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ES2705477T3 - Contact drug administration system - Google Patents

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ES2705477T3
ES2705477T3 ES06734512T ES06734512T ES2705477T3 ES 2705477 T3 ES2705477 T3 ES 2705477T3 ES 06734512 T ES06734512 T ES 06734512T ES 06734512 T ES06734512 T ES 06734512T ES 2705477 T3 ES2705477 T3 ES 2705477T3
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ES
Spain
Prior art keywords
drug
monomers
functionalized
monomer
agent
Prior art date
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Active
Application number
ES06734512T
Other languages
Spanish (es)
Inventor
Mark Byrne
Siddarth Venkatesm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Auburn University
Original Assignee
Auburn University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Auburn University filed Critical Auburn University
Priority claimed from PCT/US2006/004306 external-priority patent/WO2006084275A2/en
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Publication of ES2705477T3 publication Critical patent/ES2705477T3/en
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Abstract

Un método para preparar un sistema de administración de fármacos, que comprende: a) sintetizar o seleccionar un monómero o monómeros funcionalizados mediante la identificación de sitios receptores o moléculas asociados con un tejido biológico diana a tratar con un medicamento, en el que las porciones funcionalizadas del monómero o monómeros funcionalizados se sintetizan para parecerse química y/o estructuralmente a sitios receptores o moléculas que están asociados con el mecanismo biológico de acción del fármaco; b) formar un hidrogel polimérico reconocible, en el que la formación del hidrogel polimérico comprende formar una solución que comprende cantidades de un fármaco, el monómero o monómeros funcionalizados y un monómero de reticulación e iniciar la copolimerización del monómero o monómeros funcionalizados y el monómero de reticulación y c) formar el hidrogel polimérico en lentes de contacto.A method for preparing a drug delivery system, comprising: a) synthesizing or selecting a functionalized monomer or monomers by identifying receptor sites or molecules associated with a target biological tissue to be treated with a medicament, wherein the functionalized portions of the functionalized monomer or monomers are synthesized to look chemically and / or structurally to receptor sites or molecules that are associated with the biological mechanism of action of the drug; b) forming a recognizable polymeric hydrogel, wherein the formation of the polymeric hydrogel comprises forming a solution comprising amounts of a drug, the functionalized monomer or monomers and a crosslinking monomer and initiating the copolymerization of the functionalized monomer or monomers and the monomer of crosslinking and c) forming the polymeric hydrogel in contact lenses.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Sistema de administración de fármacos por contactoContact drug administration system

Campo de la invenciónField of the invention

La invención se refiere a sistemas de administración de fármacos. Más específicamente, esta invención se refiere a sistemas y a un método de administración oftálmica de liberación prolongada usando lentes de contacto.The invention relates to drug delivery systems. More specifically, this invention relates to systems and an extended release ophthalmic administration method using contact lenses.

Antecedentes de la invenciónBACKGROUND OF THE INVENTION

La administración de medicamentos a través de lentes de contacto ha sido una noción predominante desde el inicio del uso de geles de polímero reticulados e hidrófilos en la superficie del ojo. De hecho, la primera patente en el campo de Otto Wichterle en 1965 establece que "las sustancias bacteriostáticas, bactericidas o medicinales de otra manera como los antibióticos pueden disolverse en el componente acuoso de los hidrogeles para proporcionar medicamentos durante un período prolongado, mediante difusión". Sin embargo, existe evidencia de que esta noción de un componente disuelto en un componente acuoso ha existido durante un período de tiempo mucho más largo. Existe evidencia de que el lino empapado de miel se usó en la antigua Roma como apósito oftálmico en el tratamiento de enfermedades.The administration of medicaments through contact lenses has been a predominant notion since the beginning of the use of crosslinked and hydrophilic polymer gels on the surface of the eye. In fact, the first patent in the field of Otto Wichterle in 1965 states that "bacteriostatic, bactericidal or otherwise medicinal substances such as antibiotics can be dissolved in the aqueous component of hydrogels to provide drugs for a prolonged period, by diffusion" . However, there is evidence that this notion of a component dissolved in an aqueous component has existed for a much longer period of time. There is evidence that linen soaked with honey was used in ancient Rome as an ophthalmic dressing in the treatment of diseases.

El mayor obstáculo para usar el fluido arrastrado en la porción acuosa del gel polimérico es mantener una concentración significativa de fármaco dentro del fluido para tener un efecto terapéuticamente relevante, que en última instancia está limitado por la solubilidad del fármaco. Esta ha sido la razón principal por la que la liberación de fármacos de las lentes de contacto no ha llegado a ser un éxito clínico o comercial. En una medida equivalente, el control sobre el perfil de administración de medicamentos y un perfil de liberación prolongada también es importante para el éxito terapéutico y no se ha demostrado con estos métodos. La captación y liberación del fármaco por medio de lentes de contacto blandas convencionales (es decir, disponibles actualmente) puede llevar a una concentración intraocular moderada del fármaco durante un período de tiempo muy corto, pero no funciona muy bien debido a una falta de carga de fármaco suficiente y al control de liberación deficiente. El uso de portadores de lentes de contacto blandos y biomiméticos (es decir, hidrogeles poliméricos reconocibles) descritos en este documento tiene el potencial de mejorar en gran medida la administración ocular de fármacos al proporcionar un aumento significativo diseñado y adaptable en la carga del fármaco dentro del portador, así como una liberación prolongada y sostenida con un aumento de la biodisponibilidad, menos irritación del tejido ocular, así como efectos secundarios oculares y sistémicos reducidos.The greatest obstacle to using the fluid entrained in the aqueous portion of the polymeric gel is to maintain a significant concentration of drug within the fluid to have a therapeutically relevant effect, which is ultimately limited by the solubility of the drug. This has been the main reason why the release of drugs from contact lenses has not become a clinical or commercial success. To an equivalent extent, control over the profile of drug administration and a prolonged release profile is also important for therapeutic success and has not been demonstrated with these methods. The uptake and release of the drug by means of conventional soft contact lenses (ie, currently available) can lead to a moderate intraocular concentration of the drug for a very short period of time, but does not work very well due to a lack of charge of the drug. enough drug and to control deficient release. The use of soft contact lenses and biomimetic carriers (ie, recognizable polymeric hydrogels) described herein has the potential to greatly improve ocular drug delivery by providing a significant, designed and adaptable increase in drug loading within of the carrier, as well as a prolonged and sustained release with an increase in bioavailability, less eye tissue irritation, as well as reduced ocular and systemic side effects.

La biodisponibilidad ocular de los fármacos aplicados al ojo es muy deficiente (es decir, normalmente se produce una absorción de menos del 1 al 7 % del fármaco aplicado y el resto ingresa a la circulación sistémica). Factores tales como los mecanismos de protección ocular, el drenaje nasolagrimal, el derrame del ojo, el lagrimeo y la renovación lagrimal, la degradación metabólica y la adsorción/absorción no productiva, etc., dan lugar a una mala absorción del fármaco en el ojo. Actualmente, el suministro ocular más eficiente se basa en mejorar la biodisponibilidad del fármaco al extender el suministro y/o al aumentar el transporte del fármaco a través de las barreras oculares (por ejemplo, la córnea, una ventana transparente con forma de cúpula que cubre la parte frontal del ojo; la esclerótica, la parte dura, opaca, y blanca del ojo; y la conjuntiva, una membrana mucosa del ojo con un estroma altamente vascularizado que cubre la parte visible de la esclerótica. Un fármaco de aplicación tópica para el ojo se dispersa en la película lagrimal y puede eliminarse mediante varios mecanismos, tales como:The ocular bioavailability of the drugs applied to the eye is very deficient (that is, there is normally an absorption of less than 1 to 7% of the applied drug and the rest enters the systemic circulation). Factors such as ocular protection mechanisms, nasolacrimal drainage, eye effusion, lacrimation and tear renovation, metabolic degradation and non-productive adsorption / absorption, etc., result in drug malabsorption in the eye . Currently, the most efficient ocular delivery is based on improving the bioavailability of the drug by extending the supply and / or increasing the transport of the drug through the eye barriers (for example, the cornea, a transparent window with a dome shape that covers the front part of the eye, the sclera, the hard, opaque, and white part of the eye, and the conjunctiva, a mucous membrane of the eye with a highly vascularized stroma that covers the visible part of the sclera. The eye is dispersed in the tear film and can be removed by several mechanisms, such as:

(i) irritación causada por la aplicación tópica, el vehículo de administración o el fármaco que induce lagrimeo que da lugar a la dilución del fármaco, el drenaje y la pérdida del fármaco a través del sistema nasolagrimal en la nasofaringe y la circulación sistémica (por ejemplo, la tasa de drenaje aumenta con el volumen);(i) irritation caused by topical application, the administration vehicle or the drug that induces lacrimation that leads to drug dilution, drainage and drug loss through the nasolacrimal system in the nasopharynx and the systemic circulation ( example, the drainage rate increases with volume);

(ii) lagrimeo y recambio lagrimal normales (16 % del volumen de lágrimas por minuto en los seres humanos en condiciones normales); (iii) degradación metabólica del fármaco en la película lagrimal; (iv) absorción corneal del fármaco y transporte; (v) absorción conjuntiva del fármaco y transporte esclerótico; (vi) absorción conjuntiva "no productiva" a través del estroma altamente vascularizado que da lugar a la circulación sistémica; y (vii) absorción del vaso del párpado que da lugar a la circulación sistémica.(ii) normal tearing and tear exchange (16% of the volume of tears per minute in humans under normal conditions); (iii) metabolic degradation of the drug in the tear film; (iv) corneal absorption of the drug and transport; (v) conjunctive absorption of the drug and sclerotic transport; (vi) "non-productive" conjunctive absorption through the highly vascularized stroma that gives rise to the systemic circulation; and (vii) absorption of the eyelid vessel that results in systemic circulation.

Por lo tanto, debido a estos mecanismos, una proporción relativamente baja del fármaco alcanza el tejido ocular de la cámara anterior a través de rutas productivas como los mecanismos (iv) y (v).Therefore, due to these mechanisms, a relatively low proportion of the drug reaches the ocular tissue of the anterior chamber through productive routes such as mechanisms (iv) and (v).

Para el tejido ocular posterior y las enfermedades de la parte posterior del ojo (por ejemplo, degeneración macular relacionada con la edad, degeneración retiniana, retinopatía diabética, glaucoma, retinitis pigmentosa, etc.), la cantidad de fármaco administrado puede ser mucho menor en comparación con una enfermedad frontal del ojo. Para tratar la enfermedad de la parte posterior del ojo, normalmente se han utilizado cuatro métodos, la administración tópica, oral (administración sistémica), intraocular y periocular.For posterior ocular tissue and diseases of the back of the eye (eg, age-related macular degeneration, retinal degeneration, diabetic retinopathy, glaucoma, retinitis pigmentosa, etc.), the amount of drug administered may be much lower in comparison with a frontal disease of the eye. To treat the disease of the back of the eye, four methods have usually been used, topical, oral (systemic administration), intraocular and periocular administration.

Los medicamentos de aplicación tópica se difunden a través de la película lagrimal, la córnea/esclerótica, el iris, el cuerpo ciliar y el vítreo antes de llegar a los tejidos posteriores, pero debido a las resistencias de transporte agregadas no suelen dar lugar a concentraciones de fármaco terapéuticamente relevantes. Sin embargo, los investigadores han demostrado que los medicamentos de aplicación tópica penetran a través de la esclerótica al bloquear la absorción y el transporte de la córnea. Las inyecciones intravítreas (inyecciones en el ojo) requieren inyecciones repetidas y tienen efectos secundarios potenciales (hemorragia, desprendimiento de retina, cataratas, etc.) junto con un bajo cumplimiento del paciente. Se han utilizado dispositivos de liberación prolongada, pero requieren cirugía intraocular y con frecuencia tienen la misma incidencia de efectos secundarios. La administración periocular de fármacos es menos invasiva y también requiere inyecciones o la colocación de implantes para una administración predominantemente transesclerótica.Topically applied drugs diffuse through the tear film, the cornea / sclera, the iris, the ciliary body, and the vitreous before reaching the posterior tissues, but due to transport resistances Aggregates do not usually result in therapeutically relevant drug concentrations. However, researchers have shown that topical medications penetrate through the sclera by blocking the absorption and transport of the cornea. Intravitreal injections (injections into the eye) require repeated injections and have potential side effects (hemorrhage, retinal detachment, cataracts, etc.) along with low patient compliance. Long-acting devices have been used, but require intraocular surgery and often have the same incidence of side effects. The periocular administration of drugs is less invasive and also requires injections or placement of implants for a predominantly transesclerotic administration.

Para superar la mayoría de estos mecanismos de protección, las formulaciones tópicas se han mantenido efectivas mediante la administración de concentraciones muy altas de medicamento varias veces al día. Para una gran cantidad de medicamentos, altas concentraciones pueden provocar efectos negativos como ardor, sensación de picazón, sensación de aspereza, etc., al exponer el medicamento a la superficie del ojo, así como a mayor toxicidad y aumento de los efectos secundarios oculares y sistémicos. Sin embargo, las formas de dosificación oftálmicas tradicionales, como soluciones, suspensiones y pomadas, representan el 90 % de las formulaciones disponibles en el mercado hoy en día. Las soluciones y suspensiones (para medicamentos menos solubles en agua) se usan más habitualmente debido a la facilidad de producción y la capacidad de filtrar y esterilizar fácilmente. Los ungüentos se utilizan en mucho menor grado debido a la visión borrosa, la dificultad en la aplicación a la superficie ocular y grasa. El término "gotas oculares" en el presente documento pretende referirse a todos los medicamentos topológicos administrados a una superficie del ojo, que incluyen, entre otros, soluciones, suspensiones, ungüentos y una combinación de los mismos. Además de los problemas mencionados anteriormente, la administración del fármaco mediante el uso de gotas para los ojos no permite la liberación controlada del fármaco. Los medicamentos para gotas oculares generalmente tienen un tiempo de residencia bajo del medicamento en la superficie del ojo.To overcome most of these protection mechanisms, topical formulations have been kept effective by administering very high concentrations of medication several times a day. For a large number of medications, high concentrations can cause negative effects such as burning, itching, roughness, etc., by exposing the medication to the surface of the eye, as well as increased toxicity and increased ocular side effects. systemic However, traditional ophthalmic dosage forms, such as solutions, suspensions and ointments, account for 90% of the formulations available in the market today. Solutions and suspensions (for less water-soluble drugs) are more commonly used because of ease of production and the ability to filter and sterilize easily. Ointments are used to a much lesser degree due to blurred vision, difficulty in application to the ocular surface and fat. The term "eye drops" herein is meant to refer to all topological medicaments administered to an eye surface, including, among others, solutions, suspensions, ointments and a combination thereof. In addition to the problems mentioned above, the administration of the drug by the use of eye drops does not allow the controlled release of the drug. Drugs for eye drops generally have a low residence time of the drug on the surface of the eye.

