ES2386712A1 - DEVELOPMENT AND USE OF POLYMER NANOPARTICLES THAT INCLUDE POLI (EPSILÓN-CAPROLACTONA) AND DOXORRUBICINA. - Google Patents
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Abstract
Desarrollo y uso de nanopartículas poliméricas que comprenden poli({ep}-caprolactona) y doxorrubicina.#La presente invención se refiere a nanopartículas poliméricas con un tamaño medio inferior a 200 nm, que comprende uno o más polímeros biodegradables, uno o más principios activos y al menos un tensoactivo, donde al menos un polímero biodegradable es poli({ep}-caprolactona) y donde al menos un principio activo es doxorrubicina, y al uso de dichas nanopartículas para la preparación de medicamentos para el tratamiento de cáncer, preferiblemente cáncer de mama.Development and use of polymeric nanoparticles comprising poly ({ep} -caprolactone) and doxorubicin. # The present invention relates to polymeric nanoparticles with an average size of less than 200 nm, comprising one or more biodegradable polymers, one or more active principles and at least one surfactant, where at least one biodegradable polymer is poly ({ep} -caprolactone) and where at least one active ingredient is doxorubicin, and when using said nanoparticles for the preparation of medicaments for the treatment of cancer, preferably cancer of breast
Description
La presente invención se refiere a nanopartículas poliméricas con un tamaño medio inferior a 200 nm, que comprende uno o más polímeros biodegradables, uno o más principios activos y al menos un tensoactivo, donde al menos un polímero biodegradable es poli(E-caprolactona) y donde al menos un principio activo es doxorrubicina, y al uso de dichas nanopartículas para la preparación de medicamentos para el tratamiento del cáncer, preferiblemente cáncer de mama. Por lo tanto, la presente invención se engloba en el campo de la técnica de productos farmacéuticos. The present invention relates to polymeric nanoparticles with an average size of less than 200 nm, comprising one or more biodegradable polymers, one or more active ingredients and at least one surfactant, where at least one biodegradable polymer is poly (E-caprolactone) and where at least one active ingredient is doxorubicin, and the use of said nanoparticles for the preparation of medicaments for the treatment of cancer, preferably breast cancer. Therefore, the present invention is encompassed in the field of pharmaceutical art.
La doxorrubicina es un fármaco anticancerígeno perteneciente al grupo de los análogos de los nucleósidos, cuya eficacia antitumoral ha sido ampliamente demostrada en el tratamiento de una amplia variedad de tumores sólidos. Sin embargo, a pesar de su gran eficacia terapéutica, este agente quimioterápico presenta numerosos inconvenientes que condicionan seriamente una amplia utilización clínica. En concreto, el desarrollo de resistencias por las células cancerosas, y un perfil farmacocinético muy deficiente (muy corta semivida plasmática, consecuencia de su rápido metabolismo). Todo esto determina que sean necesarias grandes dosis para obtener un efecto terapéutico adecuado, lo que lleva asociada la aparición de efectos adversos severos (Grosse PY, Bresolle F, Rouanet P, Joulia JM, Pinguet F. Int. J. Pharm. 180 (1999) 215). Doxorubicin is an anticancer drug belonging to the group of nucleoside analogues, whose antitumor efficacy has been widely demonstrated in the treatment of a wide variety of solid tumors. However, despite its great therapeutic efficacy, this chemotherapeutic agent has numerous drawbacks that seriously condition a wide clinical use. Specifically, the development of resistance by cancer cells, and a very poor pharmacokinetic profile (very short plasma half-life, due to its rapid metabolism). All this determines that large doses are necessary to obtain an adequate therapeutic effect, which is associated with the occurrence of severe adverse effects (Grosse PY, Bresolle F, Rouanet P, Joulia JM, Pinguet F. Int. J. Pharm. 180 (1999 ) 215).
La enorme necesidad de encontrar nuevas estrategias terapéuticas para el tratamiento del cáncer ha determinado el desarrollo de coloides biodegradables para el transporte selectivo de fármacos al tejido tumoral. The enormous need to find new therapeutic strategies for the treatment of cancer has determined the development of biodegradable colloids for the selective transport of drugs to tumor tissue.
Por ejemplo, N. Chiannilkulchai et al. (Ooxorubicin-Loaded Nanoparticles: Increased Efficiency in Murine Hepatíc Metastases. Sel. Cancer Ther. 5 (1989) 1) desarrollan partículas de poli(isohexilcianoacrilato) de un tamaño de 250 nm, por lo que las dichas nanopartículas pueden tener problemas en la extravasación en la masa tumoral (ver Maeda et al., Eur. J. Pharm. Biopharm. 71 (2008) 409; Y Decuzzi et al., Pharm. Res. 26 (2009) 235). Además, en la bibliografía se ha descrito la enorme toxicidad de los poli(alquilcianoacrilatos) in vivo. Este trabajo no incluye ningún tipo de estudio preclínico in vitro realizado sobre cultivos celulares y el único dato aportado en relación a la asociación de la nanopartícula-doxorrubicina es el de la modificación del número de metástasis que las células pueden originar pero no con el efecto de este compuesto sobre la propia célula tumoral ni siquiera con el del volumen de la masa tumoral primaria. For example, N. Chiannilkulchai et al. (Ooxorubicin-Loaded Nanoparticles: Increased Efficiency in Murine Hepatíc Metastases. Sel. Cancer Ther. 5 (1989) 1) develop poly (isohexylcyanoacrylate) particles of a size of 250 nm, whereby said nanoparticles may have problems in extravasation in the tumor mass (see Maeda et al., Eur. J. Pharm. Biopharm. 71 (2008) 409; And Decuzzi et al., Pharm. Res. 26 (2009) 235). In addition, the enormous toxicity of poly (alkylcyanoacrylates) in vivo has been described in the literature. This work does not include any type of in vitro preclinical study conducted on cell cultures and the only data provided in relation to the association of the nanoparticle-doxorubicin is that of the modification of the number of metastases that the cells can cause but not with the effect of this compound on the tumor cell itself even with the volume of the primary tumor mass.
Por otro lado, Loredana Serpe (Conventíonal Chemotherapeutíc Orug Nanoparticles for Cancer Treatment. Nanotechnologies for the Life Sciences, vol. 6, Nanomaterials for Cancer Therapy. 2006 Wiley-Vch Verlay GmbH y Co. KGaA, Weinheim) describe el uso nanopartículas de: copolímeros de poli(D,Llactida) y polietilén glicol (PEG); copolímeros de PEG y poli(isobutil-2cianoacrilato); y copolímeros metoxiPEG y hexadecilcianoacrilato. En este documento se hace referencia a la utilización de caprolactona como transportador de fármacos. Sin embargo, el polímero biodegradable ha sido ensayado con tamoxifeno y no con doxorrubicina (ver referencia Charla y Amiji. On the other hand, Loredana Serpe (Conventional Chemotherapeutic Orug Nanoparticles for Cancer Treatment. Nanotechnologies for the Life Sciences, vol. 6, Nanomaterials for Cancer Therapy. 2006 Wiley-Vch Verlay GmbH and Co. KGaA, Weinheim) describes the use of nanoparticles of: copolymers of poly (D, Llactide) and polyethylene glycol (PEG); copolymers of PEG and poly (isobutyl-2-cyanoacrylate); and methoxyPEG and hexadecylcyanoacrylate copolymers. This document refers to the use of caprolactone as a drug transporter. However, the biodegradable polymer has been tested with tamoxifen and not with doxorubicin (see reference Talk and Amiji.
Cellular uptake and concentratíons of tamoxifen upon administratíon in poly(epsílon-caprolactone) nanopartícles, AAPS Pharm. Sci. 5 (2003) E3; Y también la referencia Shenoy y Amiji. Poly(e thylen e oxide)-modified poly(epsílon-caprolactone) nanopartícles for targeted delívery of tamoxifen in breast cancer, Int. J. Pharm. 293 (2005) 261). Cellular uptake and concentrates of tamoxifen upon administration in poly (epsilon-caprolactone) nanoparticles, AAPS Pharm. Sci. 5 (2003) E3; And also the reference Shenoy and Amiji. Poly (e thylen e oxide) -modified poly (epsilon-caprolactone) nanoparticles for targeted delívery of tamoxifen in breast cancer, Int. J. Pharm. 293 (2005) 261).
