FR2805269A1

FR2805269A1 - New cationic polymers comprising polyhydroxylated backbone grafted with cationic ligands, are degradable in vivo at controlled rate and useful as carriers for e.g. drugs, vaccines or cosmetic agents

Info

Publication number: FR2805269A1
Application number: FR0002102A
Authority: FR
Inventors: De Ignacio Miguel; Valerie Rieumajou; Roger Kravtzoff; Didier Betbetder
Original assignee: Biovector Therapeutics SA
Current assignee: Biovector Therapeutics SA
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2001-08-24

Abstract

New cationic polymers (I) consist of a polyhydroxylated polymeric backbone (A) on which cationic ligands (B) are grafted by bonds hydrolyzable in physiological media, such that the rate of degradation is controlled by the structure of (B). Independent claims are also included for: (1) polymeric matrices (II), obtained by crosslinking or copolymerizing (I) or by grafting specific (B) of formula R1R2R3N<+>-Y-COO<-> (B') onto previously crosslinked or copolymerized (A); (2) preparation of (I), by esterifying the hydroxy groups of (A) with (B) in carboxy-activated form; and (3) preparation of (II) by esterification as in (2), where (A) is crosslinked or copolymerized before or after the esterification reaction. Y = optionally substituted, saturated or unsaturated 1-16C aliphatic chain; R1-R3 = H or Me (preferably all Me).

Description

La présente invention concerne de nouveaux types de polymères ou matrices polymériques cationiques, dégradables dans l'organisme, et à vitesse de dégradation contrôlée, utilisables en tant que tels ou comme vecteurs de différents composés, en particulier des molécules à activité biologique. Elle se rapporte également à un procédé de fabrication de tels polymères ou matrices. The present invention relates to new types of cationic polymers or polymeric matrices, degradable in the organism, and at a controlled rate of degradation, which can be used as such or as vectors for various compounds, in particular molecules with biological activity. It also relates to a process for manufacturing such polymers or matrices.

Les polymères cationiques sont extrêmement utiles dans les domaines pharmaceutiques, cosmétiques ou alimentaires. En effet, la charge positive portée par de tels polymères leur permet de présenter les propriétés suivantes : - des propriétés de bioadhésion (en particulier aux membranes biologiques et aux muqueuses) et de complexation, - des propriétés de transport et de protection de substances diverses, - des propriétés d'amélioration des réponses immunitaires. Cationic polymers are extremely useful in the pharmaceutical, cosmetic or food fields. Indeed, the positive charge carried by such polymers allows them to exhibit the following properties: - properties of bioadhesion (in particular to biological membranes and to the mucous membranes) and of complexation, - properties of transport and protection of various substances, - properties of improving immune responses.

Ces propriétés sont observées pour tous les types de polymères cationiques, indépendamment des autres fonctionnalités (en particulier la réticulation), et/ou de leur forme (micro- ou nano- particules, films, patchs...). These properties are observed for all types of cationic polymers, independently of other functionalities (in particular crosslinking), and / or of their form (micro- or nanoparticles, films, patches, etc.).

L'utilisation de ligands cationiques résulte en une charge positive du polymère, ce qui permet de stabiliser de nombreux principes actifs. En effet, beaucoup de molécules ayant une activité biologique portent des charges globales négatives et leur association avec la matrice polymérique est améliorée par les charges positives. Les polymères cationiques sont donc très intéressants pour le transport et la protection de molécules chargées négativement. The use of cationic ligands results in a positive charge of the polymer, which makes it possible to stabilize many active ingredients. Indeed, many molecules having a biological activity carry negative overall charges and their association with the polymer matrix is improved by the positive charges. Cationic polymers are therefore very useful for the transport and protection of negatively charged molecules.

Par ailleurs, la bioadhésion se traduit par une propriété de mucoadhésion et par une propriété d'interaction de ces polymères avec des membranes biologiques. Furthermore, bioadhesion results in a mucoadhesion property and in an interaction property of these polymers with biological membranes.