La eficacia de las soluciones tópicas se ha mejorado por los potenciadores de la viscosidad que aumentan el tiempo de residencia de los medicamentos en la superficie del ojo, lo que en última instancia da lugar a una mayor biodisponibilidad, así como a formulaciones más cómodas. Además, se han utilizado complejos de inclusión para fármacos poco solubles, que aumentan la solubilidad sin afectar la permeación.The effectiveness of topical solutions has been enhanced by viscosity enhancers that increase the residence time of drugs on the surface of the eye, which ultimately leads to greater bioavailability as well as more comfortable formulations. In addition, inclusion complexes have been used for poorly soluble drugs, which increase solubility without affecting permeation.

Otros métodos de administración recientes han incluido sistemas formadores de gel in situ, potenciadores de la penetración o permeación corneal, polímeros mucoadhesivos conjuntivales, liposomas e insertos oculares.Other recent administration methods have included in situ gel forming systems, penetration enhancers or corneal permeation, conjunctival mucoadhesive polymers, liposomes and ocular inserts.

Las inserciones oculares, en algunos casos, logran una liberación relativamente estable o constante del fármaco. Por ejemplo, los insertos oculares como Ocusert® (Alza Corp., aprobado por la FDA en 1974) consisten en una pequeña oblea de reservorio de medicamento encerrada por dos membranas de copolímero de etileno-acetato de vinilo, que se colocan en el borde del ojo y brindan liberación prolongada de un agente terapéutico durante aproximadamente 7 días (es decir, HCl de pilocarpina, para el tratamiento del glaucoma que reduce la presión intraocular del ojo al aumentar el drenaje del líquido). Lacrisert (Merck) es un inserto de polímero a base de celulosa que se usa para tratar los ojos secos. Sin embargo, las inserciones no han encontrado un uso generalizado debido a la expulsión ocasional advertida o inadvertida del ojo, la rotura de la membrana (con un pico de administración del fármaco liberado), un aumento del precio con respecto a los tratamientos convencionales, etc.The ocular inserts, in some cases, achieve a relatively stable or constant release of the drug. For example, ocular inserts such as Ocusert® (Alza Corp., approved by the FDA in 1974) consist of a small drug reservoir wafer enclosed by two ethylene-vinyl acetate copolymer membranes, which are placed on the edge of the eye and provide prolonged release of a therapeutic agent for about 7 days (i.e., pilocarpine HCl, for the treatment of glaucoma which reduces intraocular pressure of the eye by increasing drainage of the fluid). Lacrisert (Merck) is a cellulose-based polymer insert used to treat dry eyes. However, inserts have not found widespread use due to the occasional warning or inadvertent expulsion of the eye, rupture of the membrane (with a peak of administration of the drug released), an increase in price with respect to conventional treatments, etc. .

Los sistemas mucoadhesivos y los polímeros formadores in situ suelen tener problemas que involucran el anclaje del portador, así como la irritación ocular, lo que produce parpadeo y producción de lágrimas. Los potenciadores de la penetración pueden causar irritación transitoria, alterar los mecanismos normales de protección del ojo y algunos agentes pueden causar daños irreversibles en la córnea.Mucoadhesive systems and in situ forming polymers often have problems involving the anchoring of the carrier, as well as ocular irritation, which causes blinking and tear production. Penetration enhancers can cause transient irritation, alter normal eye protection mechanisms and some agents can cause irreversible damage to the cornea.

Lorenzo-Alvarez et al. (J Pharm. Sci., Vol. 91, no.10, 1 de octubre de 2002) se refiere a lentes de contacto blandas capaces de un suministro sostenido de timolol. Específicamente, Lorenzo-Alvarez et al. enseña la influencia de la composición y las aplicaciones de una técnica de impresión sobre la capacidad de carga de los hidrogeles de metacrilato de hidroxietilo débilmente reticulados con vistas a su uso como lentes de contacto blandas recargables para la administración de timolol. HIRATANI, H. ET AL. (J. CONTRL. REL., Vol. 83, 1 de julio de 2002) describe un método de impresión para la preparación de lentes de contacto que contienen timolol. Este método implica la formación de complejos entre los ensamblados de dianas monoméricos y timolol. Los nuevos soportes blandos de lentes de contacto biomiméticas propuestas en este trabajo proporcionarán un aumento significativo en la carga del fármaco dentro del gel, así como una liberación prolongada y sostenida. Esto dará lugar a una actividad farmacológica prolongada y una mayor biodisponibilidad, una absorción sistémica reducida, efectos secundarios oculares y sistémicos reducidos, y un mayor cumplimiento por parte del paciente debido a la reducción de la frecuencia de la medicación y una menor irregularidad de la administración (es decir, el volumen de gotas oculares depende del ángulo, la fuerza de compresión, etc., y se ha verificado experimentalmente que es altamente variable). También podrán colocarse fácilmente, además de eliminarse fácilmente con o sin uso para corregir la discapacidad visual. Dado que se colocarán en la córnea, esto también dará lugar a una mayor permeabilidad de la córnea. Lorenzo-Alvarez et al. (J Pharm. Sci., Vol. 91, no.10, October 1, 2002) refers to soft contact lenses capable of a sustained supply of timolol. Specifically, Lorenzo-Alvarez et al. teaches the influence of the composition and applications of a printing technique on the chargeability of hydroxyethyl methacrylate hydrogels weakly crosslinked with a view to their use as soft contact lenses for the administration of timolol. HIRATANI, H. ET AL. (J. CONTRL. REL., Vol. 83, July 1, 2002) describes a printing method for the preparation of contact lenses containing timolol. This method involves the formation of complexes between the assemblies of monomeric targets and timolol. The new soft biomimetic contact lens supports proposed in this work will provide a significant increase in the loading of the drug within the gel, as well as a prolonged and sustained release. This will lead to a prolonged pharmacological activity and greater bioavailability, reduced systemic absorption, reduced ocular and systemic side effects, and greater compliance on the part of the patient due to the reduction of the frequency of the medication and a lesser irregularity of the administration. (ie, the volume of eye drops depends on the angle, the compression force, etc., and it has been verified experimentally that it is highly variable). They can also be easily placed, in addition to being easily removed with or without use to correct the visual disability. Since they will be placed on the cornea, this will also result in increased permeability of the cornea.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

La presente invención está dirigida a un método para preparar un sistema de administración de fármacos, el método que comprende:The present invention is directed to a method for preparing a drug delivery system, the method comprising:

a) sintetizar o seleccionar un monómero o monómeros funcionalizados mediante la identificación de sitios receptores o moléculas asociados con un tejido biológico diana a tratar con un medicamento, en el que las porciones funcionalizadas del monómero o monómeros funcionalizados se sintetizan para parecerse química y/o estructuralmente a los sitios receptores o moléculas que están asociados con el mecanismo biológico de acción del fármaco;a) synthesizing or selecting a functionalized monomer or monomers by identifying receptor sites or molecules associated with a target biological tissue to be treated with a medicament, wherein the functionalized portions of the functionalized monomer or monomers are synthesized to look like chemical and / or structurally to receptor sites or molecules that are associated with the biological mechanism of action of the drug;

b) formar un hidrogel polimérico reconocible, en el que la formación del hidrogel polimérico comprende formar una solución que comprende cantidades de un fármaco, el monómero o monómeros funcionalizados y un monómero de reticulación e iniciar la copolimerización del monómero o monómeros funcionalizados y el monómero de reticulación; yb) forming a recognizable polymeric hydrogel, wherein the formation of the polymeric hydrogel comprises forming a solution comprising amounts of a drug, the functionalized monomer or monomers and a crosslinking monomer and initiating the copolymerization of the functionalized monomer or monomers and the monomer of reticulation; Y

c) formar el hidrogel polimérico en lentes de contacto.c) forming the polymeric hydrogel in contact lenses.

La presente invención se refiere además a una lente de contacto formada a partir de una matriz de hidrogel polimérica reconocible, dicha matriz de hidrogel polimérica que está formada de:The present invention further relates to a contact lens formed from a recognizable polymeric hydrogel matrix, said polymeric hydrogel matrix which is formed of:

a) un monómero o monómeros funcionalizados sintetizados o seleccionados identificando sitios receptores o moléculas asociados con un tejido biológico diana a tratar con un fármaco, en el que las porciones funcionalizadas del monómero o monómeros funcionalizados se sintetizan para parecerse química y/o estructuralmente o imitan los sitios receptores o las moléculas que están asociados con el mecanismo biológico de acción del fármaco;a) a functionalized monomer or monomers synthesized or selected by identifying receptor sites or molecules associated with a target biological tissue to be treated with a drug, wherein the functionalized portions of the functionalized monomer or monomers are synthesized to be chemically and / or structurally or mimic the receptor sites or molecules that are associated with the biological mechanism of action of the drug;

b) un fármaco; yb) a drug; Y

c) un monómero de reticulación;c) a crosslinking monomer;

para su uso en la dispensación del medicamento a un tejido biológico.for use in dispensing the medication to a biological tissue.

El sistema de administración de fármacos incluye un hidrogel polimérico reconocible a través del cual se administra un fármaco por contacto con tejido biológico. El hidrogel polimérico reconocible se forma usando un fármaco, monómeros funcionalizados, que tienen preferiblemente sitios de formación de complejos, y monómeros de reticulación, que se copolimerizan usando un iniciador adecuado, tal como se describe con detalle a continuación. Los sitios de complejación del hidrogel polimérico reconocible que se forma preferiblemente imitan los sitios receptores de un tejido biológico diana, el reconocimiento biológico o el mecanismo biológico de acción. El sistema unifica lo que en el presente documento se denomina un hidrogel polimérico biomimético reconocible.The drug delivery system includes a recognizable polymeric hydrogel through which a drug is administered by contact with biological tissue. The recognizable polymeric hydrogel is formed using a drug, functionalized monomers, preferably having complexing sites, and crosslinking monomers, which are copolymerized using a suitable initiator, as described in detail below. The complexing sites of the recognizable polymeric hydrogel that is formed preferably mimic the target biological tissue receptor sites, the biological recognition or the biological mechanism of action. The system unifies what in the present document is called a recognizable biomimetic polymeric hydrogel.

El sistema de acuerdo con una realización, es un sistema de fármacos oftálmicos de lentes de contacto. El sistema de fármacos oftálmicos incluye lentes de contacto blandas formadas a partir del hidrogel polimérico biomimético reconocible y que están impregnadas con un fármaco que puede liberarse durante un período de tiempo mientras está en contacto con los ojos. La invención está dirigida tanto a lentes de contacto correctivas o refractivas como a lentes de contacto no correctivas o no refractivas. De acuerdo con las realizaciones de la invención, una matriz de hidrogel que se forma a partir de monómeros de reticulación basados en silicio, monómeros basados en carbono u orgánicos, macrómeros o una combinación de los mismos. Los monómeros de reticulación adecuados incluyen, pero no se limitan a, polietilenglicol (200) dimetacrilato (PEG200DMA), etilenglicol dimetacrilato (EGDMA), tetraetilenglicol dimetacrilato (TEGDMA), N,N'-metilen-bis-acrilamida y polietilenglicol dimetacrilato (600) (PEG600DMA). Los monómeros de reticulación basados en silicio adecuados pueden incluir tris (trimetilsiloxi) sililpropil metacrilato (TRIS) y derivados hidrófilos de TRIS tales como tris (trimetilsiloxi) silil propilvinil carbamato (TPVC), tris (trimetilsiloxi) silil propil glicerol metacrilato (SIGMA), tris (trimetilsiloxi) silil propil metacriloxietil carbamato (TSMC); polidimetilsiloxano (PDMS) y derivados de PDMS, como el reticulante de PDMS injertado con flúor con extremo de metacrilato, un reticulante de copolímero de uretano-siloxano con extremo de metacrilato, un polímero de siloxano con protección terminal de estireno que contiene bloques de óxido de polietileno y óxido de polipropileno; y siloxanos que contienen injertos hidrófilos o injertos de restos de aminoácidos, y siloxanos que contienen bloques hidrófilos o que contienen injertos de restos de aminoácidos. La estructura molecular de estos monómeros se puede alterar químicamente para que contenga restos que coincidan con restos de aminoácidos u otras moléculas biológicas. En casos en que los monómeros anteriores, cuando se polimerizan con monómeros hidrófilos, se pueden usar un codisolvente solubilizante, como dimetilsulfóxido (DMSO), isopropanol, etc. o una estrategia de grupo protector/desprotector.The system according to one embodiment is a contact lens ophthalmic drug system. The ophthalmic drug system includes soft contact lenses formed from the recognizable biomimetic polymer hydrogel and which are impregnated with a drug that can be released for a period of time while in contact with the eyes. The invention is directed to both corrective or refractive contact lenses and non-corrective or non-refractive contact lenses. According to the embodiments of the invention, a hydrogel matrix is formed from silicon-based crosslinking monomers, carbon or organic-based monomers, macromers or a combination thereof. Suitable crosslinking monomers include, but are not limited to, polyethylene glycol (200) dimethacrylate (PEG200DMA), ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), tetraethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), N, N'-methylene-bis-acrylamide and polyethylene glycol dimethacrylate (600) (PEG600DMA). Suitable silicon-based crosslinking monomers may include tris (trimethylsiloxy) silylpropyl methacrylate (TRIS) and hydrophilic derivatives of TRIS such as tris (trimethylsiloxy) silyl propylvinyl carbamate (TPVC), tris (trimethylsiloxy) silyl propyl glycerol methacrylate (SIGMA), tris (trimethylsiloxy) silyl propyl methacryloxyethyl carbamate (TSMC); polydimethylsiloxane (PDMS) and PDMS derivatives, such as the methacrylate-end fluorinated PDMS crosslinker, a urethane-siloxane copolymer crosslinker with methacrylate end, a styrene-end capped siloxane polymer containing polyethylene and polypropylene oxide; and siloxanes containing hydrophilic grafts or grafts of amino acid residues, and siloxanes containing hydrophilic blocks or containing grafts of amino acid residues. The molecular structure of these monomers can be altered chemically to contain residues that match amino acid residues or other biological molecules. In cases where the above monomers, when polymerized with hydrophilic monomers, a solubilizing cosolvent, such as dimethyl sulfoxide (DMSO), isopropanol, etc. can be used. or a protective / unprotective group strategy.