Otros trabajos que describen nanopartículas poliméricas son el artículo titulado Other works that describe polymeric nanoparticles are the article entitled
Toxicological studies of doxorubicin bound to polysorbate 80-coated poly(butyl Toxicological studies of doxorubicin bound to polysorbate 80-coated poly (butyl
cyanoacrylate) nanopartícles in healthy rats and rats with intracranial glíoblastoma (Toxicol. Lett. 126 (2002) 131), donde se describen nanopartículas de poli(butilcianoacrilato) recubiertas con polisorbato 80 y cargadas con doxorrubicina. Su tamaño medio es 270 ± 30 nm. En el artículo titulado In vitro and in vivo anti-tumor actívitíes of nanopartícles based on doxorubicin-PLGA conjuga tes (J. Control. Release 68 (2000) 419) se describen nanopartículas de poli(D,L-lactida-co-glicolida) (PLGA) cargadas con doxorrubicina, siendo su tamaño medio de 200 nm. En Negatíve preclínical results with stealth nanospheres-encapsulated doxorubicin in an orthotopic murine brain tumor model (J. Control. Release 100 (2004) 29) se describen nanopartículas de poli(hexilcianoacrilato) recubiertas con PEG y cargadas con doxorrubicina. Presentan una capacidad de carga (drug loading) de doxorrubicina de entre solamente 5,7 y 9,4 %. Además, su tamaño medio se encuentra entre 150 y 200 nm. Debido a los tamaños medios, estas nanopartículas presentan los mismos inconvenientes que las descritas por N. Chiannilkulchai et al. cyanoacrylate) nanoparticles in healthy rats and rats with intracranial glioblastoma (Toxicol. Lett. 126 (2002) 131), where poly (butylcyanoacrylate) nanoparticles coated with polysorbate 80 and loaded with doxorubicin are described. Its average size is 270 ± 30 nm. In the article entitled In vitro and in vivo anti-tumor activities of nanoparticles based on doxorubicin-PLGA conjugates (J. Control. Release 68 (2000) 419) polyparticles of poly (D, L-lactide-co-glycolide) are described (PLGA) loaded with doxorubicin, its average size being 200 nm. Negative preclinical results with stealth nanospheres-encapsulated doxorubicin in an orthotopic murine brain tumor model (J. Control. Release 100 (2004) 29) describe nanoparticles of poly (hexylcyanoacrylate) coated with PEG and loaded with doxorubicin. They have a loading capacity (drug loading) of doxorubicin between only 5.7 and 9.4%. In addition, its average size is between 150 and 200 nm. Due to the average sizes, these nanoparticles have the same drawbacks as those described by N. Chiannilkulchai et al.
En Proceedings of the 3rd International Conference on the Oevelopment of BME (Vietnam, 11-14 enero 2010, 158-161) se describe un trabajo titulado Ooxorubicin Oelívery by Copolymeric Nanoparticle for Treatment of Breast Cancer, donde se describe una compleja metodología para preparar un copolímero de metoxi-PEG y poli(E-caprolactona). En concreto, en el caso de este trabajo es necesario neutralizar el clorhidrato de doxorrubicina con trietilamina para poder incorporarla en este copolímero. Esto obliga a, una vez finalizada la síntesis, eliminar la trietilamina mediante diálisis durante 24 horas. Proceedings of the 3rd International Conference on the Oevelopment of BME (Vietnam, 11-14 January 2010, 158-161) describes a work entitled Ooxorubicin Oelívery by Copolymeric Nanoparticle for Treatment of Breast Cancer, which describes a complex methodology for preparing a copolymer of methoxy-PEG and poly (E-caprolactone). Specifically, in the case of this work it is necessary to neutralize doxorubicin hydrochloride with triethylamine in order to incorporate it into this copolymer. This forces, once the synthesis is finished, to eliminate triethylamine by dialysis for 24 hours.
En el trabajo titulado Folate-decorated poly(lactíde-co-glycolíde)-vitamin E TPGS nanoparticles for targeted drug delívery (Biomaterials 28 (2007) 1889) se describen nanopartículas de PLGA cargadas con doxorrubicina y cuya superficie ha sido modificada con restos de folato y de vitamina E. Además de ser una síntesis compleja, la vehiculización de doxorrubicina obtenida mediante esta estrategia es baja y la carga de fármaco es muy baja teniendo una carga nunca superior al 3,97 % (en el caso de este polímero). Por último, el tamaño de partícula (::::: 360 nm) resultaría en los mismos problemas como los descritos en N. Chiannilkulchai et al. In the work entitled Folate-decorated poly (lactide-co-glycolide) -vitamin E TPGS nanoparticles for targeted drug delívery (Biomaterials 28 (2007) 1889) describes nanoparticles of PLGA loaded with doxorubicin and whose surface has been modified with folate remains and of vitamin E. In addition to being a complex synthesis, the doxorubicin vehiculization obtained by this strategy is low and the drug load is very low having a load never exceeding 3.97% (in the case of this polymer). Finally, particle size (::::: 360 nm) would result in the same problems as described in N. Chiannilkulchai et al.
Las nanopartículas descritas en el trabajo titulado Nano-Sízed Mícel/es of Block Gopolymers of Methoxy Poly(ethylene glycol)-PoIY(E-caprolactone)-Graft-2Hydroxyethyl Gel/ulose for Ooxorubícín Oelívery (J. Nanosci. Nanotechnol. 8 (2008) 2362) están compuestas de un copolímero de metoxi-PEG, poli(Ecaprolactona) e hidroxietilcelulosa cargado con doxorrubicina. Su tamaño medio es mucho mayor (340,7 nm). The nanoparticles described in the work entitled Nano-Sízed Mícel / es of Block Gopolymers of Methoxy Poly (ethylene glycol) -PoIY (E-caprolactone) -Graft-2Hydroxyethyl Gel / ulose for Ooxorubicin Oelívery (J. Nanosci. Nanotechnol. 8 (2008 ) 2362) are composed of a copolymer of methoxy-PEG, poly (Ecaprolactone) and hydroxyethylcellulose loaded with doxorubicin. Its average size is much larger (340.7 nm).
También se ha estudiado la doxorrubicina asociada a nanopartículas para mejorar sus características biológicas en células de estirpe tumoral por Shuaia y cols. (Mícel/ar carríers based on block copolymers of POIY(E-caprolactone) and poly(ethylene glycol) for doxorubícín delívery (J. Controlled Rel. 98 (2004) 415)). Este estudio está realizado en la línea MCF-7 de cáncer de mama. Los resultados de los autores demuestran que mediante el uso del copolímero poli(E-caprolactona) y PEG se produce un incremento de la entrada de la doxorrubicina en el interior de la célula tumoral. Sin embargo, Shuaia y cols. indica que la mayor parte de la droga se localiza en el citoplasma. Según estos autores, la dosis inhibitoria (IC5o) de la doxorrubina unida a la nanopartícula (0,033-0,048 11M) es mayor que la determinada para la doxorrubicina libre (0,001 11M). Doxorubicin associated with nanoparticles has also been studied to improve its biological characteristics in tumor-like cells by Shuaia et al. (Mícel / ar carríers based on block copolymers of POIY (E-caprolactone) and poly (ethylene glycol) for doxorubícín delívery (J. Controlled Rel. 98 (2004) 415)). This study is conducted in the MCF-7 line of breast cancer. The results of the authors demonstrate that through the use of the copolymer poly (E-caprolactone) and PEG there is an increase in the entry of doxorubicin inside the tumor cell. However, Shuaia et al. indicates that most of the drug is located in the cytoplasm. According to these authors, the inhibitory dose (IC5o) of the nanoparticle bound doxorubin (0.033-0.048 11M) is higher than that determined for free doxorubicin (0.001 11M).
Cuong y cols. utilizan copolímeros de poli(varepsilon-caprolactona)polifosfoester asociados a doxorrubicina para el tratamiento de células tumorales (Ooxorubícín-Loaded Nanosízed Mícel/es of a Star-Shaped Poly(varepsílon-Gaprolactone)-Polyphosphoester Block Go-polymer for Treatment of Human Breast Gancer. J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 2010, doi: 10.1163/09205061 OX51 0533). En esta misma situación se encuentran los estudios realizados con PEG-b-poli(2-hidroxietilmetacrilato-g-poli(Ecaprolactona) (Zhang et al. Amphiphilic Toothbrushlike Copolymers Based on Poly(ethylene glycol) and POIY(E-caprolactone) as Drug Carriers with Enhanced Properties (Biomacromolecules 11 (2010) 1331) ya que siguen utilizando copolímeros para los ensayos con doxorrubicina y en células de carcinoma de vejiga urinaria y no en células de carcinoma de ovario. La acumulación máxima de doxorrubicina en el núcleo de las células en cultivo tras el tratamiento con el complejo nanopartícula-droga ocurre a las 24 horas, medido mediante fluorocitometría. Además, como indica el autor, la concentración de doxorrubicina unida a las nanopartículas con el que se alcanza la IC50 fue relativamente más alta que la dosis de doxorrubicina libre con la que se consigue el mismo efecto. Cuong et al. use poly (phospho-caprolactone) polyphosphoester copolymers associated with doxorubicin for the treatment of tumor cells (Ooxorubicin-Loaded Nanosízed Mícel / es of a Star-Shaped Poly (varepsilon-Gaprolactone) -Polyphosphoester Block Bre-polymer Gan Treatment for Treatment Gan-polymer for Treatment J. Biomater. Sci. Polym. Ed., 2010, doi: 10.1163 / 09205061 OX51 0533). In this same situation are studies conducted with PEG-b-poly (2-hydroxyethylmethacrylate-g-poly (Ecaprolactone) (Zhang et al. Amphiphilic Toothbrushlike Copolymers Based on Poly (ethylene glycol) and POIY (E-caprolactone) as Drug Carriers with Enhanced Properties (Biomacromolecules 11 (2010) 1331) as they continue to use copolymers for tests with doxorubicin and in urinary bladder carcinoma cells and not in ovarian carcinoma cells. Maximum accumulation of doxorubicin in the cell nucleus in culture after treatment with the nanoparticle-drug complex occurs at 24 hours, measured by fluorocytometry.In addition, as indicated by the author, the concentration of doxorubicin bound to the nanoparticles with which the IC50 is reached was relatively higher than the dose of free doxorubicin with which the same effect is achieved.