On peut donc transporter un principe actif et l'amener de façon préférentielle à pénétrer ou rester en contact avec une muqueuse ou une membrane cellulaire. It is therefore possible to transport an active principle and bring it preferentially to penetrate or remain in contact with a mucous membrane or a cell membrane.

Ainsi, des polymères naturels cationiques comme le chitosan sont utilisés pour améliorer l'administration de substances par voie mucosale (principalement nasale ou vaginale), c'est le cas par exemple de peptides comme l'insuline (Illum et al. Pharm. Res. (1994) 11, p 1186 ; Felt et al. Drug. Dev. Ind. Pharm. (1998) 24, Thus, cationic natural polymers such as chitosan are used to improve the administration of substances by the mucosal route (mainly nasal or vaginal), this is the case for example of peptides such as insulin (Illum et al. Pharm. Res. (1994) 11, p 1186; Felt et al. Drug. Dev. Ind. Pharm. (1998) 24,

p979). Dans le cas de particules de poly # caprolactone recouvertes de chitosan ou du polymère cationique poly-L-lysine, la couche cationique mucoadhésive ainsi obtenue permet d'augmenter la pénétration dans la cornée des substances actives transportées par ces systèmes de délivrance oculaire (Int. J. Pharmaceutics (1997) 153, p41). Des particules cationiques à base de polysaccharide fonctionnalisé avec des fonctions ammonium quaternaire (EP 687 173) ont été décrites comme possédant une importante capacité de résidence dans la muqueuse nasale (Kravtzoff et al. Proceed. Int'l. Symp. Control Rel. Bioact. Mater. (1998) 25, p818). Ces mêmes nanoparticules sont capables de transporter des médicaments de charge opposée, de les protéger et d'améliorer leur efficacité, par exemple dans le cas d'oligonucléotides antisens (WO 98/29557). Des polymères cationiques comme par exemple les dendrimères de polyéthylèneimine ont montré leur capacité à transporter et à protéger de l'ADN et à améliorer sa pénétration cellulaire, ainsi que le niveau de transfection obtenu (O. Boussif et al. Proc.Natl. Acad. Sci. USA (1995) 92, p7297). p979). In the case of particles of poly # caprolactone coated with chitosan or of the cationic polymer poly-L-lysine, the cationic mucoadhesive layer thus obtained makes it possible to increase the penetration into the cornea of the active substances transported by these ocular delivery systems (Int. J. Pharmaceutics (1997) 153, p41). Cationic particles based on a polysaccharide functionalized with quaternary ammonium functions (EP 687 173) have been described as having a high capacity of residence in the nasal mucosa (Kravtzoff et al. Proceed. Int'l. Symp. Control Rel. Bioact. Mater. (1998) 25, p818). These same nanoparticles are capable of transporting drugs of opposite charge, of protecting them and of improving their efficiency, for example in the case of antisense oligonucleotides (WO 98/29557). Cationic polymers such as, for example, polyethyleneimine dendrimers have shown their ability to transport and protect DNA and to improve its cell penetration, as well as the level of transfection obtained (O. Boussif et al. Proc.Natl. Acad. Sci. USA (1995) 92, p7297).

Par ailleurs, que ce soit pour le chitosan ou pour les polymères cationiques décrits précédemment, il a été montré que leur adjonction à des antigènes vaccinaux permet d'améliorer et même d'induire des réponses immunitaires tout à fait acceptables quand ils sont administrés par voie nasale (WO 97/20576, WO 98/29099). L'amélioration de réponses immunitaires obtenues par voie injectable a été par ailleurs décrite pour plusieurs polymères polyioniques, anioniques ou cationiques (Paine et al. Vaccine (1998) 16, p92). Cependant, l'effet d'induction de réponses immunitaires par voie mucosale a été principalement décrit pour des polymères cationiques. Moreover, whether for chitosan or for the cationic polymers described above, it has been shown that their addition to vaccine antigens makes it possible to improve and even induce completely acceptable immune responses when they are administered by the route. nasal (WO 97/20576, WO 98/29099). The improvement of immune responses obtained by injection has also been described for several polyionic, anionic or cationic polymers (Paine et al. Vaccine (1998) 16, p92). However, the effect of inducing immune responses via the mucosal route has mainly been described for cationic polymers.

