MXPA06013095A - Particulas activables, preparacion y utilizacion. - Google Patents

Abstract

La presente invencion concierne a nuevas particulas activables utilizables en el area de la salud. Concierne particularmente a particulas compuestas capaces de genera radicales libres o calor bajo excitacion a los rayos X, y a su utilizacion en la salud, particularmente humana. Las particulas de la invencion comprenden un nucleo a base de compuestos inorganicos, y eventualmente organicos, y pueden ser activadas in vivo, para marcar o alterar celulas, tejidos u organos. La invencion concierne igualmente a metodos de produccion farmaceuticas o de diagnostico que las contengan.

Description

PARTÍCULAS ACTIVABLES, PREPARACIÓN Y UTILIZACIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente solicitud concierne a nuevas partículas activables utilizables en el área de la salud. Concierne particularmente a partículas compuestas capaces de qenerar radicales libres o calor bajo excitación a los rayos X, y a su utilización en salud, particularmente humana. Las partículas de la invención comprenden un núcleo a base de compuestos inorqánicos y eventualmente, orqánicos, y pueden ser activadas en vivo, por excitación externa controlable, para marcar o alterar células, tejidos u órqanos. La invención también concierne a métodos de producción de dichas partículas, asi como a composiciones farmacéuticas o de diaqnóstico que las contenqan.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La terapia fotodinámica (PDT) ha sido calificada y actualmente es utilizada para tratar los cánceres superficiales como el de la piel o del esófago (ver por ejemplo McCaughan, J. S. Jr., Drugs and Aging. 15: 49-68 (1999) "Photodynamic Therapy: A Review") . Este tratamiento está basado sobre la producción de radicales libres por moléculas fotosensibles, en el momento de la exposición a fuertes rayos UV o láser. En efecto, las moléculas activadas transforman el oxigeno que las rodean en radicales libres que son especies altamente reactivas que producen daños irreversibles en las células. Los organelos celulares principalmente atacados son las mitocondrias, las membranas celular y nuclear, los lisosomas, etc.. Las moléculas fotosensibles son inyectadas por via intravenosa y generalmente son retenidas en concentración superior en los tejidos cancerosos. Esto permite, después de cierto tiempo, tener una concentración en los tejidos a tratar, más importante que en los tejidos sanos. Cuando estas moléculas son expuestas a la luz (con una longitud de onda apropiada) producen radicales libres a partir del oxigeno, que van a reaccionar con elementos vitales de la célula. No obstante, la terapia fotodinámica presenta ciertos limites. En efecto, los pacientes pueden desarrollar una cierta sensibilidad a la luz, lo que limita el número de aplicaciones de esta terapia a un individuo dado. Por otra parte, las débiles longitudes de onda de los rayos utilizados para la excitación de las moléculas fotosensibles no permiten atravesar un gran espesor de tejido, lo que presenta la ventaja de ser poco tóxico para los otros tejidos, pero restringen la indicación para los cánceres superficiales (piel y subcutáneos) . Otros problemas potenciales inherentes a la utilización de la terapia fotodinámica están relacionados con la toxicidad de las moléculas fotosensibles y a la necesidad, en ciertos casos, de la utilización de oxigeno para "cargar" los tejidos a tratar. Otro procedimiento que utiliza partículas de Ti02 ha mostrado que era posible generar radicales libres a partir de moléculas de agua y de oxígeno bajo una excitación UV [Shibata y colaboradores, Bioscience Biotechnology and Biochemistry 62:2306-2311 (1998)]. Este procedimiento ha sido utilizado sobre modelos in vi tro e in vivo de cáncer de vesícula. Otro procedimiento, basado en al utilización de partículas activables por aplicación de un campo magnético, ha sido descrito en la Patente Norteamericana 6,514,481. La presente invención describe una nueva clase de partículas, designadas NanoRayos X, utilizables en terapia foto-dinámica. La presente invención describe particularmente nuevas partículas, activables por medio de rayos X y/o por medio de rayos UV, capaces de inducir una respuesta terapéutica o de diagnóstico in vivo, de manera específica, aún en tejidos profundos. La presente solicitud ofrece entonces así nuevos compuestos utilizables utilizables en terapéutica y/o diagnóstico (por ejemplo en formación de imágenes) , particularmente en el hombre. Las partículas de la invención pueden ser implementadas para marcar, alterar o destruir células, tejidos, u órganos, si es necesario de manera específica, en combinación con una fuente de rayos X y/o de rayos UV. Las partículas de la invención son aplicables a todo tipo de tejido, superficial o profundo, en todo organismo mamífero.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Un primer aspecto de la invención concierne entonces a partículas o a compuestos aglomerados en forma de nanopartículas, capaces de generar radicales libres y/o calor bajo excitación por Rayos X y/o UV. Según otro aspecto, la invención concierne a cualquier partícula o aglomerado nanoparticular compuesto de al menos dos compuestos inorgánicos (composiciones distintas) , que puedan ser tratados en superficie a fin de ser destinados específicamente a células o a tejidos biológicos, y cuya acción sea perturbar o modificar un tejido biológico y/o una célula bajo el efecto de una fuente de excitación. Un objeto más particular de la invención reside en una partícula o en un aglomerado nanoparticular compuesto biocompatible (capaz de generar radicales libres o calor bajo la excitación por rayos X), que comprende: un núcleo que comprende un primer compuesto inorgánico que absorba los rayos X y que emita la energía UV visible, y un segundo compuesto, inorgánico u orgánico, que absorba la energia UV-visible y que produzca radicales libres al contacto con el agua o el oxígeno, y de manera facultativa, un recubrimiento biocompatible . Otro objeto de la invención concierne a un procedimiento de preparación de partículas o aglomerados tal como se definieron anteriormente. Otro objeto de la invención concierne a un procedimiento de preparación de partículas o agregados tal como se definieron anteriormente. Otro objeto de la invención reside en composiciones farmacéuticas o de diagnóstico, que comprendan partículas o aglomerados tal como se definieron anteriormente o susceptibles de ser obtenidas por medio del procedimiento anterior.