La presente invención trata de nanopartículas poliméricas que comprenden poli(E-caprolactona) y doxorrubicina, de ahora en adelante las nanopartículas de la invención. Los presentes inventores han descubierto que sorprendentemente las nanopartículas de la invención se comportan como un excelente sistema transportador de doxorrubicina. Las nanopartículas de la invención permiten una elevada vehiculización del agente anticanceroso, alcanzan una muy elevada extravasación en la masa tumoral y, a su vez, una liberación de éste más controlada. Además, los estudios de eficacia antitumoral in vitro han demostrado un incremento muy significativo de la actividad antitumoral de este fármaco cuando es vehiculizado a través de las nanopartículas de la invención. Una de las razones de la efectividad de las nanopartículas contra el cáncer es la gran cantidad de droga real (en este caso, doxorrubicina) que se incorpora al interior celular tumoral una vez administrado el fármaco, determinación que es cuantitativa gracias a la aplicación de la técnica de fluorocitometría. Además, los resultados demuestran un fácil intercambio de droga hacia el núcleo en donde este agente posee su acción esencial. Otra ventaja asociada a la invención es que se consigue una The present invention relates to polymeric nanoparticles comprising poly (E-caprolactone) and doxorubicin, hereinafter the nanoparticles of the invention. The present inventors have discovered that surprisingly the nanoparticles of the invention behave as an excellent doxorubicin transport system. The nanoparticles of the invention allow a high vehiculization of the anticancer agent, achieve a very high extravasation in the tumor mass and, in turn, a more controlled release of it. In addition, studies of in vitro antitumor efficacy have demonstrated a very significant increase in the antitumor activity of this drug when it is vehiculized through the nanoparticles of the invention. One of the reasons for the effectiveness of nanoparticles against cancer is the large amount of real drug (in this case, doxorubicin) that is incorporated into the tumor cell interior once the drug is administered, a determination that is quantitative thanks to the application of fluorocytometry technique. In addition, the results demonstrate an easy exchange of drugs towards the nucleus where this agent has its essential action. Another advantage associated with the invention is that a
liberación controlada y prolongada del principio activo, reduciendo los efectos controlled and prolonged release of the active substance, reducing the effects
secundarios asociados al tratamiento. Side effects associated with treatment.
Además, las nanopartículas de la invención modulan la IC5o, o sea la concentración de fármaco que es capaz de reducir al 50 % el número de células tumorales cuando se aplica a un cultivo celular, de la doxorrubicina en células de cáncer de mama y ayudan a la incorporación de este agente al interior de la célula tumoral. Estos resultados son ventajosos en comparación con otros sistemas similares, permitiendo reducir la cantidad necesaria para alcanzar la IC50 en la línea MCF-7 hasta más de 5 veces en algunas realizaciones. Incluso las nanopartículas de la invención permiten una alta capacidad de carga de doxorrubicina (drug loadíng) de hasta en algunos casos el 18,7 ± 0,9 %. In addition, the nanoparticles of the invention modulate IC5o, that is the concentration of drug that is capable of reducing the number of tumor cells by 50% when applied to a cell culture, of doxorubicin in breast cancer cells and help the incorporation of this agent into the tumor cell. These results are advantageous compared to other similar systems, allowing to reduce the amount necessary to reach the IC50 in the MCF-7 line up to more than 5 times in some embodiments. Even the nanoparticles of the invention allow a high loading capacity of doxorubicin (drug loadíng) of up to in some cases 18.7 ± 0.9%.
Por lo tanto, un primer aspecto de la invención se refiere a una nanopartícula polimérica con un tamaño medio inferior a 200 nm, preferiblemente inferior a 190 nm, que comprende uno o más polímeros biodegradables, uno o más principios activos y al menos un tensoactivo, donde al menos un polímero biodegradable es poli(E-caprolactona) y donde al menos un principio activo es doxorrubicina. Therefore, a first aspect of the invention relates to a polymeric nanoparticle with an average size of less than 200 nm, preferably less than 190 nm, comprising one or more biodegradable polymers, one or more active ingredients and at least one surfactant, where at least one biodegradable polymer is poly (E-caprolactone) and where at least one active ingredient is doxorubicin.
Un segundo aspecto de la invención se refiere a un proceso para la síntesis de una nanopartícula polimérica con un tamaño medio inferior a 200 nm, preferiblemente inferior a 190 nm, que comprende uno o más polímeros biodegradables, uno o más principios activos y al menos un tensoactivo, donde al menos un polímero biodegradable es poli(E-caprolactona) y donde al menos un principio activo es doxorrubicina. Las nanopartículas poliméricas de la invención son sintetizadas preferiblemente mediante el método de disposición interfacial del polímero, consistente en: A second aspect of the invention relates to a process for the synthesis of a polymeric nanoparticle with an average size of less than 200 nm, preferably less than 190 nm, comprising one or more biodegradable polymers, one or more active ingredients and at least one surfactant, where at least one biodegradable polymer is poly (E-caprolactone) and where at least one active ingredient is doxorubicin. The polymeric nanoparticles of the invention are preferably synthesized by the interfacial arrangement method of the polymer, consisting of:
i) la disolución de poli(E-caprolactona) en un disolvente orgánico, i) dissolving poly (E-caprolactone) in an organic solvent,
preferiblemente diclorometano; ii) la adición de la disolución obtenida en (i) sobre una mezcla que comprende un antisolvente y un tensoactivo; iii) el aislamiento de la partícula obtenida; donde se incorpora el principio activo doxorrubicina mediante asociación superficial sobre la nanopartícula obtenida después de la etapa (iii) o mediante asociación en el interior de la matriz polimérica durante la etapa (i). preferably dichloromethane; ii) the addition of the solution obtained in (i) on a mixture comprising an anti-solvent and a surfactant; iii) the isolation of the obtained particle; where the active substance doxorubicin is incorporated by association surface on the nanoparticle obtained after step (iii) or by association within the polymer matrix during step (i).
Un tercer aspecto de la invención se refiere a una composición farmacéutica que comprende las nanopartículas de la invención y un excipiente farmacéuticamente aceptable. Una de las ventajas de las composiciones de la presente invención es que se reduce la toxicidad del medicamento al prevenir sus efectos en los tejidos no cancerosos. A third aspect of the invention relates to a pharmaceutical composition. comprising the nanoparticles of the invention and an excipient pharmaceutically acceptable. One of the advantages of the compositions of the present invention is that the toxicity of the drug is reduced by preventing its effects on non-cancerous tissues.
Un cuarto aspecto de la invención se refiere al uso terapéutico de la nanopartícula de la invención o de la composición farmacéutica que comprende la nanopartícula de la invención según los aspectos primero y/o segundo o cualquiera de sus realizaciones particulares de dichos aspectos. A fourth aspect of the invention relates to the therapeutic use of the nanoparticle of the invention or of the pharmaceutical composition comprising the nanoparticle of the invention according to the first and / or second aspects or any of your particular realizations of these aspects.
Diferentes métodos han sido descritos en la literatura para la preparación de nanopartículas que incluyen drogas como por ejemplo, el método de polimerización en emulsión continua en la fase acuosa, el método de polimerización en emulsión continua en la fase orgánica, la polimerización interfacial, la disposición interfacial del polímero con evaporación de disolventes, la desolvatación de macromoléculas y los métodos de diálisis (Marty et al. Nanoparticles -a new colloidal drug delivery system (Pharm Acta Helv 53 (1978) 17)). Como ya se ha comentado con anterioridad las nanopartículas de la invención son sintetizadas preferiblemente mediante el método de disposición interfacial del polímero. La disposición interfacial de polímeros es un procedimiento para la preparación de nanopartículas, o nanoesferas, biodegradables. En este método, el polímero biodegradable se disuelve primero en un disolvente orgánico, por ejemplo acetona o diclorometano. La solución orgánica resultante se vierte bajo agitación en el agua que contiene surfactante, como por ejemplo un polaxámero, con que la fase acuosa de inmediato se convierte en una solución lechosa, indicando la formación de nanopartículas. El disolvente orgánico es eliminado a presión reducida. La suspensión coloidal formada se concentra al volumen deseado. Different methods have been described in the literature for the preparation of nanoparticles that include drugs such as, for example, the continuous emulsion polymerization method in the aqueous phase, the continuous emulsion polymerization method in the organic phase, the interfacial polymerization, the arrangement Interfacial polymer with solvent evaporation, macromolecule desolvation and dialysis methods (Marty et al. Nanoparticles -a new colloidal drug delivery system (Pharm Acta Helv 53 (1978) 17)). As mentioned previously, the nanoparticles of the invention are preferably synthesized by the interfacial arrangement method of the polymer. The interfacial arrangement of polymers is a process for the preparation of biodegradable nanoparticles, or nanospheres. In this method, the biodegradable polymer is first dissolved in an organic solvent, for example acetone or dichloromethane. The resulting organic solution is poured under stirring into the water containing surfactant, such as a polaxamer, with which the aqueous phase immediately becomes a milky solution, indicating the formation of nanoparticles. The organic solvent is removed under reduced pressure. The colloidal suspension formed is concentrated to the desired volume.
