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ES2871029T3 - Dispositivos de liberación de fármacos recargables y procedimientos de uso de los mismos - Google Patents

Dispositivos de liberación de fármacos recargables y procedimientos de uso de los mismos Download PDF

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ES2871029T3
ES2871029T3 ES15773877T ES15773877T ES2871029T3 ES 2871029 T3 ES2871029 T3 ES 2871029T3 ES 15773877 T ES15773877 T ES 15773877T ES 15773877 T ES15773877 T ES 15773877T ES 2871029 T3 ES2871029 T3 ES 2871029T3
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alginate
optionally
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ES15773877T
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English (en)
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Yevgeny Brudno
Cathal Kearney
Eduardo Silva
Michael Aizenberg
Brian Kwee
Rajiv Desai
Neel Joshi
David Mooney
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Harvard University
Original Assignee
Harvard University
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Abstract

Un sistema de liberación de fármacos recargable que comprende un dispositivo de liberación de fármacos y una recarga de fármacos, en el que el dispositivo de liberación de fármacos comprende un hidrogel y una molécula de reconocimiento de la diana y es adecuado para implantación en una localización deseable dentro de un sujeto; en el que la recarga de fármacos comprende una composición farmacéutica unida a una molécula diana por medio de un conector escindible y la recarga de fármacos es adecuada para la administración posterior al sujeto; en el que la recarga de fármacos es móvil dentro del sujeto hasta que la molécula diana en la recarga de fármacos se une a la molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de fármacos en la localización deseable dentro del sujeto; y la molécula diana y la molécula de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes; en el que, tras la unión de la molécula diana a la molécula de reconocimiento de la diana, el conector escindible se escinde y la recarga de fármacos suministra la composición farmacéutica al dispositivo de liberación de fármacos, recargando de este modo el dispositivo de liberación de fármacos; en el que el conector escindible comprende una unión seleccionada del grupo que consiste en una unión hidrazona, una unión acetal, una unión cetal, una unión oxima, una unión imina y una unión disulfuro y en el que la molécula diana comprende un grupo funcional bioortogonal y la molécula de reconocimiento de la diana comprende un grupo funcional complementario, en el que el grupo funcional bioortogonal puede reaccionar mediante química clic con el grupo funcional complementario para formar un enlace covalente.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivos de liberación de fármacos recargables y procedimientos de uso de los mismos
Antecedentes de la invención
Los sistemas de polímeros liberadores de fármacos han demostrado ser útiles en una variedad de entornos clínicos, incluida la prevención de la reestenosis con la colocación de endoprótesis vasculares, el tratamiento del cáncer y la mejora de la cicatrización. Véase, por ejemplo, Simard T et al. (2013) The Canadian journal of cardiology; Wessely R (2010) Nature reviews. Cardiology 7(4):194-203; Iwamoto T (2013) Biological & pharmaceutical bulletin 36(5):715-718; Attanasio S & Snell J (2009) Cardiology in review 17(3):115-120; Freedman S & Isner J (2001) Journal of molecular and cellular cardiology 33(3):379-393; y Losordo D & Dimmeler S (2004) Circulation 109(21):2487-2491. Estos sistemas se benefician de una cinética de liberación del fármaco ajustable, de días o incluso semanas de liberación continua del fármaco y de una liberación localizada que, en conjunto, proporcionan un control espaciotemporal sobre la disponibilidad del fármaco y pueden disminuir la toxicidad del fármaco. Véase Kearney C & Mooney D (2013) Nature materials 12(11):1004-1017. Sin embargo, los sistemas de liberación de fármacos existentes tienen un depósito finito de fármaco y se vuelven innecesarios cuando se agotan y, en el caso de sistemas que no se degradan, pueden requerir una extracción quirúrgica. En muchas aplicaciones terapéuticas se necesita un procedimiento invasivo para inyectar o implantar un dispositivo liberador de fármacos, y estos dispositivos no se pueden recargar ni reemplazar sin otra cirugía invasiva.
El documento WO 2010/096649 A2 divulga un sistema que comprende un dispositivo de bombeo implantable para la liberación de fármacos que comprende una cámara que contiene un fármaco líquido que tiene acoplado un catéter con un extremo dispensador, y un recipiente de recarga que comprende un fármaco líquido y una aguja acoplada al mismo en comunicación de flujo con el fármaco líquido, en el que el dispositivo de bombeo implantado se recarga colocando la aguja en el dispositivo de bombeo de modo que el fármaco líquido de la recarga es extraído del recipiente de recarga a la cámara del dispositivo de bombeo.
Guo et al., Int. J. Pharm., 2013, 451(1 -2):1-11 describe un sistema sensible al pH para la liberación de fármacos de quimioterapia a células de hepatoma. El sistema comprende nanopartículas de alginato conjugado con el ligando dirigido a hepatocitos de ácido glicirretínico y alginato conjugado con doxorrubicina (a través de un conector de hidracina). Los hepatocitos internalizan las nanopartículas, permitiendo la liberación del fármaco quimioterápico doxorrubicina en las células de hepatoma.
Park et al. (Nanoscale, 2013, 5(17):7805-7808) divulga membranas híbridas porosas compuestas por un disco de óxido de aluminio anódico (AAO) recubierto con composites de nanopartículas de oro y dendrímeros de poli(amidoamina) (PAMAM), en las que se regula la porosidad del recubrimiento de nanopartícula-dendrímero para controlar la liberación del agente terapéutico cargado en el disco de AAO.
El documento US 7465298 B2 divulga una matriz polimérica recubierta con fármaco atrapado en una endoprótesis vascular, el documento US 5690954 A divulga composiciones nasales, y Gawel et al., "Responsive Hydrogels for Label-Free Signal Transduction within Biosensors", SENSORS, vol. 10, (2010) páginas 4381-4409 describe en general el uso de hidrogeles en dispositivos de liberación de fármacos.
Los depósitos de liberación de fármacos que se usan actualmente en el entorno clínico son de un solo uso, sin posibilidad de recarga una vez que se agota el fármaco. Actualmente no existe una técnica no invasiva para recargar estos sistemas una vez que se agota su carga activa. Por tanto, existe la necesidad de un procedimiento no invasivo para recargar un dispositivo de liberación localizada de fármacos.
Sumario de la invención
La invención se basa en parte en el desarrollo de cargas activas de fármacos administradas sistémicamente que migran hacia y recargan sistemas de liberación de fármacos residentes, por ejemplo, administrados/implantados previamente, por ejemplo, sistemas de liberación de fármacos de hidrogeles. La invención aborda las necesidades descritas anteriormente.
De acuerdo con un aspecto, la invención es un sistema de liberación de fármacos recargable como se define en las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con otros aspectos, el sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención se usa para (1) recargar un dispositivo de liberación de fármacos in vivo; (2) mantener o reducir el tamaño de un tumor en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; (3) reducir la progresión del cáncer en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; (4) promover la cicatrización en un sujeto, en el que la composición farmacéutica promueve la angiogénesis y/o la maduración o el remodelado de un vaso sanguíneo existente; (5) reducir o controlar la inflamación en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un agente antiinflamatorio; (6) tratar una enfermedad ocular en un sujeto, en el que la composición farmacéutica trata dicha enfermedad ocular; o (7) tratar una arritmia en un sujeto, en el que la composición farmacéutica trata dicha arritmia, como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Los depósitos de suministro de fármacos de la invención se administran sistémicamente, por ejemplo, se administran por vía enteral (por ejemplo, por vía oral, bucal, sublingual o rectal) o se administran por vía parenteral (por ejemplo, por vía intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal o subcutánea). Otros modos de administración adecuados de los sistemas de liberación de fármacos de la invención incluyen administración hipodérmica, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica (por ejemplo, a través de un parche cutáneo), epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea o transmucosa, o administración por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación.
Un dispositivo es una estructura, tal como un aparato, un esqueleto o vehículo de liberación, un implante, un instrumento o artículo similar que se administra al cuerpo. Por ejemplo, el dispositivo se inyecta o implanta en un tejido corporal para liberar un agente terapéutico y/o recibir una dosis inicial de agente terapéutico o una dosis posterior, por ejemplo, de recarga del agente terapéutico. Los dispositivos y sistemas descritos en el presente documento intervienen en el direccionamiento y la acumulación de agentes terapéuticos, por ejemplo, moléculas pequeñas, péptidos y proteínas terapéuticos, ácidos nucleicos terapéuticos, en dispositivos de liberación de fármacos de una manera mínimamente invasiva. Por ejemplo, los dispositivos implantados o inyectados para la liberación localizada de fármacos, tales como geles o endoprótesis vasculares, se modifican para capturar fármacos o recargas de fármacos de moléculas pequeñas infundidos en la sangre o ingeridos. Las cargas activas de fármacos infundidas en la sangre de un paciente se localizan en áreas diana y están unidas al dispositivo, lo que permite la posterior liberación mantenida del fármaco en el sitio diana.
En algunos ejemplos, el sistema de liberación de fármacos descrito en el presente documento comprende el uso de vectores no víricos tales como nanopartículas inorgánicas, por ejemplo, nanoformulaciones de polímero con fosfato de calcio, ácidos nucleicos condensados y ácidos nucleicos liposomales para suministrar el fármaco al dispositivo. Por ejemplo, se usan liposomas catiónicos o polímeros catiónicos para suministrar un ácido nucleico, por ejemplo, ácido ribonucleico (ARN) o ácido desoxirribonucleico (ADN), al dispositivo. En algunos casos, el ácido nucleico comprende ARNip, ARNi, ARNm y microARN. Otras formas de ácidos nucleicos incluyen moléculas antisentido y antigénicas, ácidos nucleicos de corrección de empalme, gápmeros y antigomirs. Por ejemplo, se usan vectores no víricos para llevar una molécula de ácido nucleico individual que comprende un motivo de migración de química clic a un dispositivo. Se puede administrar una molécula antisentido por vía sistémica, por ejemplo, por vía intravenosa, sin un nanovehículo.
Descritos en el presente documento, los hidrogeles se modifican con ADN monocatenario que proporciona una diana para las cargas activas de fármacos en forma de nanopartículas que llevan ADN complementario. El acoplamiento de ADN al polímero de alginato libre da lugar a la unión específica a geles de alginato que llevan ADN complementario in vitro y a geles inyectados in vivo. Los resultados descritos en el presente documento muestran que, cuando se acopla a una carga activa de fármacos, la recarga dirigida a ADN de un depósito de suministro, por ejemplo, hidrogeles intratumorales, anula completamente el crecimiento tumoral.
En el presente documento se describe un procedimiento de liberación de fármacos nanoterapéuticos, por ejemplo, un enfoque basado en nanotecnología de ADN para la recarga de fármacos en sangre de depósitos de fármacos intratumorales. La utilidad de este enfoque se demostró por la capacidad de los dispositivos y procedimientos descritos en el presente documento para inhibir el crecimiento tumoral en mayor medida que las estrategias que se basan únicamente en una permeabilidad y retención potenciadas. Los dispositivos de liberación de fármacos de la invención tienen aplicaciones en numerosas enfermedades, por ejemplo, recarga de depósitos de fármacos en el tratamiento del cáncer, cicatrización, inflamación e injertos y endoprótesis vasculares liberadoras de fármacos.
La invención presenta un sistema que comprende un dispositivo de liberación de fármacos, por ejemplo, un dispositivo de liberación de fármacos estacionario, y una composición de recarga de fármacos suministrada sistémicamente. El dispositivo de liberación de fármacos comprende una molécula de reconocimiento de la diana y un hidrogel (por ejemplo, un hidrogel sintético o un hidrogel biológico). Descrito en el presente documento, el dispositivo de liberación de fármacos también comprende una composición farmacéutica. La recarga de fármacos comprende una composición farmacéutica acoplada a una molécula diana por medio de un conector escindible. La molécula diana y la molécula de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes. La recarga de fármacos es móvil hasta que la molécula diana en la recarga de fármacos se une a la molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de fármacos. Tras la unión de la molécula diana a la molécula de reconocimiento de la diana, la recarga de fármacos suministra la composición farmacéutica al dispositivo de liberación de fármacos, recargando de este modo el dispositivo de liberación de fármacos. En algunos modos de realización, la recarga de fármacos comprende además un nanovehículo, por ejemplo, un polímero. Por ejemplo, la composición farmacéutica se conecta, por ejemplo, mediante un enlace covalente, no covalente o iónico, a la molécula diana. De forma alternativa, la composición farmacéutica se conecta, por ejemplo, mediante un enlace covalente, no covalente o iónico, al polímero. En otro modo de realización, la molécula diana se conecta, por ejemplo, mediante un enlace covalente, no covalente o iónico, al polímero.
En algunos casos, el sistema comprende múltiples dispositivos de liberación, por ejemplo, al menos 2; al menos 3; al menos 4; al menos 5, al menos 6; al menos 7; al menos 8; al menos 9; al menos 10; al menos 11; al menos 12; al menos 13; al menos 14; al menos 15; al menos 20; al menos 25; al menos 30; al menos 35; al menos 40; al menos 45; al menos 50 o más dispositivos. En algunos casos, el sistema comprende múltiples recargas de fármacos, por ejemplo, al menos 2; al menos 3; al menos 4; al menos 5, al menos 6; al menos 7; al menos 8; al menos 9; al menos 10; al menos 11; al menos 12; al menos 13; al menos 14; al menos 15; al menos 20; al menos 25; al menos 30; al menos 35; al menos 40; al menos 45; al menos 50 o más recargas de fármacos.
Opcionalmente, cada recarga de fármacos comprende una composición farmacéutica y una molécula diana diferente y cada dispositivo de liberación de fármacos comprende una molécula de reconocimiento de la diana diferente. Opcionalmente, cada recarga de fármacos comprende una composición farmacéutica diferente. De esta manera, cada recarga de fármacos se une a un dispositivo de liberación de fármacos diferente en una localización diferente, permitiendo de este modo la recarga independiente de cada dispositivo, por ejemplo, en múltiples sitios de enfermedad. De forma alternativa, cada recarga de fármacos comprende múltiples dianas y cada dispositivo de liberación comprende múltiples moléculas de reconocimiento de las dianas.
Algunos dispositivos de liberación de fármacos descritos en el presente documento comprenden proteína. Otros dispositivos de liberación de fármacos descritos en el presente documento no comprenden proteína. Algunos dispositivos descritos en el presente documento no comprenden una célula viva, por ejemplo, una célula cancerosa u otra entidad biológica. Preferentemente, la molécula de reconocimiento de la diana no está unida a una célula viva, una proteína o un receptor o ligando unido a la membrana. En cambio, la molécula de reconocimiento de la diana se acopla directamente al dispositivo, es decir, no hay un resto intermedio, es decir, un receptor, un conector, un ligando, etc., entre el dispositivo y la molécula de reconocimiento de la diana. Por este motivo, a diferencia de los restos de unión intermedios que podrían causar interacciones no específicas, no existe unión no específica asociada con los sistemas de liberación de fármacos descritos en el presente documento. De esta manera, la composición farmacéutica (por ejemplo, fármaco) y la molécula diana se dirigen a una molécula de reconocimiento de la diana en el propio dispositivo.
El dispositivo de liberación de fármacos en el sistema de liberación de fármacos de la invención comprende un hidrogel (por ejemplo, un hidrogel sintético o un hidrogel biológico) y una molécula de reconocimiento de la diana. Por ejemplo, el dispositivo se implanta o inyecta sin una composición farmacéutica, por ejemplo, un fármaco. En este caso, la composición farmacéutica y la molécula diana se cargan primero en el dispositivo de liberación de fármacos después de que se implante o inyecte el dispositivo de liberación de fármacos. Por ejemplo, se implanta o inyecta un dispositivo de liberación de fármacos que comprende un hidrogel y una molécula de reconocimiento de la diana. Posteriormente, si se produce una infección, primero se carga un antibiótico y una molécula diana en el dispositivo de liberación de fármacos.
La recarga de fármacos en el sistema de liberación de fármacos de la invención comprende una composición farmacéutica acoplada a una molécula diana por medio de un conector escindible, en el que la molécula diana se puede unir a una molécula de reconocimiento de la diana, en un dispositivo de liberación de fármacos, en el que la recarga de fármacos es móvil hasta que la molécula diana se une a la molécula de reconocimiento de la diana, y en el que, tras la unión de la molécula diana a la molécula de reconocimiento de la diana, la recarga de fármacos suministra/repone la composición farmacéutica a o en el dispositivo de liberación de fármacos. La recarga de fármacos puede comprender además un nanovehículo, por ejemplo, un polímero, una nanopartícula, una nanopartícula de liposoma, dendrímero, un nanotubo de carbono, una micela, proteína (por ejemplo, albúmina), sílice o nanopartícula de metal (por ejemplo, oro, plata o hierro). Por ejemplo, la composición farmacéutica se conecta, por ejemplo, mediante un enlace covalente, no covalente o iónico, a la molécula diana. De forma alternativa, la composición farmacéutica se conecta, por ejemplo, mediante un enlace covalente, no covalente o iónico, al nanovehículo. La molécula diana se puede conectar, por ejemplo, mediante un enlace covalente, no covalente o iónico, al polímero.
Descritos en el presente documento, la diana y/o el resto de reconocimiento de la diana pueden comprender un ácido nucleico, péptido, polisacárido, lípido, molécula pequeña o combinación de los mismos, y el agente de migración puede comprender un ácido nucleico, péptido, polisacárido, lípido, molécula pequeña o combinación de los mismos.
Descrita en el presente documento, la diana puede comprender uno o más nucleótidos que son complementarios de uno o más nucleótidos del resto de reconocimiento de la diana. Por ejemplo, el 50 % o más (por ejemplo, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % o 100 %) de los nucleótidos de la diana pueden ser complementarios del 50 % o más (por ejemplo, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % o 100 %) de los nucleótidos del resto de reconocimiento de la diana.
La temperatura de fusión (Tm) de la hibridación diana:resto de reconocimiento de la diana es de al menos 40 °C, por ejemplo, al menos 40 °C, 45 °C, 50 °C, 55 °C, 60 °C, 65 °C, 70 °C, 75 °C, 80 °C, 85 °C, 90 °C, 95 °C o 100 °C o más.
Los ácidos nucleicos descritos en el presente documento incluyen ADN, ADN modificado, ARN, ARN modificado, ácidos nucleicos bloqueados (LNA), ácidos peptidonucleicos (PNA), ácidos treosil nucleicos (TNA), ácidos hexitol nucleicos (HNA), ácidos nucleicos puente, ácidos ciclohexenil nucleicos, ácidos nucleicos de glicerol, morfolinos, fosfomorfolinos, así como aptámeros y versiones de ácidos nucleicos catalíticos de los mismos. Por ejemplo, el ácido nucleico contiene una base nitrogenada modificada. Por ejemplo, el ADN y el ARN modificados incluyen 2'-o-metil-ADN, 2'-o-metil-ARN, 2'-fluoro-ADN, 2'-fluoro-ARN, 2'-metoxi-purina, 2-fluoro-pirimidina, 2-metoximetil-ADN, 2-metoximetil-ARN, 2-acrilamido-ADN, 2'-acrilamido-ARN, 2'-etanol-ADN, 2'-etanol-ARN, 2'-metanol-ADN, 2'-metanol-ARN y combinaciones de los mismos. El ácido nucleico puede contener una cadena principal de fosfato. También descrito en el presente documento, el ácido nucleico contiene una cadena principal modificada, por ejemplo, una cadena principal de fosforotioato, una cadena principal de fosforoborato, una cadena principal de metilfosfonato, una cadena principal de fosforoselenoato o una cadena principal de fosforoamidato.
El ácido nucleico descrito en el presente documento puede ser monocatenario. Por ejemplo, el ácido nucleico es parcialmente monocatenario y parcialmente bicatenario, por ejemplo, debido a estructuras secundarias, tales como horquillas.
Descrito en el presente documento, cada molécula de ácido nucleico puede comprender de 8 a 50 nucleótidos, por ejemplo, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 o 50 nucleótidos, por ejemplo, 20 nucleótidos.
Descritos en el presente documento, la diana y/o el resto de reconocimiento de la diana pueden comprender una molécula de ácido nucleico que comprende de 8 a 50 nucleótidos, por ejemplo, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 o 50 nucleótidos, por ejemplo, 20 nucleótidos.
Descrita en el presente documento, la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT (SEQ ID NO: 1), también llamada (T)2o. Descrita en el presente documento, la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA (SEQ ID NO: 2), también llamada (A)2o.
Descrito en el presente documento, el resto de reconocimiento de la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT (SEQ ID NO: 1), también llamada (T)2o. Descrito en el presente documento, el resto de reconocimiento de la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA (SEQ ID NO: 2), también llamada (A)20.
Descrita en el presente documento, la diana puede comprender biotina o destiobiotina, y el resto de reconocimiento de la diana puede comprender avidina, neutravidina, estreptavidina u otra forma de avidina. De forma alternativa, la diana puede comprender avidina, neutravidina, estreptavidina u otra forma de avidina y el resto de reconocimiento de la diana puede comprender biotina o destiobiotina.
De acuerdo con la invención, la molécula diana comprende un grupo funcional bioortogonal y la molécula de reconocimiento de la diana comprende un grupo funcional complementario, donde el grupo funcional bioortogonal puede reaccionar mediante química clic con el grupo funcional complementario para formar un enlace covalente.
Los pares formados por un grupo funcional bioortogonal y un grupo funcional complementario ejemplares incluyen acida con fosfina; acida con ciclooctino; nitrona con ciclooctino; óxido de nitrilo con norborneno; oxanorbornadieno con acida; trans-cicloocteno con s-tetracina; cuadriciclano con bis(ditiobencil)níquel(II).
En algunos casos, el grupo funcional bioortogonal comprende un alqueno, por ejemplo, un cicloocteno, por ejemplo, un transcicloocteno (TCO) o norborneno (NOR), y el grupo funcional complementario comprende una tetracina (Tz). En algunos ejemplos, el grupo funcional bioortogonal comprende un alquino, por ejemplo, un ciclooctino tal como dibenzociclooctino (DBCO), y el grupo funcional complementario comprende una acida (Az). En otros ejemplos, el grupo funcional bioortogonal comprende una Tz, y el grupo funcional complementario comprende un alqueno tal como transcicloocteno (TCO) o norborneno (NOR). De forma alternativa o además, el grupo funcional bioortogonal comprende una Az, y el grupo funcional complementario comprende un ciclooctino tal como dibenzociclooctino (DBCO). Esta lista no es exhaustiva ni limitante, ya que un experto en la técnica podría identificar fácilmente un número de otros posibles pares formados por un grupo funcional bioortogonal y un grupo funcional complementario.
Descrita en el presente documento, la proporción de moléculas diana (por ejemplo, moléculas de ácido nucleico, biotina, estreptavidina, avidina o un grupo funcional bioortogonal descrito en el presente documento) con respecto a moléculas de polímero en la recarga (por ejemplo, cadenas de alginato) puede ser 1:1,2:1, 3:1, 4:1, 5:1,6:1,7:1, 8:1, 9:1, 10:1 o mayor.
Descrita en el presente documento, la proporción de la molécula de reconocimiento de la diana (por ejemplo, moléculas de ácido nucleico, biotina, estreptavidina, avidina o un grupo funcional bioortogonal descrito en el presente documento) con respecto a la molécula de polímero del dispositivo (por ejemplo, hidrogel de alginato) puede ser de al menos 5:1, por ejemplo, al menos 5:1, 10:1,20:1,30:1, 40:1, 50:1 o mayor.
La afinidad de unión de la molécula diana por la molécula de reconocimiento de la diana puede ser 500 pM o menos.
La afinidad de unión entre la molécula diana y la molécula de reconocimiento de la diana, por ejemplo, medida por la constante de disociación (Kd) puede ser 1 mM o menos, por ejemplo, 1 mM, 900 pM, 800 pM, 700 pM, 600 pM, 500 pM, 400 pM, 300 pM, 200 pM, 100 pM, 50 pM, 10 pM, 1 pM, 500 nM, 250 nM, 100 nM, 50 nM, 10 nM, 1 nM, 500 pM, 250 pM, 100 pM, 50 pM, 10 pM, 1 pM, 0,1 pM, 0,01 pM o menos. La Kd de la interacción entre el agente de migración y el agente de direccionamiento se mide usando procedimientos estándar en la técnica.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica en la recarga de fármacos del sistema de liberación de fármacos recargable comprende un fármaco antineoplásico, un fármaco que promueve la cicatrización, un fármaco que trata o previene una infección o un fármaco que promueve la vascularización. Por ejemplo, la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico. Por ejemplo, el fármaco antineoplásico comprende un quimioterapéutico, por ejemplo, una vacuna contra el cáncer.
Ejemplos de fármacos antineoplásicos incluyen, pero no se limitan a, acetato de abiraterona, Abitrexate (metotrexato), Abraxane (formulación de nanopartículas de paclitaxel estabilizadas con albúmina), ABVD, ABVE, ABVE-PC, AC, AC-T, Adcetris (brentuximab vedotina), ADE, ado-trastuzumab emtansina, adriamicina (clorhidrato de doxorrubicina), Adrucil (fluorouracilo), dimaleato de afatinib, Afinitor (everolimus), Aldara (imiquimod), aldesleukina, alemtuzumab, Alimta (pemetrexed disódico), Aloxi (clorhidrato de palonosetrón), Ambochlorin (clorambucilo), Amboclorin (clorambucilo), ácido aminolevulínico, anastrozol, aprepitant, Aredia (pamidronato disódico), Arimidex (anastrozol), Aromasin (exemestano), Arranon (nelarabina), trióxido de arsénico, Arzerra (ofatumumab), asparaginasa Erwinia chrysanthemi, Avastin (bevacizumab), Axitinib, azacitidina, BEACOPP, clorhidrato de bendamustina, BEP, bevacizumab, bexaroteno, Bexxar (tositumomab y tositumomab-yodo 131), bicalutamida, bleomicina, bortezomib, Bosulif (bosutinib), bosutinib, brentuximab vedotina, busulfano, Busulfex (busulfano), cabazitaxel, cabozantinib-S-malato, CAF, Campath (alemtuzumab), Camptosar (clorhidrato de irinotecán), capecitabina, CAPOX, carboplatino, carboplatino-taxol, carfilzomib, Casodex (bicalutamida), CeeNU (lomustina), Cerubidine (clorhidrato de daunorrubicina), Cervarix (vacuna bivalente recombinante contra el VPH), cetuximab, clorambucilo, clorambucilo-prednisona, CHOP, cisplatino, Clafen (ciclofosfamida), clofarabina, Clofarex (clofarabina), Clolar (clofarabina), CMF, Cometriq (cabozantinib-S-malato), COPP, c Op P-ABV, Cosmegen (dactinomicina), crizotinib, CVP, ciclofosfamida, Cyfos (ifosfamida), citarabina, citarabina liposomal, Cytosar-U (citarabina), Cytoxan (ciclofosfamida), dabrafenib, dacarbacina, Dacogen (decitabina), dactinomicina, dasatinib, clorhidrato de daunorrubicina, decitabina, degarelix, denileukina diftitox, denosumab, DepoCyt (citarabina liposomal), DepoFoam (citarabina liposomal), clorhidrato de dexrazoxano, docetaxel, Doxil (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), clorhidrato de doxorrubicina, clorhidrato de doxorrubicina liposomal, Dox-SL (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), DTIC-Dome (dacarbacina), Efudex (fluorouracilo), Elitek (rasburicasa), Ellence (clorhidrato de epirrubicina), Eloxatin (oxaliplatino), eltrombopag olamina, Emend (aprepitant), enzalutamida, clorhidrato de epirrubicina, EPOCH, Erbitux (cetuximab), mesilato de eribulina, Erivedge (vismodegib), clorhidrato de erlotinib, Erwinaze (asparaginasa Erwinia chrysanthemi), Etopophos (fosfato de etopósido), etopósido, fosfato de etopósido, Evacet (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), everolimus, Evista (clorhidrato de raloxifeno), exemestano, Fareston (toremifeno), Faslodex (fulvestrant), FEC, Femara (letrozol), filgrastim, Fludara (fosfato de fludarabina), fosfato de fludarabina, Fluoroplex (fluorouracilo), fluorouracilo, Folex (metotrexato), Folex PFS (metotrexato), FOLFIRI, FOLFIRI-bevacizumab, FOLFIRI-cetuximab, FOLFIRINOX, FOLFOX, Folotyn (pralatrexato), FU-LV, fulvestrant, Gardasil (vacuna tetravalente recombinante contra el VPH), Gazyva (obinutuzumab), gefitinib, clorhidrato de gemcitabina, gemcitabina-cisplatino, gemcitabina-oxaliplatino, gemtuzumab ozogamicina, Gemzar (clorhidrato de gemcitabina), Gilotrif (dimaleato de afatinib), Gleevec (mesilato de imatinib), glucarpidasa, acetato de goserelina, Halaven (mesilato de eribulina), Herceptin (trastuzumab), vacuna bivalente recombinante contra el VPH, vacuna tetravalente recombinante contra el VPH, Hycamtin (clorhidrato de topotecán), Hyper-CVAD, ibritumomab tiuxetán, ibrutinib, ICE, Iclusig (clorhidrato de ponatinib), Ifex (ifosfamida), ifosfamida, Ifosfamidum (ifosfamida), mesilato de imatinib, Imbruvica (ibrutinib), imiquimod, Inlyta (axitinib), Intron A (interferón alfa-2b recombinante), tositumomab-yodo 131 y tositumomab, ipilimumab, Iressa (gefitinib), clorhidrato de irinotecán, Istodax (romidepsina), ixabepilona, Ixempra (ixabepilona), Jakafi (fosfato de ruxolitinib), Jevtana (cabazitaxel), Kadcyla (ado-trastuzumab emtansina), Keoxifene (clorhidrato de raloxifeno), Kepivance (palifermina), Kyprolis (carfilzomib), ditosilato de lapatinib, lenalidomida, letrozol, leucovorina cálcica, Leukeran (clorambucilo), acetato de leuprolida, Levulan (ácido aminolevulínico), Linfolizin (clorambucilo), lipodox (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), citarabina liposomal, lomustina, Lupron (acetato de leuprolida), Lupron Depot (acetato de leuprolida), Lupron Depot-Ped (acetato de leuprolida), Lupron Depot-3 Month (acetato de leuprolida), Lupron Depot-4 Month (acetato de leuprolida), Marqibo (sulfato de vincristina liposomal), Matulane (clorhidrato de procarbacina), clorhidrato de mecloretamina, Megace (acetato de megestrol), acetato de megestrol, Mekinist (trametinib), mercaptopurina, mesna, Mesnex (mesna), Methazolastone (temozolomida), metotrexato, Methotrexate LPF (metotrexato), Mexate (metotrexato), Mexate-AQ (metotrexato), mitomicina C, Mitozytrex (mitomicina C), MOPP, Mozobil (plerixafor), Mustargen (clorhidrato de mecloretamina), Mutamycin (mitomicina C), Myleran (busulfano), Mylosar (azacitidina), Mylotarg (gemtuzumab ozogamicina), Nanoparticle Paclitaxel (formulación de nanopartículas de paclitaxel estabilizadas con albúmina), Navelbine (tartrato de vinorelbina), nelarabina, Neosar (ciclofosfamida), Neupogen (filgrastim), Nexavar (tosilato de sorafenib), Nilotinib, Nolvadex (citrato de tamoxifeno), Nplate (romiplostim), obinutuzumab, ofatumumab, mepesuccinato de omacetaxina, Oncaspar (pegaspargasa), Ontak (denileukina diftitox), OEPA, OPPA, oxaliplatino, paclitaxel, formulación de nanopartículas de paclitaxel estabilizadas con albúmina, palifermina, clorhidrato de palonosetrón, pamidronato disódico, panitumumab, Paraplat (carboplatino), Paraplatin (carboplatino), clorhidrato de pazopanib, pegaspargasa, peginterferón alfa-2b, PEG-Intron (peginterferón alfa-2b), pemetrexed disódico, Perjeta (pertuzumab), pertuzumab, Platinol (cisplatino), Platinol-AQ (cisplatinp), plerixafor, pomalidomida, Pomalyst (pomalidomida), clorhidrato de ponatinib, pralatrexato, prednisona, clorhidrato de procarbacina, Proleukin (aldesleukina), Prolia (denosumab), Promacta (eltrombopag olamina), Provenge (sipuleucel-T), Purinethol (mercaptopurina), dicloruro de radio 223, clorhidrato de raloxifeno, rasburicasa, R-CHOP, R-CVP, vacuna bivalente recombinante contra el VPH, vacuna tetravalente recombinante contra el VPH, interferón alfa-2b recombinante, regorafenib, Revlimid (lenalidomida), Rheumatrex (metotrexato), Rituxan (rituximab), rituximab, romidepsina, romiplostim, Rubidomycin (clorhidrato de daunorrubicina), fosfato de ruxolitinib, aerosol intrapleural de esclerosol (talco), sipuleucel-T, tosilato de sorafenib, Sprycel (dasatinib), Stanford V, talco estéril en polvo (talco), Steritalc (talco), Stivarga (regorafenib), malato de sunitinib, Sutent (malato de sunitinib), Sylatron (peginterferón alfa-2b), Synovir (talidomida), Synribo (mepesuccinato de omacetaxina), Tafinlar (dabrafenib), talco, citrato de tamoxifeno, Tarabine PFS (citarabina) Tarceva (clorhidrato de erlotinib), Targretin (bexaroteno), Tasigna (nilotinib), Taxol (paclitaxel), Taxotere (docetaxel), Temodar (temozolomida), temozolomida, temsirolimus, talidomida, Thalomid (talidomida), Toposar (etopósido), clorhidrato de topotecán, toremifeno, Torisel (temsirolimus), tositumomab y tositumomab-yodo 131, Totect (clorhidrato de dexrazoxano), trametinib, trastuzumab, Treanda (clorhidrato de bendamustina), Trisenox (trióxido de arsénico), Tykerb (ditosilato de lapatinib), vandetanib, VAMP, Vectibix (panitumumab), VeIP, Velban (sulfato de vinblastina), Velcade (bortezomib), Velsar (sulfato de vinblastina), vemurafenib, VePesid (etopósido), Viadur (acetato de leuprolida), Vidaza (azacitidina), sulfato de vinblastina, Vincasar PFS (sulfato de vincristina), sulfato de vincristina, sulfato de vincristina liposomal, tartrato de vinorelbina, vismodegib, Voraxaze (glucarpidasa), vorinostat, Votrient (clorhidrato de pazopanib), Wellcovorin (leucovorina cálcica), Xalkori (crizotinib), Xeloda (capecitabina), XELOX, Xgeva (denosumab), Xofigo (dicloruro de radio 223), Xtandi (enzalutamida), Yervoy (ipilimumab), Zaltrap (Ziv-aflibercept), Zelboraf (vemurafenib), Zevalin (ibritumomab tiuxetán), Zinecard (clorhidrato de dexrazoxano), Ziv-aflibercept, Zoladex (acetato de goserelina), ácido zoledrónico, Zolinza (vorinostat), Zometa (ácido zoledrónico) y Zytiga (acetato de abiraterona).