Il semble dans ce cas, que les polymères possédant des fonctions cationiques type ammonium quaternaire soient plus efficaces que les polymères possédant des fonctions amine primaires (comme le chitosan) où le degré d'ionisation des fonctions aminées est très dépendant du pH. It seems in this case, that the polymers having cationic functions of quaternary ammonium type are more effective than the polymers having primary amine functions (such as chitosan) where the degree of ionization of the amino functions is very dependent on the pH.

On connaît des procédés de greffage de ligands cationiques, par exemple ceux décrits dans le brevet européen EP 687 173, qui concernent un greffage de charges positives (ammoniums quaternaires) sur des polysaccharides par réaction avec le glycidyltriméthylammonium (GTMA). On peut aussi citer les méthodes de quaternisation du chitosan (Kotze et al. Pharm Res (1997), 14, p1 197). Processes for grafting cationic ligands are known, for example those described in European patent EP 687 173, which relate to grafting of positive charges (quaternary ammoniums) onto polysaccharides by reaction with glycidyltrimethylammonium (GTMA). Mention may also be made of the methods of quaternization of chitosan (Kotze et al. Pharm Res (1997), 14, p1 197).

Toutefois la plupart des procédés actuels de greffage de charges positives à un squelette polymérique ne sont pas totalement satisfaisants pour leur utilisation en pratique, dans la mesure où les liaisons (polymère - ligand ionique) ne sont pas facilement biodégradables. Ainsi, les greffages par l'intermédiaire de liaisons éther ou amide sont stables, et l'élimination d'un polymère ainsi chargé peut s'avérer difficile, en particulier dans le cas d'une utilisation parentérale. However, most of the current methods of grafting positive charges to a polymeric backbone are not completely satisfactory for their use in practice, insofar as the bonds (polymer - ionic ligand) are not easily biodegradable. Thus, the grafts via ether or amide bonds are stable, and the elimination of a polymer thus charged can prove to be difficult, in particular in the case of parenteral use.

D'autres polymères polysaccharidiques ont aussi été développés, pour des applications alimentaires, en particulier anti-cholestérol (EP 319 645). Dans ce cadre, la propriété thérapeutique recherchée provient d'un effet séquestrant irréversible des sels biliaires et la propriété de biodégradabilité serait plutôt gênante. Other polysaccharide polymers have also been developed, for food applications, in particular anti-cholesterol (EP 319 645). In this context, the desired therapeutic property comes from an irreversible sequestering effect of the bile salts and the property of biodegradability would be rather troublesome.

Ainsi, il existe un besoin de définir de nouveaux types de polymères, qui soient chargés positivement, mais néanmoins facilement dégradables dans l'organisme et qui donnent naissance à des produits de dégradation non toxiques ou naturels, eux mêmes biodégradables, bioéliminables ou bioassimilables. Thus, there is a need to define new types of polymers, which are positively charged, but nevertheless easily degradable in the organism and which give rise to non-toxic or natural degradation products, themselves biodegradable, bioeliminable or bioassimilable.

La Demanderesse se propose de répondre à cette demande en proposant un nouveau type de polymères cationiques, pour lesquels la liaison (squelette polymérique) - (ligand cationique) est une liaison labile qui peut être hydrolysée in vivo ou dans des conditions physiologiques, la vitesse de dégradation étant modulable en fonction du ligand utilisé. The Applicant proposes to respond to this request by proposing a new type of cationic polymers, for which the bond (polymeric backbone) - (cationic ligand) is a labile bond which can be hydrolyzed in vivo or under physiological conditions, the rate of degradation being modulable depending on the ligand used.

