grupo que consiste de óxido de etilen (-CH_{2}CH_{2}O-), óxido de propileno (-CH_{2} (CH_{3})CH_{2}O-), y mezclas de ellos.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde dicho primer polímero sintético tiene m grupos nucleofílicos, y dicho segundo polímero sintético tiene n grupos electrofílicos, en donde m y n son cada uno mayores o iguales a 2, y en donde m+n es mayor o igual que 5.

4. La composición de la reivindicación 3, en donde m es mayor o igual que dos, y n = 2.

5. La composición de la reivindicación 3, en donde m = 2, y n es mayor o igual que dos.

6. La composición de la reivindicación 3, en donde m y n son cada uno mayores o iguales que tres.

7. La composición de la reivindicación 1, en donde el primer polímero sintético es un polietilen glicol que ha sido modificado para contener dos o más grupos nucleofílicos seleccionados de un grupo amino primario y un grupo
tiol.

8. La composición de la reivindicación 1, en donde el segundo polímero sintético es un polímero hidrofílico sintético que contiene dos o más grupos electrofílicos.

9. La composición de la reivindicación 8, en donde el polímero hidrofílico sintético contiene dos o más grupos succinimidil.

10. La composición de la reivindicación 8, en donde el polímero hidrofílico sintético es un derivado del polietilen glicol.

11. La composición de la reivindicación 1, que comprende además un polisacárido o una proteína.

12. La composición de la reivindicación 11, en donde el polisacárido es un glicosaminglicano.

13. La composición de la reivindicación 12, en donde el glicosaminglicano es seleccionado del grupo que consiste de: ácido hialuronico, quitina, condroitina sulfato A, condroitina sulfato B, condroitina sulfato C, queratin sulfato, queratosulfato, heparina, y derivados de ellos.

14. La composición de la reivindicación 11, en donde la proteína es colágeno o un derivado de el.

15. La composición de la reivindicación 1, en donde los grupos nucleofílicos están acoplados al esqueleto de alquilen óxido del primer polímero sintético vía un grupo de unión.

16. La composición de la reivindicación 1, en donde los grupos electrofílicos están acoplados al esqueleto de alquilen óxido del segundo polímero sintético vía un grupo de unión.

17. La composición de las reivindicaciones 15 o 16, en donde el grupo de unión es independientemente seleccionado del grupo que consiste de -O-(CH_{2})_{n}-, -S-(CH_{2})_{n}-, -NH-(CH_{2})_{n}-, -O_{2}C-NH-(CH_{2})_{n}-, -O_{2}C-(CH_{2})_{n}-, -O_{2}C-CR^{1}H-, y -O-R^{2}-CO-NH-, en donde n =1-10, R^{1} = H, CH_{3}, C_{2}H_{5}, y R^{2} = CH_{2} o CO-NH-CH_{2}CH_{2}.

18. La composición de la reivindicación 15, además de comprender un grupo adicional insertado entre el primer polímero sintético y el grupo de unión, en donde el grupo adicional es seleccionado del grupo que consiste de lactido, glicolido, \varepsilon-caprolactona, poli(ácido \alpha-hidroxi), poli(amino ácidos), poli(anhídrido), dipeptidos, y tripeptidos.

19. La composición de la reivindicación 16, además de comprender un grupo adicional insertado entre el segundo polímero sintético y el grupo de unión, en donde el grupo adicional es seleccionado del grupo que consiste de lactido, glicolido, \varepsilon-caprolactona, poli(ácido \alpha-hidroxi), poli(amino ácidos), poli(anhídrido), dipeptidos, y tripeptidos.

20. Una composición que comprende un primer polietilen glicol que tiene grupos amino primarios, y un segundo polietilen glicol que tiene grupos succinimidil.

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21. La composición de la reivindicación 20, en donde dicho primer polietilen glicol tiene m grupos amino primarios, y dicho segundo polietilen glicol tiene n grupos succinimidil, en donde m y n son cada uno mayores o iguales que dos, y en donde m+n es mayor o igual que 5.

22. La composición de la reivindicación 21, en donde m es mayor que 3, y n = 2.

23. La composición de la reivindicación 21, en donde m = 2 y n es mayor o igual que 3.

24. La composición de la reivindicación 21, en donde m y n son mayores que o iguales que

25. La composición de la reivindicación 20, además comprende un polisacárido de ocurrencia natural o una proteína de ocurrencia natural.