Otro objeto de la invención reside en la utilización de las composiciones, partículas o aglomerados tal como se definieron anteriormente, para el marcado o la destrucción de células, tejidos u órganos, in vi tro, ex vivo o in vivo, así como a los métodos correspondientes .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En el sentido de la invención, se entiende por "partícula" o "aglomerado nanoparticular" compuesto de los productos complejos, sintéticos de tamaño reducido. Su forma puede ser variada, por ejemplo, redondeada, aplastada, alargada, esférica, oval, etc. La forma puede ser determinada o controlada el procedimiento de fabricación, y adaptada por el experto en la materia según las aplicaciones buscadas. La forma de las partículas no tiene una gran influencia sobre sus propiedades, particularmente sobre el rendimiento de la producción de radicales libres. No obstante, la forma puede influir la "biocompatibilidad" de las partículas. Por consiguiente, por razones de farmacocinética, se prefiere partículas o aglomerados nanoparticulares de forma esencialmente esférica o redondeada. Se prefiere por otra parte, partículas o aglomerados de forma bastante homogénea. De manera preferida, el tamaño de las partículas o aglomerados nanoparticulares según la invención está comprendido típicamente entre 4 y 250 nm aproximadamente. Para aplicaciones in vivo en el hombre o en el animal, se prefiere muy particularmente partículas o aglomerados nanoparticulares cuya talla esté comprendida entre 4 y 100 nm, aún más preferiblemente entre 4 y 50 nm. En efecto, de manera ideal, el tamaño de los objetos debe de ser idealmente suficientemente pequeño para permitirles difundir en el organismo (tejidos, células, vasos sanguíneos, etc.), esencialmente sin ser captados por los macrófagos (fagocitos) y sin provocar obstrucción significativa. Dichos efectos pueden ser obtenidos ventajosamente en el hombre con partículas de un tamaño inferior a 100 nm, preferiblemente inferior a 50 nm. Las partículas o aglomerados según la invención deben de ser biocompatibles, es decir, poder ser administradas a un organismo, típicamente un mamífero. Este carácter biocompatible puede ser asegurado por ejemplo, por la naturaleza de los compuestos constitutivos de la partícula y/o del recubrimiento eventual . Como se indicó precedentemente, las partículas según la invención comprenden al menos dos tipos de compuestos inorgánicos que tengan propiedades particulares, eventualmente recubiertos de una envoltura. El primer compuesto que forma el núcleo de la partícula es un compuesto (o una mezcla de compuestos) inorgánicos (que absorben los rayos X y que emiten la energía UV-visible. La función principal de estos materiales es absorber los rayos X y generar la energia UV visible, en particular los rayos UV. Ventajosamente se utiliza un compuesto inorgánico bajo la forma de óxido, hidróxido, oxisulfuro o de sal, preferiblemente dopado por un agente dopante, de preferencia seleccionado entre los términos raros. Las propiedades de este primer compuesto pueden ser ajustadas por el experto en la materia en función del tipo de dopante utilizado, de la centrifugación electrónica y del medio cristalino alrededor del dopante, así como de su concentración. De manera particularmente preferida, el dopante es seleccionado entre las tierras raras, de preferencia a una concentración de cationes (dopante) inferior o igual a aproximadamente 15 % de solución sólida. Este % corresponde a la relación de concentración de los cationes de tierra rara sobre los cationes del compuesto inorgánico.