En algunos ejemplos, el fármaco antineoplásico comprende doxorrubicina.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende un fármaco que promueve la cicatrización o vascularización. En algunos ejemplos, la composición farmacéutica comprende un fármaco que reduce la isquemia, por ejemplo, debida a arteriopatía periférica (APP) o a tejidos miocárdicos dañados debido a infarto de miocardio. Por ejemplo, el fármaco comprende una proteína o un fragmento de la misma, por ejemplo, un factor de crecimiento o factor angiogénico, tal como el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), por ejemplo, VEGFA, VEGFB, VEGFC o VEGFD, y/o IGF, por ejemplo, IGF-1, factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), angiopoyetina (ANG) (por ejemplo, Ang1 o Ang2), metaloproteinasa de la matriz (MMP), ligando 4 de tipo delta (DLL4) o combinaciones de los mismos. Estos fármacos que promueven la cicatrización o la vascularización no son limitantes, ya que el experto en la técnica podría identificar fácilmente otros fármacos que promueven la cicatrización o vascularización.
En algunos ejemplos, la composición farmacéutica comprende un fármaco antiproliferativo, por ejemplo, micofenolato de mofetilo (MMF), azatioprina, sirolimus, tacrolimus, paclitaxel, biolimus A9, novolimus, miolimus, zotarolimus, everolimus o tranilast. Estos fármacos antiproliferativos no son limitantes, ya que el experto en la técnica podría identificar fácilmente otros fármacos antiproliferativos.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende un fármaco antiinflamatorio, por ejemplo, fármacos antiinflamatorios corticoesteroideos (por ejemplo, beclometasona, budesonida, flunisolida, propionato de fluticasona, triamcinolona, metilprednisolona, prednisolona o prednisona); o fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINE) (por ejemplo, ácido acetilsalicílico, diflunisal, salsalato, trisalicilato de colina y magnesio, ibuprofeno, dexibuprofeno, naproxeno, fenoprofeno, ketoprofeno, dexketoprofeno, fluribiprofeno, oxaprozina, loxoprofeno, indometacina, tolmetina, sulindaco, etodolaoc, ketorolaco, diclofenaco, aceclofenaco, nabumetona, piroxicam, meloxicam, tenoxicam, droxicam, lornoxicam, isoxicam, ácido mefenámico, ácido meclofenámico, ácido flufenámico, ácido tolfenámico, celecoxib, rofecoxib, valdecoxib, parecoxib, lumiracoxib, etoricoxib, firocoxib, nimesulida, licofelona, H-harpaide o clonixinato de lisina). Estos fármacos antiinflamatorios no son limitantes, ya que el experto en la técnica podría identificar fácilmente otros fármacos antiinflamatorios.
En algunos ejemplos, la composición farmacéutica comprende un fármaco que previene o reduce el rechazo del trasplante, por ejemplo, un inmunosupresor. Los inmunosupresores ejemplares incluyen inhibidores de calcineurina (por ejemplo, ciclosporina, tacrolimus (FK506)); inhibidores de la diana de rapamicina en mamíferos (mTOR) (por ejemplo, rapamicina, también conocida como sirolimus); agentes antiproliferativos (por ejemplo, azatioprina, micofenolato de mofetilo, micofenolato sódico); anticuerpos (por ejemplo, basiliximab, daclizumab, muromonab); corticoesteroides (por ejemplo, prednisona). Estos fármacos que previenen o reducen el rechazo de trasplantes no son limitantes, ya que el experto en la técnica podría identificar fácilmente otros fármacos que previenen o reducen el rechazo de trasplantes.
En algunos casos, la composición farmacéutica comprende un fármaco antitrombótico, por ejemplo, un fármaco antiplaquetario, un fármaco anticoagulante o un fármaco trombolítico.
Los fármacos antiplaquetarios ejemplares incluyen un inhibidor de ciclooxigenasa irreversible (por ejemplo, aspirina o triflusal); un inhibidor del receptor de adenosina difosfato (ADP) (por ejemplo, ticlopidina, clopidogrel, prasugrel o tricagrelor); un inhibidor de la fosfodiesterasa (por ejemplo, cilostazol); un inhibidor de glucoproteína IIB/IIIA (por ejemplo, abciximab, eptifibatida o tirofibán); un inhibidor de la recaptación de adenosina (por ejemplo, dipiridamol); o un inhibidor de tromboxano (por ejemplo, inhibidor de tromboxano sintasa, un inhibidor del receptor de tromboxano, tal como terutrobán). Estos fármacos antiplaquetarios no son limitantes, ya que el experto en la técnica podría identificar fácilmente otros fármacos antiplaquetarios.
Los fármacos anticoagulantes ejemplares incluyen cumarinas (por ejemplo, warfarina, acenocumarol, fenprocumón, atromentina, brodifacum o fenindiona); heparina y derivados de la misma (por ejemplo, heparina, heparina de bajo peso molecular, fondaparinux o idraparinux); inhibidores del factor Xa (por ejemplo, rivaroxabán, apixabán, edoxabán, betrixabán, darexabán, letaxabán o eribaxabán); inhibidores de trombina (por ejemplo, hirudina, lepirudina, bivalirudina, argatrobán o dabigatrán); proteína antitrombina; batroxobina; hementina; y trombomodulina. Estos fármacos anticoagulantes no son limitantes, ya que el experto en la técnica podrá identificar fácilmente otros fármacos anticoagulantes.
Los fármacos trombolíticos ejemplares incluyen activador del plasminógeno tisular (t-PA) (por ejemplo, alteplasa, reteplasa o tenecteplasa); anistreplasa; estreptoquinasa; o urocinasa.
En otros ejemplos, la composición farmacéutica comprende un fármaco que previene la reestenosis, por ejemplo, un fármaco antiproliferativo, un fármaco antiinflamatorio o un fármaco antitrombótico. En el presente documento se describen fármacos antiproliferativos, fármacos antiinflamatorios y fármacos antitrombóticos ejemplares.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende un fármaco que trata o previene una infección, por ejemplo, un antibiótico. Los antibióticos adecuados incluyen, pero no se limitan a, antibióticos betalactámicos (por ejemplo, penicilinas, cefalosporinas, carbapenémicos), polimixinas, rifamicinas, lipiarmicinas, quinolonas, sulfonamidas, macrólidos lincosamidas, tetraciclinas, aminoglucósidos, lipopéptidos cíclicos (por ejemplo, daptomicina), glicilciclinas (por ejemplo, tigeciclina), oxazonidinonas (por ejemplo, linezolid) y lipiarmicinas (por ejemplo, fidazomicina). Por ejemplo, los antibióticos incluyen eritromicina, clindamicina, gentamicina, tetraciclina, meclociclina, sulfacetamida (sódica), peróxido de benzoílo y ácido azelaico. Las penicilinas adecuadas incluyen amoxicilina, ampicilina, bacampicilina, carbenicilina, cloxacilina, dicloxacilina, flucloxacilina, mezlocilina, nafcilina, oxacilina, penicilina g, penicilina v, piperacilina, pivampicilina, pivmecilinam y ticarcilina. Las cefalosporinas ejemplares incluyen cefacetrilo, cefadroxilo, cefalexina, cefaloglicina, cefalonio, cefaloridina, cefalotina, cefapirina, cefatrizina, cefazaflur, cefazedona, cefazolina, cefradina, cefroxadina, ceftezol, cefaclor, cefamandol, cefmetazol, cefonicid, cefotetán, cefoxitina, cefprozilo, cefuroxima, cefuzonám, cefcapeno, cefdaloxima, cefdinir, cefditoreno, cefetamet, cefixima, cefmenoxima, cefodizima, cefotaxima, cefpimizol, cefpodoxima, cefteram, ceftibuteno, ceftiofur, ceftioleno, ceftizoxima, ceftriaxona, ceftazidima, cefclidina, cefepima, ceflurprenam, cefoselis, cefozoprano, cefpiroma, cequinoma, ceftobiprol, ceftarolina, cefaclomezina, cefaloram, cefaparol, cefcanel, cefedrlor, cefempidona, cefetrizol, cefivitril, cefmatileno, cefmepidio, cefovecina, cefoxazol, cefrotil, cefsumida, cefuracetima y ceftióxido. Los monobactámicos incluyen aztreonam. Los carbapenémicos adecuados incluyen imipenem/cilastatina, doripenem, meropenem y ertapenem. Los macrólidos ejemplares incluyen azitromicina, eritromicina, laritromicina, diritromicina, roxitromicina y telitromicina. Las lincosamidas incluyen clindamicina y lincomicina. Las estreptograminas ejemplares incluyen pristinamicina y quinupristina/dalfopristina. Los antibióticos aminoglucósidos adecuados incluyen amikacina, gentamicina, kanamicina, neomicina, netilmicina, paromomicina, estreptomicina y tobramicina. Las quinolonas ejemplares incluyen flumequina, ácido nalidíxico, ácido oxolínico, ácido piromídico, ácido pipemídico, rosoxacina, ciprofloxacina, enoxacina, lomefloxacina, nadifloxacina, norfloxacina, ofoxacina, pefloxacina, rufloxacina, balofloxacina, gatifloxacina, repafloxacina, levofloxacina, moxifloxacina, pazufloxacina, esparfloxacina, temafloxacina, tosufloxacina, besifloxacina, clinafoxacina, gemifloxacina, sitafloxacina, trovafloxacina y prulifloxacina. Las sulfonamidas adecuadas incluyen sulfametizol, sulfametoxazol y trimetoprim-sulfametoxazona. Las tetraciclinas ejemplares incluyen demeclociclina, doxiciclina, minociclina, oxitetraciclina, tetraciclina y tigeciclina. Otros antibióticos incluyen cloranfenicol, metronidazol, tinidazol, nitrofurantoína, vancomicina, teicoplanina, telavancina, linezolid, cicloserina, rifampina, rifabutina, rifapentina, bacitracina, polimixina B, viomicina y capreomicina. El experto en la técnica podría identificar fácilmente otros antibióticos útiles en los dispositivos y procedimientos descritos en el presente documento.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende un fármaco que reduce la degeneración macular. Un tratamiento común actualmente para la degeneración macular implica la inyección de compuestos antiangiogénesis por vía intraocular (Lucentis, Eylea). Las inyecciones intraoculares repetidas a veces son mal toleradas por los pacientes, lo que da lugar a un bajo cumplimiento por parte del paciente. Como se describe en el presente documento, la capacidad de recargar de forma no invasiva los depósitos de fármacos para la degeneración macular mejora significativamente el cumplimiento por parte del paciente y la tolerancia del paciente al tratamiento para la enfermedad, por ejemplo, degeneración macular. La liberación controlada y repetida, que es posible gracias a la recarga del dispositivo, permite administrar menos dosis de fármacos y mejorar la comodidad del paciente.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende un fármaco que previene el rechazo inmunitario. Antes de la invención descrita en el presente documento, para prevenir el rechazo inmunitario de células, tejidos u órganos completos, los pacientes requerían una terapia de por vida con fármacos sistémicos antirrechazo que causan efectos secundarios significativos y debilitan el sistema inmunitario, aumentando el riesgo de infección y otras complicaciones de los pacientes. La capacidad de liberar localmente fármacos antirrechazo desde un dispositivo de liberación de fármacos y de recargar repetidamente el dispositivo de liberación de fármacos permite un tratamiento antirrechazo más localizado con menos efectos secundarios sistémicos, mejorada tolerabilidad y mejor eficacia.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende un fármaco que previene la trombosis. Algunos dispositivos vasculares, tales como los injertos vasculares y las endoprótesis vasculares recubiertas, provocan trombosis, en la que el cuerpo genera una respuesta a los dispositivos mediada por trombina. Los fármacos antitrombóticos liberados de estos dispositivos permiten la inhibición temporal del proceso de trombosis, pero los dispositivos tienen una cantidad limitada de fármacos y no pueden prevenir la trombosis después de que el suministro de fármacos se haya agotado. Dado que estos dispositivos se implantan para largos períodos de tiempo (potencialmente para toda la vida del paciente), la inhibición temporal de la trombosis no es suficiente. La capacidad de recargar repetidamente estos dispositivos con fármacos antitrombóticos y de liberar el fármaco mejora significativamente los resultados clínicos y permite la inhibición de la trombosis a largo plazo.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende un fármaco que trata la inflamación. La inflamación crónica se caracteriza por una inflamación persistente debida a patógenos no degradables, infecciones víricas o reacciones autoinmunitarias y puede durar años y dar lugar a destrucción de tejidos, fibrosis y necrosis. En algunos casos, la inflamación es una enfermedad localizada, pero las intervenciones clínicas casi siempre son sistémicas. Los fármacos antiinflamatorios administrados sistémicamente tienen efectos secundarios significativos que incluyen problemas gastrointestinales, cardiotoxicidad, tensión arterial alta y daño renal, reacciones alérgicas y, posiblemente, un riesgo incrementado de infección. La capacidad de liberar repetidamente fármacos antiinflamatorios tales como AINE e inhibidores de COX-2 podría reducir estos efectos secundarios. Los dispositivos de liberación de fármacos recargables implantados o inyectados en un sitio de inflamación crean la capacidad de proporcionar atención antiinflamatoria localizada y a largo plazo mientras se evitan los efectos secundarios sistémicos.
En algunos modos de realización, el polímero del dispositivo y/o la recarga de fármacos comprende un polipéptido y/o un polisacárido. En algunos ejemplos, el polímero del dispositivo y/o la recarga de fármacos comprende un polímero seleccionado del grupo que consiste en colágeno, alginato, polisacáridos, polietilenglicol (PEG), poli(glucólido) (PGA), poli(L-láctido) (PLA) o poli(láctido-co-glucólido) (PLGA) y poli(ácido láctico-co-glicólico). En un modo de realización preferente, el polímero del dispositivo y/o el polímero de la recarga de fármacos comprenden un alginato.
En algunos casos, el polímero del dispositivo está en forma de hidrogel, por ejemplo, un hidrogel de alginato. En algunos ejemplos, el alginato se modifica mediante un péptido de adhesión celular, por ejemplo, RGD. En algunos ejemplos, el polímero de la recarga comprende alginato, por ejemplo, modificado por un péptido de adhesión celular, por ejemplo, RGD.
En algunos ejemplos, el polímero, por ejemplo, alginato, tal como hidrogel de alginato, se degrada con el tiempo, por ejemplo, in vivo. Por ejemplo, la tasa de degradación se puede controlar ajustando la temperatura, pH, estado de hidratación, porosidad, peso molecular, grado de oxidación y/o densidad de reticulación del polímero, por ejemplo, alginato.
En algunos casos, el polímero del dispositivo tiene un peso molecular (PM) mayor que el polímero de la recarga. Por ejemplo, el polímero del dispositivo comprende más de una cadena de un polímero, por ejemplo, alginato. En algunos casos, las cadenas de polímero, por ejemplo, alginato, están reticuladas. Por ejemplo, el polímero está reticulado por un catión, por ejemplo, un catión divalente o trivalente, tal como Ca2+.
En algunos modos de realización, el polímero de la recarga comprende una cadena de un polímero, por ejemplo, alginato. En algunos casos, el polímero de la recarga comprende una cadena libre de polímero, por ejemplo, alginato, es decir, el polímero no comprende cadenas de polímero reticuladas, por ejemplo, cadenas de alginato.
Por ejemplo, el polímero de la recarga, por ejemplo, que comprende alginato, tiene un peso molecular (PM) de 1000 kDa o menos, por ejemplo, 1000 kDa, 900 kDa, 800 kDa, 700 kDa, 600 kDa, 500 kDa, 400 kDa, 350 kDa, 325 kDa, 300 kDa, 290 kDa, 285 kDa, 280 kDa, 275, kDa, 270 kDa, 260 kDa, 250 kDa, 240 kDa, 230 kDa, 220 kDa, 210 kDa, 200 kDa, 180 kDa, 160 kDa, 150 kDa, 140 kDa, 120 kDa, 100 kDa o menos.
En otros ejemplos, el polímero de la recarga, por ejemplo, que comprende alginato, tiene un radio hidrodinámico (Rh) de 200 nm o menos, por ejemplo, 200 nm, 180 nm, 160 nm, 140 nm, 120 nm, 100 nm, 90 nm., 80 nm, 70 nm, 60 nm, 50 nm, 44 nm, 40 nm, 35 nm, 30 nm, 25 nm, 20 nm, 17 nm, 15 nm, 12 nm, 10 nm o menos. El radio hidrodinámico se mide usando procedimientos estándar en la técnica.
En algunos modos de realización, el polímero de la recarga se conjuga, por ejemplo, por medio de un enlace covalente, a la molécula diana. En algunos modos de realización, el polímero del dispositivo se conjuga, por ejemplo, por medio de un enlace covalente, al resto de reconocimiento de la diana. En algunos casos, el polímero, por ejemplo, alginato, se conjuga con un ácido nucleico en el extremo 3', el extremo 5' o en el medio del ácido nucleico. Por ejemplo, el polímero, por ejemplo, alginato, se conjuga con el extremo 3' de una molécula de ácido nucleico, por ejemplo, ADN.
En el presente documento se describe un kit para la liberación de fármacos que comprende un dispositivo de liberación de fármacos y una recarga de fármacos, donde el dispositivo de liberación de fármacos comprende un material, una composición farmacéutica y un resto de reconocimiento de la diana. Los materiales adecuados incluyen un polímero, una proteína, un hidrogel (por ejemplo, un hidrogel sintético o un hidrogel biológico), un organogel, una cerámica, un composite, un metal, una madera o un material de vidrio. La recarga de fármacos comprende una composición farmacéutica y una diana. Opcionalmente, la recarga de fármacos comprende además un nanovehículo, por ejemplo, un polímero. La diana y el resto de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes. La recarga de fármacos es móvil hasta que la diana en la recarga de fármacos se une al resto de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de fármacos y, tras la unión de la diana al resto de reconocimiento de la diana, la recarga de fármacos suministra la composición farmacéutica al dispositivo de liberación de fármacos, recargando de este modo el dispositivo de liberación de fármacos.
La invención también se caracteriza por el sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso en la recarga de un dispositivo de liberación de fármacos in vivo, en el que i) el dispositivo de liberación de fármacos es para la administración al sujeto y al implante en una localización deseada dentro del sujeto; y ii) la recarga de fármacos es para la administración posterior al sujeto; opcionalmente, en el que la recarga de fármacos es para la administración posterior al sujeto en un sitio localizado lejos del dispositivo; en el que la recarga de fármacos es móvil dentro del sujeto hasta que la molécula diana en la recarga de fármacos se une a la molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de fármacos en la localización deseable dentro del sujeto; y la molécula de reconocimiento de la diana y la molécula de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes; y en el que, tras la unión de la molécula diana a la molécula de reconocimiento de la diana, el conector escindible se escinde y la recarga de fármacos suministra la composición farmacéutica al dispositivo de liberación de fármacos, recargando de este modo el dispositivo de liberación de fármacos. Posteriormente, el fármaco se libera del dispositivo de liberación de fármacos.
De acuerdo con los sistemas para su uso descritos en el presente documento, una recarga es para administración por vía oral, intraperitoneal, intravenosa, intraarterial, rectal, bucal, sublingual, intraocular, intranasal, transdérmica, transmucosa, subcutánea, intramuscular, epidural, intracraneal, intracerebral, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación.
Los procedimientos descritos en el presente documento también incluyen recargar un dispositivo de liberación de fármacos con una recarga de base magnética. Por ejemplo, la diana y el resto de reconocimiento de la diana, por ejemplo, la molécula, forman un par de unión magnético de dos componentes. De forma alternativa, el dispositivo y la diana forman un par de unión magnético de dos componentes o el dispositivo y la composición farmacéutica forman un par de unión magnético de dos componentes. En algunos casos, el par de unión de dos componentes es intrínsecamente magnético. De forma alternativa, se aplica un campo magnético al dispositivo de liberación de fármacos para magnetizar el dispositivo de liberación de fármacos antes de administrar la recarga magnética de fármaco.
En algunos ejemplos, el sistema para su uso comprende además repetir la etapa ii) como se describe anteriormente al menos 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 o más veces, por ejemplo, indefinidamente.
Por ejemplo, la recarga de fármacos es para la administración posterior en un sitio que se localiza a al menos 5 cm (por ejemplo, al menos 5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 1 m, 1,5 m, 2 m, 2,5 m, 3 m o más) del centro del dispositivo.
En algunos modos de realización, el intervalo de tiempo entre la administración del dispositivo de liberación de fármacos y la administración de una recarga de fármacos es de al menos 1 día, por ejemplo, al menos 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7 días, 1, 2, 3 o 4 semanas, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12 meses, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 años o más. En algunos casos, el intervalo de tiempo entre la administración de una recarga de fármacos y una recarga posterior es de al menos 1 día, por ejemplo, al menos 1, 2, 3, 4, 5, 6 o 7 días, 1,2, 3 o 4 semanas, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 o 12 meses, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 años o más.
La invención también proporciona el sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso en el mantenimiento o la reducción del tamaño de un tumor en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; opcionalmente en el que el dispositivo de liberación de fármacos se recarga una pluralidad de veces mediante la administración de la recarga de fármacos; opcionalmente en el que la recarga de fármacos es para la administración por vía oral, bucal, sublingual, rectal, intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal, subcutánea, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica, epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, transmucosa o por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación; opcionalmente en el que el fármaco antineoplásico comprende doxorrubicina; opcionalmente en el que el sujeto padece un cáncer que es un cáncer sólido o un cáncer hematológico.
La invención también proporciona el sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso en la reducción de la progresión del cáncer en un sujeto que lo necesite, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; opcionalmente en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga administrando la recarga de fármacos al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa o intraarterial; (ii) opcionalmente en el que se repite la etapa (i); reduciendo de este modo la progresión del cáncer en el sujeto.
De acuerdo con los procedimientos descritos en el presente documento, el dispositivo se puede administrar en un espacio vacío del tumor, por ejemplo, durante la resección del tumor. El dispositivo se puede administrar en un tumor, o cerca (por ejemplo, dentro de 10 cm o menos de un perímetro, por ejemplo, 10 cm, 5 cm, 2,5 cm, 1 cm, 5 mm, 2,5 mm, 1 mm o menos de un perímetro) de un tumor.
El tamaño del tumor se puede mantener, es decir, el tamaño del tumor después de la administración del fármaco antineoplásico varía en menos del 10 % con respecto al tamaño del tumor antes de la administración del fármaco antineoplásico. En algunos ejemplos, el tamaño del tumor se reduce en al menos 1,5 veces, por ejemplo, al menos 1,5 veces, 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces, 6 veces, 7 veces, 8 veces, 9 veces, 10 veces, 20 veces, 50 veces, 100 veces o más en comparación con el tamaño del tumor antes de la administración del dispositivo y/o una recarga. Los procedimientos/dispositivos descritos en el presente documento pueden eliminar completamente un tumor en el sujeto. El tamaño de un tumor se puede medir por el área o el diámetro del tumor, por ejemplo, en una radiografía, una tomografía por emisión de positrones (PET), una resonancia magnética (RMN) o una tomografía computarizada (TC).
En otros ejemplos, los procedimientos descritos en el presente documento son eficaces para ralentizar la progresión del cáncer y/o el crecimiento del tumor. Por ejemplo, la tasa de crecimiento tumoral se reduce en al menos 1,5 veces, por ejemplo, al menos 1,5 veces, 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces, 6 veces, 7 veces, 8 veces, 9 veces, 10 veces, 20 veces, 50 veces, 100 veces o más, en comparación con la tasa de crecimiento antes de la administración de un dispositivo o recarga descrito en el presente documento. En algunos casos, los procedimientos descritos en el presente documento detienen completamente la progresión del cáncer y/o el crecimiento del tumor.
En algunos casos, un fármaco antineoplásico incluye una molécula pequeña, un péptido o polipéptido, una proteína o fragmento de la misma (por ejemplo, un anticuerpo o fragmento del mismo) o un ácido nucleico.
Los fármacos antineoplásicos ejemplares se describen anteriormente. En un modo de realización, el fármaco antineoplásico comprende doxorrubicina.
De acuerdo con algunos sistemas para su uso de la invención, el sujeto padece un cáncer. Por ejemplo, el cáncer es un cáncer sólido de un cáncer hematológico. Los cánceres sólidos ejemplares incluyen, pero no se limitan a, melanoma (por ejemplo, melanoma metastásico, irresecable), cáncer renal (por ejemplo, carcinoma de células renales), cáncer de próstata (por ejemplo, cáncer de próstata metastásico resistente a la castración), cáncer de ovario (por ejemplo, cáncer de ovario epitelial, tal como cáncer de ovario epitelial metastásico), cáncer de mama (por ejemplo, cáncer de mama triple negativo), glioblastoma y cáncer de pulmón (por ejemplo, carcinoma de pulmón no microcítico). Los cánceres hematológicos ejemplares incluyen leucemia o linfoma. Por ejemplo, una leucemia es leucemia linfocítica aguda (LLA), leucemia mielógena aguda (LMA), leucemia linfocítica crónica (LLC), linfoma linfocítico de células pequeñas (LLCP), leucemia mielógena crónica (LMC) o leucemia monocítica aguda (LMoA). Por ejemplo, un linfoma es linfoma folicular, linfoma hodgkiniano (por ejemplo, subtipo esclerosante nodular, subtipo de celularidad mixta, subtipo rico en linfocitos o subtipo con depleción de linfocitos) o linfoma no hodgkiniano. En algunos modos de realización, el sujeto padece un cáncer no metastásico.
La invención también proporciona un sistema de liberación de fármacos recargable para su uso en promover la cicatrización en un sujeto que lo necesite, en el que la composición farmacéutica promueve la angiogénesis y/o maduración o remodelación de un vaso sanguíneo existente; opcionalmente en el que
(i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga administrando la recarga de fármacos al sujeto;
(ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i);
promoviendo de este modo la cicatrización en el sujeto.
En algunos casos, la recarga de fármacos es para administración por vía oral, bucal, sublingual, rectal, intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal, subcutánea, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica, epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, transmucosa o por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación.
Las composiciones farmacéuticas que promueven la angiogénesis y/o maduración o remodelación de un vaso sanguíneo existente incluyen, pero no se limitan a, factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), por ejemplo, VEGFA, VEGFB, VEGFC o VEGFD, y/o IGF, por ejemplo, IGF-1, factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), angiopoyetina (ANG) (por ejemplo, Ang1 o Ang2), metaloproteinasa de la matriz (MMP), ligando 4 de tipo delta (DLL4) y combinaciones de los mismos.
La invención también incluye un sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso en la reducción o el control de la inflamación en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un agente antiinflamatorio; opcionalmente en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga administrando la recarga de fármacos al sujeto; (ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i); reduciendo o controlando de este modo la inflamación en el sujeto. En el presente documento se describen agentes antiinflamatorios.
En algunos casos, la recarga de fármacos es para administración por vía oral, bucal, sublingual, rectal, intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal, subcutánea, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica, epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, transmucosa o por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación.
En el presente documento se describe un procedimiento para prevenir o reducir la reestenosis en un sujeto que lo necesite, que comprende las etapas de:
i) administrar un dispositivo de liberación de fármacos al sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un agente antiinflamatorio, un agente antiproliferativo y/o un agente antitrombótico;
ii) administrar posteriormente una recarga descrita en el presente documento al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa o intraarterial;
iii) opcionalmente repetir la etapa ii);
iv) previniendo o reduciendo de este modo la reestenosis en el sujeto.
En el presente documento se describen ejemplos de agentes antiinflamatorios, antiproliferativos y antitrombóticos. En algunos ejemplos, el dispositivo de liberación de fármacos comprende un dispositivo médico, por ejemplo, una endoprótesis vascular, injerto o catéter, por ejemplo, una endoprótesis vascular, injerto o catéter liberador de fármacos. Por ejemplo, un hidrogel de la invención se incorpora en/sobre un dispositivo médico, por ejemplo, una endoprótesis vascular, injerto o catéter, por ejemplo, endoprótesis vascular, injerto o catéter liberador de fármacos. En algunos ejemplos, una endoprótesis vascular, injerto o catéter liberador de fármacos se recubre con una composición farmacéutica que inhibe el crecimiento de tejido y/o reduce el riesgo de (previene la) reestenosis, por ejemplo, reestenosis por tejido cicatricial y/o proliferación celular.
También se describen en el presente documento endoprótesis vasculares recubiertas con recubrimientos de polímeros no degradables incluyendo, pero sin limitarse a, poli(metacrilato de n-butilo), poli(estireno-b-isobutilenob-estireno), poli(etileno-co-acetato de vinilo), fluoropolímero y polifosforilcolina que incorpora un motivo de química clic (incluyendo, pero sin limitarse a, acida, ciclooctino, norborneno, tetracina, cicloocteno, etc.) incorporado como monómero durante la polimerización o como caperuza para el polímero en una etapa posterior. De forma alternativa, el recubrimiento podría ser un polímero degradable tal como poli(ácido láctico-co-glicólico), poli-L-láctido que incorpora un bloque de construcción de química clic (incluyendo, pero sin limitarse a, acida, ciclooctino, norborneno, tetracina, cicloocteno, etc.), bloque de construcción incorporado durante la polimerización o como bloque de terminación en una etapa posterior.
Por ejemplo, la composición farmacéutica, por ejemplo, en/sobre un dispositivo médico, comprende un agente antiinflamatorio, antineoplásico, antiproliferativo, inhibidor de la migración, modulador de la matriz extracelular (MEC), potenciador de la cicatrización, factor de reendotelización y/o agente antitrombótico como se describe en el presente documento. Por ejemplo, una recarga descrita en el presente documento suministra una composición farmacéutica, por ejemplo, que comprende un agente antiinflamatorio, antineoplásico, antiproliferativo, inhibidor de la migración, modulador de la matriz extracelular (MEC), potenciador de la cicatrización, factor de reendotelización y/o agente antitrombótico, al dispositivo médico, recargando de este modo el dispositivo médico.
Los agentes antineoplásicos/antiinflamatorios ejemplares incluyen sirolimus, tacrolimus, everolimus, leflunomida, m-predinisolona, dexametasona, interferón r-1b, ácido micofenólico, mizoribina, ciclosporina y tranilast. Los agentes antiproliferativos ejemplares incluyen 7-hexanoiltaxol (QP-2), Taxol (paclitaxel), actinomicina, metotraxato, angiopeptina, vincristina, mitomicina, estatinas (por ejemplo, atorvastatina, cerivastatina, fluvastatina, lovastatina, mevastatina, pitavastatina, pravastatina, rosuvastatina y simvastatina), C-myc antisentido, Abbott ABT-578 (también llamado Zotarolimus), RestenASE, 2-cloro-desoxiadenosina, ribozima del antígeno nuclear de células proliferantes (PCNA), biolimus A9, sirolimus, novolimus y miolimus. Los inhibidores de migración / moduladores de MEC ejemplares incluyen batmastat, inhibidores de prolil hidroxilasa (por ejemplo, FG-4539 y FG-2216), halfunginona, inhibidores de proteinasa C y probucol. Los potenciadores de la cicatrización / factores de reendotelización incluyen BCP671, factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), estradioles, compuestos donantes de óxido nítrico (NO), anticuerpos de células progenitoras del endotelio (CPE) y Biorest. Véase, por ejemplo, Htay et al. Vasc. Health Risk Manag. 1.4(2005):263-76 en la Tabla 1; y Abizaid et al. Circulation: Cardiovascular Interventions. 3(2010):384-93 en la Tabla 1.
En algunos ejemplos, la inflamación es crónica, por ejemplo, causada por artritis reumatoide.
Por ejemplo, el sujeto es un mamífero, por ejemplo, un ser humano, mono, primate, perro, gato, caballo, vaca, cerdo, oveja o cabra. Por ejemplo, el sujeto es un ser humano.
También se describe en el presente documento un procedimiento para prevenir un infarto cardíaco en un sujeto que lo necesite, que comprende las etapas de:
i) administrar un dispositivo de liberación de fármacos al sujeto;
ii) administrar posteriormente una recarga descrita en el presente documento al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa, intraarterial o por medio de inyección directamente en el corazón; opcionalmente repetiendo la etapa ii);
previniendo de este modo un infarto cardíaco en el sujeto.