El uso de la disposición interfacial de polímeros para la síntesis de las nanopartículas de la invención conlleva varia ventajas. Además de ser una síntesis sencilla y rápida, permite obtener nanopartículas con unas características muy relevantes como: un sistema coloidal de tamaño muy pequeño con tamaños medios muy bajos, y polidispersiones también muy bajas (llegando a diámetros medio de hasta 95 ± 7 nm). El proceso permite una carga de fármaco muy superior, lo que entre otras ventajas posibilita que la cantidad de material polimérico administrada sea menor. Todo esto permite: i) que la masa a administrar de sistema transportador no sea muy elevada para obtener un efecto antitumoral significativo (p. ej., con sólo 200 mg de polímero biodegradable se logra la vehiculización de un 64,1 ± 2,9 % de la cantidad de fármaco utilizada), en comparación con lo que ocurre con otros coloides previamente propuestos en otros trabajos; y, además, ii) un contacto íntimo y muy prolongado entre la molécula anticancerosa y las células tumorales. The use of the interfacial arrangement of polymers for the synthesis of the nanoparticles of the invention entails several advantages. In addition to being a simple and fast synthesis, it allows nanoparticles with very relevant characteristics to be obtained such as: a very small size colloidal system with very low average sizes, and also very low polydispersions (reaching average diameters of up to 95 ± 7 nm). The process allows a much higher drug load, which among other advantages allows the amount of polymeric material administered to be smaller. All this allows: i) that the mass to be administered from the transport system is not very high to obtain a significant antitumor effect (e.g., with only 200 mg of biodegradable polymer, the vehicleization of a 64.1 ± 2.9 is achieved % of the amount of drug used), compared to what happens with other colloids previously proposed in other works; and, in addition, ii) an intimate and very prolonged contact between the anticancer molecule and the tumor cells.
En concreto, el procedimiento de síntesis de nanopartículas de la invención de poli(E-caprolactona) se basa en el método de disposición interfacial de polímeros. Specifically, the nanoparticle synthesis process of the invention of poly (E-caprolactone) is based on the interfacial arrangement method of polymers.
En una realización particular del primer aspecto de la invención, la nanopartícula polimérica se obtiene por el procedimiento que comprende las siguientes etapas: i) la disolución de poli(E-caprolactona) en un disolvente orgánico, preferiblemente diclorometano; ii) la adición de la disolución obtenida en (i) sobre una mezcla que comprende un antisolvente y un tensoactivo; iii) el aislamiento de la partícula obtenida; donde se incorpora el principio activo doxorrubicina mediante asociación superficial sobre la nanopartícula obtenida después de la etapa (iii) o mediante asociación en el interior de la matriz polimérica durante la etapa (i). In a particular embodiment of the first aspect of the invention, the polymeric nanoparticle is obtained by the process comprising the following stages: i) dissolving poly (E-caprolactone) in an organic solvent, preferably dichloromethane; ii) the addition of the solution obtained in (i) on a mixture comprising an anti-solvent and a surfactant; iii) the isolation of the obtained particle; where the active substance doxorubicin is incorporated by association surface on the nanoparticle obtained after step (iii) or by association within the polymer matrix during step (i).
La asociación superficial consiste en la incorporación mediante adsorción del fármaco antitumoral doxorrubicina en la superficie de las nanopartículas poliméricas previamente obtenidas. The superficial association consists in the incorporation by adsorption of the doxorubicin antitumor drug on the surface of nanoparticles previously obtained polymers.
En la asociación en el interior de la matriz polimérica, el agente quimioterápico es incorporado en el interior de las nanopartículas mediante absorción. Este proceso es muy similar con la única diferencia de que el antisolvente también comprende doxorrubicina, normalmente disuelta a una concentración molar de fármaco hasta 0,01. In the association within the polymer matrix, the chemotherapeutic agent It is incorporated into the nanoparticles by absorption. This process is very similar with the only difference that the antisolvent also comprises doxorubicin, normally dissolved at a molar concentration of drug up to 0.01.
En una realización preferida el procedimiento además comprende una etapa de evaporación del disolvente orgánico, preferiblemente a presión reducida. In a preferred embodiment the method further comprises a step of evaporation of the organic solvent, preferably under reduced pressure.
La etapa (iii) se puede llevar a cabo mediante una centrifugación, preferiblemente a menos de 30.000 r.p.m., más preferiblemente de entre 5.000 y 15.000 r.p.m. Step (iii) can be carried out by centrifugation, preferably at less than 30,000 rpm, more preferably from 5,000 and 15,000 r.p.m.
El procedimiento además puede comprender etapas consecutivas de redispersion de las nanopartículas poliméricas y nueva centrifugación, hasta The procedure can also comprise consecutive stages of redispersion of polymeric nanoparticles and new centrifugation, until
que la conductividad del sobrenadante sea menor o igual a 10 ¡JS/cm. La conductividad del sobrenadante obtenido se determinó a 25,0 ± 0,5 oC utilizando un conductímetro Crison micropH 2001 (España). La redispersión del sedimento obtenido tras la centrifugación de las nanopartículas se puede realizar mediante adición de agua bidestilada a este sedimento y exposición de esta mezcla (a 25,0 ± 0,5 OC) a ultrasonidos (450 W, baño de ultrasonidos Branson 5200E4, EE.UU.). that the conductivity of the supernatant is less than or equal to 10 ¡JS / cm. The conductivity of the supernatant obtained was determined at 25.0 ± 0.5 oC using a Crison micropH 2001 conductivity meter (Spain). The redispersion of the sediment obtained after centrifugation of the nanoparticles can be carried out by adding double distilled water to this sediment and exposing this mixture (at 25.0 ± 0.5 OC) to ultrasound (450 W, Branson 5200E4 ultrasonic bath, USA.).
La etapa (ii) del procedimiento se realiza preferiblemente de manera secuencial. Step (ii) of the process is preferably performed sequentially.
Los antisolventes utilizados en la etapa (ii) preferidos son agua o mezclas de agua y un disolvente orgánico, preferiblemente un C1-C4 alcohol. Más preferiblemente el antisolvente es agua. Preferred solvents used in step (ii) are water or mixtures of water and an organic solvent, preferably a C1-C4 alcohol. More preferably the antisolvent is water.
La temperatura a la que se lleva a cabo la asociación en el interior de la matriz polimérica durante la etapa (i) es preferiblemente inferior a 60 ºC, más preferiblemente inferior a 35 ºC, y aun más preferiblemente a aproximadamente a 25 ºC. El procedimiento de adsorción en superficie suele tener una duración de 24 horas. La incorporación en matriz (absorción) se puede realizar en 1 hora (tiempo notablemente más corto). Es interesante resaltar que el procedimiento de absorción de fármaco en el interior de las nanopartículas permite obtener una mayor vehiculización de doxorrubicina. The temperature at which the association is carried out inside the polymer matrix during step (i) is preferably below 60 ° C, more preferably below 35 ° C, and even more preferably at approximately 25 ° C. The surface adsorption procedure usually lasts 24 hours. Incorporation in matrix (absorption) can be done in 1 hour (noticeably shorter time). It is interesting to note that the drug absorption procedure inside the nanoparticles allows to obtain a greater doxorubicin vehiculization.
Buenos resultados se han obtenido con nanopartículas que tienen un tamaño de partícula medio de entre 65 y 150 nm, más preferiblemente entre 75 y 125 nm, aun más preferiblemente de entre 85 y 115 nm, y todavía aun más preferiblemente de aproximadamente 95 nm. Good results have been obtained with nanoparticles having an average particle size between 65 and 150 nm, more preferably between 75 and 125 nm, even more preferably between 85 and 115 nm, and still more preferably about 95 nm.
Preferiblemente el tensoactivo y la poli(E-caprolactona) no están unidos covalentemente, es decir el tensoactivo y la poli(E-caprolactona) son dos compuestos químicos diferentes e independientes. Preferably the surfactant and the poly (E-caprolactone) are not covalently bound, that is the surfactant and the poly (E-caprolactone) are two different and independent chemical compounds.
El tamaño del polímero biodegradable de poli(E-caprolactona) no esta restringido, pero buenos resultados se obtienen cuando este tiene un peso molecular inferior a 100.000 Daltons, preferiblemente entre 5.000 y 45.000 Daltons, y aun más preferiblemente de entre 7.000 y 20.000 Daltons, y todavía más preferiblemente es de aproximadamente unos 10.000 Dantons. The size of the biodegradable poly (E-caprolactone) polymer is not restricted, but good results are obtained when it has a molecular weight of less than 100,000 Daltons, preferably between 5,000 and 45,000 Daltons, and even more preferably between 7,000 and 20,000 Daltons, and even more preferably it is about 10,000 Dantons.