26. La composición de la reivindicación 25, en donde el polisacárido de ocurrencia natural es un glicosaminoglicano.

27. La composición de la reivindicación 26, en donde el glicosaminoglicano es seleccionado del siguiente grupo: ácido hialuronico, quitina, condroitin sulfato A, condroitin sulfato B, condroitin sulfato C, queratin sulfato, queratosulfato, heparina y derivados de ellos.

28. La composición de la reivindicación 25, en donde la proteína de ocurrencia natural es colágeno o un derivado del colágeno.

29. La composición de la reivindicación 20, en donde el primer polietilen glicol es multi-amino PEG.

30. La composición de la reivindicación 20, en donde el segundo polietilen glicol tiene la siguiente estructura:

1

31. La composición de las reivindicaciones 29 y 30, en donde la reacción del multi-amino PEG y el segundo polietilen glicol producen una molécula con la siguiente estructura:

2

32. La composición de la reivindicación 20, en donde el polietilen glicol tiene la siguiente estructura:

3

33. La composición de la reivindicación 20, en donde el segundo polietilen glicol tiene la siguiente estructura:

4

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34. La composición de la reivindicación 20, en donde el segundo polietilen glicol tiene la siguiente estructura:

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5

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35. La composición de la reivindicación 20, en donde el segundo polietilen glicol tiene la siguiente estructura:

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6

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36. La composición de la reivindicación 20, en donde el segundo polietilen glicol tiene la siguiente estructura:

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7

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37. La composición de la reivindicación 1, en donde el segundo polietilen glicol sintético tiene la siguiente estructura:

8

38. La composición de la reivindicación 1, en donde el segundo polietilen glicol sintético tiene la siguiente estructura:

9

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39. La composición de la reivindicación 1, en donde el segundo polietilen glicol sintético tiene la siguiente estructura:

10

40. La composición de la reivindicación 1, en donde el segundo polietilen glicol sintético tiene la siguiente estructura:

11

41. La composición de la reivindicación 20, en donde el grupo amino primario está acoplado al primer polietilen glicol vía un grupo de unión.

42. La composición de la reivindicación 20, en donde el grupo succinimidil está acoplado al segundo polietilen glicol vía un grupo de unión.

43. La composición de la reivindicación 41 o 42, en donde el grupo de unión es independientemente seleccionado del grupo que consiste de -O-(CH_{2})_{n}-, -S-(CH_{2})_{n}-, NH-(CH_{2})_{n}-, -O_{2}C-NH-(CH_{2})_{n}-, -O_{2}C-(CH_{2})_{n}-, -O_{2}C-CR^{1}H-, y -O-R^{2}-CO-NH-, en donde n = 1-10, R^{1} = H, CH_{3}, C_{2}H_{5} y R^{2} = CH_{2} o CO-NH-CH_{2}CH_{2}.

44. La composición de la reivindicación 41, además comprende un grupo adicional insertado entre el primer polietilen glicol y el grupo de unión, en donde el grupo adicional es seleccionado del grupo que consiste de lactido, glicolido, \varepsilon-caprolactona, poli(ácido \alpha-hidroxi), poli(amino ácidos), poli(anhídrido), dipeptidos, y tripeptidos.

45. La composición de la reivindicación 42, además comprende un grupo adicional insertado entre el segundo polietilen glicol y el grupo de unión, en donde el grupo adicional es seleccionado del grupo que consiste de lactido, glicolido, \varepsilon-caprolactona, poli(ácido \alpha-hidroxi), poli(amino ácidos), poli(anhídrido), dipeptidos, y tripeptidos.

46. Un método para la preparación de una matriz que contiene un compuesto cargado negativamente útil para la administración de un compuesto cargado negativamente a un mamífero, que comprende los pasos de:

: provisión de un primer polímero sintético que contiene grupos nucleofílicos y que tiene un esqueleto de alquilen óxido y un segundo polímero sintético que contiene grupos electrofílicos y que tiene un esqueleto de alquilen óxido,

: formación de una mezcla mediante el mezclado del primer polímero sintético y del segundo polímero sintético para iniciar el entrecruzamiento, en donde el primer polímero sintético está presente en la mezcla en exceso molar comparado al segundo polímero sintético;

: permitir que el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético continúen el entrecruzamiento para formar una matriz sintética entrecruzada cargada positivamente; y

: reacción de la matriz con el compuesto cargado negativamente.

47. El método de la reivindicación 46, en donde dicho primer polímero sintético tiene m grupos nucleofílicos y dicho segundo polímero sintético tiene n grupos electrofílicos, en donde m y n son cada uno mayores o iguales que 2, y en donde m+n es mayor o igual que 5.