El dispositivo se puede administrar, por ejemplo, inyectar o implantar, directamente en el corazón del sujeto. El dispositivo puede comprender una endoprótesis vascular liberadora de fármaco; o el dispositivo puede recubrir/incorporarse a/adherirse a una endoprótesis vascular liberadora de fármaco. El dispositivo de liberación de fármacos y/o la recarga pueden comprender una composición farmacéutica descrita en el presente documento, por ejemplo, un agente antiinflamatorio, antineoplásico, agente antiproliferativo, inhibidor de la migración, modulador de la matriz extracelular (MEC), potenciador de la cicatrización, factor de reendotelización y/o agente antitrombótico descritos anteriormente. La composición farmacéutica previene futuros infartos de miocardio, por ejemplo, reduciendo la estenosis de los vasos sanguíneos y reduciendo la reestenosis de los vasos, por ejemplo, vasos en los que se ha colocado una endoprótesis vascular o vasos en sujetos que se han sometido a cirugía correctiva, por ejemplo, revascularización quirúrgica.
También se describe en el presente documento un procedimiento para prevenir o reducir el rechazo de trasplantes de órganos/tejidos/células en un sujeto que lo necesite, que comprende las etapas de:
i) administrar un dispositivo de liberación de fármacos al sujeto, en el que el dispositivo comprende una composición farmacéutica que comprende un fármaco antirrechazo de trasplante;
ii) administrar posteriormente una recarga descrita en el presente documento al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa, intraarterial o por medio de inyección o implantación;
iii) opcionalmente repetir la etapa ii);
previniendo o reduciendo de este modo el rechazo del trasplante de órganos/tejidos/células en el sujeto.
Por ejemplo, el dispositivo se administra (por ejemplo, se implanta o inyecta) localmente en o cerca del sitio del trasplante (por ejemplo, dentro de 10 cm o menos de un perímetro, por ejemplo, 10 cm, 5 cm, 2,5 cm, 1 cm, 5 mm, 2,5 mm, 1 mm o menos de un perímetro) del órgano/tejido trasplantado. De forma alternativa, el dispositivo se administra en el órgano/tejido trasplantado. Se pueden administrar al menos dos, por ejemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10, dispositivos dentro o alrededor del órgano/tejido trasplantado. El dispositivo y la recarga pueden contener un fármaco antirrechazo de trasplante, por ejemplo, un inmunosupresor descrito anteriormente.
La invención también proporciona un sistema de liberación de fármacos recargable para su uso en el tratamiento de una enfermedad ocular en un sujeto que lo necesite, en el que la composición farmacéutica trata dicha enfermedad ocular; opcionalmente en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga administrando la recarga de fármacos en el ojo del sujeto; opcionalmente (ii) repitiendo la etapa (i); tratando de este modo una enfermedad ocular en el sujeto. Por ejemplo, la enfermedad ocular incluye cataratas, glaucoma, enfermedad de la retina, enfermedad de la córnea, arteritis temporal o degeneración macular.
Este enfoque implica la liberación de un dispositivo recargable al ojo, por ejemplo, por vía tópica, o en la parte posterior del ojo, por ejemplo, por vía intraocular, para una liberación localizada. Las cargas activas de fármacos recargables se administran ya sea a través de inyección en el ojo, como colirio o de forma sistémica. La capacidad de recargar los dispositivos de liberación de fármacos como se describe en el presente documento permite reducir la frecuencia de dosificación, mejorar el control sobre la liberación y presentación del fármaco y mejorar la eficacia de la enfermedad.
En el presente documento también se describen usos de los sistemas de liberación/recarga de fármacos para liberar medicamentos antirrechazo e inmunomoduladores en sitios de trasplante de órganos, para suministrar medicamentos inmunomoduladores a geles administrados (por ejemplo, inyectados) para el tratamiento de la artritis, para liberar antibióticos en sitios de infección del implante (por ejemplo, tales como infecciones asociadas a implantes ortopédicos) o para liberar antibióticos en dispositivos implantados durante una cirugía para la osteomielitis. Por ejemplo, implantes ortopédicos tales como cualquier diartrosis (por ejemplo, una prótesis articular, por ejemplo, de rodilla, cadera), tornillos óseos y otros dispositivos ortopédicos se recubren con un polímero que contiene un resto de reconocimiento de la diana y una composición farmacéutica y se recargan con una composición que comprende una molécula diana y una composición farmacéutica, como se describe anteriormente.
En algunos casos, el dispositivo comprende un implante ortopédico recubierto con un recubrimiento de polímero, por ejemplo, polietileno, que incorpora un motivo de química clic (incluyendo, pero sin limitarse a, acida, ciclooctino, norborneno, tetracina, cicloocteno, etc.). De forma alternativa, el implante ortopédico comprende un polímero blando, tal como una cúpula articulada de polietileno, que incorpora un motivo de química clic, tal como un implante de rodilla blando. En esta aplicación, las cargas activas de fármacos recargables dirigidas al dispositivo comprenden compuestos antimicrobianos, por ejemplo, antibióticos.
En otro ejemplo, el dispositivo de liberación de fármacos (por ejemplo, polímero) se deposita o implanta en el momento de una cirugía de extirpación de partes de un hueso que está enfermo o necrótico o de una cirugía de reparación del hueso dañado mediante la inserción de una prótesis o sustancia ósea de relleno. Por ejemplo, el dispositivo de liberación de fármacos que contiene el resto de reconocimiento de la diana tiene la forma de una pasta polimérica, cera ósea o cemento óseo cargados con antibiótico que, a continuación, se recarga in situ mediante la administración sistémica de antibióticos (composición de recarga de fármacos que contiene la molécula diana) para combatir la osteomielitis. En otro ejemplo, el dispositivo que comprende un gel o esqueleto se implanta o inyecta en una parte infectada del hueso. El dispositivo comprende un gel o esqueleto modificado con motivos de química clic (incluyendo, pero sin limitarse a, acida, ciclooctino, norborneno, tetracina, cicloocteno, etc.). En esta aplicación, las cargas activas de fármacos recargables dirigidas al dispositivo comprenden compuestos antimicrobianos, por ejemplo, antibióticos.
Los cementos óseos se han usado para anclar diartrosis (por ejemplo, articulaciones de cadera, articulaciones de rodilla, articulaciones de hombro y articulaciones de codo) durante más de medio siglo. Las diartrosis (denominadas prótesis) se anclan con cemento óseo. El cemento óseo llena el espacio libre entre la prótesis y el hueso y desempeña el importante papel de ser una zona elástica. Los cementos óseos se proporcionan como materiales de dos componentes. Los cementos óseos consisten en un polvo (es decir, microesferas de poli(metacrilato de metilo) (PMMA) prepolimerizado y/o de copolímero de PMMA o metacrilato de metilo (MMA) y/o polvo amorfo, radioopacificante o iniciador) y un líquido (monómero de MMA, estabilizador o inhibidor). Los dos componentes se mezclan y se produce una polimerización por radicales libres del monómero cuando el iniciador se mezcla con el acelerante.
En un aspecto, el dispositivo recargable descrito en el presente documento constituye una versión modificada de cemento óseo en la que el PMMA prepolimerizado contiene un motivo de química clic (incluyendo, pero sin limitarse a, acida, ciclooctino, norborneno, tetracina, cicloocteno, etc.). De forma alternativa, se incorporan motivos de química clic en el componente líquido como monómeros.
En otro ejemplo, el dispositivo de liberación de fármacos (por ejemplo, polímero) se deposita o implanta en el momento de la cirugía para proporcionar analgésicos localmente. Por ejemplo, el dispositivo de liberación de fármacos se coloca en el sitio de la cirugía para concentrar la liberación de fármacos, incluyendo la liberación de la recarga de fármacos, en el sitio del tejido, permitiendo de este modo el uso de dosis de fármaco más bajas. De esta manera, se reduce la incidencia de dependencia o adicción a fármacos / sustancias químicas.
La invención incluye el sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso en el tratamiento de la arritmia en un sujeto que lo necesite, en el que la composición farmacéutica trata dicha arritmia; opcionalmente en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga administrando la recarga de fármacos en el corazón del sujeto; (ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i); tratando de este modo la arritmia en el sujeto.
Existen muchas clases de medicamentos antiarrítmicos con diferentes mecanismos de acción y cada clase comprende muchos fármacos individuales diferentes. Aunque el objetivo del tratamiento farmacológico es prevenir la arritmia, casi todos los fármacos antiarrítmicos tienen el potencial de actuar como un proarrítmico y tienen una toxicidad colateral significativa. La liberación llevada a cabo por el dispositivo de liberación de fármacos descrito en el presente documento reduce esta toxicidad colateral.
Por ejemplo, en algunos casos, el dispositivo comprende un gel o esqueleto implantado o inyectado en un sitio del corazón que experimenta arritmia, por ejemplo, durante una intervención quirúrgica. El dispositivo comprende un gel o esqueleto modificado con motivos de química clic (incluyendo, pero sin limitarse a, acida, ciclooctino, norborneno, tetracina, cicloocteno, etc.). Las cargas activas de fármacos recargables se dirigen al dispositivo. Los fármacos antiarrítmicos adecuados incluyen, pero no se limitan a: quinidina, procainamida, disopiramida, lidocaína, fenitoína, mexiletina, tocainida, encainida, flecainida, propafenona, moricizina, carvedilol, propranolol, esmolol, timolol, metoprolol, atenolol, bisoprolol, amiodarona, sotalol, ibutilida, dofetilida, dronedatrona, verapamilo, dilitiazem, adenosina y digoxina.
También se describen en el presente documento procedimientos para evaluar el cumplimiento del tratamiento farmacológico, es decir, los procedimientos descritos en el presente documento se utilizan para determinar si un paciente ha cumplido las instrucciones, por ejemplo, instrucciones del médico, con respecto a la administración de un fármaco, por ejemplo, un fármaco sujeto a prescripción médica. Por ejemplo, los procedimientos para evaluar el cumplimiento del tratamiento farmacológico por parte del paciente se llevan a cabo administrando, por ejemplo, administrando por vía oral, un dispositivo de cumplimiento del tratamiento farmacológico a un sujeto que lo necesite, en el que el dispositivo comprende un resto de reconocimiento de la diana, por ejemplo, una molécula. El dispositivo de liberación de fármacos comprende opcionalmente un material, por ejemplo, un polímero, una proteína, un hidrogel (por ejemplo, un hidrogel sintético o un hidrogel biológico), un organogel, una cerámica, un composite, un metal, una madera o un material de vidrio. Posteriormente, se administra al sujeto un fármaco que comprende una composición farmacéutica, una diana y, opcionalmente, un nanovehículo, por ejemplo, un polímero, en el que la diana y el resto de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes. En algunos casos, la diana comprende un marcador detectable unido al mismo. En otros casos, el propio fármaco comprende un marcador detectable unido al mismo. Los marcadores detectables adecuados se seleccionan del grupo que consiste en un tinte fluorescente, una molécula radiactiva y un compuesto paramagnético. El fármaco viaja hasta y se asocia con, por ejemplo, se une a, el dispositivo. Finalmente, se detecta el marcador en el dispositivo y se compara el nivel del marcador en el dispositivo con el nivel del marcador en el dispositivo antes de la administración del fármaco. Cada vez que el paciente administra el fármaco, el nivel del marcador en el dispositivo se incrementa. Por tanto, la determinación del nivel del marcador en el dispositivo confirma si el paciente ha estado administrándose el fármaco conforme a la prescripción; el nivel del marcador es proporcional a la cantidad total del fármaco administrada/tomada por el paciente.
La invención tiene determinadas ventajas sobre los procedimientos existentes, por ejemplo, los descritos en Oneto et al. Acta Biomaterialia 10(2014):5099-5105. Por ejemplo, los sistemas de liberación/recarga de fármacos descritos en el presente documento permiten recargar un dispositivo múltiples veces, recargar un dispositivo a través de administración oral y recargar geles no solo en un sitio subcutáneo sino también geles residentes en sitios de enfermedad. Además, los sistemas de liberación/recarga de fármacos descritos en el presente documento permiten dirigirse a múltiples (por ejemplo, dos o más) localizaciones diferentes con múltiples (por ejemplo, dos o más) químicas diferentes, a diferencia de los procedimientos de Oneto et al., que usan solo un tipo de química y solo se pueden dirigir a una localización.
Otros rasgos característicos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción de los modos de realización preferentes de la misma, y de las reivindicaciones. A menos que se defina de otro modo, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que entiende habitualmente un experto en la técnica a la que pertenece la presente invención. Aunque se pueden usar procedimientos y materiales similares o equivalentes a los descritos en el presente documento en la práctica o la prueba de la presente invención, a continuación se describen procedimientos y materiales adecuados. Además, los materiales, procedimientos y ejemplos son solo ilustrativos y no pretenden ser limitantes.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1A es un esquema para la recarga intravenosa de dispositivos de liberación de fármacos con cargas activas de fármacos terapéuticas. Se implanta un dispositivo de liberación de fármacos en un sitio de tejido diana y se libera el fármaco activo (círculos amarillos) de manera controlada y localizada. La figura 1B es un esquema que muestra que la carga activa de fármacos infundida por vía intravenosa migra hacia el sitio del dispositivo y recarga el polímero con un depósito nuevo de fármaco. La figura 1C es un esquema que muestra que la carga de fármaco infundida por vía intravenosa se une al gel y se libera con el tiempo. La recarga de fármacos por vía intravenosa se puede repetir múltiples veces con la misma carga activa de fármacos o con una diferente.
La figura 2A es un esquema que muestra geles de alginato de calcio conjugado con ADN incubados durante diversos períodos de tiempo con ADN complementario o no complementario marcado fluorescentemente. La figura 2B es un conjunto de imágenes de fluorescencia después de 30 minutos de incubación. La figura 2C es un gráfico que muestra la cuantificación de la fluorescencia retenida en microesferas después de tiempos de incubación variables y eliminar por lavado el ADN no unido. Los valores representan la media y el EEM. * representa p <0,05 mediante la prueba de la t de Student. Los geles de alginato de calcio conjugado con ADN conservan las propiedades de unión a oligonucleótidos.
La figura 3A es un esquema que muestra geles de alginato de calcio compuestos de polímero conjugado con ADN o alginato no conjugado que se incubaron durante diversos períodos de tiempo con alginato libre conjugado con ADN complementario marcado fluorescentemente. La figura 3B es un conjunto de imágenes de fluorescencia después de 1 hora. La figura 3C es un gráfico que cuantifica la fluorescencia retenida en geles después de la incubación durante diferentes períodos de tiempo y de eliminar por lavado el alginato no unido. La figura 3D es un esquema que muestra geles de alginato de calcio compuestos de polímero conjugado con ADN complementario o no complementario que se incubaron durante 30 minutos con cadenas de alginato libre conjugadas con ADN y marcas fluorescentes en IR cercano. La figura 3E es un conjunto de imágenes de epifluorescencia de geles después de eliminar por lavado el alginato no unido. La figura 3F es un gráfico que cuantifica la fluorescencia retenida en geles después de eliminar por lavado el alginato no unido. Los valores representan la media y el EEM. * representa p <0,05 mediante la prueba de la t de Student. Los geles de alginato conjugado con a Dn se unen selectivamente a cadenas de alginato libre conjugadas con ADN complementario.
La figura 4A es un conjunto de imágenes de fluorescencia en un tumor (los círculos amarillos indican la localización del tumor). A ratones C57/B6 que portaban tumores de melanoma B16/F10 se les inyectó intratumoralmente alginato que portaba ADN complementario, ADN no complementario o sin alginato. La migración hacia el tumor se sometió a prueba mediante inyección intravenosa de alginato portador de ADN marcado fluorescentemente. La figura 4b es un gráfico que cuantifica la fluorescencia en el tumor. La figura 4C es un gráfico que muestra la residencia del alginato en el sitio del tumor, cuantificada mediante integración del área bajo la curva durante el período de 6 días para cada grupo experimental. Los valores representan la media y el EEM. (*) representa p <0,05 frente a ADN no complementario y (+) representa p <0,05 frente a controles sin alginato mediante la prueba de la t de Student. Migración mediada por ADN de polímeros de alginato hacia geles intratumorales.
La figura 5A es un esquema que muestra el marco temporal del diseño experimental. A ratones J:Nu se les inyectaron células de cáncer de mama MDA-MB-231 humano el día -35. Posteriormente, a los tumores se les inyectaron el día 0 geles conjugados con ADN, geles de control o PBS con 80 pg de doxorrubicina. A las 2, 3, 4 y 5 semanas después de la inyección de gel, los animales se sometieron a inyecciones i.v. de doxorrubicina conjugada con alginato y ADN o controles de doxorrubicina en inyección intravenosa rápida. La figura 5B es un gráfico que muestra los tamaños de los tumores monitorizados durante 7 semanas después de la inyección de gel para los grupos diana y de control. La figura 5C es un gráfico que muestra el cambio en 3 días del tamaño del tumor después de cada inyección i.v. La figura 5D es una fotografía de tumores de tamaño mediano.
La figura 5E es una gráfica del crecimiento tumoral siete semanas después de la inyección intratumoral en un sistema alg-ADN-dox totalmente dirigido o en sistemas de control con un sistema alg-ADN-dox que no puede realizar migración mediada por ADN, inyecciones i.v. en inyección intravenosa rápida o inyecciones i.v. o intratumorales en inyección intravenosa rápida. Los tamaños de los tumores se normalizaron al tamaño del día 0. Los valores representan la media y el EEM. N >5. * indica significación estadística mediante la prueba de la t de Student. El sistema de recarga de fármacos dio lugar a la detención del crecimiento tumoral in vivo.
La figura 6A es un esquema para la modificación del alginato con tintes de IR cercano. La figura 6B es un conjunto de imágenes de fluorescencia de ratones a los que se les inyectó retroorbitalmente alginato marcado con tinte de IR cercano (excitación 745, emisión 820). Las imágenes se tomaron los días 1, 8 y 22 después de la inyección. La figura 6C es un gráfico que cuantifica la epifluorescencia in vivo durante cuatro semanas en la sangre midiendo la fluorescencia en el hocico. Los valores representan la media y la desviación estándar. N = 5. La figura 6D es un conjunto de imágenes de fluorescencia de un órgano interno dos días después de la inyección. Estas imágenes ilustran el destino del alginato inyectado por vía intravenosa in vivo.
La figura 7A es un esquema de la conjugación de ácido de N-beta-maleimidopropiónico hidracida-TFA (BMPH) y ADN con alginato. La figura 7B es un esquema de un monómero de alginato (~ 1250 monómeros/cadena) modificado con BMPH, los protones en rojo designan aquellos con absorciones a 3­ 4,4 ppm, los protones en azul designan aquellos con absorciones a 6-6,56 ppm. La figura 7C es un espectro de resonancia magnética nuclear (RMN) del alginato modificado con BMPH.
La figura 8 muestra la liberación de doxorrubicina de geles de alginato reticulado con calcio al 2 % durante 21 días. Los valores representan la media y la desviación estándar. N = 4.
La figura 9A es un esquema de las reacciones realizadas con doxorrubicina y alginato para unir la doxorrubicina al alginato a través de un conector de hidrazona hidrolizable. La figura 9B es un gráfico que muestra el perfil de liberación de doxorrubicina unida a hidrazona del alginato oxidado. La figura 9C es un gráfico que muestra la toxicidad celular de la doxorrubicina libre (dox) y de doxorrubicina-alginato unidos por hidrazona (dox-alg) contra células MDA-MB-231 de cáncer de mama. Los valores representan la media y la desviación estándar. N = 3. En estas figuras se representa la carga y liberación de doxorrubicina del alginato oxidado.
La figura 10A es un esquema y un gráfico que representan el direccionamiento del gel por química clic. Se incubaron geles de alginato reticulado con calcio conjugados con acida o de control con fluoróforo que portaba DBCO durante 4 horas a 37 °C. Se cuantificó la fluorescencia retenida. La figura 10B es un esquema y un gráfico que representan el direccionamiento del gel por química clic. Se incubaron geles de alginato reticulado con calcio conjugados con tetracina o de control con fluoróforo que portaba trans-cicloocteno durante 4 horas a 37 °C. Se cuantificó la fluorescencia retenida.
La figura 11A es un esquema de reacción para geles de alginato conjugados con acida o no conjugados, que reaccionan con DBCO marcado fluorescentemente. La figura 11B es un conjunto de imágenes que muestran el direccionamiento del DBCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa al gel intramuscular en la extremidad posterior de un modelo de ratón con lesión en la extremidad posterior. La figura 11C es un gráfico que cuantifica la cantidad de fluorescencia observada. La figura 11D es un esquema de reacción para geles de alginato conjugados con tetracina o no conjugados, que reaccionan con TCO marcado fluorescentemente. La figura 11E es un conjunto de imágenes de fluorescencia que muestran el direccionamiento del TCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa al gel intramuscular en la extremidad posterior de un modelo de ratón con lesión en la extremidad posterior. La figura 11F es un gráfico que cuantifica la cantidad de fluorescencia observada. Los valores representan la media y el EEM. n = 3. * representa p <0,01 frente a ambos controles mediante la prueba de la t de Student. Direccionamiento por química clic de un fármaco sustituto a un modelo de lesión en la extremidad posterior.
La figura 12A es un conjunto de imágenes de fluorescencia que muestran DBCO marcado fluorescentemente que se administró repetidamente a ratones (flechas azules) durante el transcurso de un mes. La figura 12B es un gráfico que cuantifica la fluorescencia en la extremidad 24 horas después de inyecciones repetidas de DBCO fluorescente dirigido a diana. La figura 12C es un gráfico que cuantifica la fluorescencia 24 horas después de la administración del fluoróforo, que muestra un incremento aproximadamente lineal de la fluorescencia con cada inyección. Se logró el direccionamiento repetido de fármacos sustitutos fluorescentes al gel intramuscular.
La figura 13A es una imagen y un esquema que muestran la fluorescencia en un ratón 1) al que se le implantó gel de alginato-Tz intramuscularmente en la extremidad posterior izquierda y se le implantó alginato-Az en la almohadilla mamaria derecha del mismo ratón, y 2) donde se inyectó i.v. una mezcla de Cy5-TCO y Cy7-DBCO, y 3) se obtuvieron imágenes del ratón 48 horas después con fluorescencia en ambos sitios de inyección. La figura 13B es un conjunto de gráficos que cuantifican la fluorescencia en cada sitio de inyección. Usando este sistema se logró la separación espacial y el direccionamiento específico de dos moléculas pequeñas diferentes.
La figura 14 es un gráfico que muestra el direccionamiento de la administración oral de DBCO marcado fluorescentemente a un gel de alginato-acida implantado en modelos de ratón con isquemia en la extremidad posterior. Se muestran la fluorescencia (eje de ordenadas) en el sitio de inyección de alginato en modelos de ratón con isquemia en la extremidad posterior (Isqu) y en un sitio de control en la extremidad contralateral (Ctrl).
La figura 15 es una imagen y esquemas que ilustran el direccionamiento de moléculas pequeñas (por ejemplo, por vía i.v. u oral) específicamente a un gel implantado en un sitio específico de un cuerpo. El direccionamiento puede llevarse a cabo por reacciones de química clic.
La figura 16A es un panel de imágenes de animales vivos de ratones sometidos a isquemia de la extremidad posterior y a los que se les inyectaron geles de alginato no conjugados o conjugados con tetracina. Veinticuatro horas después de la cirugía, se inyectó TCO fluorescente por vía intravenosa. Se obtuvieron imágenes de los animales a los 1, 5 y 30 minutos, 6 horas y 24 horas después de la inyección de TCO. La figura 16B es un panel de imágenes de células vivas de ratones sometidos a isquemia de la extremidad posterior y a los que se les inyectaron geles de alginato no conjugados o conjugados con acida. 24 horas después de la cirugía, se inyectó DBCO fluorescente por vía intravenosa. Se obtuvieron imágenes de los animales a los 1, 5 y 30 minutos, 6 horas y 24 horas después de la inyección de DBCO. Las imágenes muestran ratones (n = 3 para cada uno de los 2 grupos) marcados con el gel de alginato recibido por vía intramuscular en los diferentes puntos temporales.
La figura 17 es un espectro de 1H-RMN de alginato modificado con acida.
La figura 18 es un espectro de 1H-RMN de alginato modificado con tetracina.
La figura 19 es un espectro de reflectancia total atenuada (ATR) / infrarrojo (IR) (ATIR) de alginato conjugado con acida.
La figura 20 es un espectro ATIR de alginato conjugado con acida que se hizo reaccionar con 100 equivalentes de DBCO-Cy7.
La figura 21 es un espectro ATIR de alginato conjugado con tetracina.
La figura 22 es un espectro ATIR de alginato conjugado con tetracina que se hizo reaccionar con 100 equivalentes de TCO-Cy5.
La figura 23 es un conjunto de imágenes que muestran el direccionamiento del DBCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa a un gel intraóseo modificado con acida o a un gel de control sin modificar en el fémur de un ratón.
La figura 24 es una imagen que muestra el direccionamiento del DBCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa a un gel modificado con acida, inyectado en la articulación de la rodilla derecha de un ratón.
La figura 25 es una imagen que muestra el direccionamiento del DBCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa a un gel modificado con acida o a un gel de control, inyectado en el tumor de un ratón. Se obtuvieron imágenes 24 horas después de inyección i.v.
La figura 26 muestra la captura de una molécula pequeña (Cy7 unida a DBCO a través de un conector de hidrazona hidrolizable) por un gel modificado con acida y la posterior liberación de una molécula pequeña a través de hidrólisis después de la captura.
La figura 27A es una serie de imágenes que muestran el direccionamiento de la molécula pequeña inyectada por vía intravenosa mediante un gel modificado con acida inyectada en el tumor de un ratón. La molécula pequeña se libera posteriormente, lo que da lugar a la pérdida de la señal. La figura 27B es un gráfico de líneas que muestra la cuantificación de la molécula pequeña en el sitio del tumor a lo largo del tiempo (horas), que demuestra la liberación de la molécula pequeña.
Descripción detallada de la invención
La toxicidad sistémica de los fármacos es un problema grave en las intervenciones clínicas actuales, incluyendo el cáncer, las arritmias, la inmunosupresión y el liberación de fármacos oculares. Los dispositivos de liberación localizada de fármacos confieren una reducción sustancial de la toxicidad y, por tanto, tienen una utilidad clínica significativa, incluyendo la prevención de la reestenosis con la colocación de endoprótesis vasculares, el tratamiento del cáncer y la potenciación de la cicatrización. Sin embargo, en aplicaciones en las que la implantación local repetida de dispositivos no es posible o deseable, por ejemplo, para la implantación de un esqueleto de liberación de fármacos durante una cirugía invasiva, sigue existiendo la necesidad de fármacos que se puedan dirigir a los sitios de implante a través de medios no invasivos.
Además, dirigir moléculas pequeñas a tejidos enfermos como tratamiento o diagnóstico es un desafío importante en la liberación de fármacos. Los dispositivos liberadores de fármacos implantados durante una cirugía invasiva permiten la presentación controlada de fármacos en los sitios de la enfermedad, pero no se pueden modificar una vez que se completa la cirugía.
La invención proporciona sistemas de liberación de fármacos recargables para su uso en la reposición o recarga de un dispositivo de liberación in vivo de una manera mínimamente invasiva, por ejemplo, por medio del direccionamiento con cargas activas de fármacos nuevas a través de la sangre. Por ejemplo, se fabrica un dispositivo de liberación inyectable para incluir restos/moléculas que se unan a las recargas infundidas en la sangre (fig. 1A). Las cargas activas de fármacos infundidas en la sangre de un paciente se extravasan en los tejidos diana y se unen al dispositivo (fig. 1B), permitiendo posteriormente la liberación mantenida de fármaco en el sitio diana (fig. 1C). El suministro eficaz de la carga activa de fármacos al dispositivo requiere en algunos casos más de una pasada a través del sitio diana. Los sitios diana con permeabilidad potenciada son buenos candidatos como sitios de administración de los dispositivos de liberación de fármacos descritos en el presente documento. En los dispositivos de los sistemas de la invención se usan materiales con tiempos de circulación sanguínea prolongados y alta estabilidad.
En el presente documento se describen dispositivos de liberación de fármacos recargables en los que se usa el reconocimiento de ADN para dirigir recargas de nanopartículas que portan fármacos hacia un dispositivo colocado dentro del sitio del tumor. Las cargas activas de fármacos que circulan por la sangre de un paciente se pueden unir al dispositivo a través de reconocimiento químico específico, permitiendo su posterior liberación a través de hidrólisis a pH bajo o degradación enzimática en el sitio diana. Los resultados descritos en el presente documento demuestran que se pueden utilizar cargas activas de fármacos de alginato conjugado con ADN para recargar hidrogeles de liberación de fármacos que contienen la secuencia de ADN complementaria, y que este concepto se puede aprovechar para el tratamiento de enfermedades, tales como el cáncer. El alginato libre tiene una vida útil prolongada en suero y se puede modificar químicamente con ADN y fármacos, lo que lo convierte en un vehículo adecuado para recargar un depósito/dispositivo de liberación de fármacos. Los resultados descritos en el presente documento muestran que las cadenas de alginato libres conjugadas con ADN complementario migran hacia los geles de alginato reticulado con calcio in vitro e in vivo. Por ejemplo, cuando se inyectaron cadenas de alginato-ADN que portan doxorrubicina acoplada a ratones portadores de tumores, la recarga repetida de fármacos de los geles intratumorales inhibió el crecimiento del tumor.
El dispositivo/sistema descrito en el presente documento para la liberación localizada de fármacos permite una recarga mínimamente invasiva de los depósitos/dispositivos de liberación de fármacos para la dosificación repetida de fármacos en el transcurso de días, semanas, meses o más. Por ejemplo, los procedimientos descritos en el presente documento incluyen la recarga en sangre de dispositivos de liberación de fármacos usando la complementariedad del ADN.
Además, como se describe en los resultados en el presente documento, se demostró la migración hacia el gel usando un sistema bioortogonal en un modelo animal de isquemia. Se consiguió la migración repetida hacia el sitio de un gel in vivo por medio de múltiples administraciones, por ejemplo, durante el período de un mes. El direccionamiento por química clic mostró un alto grado de especificidad por el sitio diana y el direccionamiento se repitió con éxito durante un período de al menos un mes a través de nueve administraciones. Además, los dispositivos/sistemas descritos en el presente documento permitieron la segregación de dos moléculas diferentes (por ejemplo, dos moléculas diana diferentes que se unen a diferentes motivos de reconocimiento de la diana) a través del uso de dos sistemas químicos ortogonales separados. La resolución espacial de dos moléculas diferentes que se dirigen a dos sitios diferentes del mismo animal demuestra la utilidad de los dispositivos/sistemas descritos en el presente documento para combinar tratamientos incompatibles en pacientes.
Los procedimientos de recarga descritos en el presente documento son aplicables al tratamiento de muchas enfermedades. Como se muestra en los Ejemplos, se usó química clic bioortogonal para dirigir pequeñas moléculas circulantes hacia hidrogeles residentes intramuscularmente en tejidos enfermos. Se dirigieron repetidamente pequeñas moléculas hacia el área enferma durante el transcurso de al menos un mes. Se usaron dos reacciones bioortogonales para segregar dos moléculas pequeñas inyectadas como una mezcla en dos localizaciones separadas en un modelo de enfermedad de ratón. Por tanto, la química clic resulta útil para la liberación de fármacos farmacológicos, por ejemplo, para recargar depósitos de fármacos en el tratamiento del cáncer, para cicatrización y/o para injertos y endoprótesis vasculares liberadoras de fármacos.
La capacidad para dirigir repetidamente sustitutos de fármacos hasta un sitio específico dentro del cuerpo muestra que los implantes colocados en el cuerpo, tales como hidrogeles y dispositivos médicos, pueden ser dirigidos selectivamente por pequeñas moléculas que circulan por la sangre. El direccionamiento o la recarga eficaces y repetidos de depósitos de fármacos (descritos en los Ejemplos) permiten la liberación localizada de fármacos a largo plazo en sitios del cuerpo, tales como sitios de colocación de endoprótesis intravasculares, dispositivos de liberación de quimioterapia intratumoral o implantes quirúrgicos. El sistema permite reducir la toxicidad, mejorar la dosificación y la disponibilidad del fármaco en el sitio de la enfermedad. La migración eficaz de moléculas de fármaco a sitios definidos por un hidrogel inyectado o implante también permite la liberación controlada o a demanda de fármacos, por ejemplo, mediante un estímulo externo tal como un campo magnético o una luz focalizada.
Como se muestra también en los Ejemplos, de acuerdo con los dispositivos de liberación de fármacos / sistemas de recarga y procedimientos descritos en el presente documento, los fármacos administrados por vía oral se dirigieron selectivamente al sitio de un dispositivo/depósito. Por ejemplo, los fármacos administrados por vía oral se acumularon en el sitio previsto, por ejemplo, el del dispositivo/depósito, y no se acumularon en ninguna otra parte del organismo. Por tanto, los dispositivos de liberación de fármacos / sistemas de recarga son adecuados para la liberación de cualquier fármaco disponible por vía oral para el que se desee tener una concentrado en una o varias localizaciones anatómicas específicas. Los fármacos disponibles por vía oral ejemplares incluyen, pero no se limitan a, agentes antiinflamatorios, esteroides, fármacos inmunosupresores de venta libre o sujeto a prescripción médica, así como otros fármacos/agentes descritos en el presente documento.