La poli(E-caprolactona) y la doxorrubicina están en un ratio suficiente para mantenerse asociados. El ratio suficiente para mantenerse asociados la poli(Ecaprolactona) y la doxorrubicina varia normalmente de entre 1000:1 y 1:50 plp respectivamente, más preferiblemente es un ratio de entre 1 :5 y 1:15 p/p. Poly (E-caprolactone) and doxorubicin are in a sufficient ratio to remain associated. The ratio sufficient to remain associated with poly (Ecaprolactone) and doxorubicin normally ranges from 1000: 1 to 1:50 plp respectively, more preferably it is a ratio between 1: 5 and 1:15 p / p.
En una realización preferida, la nanopartícula polimérica comprende un polímero biodegradable que consiste en poli(E-caprolactona), es decir, se utilizan exclusivamente polímeros de caprolactona y nunca copolímeros. Preferiblemente comprende únicamente como polímero biodegradable poli(Ecaprolactona). In a preferred embodiment, the polymeric nanoparticle comprises a biodegradable polymer consisting of poly (E-caprolactone), that is, exclusively caprolactone polymers and never copolymers are used. Preferably it comprises only as a biodegradable polymer poly (Ecaprolactone).
En otra realización preferida la nanopartícula polimérica comprende únicamente doxorrubicina como principio activo, y más preferiblemente la nanopartícula además comprende un polímero biodegradable que consiste en poli(E-caprolactona). In another preferred embodiment the polymeric nanoparticle comprises only doxorubicin as the active ingredient, and more preferably the nanoparticle further comprises a biodegradable polymer consisting of poly (E-caprolactone).
En otra realización preferida la nanopartícula polimérica comprende únicamente un polímero biodegradable que consiste en poli(E-caprolactona). In another preferred embodiment the polymeric nanoparticle comprises only a biodegradable polymer consisting of poly (E-caprolactone).
La cantidad de doxorrubicina en la nanopartícula polimérica de la invención está preferiblemente comprendida entre un 0,1 % Y un 25 % p/p, más preferiblemente entre un 15 % Y un 20 % p/p. The amount of doxorubicin in the polymeric nanoparticle of the invention it is preferably between 0.1% and 25% w / w, more preferably between 15% and 20% w / w.
La cantidad de poli(E-caprolactona) en la nanopartícula polimérica de la invención está preferiblemente comprendida entre un 70 % Y un 99,8 % p/p, más preferiblemente entre un 79 % Y un 84,5 % p/p. The amount of poly (E-caprolactone) in the polymer nanoparticle of the invention is preferably between 70% and 99.8% w / w, more preferably between 79% and 84.5% w / w.
La cantidad de tensoactivo en la nanopartícula polimérica de la invención está preferiblemente comprendida entre un 0,1 % Y un 2 % p/p, más preferiblemente entre un 0,5 % Yun 1 % p/p. The amount of surfactant in the polymeric nanoparticle of the invention is preferably between 0.1% and 2% w / w, more preferably between 0.5% Yun 1% p / p.
Otra realización de la presente invención hace referencia a una nanopartícula polimérica con un tamaño medio de entre 65 y 150 nm, que comprende entre un 70 % Y un 99,8 % p/p de poli(E-caprolactona), entre un 0,1 % Y un 25 % p/p de doxorrubicina, y entre un 0,1 % Y un 2 % p/p de tensoactivo, donde el tensoactivo y la poli(E-caprolactona) no están unidos covalentemente. Another embodiment of the present invention refers to a nanoparticle polymer with an average size between 65 and 150 nm, which comprises 70% Y 99.8% w / w poly (E-caprolactone), between 0.1% Y 25% w / w of doxorubicin, and between 0.1% and 2% w / w surfactant, where the Surfactant and poly (E-caprolactone) are not covalently bound.
Otra realización de la presente invención hace referencia a una nanopartícula polimérica obtenible por el procedimiento que comprende las siguientes etapas: i) la disolución de poli(E-caprolactona) en un disolvente orgánico, preferiblemente diclorometano; ii) la adición de la disolución obtenida en (i) sobre una mezcla que comprende un antisolvente, donde el antisolvente es agua o mezclas de agua y un disolvente orgánico, preferiblemente un C1-C4 alcohol, y un tensoactivo; iii) el aislamiento de la partícula obtenida; donde se incorpora donde se incorpora doxorrubicina mediante asociación en el interior de la matriz polimérica durante la etapa (i) se lleva a cabo a temperatura inferior a 60 ºC. Another embodiment of the present invention refers to a nanoparticle polymeric obtainable by the process comprising the following steps: i) dissolving poly (E-caprolactone) in an organic solvent, preferably dichloromethane; ii) the addition of the solution obtained in (i) on a mixture comprising an anti-solvent, where the anti-solvent is water or mixtures of water and a organic solvent, preferably a C1-C4 alcohol, and a surfactant; iii) the isolation of the obtained particle; where it is incorporated where doxorubicin is incorporated by association in the interior of the polymer matrix during step (i) is carried out at temperature below 60 ° C.
La composición farmacéutica de la invención comprende: -una nanopartícula polimérica según se ha descrito en la invención; preferiblemente una nanopartícula obtenida por el procedimiento de la invención descrito; -al menos un excipiente farmacéuticamente aceptable. The pharmaceutical composition of the invention comprises: - a polymeric nanoparticle as described in the invention; preferably a nanoparticle obtained by the process of the described invention; -at least a pharmaceutically acceptable excipient.
En una realización particular de la presente invención, las composiciones farmacéuticas de la presente invención comprenden al menos un excipiente farmacéuticamente aceptable que es un diluyente. Preferentemente, el diluyente es agua. En otra realización el diluyente es celulosa microcristalina, lactosa o cualquiera de sus combinaciones. In a particular embodiment of the present invention, the pharmaceutical compositions of the present invention comprise at least one pharmaceutically acceptable excipient that is a diluent. Preferably, the diluent is water. In another embodiment the diluent is microcrystalline cellulose, lactose or any combination thereof.
En otra realización particular, la composición farmacéutica de la invención está particularmente adaptada para su uso parental, preferiblemente para su uso intravenoso, intraarterial, intratumoral, intramuscular o subcutáneo. Las composiciones parenterales preferiblemente comprenden agua. Aún más preferiblemente las nanopartículas de la invención se encuentran dispersadas en una solución acuosa. In another particular embodiment, the pharmaceutical composition of the invention is particularly adapted for parental use, preferably for intravenous, intraarterial, intratumoral, intramuscular or subcutaneous use. Parenteral compositions preferably comprise water. Even more preferably the nanoparticles of the invention are dispersed in an aqueous solution.
En otra realización la composición farmacéutica de la invención está en forma sólida oral, preferiblemente en comprimidos o cápsulas. En este caso, la composición farmacéutica preferiblemente además comprende celulosa microcristalina, lactosa o cualquiera de sus combinaciones. In another embodiment the pharmaceutical composition of the invention is in oral solid form, preferably in tablets or capsules. In this case, the pharmaceutical composition preferably further comprises microcrystalline cellulose, lactose or any combination thereof.
Otra realización de la presente invención hace referencia a una composición farmacéutica para su uso parental que comprende: una nanopartícula polimérica con un tamaño medio de entre 65 y 150 nm, que comprende entre un 70 % Y un 99,8 % p/p de poli(E-caprolactona), entre un 0,1 % Y un 25 % p/p de doxorrubicina, y entre un 0,1 % Y un 2 % p/p de tensoactivo; y un excipiente farmacéuticamente aceptable. Another embodiment of the present invention refers to a pharmaceutical composition for parental use comprising: a polymeric nanoparticle with an average size between 65 and 150 nm, comprising between 70% and 99.8% w / w poly (E-caprolactone), between 0.1% and 25% w / w doxorubicin, and between 0.1% and 2% w / w surfactant; and a pharmaceutically acceptable excipient.
Tanto la nanopartícula polimérica de la invención y la composición farmacéutica de la invención son útiles en métodos terapéuticos. Preferiblemente, son útiles para elaboración de un medicamento para el tratamiento de cáncer, preferiblemente linfoma de Hodgkin y no Hodgkin, cáncer de mama, cáncer de ovarios, cáncer de testículos, leucemia aguda, sarcoma de los tejidos suaves, cáncer de pulmón, cáncer de vejiga urinaria, cáncer gástrico, cáncer de las tiroides, hepatocarcinoma, tumor de Wilms o neuroblastoma, entre otros, y más preferiblemente cáncer de mama. Both the polymeric nanoparticle of the invention and the pharmaceutical composition of the invention are useful in therapeutic methods. Preferably, they are useful for the preparation of a medicament for the treatment of cancer, preferably Hodgkin and non-Hodgkin lymphoma, breast cancer, ovarian cancer, testicular cancer, acute leukemia, soft tissue sarcoma, lung cancer, cancer of urinary bladder, gastric cancer, thyroid cancer, hepatocarcinoma, Wilms tumor or neuroblastoma, among others, and more preferably breast cancer.
El método utilizado para la medición del tamaño de partícula de la nanopartículas de la invención es la espectroscopía de correlación de fotones (PCS: Photon Correlation Spectroscopy). The method used for measuring the particle size of the nanoparticles of the invention is photon correlation spectroscopy (PCS: Photon Correlation Spectroscopy).