Ces polymères sont facilement éliminés de l'organisme après administration parentérale et leur dégradation peut être modulée entre quelques heures et quelques semaines. La dégradation de ces polymères conduit à des produits non toxiques, complètement bioéliminables ou bioassimilables. Les problèmes liés à la toxicité à long terme ou à l'accumulation du produit dans l'organisme devraient être supprimés. These polymers are easily eliminated from the body after parenteral administration and their degradation can be modulated between a few hours and a few weeks. The degradation of these polymers leads to non-toxic products which can be completely bio-eliminated or bioassimilated. Problems related to long-term toxicity or the accumulation of the product in the body should be eliminated.

Pour des applications thérapeutiques, la notion de dégradation est mieux adaptée que la notion de biodégradation. En effet, la biodégradation implique que des systèmes enzymatiques appropriés soient présents à l'endroit où le polymère ou le système polymérique doit être dégradé. La biodégradation est alors dépendante de facteurs comme le site d'injection ou le site d'accumulation du produit. Si l'on recherche une dégradation contrôlée et prévisible, l'homme du métier préférera des systèmes de stabilité connue, où la dégradation est le résultat d'une cinétique For therapeutic applications, the concept of degradation is better suited than the concept of biodegradation. Indeed, biodegradation implies that appropriate enzyme systems are present at the location where the polymer or the polymeric system is to be degraded. Biodegradation is then dependent on factors such as the site of injection or the site of accumulation of the product. If one seeks a controlled and predictable degradation, those skilled in the art will prefer systems of known stability, where the degradation is the result of a kinetics.

d'hydrolyse chimique spontanée, indépendante de tout autre facteur et connue d'avance (Vert. Proceed. Int'l Symp. Control. Rel. Bioact. Mater. (1999) 26, p228). of spontaneous chemical hydrolysis, independent of any other factor and known in advance (Vert. Proceed. Int'l Symp. Control. Rel. Bioact. Mater. (1999) 26, p228).

Dans le cas des polymères selon l'invention, les systèmes de dégradation biologiques peuvent également participer à accélérer le processus de dégradation mais quel que soit l' impact de leur participation, on peut être sûr que le système se dégradera par lui même. In the case of the polymers according to the invention, the biological degradation systems can also participate in accelerating the degradation process but whatever the impact of their participation, one can be sure that the system will degrade by itself.

Les polymères selon l'invention ont été conçus avec l'avantage fondamental que la vitesse de dégradation in vitro et in vivo peut être modulée par le type de greffon utilisé. The polymers according to the invention have been designed with the fundamental advantage that the rate of degradation in vitro and in vivo can be modulated by the type of graft used.

Afin d'assurer l'élimination de ces polymères cationiques il est entendu que le squelette polymérique de base ayant servi de support au greffage de la charge cationique, doit être lui même biorésorbable, biodégradable ou bioéliminable. Par ailleurs, et comme cela sera précisé plus loin, le squelette polymérique possède des fonctions hydroxyle (- OH) libres, ce qui lui donne un caractère polyhydroxylé . In order to ensure the elimination of these cationic polymers, it is understood that the basic polymeric backbone which served as a support for the grafting of the cationic charge, must itself be bioresorbable, biodegradable or bioeliminable. Moreover, and as will be specified later, the polymeric backbone has free hydroxyl (- OH) functions, which gives it a polyhydroxylated character.