Las cantidades de monómero de reticulación pueden ser de (del 0,1 al 40 %, moles del monómero de reticulación/moles de todos los monómeros); monómeros funcionales, del 99,9 % al 60 % (moles de monómeros funcionales/moles de todos los monómeros) con porciones relativas variables de múltiples monómeros funcionales; concentración de iniciador que oscila del 0,1 al 30 % en peso; concentración de disolvente que oscila del 0 % al 50 % en peso (pero se prefiere sin disolvente); relación de monómero a plantilla biológica (M/T) que oscila de 0,1 a 1000, pen referencia 950 para los polímeros de ketotifeno presentados en el presente documento, en un ambiente de nitrógeno o aire (en aire, el % en peso de iniciador debe incrementarse por encima del 10 % en peso) The amounts of crosslinking monomer may be (from 0.1 to 40%, moles of crosslinking monomer / moles of all monomers); functional monomers, from 99.9% to 60% (moles of functional monomers / moles of all monomers) with varying relative portions of multiple functional monomers; initiator concentration ranging from 0.1 to 30% by weight; solvent concentration ranging from 0% to 50% by weight (but is preferred without solvent); ratio of monomer to biological template (M / T) ranging from 0.1 to 1000, reference reference 950 for the ketotifen polymers presented herein, in a nitrogen or air environment (in air,% by weight of initiator must be increased above 10% by weight)

El sistema de administración de fármacos oftálmicos también incluye un fármaco, es decir, moléculas de fármacos, profármacos, proteínas, aminoácidos, fármacos proteicos, oligopéptidos, polipéptidos, oligonucleótidos, ácido ribonucleico, ácido desoxirribonucleico, anticuerpo u otro compuesto biológicamente activo. Esto también incluye un medicamento con una plantilla biológica anexa. El fármaco está unido preferiblemente a la matriz de hidrogel a través de una o más de las interacciones electrostáticas, enlaces de hidrógeno, interacciones hidrófobas, complejación de coordinación y fuerzas de Van der Waals.The ophthalmic drug delivery system also includes a drug, ie, drug molecules, prodrugs, proteins, amino acids, protein drugs, oligopeptides, polypeptides, oligonucleotides, ribonucleic acid, deoxyribonucleic acid, antibody or other biologically active compound. This also includes a medicine with an attached biological template. The drug is preferably linked to the hydrogel matrix through one or more of the electrostatic interactions, hydrogen bonds, hydrophobic interactions, coordination complexation and Van der Waals forces.

Los medicamentos preferiblemente están débilmente unidos a una matriz de hidrogel a través de unidades monoméricas funcionalizadas, unidades de macrómero o unidades de oligómero que se copolimerizan en la matriz de hidrogel para formar ubicaciones de receptores dentro de la matriz de hidrogel que se parecen o imitan a los sitios receptores o moléculas asociados con el tejido biológico diana a tratar con el fármaco o el mecanismo biológico de acción.The medicaments are preferably weakly bound to a hydrogel matrix through functionalized monomer units, macromer units or oligomer units that are copolymerized in the hydrogel matrix to form receptor locations within the hydrogel matrix that resemble or mimic the receptor sites or molecules associated with the target biological tissue to be treated with the drug or the biological mechanism of action.

De acuerdo con las realizaciones de la invención, una porción del fármaco se puede lavar del polímero de hidrogel reconocible, cargado con un fármaco. La reacción de polimerización forma una lente de contacto. Por ejemplo, el gel se polimeriza en un molde o se moldea por compresión. Una vez que se forman las lentes de contacto, se pueden usar para administrar el medicamento a través del contacto con los ojos. Alternativamente, el polímero de hidrogel reconocible puede conformarse en lentes de contacto, lavarse para eliminar una porción del medicamento y a continuación cargarse con el medicamento. Cuando la plantilla biológica es el medicamento, la etapa de lavado puede iluminarse o truncarse. Se puede usar la forma de base libre del fármaco o la sal de clorhidrato del fármaco. In accordance with embodiments of the invention, a portion of the drug can be washed from the recognizable hydrogel polymer, loaded with a drug. The polymerization reaction forms a contact lens. For example, the gel is polymerized in a mold or compression molded. Once the contact lenses are formed, they can be used to administer the medication through contact with the eyes. Alternatively, the recognizable hydrogel polymer can be formed into contact lenses, washed to remove a portion of the medicament and then loaded with the medicament. When the biological template is the medicine, the washing step can be lighted or truncated. The free base form of the drug or the hydrochloride salt of the drug can be used.

De acuerdo con el método de la presente invención, se forma un hidrogel polimérico biomimético reconocible haciendo una mezcla o solución que incluye cantidades de un fármaco, monómero o monómeros funcionalizados, monómero o monómeros de reticulación e iniciador de polimerización en un disolvente adecuado o sin disolvente. Los iniciadores adecuados incluyen iniciadores solubles en agua y no solubles en agua, pero no están limitados a azobisisobutironitrilo (AIBN), 2,2-dimetoxi-2-fenil acetofenona (DMPA), 1-hidroxiciclohexilfenilcetona (Irgacure® 184), 2,2-dimetoxi-1,2-difeniletan-1-ona (Irgacure 651), persulfato de amonio, iniferter tal como disulfuro de tetraetiltiuram, o combinaciones de los mismos. La polimerización se puede iniciar fotónicamente, se puede iniciar térmicamente, se puede iniciar por redox o una combinación de sus combinaciones.According to the method of the present invention, a recognizable biomimetic polymer hydrogel is formed by making a mixture or solution including amounts of a drug, monomer or functionalized monomers, crosslinking monomer or monomers and polymerization initiator in a suitable solvent or without solvent . Suitable initiators include water-soluble initiators and are not soluble in water, but are not limited to azobisisobutyronitrile (AIBN), 2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone (DMPA), 1-hydroxycyclohexylphenyl ketone (Irgacure® 184), 2.2 -dimethoxy-1,2-diphenyletan-1-one (Irgacure 651), ammonium persulfate, iniferter such as tetraethylthiuram disulfide, or combinations thereof. The polymerization can be initiated photonically, it can be thermally initiated, it can be initiated by redox or a combination of its combinations.

El monómero o monómeros funcionalizados se complejan con el fármaco y se copolimerizan con monómero o monómeros de reticulación para formar un hidrogel polimérico biomimético reconocible, tal como se describe anteriormente. Los monómeros funcionales o reactivos útiles en el presente documento son aquellos que poseen compatibilidad química o termodinámica con un fármaco deseado. Como se usa en este documento, el término monómero funcional incluye restos o compuestos químicos en los que hay al menos un grupo de doble enlace que puede incorporarse en una cadena polimérica en crecimiento por reacción química y un extremo que tiene una funcionalidad que interactuará con el medicamento a través de una o más de interacciones electrostáticas, enlaces de hidrógeno, interacciones hidrófobas, complejación de coordinación y fuerzas de Van der Waals. Los monómeros funcionales incluyen macrómeros, oligómeros, y cadenas de polímero con funcionalidad colgante y que tienen la capacidad de reticularse para crear el hidrogel reconocible. El monómero de reticulación incluye productos químicos con funcionalidad de doble enlace múltiple que pueden polimerizarse en una red de polímeros. Los ejemplos de monómeros funcionalizados incluyen, pero no se limitan a, 2-hidroxietilmetacrilato (HEMA), ácido acrílico (AA), acrilamida (AM), N-vinil 2-pirrolidona (NVP), 1 -vinil-2-pirrolidona (VP), metil metacrilato (MMA), ácido metacrílico (MAA), acetona acrilamida, 2-etil-2-(hidroximetil)-1,3-propanodiol trimetacrilato, N-(1,1-dimetil-3-oxobutil) acrilamida, 2-etil-2-(hidroximetil)-1,3-propanodiol trimetacrilato, 2,3-dihidroxipropil metacrilato, alil metacrilato, 3-[3,3,5,5,5-pentametil-1,1-bis [pentametildisiloxanil) oxis] trisiloxanil] propil metacrilato, 3-[3,3,3-trimetil-1,1-bis (trimetilsiloxi) disiloxanil] propil metacrilato (TRIS), N-(1,1-dimetil-3-oxibutil) acrilamida, itaconato de dimetilo, 2,2,2-trifluoro-1-(trifluorometil) etil metacrilato, 2,2,2-trifluoroetil metacrilato, metacriloxipropilbis (trimetilsiloxi) metilsilano, metacriloxipropilpentametildisiloxano, (3-metacriloxi-2-hidroxipropiloxi) propilbis (trimetilsiloxi) metilsilano, 4-t-butil-2-hidroxiciclohexil metacrilato, dimetilacrilamida y glicerol metacrilato. Una vez formado, el hidrogel polimérico biomimético reconocible se puede formar en lentes de contacto o, como se describe anteriormente, la reacción de polimerización forma las lentes de contacto.The functionalized monomer or monomers are complexed with the drug and copolymerized with crosslinking monomer or monomers to form a recognizable biomimetic polymer hydrogel, as described above. The functional monomers or reagents useful herein are those that possess chemical or thermodynamic compatibility with a desired drug. As used herein, the term "functional monomer" includes moieties or chemical compounds in which there is at least one double bond group that can be incorporated into a growing polymer chain by chemical reaction and one terminus having a functionality that will interact with the drug through one or more of electrostatic interactions, hydrogen bonds, hydrophobic interactions, coordination complexion and Van der Waals forces. Functional monomers include macromers, oligomers, and polymer chains with pendant functionality and which have the ability to crosslink to create the recognizable hydrogel. The crosslinking monomer includes chemicals with multiple double bond functionality that can be polymerized in a polymer network. Examples of functionalized monomers include, but are not limited to, 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), acrylic acid (AA), acrylamide (AM), N-vinyl 2-pyrrolidone (NVP), 1-vinyl-2-pyrrolidone (VP) ), methyl methacrylate (MMA), methacrylic acid (MAA), acetone acrylamide, 2-ethyl-2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol trimetacrylate, N- (1,1-dimethyl-3-oxobutyl) acrylamide, -ethyl-2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol trimetacrylate, 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, allyl methacrylate, 3- [3,3,5,5,5-pentamethyl-1,1-bis [pentamethyldisiloxanyl] oxis ] trisyloxanyl] propyl methacrylate, 3- [3,3,3-trimethyl-1,1-bis (trimethylsiloxy) disiloxanyl] propyl methacrylate (TRIS), N- (1,1-dimethyl-3-oxybutyl) acrylamide, itaconate dimethyl, 2,2,2-trifluoro-1- (trifluoromethyl) ethyl methacrylate, 2,2,2-trifluoroethyl methacrylate, methacryloxypropylbis (trimethylsiloxy) methylsilane, methacryloxypropylpentamethyldisiloxane, (3-methacryloxy-2-hydroxypropyloxy) propylbis (trimethylsiloxy) methylsilane, 4-t-butyl-2-hydroxycyclohexy methacrylate, dimethylacrylamide and glycerol methacrylate. Once formed, the recognizable biomimetic polymer hydrogel can be formed in contact lenses or, as described above, the polymerization reaction forms contact lenses.

De acuerdo con realizaciones adicionales de la invención, los monómeros funcionalizados se sintetizan o seleccionan identificando sitios receptores o moléculas asociados con el tejido biológico diana a tratar por el fármaco o que están asociados con la metabolización del fármaco. Luego, las porciones funcionalizadas de los monómeros funcionalizados se sintetizan para asemejarse o mimetizarse química y/o estructuralmente a los sitios receptores o moléculas que están asociados con el mecanismo biológico de acción del fármaco. Estos monómeros funcionalizados se copolimerizan entonces con el monómero o monómeros de reticulación usados para formar la matriz de hidrogel, tal como se describe anteriormente.According to further embodiments of the invention, the functionalized monomers are synthesized or selected by identifying receptor sites or molecules associated with the target biological tissue to be treated by the drug or that are associated with the metabolization of the drug. Then, the functionalized portions of the functionalized monomers are synthesized to resemble or mimic chemically and / or structurally the receptor sites or molecules that are associated with the biological mechanism of action of the drug. These functionalized monomers are then copolymerized with the crosslinking monomer or monomers used to form the hydrogel matrix, as described above.