El término polímero biodegradable hace referencia a una macromolécula orgánica (constituida por pequeñas moléculas llamadas monómeros) que es susceptible de ser destruida (degradada) in vivo bajo determinadas condiciones fisiológicas. De esta manera, es metabolizada y eliminada del organismo. Esta destrucción se produce principalmente bajo la acción de determinados enzimas The term biodegradable polymer refers to an organic macromolecule (consisting of small molecules called monomers) that is capable of being destroyed (degraded) in vivo under certain physiological conditions. In this way, it is metabolized and eliminated from the body. This destruction occurs mainly under the action of certain enzymes
o sistemas enzimáticos, p. ej., fosfolipasa A2, fosfolipasa C específica para fosfatidilinositol, transglutaminasa, fosfatasa alcalina, metaloproteinasa, esterasas, etc. Algunos polímeros biodegradables son sensibles también a pHs ligeramente ácidos (p. ej., pH ::::: 6,6 característico del intersticio tumoral) o a la temperatura. or enzyme systems, e.g. eg, phospholipase A2, phospholipase C specific for phosphatidylinositol, transglutaminase, alkaline phosphatase, metalloproteinase, esterases, etc. Some biodegradable polymers are also sensitive to slightly acidic pHs (e.g., pH ::::: 6.6 characteristic of tumor interstitium) or temperature.
Como se utiliza aquí, el término "disolvente orgánico" se refiere a cualquier compuesto orgánico, o mezclas de compuestos orgánicos, capaz de disolver la poli(E-caprolactona). Los ejemplos representativos incluyen alcoholes, hidrocarburos, compuestos halogenados, éteres y acetona. Ejemplos particulares de disolventes orgánicos son acetato de etilo, acetona, acetonitrilo (MeCN), benceno, cloroformo, cloruro de metileno, diclorometano (DCM), mezclas 1:1 de diclorometano:cloroformo, dimetilformamida (DMF), dimetilsulfóxido (DMSO), 1,4-dioxano, disolventes polares próticos, éter dietílico, tetrahidrofurano (THF), tolueno y (etanol, metanol, n-butanol, npropanol e isopropanol (lPA)). Preferiblemente el disolvente orgánico es diclorometano. As used herein, the term "organic solvent" refers to any organic compound, or mixtures of organic compounds, capable of dissolving poly (E-caprolactone). Representative examples include alcohols, hydrocarbons, halogenated compounds, ethers and acetone. Particular examples of organic solvents are ethyl acetate, acetone, acetonitrile (MeCN), benzene, chloroform, methylene chloride, dichloromethane (DCM), 1: 1 mixtures of dichloromethane: chloroform, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), 1 , 4-dioxane, protic polar solvents, diethyl ether, tetrahydrofuran (THF), toluene and (ethanol, methanol, n-butanol, npropanol and isopropanol (lPA)). Preferably the organic solvent is dichloromethane.
El término "antisolvente" se refiere a un líquido que al mezclarse con un disolvente en el que un soluto se disuelve, es decir la poli(E-caprolactona), reduce la capacidad del solvente orgánico para disolver el soluto. Así, cuando un antisolvente se mezcla con una solución de un soluto en un disolvente orgánico, la solubilidad del soluto se puede reducir hasta el punto en el que precipita en la solución. El antisolvente debe ser lo suficientemente miscible con el disolvente orgánico. Se apreciará que la miscibilidad puede ser controlada mediante la variación de uno o más parámetros, dentro de los que la solvencia entre el sistema y el antisolvente podrá mantenerse a una temperatura suficientemente baja como para que los dos líquidos no sean particularmente miscibles (durante el almacenamiento, por ejemplo), y al aumentar la temperatura los dos líquidos pasen a ser miscibles y así puedan formarse las nanopartículas. El antisolvente preferido es una solución acuosa, si bien también pueden ser prefijadas soluciones acuosas aciduladas, como por ejemplo una solución de ácido acético al 2 % (v/v) en agua. The term "anti-solvent" refers to a liquid that, when mixed with a solvent in which a solute dissolves, that is, poly (E-caprolactone), reduces the ability of the organic solvent to dissolve the solute. Thus, when an antisolvent is mixed with a solution of a solute in an organic solvent, the solubility of the solute can be reduced to the point where it precipitates in the solution. The solvent must be sufficiently miscible with the organic solvent. It will be appreciated that miscibility can be controlled by varying one or more parameters, within which the solvency between the system and the solvent can be kept at a sufficiently low temperature so that the two liquids are not particularly miscible (during storage , for example), and as the temperature rises the two liquids become miscible and so the nanoparticles can be formed. The preferred antisolvent is an aqueous solution, although acidified aqueous solutions, such as a 2% (v / v) acetic acid solution in water, may also be preset.
El término "C1-C4 alcohol" hace referencia a una cadena de alquílica lineal o ramificada, que comprende de 1 a 4 de átomos de carbono y uno o más grupos hidroxilo. Ejemplos de "C1-C4 alcohol" son metanol, etanol, 1-propanol, 2propanol, n-butanol, isobutanol o tert-butanol, entre otros. The term "C1-C4 alcohol" refers to a linear or branched alkyl chain, which comprises 1 to 4 carbon atoms and one or more hydroxyl groups. Examples of "C1-C4 alcohol" are methanol, ethanol, 1-propanol, 2propanol, n-butanol, isobutanol or tert-butanol, among others.
El término agente "tensoactivo", o surfactante, hace referencia a los agentes activos de superficie que tienen una estructura caracterizada por un grupo polar hidrófilo y una cola hidrófoba. Estas moléculas superficiales activas tienen generalmente una cadena larga con al menos ocho átomos de carbono. Los tensoactivos son eficaces en la modificación de las propiedades de la interfase, como la tensión interfacial, a concentraciones muy bajas. Los tensoactivos también se caracterizan por ser capaces de modificar las propiedades termodinámicas superficiales (p. ej., hidrofobia), las propiedades de dispersión de la luz y la solubilización de solutos. En concreto, un aumento en la concentración de tensoactivo tiende a reducir significativamente la tensión superficial, hasta alcanzar un punto de interrupción conocido como concentración micelar crítica (CMC). The term "surfactant" agent, or surfactant, refers to surface active agents that have a structure characterized by a hydrophilic polar group and a hydrophobic tail. These active surface molecules generally have a long chain with at least eight carbon atoms. Surfactants are effective in modifying the properties of the interface, such as interfacial tension, at very low concentrations. Surfactants are also characterized by being able to modify surface thermodynamic properties (eg, hydrophobia), light scattering properties and solute solubilization. Specifically, an increase in surfactant concentration tends to significantly reduce surface tension, until a breakpoint known as the critical micellar concentration (CMC) is reached.
Cualquier agente tensoactivo eficaz puede ser utilizado en la práctica de la presente invención, incluyendo los tensoactivos aniónicos, no iónicos y catiónicos. Tensoactivos específicos útiles para la presente invención son polisorbato 20, polisorbato 60, polisorbato 80, polivinil alcohol de peso molecular alto o bajo, polivinil pirrolidona, fosfatidil colina, lecitinas, poloxámeros, solutol HS15, glicocolato sódico, taurocolato sódico, tauroglicocolato sódico, taurodeoxicolato sódico, hemisuccinato de colesterilo y tiloxapol, preferiblemente polisorbato 80.. Los tensoactivos más preferidos son los polaxámeros, preferiblemente un copolímero de poli(óxido de propileno) y de poli(óxido de etileno), y más preferiblemente pluronic® F-68. Any effective surfactant can be used in the practice of the present invention, including anionic, nonionic and cationic surfactants. Specific surfactants useful for the present invention are polysorbate 20, polysorbate 60, polysorbate 80, polyvinyl alcohol of high or low molecular weight, polyvinyl pyrrolidone, phosphatidyl choline, lecithins, poloxamers, solutol HS15, sodium glycocholate, sodium taurocholate, sodium tacholactodeoxychoicodium , cholesteryl hemisilocinate and tyloxapol, preferably polysorbate 80 .. The most preferred surfactants are polaxamers, preferably a copolymer of poly (propylene oxide) and poly (ethylene oxide), and more preferably pluronic® F-68.
A lo largo de la descripción y de las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and characteristics of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to be limiting of the present invention.
Figura 1. (a) Microfotografía SEM de las nanopartículas de poli(E-caprolactona) con doxorrubicina incorporada en matriz preparada según el procedimiento descrito en los ejemplos. Figura insertada: detalle de una nanopartícula. Longitud de barra: 100 nm. (b) Eficiencia de vehiculización de doxorrubicina (%) de las nanopartículas de poli(E-caprolactona) preparadas según el procedimiento descrito en los ejemplos en función de la concentración de fármaco en el equilibrio. La vehiculización de doxorrubicina se realizó mediante adsorción superficial (o) o mediante incorporación en el interior de la matriz polimérica (absorción, .). (c) Liberación de doxorrubicina adsorbida (o) o absorbida (.) desde las nanopartículas de poli(E-caprolactona) en un medio de incubación (tampón de fosfatos, pH = 7,4 ± 0,1) ya 37,0 ± 0,5 ºC. Figure 1. (a) SEM photomicrograph of the nanoparticles of poly (E-caprolactone) with matrix incorporated doxorubicin prepared according to the procedure described in the examples. Inserted figure: detail of a nanoparticle. Bar length: 100 nm. (b) Efficiency of doxorubicin vehiculization (%) of poly (E-caprolactone) nanoparticles prepared according to the procedure described in the examples based on the concentration of drug in the equilibrium. Doxorubicin vehiculization was performed by surface adsorption (or) or by incorporation into the polymer matrix (absorption,.). (c) Release of adsorbed (or) or absorbed (.) doxorubicin from poly (E-caprolactone) nanoparticles in an incubation medium (phosphate buffer, pH = 7.4 ± 0.1) and at 37.0 ± 0.5 ° C.