Par hydrolysable, in vivo, ou en milieu physiologique , on entend que les liaisons sont dégradées lorsqu'on les soumet à des conditions semblables à celles rencontrées in vivo en milieu physiologique, à savoir à un pH compris entre 6,8 et 7,7 et à une température comprise entre 36,7 C et 37,4 C. Les conditions physiologiques concernent en général un pH d'environ 7,4 et une température d'environ 37 C. Toutefois, il est important de noter que les conditions physiologiques peuvent être variables en fonction du site et de la voie d'administration. En effet, si l'on peut considérer que la température est voisine de 37 C, le pH et la force ionique sont très variables en fonction de la voie d'administration. By hydrolyzable, in vivo, or in a physiological medium, it is meant that the bonds are degraded when they are subjected to conditions similar to those encountered in vivo in a physiological medium, namely at a pH between 6.8 and 7.7 and at a temperature between 36.7 C and 37.4 C. Physiological conditions generally relate to a pH of about 7.4 and a temperature of about 37 C. However, it is important to note that physiological conditions may vary depending on the site and the route of administration. Indeed, if we can consider that the temperature is close to 37 ° C., the pH and the ionic strength are very variable depending on the route of administration.

Ainsi la présente invention concerne des polymères polyhydroxylés sur lesquels sont greffés des ligands cationiques contenant en outre au moins une fonction carboxyle, par l'intermédiaire d'une liaison ester entre ladite fonction carboxyle du ligand et un groupement hydroxyle de ladite matrice polyhydroxylée. Thus, the present invention relates to polyhydroxylated polymers onto which are grafted cationic ligands further containing at least one carboxyl function, via an ester bond between said carboxyl function of the ligand and a hydroxyl group of said polyhydroxy matrix.

Cette liaison est une liaison labile qui est hydrolysable en milieu physiologique. This bond is a labile bond which is hydrolyzable in a physiological medium.

Ceci assure la bioélimination du polymère cationique obtenu. This ensures the bioelimination of the cationic polymer obtained.

Le procédé de préparation d'un tel polymère cationique fait également partie de l'invention. The process for preparing such a cationic polymer is also part of the invention.

L'utilisation de réactifs non toxiques pour la fabrication de ces polymères permet d'obtenir également des produits de dégradation non toxiques, ce qui est un élément très important en particulier pour l'industrie pharmaceutique. The use of non-toxic reagents for the manufacture of these polymers also makes it possible to obtain non-toxic degradation products, which is a very important element in particular for the pharmaceutical industry.

La liaison labile ( matrice - ligands ) hydrolysable en milieu physiologique est donc, de manière préférée, une liaison ester entre les groupements hydroxyles des monomères constituant la matrice polymérique polyhydroxylée et les ligands. The labile bond (matrix - ligands) hydrolyzable in a physiological medium is therefore, preferably, an ester bond between the hydroxyl groups of the monomers constituting the polyhydroxylated polymeric matrix and the ligands.

La présence de charges cationiques sur les ligands assure la labilité de la liaison, par déstabilisation de la fonction ester due à l'effet électroattracteur de la charge positive. De manière préférée, les ligands cationiques utilisés portent la charge positive par l'intermédiaire de fonctions ammoniums quaternaires. The presence of cationic charges on the ligands ensures the lability of the bond, by destabilization of the ester function due to the electron-withdrawing effect of the positive charge. Preferably, the cationic ligands used carry the positive charge via quaternary ammonium functions.

Une mise en #uvre particulière de la présente invention utilise les ligands répondant à la formule (1) définie ci-dessous, afin de réaliser le greffage de charges cationiques sur la matrice polymérique. En particulier, on préfère la bétaïne, la butyrobétaïne, la valérobétaïne, la carnitine ou leurs dérivés. Ces produits portent en effet un groupement carboxyle d'un côté de la molécule et une fonction ammonium quaternaire de l'autre côté. A particular implementation of the present invention uses the ligands corresponding to formula (1) defined below, in order to carry out the grafting of cationic charges on the polymeric matrix. In particular, betaine, butyrobetaine, valerobetaine, carnitine or their derivatives are preferred. These products indeed carry a carboxyl group on one side of the molecule and a quaternary ammonium function on the other side.