Después de que el medicamento se haya agotado de las lentes de contacto a través de los ojos, las lentes de contacto se pueden volver a cargar con el fármaco empapando las lentes de contacto en la solución de medicamento reconstituyente. Aunque las lentes de contacto se han descrito en detalle como las utilizadas para administrar antihistamínicos y otros medicamentos para la alergia, los sistemas y métodos oftálmicos de administración de fármacos de la presente invención se pueden usar para administrar cualquier número de fármacos a través del contacto con el ojo.After the medication has been exhausted from the contact lenses through the eyes, the contact lenses can be reloaded with the drug by soaking the contact lenses in the reconstituting medication solution. Although contact lenses have been described in detail as those used to administer antihistamines and other allergy medications, the ophthalmic systems and methods of Administration of drugs of the present invention can be used to administer any number of drugs through contact with the eye.

Los medicamentos que pueden ser administrados por el sistema de la presente invención incluyen, entre otros, agentes antibacterianos, antiinfecciosos y antimicrobianos (a los que se hace referencia como antibióticos) como las penicilinas (incluidas las aminopenicilinas y/o las penicilinas con inhibidor de la penicilinasa), cefalosporinas (y las cepamicinas y carbapenemos estrechamente relacionados), fluoroquinolonas, tetraciclinas, macrólidos, aminoglucósidos. Los ejemplos específicos incluyen, pero no se limitan a, eritromicina, bacitracina zinc, polimixorazonina, sulfato de polimixina B, neomicina, gentamicina, tobramicina, gramicidina, ciprofloxacina, trimetoprim, ofloxacina, levofloxacina, gatifloxacina, moxifloxacina, norfloxacina, sulfacetamida de sodio, cloranfenicol, tetraciclina, azitromicina, claritromicina, sulfato de trimetoprim y bacitracina.Medicaments that can be administered by the system of the present invention include, among others, antibacterial, anti-infective and antimicrobial agents (referred to as antibiotics) such as penicillins (including aminopenicillins and / or penicillins with inhibitor of the penicillinase), cephalosporins (and the closely related cepamycins and carbapenems), fluoroquinolones, tetracyclines, macrolides, aminoglycosides. Specific examples include, but are not limited to, erythromycin, zinc bacitracin, polymyxorazonine, polymyxin B sulfate, neomycin, gentamicin, tobramycin, gramicidin, ciprofloxacin, trimethoprim, ofloxacin, levofloxacin, gatifloxacin, moxifloxacin, norfloxacin, sodium sulfacetamide, chloramphenicol. , tetracycline, azithromycin, clarithromycin, trimethoprim sulfate and bacitracin.

El sistema de administración de fármacos oftálmicos y el método de la presente invención también se pueden usar para administrar agentes antiinflamatorios no esteroideos (AINE) y esteroideos (denominados agentes antiinflamatorios) que incluyen inhibidores tanto de la COX-1 como de la COX-2. Los ejemplos incluyen, pero no se limitan a, corticosteroides, medrysona, prednisolona, acetato de prednisolona, fosfato sódico de prednisolona, fluorametolona, dexametasona, fosfato sódico de betametasona, fluorometasona, antazolina, acetato de fluorometolona, rimexolona, etabonato de loteprednol, diclofenac (diclofenac sódico), ketorolaco, ketorolaco trometamina, hidrocortisona, bromfenac, flurbiprofeno, antazolina y xilometazolina.The ophthalmic drug delivery system and the method of the present invention can also be used to administer non-steroidal anti-inflammatory agents (NSAIDs) and steroids (so-called anti-inflammatory agents) which include inhibitors of both COX-1 and COX-2. Examples include, but are not limited to, corticosteroids, medrysone, prednisolone, prednisolone acetate, prednisolone sodium phosphate, fluorametolone, dexamethasone, betamethasone sodium phosphate, fluoromethasone, antazoline, fluorometholone acetate, rimexolone, loteprednol etabonate, diclofenac ( diclofenac sodium), ketorolac, ketorolac tromethamine, hydrocortisone, bromfenac, flurbiprofen, antazoline and xylometazoline.

El sistema de administración de fármacos oftálmicos de la presente invención también se puede usar para administrar antihistamínicos, estabilizadores de mastocitos y agentes antialérgicos (generalmente denominados antihistamínicos). Los ejemplos incluyen, pero no están limitados a, cromolin sódico, iodoxamida trometamina, HCl de olopatadina, nedocromil de sodio, fumarato de ketotifeno, HCl de levocabastina, HCl de azelastina, pemirolast (pemirolast potasio), HCl de epinastina, HCl de nafazolina, emedastina, antazolina, feniramina, cromoglicato de sodio, ácido N-acetil-aspartil glutámico y amlexanox.The ophthalmic drug delivery system of the present invention can also be used to administer antihistamines, mast cell stabilizers and anti-allergic agents (generally referred to as antihistamines). Examples include, but are not limited to, cromolyn sodium, iodoxamide tromethamine, holopatadine HCl, nedocromil sodium, ketotifen fumarate, levocabastine HCl, azelastine HCl, pemirolast (pemirolast potassium), epinastine HCl, naphazoline HCl, emedastine, antazoline, pheniramine, sodium cromoglycate, N-acetyl-aspartyl glutamic acid and amlexanox.

En otras realizaciones adicionales de la invención, el sistema de administración de fármacos oftálmicos se usa para administrar agentes antivíricos que incluyen, pero no se limitan a, trifluridina y vidarabina; productos terapéuticos contra el cáncer que incluyen, entre otros, dexametasona y 5-fluorouracilo (5FU); anestésicos locales que incluyen, entre otros, tetracaína, HCl de proparacaína y HCl de benoxinato; cicloplégicos y midriáticos que incluyen, entre otros, sulfato de atropina, HCl de fenilefrina, HCl de ciclopentolato, HBr de escopolamina, HBr de homatropina, tropicamida y HBr de hidroxiamfetamina; moléculas de confort o moléculas (generalmente referidas como agentes lubricantes) para tratar la Queratoconjuntivitis sicca (ojo seco), que incluyen, entre otros, ácido hialurónico o hialuronano (de peso molecular variable, MW), hidroxipropilcelulosa (de MW variable), gefarnato, ácido hidroxiicosatetranenoico (15-(S)-HETE), derivados de fosfolípidos-HETE, fosfoilquilcolina u otros lípidos polares, carboximetilcelulosa (de MW variable), polietilenglicol (de MW variable), alcohol de polivinilo (de MW variable), rebamipida, pimecrolimus, polímeros ecabetizados hidrófilos y de sodio; agentes inmunosupresores e inmunomoduladores que incluyen, pero no se limitan a, ciclosporina, tacrolimus, anti-IgE y antagonistas de citoquinas; y agentes antiglaucoma que incluyen bloqueadores beta, pilocarpina, mióticos de acción directa, prostagladinas, agonistas alfa adrenérgicos, inhibidores de la anhidrasa carbónica, que incluyen, entre otros, HCl de betaxolol, HCl de levobunolol, HCl de metipranolol, maleato o hemihidrato de timolol, HCl de carteolol, carbacol, HCl de pilocarpina, latanoprost, bimatoprost, travoprost, tartrato de brimonidina, HCl de apraclonidina, brinzolamida y HCl de dorzolamida; descongestionantes y vasoconstrictores que incluyen, entre otros, epinefrina y pseudoefedrina. Breve descripción de los dibujosIn still other embodiments of the invention, the ophthalmic drug delivery system is used to administer antiviral agents including, but not limited to, trifluridine and vidarabine; anti-cancer therapeutic products including, but not limited to, dexamethasone and 5-fluorouracil (5FU); local anesthetics including, inter alia, tetracaine, proparacaine HCl, and benoxinate HCl; cycloplegic and mydriatic including, among others, atropine sulfate, phenylephrine HCl, cyclopentolate HCl, scopolamine HBr, homatropine HBr, tropicamide and hydroxamfetamine HBr; comfort molecules or molecules (generally referred to as lubricating agents) to treat Keratoconjunctivitis sicca (dry eye), which include, among others, hyaluronic acid or hyaluronan (of variable molecular weight, MW), hydroxypropylcellulose (of variable MW), gefarnate, hydroxycosatetranenoic acid (15- (S) -HETE), derivatives of phospholipids-HETE, phosphoylkylcholine or other polar lipids, carboxymethylcellulose (of variable MW), polyethylene glycol (of variable MW), polyvinyl alcohol (of variable MW), rebamipide, pimecrolimus , hydrophilic and sodium unsolbed polymers; immunosuppressive and immunomodulatory agents including, but not limited to, cyclosporin, tacrolimus, anti-IgE and cytokine antagonists; and anti-glaucoma agents including beta-blockers, pilocarpine, direct-acting miotics, prostagladins, alpha-adrenergic agonists, carbonic anhydrase inhibitors, including but not limited to betaxolol HCl, levobunolol HCl, metipranolol HCl, maleate or timolol hemihydrate. , Carteolol HCl, carbachol, pilocarpine HCl, latanoprost, bimatoprost, travoprost, brimonidine tartrate, apraclonidine HCl, brinzolamide and dorzolamide HCl; decongestants and vasoconstrictors that include, among others, epinephrine and pseudoephedrine. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra las etapas para preparar lentes de contacto, de acuerdo con las realizaciones de la invención.Figure 1 is a block diagram showing the steps for preparing contact lenses, according to the embodiments of the invention.

La Figura 2 ilustra la formación de un hidrogel polimérico reconocible, de acuerdo con las realizaciones de la invención.Figure 2 illustrates the formation of a recognizable polymeric hydrogel, according to embodiments of the invention.

La Figura 3 ilustra un diagrama de bloques que describe las etapas para preparar un monómero funcionalizado usado en la síntesis de hidrogeles poliméricos reconocibles, de acuerdo con las realizaciones de la invención. Las Figuras 4A-C ilustran ejemplos de grupos de moléculas que coinciden, se asemejan o imitan entre sí.Figure 3 illustrates a block diagram describing the steps for preparing a functionalized monomer used in the synthesis of recognizable polymeric hydrogels, in accordance with embodiments of the invention. Figures 4A-C illustrate examples of groups of molecules that coincide, resemble or mimic each other.

Las Figuras 5A-B son gráficos que comparan las isotermas en equilibrio de ketotifeno en agua para un hidrogel polimérico reconocible y un hidrogel de control.Figures 5A-B are graphs comparing the equilibrium isotherms of ketotifen in water for a recognizable polymer hydrogel and a control hydrogel.

Las Figuras 5C son gráficos de carga de fármaco para hidrogeles poliméricos reconocibles de la presente invención contra hidrogeles de control para mostrar la carga de fármaco mejorada para hidrogeles poliméricos reconocibles de la presente invención. Figures 5C are drug loading graphs for recognizable polymeric hydrogels of the present invention against control hydrogels to show improved drug loading for recognizable polymeric hydrogels of the present invention.

La Figura 6 muestra un gráfico de los perfiles de liberación de fármaco para lentes de contacto terapéuticas, de acuerdo con las realizaciones de la invención.Figure 6 shows a graph of the drug release profiles for therapeutic contact lenses, according to the embodiments of the invention.

Las Figuras 7A-B muestran gráficos de perfiles de liberación de arrastre para hidrogeles poliméricos reconocibles, de acuerdo con las realizaciones de la invención.Figures 7A-B show charts of entrainment release profiles for recognizable polymeric hydrogels, in accordance with embodiments of the invention.

Descripción detallada de una realización preferidaDetailed description of a preferred embodiment

Los hidrogeles son estructuras de redes de polímeros reticulados, insolubles, compuestos de homo-co-polímeros o hetero-co-polímeros hidrófilos, que tienen la capacidad de absorber cantidades significativas de agua. En consecuencia, esta es una propiedad esencial para lograr una superficie y matriz inmunotolerantes (es decir, con respecto a la adsorción de proteínas o la adhesión celular). Debido a su importante contenido de agua, los hidrogeles también poseen un grado de flexibilidad muy similar al tejido natural, lo que minimiza la irritación potencial de las membranas y tejidos circundantes.Hydrogels are network structures of crosslinked, insoluble polymers, homo-co-polymer compounds or hydrophilic hetero-co-polymers, which have the capacity to absorb significant amounts of water. Consequently, this is an essential property to achieve an immunotolerant surface and matrix (i.e., with respect to protein adsorption or cell adhesion). Due to their important water content, hydrogels also have a degree of flexibility very similar to natural tissue, which minimizes the potential irritation of the surrounding membranes and tissues.

El equilibrio hidrófilo e hidrófobo de un portador de gel puede alterarse para proporcionar contribuciones ajustables que presentan diferentes características de difusión del disolvente, que a su vez influyen en la liberación difusiva de un fármaco contenido dentro de la matriz de gel. En general, se puede polimerizar un monómero hidrófilo con otros monómeros menos hidrófilos o más hidrófobos para lograr las propiedades de hinchamiento deseadas.The hydrophilic and hydrophobic balance of a gel carrier can be altered to provide adjustable contributions that exhibit different solvent diffusion characteristics, which in turn influence the diffusive release of a drug contained within the gel matrix. In general, a hydrophilic monomer can be polymerized with other less hydrophilic or more hydrophobic monomers to achieve the desired swelling properties.

Estas técnicas han dado lugar a una amplia gama de hidrogeles hinchables. El conocimiento de las características de hinchamiento es de gran importancia en las aplicaciones biomédicas y farmacéuticas, ya que el grado de equilibrio de hinchamiento influye en el coeficiente de difusión a través del hidrogel, las propiedades de la superficie y la movilidad de la superficie, las propiedades mecánicas y ópticas. La liberación del fármaco depende de dos procesos de velocidad simultánea: la migración del agua a la red y la difusión del fármaco hacia el exterior a través del gel hinchado.These techniques have resulted in a wide range of inflatable hydrogels. The knowledge of the swelling characteristics is of great importance in biomedical and pharmaceutical applications, since the degree of swelling equilibrium influences the diffusion coefficient through the hydrogel, the surface properties and the mobility of the surface, the mechanical and optical properties. The release of the drug depends on two processes of simultaneous velocity: the migration of the water to the network and the diffusion of the drug outwards through the swollen gel.