Figura 2. Imagen representativa de la microscopía de fluorescencia de células de cáncer de mama MCF-7 expuestas a doxorrubicina en la que se puede observar la incorporación de esta droga al citoplasma y núcleo de las células tumorales cuando es asociada a la nanoparticula (polímero de E-caprolactona) Figure 2. Representative image of fluorescence microscopy of MCF-7 breast cancer cells exposed to doxorubicin in which the incorporation of this drug to the cytoplasm and nucleus of tumor cells can be observed when associated with the nanoparticle (polymer of E-caprolactone)
(A) preparada según el procedimiento descrito en los de ejemplos de absorción en matriz y cuando se administra de forma libre (B). Como se aprecia en la imagen, la intensidad de la fluorescencia fue claramente superior en las células expuestas a doxorrubicina asociada a polímero que en las células expuestas al fármaco libre. (A) prepared according to the procedure described in the examples of matrix absorption and when administered freely (B). As can be seen in the image, the intensity of fluorescence was clearly higher in cells exposed to polymer-associated doxorubicin than in cells exposed to the free drug.
Figura 3. A. Análisis mediante FASCcan de presencia de doxorubicina en el interior de las células MCF-7 tras tratamiento con doxorrubicina libre (DOX) y doxorrubicina asociada a nanopartícula de E-caprolactona (DOX+POL) preparada según el procedimiento descrito en los ejemplos de absorción en matriz durante 0,5 (a y b), 1,5 (c y d), 2 (e y f) Y 4 horas (g y h). B. Representación gráfica de la modulación de la media de intensidad de fluorescencia emitida por la doxorrubicina en células MCF-7 tratadas con Figure 3. A. Analysis by FASCcan of the presence of doxorubicin inside MCF-7 cells after treatment with free doxorubicin (DOX) and doxorubicin associated with E-caprolactone nanoparticle (DOX + POL) prepared according to the procedure described in the Examples of matrix absorption for 0.5 (a and b), 1.5 (c and d), 2 (e and f) and 4 hours (gyh). B. Graphical representation of the modulation of the mean fluorescence intensity emitted by doxorubicin in MCF-7 cells treated with
doxorrubicina libre o doxorrubicina asociada a nanopartícula de E-caprolactona preparada según el procedimiento descrito en los ejemplos de absorción en matriz. free doxorubicin or doxorubicin associated with an E-caprolactone nanoparticle prepared according to the procedure described in the examples of matrix absorption.
En los ejemplos se han utilizado las siguientes abreviaturas: IC50 : dosis inhibitoria 50; MTT: Bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-ilo)-2,5-difeniltetrazol; PCS: espectroscopía de correlación de fotones; p/p: peso/peso; p/v: peso/volumen; r.p.m: revoluciones por minuto. SEM: microscopía electrónica de barrido. The following abbreviations have been used in the examples: IC50: 50 inhibitory dose; MTT: 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazole bromide; PCS: photon correlation spectroscopy; p / p: weight / weight; p / v: weight / volume; r.p.m: revolutions per minute. SEM: scanning electron microscopy.
Procedimiento de obtención de nanopartículas de poli(e-caprolactona) mediante el método de disposición interfacial de polímeros Procedure for obtaining nanoparticles of poly (e-caprolactone) by the method of interfacial arrangement of polymers
Las nanopartículas de poli(E-caprolactona) se prepararon mediante el método de disposición interfacial del polímero (Arias et al., Colloids Surf. B: Biointerfaces 75 (2010) 204) Se prepara una disolución al 2 % (p/v) de polímero biodegradable en diclorometano mediante agitación mecánica. Esta fase orgánica se añade secuencialmente a 50 mL de una disolución acuosa que contiene 1 gramo de agente tensioactivo pluronic® F-68 [poloxámero: copolímero de poli(óxido de propileno) y de poli(óxido de etileno)]. En estas condiciones se produce la formación instantánea de las nanopartículas. La eliminación del disolvente orgánico se realiza mediante evaporación a 37,0 ± 0,5 ºC y a presión reducida, utilizando un rotavapor. La suspensión acuosa de nanopartículas de poli(E-caprolactona) se somete finalmente a ciclos repetidos de centrifugación (10700 r.p.m. durante 30 minutos) y redispersión en agua bidestilada hasta que la conductividad del sobrenadante es ::;; 10 ¡JS/cm. La caracterización de la morfología (forma y tamaño) de las nanopartículas se realiza mediante espectroscopía de correlación de fotones (PCS). Las Poly (E-caprolactone) nanoparticles were prepared by the polymer interfacial arrangement method (Arias et al., Colloids Surf. B: Biointerfaces 75 (2010) 204) A 2% (w / v) solution of biodegradable polymer in dichloromethane by mechanical stirring. This organic phase is added sequentially to 50 mL of an aqueous solution containing 1 gram of pluronic® F-68 surfactant [poloxamer: copolymer of poly (propylene oxide) and poly (ethylene oxide)]. Under these conditions instantaneous formation of the nanoparticles occurs. The removal of the organic solvent is carried out by evaporation at 37.0 ± 0.5 ° C and under reduced pressure, using a rotary evaporator. The aqueous suspension of poly (E-caprolactone) nanoparticles is finally subjected to repeated centrifugation cycles (10,700 rpm for 30 minutes) and redispersion in double-distilled water until the conductivity of the supernatant is :: ;; 10 ¡JS / cm. The characterization of the morphology (shape and size) of the nanoparticles is performed by photon correlation spectroscopy (PCS). The
nanopartículas obtenidas tienen un tamaño medio de 95 ± 7 nm). La carga de nanoparticles obtained have an average size of 95 ± 7 nm). The load of
fármaco es de 64,1 ± 2,9 %) drug is 64.1 ± 2.9%)
La cuantificación de la cantidad de fármaco vehiculizada se realizó mediante un procedimiento espectrofotométrico previamente validado (para demostrar su linealidad, precisión y exactitud). La longitud de onda de medida fue la de máxima absorbancia (481 nm). Se desarrollaron dos estrategias para la incorporación del fármaco antitumoral doxorrubicina en las nanopartículas poliméricas. La primera de ellas, adsorción superficial, consiste en la puesta en contacto de las nanopartículas ya formadas con el fármaco antitumoral durante 24 horas a temperatura ambiente. Por el contrario, la segunda de las estrategias, absorción en el interior de la matriz polimérica, implica la incorporación de la molécula quimioterápica en la fase orgánica que contiene el polímero biodegradable disuelto, antes de su adición a la solución acuosa de agente tensioactivo. El estudio de la liberación de doxorrubicina desde las nanopartículas se realizó mediante el método de diálisis, y su cuantificación se llevó a cabo mediante el método espectrofotométrico previamente mencionado. Todos los experimentos se realizaron por triplicado. The quantification of the amount of vehiculized drug was performed using a previously validated spectrophotometric procedure (to demonstrate its linearity, precision and accuracy). The measured wavelength was the maximum absorbance (481 nm). Two strategies were developed for the incorporation of the antitumor drug doxorubicin in polymeric nanoparticles. The first of these, surface adsorption, consists in bringing the nanoparticles already formed into contact with the antitumor drug for 24 hours at room temperature. On the contrary, the second of the strategies, absorption inside the polymer matrix, involves the incorporation of the chemotherapeutic molecule into the organic phase containing the dissolved biodegradable polymer, before its addition to the aqueous surfactant solution. The study of the release of doxorubicin from the nanoparticles was carried out using the dialysis method, and its quantification was carried out using the aforementioned spectrophotometric method. All experiments were performed in triplicate.