La bétaïne et ses dérivés sont des composés naturels, connus pour leur biodégradabilité et leur non toxicité. La bétaïne (ou glycine bétaïne) est le produit d'oxydation enzymatique de la choline, et la butyrobétaïne se trouve aussi abondamment dans la nature, comme produit de déshydroxylation de la carnitine. Betaine and its derivatives are natural compounds known for their biodegradability and non-toxicity. Betaine (or glycine betaine) is the enzymatic oxidation product of choline, and butyrobetaine is also found abundantly in nature, as a dehydroxylation product of carnitine.

La valérobétaïne est présente dans certaines algues et peut être obtenue facilement par voie sytnhétique. Valerobetaine is present in some algae and can be easily obtained sytnhetically.

La formule générale de ligands utilisables dans la présente invention est la suivante : - OOC - Y - N (CH3)3+ formule générale ( 1 ) ou, pour la forme saline :
HOOC - Y - N (CH3)3+ X - où Y est une chaîne aliphatique de 1 à 16 carbones, saturée ou non, ramifiée ou non, substituée ou non ;
X -est un contre-ion (anion) quelconque, de préférence Cl-, Br-, l'ou F-. The general formula of ligands which can be used in the present invention is as follows: - OOC - Y - N (CH3) 3+ general formula (1) or, for the salt form:
HOOC - Y - N (CH3) 3+ X - where Y is an aliphatic chain of 1 to 16 carbons, saturated or not, branched or not, substituted or not;
X - is any counterion (anion), preferably Cl-, Br-, or F-.

Les différents membres de la famille des bétaïnes se distinguent par le groupement Y. Les plus communs sont :
Glycine bétaïne Y= - CH2 - The different members of the betaine family are distinguished by the Y group. The most common are:
Glycine betaine Y = - CH2 -

Butyrobétaïne Y= - (CH2) 3 -
Valérobétaïne Y= - (CH2) 4 -
Camitine Y= - CH2-CHOH-CH2 -
D'autres bétaïnes naturelles sont connues comme la proline bétaïne par exemple, mais celle-ci est considérée comme un alcaloïde, ce qui peut limiter son utilisation. D'autres, non naturelles, à chaîne linéaire plus longue peuvent être facilement obtenues par quaternarisation de la triméthyl amine avec des carboxy alkyl bromures ou chlorures, un exemple étant donné par la réaction 1. Butyrobetaine Y = - (CH2) 3 -
Valerobetaine Y = - (CH2) 4 -
Camitine Y = - CH2-CHOH-CH2 -
Other natural betaines are known like proline betaine for example, but this is considered to be an alkaloid, which can limit its use. Others, unnatural, with a longer straight chain can be easily obtained by quaternization of the trimethyl amine with carboxy alkyl bromides or chlorides, an example being given by reaction 1.

Réaction 1 HOOC-M-CH2Br + N(CH3)3 HOOC-M-CH2-N(CH3)3+ Br (dans laquelle M-CH2- est équivalent au Y décrit précédemment excepté dans le cas de la glycine bétaïne où M est inexistant, car Y =-CH2-). Reaction 1 HOOC-M-CH2Br + N (CH3) 3 HOOC-M-CH2-N (CH3) 3+ Br (in which M-CH2- is equivalent to the Y described above except in the case of glycine betaine where M is non-existent, because Y = -CH2-).

Leur activation afin de pouvoir estérifier un groupement hydroxyle présent dans un polymère est aussi aisément réalisée par les techniques d'activation des fonctions carboxylate connues de l'homme de métier (préparation d'halogénures d'acide, d'anhydrides ou d'esters activés), notamment la préparation de chlorures d'acide à l'aide du chlorure d'oxalyle (ou chlorure de thionyle), comme cela est exemplifié par la réaction 2. Their activation in order to be able to esterify a hydroxyl group present in a polymer is also easily carried out by the techniques for activating the carboxylate functions known to those skilled in the art (preparation of acid halides, anhydrides or activated esters. ), in particular the preparation of acid chlorides using oxalyl chloride (or thionyl chloride), as exemplified by reaction 2.