Cuando se administran por vía oral, los fármacos descritos en el presente documento no se disuelven o degradan en el estómago o los intestinos o sólo se disuelven o degradan mínimamente. Por ejemplo, cuando se administran por vía oral, menos del 50 % se disuelve/degrada en el estómago o intestino, por ejemplo, menos del 40 %, menos del 30 %, menos del 20 %, menos del 10 %, menos del 5 % o menos del 1 % se disuelve/degrada en el estómago o intestino. Los fármacos / agentes terapéuticos conservan su actividad o potencial terapéutico mientras atraviesan el tubo gastrointestinal y se absorben en el sistema circulatorio. Los fármacos orales adecuados incluyen, pero no se limitan a, opioides (por ejemplo, hidromorfona, hidrocodona, oxicodona, oximorfona, etilmorfina y buprenorfina), AINE (por ejemplo, ibuprofeno, naproxeno y acetaminofeno) y antibióticos (por ejemplo, betalactámicos, linezolid, clindamicina, macrólidos (por ejemplo, eritromicina y claritromicina) y quinolonas). Además, se utilizan conectores resistentes a la degradación para garantizar que el conector entre el fármaco y la molécula diana no se disuelva/degrade en el estómago o los intestinos. Los conectores resistentes a la degradación adecuados incluyen ésteres, oxietilo, oximetilo, oxipropilo, amidas y carbonilo. Se utilizan conectores resistentes a la degradación estables a pH bajo o neutro y con una tasa de escisión muy lenta a pH neutro (días a semanas), de modo que el conector se escinda lentamente cuando se une al dispositivo.
En algunos ejemplos, los fármacos o agentes de diagnóstico se conjugan con motivos diana a través de conectores escindibles. Por ejemplo, los fármacos se dirigen a una localización específica in vivo para ser liberados por un estímulo externo tal como un campo magnético o luz. Véase, por ejemplo, Cezar et al. Advanced Healthcare Materials (2014); Zhao et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108(2011):67; Mura et al. Nat. Materials 12(2013):991. Los ejemplos de conectores escindibles incluyen conectores disulfuro que se escinden a través de reducción por tioles libres y otros agentes reductores; conectores peptídicos que se escinden a través de la acción de proteasas y peptidasa; conectores de ácido nucleico escindidos a través de la acción de nucleasas; ésteres que se escinden a través de hidrólisis por enzimas o por la acción del agua in vivo; hidrazonas, acetales, cetales, oximas, imina, aminales y grupos similares que se escinden a través de hidrólisis en el organismo; conectores fotoescindibles que se escinden mediante la exposición a una longitud de onda específica de luz; grupos mecanosensibles que se escinden a través de la aplicación de ultrasonidos o una tensión mecánica (por ejemplo, una tensión mecánica creada por un campo magnético en un gel magnetosensible).
En algunos casos, el dispositivo comprende un material estructural estable, por ejemplo, un hidrogel (por ejemplo, criogel) o una composición de sílice mesoporosa (MPS) (por ejemplo, varilla de MPS). Véase, por ejemplo, el documento WO 13/158673. Por ejemplo, el hidrogel comprende propiedades de memoria de conformación. Véase, por ejemplo, el documento US 2014-0227327; el documento US 2014-0112990.
En algunos modos de realización, una recarga comprende un profármaco, por ejemplo, un fármaco en forma inactiva. Después de la administración de la recarga a un sujeto, el profármaco permanece en forma inactiva hasta que se une al dispositivo. Solo después de unirse al dispositivo, el profármaco se procesa (por ejemplo, se escinde) para dar una forma de fármaco activo. El conector se escinde muy lentamente, por ejemplo, en un marco temporal mucho más lento que la tasa de eliminación del fármaco del organismo o la tasa de degradación del propio fármaco. Por tanto, el fármaco-conector-molécula diana se une al dispositivo y el conector se escinde lentamente (sin que el dispositivo en sí mismo actúe) para liberar el fármaco del dispositivo.
En algunos casos, el fármaco precargado en el dispositivo se conecta directamente a un resto de reconocimiento de la diana. Por ejemplo, cuando el hidrogel se coloca en el sitio de un tumor, en la médula espinal o en el hueso, el resto de reconocimiento de la diana está presente en todo el dispositivo. Los fármacos dirigidos penetran en el interior del hidrogel, ya que la difusión a través del dispositivo es relativamente rápida. En otro ejemplo, tal como en el cemento óseo modificado por química clic, aunque el resto de reconocimiento de la diana esté presente en todo el dispositivo, es posible que el fármaco solo se pueda dirigir a la superficie del dispositivo, ya que la difusión a un polímero es relativamente lenta.
De forma alternativa, el resto de reconocimiento de la diana está solo en la superficie del dispositivo, por ejemplo, en los poros del dispositivo y/o en la superficie externa del dispositivo. Por ejemplo, las superficies de los implantes ortopédicos se recubren con un polímero que contiene al menos un resto de reconocimiento de la diana. En este caso, el fármaco se dirigiría únicamente a la superficie de los implantes ortopédicos.
En algunos casos, la reacción bioortogonal que une un fármaco a un dispositivo es en sí misma reversible, lo que permite la liberación del fármaco a través de la reversión del enlace usado para unir el fármaco al dispositivo.
En el presente documento se proporciona un sistema para el direccionamiento selectivo de sustitutos de fármacos (por ejemplo, fármacos de molécula pequeña) (por ejemplo, recargas de fármacos) a dispositivos (por ejemplo, hidrogeles) para la liberación de fármacos en sitios específicos del cuerpo, por ejemplo, en sitios de enfermedades isquémicas y no isquémicas, tales como sitios musculares y mamarios.
En algunos modos de realización, la invención presenta un sistema que incluye un dispositivo de liberación de fármacos estacionario y una recarga de fármacos. Tras la administración del dispositivo a un sujeto, la cantidad de la composición farmacéutica en el polímero disminuye con el tiempo, de modo que la composición farmacéutica se libera en el tejido circundante y/o a la circulación sanguínea del sujeto. El dispositivo se puede recargar mediante la administración de una recarga de fármacos que comprende una composición farmacéutica a través de la circulación sanguínea del sujeto.
En algunos ejemplos, el dispositivo de liberación de fármacos comprende una composición farmacéutica, una molécula de reconocimiento de la diana y un hidrogel. La recarga de fármacos comprende la composición farmacéutica unida a una molécula diana por medio de un conector escindible y, opcionalmente, un nanovehículo (por ejemplo, un polímero, tal como cadena de PLG o alginato; nanopartícula de liposoma; nanopartícula de metal, tal como oro). La molécula diana y la molécula de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes. La recarga de fármacos es móvil hasta que la molécula diana en la recarga de fármacos se une a la molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de fármacos. Tras la unión de la molécula diana a la molécula de reconocimiento de la diana, la recarga de fármacos suministra la composición farmacéutica al dispositivo de liberación de fármacos, recargando de este modo el dispositivo de liberación de fármacos.
Los polímeros ejemplares incluyen alginato, celulosa, quitosano, poli(ácido metacrílico), poli(vinilpiridina), poliacrilamida, poliestireno, polietilenglicol, poli(D,L-láctido-co-glucólido), goma tragacanto, goma arábiga, goma guar, gelatina, pectina, carragenina, alginato de sodio y dextrina, metilcelulosa, carboximetilcelulosa, polivinilpirrolidona, copolímero de polivinilpirrolidona y alcohol vinílico, polímeros de ácido acrílico, polímeros de carboxivinilo, poli(alcohol vinílico) y copolímero de vinilpirrolidona y acetato de vinilo.
En algunos modos de realización, una recarga comprende componentes con la siguiente conectividad (donde "------" indica una unión, por ejemplo, un enlace o una pluralidad de enlaces):
Molécula diana (por ejemplo, TCO/DBCO/norborneno/ADN) — nanovehículo — composición farmacéutica
Molécula diana — composición farmacéutica — nanovehículo
Nanovehículo — molécula diana — composición farmacéutica
Molécula diana — composición farmacéutica (sin nanovehículo).
En algunos ejemplos, una molécula diana unida directamente a una composición farmacéutica (sin un nanovehículo) es útil como recarga para aumentar la penetración en los tejidos y es adecuada para administración oral (por ejemplo, en forma de comprimido). En otros ejemplos, una recarga que comprende un nanovehículo es útil para aplicaciones de tratamiento del cáncer.
En algunos modos de realización, una unión entre una molécula diana, nanovehículo y/o composición farmacéutica comprende un enlace covalente / conector tal como una amida, éster, hidracida, éter, tioéter, alquilo, conector PEG, cetona o amina. En otros casos, la unión comprende un enlace iónico o no covalente. En la presente invención, la unión comprende un conector escindible, tal como uno de los conectores escindibles ejemplares descritos anteriormente.
En algunos modos de realización, la molécula diana y/o la molécula de reconocimiento de la diana comprenden un ácido nucleico, péptido, polisacárido, lípido, molécula pequeña o combinación de los mismos, y el agente de migración comprende un ácido nucleico, péptido, polisacárido, lípido, molécula pequeña o combinación de los mismos.
Descritos en el presente documento, la diana y el resto de reconocimiento de la diana comprenden un ácido nucleico. Por ejemplo, la diana comprende una secuencia de ácido nucleico que es complementaria a la secuencia de ácido nucleico del resto de reconocimiento de la diana. Por ejemplo, el ácido nucleico comprende ADN, ARN, ADN modificado o ARN modificado. En algunos ejemplos, el ácido nucleico comprende ADN o ADN modificado.
La complementariedad del ADN se ha aprovechado ampliamente para dirigir interacciones químicas específicas, incluyendo la formación de nanoestructuras complejas, la funcionalización de la superficie y los ensamblajes de nanopartículas y células. Véase, por ejemplo, Douglas S, et al. (2009) Nature 459(7245):414-418; Wei B, Dai M & Yin P (2012) Nature 485(7400):623-626; Onoe H, et al. (2012) Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids 28(21):8120-8126; Gartner Z & Bertozzi C (2009) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 106(12):4606-4610; Zhang Y, Lu F, Yager K, van der Lelie D & Gang O (2013) Nature nanotechnology 8(11 ):865-872. La utilidad del ADN en estas aplicaciones radica en la especificidad de la secuencia y la fuerza de unión, así como en la capacidad de ajuste de la fuerza de interacción. Un desafío para este tipo de aplicación es la estabilidad del ADN. El alginato se puede conjugar con el extremo 3' del ADN para superar las exonucleasas 3'-5' (la principal nucleasa sérica). Véase, por ejemplo, Shaw J, Kent K, Bird J, Fishback J & Froehler B (1991) Nucleic acids research 19(4):747-750; Floege J et al. (1999) The American journal of pathology 154(1):169-179; Gamper H et al. (1993) Nucleic acids research 21(1 ):145-150. En algunos modos de realización, la cadena principal se modifica con grupos fosforotioato para incrementar la estabilidad química y de endonucleasas. Véase Campbell J, Bacon T & Wickstrom E (1990) Journal of biochemical and biophysical methods 20(3):259-267.
Descrita en el presente documento, la diana puede comprender uno o más nucleótidos que son complementarios de uno o más nucleótidos del resto de reconocimiento de la diana. Por ejemplo, el 50 % o más (por ejemplo, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % o 100 %) de los nucleótidos de la diana pueden ser complementarios del 50 % o más (por ejemplo, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % o 100 %) de los nucleótidos del resto de reconocimiento de la diana.
La temperatura de fusión (Tm) de la hibridación diana:resto de reconocimiento de la diana puede ser de al menos 40 °C, por ejemplo, al menos 40 °C, 45 °C, 50 °C, 55 °C, 60 °C, 65 °C, 70 °C, 75 °C, 80 °C, 85 °C, 90 °C, 95 °C o 100 °C o más.
Los ácidos nucleicos descritos en el presente documento incluyen ADN, ADN modificado, ARN, ARN modificado, ácidos nucleicos bloqueados, ácidos peptidonucleicos (PNA), ácidos treosil nucleicos (TNA), ácidos hexitol nucleicos (HNA), ácidos nucleicos puente, ácido ciclohexenil nucleico, ácidos nucleicos de glicerol, morfolinos, fosfomorfolinos, así como aptámeros y versiones de ácidos nucleicos catalíticos de los mismos. Por ejemplo, el ácido nucleico contiene una base nitrogenada modificada. Por ejemplo, el ADN y el ARN modificados incluyen 2'-o-metil-ADN, 2'-o-metil-ARN, 2'-fluoro-ADN, 2'-fluoro-ARN, 2'-metoxi-purina, 2-fluoro-pirimidina, 2-metoximetil-ADN, 2-metoximetil-ARN, 2-acrilamido-ADN, 2'-acrilamido-ARN, 2'-etanol-ADN, 2'-etanol-ARN, 2'-metanol-ADN, 2'-metanol-ARN y combinaciones de los mismos. El ácido nucleico puede contener una cadena principal de fosfato. También descrito en el presente documento, el ácido nucleico contiene una cadena principal modificada, por ejemplo, una cadena principal de fosforotioato, cadena principal de fosforoborato, cadena principal de metilfosfonato, cadena principal de fosforoselenoato o cadena principal de fosforoamidato.
El ácido nucleico descrito en el presente documento puede ser monocatenario. Por ejemplo, el ácido nucleico es parcialmente monocatenario y parcialmente bicatenario, por ejemplo, debido a estructuras secundarias, tales como horquillas.
Descrito en el presente documento, cada molécula de ácido nucleico puede comprender de 8 a 50 nucleótidos, por ejemplo, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 o 50 nucleótidos, por ejemplo, 20 nucleótidos.
Descritos en el presente documento, la diana y/o el resto de reconocimiento de la diana pueden comprender una molécula de ácido nucleico que comprende de 8 a 50 nucleótidos, por ejemplo, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 o 50 nucleótidos, por ejemplo, 20 nucleótidos.
Descrita en el presente documento, la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT (SEQ ID NO: 1), también llamada (T)2o. Descrita en el presente documento, la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de AAAAAAAAAÁAAAAAAAAAA (SEQ ID NO: 2), también llamada (A)2o.
Descrito en el presente documento, el resto de reconocimiento de la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de TTTTTTTTTTTTTTTTTTTT (SEQ ID NO: 1), también llamada (T)2o. Descrito en el presente documento, el resto de reconocimiento de la diana puede comprender una molécula de ácido nucleico de fosforotioato que tiene la secuencia de AAAAAAAAAAAAAAAAAAAA (SEQ ID NO: 2), también llamada (A)2o.
Descrito en el presente documento, el agente de direccionamiento y/o el agente de migración pueden comprender una molécula de ácido nucleico, por ejemplo, una molécula de ácido nucleico fosforotioato, que tiene la secuencia de una secuencia de nucleótidos en la Tabla 1.
Tabla 1: Secuencias de ácidos nucleicos ejemplares, mostradas en dirección 3'-5'. En cursiva se representan las uniones fosforotioato. FAM representa 6-fluoresceína en 5'. Hex representa Hexaclorofluoresceína en 5'. SH significa tiol C3 en 3'.
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En la tabla siguiente se muestran otros pares ácido nucleico:ácido nucleico complementario ejemplares.
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Descritos en el presente documento, la diana puede comprender biotina y el resto de reconocimiento de la diana puede comprender avidina o estreptavidina. De forma alternativa, la diana comprende avidina o estreptavidina y el resto de reconocimiento de la diana comprende biotina. La biotina y la estreptavidina se unen con alta afinidad, por ejemplo, con una Kd de aproximadamente 10-14 M.
De acuerdo con la invención, la molécula diana comprende un grupo funcional bioortogonal y la molécula de reconocimiento de la diana comprende un grupo funcional complementario, donde el grupo funcional bioortogonal puede reaccionar mediante química clic con el grupo funcional complementario para formar un enlace covalente, como se describe en la tabla a continuación.
Por ejemplo, la cicloadición acida-alquino catalizada con cobre(I) (CuAAC) comprende el uso de un catalizador de cobre (Cu) a temperatura ambiente. La cicloadición acida-alquino es una cicloadición 1,3-dipolar entre una acida y un alquino terminal o interno para dar un 1,2,3-triazol.
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Otro ejemplo de química clic incluye la unión de Staudinger, que es una reacción que se basa en la reacción clásica de Staudinger de acidas con triarilfosfinas. Fue la pionera en el campo de la química bioortogonal como la primera reacción con funcionalidad completamente abiótica. La acida actúa como un electrófilo débil que prefiere los nucleófilos débiles tales como las fosfinas. Esto contrasta con la mayoría de los nucleófilos biológicos, que son típicamente nucleófilos fuertes. La reacción procede selectivamente en condiciones tolerantes al agua para producir un producto estable. Las fosfinas están completamente ausentes de los sistemas vivos y no reducen los enlaces disulfuro a pesar del leve potencial de reducción. Se ha demostrado que las acidas son biocompatibles en fármacos aprobados por la FDA tales como la azidotimidina y a través de otros usos como reticulantes. Además, su pequeño tamaño permite que se incorporen fácilmente a biomoléculas a través de vías metabólicas celulares
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La química clic sin cobre es una reacción bioortogonal desarrollada por primera vez por Carolyn Bertozzi como una variante activada de una cicloadición azida-alquino. A diferencia de la CuAAC, la química clic sin Cu se ha modificado para que sea bioortogonal al eliminar un catalizador de cobre citotóxico, lo que permite que la reacción se desarrolle rápidamente y sin toxicidad para las células vivas. En lugar de cobre, la reacción es una cicloadición alquino-acida promovida por tensión de anillo (SPAAC). Se desarrolló como una alternativa más rápida a la unión de Staudinger, y las primeras generaciones reaccionaron sesenta veces más rápido. La increíble bioortogonalidad de la reacción ha permitido aplicar la reacción de química clic sin Cu en células cultivadas, peces cebra vivos y ratones. Se seleccionaron ciclooctinos como el anillo de alquino estable más pequeño que incrementa la reactividad a través de una tensión de anillo que se ha calculado que es de 19,9 kcal/mol.
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La química clic sin cobre también incluye cicloadición dipolar con nitronas. La química clic sin cobre se ha adaptado para usar nitronas como el 1,3-dipolo en lugar de acidas y se ha usado en la modificación de péptidos.
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Esta cicloadición entre una nitrona y un ciclooctino forma isoxazolinas N-alquiladas. La velocidad de reacción se potencia con agua y es extremadamente rápida, con constantes de velocidad de segundo orden que varían entre 12 y 32 M-1^ s-1, dependiendo de la sustitución de la nitrona. Aunque la reacción es extremadamente rápida, la incorporación de la nitrona a biomoléculas a través de marcado metabólico solo se ha logrado a través de la modificación postraduccional del péptido.
Otro ejemplo de química clic incluye la cicloadición de norborneno. Las cicloadiciones 1,3-dipolares se han desarrollado como una reacción bioortogonal usando un óxido de nitrilo como 1,3-dipolo y un norborneno como dipolarófilo. Su uso principal ha sido el marcado de ADN y ARN en sintetizadores de oligonucleótidos automatizados.
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Los norbornenos se seleccionaron como dipolarófilos debido a su equilibrio entre reactividad y estabilidad promovidas por la tensión del anillo. Los inconvenientes de esta reacción incluyen la reactividad cruzada del óxido de nitrilo debido a una fuerte electrofilia y a una cinética de reacción lenta.
Otro ejemplo de química clic incluye la cicloadición de oxanorbornadieno. La cicloadición de oxanorbornadieno es una cicloadición 1,3-dipolar seguida de una reacción retro-Diels-Alder para generar un conjugado unido a triazol con la eliminación de una molécula de furano. Esta reacción es útil en experimentos de marcado de péptidos y también se ha usado en la generación de compuestos de formación de imágenes SPECT.
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La tensión del anillo y la deficiencia de electrones en el oxanorbornadieno incrementan la reactividad hacia la etapa limitante de la velocidad de cicloadición. La reacción de retro-Diels-Alder se produce rápidamente después para formar el 1,2,3-triazol estable. Las limitaciones de esta reacción incluyen escasa tolerancia a sustituyentes que pueden cambiar la electrónica del oxanorbornadieno y velocidades bajas (constantes de velocidad de segundo orden del orden de 10-4).
Otro ejemplo de química clic incluye la unión de tetracina. La unión de tetracina es la reacción de un transcicloocteno y una s-tetracina en una reacción de Diels-Alder de demanda inversa seguida de una reacción de retro-Diels-Alder para eliminar el gas nitrógeno. La reacción es extremadamente rápida con una constante de velocidad de segundo orden de 2000 M-1^ s-1 (en metanol/agua 9:1), permitiendo modificaciones de biomoléculas a concentraciones extremadamente bajas.
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El trans-cicloocteno con alta tensión de anillo se usa como dienófilo reactivo. El dieno es una 3,6-diaril-s-tetracina que ha sido sustituida para resistir la reacción inmediata con agua. La reacción procede a través de una cicloadición inicial seguida de una Diels-Alder inversa para eliminar el N2 y evitar la reversibilidad de la reacción.
La reacción no solo es tolerante al agua, sino que se ha descubierto que la velocidad aumenta en medios acuosos. También se han realizado reacciones usando norbornenos como dienófilos a velocidades de segundo orden del orden de 1 M-1^ s-1 en medios acuosos. La reacción se ha aplicado al marcado de células vivas y al acoplamiento de polímeros.
Otro ejemplo de química clic incluye la cicloadición [4+1]. Esta reacción de química clic de isocianuro es una cicloadición [4+1] seguida de una eliminación retro-Diels-Alder de N2.
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La reacción procede con una cicloadición [4+1] inicial, seguida de una inversión para eliminar un mínimo termodinámico y evitar la reversibilidad. Este producto es estable si se usa una amina terciaria o isocianopropanoato. Si se usa un isocianuro secundario o primario, el producto formará una imina que se hidroliza rápidamente.
El isocianuro es un indicador químico preferido debido a su pequeño tamaño, estabilidad, no toxicidad y ausencia en los sistemas de mamíferos. Sin embargo, la reacción es lenta, con constantes de velocidad de segundo orden del orden de 10-2 M -1^ s-1.
Otro ejemplo de química clic incluye la unión de cuadriciclano. La unión de cuadriciclano utiliza un cuadriciclano con alta tensión de anillo para someterlo a cicloadición [2+2+2] con sistemas tt.
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El cuadriciclano es abiótico, no reacciona con biomoléculas (debido a la saturación completa), relativamente pequeño y con alta tensión de anillo (-80 kcal/mol). Sin embargo, es altamente estable a temperatura ambiente y en condiciones acuosas a pH fisiológico. Puede reaccionar selectivamente con sistemas n pobres en electrones, pero no con alquenos, alquinos o ciclooctinos simples.
Se eligió el bis(ditiobencil)níquel(II) como socio de reacción de una selección de candidatos en base a su reactividad. Para evitar la inversión a norbornadieno inducida por luz, se añade dietilditiocarbamato para quelar el níquel en el producto.
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Estas reacciones se potencian en condiciones acuosas con una constante de velocidad de segundo orden de 0,25 M-1^ s-1. De particular interés es el hecho de que se ha demostrado que es bioortogonal tanto para formación de oxima como para química clic sin cobre.
Por bioortogonal se entiende un grupo funcional o reacción química que se puede producir dentro de una célula, tejido u organismo vivo sin interferir en los procesos biológicos o bioquímicos naturales. Un grupo funcional o reacción bioortogonal no es tóxico para las células. Por ejemplo, una reacción bioortogonal debe funcionar en condiciones biológicas, por ejemplo, pH biológico, entornos acuosos y temperaturas existentes dentro de organismos o células vivas. Por ejemplo, una reacción bioortogonal se debe producir rápidamente para garantizar que la unión covalente entre dos grupos funcionales se produzca antes de la metabolización y/o eliminación del organismo de uno o más de los grupos funcionales. En otros ejemplos, el enlace covalente formado entre los dos grupos funcionales debe ser inerte a las reacciones biológicas en células, tejidos y organismos vivos.
En la tabla siguiente se muestran pares grupo funcional/grupo funcional complementario bioortogonales.
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En algunos ejemplos, una molécula diana (por ejemplo, en la recarga) comprende un grupo funcional bioortogonal tal como un trans-cicloocteno (TCO), dibenciclooctino (DBCO), norborneno, tetracina (Tz) o acida (Az). En otro ejemplo, un resto de reconocimiento de la diana (por ejemplo, en el dispositivo) comprende un grupo funcional bioortogonal tal como un trans-cicloocteno (TCO), dibenciclooctino (DBCO), norborneno, tetracina (Tz) o acida (Az). El TCO reacciona específicamente en una reacción de química clic con un resto tetracina (Tz). El DBCO reacciona específicamente en una reacción de química clic con un resto acida (Az). El norborneno reacciona específicamente en una reacción de química clic con un resto tetracina (Tz). Por ejemplo, el TCO se empareja con un resto tetracina como diana/resto de reconocimiento de la diana. Por ejemplo, el DbCo se empareja con un resto acida como diana/resto de reconocimiento de la diana. Por ejemplo, el norborneno se empareja con un resto tetracina como diana/resto de reconocimiento de la diana.
Las reacciones de química clic ejemplares tienen alta especificidad, cinética eficaz y se producen in vivo en condiciones fisiológicas. Véase, por ejemplo, Baskin et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104(2007):16793; Oneto et al. Acta biomaterilia (2014); Neves et al. Bioconjugate chemistry 24(2013):934; Koo et al. Angewandte Chemie 51(2012):11836; y Rossin et al. Angewandte Chemie 49(2010):3375. Para una revisión de una amplia variedad de reacciones de química clic y sus metodologías, véase, por ejemplo,Nwe K y Brechbiel MW, 2009 Cancer Biotherapy and Radiopharmaceuticals, 24(3): 289-302; Kolb HC et al., 2001 Angew. Chem. Int. Ed., 40: 2004-2021.
Descrita en el presente documento, la proporción de moléculas diana (por ejemplo, moléculas de ácido nucleico, biotina, estreptavidina, avidina o un grupo funcional bioortogonal descrito en el presente documento) con respecto a moléculas de polímero en la recarga (por ejemplo, cadenas de alginato) puede ser 1:1,2:1, 3:1,4:1,5:1,6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1, 40:1, 50:1, 60:1, 70:1, 80:1, 90:1, 100:1, 120:1, 140:1 o mayor.
Descrita en el presente documento, la proporción de la molécula de reconocimiento de la diana (por ejemplo, moléculas de ácido nucleico, biotina, estreptavidina, avidina o un grupo funcional bioortogonal descrito en el presente documento) con respecto a la molécula de polímero del dispositivo (por ejemplo, hidrogel de alginato) puede ser de al menos 5:1, por ejemplo, al menos 5:1, 10:1, 20:1, 30:1, 40:1, 50:1 o mayor. En algunos casos, al menos 10 (por ejemplo, al menos 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300 o más) moléculas de reconocimiento de la diana se unen a cada cadena del polímero (por ejemplo, alginato). Por ejemplo, cuando la molécula de reconocimiento de la diana comprende una Tz o Az, al menos 10 (por ejemplo, al menos 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300 o más) moléculas de Tz o Az se unen a cada cadena de polímero (por ejemplo, alginato).
Por ejemplo, la afinidad de unión de la molécula diana por la molécula de reconocimiento de la diana es 500 pM o menos. La afinidad de unión entre la molécula diana y la molécula de reconocimiento de la diana, por ejemplo, medida por la constante de disociación (Kd) puede ser 1 mM o menos, por ejemplo, 1 mM, 900 pM, 800 pM, 700 pM, 600 pM, 500 pM, 400 pM, 300 pM, 200 pM, 100 pM, 50 pM, 10 pM, 1 pM, 500 nM, 250 nM, 100 nM, 50 nM, 10 nM, 1 nM, 500 pM, 250 pM, 100 pM, 50 pM, 10 pM, 1 pM, 0,1 pM, 0,01 pM o menos. La Kd de la interacción entre el agente de migración y el agente de direccionamiento se mide usando procedimientos estándar en la técnica.
Por ejemplo, el hidrogel, por ejemplo, hidrogel de alginato, en el dispositivo de liberación de fármacos, por ejemplo, cuando está hidratado, tiene un volumen de 1-500 pl, por ejemplo, 10-250 pl, 20-100 pl o 40-60 pl, por ejemplo, aproximadamente 50 pl).
El polímero del dispositivo (por ejemplo, hidrogel de alginato) o el polímero de la recarga (por ejemplo, cadena de alginato) se pueden unir a una composición farmacéutica. Por ejemplo, el polímero se puede unir a la composición farmacéutica por medio de un enlace covalente, un enlace no covalente (por ejemplo, enlace de hidrógeno o interacción de van der Waals) o un enlace iónico.
El polímero (por ejemplo, alginato) puede estar no oxidado o parcialmente oxidado (por ejemplo, en un 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 15 %, 20 % o más). Por ejemplo, el polímero (por ejemplo, alginato) se oxida para introducir grupos funcionales, tales como grupos funcionales aldehído para su uso en el acoplamiento del polímero, por ejemplo, alginato, a una composición farmacéutica.
Descrita en el presente documento, la recarga de fármacos se puede lograr por medio de la unión de cadenas de alginato libres a geles de alginato reticulado con calcio por interacciones de ADN complementario. Como se muestra en los Ejemplos en el presente documento, la unión del alginato mediada por ADN supera en un factor de 5 las interacciones no específicas. El tiempo significativamente incrementado durante el cual el alginato infundido permanece en el sitio del gel en los estudios in vivo respalda la importancia de la interacción del ADN complementario para unir al menos inicialmente el alginato libre a los geles.
Los sistemas de liberación de fármacos recargables de la invención proporcionan un direccionamiento altamente selectivo de una recarga hacia un sitio específico del cuerpo, por ejemplo, hacia un dispositivo específico previamente administrado (por ejemplo, estacionario) en el sujeto. Por ejemplo, al menos el 2 %, por ejemplo, al menos el 2 %, 4 %, 6 %, 8 %, 10 %, 15 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % o más de las moléculas de recarga (por ejemplo, que comprenden composición(es) farmacéutica(s)) administradas a un sujeto viajan hasta y se depositan en un dispositivo de liberación de fármacos específico, por ejemplo, uno que comprende un resto de reconocimiento de la diana que se une específicamente a la diana en la recarga. Menos del 98 %, por ejemplo, menos del 98 %, 95 %, 90 %, 85 %, 80 %, 70 %, 60 %, 50 %, 40 %, 30 %, 20 % o menos, de las moléculas de recarga (por ejemplo, que comprenden composición(es) farmacéutica(s)) administradas a un sujeto se depositan en un sitio distinto de un dispositivo al que se dirige la diana en la recarga.
En algunos ejemplos, una cadena de alginato de recarga se acopla a un fármaco de molécula pequeña, tal como doxorrubicina, por ejemplo, a través de un grupo funcional aldehído.
En algunos modos de realización se usa un único conjunto de moléculas diana (grupos funcionales bioortogonales) para recargar el dispositivo de liberación de fármacos. De forma alternativa, se usan múltiples moléculas diana diferentes (grupos funcionales bioortogonales) para suministrar diferentes cargas activas ortogonales, por ejemplo, al mismo dispositivo de liberación de fármacos.
La nanotecnología de ADN se puede usar para crear interacciones dinámicas. Por ejemplo, se puede usar la hibridación de ADN basado en extremos cohesivos (toeholds) para eliminar los oligonucleótidos de recarga unidos de un dispositivo diana para recuperar los sitios de unión del dispositivo y permitir la reutilización de los restos de reconocimiento de la diana unidos al dispositivo, tales como oligonucleótidos. De forma alternativa, los restos de reconocimiento de la diana unidos al dispositivo, por ejemplo, oligonucleótidos, pueden servir como aptámeros o ADNzimas catalíticas para unir un fármaco y/o un vehículo de fármaco para la recarga de fármacos.
En algunos ejemplos, un dispositivo de liberación de fármacos es para la administración al sujeto. Por ejemplo, el dispositivo comprende y/o libera una o más clases de composiciones farmacéuticas. En este caso, una recarga comprende más de una clase de composición farmacéutica, de modo que un dispositivo de liberación de fármacos se recarga con más de una clase de composición farmacéutica / fármaco.
En otros ejemplos, más de un dispositivo, por ejemplo, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 o más dispositivos, son para la administración al sujeto. Cada dispositivo se puede recargar con un fármaco / composición farmacéutica diferente. De forma alternativa, cada dispositivo libera el mismo fármaco / composición farmacéutica.
En algunos casos, cada dispositivo implantado/inyectado se puede recargar a través de múltiples administraciones de un fármaco (por ejemplo, al menos 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30 o más veces) a través de la circulación sanguínea sin tener que reemplazar el dispositivo.
En un modo de realización, el polímero de cada dispositivo contiene más de una clase de molécula de reconocimiento de la diana. Más de una recarga es para su administración al sujeto. Cada recarga comprende una molécula diana diferente, donde cada recarga comprende una clase diferente de composición farmacéutica / fármaco. De esta manera, cada composición farmacéutica / fármaco se asocia con una molécula diana única. Por tanto, una administración única de una recarga que contiene múltiples recargas y composiciones farmacéuticas diferentes dirige las composiciones farmacéuticas apropiadas a dispositivos específicos, opcionalmente localizados en diferentes sitios del cuerpo. Por ejemplo, un dispositivo es para la administración a un sujeto por vía intratumoral para la liberación de una composición farmacéutica antineoplásica y un dispositivo separado es para la administración a un sujeto en un sitio de inflamación en otra parte del cuerpo para la liberación de un agente antiinflamatorio. Ambos dispositivos se pueden recargar en una administración única de una mezcla de recargas, por ejemplo, una recarga que contiene un fármaco antineoplásico y una molécula diana específica para una molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de antineoplásicos, y la otra recarga que contiene un agente antiinflamatorio y una molécula diana específica para una molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de antiinflamatorios. En otro ejemplo, un dispositivo que comprende un polímero que comprende una molécula de reconocimiento de la diana (por ejemplo, una Tz) es para la administración en un sitio en el cuerpo. Un dispositivo que comprende un polímero que comprende una molécula de reconocimiento de la diana diferente (por ejemplo, una Az) es para la administración en un sitio separado en el mismo cuerpo. La administración de una recarga de fármacos que comprende una diana que reconoce específicamente la primera molécula de reconocimiento de la diana (por ejemplo, TCO, que reconoce Tz) y una recarga de fármacos que comprende una diana que reconoce específicamente la segunda molécula de reconocimiento de la diana (por ejemplo, DBCO, que reconoce Az) da lugar a la migración de cada recarga de fármacos hacia el respectivo dispositivo seleccionado. Las diferentes recargas pueden ser para administración simultánea o consecutiva.