El tamaño de partícula se determinó por triplicado y a temperatura ambiente mediante espectroscopía de correlación de fotones (PCS), y fue confirmado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). La determinación de la cantidad de fármaco vehiculizado se realizó mediante una técnica analítica espectrofotométrica previamente validada (A = 481 nm). La incorporación de doxorrubicina en las nanopartículas de poli(E-caprolactona) se ensayó mediante dos procedimientos de vehiculización. El primero de ellos consiste en la adsorción del fármaco antitumoral en la superficie de las nanopartículas. En concreto, se incuba una suspensión de nanopartículas de polímero (concentración del 2 % (p/v)) con concentraciones crecientes de doxorrubicina (hasta 0,01 M), durante 24 horas a 25,0 ± 0,5 ºC y bajo agitación mecánica (50 r.p.m.). La segunda metodología (absorción en matriz) es muy parecida al procedimiento de preparación de las nanopartículas de poli(E-caprolactona) arriba descrito, con la única diferencia de que una cantidad apropiada de fármaco (hasta 0,01 M) es incorporada en la disolución orgánica de polímero antes de su adición a la solución acuosas de agente tensioactivo. En cuanto a la liberación in vitro de fármaco, el método utilizado fue el de diálisis, utilizando como medio de liberación un tampón de fosfatos de pH = 7,4 ± 0,1 (Arias JL et al., J. Drug Target. 17 (2009) 586). Para ello, 12 horas antes del experimento se introdujeron las bolsas de diálisis en el medio de liberación a 25,0 ± 0.5 ºC. Las características de estas bolsas (tamaño de poro: 2000 Daltons, Spectrum® Spectra/Por® 6 dialysis membrane tubing, EE.UU.) hacen que las nanopartículas poliméricas queden retenidas en su interior y que sólo el principio activo sea capaz de difundir hacia el medio de liberación. Tras esas 12 horas, 2 mL de la suspensión de nanopartículas (conteniendo 3 mg/mL de doxorrubicina) se introdujeron en las bolsas de diálisis, cuyos extremos se cerraron con pinzas. Las bolsas (con la suspensión en su interior) se depositaron en un vaso de precipitado que contenía 100 mL de medio de disolución bajo agitación mecánica (200 r.p.m.). La temperatura se mantuvo a 37,0 ± 0.5 ºC durante todo el ensayo de liberación (realizado por triplicado). A partir de este momento, ya intervalos prefijados (0,25, 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 3, 6, 12, 24, 48, 72 Y 96 horas), se tomaron 2 mL de medio para analizar su contenido mediante la técnica espectrofotométrica previamente validada (A = 481 nm). Un volumen igual de medio de liberación (calentado a 37,0 ± 0.5 ºC) se añadió al vaso de precipitado tras cada toma de muestra. The particle size was determined in triplicate and at room temperature by photon correlation spectroscopy (PCS), and was confirmed by scanning electron microscopy (SEM). The amount of vehiculized drug was determined using a previously validated spectrophotometric analytical technique (A = 481 nm). The incorporation of doxorubicin in the poly (E-caprolactone) nanoparticles was tested by two methods of vehiculization. The first of these consists in the adsorption of the antitumor drug on the surface of the nanoparticles. In particular, a suspension of polymer nanoparticles (2% concentration (w / v)) is incubated with increasing concentrations of doxorubicin (up to 0.01 M), for 24 hours at 25.0 ± 0.5 ° C and under stirring mechanical (50 rpm). The second methodology (matrix absorption) is very similar to the procedure for preparing the poly (E-caprolactone) nanoparticles described above, with the only difference that an appropriate amount of drug (up to 0.01 M) is incorporated into the Organic polymer solution before adding to the aqueous surfactant solution. As for the in vitro drug release, the method used was dialysis, using a phosphate buffer of pH = 7.4 ± 0.1 as the release medium (Arias JL et al., J. Drug Target. 17 (2009) 586). For this, 12 hours before the experiment, dialysis bags were introduced into the release medium at 25.0 ± 0.5 ° C. The characteristics of these bags (pore size: 2000 Daltons, Spectrum® Spectra / Por® 6 dialysis membrane tubing, USA) mean that the polymeric nanoparticles are retained inside and that only the active substance is able to diffuse towards The means of release. After those 12 hours, 2 mL of the nanoparticle suspension (containing 3 mg / mL of doxorubicin) was placed in the dialysis bags, the ends of which were closed with tweezers. The bags (with the suspension inside) were deposited in a beaker containing 100 mL of dissolution medium under mechanical agitation (200 rpm). The temperature was maintained at 37.0 ± 0.5 ° C throughout the release test (performed in triplicate). From this moment, and at predetermined intervals (0.25, 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 3, 6, 12, 24, 48, 72 and 96 hours), 2 mL were taken of means to analyze its content by means of the previously validated spectrophotometric technique (A = 481 nm). An equal volume of release medium (heated to 37.0 ± 0.5 ° C) was added to the beaker after each sampling.
En la figura 1(a) se pueden observar que las nanopartículas de poli(Ecaprolactona) obtenidas son estables, de morfología esférica y con una distribución de tamaños dentro del rango coloidal (tamaño medio: 95 ± 7 nm). In Figure 1 (a) it can be seen that the poly (Ecaprolactone) nanoparticles obtained are stable, of spherical morphology and with a size distribution within the colloidal range (mean size: 95 ± 7 nm).
La cantidad de doxorrubicina vehiculizada es mucho mayor cuando se utiliza el método de absorción en matriz (eficiencia de vehiculización ::::: 64 %), en comparación con el método de adsorción superficial (eficiencia de vehiculización ::::: 26 %). Como puede apreciarse en la figura 1 b, existe un efecto beneficioso de la cantidad de fármaco utilizada sobre la capacidad de vehiculización. El perfil de liberación de la doxorrubicina desde las nanopartículas de poli(E-caprolactona) es bifásico (figura 1 C): en una primera etapa la liberación ocurre de forma rápida (hasta ::::: 37 % tras 6 horas, probablemente consecuencia de la liberación del fármaco localizado a nivel superficial), mientras que la cantidad restante se libera muy lentamente en las siguientes 90 horas. La liberación del antitumoral vehiculizado mediante adsorción superficial es mucho más rápida, siendo ésta total tras menos de 12 horas. Esto puede deberse a una muy pobre adsorción física de este fármaco hidrófilo en la superficie hidrófoba del polímero. The amount of vehiculized doxorubicin is much higher when the matrix absorption method is used (vehiculization efficiency ::::: 64%), compared to the surface adsorption method (vehiculization efficiency ::::: 26%) . As can be seen in Figure 1b, there is a beneficial effect of the amount of drug used on the vehiculization capacity. The release profile of doxorubicin from poly (E-caprolactone) nanoparticles is biphasic (Figure 1 C): in the first stage the release occurs quickly (up to ::::: 37% after 6 hours, probably consequence of the release of the drug located at the superficial level), while the remaining amount is released very slowly in the next 90 hours. The release of the vehicularized antitumor by surface adsorption is much faster, being total after less than 12 hours. This may be due to a very poor physical adsorption of this hydrophilic drug on the hydrophobic surface of the polymer.
Los ensayos in vitro han sido realizados utilizando la línea de cáncer de mama humana MCF-7. En está línea se determinó la toxicidad de las nanopartículas y la IC50 de la doxorrubicina libre y de la doxorrubicina encapsulada en poli(Ecaprolactona). El estudio se realizó a las 72 horas y la inhibición del crecimiento se determinó utilizando el ensayo de MTT (bromuro de 3-(4,5-dimetiltiazol-2ilo)-2,5-difeniltetrazol). El estudio de incorporación de doxorrubicina a la célula cancerosa fue realizado utilizando citometría de flujo y microscopia de fluorescencia tras la incubación de MCF-7 durante 0,5, 1, 1,5, 2 Y 4 horas a una concentración de 25 ~M. In vitro assays have been performed using the human breast cancer line MCF-7. In this line, the toxicity of the nanoparticles and the IC50 of free doxorubicin and poly (Ecaprolactone) encapsulated doxorubicin was determined. The study was performed at 72 hours and growth inhibition was determined using the MTT assay (3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazole bromide). The study of incorporation of doxorubicin into the cancer cell was performed using flow cytometry and fluorescence microscopy after incubation of MCF-7 for 0.5, 1, 1.5, 2 and 4 hours at a concentration of 25 ~ M.
Los ensayos in vitro han demostrado que la doxorrubicina asociada a nanopartículas de poli(E-caprolactona), tiene una IC50 cinco veces inferior en la línea de cáncer de mama MCF-7 a la de la doxorrubicina libre, siendo la IC50 de 0,1 Y 0,5 mM, respectivamente. Por tanto, la doxorrubicina unida al poli(Ecaprolactona) disminuye su IC5o. El análisis de la incorporación celular de doxorrubicina también mostró que la incorporación fue 6,7 veces superior en el caso de la doxorrubicina asociada a las nanopartículas (media de fluorescencia de 1222 a las 4 h) que cuando se incubó con doxorrubicina libre (media de fluorescencia de fluorescencia 181 a las 4h). Estos resultados sugieren que la encapsulación de doxorrubicina en las nanopartículas de poli(E-caprolactona) incrementa la actividad antitumoral del fármaco, por lo que podría utilizarse para disminuir su toxicidad (figura 2). Además, la incorporación celular es superior cuando se usa poli(E-caprolactona) comparada a cuando se usan otros polímeros como poli(butilcianoacrilato). In vitro tests have shown that doxorubicin associated with poly (E-caprolactone) nanoparticles has an IC50 five times lower in the MCF-7 breast cancer line than that of free doxorubicin, with IC50 being 0.1 And 0.5 mM, respectively. Thus, doxorubicin bound to poly (Ecaprolactone) decreases its IC5o. The analysis of the cellular incorporation of doxorubicin also showed that the incorporation was 6.7 times higher in the case of the nanoparticle-associated doxorubicin (mean fluorescence of 1222 at 4 h) than when it was incubated with free doxorubicin (mean of fluorescence fluorescence 181 at 4h). These results suggest that the encapsulation of doxorubicin in the poly (E-caprolactone) nanoparticles increases the antitumor activity of the drug, so it could be used to decrease its toxicity (Figure 2). In addition, cell incorporation is superior when poly (E-caprolactone) is used compared to when other polymers such as poly (butylcyanoacrylate) are used.
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