En una modalidad de implementación, la invención concierne a una partícula o a un aglomerado nanoparticular tal como el definido precedentemente, en el cual el primer compuesto inorgánico es seleccionado entre los óxidos y los hidróxidos dopados con una tierra rara, de preferencia a una concentración inferior a 15 % en solución sólida, así como los compuestos mixtos de óxidos de Ge, Hf y/o Zr, dopados o no, de preferencia dopados con la ayuda de cationes de tierras raras. El primer compuesto inorgánico (o compuesto principal) puede ser seleccionado ventajosamente entre los compuestos siguientes: Y203, (Y, Gd)203, Ca 04, Gd02S, LaOBr, YTa03, BaFCl, Gd202S, Gd3Ga50?2, Rb3Lu(P0 )2, HfGe04, y Cs3Lu(P04)2. Compuestos particularmente preferidos en el marco de la invención son los óxidos Y203 y HfGe04. El dopante utilizado es ventajosamente una tierra rara seleccionada por ejemplo entre Gd, Eu, Tb, Er, Nb, Pr y Ce. Dopantes particularmente preferidos son Gd, Eu y Tb. En un ejemplo específico de partícula según la invención, el primer compuesto inorgánico es seleccionado entre Y203 dopado con Gd, Eu o Tb. En un segundo ejemplo específico de partícula según la invención, el primer compuesto inorgánico es el HfGe04 dopado o no, de preferencia dopado, o el HfGe04 en solución mixta con Zr (que puede representar hasta el 50 % de la solución mixta) . Se comprende que otros compuestos inorgánicos, óxidos, hidróxidos, oxisulfuros o sales y dopantes pueden ser contemplados por el experto en la materia para la realización de partículas según la invención. Además, varios óxidos, hidróxidos, oxisulfuros o sales y/o dopantes pueden ser utilizados en mezcla en una misma partícula de la invención. El segundo compuesto que forma el núcleo de la partícula es un compuesto (o una mezcla de compuestos) inorgánico u orgánico que absorba la energía UV-visible y que produzca radicales libres al contacto con el agua o el oxígeno. La función principal de este material es absorber la energía UV-visible, particularmente los UV, y transformar el agua (o el 02) presente en la superficie de este compuesto en radicales libres por medio de una reacción de tipo fotocatalitica. El segundo compuesto es ventajosamente un compuesto inorgánico, que puede ser seleccionado entre los compuestos semi-conductores, tales como particularmente el Ti02, el ZnO y, de manera no restrictiva, CdS, CdSe, CdTe, MnTe y soluciones mixtas (por ejemplo CdZnSe, CdMnSe, etc.), eventualmente dopados (como se describió para el primer compuesto inorgánico) . En una modalidad particular de implementación, se utiliza como segundo compuesto inorgánico Ti02, ventajosamente bajo la forma anatasa, y eventualmente dopado . En otra variante de realización, el segundo compuesto puede ser una molécula orgánica que absorba en la región de los rayos UV y que genere radicales libres en presencia de oxígeno (por ejemplo ciertas moléculas utilizadas en terapia fotodinámica) . Se prefiere sin embargo utilizar como segundo compuesto un compuesto inorgánico. En el núcleo de las partículas de la invención, los compuestos inorgánicos (y eventualmente orgánicos) pueden ser distribuidos u organizados de diferentes formas. Así, en una primera variante de implementación, el primer compuesto inorgánico forma el corazón del núcleo, y el segundo compuesto (inorgánico u orgánico) se presenta bajo la forma de una capa o de nanopartículas en la superficie del corazón (ver la Figura ÍA y IB) . En una variante de implementación específica, los dos compuestos inorgánicos del núcleo están dispuestos en multicapas sucesivas, el primer compuesto inorgánico que forma preferiblemente la capa interna (el corazón) . Así, una forma de realización preferida de la invención consiste en partículas cuyo núcleo comprende un corazón constituido por el primer compuesto inorgánico recubierto de una capa formada por el segundo compuesto (Figura ÍA) . El corazón del núcleo formado por el primer compuesto inorgánico presenta tipicamente una dimensión comprendida entre 5 y 50 nm aproximadamente, pro ejemplo entre 7 y 40 nm, y/o la capa formada por el segundo compuesto en la superficie del corazón posee un espesor comprendido típicamente entre 1 y 30 nm aproximadamente, por ejemplo entre 2 y 25 nm. En otra variante de implementación, los dos compuestos del núcleo están presentes bajo la forma de una mezcla de nanoparticulas (Figura ÍC) . Dichas nanopartículas pueden ser de un tamaño y forma variados. De una manera general, a título indicativo, las nanoparticulas presentan un tamaño comprendido entre 3 y 100 nm aproximadamente y preferiblemente entre 5 a 25 nm. En otra variante de implementación, los dos compuestos inorgánicos del núcleo están presentes bajo la forma de dos núcleos en contacto entre sí (Figura ID) . De manera general. La eficiencia o las propiedades de las partículas pueden ser adaptadas por el experto en la materia jugando sobre la cantidad relativa de los dos tipos de compuestos, el recubrimiento entre los espectros de emisión y de absorción de los dos compuestos inorgánicos, la estructura cristalina de los materiales, la superficie de contacto entre el segundo compuesto y el agua y/o la distancia entre el primer y el segundo compuestos . Tratándose de la cantidad relativa de los dos compuestos, se prefiere tipicamente partículas en las cuales los dos compuestos estén presentes en cantidades similares. Sin embargo, la relación de la cantidad o de la concentración del primer compuesto sobre el segundo compuesto puede ser ajustada por el experto en la materia, de preferencia en una gama que va de 0,1 a 10, más preferiblemente de 0,2 a 5. Por otra parte, las experiencias realizadas por los inventores muestran que tanto más el recubrimiento entre el espectro de emisión del primer compuesto inorgánico (material de corazón) y el espectro de absorción del segundo compuesto es importante, más importante es el rendimiento de las partículas. Asimismo, tanto más la superficie de contacto entre el segundo compuesto (por ejemplo Ti02) y el agua es importante, más importante es el rendimiento.

Por otra parte, el rendimiento de la transferencia de energía en las partículas depende igualmente de la distancia entre el primer compuesto inorgánico (material del corazón) y el segundo. Tanto más esta distancia es corta y/o más la superficie de contacto es importante, más la transferencia de energía es eficiente y más activa es la partícula. El experto en la materia puede entonces adaptar las propiedades de las partículas haciendo variar los parámetros mencionados anteriormente, por ejemplo en función de los usos contemplados (diagnóstico, terapéutico, etc.). Se comprende que las partículas de la invención pueden comprender, además los dos tipos de compuestos descritos precedentemente, otras moléculas, compuestos o materiales de estructura o de superficie, destinados a mejorar su estabilidad, propiedad, función, especificidad, etc. Así, como se indicó precedentemente, las partículas o aglomerados nanoparticulares según la invención pueden comprender además un elemento de superficie que les permita orientarse específicamente hacia células o tejidos biológicos. Este elemento de superficie puede estar relacionado a las partículas por cualquier medio, de preferencia covalente, eventualmente por medio de un segmento de unión, puede estar asociado a alguno de los compuestos inorgánicos o al recubrimiento eventualmente presente, como se describirá en la continuación del texto. El elemento de orientación de superficie puede ser cualquier estructura biológica o química que presente una afinidad por moléculas presentes en los cuerpos humano y animal. Puede asi tratarse de un péptido, polipéptido, nucleótido, polinucleótido, una hormona, una vitamina, etc., y de manera general, de cualquier ligando de moléculas (por ejemplo receptores, marcadores, antigenos, etc.). Se puede mencionar a título de ilustración ligandos de moléculas expresadas por células patógenas, particularmente ligandos de antígenos tumorales, de receptores hormonales, de receptores de citoquinas o de receptores de factores de crecimiento, por ejemplo. El elemento de orientación permite, cuando está presente, dirigir preferentemente las partículas de la invención hacia células, tejidos u órganos de interés, y así confinar la acción en estos tejidos. Una orientación tal es particularmente útil cuando las partículas son administradas por vía generalizada, por ejemplo por los tejidos profundos.