Las lentes de contacto blandas están hechas de hidrogeles. Las propiedades típicas de los materiales para lentes de contacto involucran una serie de consideraciones tales como la calidad óptica (buena transmisión de luz visible), alta estabilidad química y mecánica, capacidad de fabricación a un costo razonable, alta transmisibilidad de oxígeno, humectabilidad de la película lagrimal para mayor comodidad y resistencia a la acumulación de depósitos de proteínas y lípidos, así como un adecuado esquema de limpieza y desinfección.Soft contact lenses are made of hydrogels. The typical properties of contact lens materials involve a series of considerations such as optical quality (good transmission of visible light), high chemical and mechanical stability, manufacturing capacity at a reasonable cost, high oxygen transmissibility, wettability of the tear film for comfort and resistance to the accumulation of protein and lipid deposits, as well as an adequate cleaning and disinfection scheme.

Las lentes de contacto blandas consisten normalmente en poli (2-hidroxietil metacrilato) (PHEMA). Otros materiales para lentes incluyen HEMA copolimerizado con otros monómeros tales como ácido metacrílico, acetona acrilamida y vinilpirrolidona. Además, habitualmente se usan copolímeros de vinilpirrolidona y metil metacrilato, así como copolímeros de glicerol metacrilato y metil metacrilato. Los ingredientes secundarios han incluido una variedad de otros monómeros, así como agentes de reticulación.Soft contact lenses usually consist of poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA). Other lens materials include HEMA copolymerized with other monomers such as methacrylic acid, acetone acrylamide and vinylpyrrolidone. In addition, copolymers of vinyl pyrrolidone and methyl methacrylate are commonly used, as well as copolymers of glycerol methacrylate and methyl methacrylate. Secondary ingredients have included a variety of other monomers, as well as crosslinking agents.

La inmersión y el remojo de lentes de contacto blandas en soluciones de medicamentos se ha mostrado prometedora en el aumento de la biodisponibilidad del medicamento con una minimización de los efectos secundarios. Sin embargo, los materiales y la química constitutiva de las cadenas macromoleculares y la posterior interacción con los fármacos es aleatoria y, por lo general, da lugar a una carga de fármacos deficiente.The soaking and soaking of soft contact lenses in drug solutions has shown promise in increasing the bioavailability of the drug with a minimization of side effects. However, the materials and the constitutive chemistry of the macromolecular chains and the subsequent interaction with the drugs are random and, in general, result in a deficient drug load.

Con el fin de abordar los inconvenientes mencionados anteriormente, la presente invención se dirige al uso de la impresión biomimética de hidrogeles para preparar matrices de hidrogeles que pueden unir selectivamente un fármaco a través de sitios complejos que dan lugar a una carga mejorada de un fármaco y una liberación controlada en el tiempo del fármaco. Estos hidrogeles se denominan hidrogeles poliméricos reconocibles. La reacción de polimerización forma las lentes de contacto, que se pueden usar para administrar medicamentos a través del contacto con los ojos, reemplazando así las terapias tradicionales de gotas para los ojos. Alternativamente, los hidrogeles poliméricos reconocibles pueden formarse o transformarse en lentes de contacto que se pueden usar para administrar medicamentos a través del contacto con los ojos, reemplazando así las terapias tradicionales de gotas oculares u otros mecanismos de administración.In order to address the aforementioned drawbacks, the present invention is directed to the use of biomimetic printing of hydrogels to prepare arrays of hydrogels that can selectively bind a drug through complex sites that result in improved loading of a drug and a controlled release over time of the drug. These hydrogels are called recognizable polymeric hydrogels. The polymerization reaction forms contact lenses, which can be used to administer medications through contact with the eyes, thus replacing traditional eye drops therapies. Alternatively, recognizable polymeric hydrogels can be formed or transformed into contact lenses that can be used to deliver drugs through eye contact, thus replacing traditional eye drop therapies or other delivery mechanisms.

Por ejemplo, el fumurato de ketotifeno es un potente antagonista de la histamina H1 de acción rápida y altamente selectivo con una duración de la acción sostenida. La levocabastina y el fumurato de ketotifeno inhiben la picazón, el enrojecimiento, la hinchazón de los párpados, el lagrimeo y la quemosis inducida por la provocación de la conjuntiva con alérgenos e histamina. Con la aplicación tópica en forma de gotas para los ojos, la absorción es incompleta y la biodisponibilidad es baja. Así, la dosis suele administrarse varias veces al día. Además, debido a una alta concentración de fármaco y otros constituyentes de la preparación de la suspensión oftálmica, se recomienda a los pacientes que no usen lentes de contacto blandas. Por consiguiente, una lente de contacto blanda que podría usarse para administrar fumurato de ketotifeno no solo aumentaría la eficacia del tratamiento, sino que también permitiría a las personas alérgicas usar lentes de contacto.For example, ketotifen fumurate is a potent, highly selective, fast-acting histamine H1 antagonist with sustained duration of action. Levocabastine and ketotifen fumurate inhibit itching, redness, swelling of the eyelids, lacrimation and chemosis induced by the provocation of the conjunctiva with allergens and histamine. With topical application in the form of eye drops, absorption is incomplete and bioavailability is low. Thus, the dose is usually administered several times a day. In addition, due to a high concentration of drug and other constituents of the ophthalmic suspension preparation, patients are advised not to wear soft contact lenses. Therefore, a soft contact lens that could be used to administer ketotifen fumurate would not only increase the effectiveness of the treatment, but would also allow allergic people to wear contact lenses.

En referencia a la Figura 1, que es un diagrama de bloques 100 que describe las etapas para preparar lentes de contacto, de acuerdo con las realizaciones de la invención y la Figura 2, que es una representación gráfica de la formación de un hidrogel polimérico reconocible 221. En la etapa 101, se forma la matriz de hidrogel reconocible 221. El hidrogel reconocible 221 se forma generando una solución 200 que comprende uno o más medicamentos 201, uno o más monómeros funcionalizados 203 y 203', uno o más monómeros de reticulación 205 con o sin un disolvente. En la solución 200', los monómeros funcionalizados 203 y 203' forman complejos con los fármacos 201. Se utiliza un iniciador o iniciadores de mezcla 207 adecuados para copolimerizar los monómeros funcionalizados 203 y 203' con un monómero de reticulación 205 para formar el hidrogel cargado 220 que comprende una matriz de hidrogel 221 con fármacos 201 que forman complejos en el sitio 209 a través de la matriz de hidrogel 221.Referring to Figure 1, which is a block diagram 100 describing the steps for preparing contact lenses, in accordance with the embodiments of the invention and Figure 2, which is a graphic representation of the formation of a recognizable polymeric hydrogel 221. In step 101, the recognizable hydrogel matrix 221 is formed. The recognizable hydrogel 221 is formed by generating a solution 200 comprising one or more drugs 201, one or more functionalized monomers 203 and 203 ', one or more crosslinking monomers 205 with or without a solvent. In the 200 'solution, the functionalized monomers 203 and 203' form complexes with the drugs 201. A suitable initiator or mixing initiators 207 are used to copolymerize the functionalized monomers 203 and 203 'with a crosslinking monomer 205 to form the charged hydrogel 220 comprising a hydrogel matrix 221 with drugs 201 that complex at site 209 through the hydrogel matrix 221.

Preferiblemente, los fármacos se complejan con la matriz de hidrogel 221 a través de interacciones débiles o no covalentes, como se ha explicado anteriormente, por lo que las plantillas biológicas se pueden lavar o enjuagar del hidrogel complejado 220 para formar un hidrogel polimérico reconocible no complejado 221, que tiene sitios de complejación 209 vacíos que se pueden usar para complejar moléculas de fármacos que son estructural y/o químicamente similares a los fármacos 201. Quedará claro a partir de las discusiones anteriores y posteriores que, tal vez no sea necesario lavar los fármacos de la matriz de hidrogel 221 para todos los sistemas de administración de fármacos que se sintetizan.Preferably, the drugs are complexed with the hydrogel matrix 221 through weak or non-covalent interactions, as explained above, whereby the biological templates can be washed or rinsed from the complexed hydrogel 220 to form a recognizable, non-complexed polymeric hydrogel 221, which has empty complexation sites 209 that can be used to complex drug molecules that are structurally and / or chemically similar to drugs 201. It will be clear from the discussions before and after that it may not be necessary to wash the Hydrogel matrix 221 drugs for all drug delivery systems that are synthesized.

Todavía en referencia a ambas de la Figura 1 y Figura 2, después de formarse el hidrogel reconocible 221, en la etapa 101, en la etapa 103 se puede formar el hidrogel reconocible 221 en lentes de contacto utilizando cualquier técnica conocida en la técnica. Se entiende que la etapa 103 no es necesaria, cuando la reacción de polimerización forma las lentes de contacto, tal como se ha descrito anteriormente. Las lentes de contacto pueden colocarse en contacto con los ojos en la etapa 107 para administrar o suministrar el medicamento a través de los ojos. Cuando el medicamento 201 se ha lavado de la matriz de hidrogel reconocible antes o después de la etapa 103 de formación de las lentes de contacto de la matriz de hidrogel reconocible, entonces en la etapa 109 o la etapa 105, respectivamente, la matriz de hidrogel reconocible o las lentes de contacto estarán cargadas con un medicamento. La matriz de hidrogel reconocible o las lentes de contacto pueden cargarse con el fármaco empapando la matriz de hidrogel reconocible o las lentes de contacto en una solución acuosa de fármaco.Still referring to both of Figure 1 and Figure 2, after the recognizable hydrogel 221 is formed, in step 101, in step 103 the recognizable hydrogel 221 can be formed in contact lenses using any technique known in the art. It is understood that step 103 is not necessary, when the polymerization reaction forms contact lenses, as described above. The contact lenses can be placed in contact with the eyes in step 107 to administer or deliver the medicament through the eyes. When medicament 201 has been washed from the recognizable hydrogel matrix before or after step 103 of forming the contact lenses of the recognizable hydrogel matrix, then in step 109 or step 105, respectively, the hydrogel matrix recognizable or contact lenses will be loaded with a medication. The recognizable hydrogel matrix or contact lenses can be loaded with the drug by soaking the recognizable hydrogel matrix or contact lenses in an aqueous solution of drug.

Ahora en referencia a la Figura 2 y la Figura 3. De acuerdo con realizaciones adicionales de la invención antes de la etapa de preparar un sistema de administración de fármacos oftálmicos, tal como se describe con referencia a la Figura 1, en la etapa 301, se estudia el tejido diana a tratar con el fármaco o el mecanismo biológico de acción para determinar los tipos de moléculas o grupos funcionales que están asociados con la acción del fármaco en el tejido diana para afectar al tejido diana. Basándose en esta información, en la etapa 303, los monómeros funcionalizados se sintetizan con grupos funcionales que imitan o se asemejan a moléculas o grupos funcionales que están asociados con la acción del fármaco en el tejido diana. Los monómeros funcionalizados con los grupos funcionales que imitan o se asemejan a las moléculas o grupos funcionales que están asociados con la metabolización del fármaco en el tejido diana se utilizan para sintetizar un sistema de administración de fármacos, como se describe anteriormente con referencia a la Figura 1. El enfoque biomimético es el proceso de imitar el reconocimiento biológico o explotar mecanismos biológicos. Específicamente, es el proceso de coordinar el reconocimiento biológico molecular, las interacciones o las acciones para diseñar materiales que pueden ser estructuralmente similares y/o funcionar de manera similar a las estructuras biológicas.Now referring to Figure 2 and Figure 3. In accordance with further embodiments of the invention prior to the step of preparing an ophthalmic drug delivery system, such as described with reference to Figure 1, in step 301, the target tissue to be treated with the drug or the biological mechanism of action is studied to determine the types of molecules or functional groups that are associated with the action of the drug in the target tissue to affect the target tissue. Based on this information, in step 303, the functionalized monomers are synthesized with functional groups that mimic or resemble molecules or functional groups that are associated with the action of the drug on the target tissue. Monomers functionalized with the functional groups that mimic or resemble the molecules or functional groups that are associated with the metabolization of the drug in the target tissue are used to synthesize a drug delivery system, as described above with reference to FIG. 1. The biomimetic approach is the process of mimicking biological recognition or exploiting biological mechanisms. Specifically, it is the process of coordinating molecular biological recognition, interactions or actions to design materials that can be structurally similar and / or function similar to biological structures.

Las Figuras 4A-C ilustran ejemplos de grupos de moléculas que coinciden, se asemejan o se imitan entre sí. Con referencia al enfoque biomimético para sintetizar polímeros de hidrogel reconocibles descrito anteriormente, se puede utilizar ácido acrílico para imitar el ácido aspártico (Fig. 4A), se puede utilizar acrilamida para imitar la asparagina (Fig. 4B) y se puede utilizar N-vinilpirrolidinona para imitar la tirosina (Fig. 4C). Se sabe que el ácido aspártico, la asparagina y la tirosina pertenecen al grupo de aminoácidos que proporcionan las interacciones no covalentes en la bolsa de unión del ligando para la histamina. Por ejemplo, el análisis estructural de las bolsas de unión a ligandos y los aminoácidos involucrados en múltiples puntos de unión no covalentes proporcionan uno de los muchos marcos racionales para sintetizar redes reconocibles a partir de monómeros funcionales. Se ha demostrado que el antihistamínico se une más estrechamente y tiene una afinidad más alta que la histamina para la bolsa de unión a histamina.Figures 4A-C illustrate examples of groups of molecules that coincide, resemble or mimic each other. With reference to the biomimetic approach to synthesize recognizable hydrogel polymers described above, acrylic acid can be used to mimic aspartic acid (Fig. 4A), acrylamide can be used to mimic asparagine (Fig. 4B) and N-vinylpyrrolidinone can be used to mimic tyrosine (Fig. 4C). It is known that aspartic acid, asparagine and tyrosine belong to the group of amino acids that provide the non-covalent interactions in the binding bag of the ligand for histamine. For example, the structural analysis of the ligand binding bags and the amino acids involved in multiple non-covalent binding sites provide one of the many rational frameworks for synthesizing recognizable networks from functional monomers. It has been shown that the antihistamine binds more closely and has a higher affinity than histamine for the histamine binding pocket.