En otro modo de realización, por ejemplo, donde más de un dispositivo de liberación de fármacos es para administración a un sujeto, el polímero de cada dispositivo comprende la misma composición y la misma molécula de reconocimiento de la diana. Cada dispositivo libera el mismo fármaco / composición farmacéutica pero en diferentes lugares del cuerpo. Un lote de recargas para administración única que comprende una molécula diana particular y una composición farmacéutica recarga cada uno de los dispositivos del sujeto con la misma composición farmacéutica.
En algunos casos, los dispositivos, por ejemplo, que contienen hidrogeles, descritos en el presente documento comprenden un material no biodegradable. Los materiales no biodegradables ejemplares incluyen, pero no se limitan a, metal, polímero plástico o polímero de seda. Los dispositivos, por ejemplo, que contienen hidrogeles, pueden estar compuestos de un material biocompatible. Este material biocompatible no es tóxico ni inmunogénico.
Los dispositivos, por ejemplo, que contienen hidrogeles, descritos en el presente documento pueden contener una superficie externa. De forma alternativa, o además, los dispositivos, por ejemplo, que contienen hidrogeles, contienen una superficie interna. Las superficies externas o internas del dispositivo, por ejemplo, hidrogel, son sólidas o porosas. El tamaño de poro es menor de aproximadamente 10 nm, en el intervalo de aproximadamente 100 nm a 20 pm de diámetro, o mayor de aproximadamente 20 pm, por ejemplo, hasta e incluyendo 1000 pm. Por ejemplo, los poros son nanoporosos, microporosos o macroporosos. Por ejemplo, los nanoporos tienen un diámetro inferior a aproximadamente 10 nm; los microporos están en el intervalo de aproximadamente 100 pm a 20 pm de diámetro; y los macroporos son mayores de aproximadamente 20 pm (preferentemente mayores de aproximadamente 100 pm e incluso más preferentemente mayores de aproximadamente 400 pm, por ejemplo, mayores de 600 pm o mayores de 800 pm). En un ejemplo, el dispositivo, por ejemplo, hidrogel, es macroporoso con poros abiertos e interconectados de aproximadamente 100-500 pm de diámetro, por ejemplo, 100-200, 200­ 400 o 400-500 pm.
Un dispositivo, por ejemplo, un hidrogel, descrito en el presente documento puede comprender uno o más compartimentos.
El dispositivo, por ejemplo, hidrogel, es biocompatible. El dispositivo, por ejemplo, hidrogel, es biodegradable/erosionable o resistente a la descomposición en el cuerpo. Los materiales del dispositivo relativamente permanentes (resistentes a la degradación) incluyen metales y algunos polímeros tales como la seda. Preferentemente, uno o más componentes del dispositivo, por ejemplo, hidrogel, se degradan a una velocidad predeterminada basada en un parámetro físico seleccionado del grupo que consiste en temperatura, pH, estado de hidratación y porosidad, la densidad de reticulación, tipo y química o la susceptibilidad de las uniones de la cadena principal a la degradación o se degrada a una velocidad predeterminada basada en una proporción de polímeros químicos. Por ejemplo, un polímero de alto peso molecular compuesto únicamente de láctido se degrada durante un período de años, por ejemplo, 1-2 años, mientras que un polímero de bajo peso molecular compuesto por una mezcla 50:50 de láctido y glucólido se degrada en cuestión de semanas, por ejemplo, 1, 2, 3, 4, 6, 10 semanas. Un gel reticulado con calcio compuesto de alginato de alto peso molecular y alto contenido de ácido gulurónico se degrada durante varios meses (1, 2, 4, 6, 8, 10, 12 meses) a años (1, 2, 5 años) in vivo, mientras que un gel compuesto de alginato de bajo peso molecular y/o alginato que ha sido parcialmente oxidado se degradará en cuestión de semanas.
Los materiales ejemplares usados para formar el dispositivo, por ejemplo, hidrogel, incluyen poli(ácido láctico), poli(ácido glicólico), polímeros de PLGA, alginatos y derivados de alginato, gelatina, colágeno, fibrina, ácido hialurónico, geles ricos en laminina, agarosa, polisacáridos naturales y sintéticos, poliaminoácidos, polipéptidos, poliésteres, polianhídridos, polifosfacinas, poli(alcoholes vinílicos), poli(óxidos de alquileno), poli(alilaminas) (PAM), poli(acrilatos), polímeros de estireno modificados, polioles plurónicos, polioxámeros, poli(ácidos urónicos), poli( vinilpirrolidona) y copolímeros o copolímeros de injerto de cualquiera de los anteriores. Un hidrogel preferente incluye un alginato modificado con RGD. En otros ejemplos, el hidrogel incluye polímeros reticulados, por ejemplo, alginatos reticulados, gelatinas reticuladas o derivados de los mismos, tales como los que están metacrilados.
Otro dispositivo preferente, por ejemplo, hidrogel, comprende un poli(láctido-co-glucólido) (PLG) macroporoso. Las matrices de PLG liberan una composición farmacéutica encapsulada del dispositivo, por ejemplo, hidrogel, por ejemplo, gradualmente durante los siguientes días o semanas después de la administración al sitio en o sobre el sujeto que se va a someter a tratamiento. Por ejemplo, la liberación es aproximadamente el 60 % de la carga de la composición farmacéutica dentro de los primeros 5 días, seguida de una liberación lenta y mantenida de la composición farmacéutica durante los 10 días siguientes. En este perfil de liberación interviene una velocidad de difusión de la composición farmacéutica hacia y/o a través del tejido circundante.
Un procedimiento para preparar un dispositivo, por ejemplo, hidrogel, se lleva a cabo proporcionando un material de hidrogel y uniendo covalentemente o asociando no covalentemente el material de hidrogel con una composición farmacéutica. Dispositivos y procedimientos ejemplares para prepararlos se describen en los documentos US 2012/0100182, PCT/US2010/057630 y PCT/US2012/35505.
En algunos casos, los componentes del dispositivo, por ejemplo, que contiene hidrogel, se organizan en una variedad de conformaciones geométricas (por ejemplo, discos, microesferas, gránulos), nichos, capas planas (por ejemplo, láminas delgadas). Por ejemplo, se implantan subcutáneamente discos de aproximadamente 0,1-200 milímetros de diámetro, por ejemplo, 5, 10, 20, 40, 50 milímetros. El disco puede tener un grosor de 0,1 a 10 milímetros, por ejemplo, 1, 2, 5 milímetros. Los discos se comprimen o liofilizan fácilmente para su administración a un paciente. Un disco ejemplar para administración subcutánea tiene las siguientes dimensiones: 8 milímetros de diámetro y 1 milímetro de grosor. Los dispositivos multicomponente, por ejemplo, que contienen hidrogeles, se construyen opcionalmente en capas concéntricas, cada una de las cuales se caracteriza por diferentes cualidades físicas (% de polímero, % de reticulación del polímero, composición química del hidrogel, tamaño de poro, porosidad y arquitectura de los poros, rigidez, resistencia, ductilidad, viscoelasticidad y/o composición farmacéutica.
El dispositivo, por ejemplo, hidrogel, se coloca o trasplanta sobre o junto a un tejido diana, en una localización protegida del cuerpo, junto a vasos sanguíneos o fuera del cuerpo como en el caso de un apósito externo para heridas. Los dispositivos se introducen en o sobre un tejido corporal usando una variedad de procedimientos y herramientas conocidos, por ejemplo, cuchara, pinzas o agarradores, aguja hipodérmica, manipulador endoscópico, catéter endo o transvascular, aguja estereotáxica, endoscopio, robot de arrastre de superficie de órgano (solicitud de patente de EE. UU. 20050154376; Ota et al., 2006, Innovations 1:227-231 ), dispositivos quirúrgicos mínimamente invasivos, herramientas de implantación quirúrgica y parches transdérmicos. Los dispositivos también se pueden ensamblar en su lugar, por ejemplo, inyectando o insertando secuencialmente materiales de matriz.
En algunos ejemplos, los materiales de hidrogel incluyen materiales biodegradables o permanentes tales como los que se enumeran a continuación. Las características mecánicas del hidrogel varían de acuerdo con la aplicación o el tipo de tejido para el que se busca la regeneración. Es biodegradable (por ejemplo, colágeno, alginatos, polisacáridos, polietilenglicol (PEG), poli(glucólido) (PGA), poli(L-láctido) (PLA) o poli(láctido-co-glucólido) (PLGA), poli(ácido láctico-co-glicólico) o permanente (por ejemplo, seda). En el caso de estructuras biodegradables, el hidrogel se degrada por acción física o química, por ejemplo, nivel de hidratación, intercambio de calor o intercambio iónico o por acción celular, por ejemplo, elaboración de enzimas, péptidos u otros compuestos por células cercanas o residentes. La consistencia varía de suave/maleable (por ejemplo, un gel) a vidriosa, gomosa, quebradiza, resistente, elástica, rígida. Las estructuras de hidrogel contienen poros, que son nanoporosos, microporosos o macroporosos, y el patrón de los poros es opcionalmente homogéneo, heterogéneo, alineado, repetido o aleatorio.
Los alginatos son polímeros versátiles basados en polisacáridos que se pueden formular para aplicaciones específicas controlando el peso molecular, la velocidad de degradación y el procedimiento de formación del esqueleto. Se pueden usar reacciones de acoplamiento para unir covalentemente epítopos bioactivos, tales como la secuencia de adhesión celular RGD a la cadena principal del polímero. Los polímeros de alginato se forman en una variedad de tipos de hidrogel. Los hidrogeles inyectables se pueden formar a partir de soluciones de alginato de bajo peso molecular (PM) tras la adición de agentes de reticulación, tales como iones de calcio, mientras que los hidrogeles macroporosos se forman por liofilización de discos de alginato de alto PM. Las diferencias en la formulación del hidrogel controlan la cinética de degradación del hidrogel. Las velocidades de liberación de las composiciones farmacéuticas, por ejemplo, moléculas pequeñas, morfógenos u otras sustancias bioactivas, de hidrogeles de alginato se controlan mediante una formulación de hidrogel para presentar las composiciones farmacéuticas de una manera espacial y temporalmente controlada. Esta liberación controlada elimina los efectos secundarios sistémicos y la necesidad de múltiples inyecciones.
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(La secuencia peptídica GGGGRGDSP corresponde a SEQ ID NO: 26)
Los dispositivos, por ejemplo, que contienen hidrogeles, se fabrican a partir de una variedad de polímeros sintéticos y polímeros naturales tales como, pero sin limitarse a, colágeno, fibrina, ácido hialurónico, agarosa, péptidos sintéticos autoensamblables y geles ricos en laminina. Un material preferente para el hidrogel es alginato o material de alginato modificado. Las moléculas de alginato están compuestas de monómeros de ácido p-D-manurónico con enlaces 1-4 (unidades M) y ácido a L-gulurónico (unidades G), que pueden variar en proporción y distribución secuencial a lo largo de la cadena del polímero. Los polisacáridos de alginato son sistemas de polielectrolitos que tienen una fuerte afinidad por los cationes divalentes (por ejemplo, Ca+2, Mg+2, Ba+2) y forman hidrogeles estables cuando se exponen a estas moléculas. Véase, Martinsen A. et al., Biotech. & Bioeng., 33 (1989) 79-89.) Por ejemplo, los hidrogeles de alginato reticulado con calcio son útiles para los procedimientos descritos en el presente documento. Por ejemplo, los polímeros, por ejemplo, alginatos, del hidrogel están reticulados al 0-100 %, por ejemplo, reticulado a al menos el 1 %, 5 %, 10 %, 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % o más. En otros modos de realización, los polímeros, por ejemplo, alginatos, del hidrogel no están reticulados. En algunos ejemplos, los polímeros, por ejemplo, alginatos, del hidrogel contienen menos del 50 %, por ejemplo, menos del 50 %, 40 %, 30 %, 20 %, 10 %, 50 %, 2 %, 1 % o menos, de reticulación.
En algunos modos de realización, el hidrogel comprende polímeros que están modificados, por ejemplo, sitios de la molécula de polímero se modifican con un grupo de ácido metacrílico (metacrilato (MA)) o un grupo de ácido acrílico (acrilato). Hidrogeles/criogeles modificados ejemplares son alginato-MA (alginato metacrilado) o gelatina-MA. En el caso del alginato-MA o gelatina-MA, el 50 % corresponde al grado de metacrilación del alginato o gelatina. Esto significa que el resto de las unidades de repetición contienen un grupo metacrilado. El grado de metacrilación se puede variar del 1 % al 90 %. Por encima del 90 %, la modificación química puede reducir la solubilidad del polímero en agua.
Los polímeros también se pueden modificar con grupos acrilados en lugar de grupos metacrilados. El producto se denominaría entonces polímero acrilado. El grado de metacrilación (o acrilación) se puede variar para la mayoría de los polímeros. Sin embargo, algunos polímeros (por ejemplo, PEG) mantienen sus propiedades de solubilidad en agua incluso con una modificación química del 100 %. Después de la reticulación, los polímeros normalmente alcanzan una conversión de grupos metacrilato casi completa, lo que indica aproximadamente el 100 % de eficacia de reticulación. Por ejemplo, los polímeros del hidrogel están reticulados en un 50-100 % (enlaces covalentes). El alcance de la reticulación se correlaciona con la durabilidad del hidrogel. Por tanto, es deseable un alto nivel de reticulación (90-100 %) de los polímeros modificados.
Un dispositivo ejemplar utiliza un alginato u otro polisacárido de un peso molecular relativamente bajo, preferentemente de un tamaño que, después de la disolución, se encuentre en el umbral renal para la eliminación por humanos, por ejemplo, el alginato o polisacárido se reduce a un peso molecular de 1000 a 80.000 dalton. Preferentemente, la masa molecular es de 1000 a 60.000 dalton, de forma particularmente preferentemente de 1000 a 50.000 dalton. También es útil usar un material de alginato de alto contenido en guluronato, ya que las unidades de guluronato, a diferencia de las unidades de manuronato, proporcionan sitios para la reticulación iónica a través de cationes divalentes para gelificar el polímero. La patente de EE. UU. número 6.642.363 divulga procedimientos para preparar y usar polímeros que contienen polisacáridos tales como alginatos o alginatos modificados.
Polisacáridos útiles distintos de los alginatos incluyen agarosa y polisacáridos microbianos tales como los que se enumeran en la siguiente tabla.
Materiales de hidrogel de polisacárido
Polímerosa Estructura
Fúngicos
Pululano (N) 1,4-;1,6-a-D-glucano
Escleroglucano (N) 1,3;1,6-a-D-glucano
Quitina (N) 1.4- p-D-acetil glucosamina
Quitosano (C) 1.4- p-D-N-glucosamina
Elsinano (N) 1.4- ;1,3-a-D-glucano
Bacterianos
Goma xantana (A) 1.4- p-D-glucano con D-manosa; ácido D-glucurónico como grupos laterales
Curdlan (N) 1,3-p-D-glucano (con ramificación)
Dextrano (N) 1,6-a-D-glucano con algunos uniones 1,2-;1,3-;
1,4-a
Gelano (A) 1,4-p-D-glucano con ramosa, ácido D-glucurónico
Levano (N) 2,6-p-D-fructano con alguna ramificación p-2,1
Emulsano (A) Lipoheteropolisacárido
Celulosa (N) 1,4-p-D-glucano
a N = neutro, A = aniónico y C = catiónico.
Los hidrogeles usados en los sistemas de liberación de fármacos recargables de la invención son porosos o no porosos. Por ejemplo, los hidrogeles son nanoporosos con un diámetro de menos de aproximadamente 10 nm; microporosos en los que el diámetro de los poros está preferentemente en el intervalo de aproximadamente 100 nm a 20 pm; o macroporosos en los que el diámetro de los poros es mayor de aproximadamente 20 pm, más preferentemente mayor de aproximadamente 100 pm e incluso más preferentemente mayor de aproximadamente 400 pm. En un ejemplo, el hidrogel es macroporoso con poros alineados de aproximadamente 400-500 pm de diámetro. Se conocen en la técnica procedimientos para preparar productos de hidrogel porosos. (Véase, por ejemplo, la patente de EE. UU. n.° 6.511.650.
La estructura del dispositivo, por ejemplo, hidrogel, se construye a partir de una serie de diferentes composiciones rígidas, semirrígidas, flexibles, de gel, autoensamblables, de cristal líquido o fluidas, tales como polímeros peptídicos, proteínas, polisacáridos, polímeros sintéticos, materiales de hidrogel., materiales de organogel, cerámicas (por ejemplo, fosfato de calcio o hidroxiapatita), proteínas, glucoproteínas, proteoglucanos, metales y aleaciones metálicas. Las composiciones se ensamblan en hidrogeles usando procedimientos conocidos en la técnica, por ejemplo, moldeo por inyección, liofilización de estructuras preformadas, impresión, autoensamblaje, inversión de fase, moldeo con eliminación de disolvente, procesamiento en fundido, espumación de gas, formación/procesamiento de fibras, lixiviación de partículas o una combinación de los mismos. A continuación, los dispositivos ensamblados se implantan o administran en el cuerpo de un individuo que se va a someter a tratamiento.
El dispositivo se ensambla in vivo de varias formas. El hidrogel está hecho de un material gelificante, que se introduce en el cuerpo en su forma no gelificada, donde gelifica in situ. Los procedimientos ejemplares para suministrar los componentes del dispositivo a un sitio en el que se produce el ensamblaje incluyen inyección a través de una aguja u otra herramienta de extrusión, pulverización, pintado o procedimientos de depósito en un sitio de tejido, por ejemplo, suministro usando un dispositivo de aplicación insertado a través de una cánula. En un ejemplo, el material de hidrogel no gelificado o no formado se mezcla con composiciones farmacéuticas antes de su introducción en el cuerpo o mientras se introduce en el mismo. El dispositivo ensamblado in vivo / in situ resultante, por ejemplo, hidrogel, contiene una mezcla de estas composiciones farmacéuticas.
El ensamblaje in situ del dispositivo, por ejemplo, hidrogel, se produce como resultado de la asociación espontánea de polímeros o de la polimerización catalizada sinérgica o químicamente. La catálisis sinérgica o química se inicia por una serie de factores o condiciones endógenos en o cerca del sitio de ensamblaje, por ejemplo, temperatura corporal, iones o pH en el cuerpo, o por factores o condiciones exógenos suministrados por el operario al sitio de ensamblaje, por ejemplo, fotones, calor, electricidad, sonido u otra radiación dirigida al material no gelificado después de que se haya introducido. La energía se dirige al material de hidrogel mediante un haz de radiación o a través de un conductor de luz o calor, tal como un alambre o un cable de fibra óptica o un transductor ultrasónico. De forma alternativa, se usa un material de adelgazamiento por cizallamiento, tal como un anfífilo, que se vuelve a reticular después de que se haya liberado la fuerza de cizallamiento ejercida sobre él, por ejemplo mediante su paso a través de una aguja.
En algunos modos de realización, el hidrogel es inyectable. Por ejemplo, los hidrogeles se crean fuera del cuerpo como esqueletos macroporosos. Los hidrogeles se pueden inyectar en el cuerpo porque los poros colapsan y el gel se vuelve muy pequeño y puede pasar a través de una aguja. Véase, por ejemplo, el documento WO 12/149358; y Bencherif et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109.48(2012):19590-5.
Los hidrogeles adecuados para el ensamblaje tanto in vivo como ex vivo de dispositivos de hidrogel son bien conocidos en la técnica y se describen, por ejemplo, en Lee et al., 2001, Chem. Rev. 7:1869-1879. El enfoque de anfífilo peptídico para el autoensamblaje se describe, por ejemplo, en Hartgerink et al., 2002, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 99:5133-5138. Un procedimiento para la gelificación reversible después del adelgazamiento por cizallamiento se ejemplifica en Lee et al., 2003, Adv. Mat. 15:1828-1832.
Un dispositivo de múltiples compartimentos se ensambla in vivo aplicando capas secuenciales de gel u otro material de esqueleto dopado de manera similar o diferencial al sitio diana. Por ejemplo, el dispositivo se forma inyectando secuencialmente la siguiente capa interna en el centro del material previamente inyectado usando una aguja, formando esferoides concéntricos. Los compartimentos no concéntricos se forman inyectando material en diferentes localizaciones en una capa previamente inyectada. Un dispositivo de inyección de múltiples cabezales extruye compartimentos en paralelo y simultáneamente. Las capas están hechas de composiciones de hidrogel similares o diferentes dopadas diferencialmente con composiciones farmacéuticas. De forma alternativa, los compartimentos se autoorganizan en base a sus características hidrófilas/hidrófobas o a interacciones secundarias dentro de cada compartimento.
En determinadas situaciones, es útil un dispositivo que contenga compartimentos con distintas propiedades químicas y/o físicas. Se diseña y fabrica un dispositivo compartimentado usando diferentes composiciones o concentraciones de composiciones para cada compartimento.
De forma alternativa, los compartimentos se fabrican individualmente y a continuación se adhieren entre sí (por ejemplo, un "sándwich" con un compartimento interior rodeado en uno o todos los lados por el segundo compartimento). Este último enfoque de construcción se logra usando la adhesividad intrínseca de cada capa por la otra, la difusión e interpenetración de las cadenas de polímero en cada capa, la polimerización o reticulación de la segunda capa a la primera, el uso de un adhesivo (por ejemplo, pegamento de fibrina) o el atrapamiento físico de un compartimiento en el otro. Los compartimentos se autoensamblan y se interconectan apropiadamente, ya sea in vitro o in vivo dependiendo de la presencia de precursores apropiados (por ejemplo, oligopéptidos sensibles a la temperatura, oligopéptidos sensibles a fuerzas iónicas, polímeros de bloque, reticulantes y cadenas de polímero (o combinaciones de los mismos).
De forma alternativa, el dispositivo compartimentado se forma usando una tecnología de impresión. Las capas sucesivas de un precursor de hidrogel dopado con composiciones farmacéuticas se colocan sobre un sustrato y a continuación se reticulan, por ejemplo, mediante químicas de autoensamblaje. Cuando la reticulación se controla mediante polimerización catalizada químicamente, fotocatalizada o termocatalizada, el grosor y el patrón de cada capa se controlan mediante una máscara, lo que permite crear patrones tridimensionales complejos cuando se elimina por lavado el material precursor no reticulado después de cada catalización. (WT Brinkman et al., Photocross-linking of type 1 collagen gels in the presence of smooth muscle cells: mechanical properties, cell viability, and function. Biomacromolecules, 2003 Jul-Ago;4(4): 890-895.; W. Ryu et al., The construction of threedimensional micro-fluidic scaffolds of biodegradable polymers by solvent vapor based bonding of micro-molded layers. Biomaterials, 2007 Feb;28(6): 1174-1184; Wright, Paul K. (2001). 21st Century manufacturing. New Jersey: Prentice-Hall Inc.). También se crean capas complejas de múltiples compartimentos usando un dispositivo de inyección por chorro de tinta que "pinta" diferentes precursores de esqueleto dopado en diferentes áreas del sustrato. Presentación de Julie Phillippi (Universidad Carnegie Mellon) en la reunión anual de la American Society for Cell Biology el 10 de diciembre de 2006; Print me a heart and a set of arteries, Aldhouse P., New Scientist 13 de abril de 2006, n.° 2547 p. 19.; Replacement organs, hot off the press, C. Choi, New Scientist, 25 de enero de 2003, v2379. Estas capas crean compartimentos tridimensionales complejos. El dispositivo también se crea usando cualquiera de los siguientes procedimientos: fotopolímero inyectado, sinterización selectiva por láser, fabricación de objetos laminados, modelado por deposición en fundido, inyección de tinta de un solo chorro, impresión tridimensional o fabricación de objetos laminados.
En algunos modos de realización, un dispositivo estacionario descrito en el presente documento comprende un gel u oblea que libera un quimioterápico contra el cáncer; un gel que libera factores de crecimiento (por ejemplo, para potenciar la cicatrización); o una endoprótesis vascular liberadora de fármacos (por ejemplo, que previene la trombosis o la reestenosis). En otros modos de realización, un dispositivo de hidrogel descrito en el presente documento se incorpora a o en (por ejemplo, se adhiere a la superficie de, se incrusta en, se mezcla con o se recubre con) un dispositivo estacionario, tal como un gel, oblea, endoprótesis vascular u otro implante. En algunos casos, un dispositivo (por ejemplo, dispositivo implantado o inyectado) se modifica con una molécula de reconocimiento de la diana que puede reconocer y unirse a moléculas diana (por ejemplo, moléculas pequeñas) que circulan por el cuerpo. Las moléculas diana acumuladas (por ejemplo, moléculas pequeñas) unidas al dispositivo (por ejemplo, implante) pueden funcionar de forma unida o liberarse con el tiempo, permitiendo una dosificación controlada del fármaco, por ejemplo, en el sitio del dispositivo. En un ejemplo se utiliza química clic bioortogonal, como se describe en el presente documento, para acumular moléculas pequeñas en un sitio específico en un sujeto, por ejemplo, un sitio de lesión.
Las cargas activas o recargas de fármacos descritas en el presente documento comprenden fármacos sistémicos, tales como agentes quimioterápicos, antibióticos (por ejemplo, vancomicina). En algunos ejemplos, cuando el fármaco sistémico no se usa en combinación con un dispositivo liberador de fármaco descrito en el presente documento, el fármaco sistémico (por ejemplo, molécula pequeña) da lugar a toxicidad sistémica. Por ejemplo, las moléculas tóxicas pueden estar destinadas a dirigirse a un tumor, pero terminan dirigiéndose a un área de cicatrización. Los dispositivos y sistemas en el presente documento permiten un direccionamiento más eficaz a los sitios de la enfermedad. Cuando se usa en combinación con un dispositivo liberador de fármaco descrito en el presente documento, el fármaco sistémico se dirige a un sitio específico localizado en el cuerpo y se evita la toxicidad sistémica general. El procedimiento de recarga se logra sin necesidad de una segunda o posterior intervención invasiva, por ejemplo, implantación de un dispositivo en un cuerpo.
Por ejemplo, además del tratamiento directo de tumores, los dispositivos y sistemas descritos en el presente documento son útiles para dirigirse a sitios de tumores después de la biopsia o después de la resección del tumor. De forma alternativa, los dispositivos y sistemas son útiles para tratar otros sitios de enfermedades, tales como sitios de inflamación o de cicatrización. Las capacidades de direccionamiento de fármacos de la invención también son útiles para liberar fármacos en endoprótesis vasculares e injertos vasculares liberadores de fármacos, para la liberación de fármacos oculares o para dirigir antibióticos a sitios donde un implante está infectado. Los dispositivos y sistemas son útiles para numerosas aplicaciones, por ejemplo, en las que se implanta/inyecta un dispositivo en un sitio localizado de un cuerpo y se necesita la dosificación sistémica de un fármaco tóxico, por ejemplo, una molécula pequeña.
Los perfiles de liberación de las composiciones farmacéuticas de los dispositivos de hidrogel se controlan tanto mediante la difusión del factor como mediante la degradación del polímero, la dosis de la composición farmacéutica cargada en el sistema y la composición del polímero. De forma similar, el intervalo de acción (distribución tisular) y la duración de la acción, o gradientes espaciotemporales de las composiciones farmacéuticas liberadas, se regulan mediante estas variables. La difusión y degradación de la composición farmacéutica en el tejido de interés se regula opcionalmente modificando químicamente las composiciones farmacéuticas (por ejemplo, polipéptidos PEGilantes). En ambos casos, el marco temporal de liberación determina el tiempo durante el cual se desea una liberación eficaz por parte del dispositivo.
Las composiciones farmacéuticas se añaden a los dispositivos de liberación de fármacos usando procedimientos conocidos que incluyen absorción superficial, inmovilización física, por ejemplo, usando un cambio de fase para atrapar la sustancia en el material de hidrogel. Por ejemplo, una composición farmacéutica, tal como un polipéptido, por ejemplo, factor de crecimiento, se mezcla con el material de hidrogel mientras está en una fase acuosa o líquida, y después de un cambio en las condiciones ambientales (por ejemplo, pH, temperatura, concentración de iones), el líquido gelifica o solidifica atrapando de este modo la composición farmacéutica. De forma alternativa, el acoplamiento covalente, por ejemplo, usando agentes alquilantes o acilantes, se usa para proporcionar una presentación estable a largo plazo de una composición farmacéutica sobre el hidrogel en una conformación definida. En la siguiente tabla se proporcionan reactivos ejemplares para el acoplamiento covalente de composiciones farmacéuticas, tales como péptidos/proteínas.
Procedimientos para acoplar covalentemente péptidos/proteínas a polímeros
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Para una migración eficiente hacia las áreas diana, las cargas activas de fármacos deben circular por la sangre durante períodos de tiempo suficientemente largos. Un polímero que permite tanto la liberación local controlada del fármaco como el direccionamiento en sangre es el alginato, un polisacárido natural compuesto de residuos de azúcar del ácido a-L-gulurónico y p-D-manurónico. Véase Augst A, Kong H & Mooney D (2006) Macromolecular bioscience 6(8):623-633. El alginato se aplica ampliamente en la industria farmacéutica como excipiente para fármacos y como apósito para heridas. Véase, por ejemplo, Liew C, Chan L, Ching A & Heng P (2006) International journal of pharmaceutics 309(1-2):25-37; and Matthew I, Browne R, Frame J & Millar B (1995) Biomaterials 16(4):275-278. El alginato es biocompatible y no inmunogénico y se puede gelificar en condiciones suaves, lo que permite la encapsulación de fármacos o factores biológicos con un trauma mínimo. Adicionalmente, el alginato se modifica químicamente fácilmente para adhesión celular o como vehículo para fármacos, tiene tasas de degradación ajustables y las formas químicamente modificadas de alginato se usan actualmente clínicamente como un vehículo de liberación de fármacos para proteínas que promueven la regeneración de tejido mineralizado y se han usado como un vehículo para células trasplantadas. Véase, por ejemplo, Silva E, Kim E-S, Kong H & Mooney D (2008) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105(38):14347-14352; Bouhadir K et al. (2001) Biotechnology progress 17(5):945-950; Bratthall G et al. (2001) Journal of clinical periodontology 28(10):923-929; Bent A et al. (2001) Neurourology and urodynamics 20(2):157-165; Yu J et al. (2010) Biomaterials 31(27):7012-7020; y Zhao L, Weir M & Xu H (2010) Biomaterials 31(25):6502-6510.
Se ha informado previamente de que el alginato tiene tiempos de circulación prolongados en sangre, siendo detectable en suero durante al menos una semana, así como de que tiene propiedades similares al PEG en cuanto a su capacidad para incrementar el tiempo de circulación de las nanopartículas después de la conjugación. Al-Shamkhani A & Duncan R (1995) Journal of bioactive and compatible polymers 10(1 ):4-13; y Kodiyan A, Silva E, Kim J, Aizenberg M & Mooney D (2012) ACS nano 6(6):4796-4805. La vida útil en circulación depende principalmente de la tasa de excreción en la orina (moléculas pequeñas), la captación por el sistema fagocítico mononuclear (SFM) en el hígado y el bazo (partículas) y la estabilidad del fármaco. Por ejemplo, el alginato usado en los estudios en el presente documento tenía un PM de 280 kDa (no oxidado) o 200 kDa (5 % oxidado) y un radio hidrodinámico de 44 nm y 17 nm, respectivamente. Debido a estas propiedades, el alginato se comportará en estos sistemas de forma similar a las nanopartículas y potenciará el tiempo en circulación del fármaco y reducirá la permeabilidad al fármaco de los tejidos no diana. Los resultados de estos estudios indican que las cadenas de alginato libres tienen una vida útil en la circulación sanguínea de aproximadamente dos semanas. Las imágenes de órganos individuales revelaron acumulación en los pulmones, consecuente con muchas nanopartículas, así como una tendencia a sufrir una eliminación significativa en los órganos relacionados con SFM y, en menor medida, en los riñones (Fig. 6D), lo que demuestra que todos estos órganos contribuyen a la eliminación del alginato.
Los resultados presentados en el presente documento demuestran que la recarga de doxorrubicina mediada por ADN llevada a cabo con geles de alginato inhibió drásticamente el crecimiento tumoral en un modelo de tumor de xenoinjerto. El aspecto de migración de los dispositivos y procedimientos de la invención puede superar la toxicidad relacionada con el direccionamiento no específico de todos los tejidos permeables que experimentan las nanopartículas y sistemas avanzados de liberación de fármacos que aprovechan el efecto e Pr . Véase, por ejemplo, Park J-H et al. (2010) Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.) 22(8):880-885; Park J-H et al. (2010) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107(3):981-986; Ruoslahti E, Bhatia S & Sailor M (2010) The Journal of cell biology 188(6):759-768; Simberg D et al. (2007) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104(3):932-936; von Maltzahn G et al. (2011) Nature materials 10(7):545-552; Perrault S & Chan W (2010) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 107(25):11194-11199.
Además del tratamiento directo de tumores, los dispositivos y procedimientos descritos en el presente documento se usan para dirigirse a sitios de tumores después de la biopsia o de la resección del tumor.