Como se indicó precedentemente, las partículas o aglomerados nanoparticulares según la invención pueden comprender además un recubrimiento. Un recubrimiento tal permite ventajosamente conservar la integridad de las partículas in vivo, asegurar o mejorar su biocompatibilidad, y facilitar su funcionalidad, (por ejemplo con moléculas de unión ("espaciadoras") , de los polímeros biocompatibles, agentes de orientación, proteínas, etc.). El recubrimiento puede estar compuesto de cualquier estructura amorfa o cristalina. Para conservar la actividad de las partículas de la invención, es deseable que el recubrimiento permita la difusión de pequeñas moléculas y radicales libres. En particular, es importante que el recubrimiento permita el paso del agua (o de 02) y de su forma radicalar después de transformación. Esto puede ser seguro al utilizar materiales que presenten una cierta porosidad y/o una capa de recubrimiento de leve espesor y poroso. Así por ejemplo, se utiliza tipicamente un recubrimiento que posea una porosidad comprendida entre 0,2 y 10 nm. El recubrimiento posee por otra parte un espesor comprendido generalmente entre 0,1 y 50 nm aproximadamente, por ejemplo entre 0,2 y 40 nm.

De manera general, el recubrimiento puede ser no biodegradable o biodegradable. Para los recubrimientos no biodegradables, se utiliza por ejemplo, uno o varios materiales seleccionados entre el silicio, la agarosa, la alúmina, un polímero carbonado saturado o un polímero inorgánico, reticulado o no, modificado o no (el poliestireno, por ejemplo) . Para los recubrimientos biodegradables, se utiliza por ejemplo uno o varios materiales seleccionados entre moléculas biológicas modificadas o no, naturales o no, un polímero de molécula biológica modificada o no, de forma natural o no, o un polímero biológico, tal como el sacárido, un oligosacárido, un polisacárido, polisulfatado o no, por ejemplo el dextrano. Los materiales o compuestos así mencionados pueden ser utilizados solos o en mezclas o en conjuntos, compuestos o no, covalentes o no, eventualmente en combinación con otros compuestos. Por otra parte, se puede igualmente utilizar cualquier material mencionado anteriormente, hidro- o liposoluble, de manera natural o artificial. El recubrimiento comprende de preferencia uno o varios compuestos seleccionados entre el sílice (Si02), la alúmina, el Polietilen Glicol (PEG) o el Dextrano, eventualmente en mezcla.