48. El método de la reivindicación 46, en donde el primer polímero sintético es un polietilen glicol, y en donde los grupos nucleofílicos son seleccionados del grupo amino primario y un grupo tiol.

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49. El método de la reivindicación 46, en donde el segundo polímero sintético es un derivado del polietilen glicol, y en donde los grupos electrofílicos son grupos succinimidil.

50. El método de la reivindicación 46, en donde el compuesto cargado negativamente es colágeno succinilatado.

51. El método de la reivindicación 46, en donde el compuesto cargado negativamente es un derivado del glicosaminoglicano cargado negativamente seleccionado del grupo que consiste de: sodio hialuronato, queratan sulfato, queratosulfato, sodio condroitin sulfato A, sodio dermatan sulfato B, sodio condroitin sulfato C, heparina, condroitin sulfato C esterificado, heparina esterificada, y combinaciones de ellos.

52. Un método para la preparación de una matriz que contiene un compuesto cargado positivamente útil para la administración de un compuesto cargado positivamente a un mamífero, que comprende los pasos de:

: suministro un primer polímero sintético que contiene grupos nucleofílicos y que tiene un esqueleto de alquilen óxido y un segundo polímero sintético que contiene grupos electrofílicos y que tiene un esqueleto de alquilen óxido.

: formación de una mezcla mediante mezclado del primer polímero sintético y el segundo polímero sintético para iniciar el entrecruzamiento, en donde el segundo polímero sintético está presente en la mezcla en exceso molar comparado al primer polímero sintético,

: permitir al primer polímero sintético y al segundo polímero sintético continuar el entrecruzamiento para formar una matriz de polímero sintético entrecruzado cargado negativamente; y

: reacción de la matriz con el compuesto cargado positivamente.

53. El método de la reivindicación 52, en donde el electrofílico dicho primer polímero sintético tiene m grupos nucleofílicos y dicho segundo polímero sintético tiene n grupos electrofílicos, en donde m y n son cada uno mayor o igual que 2, y en donde m+n es mayor o igual que 5.

54. El método de la reivindicación 52, en donde el primer polímero sintético es un polietilen glicol, y en donde los grupos nucleofílicos son seleccionados de un grupo amino primario y un grupo tiol.

55. El método de la reivindicación 52, en donde el segundo polímero sintético es un polietilen glicol, y en donde los grupos electrofílicos son grupos succinimidil.

56. El método de la reivindicación 52, en donde el compuesto cargado positivamente es colágeno metilado.

57. El método de la reivindicación 52, en donde el compuesto cargado positivamente es un derivado glicosaminoglicano seleccionado del grupo que consiste de: ácido hialuronico desacetilado esterificado, condroitina sulfato A desulfatada desacetilada esterificada, condroitina sulfato C desulfatada desacetilada esterificada, condroitina sulfato A desulfatada desacetilada esterificada,, queratin sulfato desulfatado desacetilado, queratosulfato desulfatado desacetilado, heparina desulfatada esterificada, quitosano, y combinaciones de ellos.

58. Un método para hacer una lenticula sintética, que comprende los pasos de

: suministro de un primer polímero sintético que contiene grupos nucleofílicos y que tiene un esqueleto de alquilen óxido y un segundo polímero sintético que contiene grupos electrofílicos y que tiene un esqueleto de alquilen óxido,

: formación de una mezcla mediante el mezclado del primer polímero sintético y el segundo polímero sintético para iniciar el entrecruzamiento; colocando dicha mezcla dentro de un molde de forma lenticular o sobre una superficie de un ojo; y

: permitir al primer polímero sintético y al segundo polímero sintético continuar el entrecruzamiento para formar una lenticula clara.

59. El método de la reivindicación 58, en donde dicho primer polímero sintético tiene m grupos nucleofílicos y dicho segundo polímero sintético tiene n grupos electrofílicos, en donde m y n son cada uno mayor o igual que 2, y en donde m+n es mayor o igual que 5.

60. El método de la reivindicación 58, en donde el primer polímero sintético es un polietilen glicol, y en donde los grupos nucleofílicos son seleccionados de un grupo amino primario y un grupo tiol.

61. El método de la reivindicación 58, en donde el segundo polímero sintético es un derivado del polietilen glicol, y en donde los grupos electrofílicos son grupos succinimidil.