Por ejemplo, la invención incluye el sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso para (1) mantener o reducir el tamaño de un tumor en un sujeto que lo necesite, o (2) reducir la progresión del cáncer en el sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; opcionalmente en el que la recarga de fármacos se recarga una pluralidad de veces administrando la recarga de fármacos; opcionalmente en el que la recarga de fármacos se administra al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa o intraarterial; manteniendo o reduciendo de este modo el tamaño del tumor en el sujeto o reduciendo la progresión del cáncer en el sujeto.
En algunos modos de realización, el tamaño del tumor se mantiene, es decir, el tamaño del tumor después de la administración del fármaco antineoplásico varía en menos del 10 % con respecto al tamaño del tumor antes de la administración del fármaco antineoplásico. En algunos ejemplos, el tamaño del tumor se reduce en al menos 1,5 veces, por ejemplo, al menos 1,5 veces, 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces, 6 veces, 7 veces, 8 veces, 9 veces, 10 veces, 20 veces, 50 veces, 100 veces o más en comparación con el tamaño del tumor antes de la administración del dispositivo y/o una recarga. En algunos casos, los sistemas de la invención eliminan completamente un tumor en el sujeto. En algunos ejemplos, el tamaño de un tumor se mide por el área o el diámetro del tumor, por ejemplo, en una radiografía, PET, Rm N o TC.
En otros ejemplos, los procedimientos descritos en el presente documento son eficaces para ralentizar la progresión del cáncer y/o el crecimiento del tumor. Por ejemplo, la tasa de crecimiento tumoral se reduce en al menos 1,5 veces, por ejemplo, al menos 1,5 veces, 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces, 6 veces, 7 veces, 8 veces, 9 veces, 10 veces, 20 veces, 50 veces, 100 veces o más, en comparación con la tasa de crecimiento antes de la administración de un dispositivo o recarga descrito en el presente documento. En algunos casos, los procedimientos descritos en el presente documento detienen completamente la progresión del cáncer y/o el crecimiento del tumor.
En algunos casos, un fármaco antineoplásico incluye una molécula pequeña, un péptido o polipéptido, una proteína o fragmento de la misma (por ejemplo, un anticuerpo o fragmento del mismo) o un ácido nucleico.
Ejemplos de fármacos antineoplásicos incluyen, pero no se limitan a, acetato de abiraterona, Abitrexate (metotrexato), Abraxane (formulación de nanopartículas de paclitaxel estabilizadas con albúmina), ABVD, ABVE, ABVE-PC, AC, AC-T, Adcetris (brentuximab vedotina), ADE, ado-trastuzumab emtansina, adriamicina (clorhidrato de doxorrubicina), Adrucil (fluorouracilo), dimaleato de afatinib, Afinitor (everolimus), Aldara (imiquimod), aldesleukina, alemtuzumab, Alimta (pemetrexed disódico), Aloxi (clorhidrato de palonosetrón), Ambochlorin (clorambucilo), Amboclorin (clorambucilo), ácido aminolevulínico, anastrozol, aprepitant, Aredia (pamidronato disódico), Arimidex (anastrozol), Aromasin (exemestano), Arranon (nelarabina), trióxido de arsénico, Arzerra (ofatumumab), asparaginasa Erwinia chrysanthemi, Avastin (bevacizumab), Axitinib, azacitidina, BEACOPP, clorhidrato de bendamustina, BEP, bevacizumab, bexaroteno, Bexxar (tositumomab y tositumomab-yodo 131), bicalutamida, bleomicina, bortezomib, Bosulif (bosutinib), bosutinib, brentuximab vedotina, busulfano, Busulfex (busulfano), cabazitaxel, cabozantinib-S-malato, CAF, Campath (alemtuzumab), Camptosar (clorhidrato de irinotecán), capecitabina, CAPOX, carboplatino, carboplatino-taxol, carfilzomib, Casodex (bicalutamida), CeeNU (lomustina), Cerubidine (clorhidrato de daunorrubicina), Cervarix (vacuna bivalente recombinante contra el VPH), cetuximab, clorambucilo, clorambucilo-prednisona, CHOP, cisplatino, Clafen (ciclofosfamida), clofarabina, Clofarex (clofarabina), Clolar (clofarabina), CMF, Cometriq (cabozantinib-S-malato), COPP, c Op P-ABV, Cosmegen (dactinomicina), crizotinib, CVP, ciclofosfamida, Cyfos (ifosfamida), citarabina, citarabina liposomal, Cytosar-U (citarabina), Cytoxan (ciclofosfamida), dabrafenib, dacarbacina, Dacogen (decitabina), dactinomicina, dasatinib, clorhidrato de daunorrubicina, decitabina, degarelix, denileukina diftitox, denosumab, DepoCyt (citarabina liposomal), DepoFoam (citarabina liposomal), clorhidrato de dexrazoxano, docetaxel, Doxil (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), clorhidrato de doxorrubicina, clorhidrato de doxorrubicina liposomal, Dox-SL (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), DTIC-Dome (dacarbacina), Efudex (fluorouracilo), Elitek (rasburicasa), Ellence (clorhidrato de epirrubicina), Eloxatin (oxaliplatino), eltrombopag olamina, Emend (aprepitant), enzalutamida, clorhidrato de epirrubicina, EPOCH, Erbitux (cetuximab), mesilato de eribulina, Erivedge (vismodegib), clorhidrato de erlotinib, Erwinaze (asparaginasa Erwinia chrysanthemi), Etopophos (fosfato de etopósido), etopósido, fosfato de etopósido, Evacet (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), everolimus, Evista (clorhidrato de raloxifeno), exemestano, Fareston (toremifeno), Faslodex (fulvestrant), FEC, Femara (letrozol), filgrastim, Fludara (fosfato de fludarabina), fosfato de fludarabina, Fluoroplex (fluorouracilo), fluorouracilo, Folex (metotrexato), Folex PFS (metotrexato), FOLFIRI, FOLFIRI-bevacizumab, FOLFIRI-cetuximab, FOLFIRINOX, FOLFOX, Folotyn (pralatrexato), FU-LV, fulvestrant, Gardasil (vacuna tetravalente recombinante contra el VPH), Gazyva (obinutuzumab), gefitinib, clorhidrato de gemcitabina, gemcitabina-cisplatino, gemcitabina-oxaliplatino, gemtuzumab ozogamicina, Gemzar (clorhidrato de gemcitabina), Gilotrif (dimaleato de afatinib), Gleevec (mesilato de imatinib), glucarpidasa, acetato de goserelina, Halaven (mesilato de eribulina), Herceptin (trastuzumab), vacuna bivalente recombinante contra el VPH, vacuna tetravalente recombinante contra el VPH, Hycamtin (clorhidrato de topotecán), Hyper-CVAD, ibritumomab tiuxetán, ibrutinib, ICE, Iclusig (clorhidrato de ponatinib), Ifex (ifosfamida), ifosfamida, Ifosfamidum (ifosfamida), mesilato de imatinib, Imbruvica (ibrutinib), imiquimod, Inlyta (axitinib), Intron A (interferón alfa-2b recombinante), tositumomab-yodo 131 y tositumomab, ipilimumab, Iressa (gefitinib), clorhidrato de irinotecán, Istodax (romidepsina), ixabepilona, Ixempra (ixabepilona), Jakafi (fosfato de ruxolitinib), Jevtana (cabazitaxel), Kadcyla (ado-trastuzumab emtansina), Keoxifene (clorhidrato de raloxifeno), Kepivance (palifermina), Kyprolis (carfilzomib), ditosilato de lapatinib, lenalidomida, letrozol, leucovorina cálcica, Leukeran (clorambucilo), acetato de leuprolida, Levulan (ácido aminolevulínico), Linfolizin (clorambucilo), lipodox (clorhidrato de doxorrubicina liposomal), citarabina liposomal, lomustina, Lupron (acetato de leuprolida), Lupron Depot (acetato de leuprolida), Lupron Depot-Ped (acetato de leuprolida), Lupron Depot-3 Month (acetato de leuprolida), Lupron Depot-4 Month (acetato de leuprolida), Marqibo (sulfato de vincristina liposomal), Matulane (clorhidrato de procarbacina), clorhidrato de mecloretamina, Megace (acetato de megestrol), acetato de megestrol, Mekinist (trametinib), mercaptopurina, mesna, Mesnex (mesna), Methazolastone (temozolomida), metotrexato, Methotrexate LPF (metotrexato), Mexate (metotrexato), Mexate-AQ (metotrexato), mitomicina C, Mitozytrex (mitomicina C), MOPP, Mozobil (plerixafor), Mustargen (clorhidrato de mecloretamina), Mutamycin (mitomicina C), Myleran (busulfano), Mylosar (azacitidina), Mylotarg (gemtuzumab ozogamicina), Nanoparticle Paclitaxel (formulación de nanopartículas de paclitaxel estabilizadas con albúmina), Navelbine (tartrato de vinorelbina), nelarabina, Neosar (ciclofosfamida), Neupogen (filgrastim), Nexavar (tosilato de sorafenib), Nilotinib, Nolvadex (citrato de tamoxifeno), Nplate (romiplostim), obinutuzumab, ofatumumab, mepesuccinato de omacetaxina, Oncaspar (pegaspargasa), Ontak (denileukina diftitox), OEPA, OPPA, oxaliplatino, paclitaxel, formulación de nanopartículas de paclitaxel estabilizadas con albúmina, palifermina, clorhidrato de palonosetrón, pamidronato disódico, panitumumab, Paraplat (carboplatino), Paraplatin (carboplatino), clorhidrato de pazopanib, pegaspargasa, peginterferón alfa-2b, PEG-Intron (peginterferón alfa-2b), pemetrexed disódico, Perjeta (pertuzumab), pertuzumab, Platinol (cisplatino), Platinol-AQ (cisplatinp), plerixafor, pomalidomida, Pomalyst (pomalidomida), clorhidrato de ponatinib, pralatrexato, prednisona, clorhidrato de procarbacina, Proleukin (aldesleukina), Prolia (denosumab), Promacta (eltrombopag olamina), Provenge (sipuleucel-T), Purinethol (mercaptopurina), dicloruro de radio 223, clorhidrato de raloxifeno, rasburicasa, R-CHOP, R-CVP, vacuna bivalente recombinante contra el VPH, vacuna tetravalente recombinante contra el VPH, interferón alfa-2b recombinante, regorafenib, Revlimid (lenalidomida), Rheumatrex (metotrexato), Rituxan (rituximab), rituximab, romidepsina, romiplostim, Rubidomycin (clorhidrato de daunorrubicina), fosfato de ruxolitinib, aerosol intrapleural de esclerosol (talco), sipuleucel-T, tosilato de sorafenib, Sprycel (dasatinib), Stanford V, talco estéril en polvo (talco), Steritalc (talco), Stivarga (regorafenib), malato de sunitinib, Sutent (malato de sunitinib), Sylatron (peginterferón alfa-2b), Synovir (talidomida), Synribo (mepesuccinato de omacetaxina), Tafinlar (dabrafenib), talco, citrato de tamoxifeno, Tarabine PFS (citarabina) Tarceva (clorhidrato de erlotinib), Targretin (bexaroteno), Tasigna (nilotinib), Taxol (paclitaxel), Taxotere (docetaxel), Temodar (temozolomida), temozolomida, temsirolimus, talidomida, Thalomid (talidomida), Toposar (etopósido), clorhidrato de topotecán, toremifeno, Torisel (temsirolimus), tositumomab y tositumomab-yodo 131, Totect (clorhidrato de dexrazoxano), trametinib, trastuzumab, Treanda (clorhidrato de bendamustina), Trisenox (trióxido de arsénico), Tykerb (ditosilato de lapatinib), vandetanib, VAMP, Vectibix (panitumumab), VeIP, Velban (sulfato de vinblastina), Velcade (bortezomib), Velsar (sulfato de vinblastina), vemurafenib, VePesid (etopósido), Viadur (acetato de leuprolida), Vidaza (azacitidina), sulfato de vinblastina, Vincasar PFS (sulfato de vincristina), sulfato de vincristina, sulfato de vincristina liposomal, tartrato de vinorelbina, vismodegib, Voraxaze (glucarpidasa), vorinostat, Votrient (clorhidrato de pazopanib), Wellcovorin (leucovorina cálcica), Xalkori (crizotinib), Xeloda (capecitabina), XELOX, Xgeva (denosumab), Xofigo (dicloruro de radio 223), Xtandi (enzalutamida), Yervoy (ipilimumab), Zaltrap (Ziv-aflibercept), Zelboraf (vemurafenib), Zevalin (ibritumomab tiuxetán), Zinecard (clorhidrato de dexrazoxano), Ziv-aflibercept, Zoladex (acetato de goserelina), ácido zoledrónico, Zolinza (vorinostat), Zometa (ácido zoledrónico) y Zytiga (acetato de abiraterona).
En algunos modos de realización, la recarga se administra al sujeto en un sitio localizado lejos del dispositivo administrado, por ejemplo, en un sitio que está localizado a al menos 5 cm (por ejemplo, al menos 5 cm, 10 cm, 15 cm, 20 cm, 30 cm, 40 cm, 50 cm, 1 m, 1,5 m, 2 m, 2,5 m, 3 m o más) del centro del dispositivo.
Por ejemplo, un tumor se deriva de uno o más cánceres descritos a continuación.
En algunos ejemplos, el tamaño del tumor se reduce en al menos 1,5 veces, por ejemplo, al menos 1,5 veces, 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces, 6 veces, 7 veces, 8 veces, 9 veces, 10 veces, 20 veces, 50 veces, 100 veces o más en comparación con el tamaño del tumor antes de la administración del dispositivo y/o una recarga. En algunos casos, los sistemas para su uso de la invención eliminan completamente un tumor en el sujeto.
En otros ejemplos, los procedimientos descritos en el presente documento son eficaces para ralentizar la progresión del cáncer y/o el crecimiento del tumor. Por ejemplo, la tasa de crecimiento tumoral se reduce en al menos 1,5 veces, por ejemplo, al menos 1,5 veces, 2 veces, 3 veces, 4 veces, 5 veces, 6 veces, 7 veces, 8 veces, 9 veces, 10 veces, 20 veces, 50 veces, 100 veces o más, en comparación con la tasa de crecimiento antes de la administración de un dispositivo o recarga descrito en el presente documento. En algunos casos, los procedimientos descritos en el presente documento detienen completamente la progresión del cáncer y/o el crecimiento del tumor.
En algunos modos de realización, el sujeto padece un cáncer. Los cánceres ejemplares incluyen melanoma, un cáncer del sistema nervioso central (SNC), un tumor de células germinativa del SNC, un cáncer de pulmón, leucemia, mieloma múltiple, un cáncer renal, un glioma maligno, un meduloblastoma, un cáncer de mama, un cáncer de ovario, un cáncer de próstata. cáncer, un cáncer de vejiga, un fibrosarcoma, un cáncer de páncreas, un cáncer gástrico, un cáncer de cabeza y cuello o un cáncer colorrectal. Por ejemplo, una célula cancerosa se deriva de un cáncer sólido o un cáncer hematológico. El cáncer hematológico es, por ejemplo, una leucemia o un linfoma. Una leucemia es leucemia linfocítica aguda (LLA), leucemia mielógena aguda (LMA), leucemia linfocítica crónica (LLC), linfoma linfocítico de células pequeñas (LLCP), leucemia mielógena crónica (LMC) o leucemia monocítica aguda (LMoA). Un linfoma es linfoma folicular, linfoma hodgkiniano (por ejemplo, subtipo esclerosante nodular, subtipo de celularidad mixta, subtipo rico en linfocitos o subtipo con depleción de linfocitos) o linfoma no hodgkiniano. Los cánceres sólidos ejemplares incluyen, pero no se limitan a, melanoma (por ejemplo, melanoma metastásico, irresecable), cáncer renal (por ejemplo, carcinoma de células renales), cáncer de próstata (por ejemplo, cáncer de próstata metastásico resistente a la castración), cáncer de ovario (por ejemplo, cáncer de ovario epitelial, tal como cáncer de ovario epitelial metastásico), cáncer de mama (por ejemplo, cáncer de mama triple negativo) y cáncer de pulmón (por ejemplo, carcinoma de pulmón no microcítico).
Por ejemplo, un fármaco antineoplásico para su uso en los dispositivos/procedimientos descritos en el presente documento es doxorrubicina.
En algunos casos, la recarga de los dispositivos de liberación de fármacos se usa en un tejido permeable, por ejemplo, en/cerca del sitio de una herida o en/cerca de un sitio de inflamación. Por ejemplo, los procedimientos descritos en el presente documento se usan para recargar dispositivos de liberación de fármacos colocados en áreas de isquemia, tales como tejidos afectados por arteriopatía periférica (APP) o a tejidos miocárdicos después de un infarto de miocardio. Los fármacos usados para recargar el dispositivo de liberación incluyen, pero no se limitan a, polipéptidos/péptidos, proteínas o fragmentos de las mismas (por ejemplo, anticuerpos o fragmentos de los mismos), ácidos nucleicos, polisacáridos, moléculas pequeñas o lípidos, por ejemplo, factores de crecimiento. Por ejemplo, un fármaco usado en el presente documento promueve la angiogénesis y el crecimiento de los vasos sanguíneos, promueve la maduración y/o remodelado de los vasos existentes y/o promueve la regeneración muscular. En algunos ejemplos, un fármaco usado en el presente documento que promueve la regeneración muscular incluye factor de crecimiento de hepatocitos (HGF), factor de crecimiento de fibroblastos básico (bFGF), factor de crecimiento similar insulínico 1 (IGF-1), factor de crecimiento nervioso (NGF), factor inhibidor de leucemia (LIF) y/o factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF-BB) o combinaciones de los mismos.
En algunos ejemplos, la invención proporciona un sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso en promover la cicatrización en un sujeto que lo necesite, en el que la composición farmacéutica promueve la angiogénesis y/o maduración o remodelación de un vaso sanguíneo existente; en el que
i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga administrando la recarga de fármacos al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa o intraarterial;
ii) opcionalmente repitiendo la etapa i);
promoviendo de este modo la cicatrización en el sujeto.
En algunos modos de realización, la composición farmacéutica comprende una proteína o fragmento de la misma (por ejemplo, un anticuerpo o fragmento del mismo), péptido/polipéptido, ácido nucleico, polisacárido o molécula pequeña. En algunos ejemplos, el agente comprende una proteína o un fragmento de la misma, por ejemplo, un factor de crecimiento o factor angiogénico, tal como el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF), por ejemplo, VEGFA, VEGFB, VEGFC o VEGFD, y/o IGF, por ejemplo, IGF-1, factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), angiopoyetina (ANG) (por ejemplo, Ang1 o Ang2), metaloproteinasa de la matriz (MMP), ligando 4 de tipo delta (DLL4) o combinaciones de los mismos. En otros ejemplos, el agente comprende una proteína o fragmento de la misma que regenera el músculo, por ejemplo, factor de crecimiento de hepatocitos (HGF), factor de crecimiento de fibroblastos básico (bFGF), factor de crecimiento similar insulínico 1 (IGF-1), factor de crecimiento nervioso (NGF), factor inhibidor de leucemia (LIF) y/o factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF-BB) o combinaciones de los mismos.
En algunos casos, el dispositivo se administra en un sitio del sujeto dentro o cerca de (por ejemplo, a 10 cm o menos de un perímetro de, por ejemplo, 10 cm, 5 cm, 2,5 cm, 1 cm, 5 mm, 2,5 mm, 1 mm o menos) un tejido isquémico.
En algunos ejemplos, el tejido isquémico es causado por una arteriopatía periférica (APP). En otros ejemplos, el tejido isquémico es un tejido de miocardio afectado por un infarto de miocardio.
La invención también proporciona un sistema de liberación de fármacos recargable de acuerdo con la invención para su uso en la reducción o el control de la inflamación en un sujeto que lo necesite, donde la composición farmacéutica comprende un agente antiinflamatorio; en el que
(i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga mediante
(ii) la administración de la recarga de fármacos al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa o intraarterial;
(ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i);
reduciendo o controlando de este modo la inflamación en el sujeto.
En algunos ejemplos, el dispositivo se administra en un sitio de inflamación en el sujeto o en un sitio cercano a (por ejemplo, a 10 cm o menos de un perímetro de, por ejemplo, 10 cm, 5 cm, 2,5 cm, 1 cm, 5 mm, 2,5 mm, 1 mm o menos) un tejido inflamado.
En algunos casos, la inflamación es una inflamación crónica, por ejemplo, causada por artritis reumatoide.
Al controlar la inflamación, el uso evita un incremento en la gravedad de la inflamación en un tejido o evita un incremento en la cantidad de tejido que está inflamado.
Adicionalmente, los dispositivos y procedimientos descritos en el presente documento liberan fármacos a dispositivos médicos en sangre y recargan dichos dispositivos médicos de una manera no invasiva. Los dispositivos médicos ejemplares incluyen, pero no se limitan a, endoprótesis vasculares e injertos vasculares liberadores de fármacos.
Se ha usado la liberación localizada de fármacos a través de catéteres y/o endoprótesis vasculares para el tratamiento de tejidos cardiovasculares, así como de otros tejidos caracterizados tales como los tejidos urinarios. En dichos casos, los catéteres o endoprótesis vasculares se despliegan en los lúmenes corporales. Los injertos vasculares, endoprótesis vasculares y catéteres se usan para liberar fármacos para inhibir la trombosis/coagulación de la sangre, la reestenosis de los lúmenes vasculares, así como otros fármacos para tratar los tejidos adyacentes. Los catéteres, por ejemplo, catéteres recubiertos con hidrogeles que contienen fármacos, se insertan en un tejido, se expanden para entrar en contacto con el tejido y depositar el hidrogel que contiene los fármacos, y posteriormente se retiran del tejido. Las endoprótesis vasculares que están recubiertas con hidrogeles cargados con fármacos se administran en un lumen corporal y se despliegan para residir in situ. En cada caso, el fármaco (o las células) salen del hidrogel para conferir un beneficio clínico. En algunos casos, el beneficio es la reducción o inhibición de la reestenosis, en otros casos, otros fármacos tales como agentes antimicrobianos difunden fuera del hidrogel (documentos USPN 8.221.783; 8.182.481; 8.157.854; 78.133.501; 7.794.490; 7.767.219; 7.601.382; 7.517.342; 7.462.165; 7.371.257; 7.066.904; 6.364.856; 5.954.706; 5.868.719; 5.674.192; 5.588.962; 5.304.121) para tratar tejidos adyacentes o cercanos. Además de depositar hidrogeles en lúmenes vasculares, los hidrogeles se administran por vía subcutánea, intramuscular y en otros tejidos del cuerpo para reducir la carga tumoral o tratar el cáncer (véanse, por ejemplo, los documentos US 8.067.237; US 2013-0202707; y WO 12/167230), para cicatrización (documentos US 2013-0177536; y US 2011-0117170) y para el tratamiento del tejido isquémico (como se describe anteriormente, así como para la arteriopatía periférica que afecta a extremidades tales como pies, manos, piernas y brazos).
Con el tiempo, el agente activo en el hidrogel administrado inicialmente se agota. Los sistemas de la invención se usan para recambiar, recargar y, por tanto, alargar la vida útil de la modalidad de tratamiento desplegada.
Los dispositivos, por ejemplo, hidrogeles, descritos en el presente documento se administran o implantan por vía oral, intraperitoneal, sistémica, subcutánea o transcutánea, como una endoprótesis vascular arterial o quirúrgicamente. De forma alternativa, los dispositivos, por ejemplo, hidrogeles, se administran mediante inyección, por ejemplo, por vía intraarterial, intraperitoneal o intravenosa.
En algunos ejemplos, el sistema de liberación de fármacos descrito en el presente documento comprende nanopartículas, por ejemplo, nanoformulaciones de polímero con fosfato de calcio, ácidos nucleicos condensados o ácidos nucleicos liposomales. Por ejemplo, las nanopartículas transmitidas por la sangre migran hacia y se acumulan en el tejido enfermo, por ejemplo, tejido tumoral, y sirven como dispositivo recargable. De forma alternativa, las nanopartículas se liberan directamente en el tejido enfermo. Posteriormente, las recargas de fármacos se localizan en las nanopartículas en el tejido de la enfermedad según sea necesario.
Una recarga y/o composición farmacéutica descrita en el presente documento se formula para que sea compatible con la vía de administración prevista. Los ejemplos de vías de administración incluyen administración parenteral, por ejemplo, intravenosa, intraperitoneal, intradérmica, subcutánea, oral (por ejemplo, por inhalación), transdérmica (es decir, tópica), transmucosa y rectal. Las soluciones o suspensiones usadas para aplicación parenteral, intradérmica o subcutánea pueden incluir los siguientes componentes: un diluyente estéril tal como agua para inyectables, solución salina, aceites fijos, polietilenglicoles, glicerol, propilenglicol u otros disolventes sintéticos; agentes antibacterianos tales como alcohol bencílico o metilparabenos; antioxidantes tales como ácido ascórbico o bisulfito de sodio; agentes quelantes tales como ácido etilendiaminotetraacético (EDTA); tampones tales como acetatos, citratos o fosfatos y agentes para el ajuste de la tonicidad tales como cloruro de sodio o dextrosa. El pH se puede ajustar con ácidos o bases, tales como ácido clorhídrico o hidróxido de sodio. La preparación parenteral se puede incluir en ampollas, jeringas desechables o viales de dosis múltiples hechos de vidrio o plástico. Los dispositivos, por ejemplo, hidrogeles, recargas y/o composiciones farmacéuticas descritos en el presente documento son adecuados para uso inyectable e incluyen soluciones acuosas estériles (cuando sean solubles en agua) o dispersiones y polvos estériles para la preparación extemporánea de soluciones o dispersiones inyectables estériles. Para la administración intravenosa, los vehículos adecuados incluyen solución fisiológica, agua bacteriostática, CREMOPHOR EL™ (BASF, Parsippany, NJ) o solución salina tamponada con fosfato (PBS). En todos los casos, la composición debe ser estéril y debería ser fluida hasta el punto de tener una fácil inyectabilidad. Debe ser estable en las condiciones de fabricación y almacenamiento y se debe preservar frente a la acción contaminante de microorganismos, tales como bacterias y hongos. El vehículo puede ser un disolvente o medio de dispersión que contenga, por ejemplo, agua, etanol, poliol (por ejemplo, glicerol, propilenglicol y polietilenglicol líquido, y similares) y mezclas adecuadas de los mismos. La fluidez apropiada se puede mantener, por ejemplo, mediante el uso de un recubrimiento, tal como lecitina, mediante el mantenimiento del tamaño de partícula requerido en el caso de la dispersión y mediante el uso de tensioactivos. La prevención de la acción de los microorganismos se puede conseguir mediante diversos agentes antibacterianos y antifúngicos, por ejemplo, parabenos, clorobutanol, fenol, ácido sórbico, timersal y similares. En muchos casos, será preferente incluir agentes isotónicos, por ejemplo, sacáridos, polialcoholes tales como manitol o sorbitol o cloruro de sodio en la composición. Se puede propiciar una absorción prolongada de las composiciones inyectables incluyendo en la composición un agente que retrase la absorción, por ejemplo, monoestearato de aluminio y gelatina.
Se pueden preparar soluciones inyectables estériles incorporando una composición farmacéutica en la cantidad requerida en un disolvente apropiado con uno o una combinación de los ingredientes enumerados anteriormente, según se requiera, seguido de esterilización por filtración. En general, las dispersiones se preparan incorporando el compuesto activo en un vehículo estéril que contiene un medio de dispersión básico y los otros ingredientes requeridos de los enumerados anteriormente. En el caso de polvos estériles para la preparación de soluciones inyectables estériles, los procedimientos de preparación son el secado al vacío y el liofilizado, que producen un polvo del ingrediente activo más cualquier ingrediente adicional deseado de una solución del mismo previamente filtrada de forma estéril.
En un modo de realización, las composiciones farmacéuticas se preparan con vehículos que protegerán el compuesto contra la eliminación rápida del cuerpo, tales como formulaciones de liberación mantenida/controlada, incluyendo implantes y sistemas de liberación microencapsulados. Se pueden usar polímeros biodegradables y biocompatibles, tales como etilenvinilacetato, polianhídridos, poli(ácido glicólico), colágeno, poliortoésteres y poli(ácido láctico). Los procedimientos para la preparación de dichas formulaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica.
Por ejemplo, las composiciones farmacéuticas se pueden atrapar en microcápsulas preparadas, por ejemplo, mediante técnicas de coacervación o mediante polimerización interfacial, por ejemplo, microcápsulas de hidroximetilcelulosa o gelatina y microcápsulas de poli(metacrilato de metilo), respectivamente, en sistemas de liberación de fármacos coloidales (por ejemplo, liposomas, microesferas de albúmina, microemulsiones, nanopartículas y nanocápsulas) o en macroemulsiones.
Se pueden preparar preparaciones de liberación mantenida. Los ejemplos adecuados de preparaciones de liberación mantenida incluyen matrices semipermeables de polímeros hidrófobos sólidos que contienen el anticuerpo, cuyas matrices están en forma de artículos conformados, por ejemplo, películas o microcápsulas. os ejemplos de matrices de liberación mantenida incluyen poliésteres, hidrogeles (por ejemplo, poli(2-hidroxietilmetacrilato) o poli(alcohol de vinilo), poliláctidos (patente de EE. UU. n.° 3.773.919), copolímeros de ácido L-glutámico y Y-etil-L-glutamato, etilenvinilacetato no degradable, copolímeros de ácido láctico y ácido glicólico degradables tales como LUPRON DEPOT™ (microesferas inyectables compuestas de copolímero ácido lácticoácido glicólico y acetato de leuprolida) y poli-D-(-)-3-ácido hidroxibutírico. Mientras que polímeros tales como el etilenvinilacetato y el copolímero ácido láctico-ácido glicólico permiten la liberación de moléculas durante más de 100 días, determinados hidrogeles liberan proteínas durante períodos de tiempo más cortos.
Los materiales también se pueden obtener comercialmente de Alza Corporation y Nova Pharmaceuticals, Inc. Y también se pueden usar suspensiones liposomales (que incluyen liposomas dirigidos a células infectadas con anticuerpos monoclonales contra antígenos víricos) como vehículos farmacéuticamente aceptables. Estos se pueden preparar de acuerdo con procedimientos conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo, como se describe en la patente de EE. UU. n.° 4.522.811.
Es especialmente ventajoso formular composiciones orales o parenterales en forma de unidad de dosificación para facilitar la administración y uniformidad de la dosificación. La forma de unidad de dosificación, como se usa en el presente documento, se refiere a unidades físicamente discretas adecuadas como dosis unitarias para el sujeto que se va a tratar; conteniendo cada unidad una cantidad predeterminada de compuesto activo calculada para producir el efecto terapéutico deseado en asociación con el vehículo farmacéutico requerido. La especificación de las formas de unidades de dosificación viene dictada por y depende directamente de las características únicas del compuesto activo y el efecto terapéutico particular que se va a lograr, y las limitaciones inherentes en la técnica de preparación de dicho compuesto activo para el tratamiento de individuos.
En algunos ejemplos, una composición farmacéutica descrita en el presente documento se incorpora en o sobre el dispositivo, por ejemplo, sobre el polímero (por ejemplo, hidrogel, tal como alginato) del dispositivo. En tales casos, en el dispositivo están presentes 0-100 mg (por ejemplo, 5-100 mg, 10-100 mg, 20-100 mg, 30-100 mg, 40­ 100 mg, 50-100 mg, 60-100 mg, 70-100 mg, 80-100 mg, 90-100 mg, 1-95 mg, 1-90 mg, 5-95 mg, 5-90 mg, 5­ 80 mg, 5-70 mg, 5-60 mg, 5-50 mg, 5-40 mg, 5-30 mg o 5-20 mg) de la composición farmacéutica. Por ejemplo, la composición farmacéutica está presente en el dispositivo a una concentración peso/peso de al menos el 5 % (por ejemplo, de al menos el 5 %, 10 %, 15 %, 20 %, 25 %, 30 %, 35 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 %, 60 %, 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 90 %, 95 %, 98 %, 99 % o más).
En algunos modos de realización, el dispositivo, por ejemplo, hidrogel, comprende de 0,1 mg a 25 mg de composición farmacéutica por ml de hidrogel, por ejemplo, de 0,5 mg a 15 mg, de 1 mg a 10 mg, de 1 mg a 5 mg, de 5 mg a 10 mg o de 1 mg a 3 mg por ml, por ejemplo, aproximadamente 1,6 mg por ml.
En otros ejemplos, una composición farmacéutica descrita en el presente documento se conjuga con una recarga de la invención. Por ejemplo, la composición farmacéutica se conjuga con el polímero de recarga, por ejemplo, cadena de alginato, en una proporción peso/peso de 1:100 a 100:1, por ejemplo, 1:100, 5:100, 1:10, 1:5, 3:10, 4:10, 1:2, 6:10, 7:10, 8:10, 9:10, 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 10:1, 20:1, 30:1, 40:1, 50:1, 60:1, 70:1, 80:1, 90:1 o 100:1. En otros ejemplos, la composición farmacéutica se conjuga con la molécula diana de la recarga, por ejemplo, en una proporción molar entre la composición farmacéutica y la molécula diana de 10:1 a 1:10, por ejemplo, 10:1, 9:1, 8:1, 7:1, 6:1, 5:1,4:1, 3:1,2:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9 o 1:10.
El dispositivo se administra a un sujeto que lo necesite. Por ejemplo, el sujeto es un mamífero, por ejemplo, un ser humano, mono, primate, perro, gato, caballo, vaca, cerdo, oveja o cabra. Por ejemplo, el sujeto es un ser humano.