EjemploExample

Materiales y métodos: El ácido acrílico (AA), la acrilamida (AM), la N-vinil-2-pirrolidona (NVP) y el 2-hidroxietil metacrilato (HEMA), el azobisisobutironitrilo (AIBN) y el fumafato de ketotifeno se compraron a Sigma-Aldrich. Se adquirió polietilenglicol (200) dimetacrilato (PEG200DMA) de Polysciences, Inc. Todos los productos químicos se utilizaron tal como se recibieron. Las redes de polímeros y copolímeros se prepararon utilizando diversas mezclas de los monómeros anteriores (por ejemplo, poli (Aa -co-AM-HEMA-PEG200d Ma ), poli (AA-co-HEMA-co-PEG200DMA), poli (AM-co-HEMA-co-PEG200DMA), poli (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA)). El trabajo actual está dirigido a la producción de redes que también se pueden usar en la formación de lentes de contacto para antihistamínicos con monómeros y copolímeros de moléculas tales como N-vinil-2-pirrolidona (NVP), 1-vinil-2-pirrolidona (VP), metil metacrilato (MMA), ácido metacrílico (MAA), acetona acrilamida, etilenglicol dimetacrilato (EGDMA), 2-etil-2-(hidroximetil)-1,3-propanodiol trimetacrilato, N-(1,1-dimetil-3-oxobutil) acrilamida, 2-etil-2-(hidroximetil)-1,3-propanodiol trimetacrilato, 2,3-dihidroxipropil metacrilato, alil metacrilato, y otros monómeros adecuados, como los mencionados anteriormente. Materials and methods: Acrylic acid (AA), acrylamide (AM), N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP) and 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), azobisisobutyronitrile (AIBN) and ketotifen fumarate were purchased to Sigma-Aldrich. Polyethylene glycol (200) dimethacrylate (PEG200DMA) was purchased from Polysciences, Inc. All chemicals were used as received. Polymer and copolymer networks were prepared using various mixtures of the above monomers (e.g., poly (A a - co- AM-HEMA-PEG200 d M a ), poly (AA-co-HEMA-co-PEG200 DMA), poly (AM-co-HEMA-co-PEG200DMA), poly (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA)). The current work is aimed at the production of nets that can also be used in the formation of contact lenses for antihistamines with monomers and copolymers of molecules such as N-vinyl-2-pyrrolidone (NVP), 1-vinyl-2-pyrrolidone (VP), methyl methacrylate (MMA), methacrylic acid (MAA), acetone acrylamide, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), 2-ethyl-2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol trimetacrylate, N- (1,1-dimethyl) -3-oxobutyl) acrylamide, 2-ethyl-2- (hydroxymethyl) -1,3-propanediol trimetacrylate, 2,3-dihydroxypropyl methacrylate, allyl methacrylate, and other suitable monomers, such as those mentioned above.

Se añadieron cantidades precisas de monómeros, moléculas de plantilla y reticulantes en ese orden, y la mezcla se sonicó para obtener una solución homogénea. En particular, una formulación típica consistía en el 5 % en moles de monómero de reticulación (PEG200DMA) en una solución de acrilamida (M), HEMA (M), ketotifeno (T), con una relación de M/T de aproximadamente 950 (92 % de HEMA, 1 % de los monómeros restantes, y aproximadamente el 1 % en moles de medicamento dependiendo de la relación de M/T). Los controles también se prepararon sin la plantilla. A continuación, se añadió el iniciador AIBN en condiciones de poca luz, y las soluciones se dejaron equilibrar durante 12 horas en la oscuridad. Esta etapa permitió que los monómeros y la plantilla se orientaran y alcanzaran sus mínimos de energía libre, comenzando así la impresión de configuración en el nivel molecular. Sin embargo, esta etapa se produce muy rápidamente, del orden de minutos.Precise amounts of monomers, template molecules and crosslinkers were added in that order, and the mixture was sonicated to obtain a homogeneous solution. In particular, a typical formulation consisted of 5 mol% crosslinking monomer (PEG200DMA) in a solution of acrylamide (M), HEMA (M), ketotifen (T), with an M / T ratio of about 950 ( 92% HEMA, 1% of the remaining monomers, and approximately 1% by mole of medicine depending on the M / T ratio). The controls were also prepared without the template. Next, the AIBN initiator was added under low light conditions, and the solutions were allowed to equilibrate for 12 hours in the dark. This step allowed the monomers and the template to orientate and reach their minimum of free energy, thus beginning the printing of configuration at the molecular level. However, this stage occurs very quickly, on the order of minutes.

Las soluciones se transfirieron entonces a una campana MBRAUN Labmaster 1301500/1000, que proporciona una atmósfera inerte nitrogenada y de temperatura controlada para la fotopolimerización por radicales libres. Con un aumento del % en peso de fotoiniciador, esta etapa puede realizarse en el aire. Las soluciones se destaparon y se dejaron abiertas al nitrógeno hasta que los niveles de oxígeno alcanzaron niveles insignificantes (<0,1 ppm). Las soluciones se insertaron en moldes de vidrio (6 pulg. x 6 pulg. (15 cm x 15 cm)) separados por un marco de teflón de 0,8 mm de ancho, medido por un calibrador Vernier. Las placas de vidrio se recubrieron con clorotrimetilsilano para evitar que la matriz polimérica se pegase al vidrio, ya que demuestra una fuerte tendencia adherente debido a la unión de hidrógeno. La polimerización se llevó a cabo durante diez minutos a 325 V utilizando una fuente de luz UV Dymax. La intensidad de radiación fue de 40 mW/cm2, medida con un radiómetro, y la temperatura fue de 36 °C, medida por un termopar.The solutions were then transferred to a MBRAUN Labmaster 1301500/1000 hood, which provides a nitrogen-free, temperature-controlled inert atmosphere for free-radical photopolymerization. With an increase in% by weight of photoinitiator, this step can be carried out in the air. The solutions were uncovered and left open to nitrogen until the oxygen levels reached negligible levels (<0.1 ppm). The solutions were inserted into glass molds (6 in. X 6 in. (15 cm x 15 cm)) separated by a Teflon frame 0.8 mm wide, as measured by a Vernier calibrator. The glass plates were coated with chlorotrimethylsilane to prevent the polymer matrix from sticking to the glass, since it shows a strong adherent tendency due to hydrogen bonding. The polymerization was carried out for ten minutes at 325 V using a Dymax UV light source. The radiation intensity was 40 mW / cm2, measured with a radiometer, and the temperature was 36 ° C, measured by a thermocouple.

El polímero se desprendió de las placas de vidrio con agua desionizada (Millipore, 18,2 mOcm, pH 6) y a continuación se dejó ablandar durante aproximadamente 10 minutos. Los discos circulares se cortaron utilizando un perforador de corcho de tamaño 10 (13,5 mm), y normalmente se lavaron durante 5 días en un sistema de flujo continúo utilizando agua desionizada. Todos los lavados procedieron hasta que la ausencia de fármaco detectable se verificó mediante monitorización espectroscópica. Para obtener pesos secos, algunos discos se dejaron secar en condiciones de laboratorio (20 °C) durante 36 horas. Los discos se transfirieron entonces a un horno de vacío (27 pulg. (686 mm) de Hg, 33-34 °C) durante 48 horas hasta que estuvieron secos (menos del 0,1 % en peso de diferencia).The polymer was detached from the glass plates with deionized water (Millipore, 18.2 mOcm, pH 6) and then allowed to soften for about 10 minutes. The circular discs were cut using a cork perforator of size 10 (13.5 mm), and were usually washed for 5 days in a continuous flow system using deionized water. All the washings proceeded until the absence of detectable drug was verified by spectroscopic monitoring. To obtain dry weights, some discs were allowed to dry under laboratory conditions (20 ° C) for 36 hours. The discs were then transferred to a vacuum oven (27 in. (686 mm) of Hg, 33-34 ° C) for 48 hours until they were dry (less than 0.1% by weight difference).

La captación de polímero penetrante y los datos de hinchamiento se obtuvieron en agua desionizada con muestras tomadas cada 5 minutos durante la primera hora, y a continuación cada hora durante 10 horas hasta alcanzar el equilibrio. Cuando el gel se retiró del agua, el exceso de agua de la superficie se frotó con una toallita Kim seca. La relación de hinchamiento de peso en equilibrio en el tiempo t, q, para un gel dado se calculó utilizando los pesos de los geles a tiempo a y los pesos de polímero seco, respectivamente, utilizando ecuaciones basadas en el principio de flotabilidad de Arquímedes. Unión dinámica y de plantilla en equilibrio: La unión dinámica de la molécula de fármaco y la plantilla se realizó hasta que se estableció el equilibrio para cada sistema. Se prepararon soluciones madre de fármaco con una concentración de 2 mg/ml y se diluyeron con agua desionizada para producir soluciones de 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 y 0,5 mg/ml. Cada solución se agitó en un vórtex durante 30 segundos para proporcionar homogeneidad, y se anotaron las absorbancias de UV iniciales. Luego se insertaron geles en los viales y se colocaron en un agitador orbital Stovall Belly Button durante toda la duración del ciclo de unión para proporcionar una mezcla adecuada. Se colocó una parte alícuota de 200 pl de cada muestra en una microplaca transparente a los rayos UV Corning Costar, y se tomaron las lecturas de absorbancia utilizando un espectrofotómetro Biotek a 268 nm. Después de la medición, la muestra de lectura se devolvió a las muestras originales, para evitar fluctuaciones en las concentraciones debido a los métodos de muestreo.Penetration polymer uptake and swelling data were obtained in deionized water with samples taken every 5 minutes during the first hour, and then every hour for 10 hours until reaching equilibrium. When the gel was removed from the water, excess water from the surface was rubbed with a dry Kim towel. The equilibrium weight swelling ratio at time t, q, for a given gel was calculated using the weights of gels at time a and dry polymer weights, respectively, using equations based on the Archimedes buoyancy principle. Dynamic union and equilibrium template: The dynamic union of the drug molecule and the template was made until equilibrium was established for each system. Stock solutions of drug with a concentration of 2 mg / ml were prepared and diluted with deionized water to produce solutions of 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5 mg / ml. Each solution was vortexed for 30 seconds to provide homogeneity, and the initial UV absorbances were noted. Then gels were inserted into the vials and placed in a Stovall Belly Button orbital shaker for the entire duration of the binding cycle to provide an adequate mixture. A 200 pl aliquot of each sample was placed in a Corning Costar UV-transparent microplate, and the absorbance readings were taken using a Biotek spectrophotometer at 268 nm. After the measurement, the reading sample was returned to the original samples, to avoid fluctuations in the concentrations due to the sampling methods.

Estudios de liberación dinámica: Para obtener los resultados preliminares, se realizaron estudios de liberación dinámica en agua DI, líquido lagrimal artificial (6,78 g/l de NaCl, 2,18 g/l de NaHCO3, 1,38 g/l de KCl, 0,084 g/l de CaChH2O, pH 8) y lisozima (1 mg/ml) en líquido lagrimal artificial. Los geles que habían sido cargados con fármaco se colocaron en 30 ml de agua DI, y las soluciones se agitaron continuamente con un mezclador Servodyne (Cole Palmer Instrument Co.) a 120 rpm. La liberación del fármaco se controló a 268 nm extrayendo 200 pl de solución en una microplaca transparente a UV Corning Costar de 96 pocillos, y las mediciones se realizaron en un espectrofotómetro Synergy UV-Vis (Biotek). Las absorbancias se registraron para tres muestras, se promediaron y se corrigieron restando los controles relevantes. Las soluciones fueron reemplazadas después de cada lectura. Se realizaron estudios separados para determinar si existían condiciones de inmersión indefinida y esas condiciones se combinaron en todos los experimentos.Dynamic release studies: To obtain the preliminary results, dynamic release studies were carried out in DI water, artificial lacrimal fluid (6.78 g / l NaCl, 2.18 g / l NaHCO3, 1.38 g / l KCl, 0.084 g / l of CaChH2O, pH 8) and lysozyme (1 mg / ml) in artificial tear fluid. The gels that had been loaded with drug were placed in 30 ml of DI water, and the solutions were continuously stirred with a Servodyne mixer (Cole Palmer Instrument Co.) at 120 rpm. Drug release was monitored at 268 nm by extracting 200 μl of solution in a 96 well Corning Costar UV transparent microplate, and measurements were made on a Synergy UV-Vis spectrophotometer (Biotek). Absorbances were recorded for three samples, averaged and corrected by subtracting the relevant controls. The solutions were replaced after each reading. Separate studies were conducted to determine if there were indefinite immersion conditions and those conditions were combined in all the experiments.

Cinética de la polimerización y formación de la red: Las soluciones se prepararon con el 0, 0,1, 0,5 y 1 por ciento en moles de ketotifeno en las soluciones de monómero iniciales. Los estudios cinéticos se realizaron con un fotocalorímetro de barrido diferencial (DPC, Modelo No. DSC Q100, TA Instruments con fuente de luz de mercurio). Se colocaron muestras de 10 pl en una bandeja hermética de aluminio y se purgaron con nitrógeno (caudal de 40 ml/min) para prevenir la inhibición oxidativa. Se dejaron equilibrar a 35 °C durante 15 minutos, antes de hacer brillar la luz UV a 40 mW/cm2 durante 12 minutos.Kinetics of polymerization and network formation: Solutions were prepared with 0, 0.1, 0.5 and 1 mole percent ketotifen in the initial monomer solutions. Kinetic studies were performed with a differential scanning photocalorimeter (DPC, Model No. DSC Q100, TA Instruments with mercury light source). Samples of 10 pl were placed in a sealed aluminum tray and purged with nitrogen (flow rate 40 ml / min) to prevent oxidative inhibition. They were left to equilibrate at 35 ° C for 15 minutes, before making the UV light shine at 40 mW / cm2 for 12 minutes.