Réaction 2 HOOC-R + COCI-COCI C10C-R + HC1 + CO + C02 (où R correspond à l'ensemble -Y-N(CH3)3+ X -décrit dans la formule 1). Reaction 2 HOOC-R + COCI-COCI C10C-R + HC1 + CO + C02 (where R corresponds to the group -Y-N (CH3) 3+ X -described in formula 1).

Une fois l'halogénure d'acide, l'anhydride ou l'ester activé obtenu, le greffage de ce composé sur un groupement hydroxyle relève de la chimie classique et connue de l'homme du métier dans le cadre des méthodes d'estérification d'alcools, résumée dans la réaction 3. Once the acid halide, the anhydride or the activated ester has been obtained, the grafting of this compound onto a hydroxyl group is a matter of standard chemistry known to those skilled in the art in the context of esterification methods. alcohols, summarized in reaction 3.

Réaction 3 (Polymère)-OH + AOC-R (Polymère) -OOC-R où R = -Y-N(CH3)3+ X -défini dans la formule générale (1)
A = Cl, Br, I,-O-CO-R, ester activé. Reaction 3 (Polymer) -OH + AOC-R (Polymer) -OOC-R where R = -YN (CH3) 3+ X -defined in general formula (1)
A = Cl, Br, I, -O-CO-R, activated ester.

Les dérivés de la bétaïne n'avaient jamais été utilisés précédemment pour cationiser un polymère par une liaison ester, précisément parce que l'on sait que la liaison ester qui se forme avec le polysaccharide est déstabilisée par l'effet électroattracteur du groupement triméthylammonium de la bétaïne sur la liaison ester, en fonction des conditions de pH et/ou de température. Betaine derivatives had never been used previously to cationize a polymer with an ester bond, precisely because it is known that the ester bond which forms with the polysaccharide is destabilized by the electron-withdrawing effect of the trimethylammonium group of the betaine on the ester bond, depending on the pH and / or temperature conditions.

Ainsi, par exemple, la fonctionnalisation d'un polymère polyhydroxylé avec de la glycine bétaïne produit un polymère cationique dont la charge cationique est Thus, for example, the functionalization of a polyhydric polymer with glycine betaine produces a cationic polymer whose cationic charge is

stable à pH acide (pH 4-5) mais celui-ci s'hydrolyse spontanément et ceci d'autant plus vite que le pH est plus élevé. La durée de vie de cet ester en conditions physiologiques (pH 7,4 ; 37 C) est à peine de quelques heures. stable at acidic pH (pH 4-5) but this hydrolyses spontaneously and this all the more quickly as the pH is higher. The lifespan of this ester under physiological conditions (pH 7.4; 37 C) is barely a few hours.

La Demanderesse a montré que le fait d'éloigner la fonction ammonium quaternaire de la liaison ester augmente la stabilité de celle-ci de façon très forte. Ainsi, un polymère polyhydroxylé estérifié avec de la butyrobétaïne a une durée de vie de quelques jours en conditions physiologiques et un polymère dérivé par la valérobétaïne a une durée de vie de quelques semaines. The Applicant has shown that the fact of removing the quaternary ammonium function from the ester bond increases the stability of the latter very significantly. Thus, a polyhydroxylated polymer esterified with butyrobetaine has a shelf life of a few days under physiological conditions and a polymer derived by valerobetaine has a shelf life of a few weeks.

C'est l'un des intérêts de la présente invention que d'obtenir des polymères ou matrices cationiques pouvant être déstabilisés et s'hydrolyser dans certaines conditions, et dont les caractéristiques de dégradation peuvent être contrôlées en choisissant le type de ligand que l'on greffe pour obtenir un polymère selon l'invention. It is one of the interests of the present invention to obtain cationic polymers or matrices which can be destabilized and hydrolyze under certain conditions, and whose degradation characteristics can be controlled by choosing the type of ligand that the grafting is carried out in order to obtain a polymer according to the invention.