Por otra parte, el recubrimiento pueden contener diferentes grupos funcionales (o segmentos de unión) , que permitan la unión en la superficie de la partícula de cualquier molécula de interés. Grupos funcionales útiles son por ejemplo (CH2)nCOOH, en el cual n es un entero que va de 1 a 10. Las moléculas acopladas a la superficie de la partícula pueden ser, por ejemplo: - el agente de orientación; - una molécula que asegure o mejore la biocompatibilidad; o - una molécula que permita a la partícula escapar al sistema inmunitario (y particularmente, evitar las interacciones con los macrófagos y SER) . En una modalidad de realización preferida, las partículas o aglomerados nanoparticulares según la invención comprenden un recubrimiento al cual está unido el elemento de orientación de superficie, de preferencia por medio de un segmento de unión. Partículas o aglomerados preferidos de la invención comprenden, a título de primer compuesto inorgánico, Y203 dopado por una tierra rara o HfGe04 eventualmente dopado y/o en solución mixta con Zr, a título de segundo compuesto inorgánico, Ti02 y, de preferencia, un recubrimiento a base de Si02 o de Dextrano. Partículas o aglomerados particulares en el sentido de la invención comprenden, a título de primer compuesto inorgánico, Y203:Gd, a titulo de segundo compuesto inorgánico, Ti02 de estructura anatasa y, de preferencia, un recubrimiento a base de Si02. Otras partículas o aglomerados particulares en el sentido de la invención comprenden, a título de primer compuesto inorgánico, Y203:Tb, a título de segundo compuesto inorgánico, Ti02 y, de preferencia un recubrimiento a base de Dextrano. Ejemplos de partículas son especialmente: - Una partícula o un aglomerado que comprenda un corazón que comprenda Y203:Gd recubierto de una capa de Ti02 y un recubrimiento a base de Si02, de preferencia funcionalizado. De preferencia, el corazón posee una forma redonda o esférica, de dimensión comprendida entre 5 y 50 nm aproximadamente (típicamente del orden de 30 nm) , la capa de Ti02 posee un espesor comprendido entre 5 y 30 nm aproximadamente (típicamente del orden de 5 nm) , y el recubrimiento posee un espesor comprendido entre 1 y 50 nm aproximadamente (típicamente del orden de 5 nm) . Una partícula o aglomerado nanoparticular que comprenda un núcleo que comprenda micropartículas de Y203:Tb y Ti02, y un recubrimiento a base de Dextrano, de preferencia funcionalizado. - Una partícula o un aglomerado que comprenda un corazón que comprenda HfGe04 recubierto de una capa de Ti02 y un recubrimiento de Si02 de preferencia funcionalizado. Otro objeto de la invención concierne a un procedimiento de producción de partículas o aglomeraos nanoparticulares tal como se definieron precedentemente, que comprenda: la mezcla de dos compuestos tal como se definieron precedentemente para formar una partícula o un aglomerado y, eventualmente - el recubrimiento de la partícula o el aglomerado. En una variante de implementación, el procedimiento comprende además una etapa de funcionalización, que comprende la introducción sobre la partícula o aglomerado de un elemento de orientación. Los materiales que componen las partículas o aglomerados de la invención pueden ser producidos por medio de diferentes técnicas, que son conocidas por sí mismas por el experto en la materia. El procedimiento puede ser adaptado por el experto en la materia según la naturaleza de los compuestos utilizados, y según su distribución en las partículas y aglomerados. Así, en una modalidad de realización particular, el procedimiento comprende : - la preparación del corazón de la partícula que comprende el primer compuesto inorgánico, - el recubrimiento del corazón así formado por una capa que comprenda el segundo compuesto y, de manera preferida, - el recubrimiento de la partícula o aglomerado así obtenido por un material poroso. Métodos alternativos de producción de materiales utilizables para la producción de las partículas de la invención se describen por ejemplo en Nelson y colaboradores, Chem. Mater. 2003, 15, 688-693 "Nanocrystalline Y203: Eu Phosphors Prepared by Al alide Reduction" o aún en Liu y colaboradores, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 270 (2004) 1-6 "Preparation and characterization of amino-silane modified superparamagnetic silica nanospheres" . En un ejemplo especifico de realización, descrito en detalle en la parte experimental, que permite la producción o la sintesis de una partícula o de un aglomerado que comprenda Y203:Eu recubierto de una capa de Ti02 y de un recubrimiento a base de Si02, el procedimiento comprende las etapas siguientes: las nanoparticulas del Y203:Eu son fabricadas utilizando una reducción con YC13, EuCl3 y éter corona en medio homogéneo, el revestimiento con Ti02 puede realizarse precipitando el TiCl en solución acida, luego - la capa de sílice facultativa es obtenida por precipitación en medio básico de silicato de sodio. En un segundo ejemplo específico de realización, descrito en detalle en la parte experimental, que permite la producción o la síntesis de una partícula o de un aglomerado que comprende HfGe04 recubierto de una capa de Ti02 y de un revestimiento a base de Si02, el procedimiento comprende las etapas siguientes: - la sintesis de un corazón por co-precipitación de las sales de hafnio y de germanio amorfo, - el recubrimiento por Ti02, y - el recubrimiento por Si02 a partir de TEOS y/o de silicato de sodio. Otro objeto de la invención reside en cualquier composición que comprenda partículas o aglomerados tal como se definieron precedentemente y/o susceptibles de ser obtenidos por medio del procedimiento descrito anteriormente. Aunque esto no sea obligatorio, en las composiciones de la invención, las partículas presentan ventajosamente una forma y un tamaño bastante homogéneos.

De manera general, las composiciones comprenden entre 0,3 y 3000 mg de partículas por 100 ml . Las composiciones pueden estar bajo la forma sólida, líquida (partículas en suspensión) de gel, pasta, etc. Un objeto particular de la invención concierne a una composición farmacéutica que comprenda partículas o aglomerados nanoparticulares tales como se definieron precedentemente y, eventualmente, un excipiente o vehículo aceptable farmacéuticamente. Otro objeto particular de la invención concierne a una composición de diagnóstico o de formación de imágenes que comprende partículas o aglomerados nanoparticulares tal como se definieron precedentemente y, eventualmente, un excipiente o vehículo aceptables fisiológicamente. El excipiente o vehículo implementado puede ser cualquier soporte para este tipo de aplicaciones, como por ejemplo soluciones salinas, isotónicas, estériles, tamponadas, etc. Pueden comprender además, agentes de estabilización, agentes edulcorantes, tensoactivos, etc.