El calor desprendido se midió en función del tiempo y la entalpía teórica de la solución de monómero se utilizó para calcular la velocidad de polimerización, Rp, en unidades de conversión fraccional de dobles enlaces por segundo. La integración de la velocidad de la curva de polimerización en función del tiempo produjo la conversión en función del tiempo o la velocidad de reacción. La presencia de plantilla y un disolvente, si se usa, se tuvo en cuenta en los cálculos, ya que no participó en la reacción de polimerización. Los resultados experimentales fueron reproducibles y la mayor fuente del error involucró a las entalpías teóricas asumidas en los cálculos de la tasa de polimerización y conversión. Para todos los estudios, se asumió que las entalpías tenían errores de 5 %. Los supuestos en la copolimerización de dos monómeros (es decir, monómeros funcionales y de reticulación) fueron que cada monómero tenía igual reactividad y la entalpía teórica derivada de una mezcla de co-monómero era un promedio de las entalpías de monómeros individuales. La entalpía teórica de los dobles enlaces de metacrilato fue igual a 13,1 kcal/mol y la entalpía teórica de los dobles enlaces de acrilato fue igual a 20,6 kcal/mol.The heat released was measured as a function of time and the theoretical enthalpy of the monomer solution was used to calculate the polymerization rate, Rp, in fractional conversion units of double bonds per second. The Integration of the speed of the polymerization curve as a function of time produced the conversion as a function of time or reaction rate. The presence of template and a solvent, if used, was taken into account in the calculations, since it did not participate in the polymerization reaction. The experimental results were reproducible and the main source of the error involved the theoretical enthalpies assumed in the calculations of the polymerization and conversion rate. For all studies, it was assumed that the enthalpies had errors of 5%. Assumptions in the copolymerization of two monomers (ie, functional and crosslinking monomers) were that each monomer had equal reactivity and the theoretical enthalpy derived from a co-monomer mixture was an average of the enthalpies of individual monomers. The theoretical enthalpy of the methacrylate double bonds was equal to 13.1 kcal / mol and the theoretical enthalpy of the acrylate double bonds was equal to 20.6 kcal / mol.

RESULTADOSRESULTS

La Fig. 5A muestra un gráfico 500 de la isoterma de unión en equilibrio para el ketotifeno en agua para redes de hidrogel de poli (acrilamida-co-HEMA-co-poli (etilenglicol 200) dimetacrilato con un porcentaje de reticulación del 5 %. N = 3 y T = 25 °C. La red de hidrogel reconocible está representada por la línea 501 y la red de hidrogel de control está representada por la línea 503. El porcentaje representa el porcentaje de reticulante en moles por mol de monómeros totales en la alimentación.FIG. 5A shows a graph 500 of the equilibrium binding isotherm for ketotifen in water for hydrogel networks of poly (acrylamide-co-HEMA-co-poly (ethylene glycol 200) dimethacrylate with a percent crosslinking of 5%. N = 3 and T = 25 ° C. The recognizable hydrogel network is represented by line 501 and the control hydrogel network is represented by line 503. The percentage represents the percentage of crosslinker in moles per mole of total monomers in feeding.

La Fig. 5B muestra un gráfico 510 de la isoterma de unión en equilibrio para ketotifeno en agua para redes de hidrogel de poli (ácido acrílico-co-HEMA-co-poli (etilenglicol) 200 dimetacrilato) con un porcentaje de reticulación del 5 %. N = 3 y T = 25 °C. Las redes de hidrogel reconocibles están representadas por la línea 511 y la red de hidrogel de control está representada por la línea 513. El porcentaje representa el porcentaje de reticulante en moles por mol de monómeros totales en la alimentación.Fig. 5B shows a graph 510 of the equilibrium binding isotherm for ketotifen in water for hydrogel networks of poly (acrylic acid-co-HEMA-co-poly (ethylene glycol) 200 dimethacrylate) with a crosslinking percentage of 5% . N = 3 and T = 25 ° C. The recognizable hydrogel networks are represented by line 511 and the control hydrogel network is represented by line 513. The percentage represents the percentage of crosslinker in moles per mole of total monomers in the feed.

La Fig. 5C muestra un gráfico 540 de carga mejorada de ketotifeno para geles monoméricos múltiples para redes de poli (n-co-HEMA-co-poli (etilenglicol) 200 dimetacrilato). Los usos de los monómeros funcionales son ácido acrílico, acrilamida, NVP o una mezcla igual de moles de ambos. Las redes reconocibles se muestran como barras rayadas 543 y las redes de control se muestran como barras claras 541.FIG. 5C shows an improved loading graph of ketotifen 540 for multiple monomer gels for poly (n-co-HEMA-co-poly (ethylene glycol) 200 dimethacrylate) networks. The uses of the functional monomers are acrylic acid, acrylamide, NVP or an equal mixture of moles of both. Recognizable networks are shown as striped bars 543 and control networks are shown as light bars 541.

La Fig. 6 muestra un gráfico 600 de perfiles de liberación adaptables de lentes de contacto terapéuticos para redes de poli (n-co-HEMA-co-poli (etilenglicol) 200 dimetacrilato) en líquido lagrimal artificial, donde n es redes reconocibles de AM (representadas por círculos), de AA (representadas por cuadrados), de AA-AM (representadas por triángulos) y de NVP-AA-AM (representadas por diamantes), respectivamente. Los resultados demuestran una tasa de liberación aproximadamente constante de fumurato de ketotifeno durante 1 a 5 días.Fig. 6 shows a graph 600 of adaptive release profiles of therapeutic contact lenses for poly (n-co-HEMA-co-poly (ethylene glycol) 200 dimethacrylate) networks in artificial tear fluid, where n is recognizable AM networks (represented by circles), AA (represented by squares), AA-AM (represented by triangles) and NVP-AA-AM (represented by diamonds), respectively. The results demonstrate an approximately constant release rate of ketotifen fumurate for 1 to 5 days.

La Fig. 7A muestra un gráfico 700 de datos de liberación para redes reconocibles de poli (AM-co-HEMA-co-poli (etilenglicol) 200 dimetacrilato). La fracción de la masa liberada en solución lagrimal artificial con/sin lisozima.Fig. 7A shows a plot 700 of release data for recognizable networks of poly (AM-co-HEMA-co-poly (ethylene glycol) 200 dimethacrylate). The fraction of the mass released in artificial tear solution with / without lysozyme.

La Fig. 7B muestra un gráfico 725 de datos de liberación de poli (AM-co-AA-co-HEMA-co-poli (etilenglicol) 200 dimetacrilato). Redes de masa de fármaco liberado en solución lagrimal artificialFig. 7B shows a graph 725 of release data of poly (AM-co-AA-co-HEMA-co-poly (ethylene glycol) 200 dimethacrylate). Networks of drug mass released in artificial tear solution

I. Carga y rendimiento mejorados de múltiples mezclas de monómerosI. Improved loading and performance of multiple monomer mixtures

En el trabajo preliminar, se produjeron hidrogeles con carga mejorada para fumarato de ketotifeno. Los polímeros se fabricaron con los siguientes monómeros: ácido acrílico (AA), N-vinil 2-pirrolidona (NVP), acrilamida (AM), 2-hidroxietil metacrilato (HEMA) y polietilenglicol (200) dimetacrilato (PEG200DMA).In the preliminary work, hydrogels with improved loading for ketotifen fumarate were produced. The polymers were made with the following monomers: acrylic acid (AA), N-vinyl 2-pyrrolidone (NVP), acrylamide (AM), 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and polyethylene glycol (200) dimethacrylate (PEG200DMA).

Nuestra hipótesis es que los geles compuestos de múltiples monómeros funcionales superarán a los compuestos de monómeros funcionales simples. Para los polímeros reconocibles antihistamínicos, esto imitaría mejor el sitio de acoplamiento de la histamina a nivel molecular, proporcionando toda la funcionalidad relevante necesaria para las interacciones no covalentes. Hemos demostrado que las propiedades de carga de los geles se mejoran con múltiples mezclas de monómeros.Our hypothesis is that gels composed of multiple functional monomers will outperform simple functional monomer compounds. For recognizable antihistamine polymers, this would better mimic the histamine coupling site at the molecular level, providing all the relevant functionality necessary for non-covalent interactions. We have shown that the loading properties of the gels are improved with multiple monomer mixtures.

Los geles de múltiples puntos de complejación con funcionalidades variables superaron a los geles formados con monómeros funcionales menos diversos y mostraron el límite máximo más alto de ketotifeno y la mayor diferencia con respecto a los geles de control. Las isotermas de unión en equilibrio para las redes de poli (AM-co-AA-co-HEMA-co-PEG200DMA) demuestran una carga mejorada con un factor de 2 veces mayor en la carga de fármaco en comparación con las redes convencionales (es decir, geles preparados sin plantilla y comparables a lentes de contacto existentes) dependiendo de la formulación del polímero y las condiciones de polimerización. Las redes de poli (AM-co-HEMA-co-PEG200DMA) demostraron un factor de aumento de 2 o del 100 % en la carga de fármaco en comparación con las redes de control con cantidades límite menores. Las redes de poli (AA-co-HEMA-co-PEG200DMA) muestran un factor de aumento 6 veces mayor que el control en la carga de ketotifeno, con el fármaco total unido que es el más bajo de los estudios de formaciones de polímeros (aproximadamente un 33 % menos de carga de ketotifeno que la red funcionalizada con AM). Gels of multiple complexing points with variable functionality exceeded gels formed with less diverse functional monomers and showed the highest maximum limit of ketotifen and the greatest difference with respect to control gels. The equilibrium binding isotherms for the poly (AM-co-AA-co-HEMA-co-PEG200DMA) networks demonstrate an improved load with a factor of 2 times greater in drug loading compared to conventional networks (ie say, gels prepared without template and comparable to existing contact lenses) depending on the polymer formulation and the polymerization conditions. The poly (AM-co-HEMA-co-PEG200DMA) networks demonstrated a 2 or 100% increase factor in drug loading compared to control networks with lower limit amounts. The poly (AA-co-HEMA-co-PEG200DMA) networks show a 6-fold increase in the ketotifen loading control, with the total bound drug being the lowest of the polymer formations studies ( approximately 33% less loading of ketotifen than the network functionalized with AM).

Para todos los sistemas, se ha confirmado un aumento en la cantidad de fármaco cargado, pero con la mayor parte de la formulación biomimética (poli (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA)) se demuestra un aumento significativo en la carga produciendo el mayor potencial de carga (la carga más alta lograda hasta la fecha y 6x sobre redes de control debido a múltiples puntos de enlace con funcionalidades variables) (Fig. 5C).For all systems, an increase in the amount of drug loaded has been confirmed, but with most of the biomimetic formulation (poly (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA)) an increase is demonstrated significant in the load producing the highest load potential (the highest load achieved to date and 6x over control networks due to multiple link points with variable functionalities) (Fig. 5C).

II. Perfiles dinámicos de liberación de fármacosII. Dynamic drug release profiles

Los perfiles de liberación dinámica en solución lagrimal artificial y una solución lacrimal artificial con proteína demostraron la liberación prolongada de una concentración terapéutica viable de ketotifeno. Los estudios de liberación confirmaron que las tasas de liberación se pueden adaptar a través del tipo y la cantidad de funcionalidad y se pueden extender de uno a cinco días. La Figura 6 destaca los datos normalizados de la fracción de fármaco liberado en función del tiempo (masa administrada en el tiempo t dividida por la masa administrada a tiempo infinito). Para las redes de poli (n-co-HEMA-co-PEG200DMA) (donde n era AA-co-AM, AM o AA), la liberación de fármaco mostró una tasa de liberación relativamente constante durante aproximadamente 1 día, con poca diferencia en el perfil de liberación. Sin embargo, la red más estructuralmente biomimética, poli (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA), mostró un aumento de cinco veces en el perfil de liberación prolongada (es decir, aproximadamente 5 días).The dynamic release profiles in artificial tear solution and an artificial lacrimal solution with protein demonstrated the prolonged release of a viable therapeutic concentration of ketotifen. The release studies confirmed that the release rates can be adapted through the type and amount of functionality and can range from one to five days. Figure 6 highlights the normalized data of the fraction of drug released as a function of time (mass administered at time t divided by the mass administered at infinity time). For poly (n-co-HEMA-co-PEG200DMA) networks (where n was AA-co-AM, AM or AA), the drug release showed a relatively constant rate of release for approximately 1 day, with little difference in the release profile. However, the most structurally biomimetic network, poly (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA), showed a five-fold increase in the prolonged release profile (ie, approximately 5 days).

Se planteó la hipótesis de que proporcionar toda la funcionalidad relevante al sitio de acoplamiento mimetizado con la técnica de síntesis de polímeros propuesta proporciona una mayor afinidad del medicamento por la red y, por lo tanto, una liberación aún más lenta del medicamento en comparación con las redes de control. Además, un perfil de liberación de cinco a siete días se adapta bastante bien al tiempo de uso de lentes de contacto blandas de uso prolongado durante una semana.It was hypothesised that providing all relevant functionality to the coupling site mimicked with the proposed polymer synthesis technique provides a greater affinity of the drug for the network and, therefore, an even slower release of the drug compared to the control networks. In addition, a release profile of five to seven days adapts quite well to the time of use of soft contact lenses for extended use for a week.

Se ha demostrado que la carga del medicamento se puede controlar por el tipo, número y diversidad de funcionalidades dentro de la red. La carga (y, por tanto, la masa suministrada) también puede controlarse mediante la concentración de carga inicial del fármaco. Hemos demostrado el control sobre la masa acumulada de fármaco liberado al cambiar la concentración de carga. Al considerar el tamaño relativo de nuestros geles (es decir, los geles eran ligeramente más grandes que las lentes normales) y la masa de fármaco liberada en comparación con las dosis típicas de gotas oftálmicas para los ojos (ketotifeno, 0,25 mg/ml de solución con una gota cada 8 horas), los resultados revelaron que podría administrarse una dosis terapéuticamente relevante durante largos períodos de tiempo.It has been shown that the drug load can be controlled by the type, number and diversity of functionalities within the network. The charge (and, therefore, the mass delivered) can also be controlled by the initial loading concentration of the drug. We have shown control over the accumulated mass of drug released by changing the load concentration. When considering the relative size of our gels (ie, the gels were slightly larger than normal lenses) and the drug mass released compared to the typical doses of eye eye drops (ketotifen, 0.25 mg / ml of solution with one drop every 8 hours), the results revealed that a therapeutically relevant dose could be administered for long periods of time.