De acuerdo con los procedimientos descritos en el presente documento, se administra un dispositivo y/o recarga por vía oral, intraperitoneal, intravenosa, intraarterial, rectal, bucal, sublingual, intraocular, intranasal, transdérmica, transmucosa, subcutánea, intramuscular, por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación.
Una molécula pequeña es un compuesto de bajo peso molecular de menos de 1000 dalton, menos de 800 dalton o menos de 500 dalton.
En algunos modos de realización, un fragmento de una proteína, anticuerpo o polipéptido contiene 1500 o menos, 1250 de menos, 1000 o menos, 900 o menos, 800 o menos, 700 o menos, 600 o menos, 500 o menos, 400 o menos, 300 o menos, 200 o menos aminoácidos. Por ejemplo, una proteína o péptido contiene 1500 o menos, 1250 o menos, 1000 o menos, 900 o menos, 800 o menos, 700 o menos, 600 o menos, 500 o menos, 400 o menos, 300 o menos, 200 o menos. menos, 100 o menos, 80 o menos, 70 o menos, 60 o menos, 50 o menos, 40 o menos, 30 o menos, 25 o menos, 20 o menos, 10 o menos aminoácidos. Por ejemplo, un ácido nucleico de la invención contiene 400 o menos, 300 o menos, 200 o menos, 150 o menos, 100 o menos, 90 o menos, 80 o menos, 70 o menos, 60 o menos, 50 o menos, 40 o menos, 35 o menos, 30 o menos, 28 o menos, 26 o menos, 24 o menos, 22 o menos, 20 o menos, 18 o menos, 16 o menos, 14 o menos, 12 o menos, 10 o menos nucleótidos.
En algunos casos, un compuesto (por ejemplo, molécula pequeña) o macromolécula (por ejemplo, ácido nucleico, polipéptido o proteína) de la invención se purifica y/o aísla. Como se usa en el presente documento, una molécula pequeña, molécula de ácido nucleico, polinucleótido, polipéptido o proteína (por ejemplo, anticuerpo o fragmento del mismo) "aislada" o "purificada" está sustancialmente libre de otro material celular o medio de cultivo cuando se produce mediante técnicas recombinantes o de precursores químicos u otros productos químicos cuando se sintetiza químicamente. Los compuestos purificados son el compuesto de interés en al menos el 60 % en peso (peso seco). Preferentemente, la preparación es el compuesto de interés en al menos el 75 %, más preferentemente al menos el 90 % y lo más preferentemente al menos el 99 % en peso. Por ejemplo, un compuesto purificado es uno que es al menos el 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 98 %, 99 % o 100 % (p/p) del compuesto deseado en peso. . La pureza se mide mediante cualquier procedimiento estándar apropiado, por ejemplo, mediante análisis por cromatografía en columna, cromatografía en capa fina o cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Un polinucleótido (ácido ribonucleico (ARN) o ácido desoxirribonucleico (ADN)) purificado o aislado está libre de los genes o secuencias que lo flanquean en su estado natural. Purificado también define un grado de esterilidad que es seguro para la administración a un sujeto humano, por ejemplo, que carece de agentes tóxicos o infecciosos.
Por "sustancialmente puro" se entiende un nucleótido o polipéptido que se ha separado de los componentes que lo acompañan de forma natural. Típicamente, los nucleótidos y polipéptidos son sustancialmente puros cuando están en al menos un 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % o incluso 99 % en peso libres de proteínas y moléculas orgánicas naturales con las que están asociados de forma natural.
Los polinucleótidos, polipéptidos u otros agentes se purifican y/o aíslan. Específicamente, como se usa en el presente documento, una molécula de ácido nucleico, polinucleótido, polipéptido o proteína "aislada" o "purificada" está sustancialmente libre de otro material celular o medio de cultivo cuando se produce mediante técnicas recombinantes o de precursores químicos u otros productos químicos cuando se sintetiza químicamente. Los compuestos purificados son el compuesto de interés en al menos el 60 % en peso (peso seco). Preferentemente, la preparación es el compuesto de interés en al menos el 75 %, más preferentemente al menos el 90 % y lo más preferentemente al menos el 99 % en peso. Por ejemplo, un compuesto purificado es uno que es al menos el 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 98 %, 99 % o 100 % (p/p) del compuesto deseado en peso. . La pureza se mide mediante cualquier procedimiento estándar apropiado, por ejemplo, mediante análisis por cromatografía en columna, cromatografía en capa fina o cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Un polinucleótido (ácido ribonucleico (ARN) o ácido desoxirribonucleico (ADN)) purificado o aislado está libre de los genes o secuencias que lo flanquean en su estado natural. Un polipéptido purificado o aislado está libre de los aminoácidos o secuencias que lo flanquean en su estado natural. Purificado también define un grado de esterilidad que es seguro para la administración a un sujeto humano, por ejemplo, que carece de agentes tóxicos o infecciosos.
De forma similar, por "sustancialmente puro" se entiende un nucleótido o polipéptido que se ha separado de los componentes que lo acompañan de forma natural. Típicamente, los nucleótidos y polipéptidos son sustancialmente puros cuando están en al menos un 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 95 % o incluso 99 % en peso libres de proteínas y moléculas orgánicas naturales con las que están asociados de forma natural.
Por "ácido nucleico aislado" se entiende un ácido nucleico que está libre de los genes que lo flanquean en el genoma natural del organismo del que se deriva el ácido nucleico. El término abarca, por ejemplo: (a) un ADN que es parte de una molécula de ADN genómico natural, pero que no está flanqueado por las dos secuencias de ácido nucleico que flanquean esa parte de la molécula en el genoma del organismo en el que se produce de forma natural; (b) un ácido nucleico incorporado a un vector o al ADN genómico de un procariota o eucariota de una manera tal que la molécula resultante no es idéntica a ningún vector o ADN genómico naturales; (c) una molécula separada tal como un ADNc, un fragmento genómico, un fragmento producido por reacción en cadena de la polimerasa (PCR) o un fragmento de restricción; y (d) una secuencia de nucleótidos recombinante que es parte de un gen híbrido, es decir, un gen que codifica una proteína de fusión. Las moléculas de ácido nucleico aisladas de acuerdo con la presente invención incluyen además moléculas producidas sintéticamente, así como cualquier ácido nucleico que haya sido alterado químicamente y/o que tenga cadenas principales modificadas. Por ejemplo, el ácido nucleico aislado es un polinucleótido de ADNc o ARN purificado. Las moléculas de ácido nucleico aisladas también incluyen moléculas de ácido ribonucleico mensajero (ARNm).
El término de transición "que comprende", que es sinónimo de "que incluye", "que contiene" o "caracterizado por", es inclusivo o abierto y no excluye elementos o etapas de procedimiento adicionales no citados. Por el contrario, la frase de transición "que consiste en" excluye cualquier elemento, etapa o ingrediente no especificado en la reivindicación. La frase de transición "que consiste esencialmente en' limita el alcance de una reivindicación a los materiales o etapas especificados "y aquellos que no afectan materialmente a las características básicas y novedosas" de la invención reivindicada.
Como se usa en el presente documento, el término "aproximadamente" es más o menos 1 %, 2 %, 3 %, 4 %, 5 %, 6 %, 7 %, 8 %, 9 %, 10 %, 12 % o 15 %.
Una recarga de fármacos es una composición que contiene el primer resto (molécula diana) de un par de unión, donde el segundo resto (resto de reconocimiento de la diana, por ejemplo, molécula) del par de unión está presente en un dispositivo estacionario descrito en el presente documento.
Los números de acceso a GenBank para proteínas y péptidos/polipéptidos descritos en el presente documento se proporcionan a continuación.
La secuencia de aminoácidos de la estreptavidina de Streptomyces avidinii, proporcionada por el n.° de acceso a GenBank P22629.1, se muestra a continuación:
1 mrkivvaaia vslttvsita sasadpskds kaqvsaaeag itgtwynqlg stfivtagad
61 galtgtyesa vgnaesryvl tgrydsapat dgsgtalgwt vawknnyrna hsattwsgqy 121 vggaearint qwlltsgtte anawkstlvg hdtftkvkps aasidaakka gvnngnplda 181 vqq (SEQ ID NO: 27)
La secuencia de ácido nucleico de estreptavidina de Streptomyces avidinii, proporcionada por el n.° de acceso a GenBank X03591.1, se muestra a continuación:
1 ccctccgtcc ccgccgggca acaactaggg agtatttttc gtgtctcaca tgcgcaagat
61 cgtcgttgca gccatcgccg tttccctgac cacggtctcg attacggcca gcgcttcggc
121 agacccctcc aaggactcga aggcccaggt ctcggccgcc gaggccggca tcaccggcac
181 ctggtacaac cagctcggct cgaccttcat cgtgaccgcg ggcgccgacg gcgccctgac
241 cggaacctac gagtcggccg tcggcaacgc cgagagccgc tacgtcctga ccggtcgtta
301 cgacagcgccccggccaccg acggcagcgg caccgccctc ggttggacgg tggcctggaa
361 gaataactac cgcaacgccc actccgcgac cacgtggagc ggccagtacg tcggcggcgc
421 cgaggcgaggatcaacaccc agtggctgct gacctccggc accaccgagg ccaacgcctg
481 gaagtccacg ctggtcggcc acgacacctt caccaaggtg aagccgtccg ccgcctccat
541 cgacgcggcgaagaaggccg gcgtcaacaa cggcaacccg ctcgacgccg ttcagcagta
601 gtcgcgtccc ggcaccggcg ggtgccggga cctcggcc (SEQ ID NO: 28)
IGF-1 es un polipéptido monocatenario de 70 aminoácidos reticulado por tres puentes disulfuro. (Rinderknecht et al., 1978, J. Biol. Chem. 253:2768-2776; secuencia en pág. 2771, incorporada en el presente documento como referencia). El IGF-1 humano comprende la siguiente secuencia de aminoácidos (GenBank: CAA01954.1 y SEQ ID NO: 29). El IGF-1 humano se puede adquirir de R&D Systems (614 McKinley Place NE, Minneapolis, MN 55413)
1 m gpetlcgae lvd alq fvcg drgfyfnkpt gygsssrrap q tgm vd eccf rscdlrrlem
61 ycaplkpaks a (SE Q ID NO : 29)
La isoforma de IGF-1B humano comprende la siguiente secuencia (GenBank: CAA40093.1; SEQ ID NO: 30). El péptido maduro comprende los residuos 49-118.
1 m gkisslptq lfkccfcd fl k vkm htm sss h lfy la lcll tftssatagp etlcgaelvd
61 alq fvcgdrg fyfn kp tgyg sssrrapqtg ivd eccfrsc dlrrlem yca plkpaksars
121 vraqrhtdmp ktqkyqppst nkntksqrrk gw pkthpgge qkegteaslq irgkkkeqrr
181 e igsm aecr gk kgk (SE Q ID N O : 30)
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de VEGFB incluyen NM_003377.4 (ácido nucleico) y NP_003368.1 (aminoácidos). Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de VEGFC incluyen Nm_005429.3 (ácido nucleico) y Np_005420.1 (aminoácidos). Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de VEGFD incluyen NM_004469.4 (ácido nucleico) y NP_004460.1 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares del factor de crecimiento de fibroblastos básico son AAB21432.2 (GI: 8250666) (aminoácidos) y A32848.1 (GI: 23957592) (ácido nucleico).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de FGF incluyen U76381.2 (ácido nucleico) y AAB18786.3 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de HGF incluyen M73239.1 (ácido nucleico) y AAA64239.1 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de NGF incluyen M57399.1 (ácido nucleico) y AAA35961.1 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de LIF incluyen NM_002309.4 (ácido nucleico) y NP_002300.1 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de PDGF incluyen NM002608.2, NM_002607.5, NM_016205.2 y NM 025208.4 (ácido nucleico) y NP_002599.1, NP_002598.4, NP 057289.1, NP_079484.1 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de Ang1 incluyen AY124380.1 (ácido nucleico) y AAM92271.1 (aminoácidos). Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de Ang2 incluyen AF024631.2 (ácido nucleico) y AAF21627.2 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares de MMP incluyen D83646.1 y D83647.1(ácido nucleico) y BAA12022.1 y BAA12023.1 (aminoácidos).
Los n.° de acceso a GenBank ejemplares del ligando 4 de tipo delta (DLL4) incluyen NM_019074.3 (ácido nucleico) y NP_061947.1 (aminoácidos).
Los siguientes materiales y procedimientos se usaron en los ejemplos descritos en el presente documento.
Síntesis de ADN
Los oligonucleótidos de ADN se sintetizaron usando procedimientos automatizados estándar de acoplamiento de fosforamidita en fase sólida en un sintetizador de ADN PerSeptive Biosystems Expedite 8909 o se adquirieron de Integrated DNA Technologies. Todos los reactivos y fosforamiditas para la síntesis de ADN se adquirieron de Glen Research. Los oligonucleótidos se purificaron por HPLC de fase inversa usando una fase estacionaria C18 y un gradiente de acetonitrilo / acetato de trietilamonio (TEAA) 100 mM y se cuantificaron usando espectroscopia UV llevada a cabo en un espectrofotómetro Nanodrop ND1000. El 3'-tiol ADN se sintetizó usando columnas CPG C3 S-S modificador 3'-tiol. Se sintetizaron fosforotioatos usando reactivo sulfurante II 0,05 M en piridina/acetonitrilo. Las secuencias de ADN usadas se resumen en la Tabla 1.
Oxidación del alginato
Se adquirió alginato de calidad médica con alto contenido en ácido gulurónico y alto PM (MVG) de FMC Biopolymers (Princeton, NJ). Se mezcló una solución al 1 % de alginato de sodio (1,0 g, 4 pmol) en agua con peryodato de sodio (54 mg, 252 pmol) a temperatura ambiente y se agitó. La reacción se detuvo después de 24 h mediante la adición de etilenglicol (30 mg, 28,5 pl). La solución se precipitó en una cantidad en exceso de alcohol isopropílico. Los precipitados, recogidos por centrifugación, se redisolvieron en agua destilada y se precipitaron de nuevo en isopropanol. El alginato oxidado se liofilizó bajo presión reducida para proporcionar un producto blanco (0,9 g, rendimiento del 90 %). El tamaño molecular y el radio hidrodinámico se analizaron por cromatografía de permeación en gel (Viscotek) compuesta de un refractómetro láser, un viscosímetro diferencial y un detector de dispersión de luz láser en ángulo recto.
Conjugación de BMPH, Dye-750 y ADN con alginato
Se disolvieron 100 mg de alginato (0,4 pmol, 1 eq.) durante la noche en 100 ml de tampón de ácido 2-(N-morfolino)etanosulfónico (MES) (MES 100 mM, NaCl 300 mM, pH = 5,5). Se añadió 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil)carbodiimida (EDC) (7,7 mg, 40 pmol, Sigma E7750) y se agitó durante 5 minutos. Se añadieron ácido de N-beta-maleimidopropiónico hidracida-TFA (BMPH) (5,94 mg, 20 pmol, Thermo Scientific 22297) y/o hidracida HiLyte Fluor™ 750 (3,76 mg, 3,6 pmol, Anaspec 81268) y la reacción se agitó durante 20 horas. Las muestras se precipitaron en isopropanol al 80 %, se resuspendieron en agua y se precipitaron de nuevo. Las muestras se secaron bajo alto vacío.
Los espectros de 1H-RMN se registraron en un Varian Inova-500 (500 MHz) a temperatura ambiente en D2O al 99,9 %. Todos los disolventes de RMN se adquirieron de Cambridge Isotope Laboratories.
Se disolvió alginato-BMPH (10 mg, ~0,04 pmol) en tampón Tris (100 mM, pH 8,0) durante la noche. Se disolvió 3'-tiol ADN (0,4 pmol) en 200 pl de Tris (100 mM, pH 8,0) y se incubó con 20 pl de tris(2-carboxietil)fosfina (TCEP) (0,5 M) durante 30 minutos. El ADN se centrifugó en un dispositivo filtrante centrífugo con un valor de corte de PM (MWCO) de 3K (filtro Nanosep 3K Omera, PALL OD003C33) para eliminar la TCEP y las moléculas pequeñas con tiol y se mezcló con alginato. La mezcla se incubó durante 20 horas y, a continuación, se transfirió a un dispositivo filtrante centrífugo con MWCO de 100K (Filtro Omega Nanosep 100K, PALL OD100C33), se centrifugó para eliminar el ADN. Se complementó con 500 pl de agua destilada y se centrifugó nuevamente. Las muestras se diluyeron hasta un 0,5 % de alginato, se filtraron de forma estéril y se liofilizaron hasta sequedad. Peso final: ~9 mg.
Acoplamiento doxorrubicina-alginato
Se disolvió dihidracida de ácido adípico (587 mg, 3,3 mmol, Sigma A0638) en cloruro de calcio acuoso (1 M) a una concentración de 0,5 M. Se añadió clorhidrato de doxorrubicina (10 mg, 17 pmol, Sigma D1515, 10 mg/ml en DMSO) a la solución y se agitó durante 48 horas a 37 °C. Las soluciones se purificaron directamente en un HPLC de escala preparativa Agilent Serie 1200. Las fracciones del producto se liofilizaron. Rendimiento: 40 %. Masa de producto observada: 700,3 dalton. Se disolvió el alginato conjugado con BMPH (5 mg) en 5 ml de Tris-HCl (100 mM, pH 8,0) durante la noche. A esta solución se le añadieron 160 mg de adípico-doxorrubicina (228 pmol) y se agitó durante la noche. Se intercambió el tampón de la solución por agua usando un dispositivo filtrante centrífugo con MWCO de 3K (filtro Omera Nanosep 3K, PALL OD003C33). La solución se filtró de forma estéril y se liofilizó. Rendimiento global: 80 %.
Liberación de doxorrubicina del alginato
Se combinó doxorrubicina o doxorrubicina-hidracida con alginato (oxidado y no oxidado) y se gelificó con cloruro de calcio y se incubó en PBS a 37 °C. En diferentes puntos temporales, se cambió la solución y se midieron las concentraciones de doxorrubicina en un lector de placas SpectraMax de Molecular Devices (excitación: 530, emisión: 590).
Citotoxicidad in vitro de la doxorrubicina acoplada al alginato
Los efectos citotóxicos de la doxorrubicina-alginato unida a hidrazona y de la doxorrubicina sola se evaluaron usando el ensayo Alamar Blue. Se sembraron células MDA-MB-231 a una densidad de 60.000 células/pocillo en placas de fondo plano de 24 pocillos y se incubaron durante 24 h. Las células se lavaron dos veces con PBS y se incubaron en el medio de cultivo con diversas concentraciones de doxorrubicina o doxorrubicina unida a alginato durante 24 h a 37 °C. La viabilidad celular se evaluó mediante el ensayo Alamar Blue de acuerdo con las instrucciones del proveedor y se leyó en un lector de placas SpectraMax de Molecular Devices (excitación: 530, emisión: 590).
Medidas de circulación del alginato:
A ratones C57/B6 se les inyectaron retroorbitalmente 100 pl de alginato fluorescente al 0,5 % (alginato no oxidado, Dye-750). Se afeitó la parte anterior y posterior a los ratones y se obtuvieron imágenes con un equipo IVIS Spectrum in vivo (excitación: 745, emisión: 820) durante 30 días. El afeitado se repitió antes de cada obtención de imágenes. La fluorescencia en la sangre se midió a través de la cuantificación de la fluorescencia en el área del hocico.
Estudios de interacción in vitro (Figura 2)
Se sumergieron 15-20 pl de gotitas de alginato no oxidado al 0,5 % conjugado con poliA-SH en una solución de cloruro de calcio (100 mM) durante 60 minutos. Los geles de alginato de calcio se lavaron dos veces con PBS que contenía cloruro de calcio 1 mM. Se añadieron 500 pl de oligonucleótidos fluorescentes (Fl) 0,8 pM (poliT-Fl o poliA-Fl) y se incubaron durante 1, 5, 30 minutos o 16 horas en un agitador orbital. Las muestras se lavaron dos veces con 500 pl de PBS (CaCl21 mM) y se obtuvieron imágenes en un microscopio de fluorescencia bajo el canal verde. Para la cuantificación, se desreticularon los geles en 100 pl de EDTA 100 mM durante 30 minutos y se leyó la fluorescencia en un lector de placas SpectraMax de Molecular Devices (excitación: 485, emisión: 538, corte: 530).
Estudios de interacción in vitro (Figura 3)
Se sumergieron 15-20 pl de gotitas de alginato conjugado con ADN (alginato no oxidado al 0,5 % conjugado con poliA-SH, poliT-SH o no conjugado) en una solución de cloruro de calcio (100 mM) durante 60 minutos. Los geles de alginato de calcio se lavaron dos veces con PBS que contenía cloruro de calcio 1 mM. Se añadieron 500 pl de alginato al 0,05 % conjugado con poliT-SH/HEX (Figs. 3A-C) o con poliA-SH y Dye-750 y se incubó durante 5, 10, 30, 60 minutos (Figs. 3A-C) o 30 minutos (Figs. 3D-F) en un agitador orbital. Las muestras se lavaron dos veces con 500 pl de PBS (CaCl21 mM) y se obtuvieron imágenes en un microscopio de fluorescencia (canal verde) o en un equipo IVIS Spectrum CT in vivo (excitación: 745, emisión: 820). Para la cuantificación, los geles para las Figs.
3A-C se desreticularon en 100 pl. de ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) 100 mM durante 30 minutos y se leyó la fluorescencia en un lector de placas SpectraMax de Molecular Devices.
Migración del hidrogel in vivo
Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con protocolos para animales establecidos. Los tumores se crearon inyectando a ratones C57/B6 por vía subcutánea 100.000 células de melanoma B16-F10 (American Type Culture Collection, VA) en 100 pl de PBS en la parte posterior del cuello. Se controló el inicio del crecimiento tumoral (aproximadamente 2 semanas) en los animales. Se reticularon 20 mg/ml de alginato conjugado con ADN (poliT-SH o poliA-SH) con CaSO4 al 4 % p/v (1,22 M) y se inyectaron 50 pl en el centro de los tumores con una aguja de calibre 23. Se afeitó todo el vello que cubriera los tumores.
Un día después, a los ratones se les inyectaron retroorbitalmente 100 pl de alginato fluorescente conjugado con ADN al 0,5 % (alginato no oxidado, poliA-SH, Dye-750). Se obtuvieron imágenes de los ratones cada 24 horas durante seis días en un equipo IVIS Spectrum in vivo (excitación: 745, emisión: 820). Los ratones fueron sacrificados por razones humanitarias cuando los tumores crecieron hasta >20 mm en una dirección o cuando el tumor se ulceró a través de la piel con presencia de una herida abierta que no cicatrizaba. Los ratones que murieron o tuvieron que ser sacrificados antes de completar el experimento no se incluyeron en el análisis.
Estudios de xenoinjertos de tumores
Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con protocolos para animales establecidos. Los tumores se crearon mediante inyección de 106 células MDA-MB-231 (American Type Culture Collection, VA) combinadas con Matrigel (BD Biosciences, CA) a un volumen total de 200 pl (100 pl. de PBS y 100 pl. de Matrigel) en las extremidades posteriores de ratones J:Nu Foxn1nu/Foxn1nu) de 8 semanas de edad (Jackson Labs, ME). Treinta y cinco días después de la inoculación del tumor, se inyectaron los geles de alginato en los tumores. Se mezclaron 20 mg/ml de alginato conjugado con ADN (tioT-SH o no conjugado) con doxorrubicina (1,6 mg de fármaco por ml de gel), a continuación se reticuló con CaSÜ4 al 4 % p/v (1,22 M) y a continuación se inyectaron 50 pl de gel en los tumores con una aguja de calibre 23. Dos, 3, 4 y 5 semanas después de la inyección inicial de gel en el tumor, a los ratones se les inyectaron retroorbitalmente 100 pl de alginato conjugado con ADN al 0,5 % que portaba doxorrubicina (5 % de alginato oxidado, tioA-SH, Dye-750, 160 pg de dox-hidracida = 120 pg dox). A lo largo del estudio, se midió el área del tumor dos veces por semana con calibradores digitales en dos dimensiones y se usó el producto de los valores bidimensionales para aproximar el área del tumor. Los ratones se sacrificaron el día 49. Los ratones que murieron o tuvieron que ser sacrificados antes de completar el experimento no se incluyeron en el análisis.
Síntesis de 3-(p-bencilamino)-1,2,4,5-tetracina
Se sintetizó 3-(p-bencilamino)-1,2,4,5-tetracina de acuerdo con procedimientos estándar. Por ejemplo, se mezclaron 50 mmol de clorhidrato de 4-(aminometil)benzonitrilo y 150 mmol de acetato de formamidina mientras se añadía 1 mol de hidracina anhidra. La reacción se agitó a 80 °C durante 45 minutos y, a continuación, se enfrió a temperatura ambiente, seguido de la adición de 0,5 mol de nitrito de sodio en agua. A continuación, se añadió gota a gota HCl al 10 % para acidificar la reacción y formar el producto deseado. A continuación, la mezcla acidificada oxidada en bruto se extrajo con DCM, se basificó con NaHCÜ3 y se extrajo de inmediato de nuevo con DCM. El producto final se recuperó por evaporación rotatoria y se purificó por HPLC. Los productos químicos se adquirieron de Sigma-Aldrich.
Conjugación de acida y tetracina con alginato
Se disolvieron 200 mg de alginato (0,8 pmol, 1 eq.) durante la noche en 100 ml de tampón de MES (MES 200 mM, NaCl 300 mM, pH = 5,5). Se añadió 11-acido-3,6,9-trioxaundecan-1-amina (349 mg, 1,6 mmol, 2000 eq., Sigma-Aldrich 17758) o tetracina-amina (300 mg, 1,6 mmol, 2000 eq.) a la solución y se agitó durante 1 hora más a temperatura ambiente. Se añadió una mezcla de clorhidrato de 1-etil-3-[3-dimetilaminopropil]carbodiimida (306,7 mg, 1,6 mmol, 2000 eq., Sigma-Aldrich E7750) y sulfo-N-hidroxisuccinimida (173 mg, 800 pmol, 1000 eq., Thermo Fisher 24510 ) en tres dosis iguales con un intervalo de ocho horas y se agitó durante ocho horas más. Las muestras se dializaron frente a 4 l de agua con contenido de NaCl sucesivamente menor, cambiando de solución 2-3 veces al día. NaCl por 4 l de agua: 30 g, 25 g, 20 g, 15 g, 10 g, 5 g, 0 g, 0 g, 0 g, 0 g, 0 g. Las muestras se liofilizaron bajo alto vacío. Peso final: 150-160 mg. Rendimiento: 75-80 %. Los espectros de 1H-RMN se registraron en un Varian Inova-500 (500 MHz) a temperatura ambiente en D2O al 99,9 %. El óxido de deuterio se adquirió de Cambridge Isotope Laboratories. Para la estimación de la sustitución, se compararon el pico de acida a 1-1,2 ppm y el pico de tetracina a 7,5, 8,5 y 10,4 ppm con los tres protones de urinato entre 3 y 4,2 ppm. Véanse las Figuras 17-18.
Estudios de interacción in vitro acida-DBCO
Se sumergieron 15-20 pl de gotitas de alginato no oxidado al 2 % conjugado con acida o de controles no conjugados en una solución de cloruro de calcio (100 mM) durante 60 minutos. Los geles de alginato de calcio se lavaron dos veces con PBS que contenía cloruro de calcio 1 mM. Se añadieron 500 pl de Cy7-DBCO 100 pM (Click Chemistry Tools) y se incubaron durante cuatro horas en un agitador orbital. Se lavaron las muestras dos veces con 500 pl de PBS (CaCl21 mM). Para la cuantificación, se hidrolizaron los geles con 3,5 mg/ml de alginato liasa (Aldrich A1603) en 100 pl de PBS durante la noche y se leyó la fluorescencia en un lector de placas SpectraMax de Molecular Devices (excitación: 745, emisión: 780). La reacción con el socio de química clic también se confirmó a través de la incubación de geles reticulados con calcio con 100 equivalentes de DBCO-Cy7 (alginato-acida), seguido de un análisis por espectroscopía de reflectancia total atenuada (ATR) / infrarrojo (IR) (ATIR). La ATIR se midió en un equipo Vertex70 con ajuste atmosférico. Véanse las Figuras 19-20.
Estudios de interacción in vitro tetracina-TCO
Se sumergieron 15-20 |jl de gotitas de alginato no oxidado al 2 % conjugado con tetracina o de controles no conjugados en una solución de cloruro de calcio (100 mM) durante 60 minutos. Los geles de alginato de calcio se lavaron dos veces con PBS que contenía cloruro de calcio 1 mM. Se añadieron 500 j l de Cy7-TCO 100 jM (Click Chemistry Tools) y se incubaron durante cuatro horas en un agitador orbital. Se lavaron las muestras dos veces con 500 j l de PBS (CaCl21 mM). Para la cuantificación, se hidrolizaron los geles con 3,5 mg/ml de alginato liasa (Aldrich A1603) en 100 j l de PBS durante la noche y se leyó la fluorescencia en un lector de placas SpectraMax de Molecular Devices (excitación: 745, emisión: 780). La reacción con el socio de química clic también se confirmó a través de la incubación de geles reticulados con calcio con 100 equivalentes de TCO-Cy5 (alginato-tetracina), seguido de análisis ATIR. La ATIR se midió en un equipo Vertex70 con ajuste atmosférico. Véanse las Figuras 21­ 22.
Modelo de ratón con isquemia en extremidad posterior e implantación de gel de alginato
Cepas hembras de origen exógamo CD-1 de 8 semanas de edad (Charles River Laboratories, MA). Se anestesió a los animales mediante inyecciones intraperitoneales de ketamina (80 mg/kg) y xilacina (5 mg/kg). La isquemia en la extremidad posterior se indujo mediante ligadura unilateral de arterias y venas ilíacas externas. En el momento de la cirugía, los ratones se asignaron al azar a uno de dos grupos (n = 3 por grupo). Se reticularon 20 mg/ml de alginato conjugado con acida o tetracina o control no conjugado con CaSO4 al 4 % p/v (1,22 M) en PBS y se inyectaron 50 j l de hidrogel de alginato-acida/tetracina a través de una aguja de calibre 25 cerca del extremo distal del sitio de ligadura (n = 3 en cada grupo). Después de la cirugía, a los animales de control se les inyectó alginato no conjugado por vía intramuscular. Las incisiones se cerraron mediante suturas Ethilon 5-0 (Johnson & Johnson, NJ). La isquemia en la extremidad posterior se confirmó mediante el sistema de obtención de imágenes de perfusión láser Doppler (LDPI) (Perimed AB, Suecia).
Direccionamiento del hidrogel in vivo
Veinticuatro horas después de la cirugía y la implantación del gel, se inyectaron a los ratones retroorbitalmente 100 jl. de 20 jg/m l de Cy7-TCO o Cy7-DBCO (Click Chemistry Tools). Se obtuvieron imágenes de los ratones 1, 5, 30 minutos, 6 y 24 horas después de la inyección i.v. en un equipo IVIS Spectrum in vivo (excitación: 745, emisión: 820). Para el direccionamiento repetido del gel, a los ratones que portaban alginato-Az se les reinyectaron 20 jg/m l de Cy7-TCO y se obtuvieron imágenes en el IVIS Spectrum diariamente. Los ratones no mostraron efectos adversos de estas administraciones y ningún ratón tuvo que ser sacrificado antes de completar el experimento. Ningún ratón fue excluido del análisis por ningún motivo.
Segregación espacial del direccionamiento molecular
Se indujo isquemia en la extremidad posterior como se describe anteriormente, y se implantaron geles de alginatotetracina intramuscularmente (n = 3). Se inyectaron geles de alginato-acida (n = 3) en la almohadilla de grasa mamaria de los ratones en el lado opuesto de la extremidad isquémica. Se inyectó retroorbitalmente una mezcla de 100 j l de Cy5-TCO (Click Chemistry Tools, 20 jg/m l) y Cy7-DBCO (Click Chemistry Tools, 20 jg/ml). Se obtuvieron imágenes de los ratones 48 horas después de la inyección i.v. en las regiones de Cy5 (excitación: 640, emisión: 680) y Cy7 (excitación: 740, emisión: 820) y una imagen óptica. Las regiones de interés (RdI) se colocaron a ciegas en base a la imagen óptica en base a la hinchazón visible del gel en la almohadilla de grasa mamaria y las suturas en la extremidad posterior. Se cuantificó la fluorescencia en base a la "radiancia" en las áreas.
Aislamiento muscular y cuantificación de fluorescencia
Veinticuatro horas después de la inyección i.v. de Cy7-DBCO, se sacrificó a los ratones (n = 3). Se aislaron tanto los músculos de las patas traseras en los que se había inyectado alginato-acida como los de control. Las muestras se hidrolizaron durante 2 horas en 2 ml de 250 unidades/ml de colagenasa II, 1 unidad/ml de dispasa II y 1 mg/ml de alginato liasa. Las muestras se centrifugaron (5 min, 500 x g), se eliminó el sobrenadante y se resuspendió el sedimento y se repitió la hidrólisis. Los dos hidrolizados se combinaron y cuantificaron en un lector de placas SpectraMax de Molecular Devices (excitación: 745, emisión: 780) usando una serie de diluciones de Cy7-DBCO para la cuantificación.
Pruebas estadísticas
Todos los datos se compararon en base a una comparación por pares usando la prueba de la t de Student homoscedástica bilateral.