Pueden ser formulados bajo la forma de ampolletas, de frascos, de comprimidos, cápsulas, utilizando técnicas de galénica conocidas en sí. Las composiciones, partículas y aglomerados de la invención pueden ser utilizados en numerosos campos, particularmente en medicina humana o animal. Bajo el efecto de rayos X, el corazón de la nanopartícula es excitado y el producto de la energía UV-visible, en particular UV. Los Rayos UV excitan al segundo compuesto, el cual al ponerse en contacto con el agua, emite radicales libres. Según el tiempo de exposición a la fuente de excitación, las partículas pueden así permitir la destrucción de tejidos (tiempo de exposición, por ejemplo varios minutos) , o, simplemente, una visualización (formación de imágenes, diagnóstico: tiempos de exposición muy cortos: del orden de algunos segundos) . Gracias a la fuerte penetración de los rayos X, las partículas de la invención son aplicables para un barrido de cualquier tejido en el cuerpo. Pueden ser utilizadas igualmente con una fuente de excitación UV, para los tejidos de superficie o de cavidades (piel, vesícula, pulmón, colon, etc.). Un objeto particular de la invención reside así en la utilización de composiciones, partículas o aglomerados nanoparticulares tal como se definieron precedentemente, en combinación con los rayos X, para la fabricación de un medicamento destinado a la destrucción de células objetivo. Otro objeto de la invención reside en la utilización de composiciones, partículas o aglomerados nanoparticulares tal como se definieron precedentemente, en combinación con los rayos UV, para la fabricación de un medicamento destinado a la destrucción de células objetivo superficiales o de cavidades. Otro objeto particular de la invención reside en un método para inducir o causar la lisis o la destrucción de células objetivo, in vi tro, ex vivo o in vivo, que comprende la puesta en contacto de células objetivo con una o varias partículas o aglomerados nanoparticulares tal cornos e definieron precedentemente, durante un período de tiempo suficiente para permitir a las partículas o aglomerados penetrar en células objetivo y, la exposición de células a rayos X o UV, dicha exposición que induce o causa la lisis o la destrucción de dichas células objetivo. Las células objetivo pueden ser cualquier célula patológica, es decir células implicadas en un mecanismo patológico, por ejemplo células proliferativas, tal como las células tumorales, estenosantes (células del músculo liso) , o del sistema inmunitario (clones de células patológicas) . Una aplicación preferida reside en el tratamiento (por ejemplo la destrucción o la alteración de las funciones) de células cancerosas. A este respecto, un objeto particular de la invención reside en la utilización de composiciones, partículas o agregados nanoparticulares tal como se definieron precedentemente (en combinación con rayos X o UV) para la fabricación de un medicamento destinado al tratamiento del cáncer. Otro objeto particular de la invención reside en un método para inducir o causar la lisis o la destrucción de células cancerosas, in vivo, ex vivo o in vivo, que comprende la puesta en contacto de células cancerosas con una o varias partículas o aglomerados nanoparticulares tal como se definieron precedentemente, durante un período de tiempo suficiente para permitir a las partículas o aglomerados penetrar en las células cancerosas y, la exposición de las células a rayos X o UV, dicha exposición que induce o que causa la lisis o la destrucción de dichas células. Otro objeto de la invención concierne a un método de tratamiento del cáncer, que comprende la administración a un paciente atacado de un cáncer, de una composición o de partículas o aglomerados nanoparticulares tal como se definieron precedentemente, en condiciones que permitan a las partículas o aglomerados nanoparticulares penetrar en las células cancerosas, y el tratamiento' ulterior del paciente en presencia de una fuente de excitación seleccionada entre los rayos X y los rayos UV, que conduce a una alteración, una perturbación o una destrucción funcional de células cancerosas del paciente, tratando asi el cáncer. La invención es utilizable para tratar todo tipo de cáncer, particularmente los tumores sólidos, metastasiados o no, por ejemplo seleccionados entre los cánceres del pulmón, hígado, riñon, vesícula, seno, cabeza-y-cuello, cerebro, ovarios, próstata, piel, intestino colon, etc. Los rayos pueden ser aplicados en cualquier momento después de la administración de las partículas, en una o varias veces, utilizando cualquier sistema de radioterapia o de radiografía ya disponible. Las partículas pueden ser administradas por diferentes vías, de preferencia por inyección, generalizada o local, o de manera oral. Inyecciones o administraciones repetidas pueden ser contempladas si es necesario. De manera general y no restrictiva, los rayos siguientes pueden ser aplicados en diferentes casos para excitar las partículas: - Rayos X superficiales (20 a 50 keV) : para la excitación de nanoparticulas en superficie (penetración de algunos milímetros) . - Rayos X para el diagnóstico (50 a 150 keV) . - Rayos X (orto voltaje) de 200 a 500 keV que permiten penetrar espesores de tejido hasta de 6 cm - Rayos X (mega voltaje) de 1000 keV a 25000 keV. Por ejemplo la excitación de nanoparticulas para el tratamiento del cáncer de la próstata puede hacerse vía rayos X enfocados que tengan una energía de 15000 keV. En el dominio del diagnóstico, las partículas de la invención son utilizables como agente de contraste, para detectar y/o visualizar cualquier tipo de tejido. Así, el objeto de la invención concierne a la utilización de composiciones, partículas o aglomeraos nanoparticulares tal como se definieron precedentemente, en combinación con los rayos X, para la fabricación de una composición destinada a la detección o a la visualización de células, tejidos, u órganos. Otro objeto de la invención reside en la utilización de composiciones, partículas o aglomerados nanoparticulares tal como se definieron precedentemente, en combinación con los rayos UV, para la fabricación de una composición destinada a la detección o a la visualización de células, tejidos u órganos superficiales o de cavidades. El término "en combinación", indica que el efecto buscado es obtenido cuando las células, tejidos u órganos de interés, que hayan incorporado en parte nanopartículas de la invención, son excitados por la fuente determinada. Sin embargo no es necesario que las partículas y los rayos sean administrados simultáneamente, ni según el mismo protocolo. El término "tratamiento" designa cualquier mejora de los signos patológicos, como particularmente una disminución del tamaño o del desarrollo de un tumor o de una zona tisular patológica, la supresión o la destrucción de células o tejidos patológicos, una deceleración del progreso de la patología, una reducción de la formación de metástasis, una regresión o una remisión completa, etc. Las partículas de la invención pueden igualmente ser utilizadas in vi tro o ex vivo . Otros aspectos y ventajas de la invención aparecerán a la lectura de los ejemplos que siguen, que deben de ser considerados como ilustrativos y no limitativos .