62. El método de la reivindicación 58, además comprende una proteína.

63. El método de la reivindicación 58, en donde dicha proteína es colágeno o un derivado del colágeno.

64. Una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45 para uso en el método de prevenir las adhesiones seguidas después de una cirugía o un daño.

65. Una composición de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45 para uso como un bio-sellante.

66. Una jeringa de compartimento doble en donde un compartimento contiene un primer polímero sintético que tiene grupos nucleofílicos como es relatado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45 y el segundo compartimento contiene un segundo polímero sintético que tiene grupos electrofílicos como es definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 54.

67. Un primer polímero sintético que tiene grupos nucleofílicos como es descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 54 y un segundo polímero sintético que tiene grupos electrofílicos como es descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 54 para uso simultaneo en un método para la introducción de una composición de polímero entrecruzado dentro de un tejido dentro del cuerpo de un sujeto mamífero, dichos grupos nucleofílicos y electrofílicos siendo capaces de reaccionar para formar enlaces covalentes entre el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético para formar una matriz tri-dimensional.

68. El uso de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45 para la fabricación de un medicamento para uso en un método para efectuar pegado no quirúrgico de una primer superficie a una segunda superficie, que comprende los pasos de:

: suministro del primer polímero sintético que contiene grupos nucleofílicos y el segundo polímero sintético que contiene grupos electrofílicos;

: mezclado del primer polímero sintético y el segundo polímero sintético para iniciar el entrecruzamiento; aplicando la mezcla a una primer superficie antes de que haya ocurrido un entrecruzamiento sustancial; y

: contacto de la primer superficie con una segunda superficie para efectuar adhesión entre la primer superficie y la segunda superficie.

69. El uso de la reivindicación 68, en donde una de las dos superficies es una superficie de un tejido nativo y la otra de las superficies es seleccionada de una superficie de tejido no-nativo y una superficie de un implante sintético.

70. El uso de la reivindicación 68, en donde ambas la primer y segunda superficie son superficies de tejido nativo.

71. El uso de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45 para la fabricación de un medicamento para el uso en un método para la introducción de una composición de polímero sintético entrecruzado dentro de un tejido dentro de un cuerpo de un sujeto mamífero, que comprende los pasos de:

: administración del primer polímero sintético y el segundo polímero sintético simultáneamente al tejido; y

: permitir al primer polímero sintético y al segundo polímero sintético que se entrecrucen in situ.

72. El uso de la reivindicación 71, en donde el tejido es un tejido blando.

73. El uso de la reivindicación 71, en donde el tejido es un tejido duro.

74. El uso de cualquiera de las reivindicaciones 71 a 73, en donde el primer polímero sintético y el segundo polímero sintético están contenidos dentro de cilindros separados y administrados desde una jeringa de doble compartimento.

75. El uso de la reivindicación 80, que comprende el paso adicional de la formación de una mezcla mediante el mezclado del primer polímero sintético y el segundo polímero sintético antes de la administración, en donde la mezcla es administrada dentro de los 60 segundos de mezclado.

76. El uso de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45 para la fabricación de un medicamento para uso en un método para la prevención de la adhesión de un primer tejido y un segundo tejido, que comprende los pasos de:

: suministro de un primer polímero sintético que contiene grupos nucleofílicos y un segundo polímero sintético que contiene grupos electrofílicos;

: formación de una mezcla mediante el mezclado del primer polímero sintético y el segundo polímero sintético para iniciar el entrecruzamiento;

: aplicación de la mezcla a la primer superficie antes de que haya ocurrido el entrecruzamiento sustancial; y

: permitir al primer polímero sintético y al segundo polímero sintético continuar el entrecruzamiento in situ.

77. El uso de la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 45 para la fabricación de un medicamento para uso en un método para recubrimiento de una superficie de un implante sintético, que comprende los pasos de:

: suministro del primer polímero sintético que contiene grupos nucleofílicos y del segundo polímero sintético que contiene grupos electrofílicos;

: aplicación de la mezcla a una superficie de un implante sintético; y

: permitir al primer polímero sintético y al segundo polímero sintético que se entrecrucen el uno con el otro sobre la superficie del implante sintético.

78. El uso de la reivindicación 77, en donde el implante sintético es seleccionado del grupo que consiste de: vasos sanguíneos artificiales, válvulas del corazón artificiales, injertos vasculares, cepas vasculares, combinaciones cepa/injerto, membranas quirúrgicas, mallas quirúrgicas, e implantes de senos.

79. El uso de la reivindicación 77, en donde la mezcla tiene una carga neutra neta.