Para investigar el efecto de la proteína en la liberación dinámica, elegimos la lisozima como proteína modelo, ya que es el componente de proteína más grande en el líquido lagrimal. Las Figuras 8 A-B destacan el perfil de liberación de la red de poli (AM-co-HEMA-co-PEG200DMA) en solución lagrimal artificial con lisozima, lo que da lugar a un aumento del factor 5 en la duración de la liberación. Para la red más estructuralmente biomimética, poli (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA), esto podría llevar a una liberación sostenida de aproximadamente 25 días. Estos estudios demuestran que el tiempo de liberación puede retrasarse aún más en un entorno in vivo, lo que lleva a un aumento sustancial en la aplicabilidad del suministro ocular de lentes de contacto.To investigate the effect of the protein on the dynamic release, we chose lysozyme as a model protein, since it is the largest protein component in the tear fluid. Figures 8 A-B highlight the release profile of the poly (AM-co-HEMA-co-PEG200DMA) network in artificial tear solution with lysozyme, which results in an increase of the factor 5 in the duration of the release. For the most structurally biomimetic network, poly (AA-co-AM-co-NVP-co-HEMA-PEG200DMA), this could lead to a sustained release of approximately 25 days. These studies demonstrate that the release time may be further delayed in an in vivo environment, leading to a substantial increase in the applicability of the contact lens ocular supply.

III. Análisis de la reacción de polimerizaciónIII. Analysis of the polymerization reaction

La velocidad de polimerización para una conversión dada disminuyó al aumentar el porcentaje en moles de la molécula molde en una solución de monómero de prepolimerización. Por lo tanto, la formación de cadenas poliméricas y la carga mejorada debida al efecto biomimético configuracional pueden estar relacionadas con la propagación de cadenas poliméricas. La molécula de la plantilla impone restricciones físicas a los radicales libres y al movimiento de la cadena de propagación y, por lo tanto, reduce efectivamente la velocidad de polimerización en la creación de bolsas de unión al ligando. Estos resultados muestran que el CBIP se refleja a nivel molecular. Para una conversión dada, la velocidad de polimerización fue menor para las mezclas de polimerización múltiple de monómeros funcionales que las mezclas de monómeros individuales.The polymerization rate for a given conversion decreased as the mole percentage of the template molecule increased in a prepolymerization monomer solution. Therefore, the formation of polymer chains and the improved charge due to the configurational biomimetic effect may be related to the propagation of polymer chains. The template molecule imposes physical restrictions on free radicals and the movement of the propagation chain and, therefore, effectively reduces the rate of polymerization in the creation of ligand binding bags. These results show that the CBIP is reflected at the molecular level. For a given conversion, the polymerization rate was lower for the multiple polymerization mixtures of functional monomers than the individual monomer mixtures.

IV Perfiles de hinchamiento en equilibrio y análisis de propiedades mecánicas:IV Swelling profiles in equilibrium and analysis of mechanical properties:

Los estudios de hinchamiento en equilibrio en agua DI y 0,5 mg/ml de solución concentrada de ketotifeno indicaron que las redes reconocibles y el control eran estadísticamente iguales y que el 40 % de los geles hinchados es agua, lo que indica que la comodidad de uso y la permeabilidad al oxígeno de estos geles está en línea con las lentes de contacto convencionales. Estos estudios indicaron que el CBIP, y no una mayor porosidad o área de superficie del gel, es responsable de las propiedades de carga mejoradas. También demostró que el proceso de carga no afecta la velocidad de hinchamiento de la matriz polimérica.The equilibrium swelling studies in DI water and 0.5 mg / ml of ketotifen concentrated solution indicated that the recognizable nets and control were statistically equal and that 40% of the swollen gels is water, indicating that comfort of use and the oxygen permeability of these gels is in line with conventional contact lenses. These studies indicated that the CBIP, and not a greater porosity or gel surface area, is responsible for the improved load properties. He also showed that the charging process does not affect the swelling speed of the polymer matrix.

Otros estudios sobre las propiedades mecánicas de los geles han mostrado módulos de almacenamiento y pérdida, temperaturas de transición vítrea y factores de amortiguación comparables a los de las lentes de contacto convencionales (datos no mostrados). Cada gel producido era ópticamente transparente y tenía suficiente viscoelasticidad para ser moldeado en películas delgadas (para diferencias refractivas) Other studies on the mechanical properties of the gels have shown storage and loss modules, glass transition temperatures and damping factors comparable to those of conventional contact lenses (data not shown). Each gel produced was optically clear and had sufficient viscoelasticity to be molded into thin films (for refractive differences)

CONCLUSIÓN:CONCLUSION:

La cinética de la polimerización en presencia de la plantilla revela mecanismos de interacción y proporciona criterios con los que se pueden elegir experimentalmente otros sistemas de monómeros de plantilla. El uso de un enfoque biomimético para sintetizar polímeros de hidrogel reconocibles ha llevado al desarrollo de un sistema de administración de fármacos oftálmicos utilizando lentes de contacto formadas a partir del polímero de hidrogel reconocible. El sistema de administración de fármacos oftálmicos de la presente invención puede proporcionar una biodisponibilidad y eficacia mejoradas de la administración de fármacos y exhibir una liberación controlada en el tiempo del fármaco. El sistema de administración de fármacos oftálmicos se puede adaptar para exhibir las propiedades adecuadas para la terapia farmacológica prevista y tiene el potencial de reemplazar las terapias tradicionales de gotas oculares y otros métodos.The kinetics of the polymerization in the presence of the template reveals interaction mechanisms and provides criteria with which other monomer systems can be chosen experimentally. The use of a biomimetic approach to synthesize recognizable hydrogel polymers has led to the development of an ophthalmic drug delivery system using contact lenses formed from the recognizable hydrogel polymer. The ophthalmic drug delivery system of the present invention can provide improved bioavailability and efficacy of drug administration and exhibit a controlled release over time of the drug. The ophthalmic drug delivery system can be adapted to exhibit the properties suitable for the intended pharmacological therapy and has the potential to replace traditional eye drops therapies and other methods.

La presente invención se ha descrito en términos de realizaciones específicas que incorporan detalles para facilitar la comprensión de los principios de construcción y funcionamiento de la invención. The present invention has been described in terms of specific embodiments that incorporate details to facilitate the understanding of the principles of construction and operation of the invention.

Claims (11)

REIVINDICACIONES 1. Un método para preparar un sistema de administración de fármacos, que comprende:A method for preparing a drug delivery system, comprising: a) sintetizar o seleccionar un monómero o monómeros funcionalizados mediante la identificación de sitios receptores o moléculas asociados con un tejido biológico diana a tratar con un medicamento, en el que las porciones funcionalizadas del monómero o monómeros funcionalizados se sintetizan para parecerse química y/o estructuralmente a sitios receptores o moléculas que están asociados con el mecanismo biológico de acción del fármaco;a) synthesizing or selecting a functionalized monomer or monomers by identifying receptor sites or molecules associated with a target biological tissue to be treated with a medicament, wherein the functionalized portions of the functionalized monomer or monomers are synthesized to look like chemical and / or structurally to receptor sites or molecules that are associated with the biological mechanism of action of the drug; b) formar un hidrogel polimérico reconocible, en el que la formación del hidrogel polimérico comprende formar una solución que comprende cantidades de un fármaco, el monómero o monómeros funcionalizados y un monómero de reticulación e iniciar la copolimerización del monómero o monómeros funcionalizados y el monómero de reticulación yb) forming a recognizable polymeric hydrogel, wherein the formation of the polymeric hydrogel comprises forming a solution comprising amounts of a drug, the functionalized monomer or monomers and a crosslinking monomer and initiating the copolymerization of the functionalized monomer or monomers and the monomer of crosslinking and c) formar el hidrogel polimérico en lentes de contacto.c) forming the polymeric hydrogel in contact lenses. 2. El método de la reivindicación 1, en el que el fármaco se selecciona del grupo que consiste en un antibiótico, un antiinflamatorio, un antihistamínico, un agente antiviral, un fármaco contra el cáncer, un anestésico, un cicloplégico, un midriático, un agente lubricante, un descongestionante, un vasoconstrictor, un inmunosupresor, un agente inmunomodulador, un agente antiglaucoma y un antiinfeccioso.2. The method of claim 1, wherein the drug is selected from the group consisting of an antibiotic, an antiinflammatory, an antihistamine, an antiviral agent, a cancer drug, an anesthetic, a cycloplegic, a mydriatic, a lubricating agent, a decongestant, a vasoconstrictor, an immunosuppressant, an immunomodulatory agent, an anti-glaucoma agent and an anti-infective agent. 3. El método de la reivindicación 1, que comprende además lavar una porción del fármaco de las lentes de contacto y cargar las lentes de contacto con un fármaco empapando las lentes de contacto en una solución acuosa de fármaco.The method of claim 1, further comprising washing a portion of the drug from the contact lenses and charging the contact lenses with a drug by soaking the contact lenses in an aqueous solution of drug. 4. El método de la reivindicación 3, en el que el fármaco se selecciona del grupo que consiste en un antibiótico, un antiinflamatorio, un antihistamínico, un agente antiviral, un fármaco contra el cáncer, un anestésico, un cicloplégico, un midriático, un agente lubricante, un descongestionante, un vasoconstrictor, un inmunosupresor, un agente inmunomodulador, un agente antiglaucoma, un antiinfeccioso y un agonista alfa adrenérgico.4. The method of claim 3, wherein the drug is selected from the group consisting of an antibiotic, an antiinflammatory, an antihistamine, an antiviral agent, a cancer drug, an anesthetic, a cycloplegic, a mydriatic, a lubricating agent, a decongestant, a vasoconstrictor, an immunosuppressant, an immunomodulatory agent, an anti-glaucoma agent, an anti-infective agent and an alpha-adrenergic agonist. 5. El método de la reivindicación 4, en el que el fármaco es un antihistamínico y los monómeros funcionalizados se seleccionan para imitar el ácido aspártico, la asparagina y la tirosina, en el que los monómeros funcionalizados comprenden ácido acrílico, acrilamida y N-vinilpirrolidinona.The method of claim 4, wherein the drug is an antihistamine and the functionalized monomers are selected to mimic aspartic acid, asparagine and tyrosine, wherein the functionalized monomers comprise acrylic acid, acrylamide and N-vinylpyrrolidinone . 6. El método de la reivindicación 5, en el que el fármaco es fumarato de ketotifeno.6. The method of claim 5, wherein the drug is ketotifen fumarate. 7. Una lente de contacto formada a partir de una matriz de hidrogel polimérica reconocible, dicha matriz de hidrogel polimérica que está formada de:7. A contact lens formed from a recognizable polymeric hydrogel matrix, said polymer hydrogel matrix which is formed of: a) un monómero o monómeros funcionalizados sintetizados o seleccionados identificando sitios receptores o moléculas asociados con un tejido biológico diana a tratar con un fármaco, en el que las porciones funcionalizadas del monómero o monómeros funcionalizados se sintetizan para parecerse química y/o estructuralmente o imitan los sitios receptores o las moléculas que están asociados con el mecanismo biológico de acción del fármaco;a) a functionalized monomer or monomers synthesized or selected by identifying receptor sites or molecules associated with a target biological tissue to be treated with a drug, wherein the functionalized portions of the functionalized monomer or monomers are synthesized to be chemically and / or structurally or mimic the receptor sites or molecules that are associated with the biological mechanism of action of the drug; b) un fármaco; yb) a drug; Y c) un monómero de reticulación;c) a crosslinking monomer; para su uso en la dispensación del medicamento a un tejido biológico.for use in dispensing the medication to a biological tissue. 8. La lente de contacto de la reivindicación 7, en la que el fármaco se selecciona del grupo que consiste en un antibiótico, un antiinflamatorio, un antihistamínico, un agente antiviral, un fármaco contra el cáncer, un anestésico, un cicloplégico, un midriático, un agente lubricante, un descongestionante, un vasoconstrictor, un inmunosupresor, un agente inmunomodulador, un agente antiglaucoma, un antiinfeccioso y un agonista alfa adrenérgico.The contact lens of claim 7, wherein the drug is selected from the group consisting of an antibiotic, an antiinflammatory, an antihistamine, an antiviral agent, a cancer drug, an anesthetic, a cycloplegic, a mydriatic , a lubricating agent, a decongestant, a vasoconstrictor, an immunosuppressant, an immunomodulatory agent, an anti-glaucoma agent, an anti-infective agent and an alpha-adrenergic agonist. 9. La lente de contacto de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, en la que dicho uso comprende además volver a cargar la matriz de hidrogel polimérico con el fármaco empapando la matriz de hidrogel polimérico en una solución acuosa del fármaco.The contact lens of claim 7 or claim 8, wherein said use further comprises reloading the polymeric hydrogel matrix with the drug by soaking the polymer hydrogel matrix in an aqueous solution of the drug. 10. La lente de contacto de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en la que el fármaco es un antihistamínico, en la que los monómeros funcionalizados comprenden ácido acrílico, acrilamida y N-vinilpirrolidinona.The contact lens of any one of claims 7 to 9, wherein the drug is an antihistamine, wherein the functionalized monomers comprise acrylic acid, acrylamide and N-vinylpyrrolidinone. 11. La lente de contacto de la reivindicación 10, en la que el fármaco es fumarato de ketotifeno. 11. The contact lens of claim 10, wherein the drug is ketotifen fumarate.
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