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La Figura 1, da una representación esquemática de la estructura de partículas de la invención. La Figura 2, representa la modalidad de activación de partículas según la invención en presencia de una fuente de rayos X. La Figura 3: Placa de microscopía electrónica de transmisión que muestra nanopartículas de Y203 dopadas con Gadolinio. La Figura 4, presenta el coeficiente de supervivencia de las células después de incubación con las nanoparticulas La Figura 5, presenta una imagen de microscopia confocal láser que muestra la acumulación de las nanopartículas (en gris sobre la placa) en las membranas de la célula. Ejemplos 1. Producción de nanoparticulas de Y203 dopadas con Erbio o Gadolinio Se sintetizaron nanopartículas de Y203 dopadas con Erbio o Gadolinio a partir de surfactantes funcionalizados (Y-AOT3, Eu-AOT3, y Gd-AOT3) . Una mezcla apropiada de surfactantes (en función de la concentración final deseada [Eu-AOT3]/[Y-AOT3] = 0,01; 0,05; 0,1; 0,15) ha sido dispersada en isooctano o ciciohexano, y se añadió agua a fin de permitir la formación de micelas. El tamaño de las micelas, que influye el tamaño de los materiales obtenidos, es controlado por la cantidad de agua añadida a la mezcla, la formación del hidróxido se hace por adición de base. A continuación se lavan las partículas (con una mezcla de agua/etanol) , se secan luego se calientan a 800 °C a fin de formar nanopartículas cristalinas. Se dispersaron 10 mg de nanopartículas en 50 ml de agua a pH = 7,5. Una gota de esta dispersión ha sido depositada sobre una rejilla de cobre/carbono y se observó por microscopía electrónica de transmisión. Una fotografía tomada por microscopía se presenta sobre la Figura 3. Los compuestos fabricados han mostrado una fluorescencia UV bajo excitación con la ayuda de Rayos X (para Y203 dopado con Gd) . 2. Producción de nanoparticulas de HfGe04 , recubiertas de óxido de titanio y silice . La síntesis del material de corazón, HfGe0, se hace por co-precipitación simple de sales de hafnio (HfOCl2, 8 H20) y de germanio amorfo (Ge02) en medio acuoso. Un tratamiento térmico de una duración comprendida entre 4 horas y 10 horas a 1100 °C o a una temperatura inferior asegura a continuación la cristalización de HfGe0 bajo la forma de nanoparticulas El recubrimiento de estas partículas con la ayuda de Ti02, se hace vía la utilización del precursor del titanio (TiCl4) . Su reacción con la soda conduce en efecto de la condensación de TiO(OH)2 en la superficie de HfGe04. Un tratamiento térmico a 500 °C de una duración comprendida entre 1 h 30' y 3 horas asegura a continuación el pasaje de Ti02 bajo una forma cristalina, anatasa, dotada de propiedades fotocataliticas . El recubrimiento con la ayuda de silice se efectúa a partir de TEOS. La hidrólisis lenta y controlada de TEOS en medio alcohólico y amoniacado conduce a la formación de una capa de sílice en la superficie de las partículas. 3. Biocompatibilidad de las nanoparticulas Se probaron in vi tro la biocompatibilidad y la no toxicidad in vi tro de las nanopartículas recubiertas por sílice, sobre líneas celulares MCF7, KB y UCI . Las nanopartículas (30 a 1000 pg de partículas (1000 células) han sido incubadas con estas células durante 24, 48 y 72 horas. Se midió el coeficiente de supervivencia de las células, como sigue: número de células vivientes(con partículas)/ número de células muertas (con partículas) Rsur = número de células vivientes (sin partículas)/ número de células muertas (sin partículas) Ninguna diferencia significativa ha sido observada con los testigos sobre el coeficiente de supervivencia y la división celular (Figura 4). 4. Orientación e interiorización de las nanoparticulas Se observaron la orientación y la entrada específica de las partículas (con elementos de orientación en superficie) en las células vía receptores de superficie, por microscopía confocal láser. Nanopartículas han sido recubiertas de sílice y funcionalizadas con LHRH via una unión química (como se describe en Levy y colaboradores, Chem. Mater; 2002; 14(9) pág 3715: Nanochemistry : "Synthesis and Characterization of Multifuctional Nanoclinics for biological for biological Applications") . Las nanopartículas han sido incubadas durante 24 horas con células MCF7 (que porta el receptor LHRH) y observados por microscopio confocal láser. La Figura 5 presenta una imagen registrada después de 24 horas y muestra una acumulación de las nanoparticulas en las membranas y en los núcleos de las células. 5. Protocolo de administración en el animal y tratamiento Las nanopartículas son dispersadas en una solución isotónica (PBS, solución salina) a una concentración que va de 1 a 20 mg/ml. Se hicieron por via intravenosa, intratumoral o intraperitoneal. 24 a 48 horas post inyección los animales se sometieron a Rayos X: Cuerpos enteros para el diagnóstico o el tratamiento de las metástasis. Los rayos X utilizados pueden ser generados por los equipos de radiografía usuales; - enfocados para el tratamiento de un tumor sólido o de una zona particular del cuerpo. Pueden aplicarse estrategias complementarias: después de una simple inyección, múltiples exposiciones a los Rayos X múltiples inyecciones (espaciadas de varias semanas), en cada vez seguidas de una exposición simple o múltiple; múltiples inyecciones (espaciadas de varios días) , en cada vez seguidas de una exposición simple o múltiple;

Claims (28)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención, se considera como novedad, y por lo tanto se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Partícula o aglomerado nanoparticular compuesto biocompatible, capaz de generar radicales libres o calor bajo excitación por rayos X, caracterizado porque comprende : un núcleo que comprende un primer compuesto inorgánico que absorbe los rayos X y que emite energía

UV-visible, y un segundo compuesto, inorgánico u orgánico, que absorbe energía UV-visible y que produce radicales libres en contacto con el agua o el oxígeno, y de manera facultativa, un recubrimiento biocompatible . 2. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque su tamaño está comprendido entre 4 y 250 nm, de preferencia entre 4 y 100 n, aún más preferiblemente entre 4 y 50 nm.

3. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con alguna de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque el primer compuesto inorgánico está bajo la forma de óxido, hidróxido, oxisulfuro o de sal, dopado con una tierra rara, de preferencia a una concentración de cationes inferior a 15 % en solución sólida .

4. Partícula o agregado nanoparticular de conformidad con alguna de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el primer compuesto inorgánico es seleccionado entre Y203, (Y,Gd)203, Ca 04, Gd02S, LaOBr, YTa03, BaFCl, Gd202S, GD3Ga50?2, HfGe04, Rb3Lu(P04)2 y Cs3Lu(P04)2, dopado con una tierra rara seleccionada entre Gd, Eu, Tb, Er, Nb, Pr y Ce.

5. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el primer compuesto inorgánico es seleccionado entre Y203 dopado con Gd, Eu o Tb.

6. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el primer compuesto inorgánico es el HfGe04 en solución mixta con Zr.

7. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con alguna de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el segundo compuesto es un compuesto inorgánico seleccionado entre los compuestos semiconductores, de preferencia Ti02, ZnO, CdS, CdSe, CdTe, MnTe y soluciones mixtas, eventualmente dopadas.

8. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el primer compuesto inorgánico forma el corazón del núcleo, y porque el segundo compuesto se presenta bajo la forma de una capa o de nanopartículas en la superficie del núcleo.

9. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque los dos compuestos inorgánicos del núcleo están dispuestos en capas múltiples sucesivas.

10. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el corazón del núcleo formado por el primer compuesto inorgánico presenta una dimensión comprendida entre 5 y 10 nm aproximadamente, y porque la capa formada por el segundo compuesto en la superficie del núcleo posee un espesor comprendido entre 1 y 30 nm aproximadamente.

11. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque los dos compuestos del núcleo están presentes bajo la forma de una mezcla de nanopartículas .

12. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la relación de la cantidad o de la concentración del primer compuesto sobre el segundo compuesto está comprendida entre 0,2 y 5.

13. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque comprende además un elemento de superficie que permite dirigirse específicamente hacia células o tejidos biológicos

14. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque consta de un recubrimiento que permite la difusión de pequeñas moléculas y radicales libres.

15. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el recubrimiento está compuesto de una estructura amorfa o cristalina porosa, de preferencia comprende un compuesto seleccionado entre el silice, la alúmina, el PEG y el Dextrano.

16. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con alguna de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizada porque el elemento de superficie que permite dirigirse específicamente a células o a tejidos biológicos está unido al recubrimiento.

17. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con alguna de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizada porque el elemento de orientación es una estructura biológica o quimica que presenta una afinidad por moléculas presentes en los cuerpos humano y animal, tal como un péptido, polipéptido, nucleótido, polinucleótido, una hormona o una vitamina.

18. Partícula o aglomerado nanoparticular, caracterizada porque comprende un corazón que comprende Y20s-Gd recubierto de una capa de Ti02, y un recubrimiento a base de Si02.

19. Partícula o aglomerado nanoparticular, caracterizado porque comprende un núcleo que comprende microparticulas de Y203:Tb y Ti02, y un recubrimiento a base de Dextrano.

20. Partícula o aglomerado nanoparticular de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque su forma es esencialmente esférica.

21. Procedimiento de producción de partículas o aglomerados nanoparticulares de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado porque comprende: la mezcla de dos compuestos tal como se definieron en las reivindicaciones 1 a 20 para formar una partícula o un aglomerado y, eventualmente, - el recubrimiento de la partícula o el aglomerado.

22. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque comprende: - la preparación del núcleo de la partícula que comprende el primer compuesto inorgánico, - el recubrimiento del núcleo así formado por una capa que comprende el segundo compuesto y, de manera preferida, - el recubrimiento de la partícula o aglomerado así obtenida por un material poroso.

23. Composición farmacéutica o de diagnóstico caracterizada porque comprende partículas o aglomerados nanoparticulares de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.

24. Utilización de partículas o aglomerados nanoparticulares de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, o de una composición de conformidad con la reivindicación 23, en combinación con rayos X, para la fabricación de un medicamento destinado a la destrucción de células objetivo.

25. Utilización de partículas o aglomerados nanoparticulares de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, o de una composición de conformidad con la reivindicación 23, en combinación con rayos UV, para la fabricación de un medicamento destinado a la destrucción de células objetivo superficiales o de las cavidades.

26. Utilización de partículas o aglomerados nanoparticulares de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, o de una composición de conformidad con la reivindicación 23, en combinación con los rayos X o UV, para la fabricación de una gente destinado a la detección o a la visualización de células, tejidos u órganos.

27. Utilización de conformidad con la reivindicación 24, 25 o 26, caracterizada porque las células objetivo son células cancerosas.

28. Utilización de conformidad con las reivindicaciones 24 a 27, caracterizada porque los rayos son aplicados utilizando un sistema de radioterapia o de radiografía.