Administración oral y direccionamiento del hidrogel a alginato-acida
Veinticuatro horas después de la cirugía y la implantación del gel, a los ratones se les administraron por sonda oral 100 j l de 1 mg/ml de Cy7-DBCO (Click Chemistry Tools). Se obtuvieron imágenes de los ratones a los 1, 30 minutos, 6 y 24 horas y todos los días durante 1 semana después de la administración oral en un equipo IVIS Spectrum in vivo (excitación: 745, emisión: 820). La fluorescencia se cuantificó en el sitio de inyección de alginato y en la localización espejo en la extremidad contralateral (Ctrl). La fluorescencia media seis días después de la inyección i.v. se muestra en la Figura 14. Las barras de error muestran el EEM. El valor p representa una prueba de la t unilateral, ya sea para datos emparejados (frente a condiciones Alg-Az Ctrl) o no emparejados (las otras condiciones).
La invención se describirá adicionalmente en los siguientes ejemplos, que no limitan el alcance de la invención descrita en las reivindicaciones. Los ejemplos con moléculas de ADN complementario en el dispositivo de liberación de fármacos y la recarga de fármacos son ejemplos de referencia.
Ejemplos
Ejemplo 1: Tiempo de circulación del alginato en la sangre
La recarga eficiente en sangre de las cargas activas de fármacos se basa en una vida útil en circulación suficiente que permita que las cargas activas se encuentren y unan al dispositivo principal. Se analizó el tiempo en circulación del alginato (285 kDa, radio hidrodinámico (Rh) de 44 nm) conjugado con una sonda de IR cercano (Fig. 6A) después de la administración intravenosa (i.v.) a ratones. La cuantificación de la fluorescencia (Fig. 6B) demostró que este alginato permaneció en circulación durante al menos 14 días, con una semivida en circulación de aproximadamente siete días (Fig. 6C). Las imágenes de órganos individuales revelaron acumulación en los pulmones, hígado, bazo y, en menor medida, en los riñones (Fig. 6D), lo que demuestra que todos estos órganos contribuyen a la eliminación del alginato circulante de la circulación sanguínea. Con un tiempo en circulación prolongado, el alginato puede servir como un vehículo intravascular de fármacos eficaz con capacidad de extravasar e interactuar con el dispositivo de liberación de fármacos principal.
Ejemplo 2: Unión mediada por ADN de sustitutos de fármacos a geles de alginato in vitro
Se realizaron experimentos para determinar si la recarga del dispositivo con cargas activas de fármacos podría estar mediada por la unión de ADN complementario entre el gel diana de alginato de calcio y cadenas de alginato libres conjugadas con una carga activa de fármacos. El ADN (véase la Tabla 1 para obtener una lista del ADN usado) se conjugó por su extremo 3' con cadenas de alginato en una proporción de dos moléculas de ADN acopladas por cada molécula de alginato. A continuación, se sometió a prueba la capacidad del ADN conjugado con alginato para retener la actividad de unión a ácido nucleico. El alginato conjugado con oligonucleótidos (T)20 se reticuló iónicamente con calcio para formar un gel y, a continuación, se incubó con oligonucleótidos complementarios (A)20 o no complementarios (T)20 marcados fluorescentemente (Fig. 2A) en tampón fosfato con cloruro de calcio 1 mM. Los oligonucleótidos complementarios se unieron a la superficie del gel de manera específica de secuencia, mientras que los oligonucleótidos no complementarios mostraron escasa unión (Figs. 2B-C).
A continuación, se sometió a prueba in vitro la capacidad de los geles de alginato conjugado con ADN para unirse a cadenas de alginato conjugado con ADN solubles como modelo para la recarga de fármacos in vivo. El alginato conjugado con ADN o no conjugado se gelificó e incubó con cadenas de alginato libres acopladas a ADN complementario marcado fluorescentemente durante periodos de tiempo variables en un tampón con concentración fisiológica de calcio (Fig. 3A). Las cadenas de alginato portadoras de ADN complementario se unieron específicamente a las superficies de geles portadores de ADN, con una selectividad aproximadamente 5 veces mayor en comparación con las superficies de geles de control no conjugadas con ADN; esta selectividad fue constante en el tiempo (Figs. 3B-C). Para representar de manera más completa un conjugado ADN-alginato portador de fármaco, el alginato conjugado con ADN se modificó a lo largo de su cadena principal con un tinte de IR cercano para imitar la carga de fármaco y se sometió a prueba para determinar su asociación con geles de alginato portadores de ADN complementario o no complementario. Con una hora de incubación, las cadenas de alginato marcadas fluorescentemente se unieron selectivamente a geles portadores de ADN complementario, en comparación con los geles de control que portaban ADN no complementario (Figs. 3D-F).
Debido a la posibilidad de interacciones no mediadas por ADN en presencia de calcio que podrían reticular las cadenas de alginato libres con los geles, se realizaron estudios de unión de alginato in vitro bajo una concentración de calcio soluble fisiológicamente relevante de 1 mM. En estas condiciones, una pequeña cantidad de alginato se une a los geles de manera independiente del ADN in vitro (Figs. 3C y 3F). Sin embargo, la unión de los alginatos mediada por ADN superó en cinco veces las interacciones no específicas. Estos datos muestran que las cadenas de alginato conjugadas con ADN se unen a geles de alginato conjugados con ADN complementario.
Ejemplo 3: Migración de alginato mediada por ADN in vivo
Se realizaron experimentos para determinar si las cadenas de alginato libres marcadas fluorescentemente podían migrar in vivo hacia un gel diana a través de direccionamiento mediado por ADN. Se conjugó ADN con alginato a través del extremo 3' para incrementar la estabilidad de la exonucleasa sérica. Véase, por ejemplo, Shaw J, Kent K, Bird J, Fishback J & Froehler B (1991) Nucleic acids research 19(4):747-750; Floege J et al. (1999) The American journal of pathology 154(1): 169-179; y Gamper H et al. (1993) Nucleic acids research 21(1):145-150. Se eligió un modelo de cáncer de melanoma para estos estudios debido al efecto potenciado de permeabilidad y retención bien establecido en estos tumores, que proporciona un medio para la acumulación pasiva de nanopartículas transmitidas por la sangre en el tejido tumoral. Véase, por ejemplo, Maeda H, Wu J, Sawa T, Matsumura Y & Hori K (2000) Journal of controlled release: official journal of the Controlled Release Society 65(1-2):271-284. Ratones portadores de tumores de entre 10 y 20 mm3 de tamaño recibieron inyecciones intratumorales de geles de alginato reticulado con calcio conjugado con ADN. A las 24 horas, se administraron por vía intravenosa cadenas de alginato libres marcadas fluorescentemente conjugadas con ADN complementario. Las imágenes de los ratones revelaron en primer lugar que las cadenas administradas por vía intravenosa se recogían en los tumores de todos los ratones 24 horas después de la administración, probablemente a través del efecto EPR (Figs. 4A-B). En los ratones que recibieron cadenas de alginato libres conjugadas con ADN complementario, las cadenas continuaron agregándose en los tumores durante los siguientes días de una manera estadísticamente significativa en relación con los controles. En el transcurso de una semana, los ratones que recibieron geles conjugados con ADN no complementario, o aquellos a los que no se les inyectó gel, mostraron una pérdida progresiva de fluorescencia en el tumor, alcanzando el nivel de fondo de fluorescencia el día 5. Por el contrario, los ratones que recibieron geles conjugados con ADN complementario mostraron una acumulación continuada de fluorescencia los días 2 y 3 después de la inyección y una retención significativa de alginato fluorescente en el tumor. La retención total de alginato se cuantifica como el área bajo la curva (Fig. 4C); la migración de alginato mediada por ADN produjo una retención de cadenas libres significativamente mayor en el tumor en comparación con los controles. Estos datos indican que las cadenas de alginato que contienen una molécula diana de ADN se acumularon en el sitio de un dispositivo de liberación de fármacos de alginato administrado previamente que contiene el ADN complementario como un resto de reconocimiento de la diana.
Ejemplo 4: La recarga de fármacos ralentiza el crecimiento del tumor
La eficacia terapéutica del dispositivo de liberación de fármacos recargable descrito en el presente documento se analizó examinando la capacidad de la tecnología de direccionamiento para inhibir el crecimiento tumoral durante varias semanas. Los hidrogeles de alginato liberadores de fármacos destinados a inyección intratumoral demostraron una liberación mantenida de doxorrubicina durante un período de semanas (Fig. 8). Para llevar las cargas activas de fármacos administradas por vía intravenosa, las cadenas de alginato se oxidaron parcialmente para introducir grupos funcionales aldehído, lo que permitió el acoplamiento de hidracina-doxorrubicina a través de un conector de hidrazona hidrolizable. Véase, por ejemplo, Bouhadir K et al. (2001) Biotechnology progress 17(5):945-950; y Bouhadir K, Alsberg E & Mooney D (2001) Biomaterials 22(19):2625-2633. El alginato oxidado demostró una liberación mantenida de doxorrubicina (Fig. 9B) sin inhibir la citotoxicidad de la doxorrubicina liberada (Fig. 9C).
Se eligió el modelo de cáncer de mama MDA-MB-231 porque es un tumor de crecimiento lento, ampliamente usado para someter a prueba estrategias quimioterápicas. Véase, por ejemplo, Choi K et al. (2011) ACS nano 5(11 ):8591 -8599; y Tien J, Truslow J & Nelson C (2012) PloS one 7(9). A ratones inmunodeprimidos que portaban tumores de xenoinjerto MDA-MB-231 se les inyectaron intratumoralmente geles de alginato conjugado con ADN fosforotioato que liberaban doxorrubicina (80 pg por animal) o doxorrubicina en inyección intravenosa rápida en PBS. Después de dos semanas, los ratones recibieron administraciones i.v. semanales de cadenas de alginato libres conjugadas con ADN fosforotioato complementario y doxorrubicina (120 pg por animal) o doxorrubicina en inyección intravenosa rápida (120 pg por animal) como control (Fig. 5a ). La recarga de fármacos dirigida inhibió significativamente el crecimiento del tumor, en comparación con el tratamiento de control con doxorrubicina en inyección intravenosa rápida (Fig. 5B). La capacidad del tratamiento dirigido para reducir el tamaño del tumor se evaluó monitorizando el cambio en el tamaño del tumor en los tres días siguientes a cada administración i.v. Los tumores se redujeron después de los dos primeros tratamientos dirigidos con fármacos, pero continuaron creciendo en los ratones que recibieron doxorrubicina en inyección intravenosa rápida como control (Fig. 5C).
Sorprendentemente, las dos primeras recargas del gel produjeron el mayor impacto, con un efecto menos pronunciado para las dos segundas recargas. Esto se puede deber a la saturación de cadenas de ADN en el gel dirigido o a la degradación de los oligonucleótidos fosforotioato en el gel durante el transcurso del experimento. De forma alternativa, el sistema de liberación de fármacos pudo haber reducido el tumor hasta un tamaño en el que la permeabilidad potenciada ya no sea prominente, dando lugar a un direccionamiento ineficaz.
Estos resultados demostraron que la recarga de fármacos usando estos procedimientos tenía un beneficio clínico significativo. Además, se realizaron experimentos para confirmar adicionalmente que el efecto era específico de la interacción de cadenas de ADN complementario in vivo y que las diferencias en la farmacocinética o liberación de la doxorrubicina no podían explicar los efectos observados. Específicamente, se sometieron a prueba los siguientes controles adicionales (ver Tabla 2): 1) inyecciones intratumorales de alginato con doxorrubicina encapsulada pero sin ADN conjugado, junto con la administración i.v. de alginato conjugado con ADN y doxorrubicina unida a hidrazona, 2) inyecciones intratumorales de geles de alginato con doxorrubicina encapsulada pero sin ADN unido, junto con la administración i.v. de doxorrubicina libre.
Tabla 2: Grupos experimentales de tratamiento tumoral
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La dosis total de fármaco inyectada directamente en el tumor y liberada por medio de administración i.v. se mantuvo constante en todos los grupos, al igual que la frecuencia de la administración i.v. Después de 7 semanas de crecimiento del tumor, los tumores tratados con la tecnología de recarga de fármacos eran marcadamente más pequeños que los tumores en cualquiera de las condiciones de control (Fig. 5D). La cuantificación de los tamaños de los tumores confirmó el tamaño más pequeño de los tumores tratados con la tecnología de recarga de fármacos en comparación con los controles (p <0,05 dirigido en comparación con los dos primeros controles, Fig. 5E). Estos datos demuestran que la administración sistémica de una recarga de fármacos antineoplásicos para recargar un dispositivo de liberación de fármacos administrado previamente por vía intratumoral redujo el tamaño del tumor en un modelo de ratón de cáncer de mama. Ejemplo 5: Unión específica de grupos funcionales bioortogonales a hidrogeles
La especificidad de unión de grupos funcionales bioortogonales marcados fluorescentemente (por ejemplo, moléculas de trans-cicloocteno (TCO) y dibenciclooctino (DBCO)) a hidrogeles se evaluó in vitro. El polímero, por ejemplo, alginato, se modificó con tetracina (Tz) o acida (Az) a través de química de carbodiimida. El análisis de resonancia magnética nuclear (RMN) demostró que, en promedio, se unieron 100 moléculas de Tz o Az a cada cadena de polímero (por ejemplo, alginato), lo que constituye 400 nmol de diana (por ejemplo, grupo funcional bioortogonal, por ejemplo, Tz o Az) por cada mg de polímero. Los grupos funcionales, por ejemplo, Tz o Az, se marcaron con un resto fluorescente, por ejemplo, Cy7, para su detección.
El trans-cicloocteno marcado con Cy7 se unió específicamente al alginato modificado con tetracina, pero no al alginato no modificado (Figuras 10A,C). De forma similar, los geles de alginato-acida fluorescentes unidos a DBCO mostraron escasa interacción con los geles de alginato no modificado (Figuras 10B,D). Estos datos indican que los grupos funcionales bioortogonales se unen específicamente a hidrogeles modificados con el correspondiente compañero de unión del grupo funcional.
Ejemplo 6: Los grupos funcionales bioortogonales se dirigen a los geles in vivo
Se realizaron experimentos para determinar si los grupos funcionales bioortogonales marcados con fluoróforos de IR cercano (IRc) se podían dirigir a geles in vivo. Los geles in vivo residían en un sitio de enfermedad en un modelo animal de isquemia en la extremidad inferior. Se implantaron intramuscularmente 50 pl de geles de alginato modificados con tetracina, modificados con acida o no modificados en las extremidades de ratones sometidos a ligadura de la arteria femoral, de forma similar a como se describe en Chen et al. J. Pharmaceutical research 24(2006):258; y Silva et al. J. Biomaterials 31(2010):1235. Veinticuatro horas después de la cirugía, se administraron moléculas de DBCO o TCO con marcador IRc por vía intravenosa (i.v.), y se monitorizó a los animales durante 24 horas a través de obtención de imágenes de fluorescencia de animales vivos. Las pequeñas moléculas con marcador IRc circularon por el sistema del animal y se eliminaron principalmente a través de la vejiga en las primeras 24 horas (Figuras 16A-B). Después de 24 horas, se observó fluorescencia en las extremidades en las que se implantaron los geles modificados (por ejemplo, geles modificados con Tz o Za), pero no en las que se implantaron los geles de control, que carecían de los motivos de reconocimiento de la diana (por ejemplo, Tz o Az) (Figura 11).
Para cuantificar la dosis de moléculas circulantes suministradas a geles intramusculares, se aislaron geles modificados con acida de los músculos de ratón y se hidrolizaron. La cantidad de moléculas dirigidas en los geles se cuantificó por fluorescencia. Se localizaron un promedio de 106 pmol de compuesto de direccionamiento, correspondiente al 6,5 % de la dosis inicialmente inyectada, en el área de la enfermedad intramuscular, como se muestra en la tabla siguiente.
Cuantificación del direccionamiento de moléculas pequeñas en los músculos
Figure imgf000051_0001
Este número de moléculas que se dirigieron a los geles constituye el 0,03 % del total de sitios de acida disponibles en el gel, lo que demuestra que son posibles múltiples cargas/recargas de gel para cada gel debido al exceso de sitios de reconocimiento de la diana. Estos datos muestran que los grupos funcionales bioortogonales administrados sistémicamente se acumulan en el sitio de un dispositivo de liberación de fármacos implantado/administrado previamente. Dado que una sola dosis inyectada se dirige a aproximadamente el 0,03 % de los sitios de acida disponibles en el gel, el dispositivo se puede recargar hasta 3300 veces. Por ejemplo, el gel de la Fig. 5A se recarga cuatro veces, mientras que el gel de la Fig. 12A se recarga nueve veces en el período de un mes. En algunos casos, con respecto a la química reversible/escindible, se utiliza el intercambio de extremos cohesivos (toeholds) (documento Wo 2012058488 A1 para revertir la unión de nanopartículas conjugadas con ADN al gel.
Ejemplo 7: Administraciones repetidas de grupos funcionales bioortogonales para direccionamiento y recarga de geles in vivo
Se realizaron múltiples administraciones intravasculares para dirigirse a y llenar repetidamente un gel intramuscular en ratones con lesión. A los ratones con isquemia en la extremidad posterior que portaban geles modificados con acida (por ejemplo, geles de alginato-Az) se les administró repetidamente DBCO con marcador IRc, aproximadamente una vez cada tres días durante un mes (Figura 12a ). Durante el transcurso de un mes, la fluorescencia de la extremidad se incrementó de forma escalonada, correspondiente a las administraciones de fluoróforos (Figura 12B), con cada dosis incrementando la fluorescencia en un grado similar (Figura 12C). Por tanto, se consiguió la migración del gel usando los procedimientos descritos en el presente documento en un modelo animal de isquemia. Se observó una disminución pequeña pero no significativa de la fluorescencia en la extremidad entre 24 y 48 horas después de la inyección i.v., probablemente debido a los fluoróforos residuales no unidos eliminados del gel. Estos datos demuestran que las recargas de fármacos administradas sistémicamente se acumulan en el sitio del dispositivo de liberación de fármacos cada vez que se administra la recarga. El mismo dispositivo se puede recargar múltiples veces mediante recargas administradas sistémicamente.
Ejemplo 8: Direccionamiento de dos grupos funcionales bioortogonales diferentes a dos sitios de gel separados in vivo
Se llevaron a cabo experimentos para determinar si dos grupos funcionales bioortogonales diferentes, por ejemplo, DBCO y TCO, podían migrar selectivamente a sus respectivos compañeros de unión (es decir, restos, por ejemplo, moléculas de reconocimiento de la diana) para lograr la separación espacial de los dispositivos de liberación de fármacos en el mismo animal. Se usaron dos sitios en un ratón. Se implantaron geles modificados con tetracina intramuscularmente en la extremidad posterior de ratones sometidos a isquemia de la extremidad posterior como un primer sitio diana. Se implantaron geles modificados con acida en la almohadilla de grasa mamaria de los mismos ratones como un segundo sitio diana. Se administró por vía intravenosa una mezcla de DBCO marcado con Cy7 y TCO marcado con Cy5 24 horas después de la administración del gel. Los dos grupos funcionales bioortogonales se dirigieron eficazmente y específicamente a sus respectivos sitios de enfermedad (Figura 13). Estos datos indican que la administración sistémica de dos tipos diferentes de recargas de fármacos da lugar a la acumulación de cada tipo de recarga de fármacos en su respectivo sitio del dispositivo de liberación de fármacos.
Ejemplo 9: Administración oral y direccionamiento al hidrogel de alginato-acida
Se generaron modelos de ratón con isquemia de la extremidad posterior como se describe anteriormente. Se implantaron intramuscularmente hidrogeles que contenían alginato modificado con acida en el sitio isquémico de los ratones. Veinticuatro horas después de la cirugía y la implantación del gel, a los ratones se les administró Cy7-DBCO por vía oral, por ejemplo, mediante sonda oral. Se obtuvieron imágenes de los ratones 1, 30 minutos, 6 y 24 horas, y todos los días durante 1 semana después de la administración oral. La fluorescencia se cuantificó en el sitio de implantación del alginato y en la localización espejo en la extremidad contralateral (extremidad de control). El Cy7-DBCO administrado por vía oral se dirigió al hidrogel de alginato modificado con acida. Véase la figura 14. Estos datos indican que la administración oral de una recarga de fármacos da lugar a la acumulación del fármaco administrado por vía oral en el sitio del dispositivo de liberación de fármacos de alginato.
Ejemplo 10: Direccionamiento de DBCO a geles modificados con acida
En la figura 23 se muestra un conjunto de imágenes que muestran el direccionamiento del DBCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa a un gel intraóseo modificado con acida o a un gel de control sin modificar en el fémur de un ratón. Se inyectaron por vía intraósea 50 pl de geles de alginato modificado con acida o no modificado en los huesos de ratones. Veinticuatro horas después de la cirugía, se administraron moléculas de DBCO con marcador IRc por vía intravenosa (i.v.), y se monitorizó a los animales durante 24 horas a través de obtención de imágenes de fluorescencia de animales vivos. Después de 24 horas, se observó fluorescencia en las extremidades en las que se implantaron los geles modificados (por ejemplo, geles modificados con Az), pero no en las que se implantaron los geles de control, que carecían de los motivos de reconocimiento de la diana (por ejemplo, Az).
Como se muestra en la Fig. 24, el DBCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa se dirigió a un gel modificado con acida inyectado en la articulación de la rodilla derecha de un ratón. Se inyectaron 50 pl de geles de alginato modificado con acida en la articulación de la rodilla de los ratones. Veinticuatro horas después de la cirugía, se administraron moléculas de DBCO con marcador IRc por vía intravenosa (i.v.), y se monitorizó a los animales durante 24 horas a través de obtención de imágenes de fluorescencia de animales vivos. Después de 24 horas, se observó fluorescencia en las extremidades en las que se implantaron los geles modificados (por ejemplo, geles modificados con Az).
Como se muestra en la Fig. 25, el DBCO marcado fluorescentemente inyectado por vía intravenosa se dirigió a un gel modificado con acida en comparación con el gel de control inyectado en el tumor de un ratón. Las imágenes de la Figura 25 se tomaron 24 horas después de la inyección i.v. Se indujeron tumores de carcinoma de pulmón de Lewis (CCL) en ratones C57B6. Cuando los tumores alcanzaron 5-8 mm de diámetro, se inyectaron 50 pl de geles de alginato modificados con acida en los tumores. Veinticuatro horas después de la inyección en el tumor, se administraron moléculas de DBCO con marcador IRc por vía intravenosa (i.v.) (véase la Fig. 26), y se monitorizó a los animales durante 24 horas a través de obtención de imágenes de fluorescencia de animales vivos. Después de 8 horas, se observó fluorescencia en los tumores en los que se implantaron los geles modificados (por ejemplo, geles modificados con Az), pero no en los que se implantaron los geles de control, que carecían de los motivos de reconocimiento de la diana (por ejemplo, Az).
En la figura 26 se muestra una ilustración que muestra la captura de una molécula pequeña por un gel modificado con acida y la posterior liberación de la molécula pequeña a través de hidrólisis después de la captura. La molécula en este ejemplo es un fluoróforo Cy7 conjugado con DBCO a través de un conector de hidrazona hidrolizable.
Como se muestra en la Fig. 27A, la molécula pequeña inyectada por vía intravenosa se dirigió a un gel modificado con acida inyectada en el tumor de un ratón. La molécula pequeña, un fluoróforo Cy7 conjugado con DBCO a través de un conector de hidrazona hidrolizable, se libera posteriormente, dando lugar a la pérdida de la señal de fluorescencia de Cy7. En la figura 27B se ilustra un gráfico de líneas que muestra la cuantificación de la molécula pequeña en el sitio del tumor a lo largo del tiempo (horas), que demuestra la liberación de la molécula pequeña. Se indujeron tumores de carcinoma de pulmón de Lewis (CCL) en ratones. Cuando los tumores alcanzaron 5­ 8 mm de diámetro, se inyectaron 50 pl de geles de alginato modificados con acida en los tumores. Veinticuatro horas después de la inyección en el tumor, se administraron moléculas de DBCO con marcador IRc por vía intravenosa (i.v.) (véase la Fig. 26), y se monitorizó a los animales durante cuatro días a través de obtención de imágenes de fluorescencia de animales vivos. La Fig. 27B muestra la cuantificación de la fluorescencia en el tumor 24, 48, 72 y 96 horas después de la administración i.v. del fluoróforo, mostrando que la fluorescencia disminuye con el tiempo a medida que el fluoróforo Cy7 se escinde del gel y se elimina del tumor.
Otros modos de realización
Si bien la invención se ha descrito junto con la descripción detallada de la misma, la descripción anterior pretende ilustrar y no limitar el alcance de la invención, que se define por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
La patente y la literatura científica a la que se hace referencia en el presente documento establecen el conocimiento que está disponible para los expertos en la técnica.
Si bien la presente invención se ha mostrado y descrito en particular con referencias a modos de realización preferentes de la misma, se entenderá por los expertos en la técnica que se pueden hacer diversos cambios en forma y detalles en la misma sin apartarse del alcance de la invención abarcado por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de liberación de fármacos recargable que comprende un dispositivo de liberación de fármacos y una recarga de fármacos,
en el que el dispositivo de liberación de fármacos comprende un hidrogel y una molécula de reconocimiento de la diana y es adecuado para implantación en una localización deseable dentro de un sujeto;
en el que la recarga de fármacos comprende una composición farmacéutica unida a una molécula diana por medio de un conector escindible y la recarga de fármacos es adecuada para la administración posterior al sujeto; en el que la recarga de fármacos es móvil dentro del sujeto hasta que la molécula diana en la recarga de fármacos se une a la molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de fármacos en la localización deseable dentro del sujeto; y la molécula diana y la molécula de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes;
en el que, tras la unión de la molécula diana a la molécula de reconocimiento de la diana, el conector escindible se escinde y la recarga de fármacos suministra la composición farmacéutica al dispositivo de liberación de fármacos, recargando de este modo el dispositivo de liberación de fármacos;
en el que el conector escindible comprende una unión seleccionada del grupo que consiste en una unión hidrazona, una unión acetal, una unión cetal, una unión oxima, una unión imina y una unión disulfuro y
en el que la molécula diana comprende un grupo funcional bioortogonal y la molécula de reconocimiento de la diana comprende un grupo funcional complementario, en el que el grupo funcional bioortogonal puede reaccionar mediante química clic con el grupo funcional complementario para formar un enlace covalente.
2. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que
(i) el grupo funcional bioortogonal comprende un alqueno y el grupo funcional complementario comprende una tetracina (Tz); opcionalmente en el que el alqueno comprende un cicloocteno; opcionalmente en el que el cicloocteno comprende transcicloocteno (TCO); o
(ii) el grupo funcional bioortogonal comprende un alquino y el grupo funcional complementario comprende una acida; opcionalmente en el que el alquino comprende un ciclooctino; en el que opcionalmente el ciclooctino comprende dibenzociclooctino (DBCO); o
(iii) la molécula diana comprende dibenzociclooctino (DBCO) y la molécula de reconocimiento de la diana comprende una acida; o
(iv) el grupo funcional bioortogonal comprende un alqueno y el grupo funcional complementario comprende una tetracina (Tz); opcionalmente en el que el alqueno comprende un norborneno (NOR).
3. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que el grupo funcional bioortogonal comprende un alqueno y el grupo funcional complementario comprende una tetracina (Tz); en el que el alqueno comprende un transcicloocteno (TCO).
4. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que el grupo funcional bioortogonal comprende un alqueno y el grupo funcional complementario comprende una tetracina (Tz); en el que el alqueno comprende norborneno (NOR).
5. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que el grupo funcional bioortogonal comprende un alquino y el grupo funcional complementario comprende una acida; en el que el alquino comprende un cicloocteno.
6. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que el grupo funcional bioortogonal comprende un alquino y el grupo funcional complementario comprende una acida; en el que el alquino comprende un dibenzociclooctino (DBCO).
7. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico, un fármaco que promueve la cicatrización, un fármaco que promueve la vascularización, un fármaco que trata o previene una infección, un fármaco que previene la reestenosis, un fármaco que reduce la degeneración macular, un fármaco que previene el rechazo inmunitario, un fármaco que previene la trombosis o un fármaco que trata la inflamación; opcionalmente en el que (i) la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; opcionalmente en el que el fármaco antineoplásico comprende doxorrubicina; o (ii) la composición farmacéutica comprende un fármaco que promueve la cicatrización; o (iii) la composición farmacéutica comprende un fármaco que promueve la vascularización o un fármaco que previene la reestenosis; o (iv) la composición farmacéutica comprende un fármaco que trata o previene una infección.
8. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que el hidrogel comprende colágeno, alginato, polisacárido, ácido hialurónico (HA), polietilenglicol (PEG), poliglucólido (PGA), poli(L-láctido) (PLA), poli(láctido-co-glucólido) (PLGA), o poli(ácido láctico-co-glicólico), opcionalmente en el que el hidrogel comprende alginato.
9. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 8, en el que el hidrogel comprende un hidrogel de alginato.
10. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 9, en el que el hidrogel comprende un alginato modificado.
11. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 10, en el que el hidrogel comprende un alginato parcialmente oxidado.
12. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que el dispositivo de liberación de fármacos comprende un alginato modificado con acida que tiene la siguiente estructura:
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13. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que el conector escindible es un conector de hidrazona.
14. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que la composición farmacéutica comprende doxorrubicina.
15. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1, en el que dicho sistema comprende al menos dos dispositivos de liberación de fármacos; opcionalmente en el que dicho sistema comprende al menos dos recargas de fármacos; opcionalmente en el que cada una de las recargas de fármacos comprende una composición farmacéutica diferente y una molécula diana diferente; opcionalmente en el que cada dispositivo de liberación de fármacos comprende una molécula de reconocimiento de la diana diferente; opcionalmente en el que cada recarga de fármacos se une a un dispositivo de liberación de fármacos diferente.
16. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1 para su uso en la recarga de un dispositivo de liberación de fármacos in vivo, en el que
i) el dispositivo de liberación de fármacos es para la administración al sujeto y el implante en una localización deseada dentro del sujeto; y
ii) la recarga de fármacos es para la administración posterior al sujeto; opcionalmente, en el que la recarga de fármacos es para la administración posterior al sujeto en un sitio localizado lejos del dispositivo;
en el que la recarga de fármacos es móvil dentro del sujeto hasta que la molécula diana en la recarga de fármacos se une a la molécula de reconocimiento de la diana en el dispositivo de liberación de fármacos en la localización deseable dentro del sujeto; y la molécula de reconocimiento de la diana y la molécula de reconocimiento de la diana forman un par de unión de dos componentes; y en el que, tras la unión de la molécula diana a la molécula de reconocimiento de la diana, el conector escindible se escinde y la recarga de fármacos suministra la composición farmacéutica al dispositivo de liberación de fármacos, recargando de este modo el dispositivo de liberación de fármacos; opcionalmente, en el que dicha recarga de fármacos es para administración por vía oral, bucal, sublingual, rectal, intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal, subcutánea, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica, epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, transmucosa o por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación.
17. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1 para su uso en el mantenimiento o la reducción del tamaño de un tumor en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; opcionalmente
en el que el dispositivo de liberación de fármacos se recarga una pluralidad de veces mediante la administración de la recarga de fármacos; opcionalmente
en el que la recarga de fármacos es para la administración por vía oral, bucal, sublingual, rectal, intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal, subcutánea, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica, epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, transmucosa o por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación; opcionalmente
en el que el fármaco antineoplásico comprende doxorrubicina; opcionalmente en el que el sujeto padece un cáncer que es un cáncer sólido o un cáncer hematológico.
18. El sistema de liberación de fármacos recargable de la reivindicación 1 se usa para
(a) reducir la progresión del cáncer en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un fármaco antineoplásico; opcionalmente
en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga mediante la administración de la recarga de fármacos al sujeto por vía oral, intraperitoneal, intravenosa o intraarterial; (ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i); reduciendo de este modo la progresión del cáncer en el sujeto; o
(b) promover la cicatrización en un sujeto, en el que la composición farmacéutica promueve la angiogénesis y/o maduración o remodelación de un vaso sanguíneo existente; opcionalmente en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga mediante la administración de la recarga de fármacos al sujeto; (ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i); promoviendo de este modo la cicatrización en el sujeto; opcionalmente
en el que dicha recarga es para administración por vía oral, bucal, sublingual, rectal, intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal, subcutánea, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica, epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, transmucosa o por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación; o
(c) reducir o controlar la inflamación en un sujeto, en el que la composición farmacéutica comprende un agente antiinflamatorio; opcionalmente
en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga mediante la administración de la recarga de fármacos al sujeto; (ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i); reduciendo o controlando de este modo la inflamación en el sujeto; opcionalmente
en el que dicha recarga es para administración por vía oral, bucal, sublingual, rectal, intravenosa, intraarterial, intraósea, intramuscular, intracerebral, intracerebroventricular, intratecal, subcutánea, intraperitoneal, intraocular, intranasal, transdérmica, epidural, intracraneal, percutánea, intravaginal, intrauterina, intravítrea, transmucosa o por medio de inyección, por medio de liberación en aerosol o por medio de implantación; o
(d) tratar una enfermedad ocular en un sujeto, en el que la composición farmacéutica trata dicha enfermedad ocular; opcionalmente,
en el que la enfermedad ocular incluye cataratas, glaucoma, enfermedad de la retina, enfermedad de la córnea, arteritis temporal o degeneración macular; opcionalmente
en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga mediante la administración de la recarga de fármacos en el ojo del sujeto; (ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i); tratando de este modo una enfermedad ocular en el sujeto; o
(e) tratar la arritmia en un sujeto, en el que la composición farmacéutica trata dicha arritmia; opcionalmente
en el que (i) el dispositivo de liberación de fármacos se recarga mediante la administración de la recarga de fármacos al corazón del sujeto; (ii) opcionalmente repitiendo la etapa (i); tratando de este modo la arritmia en el sujeto.
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