Des polymères plus stables peuvent être obtenus en utilisant des bétaïnes synthétiques possédant des chaînes Y plus longues, des chaînes Y ramifiées ou des chaînes Y possédant des groupements intermédiaires susceptibles de moduler l'effet électroattracteur de la fonction ammonium quaternaire. Tous les polymères ainsi obtenus sont stables à des pH plus faibles (normalement pH 4-6) et pour les plus instables la conservation à basse température ou à l'état sec est souhaitable. More stable polymers can be obtained by using synthetic betaines having longer Y chains, branched Y chains or Y chains having intermediate groups capable of modulating the electron-withdrawing effect of the quaternary ammonium function. All the polymers thus obtained are stable at lower pHs (normally pH 4-6) and for the more unstable, storage at low temperature or in a dry state is desirable.

La Demanderesse a simplifié la notion de déstabilisation de la fonction ester par effet électroattracteur , sachant que la réalité est probablement plus complexe. La modification de la réactivité de la fonction carboxylate dans le cas décrit dans la présente invention est plus probablement le résultat d'un ensemble d'effets et notamment d'un effet électroattracteur, d'un effet de champ dû à la proximité de la fonction cationique et d'un effet stérique principalement dû au type de substituants présentés dans la fonction aminée. The Applicant has simplified the notion of destabilization of the ester function by electron-withdrawing effect, knowing that the reality is probably more complex. The modification of the reactivity of the carboxylate function in the case described in the present invention is more probably the result of a set of effects and in particular of an electron-withdrawing effect, of a field effect due to the proximity of the function. cationic and a steric effect mainly due to the type of substituents presented in the amino function.

Ainsi, d'autres amines d'ordre inférieur (amines tertiaires, secondaires ou primaires) présentent également un pouvoir électroattracteur qui, bien que moins fort que pour les ammoniums quaternaires, peut être suffisant pour permettre la modulation de la stabilité d'un ester adjacent. Ainsi, les composés pouvant servir à une mise en #uvre de l'invention répondent à une formule générale pouvant être exprimée de la façon suivante : Thus, other lower order amines (tertiary, secondary or primary amines) also exhibit electron-withdrawing power which, although less strong than for quaternary ammoniums, may be sufficient to allow modulation of the stability of an adjacent ester. . Thus, the compounds which can be used for an implementation of the invention correspond to a general formula which can be expressed as follows:

ou, pour sa forme saline :

où X- et Y ont la même définition que dans la formule (1) et R1, R2, R3, identiques ou différents sont choisis parmi-H et-CH3.

or, for its saline form:

where X- and Y have the same definition as in formula (1) and R1, R2, R3, identical or different, are chosen from -H and -CH3.

Il est clair que, en fonction de la voie d'administration du polymère, les pH et températures auxquels il va être confronté sont variables, d'où l'intérêt d'avoir une famille de composés permettant de moduler cette dégradation. It is clear that, depending on the route of administration of the polymer, the pH and temperatures with which it will be confronted are variable, hence the advantage of having a family of compounds making it possible to modulate this degradation.

On peut envisager par exemple l'utilisation de ces polymères, ou de matrices construites à partir de ces polymères, pour une application de relargage de composés par voie orale. Les polymères seront stables dans l'estomac à pH acide, puis commenceront à perdre leur charge en fonction de la montée du pH intestinal. It is possible, for example, to envisage the use of these polymers, or of matrices constructed from these polymers, for an application for the release of compounds by the oral route. The polymers will be stable in the stomach at acidic pH and then begin to lose their charge as the intestinal pH rises.

On peut donc essayer de cibler une zone de relargage préférentielle. We can therefore try to target a preferential release zone.

Ainsi, le choix du dérivé du ligand de formule (1) ou (2) que l'on utilise pour le greffage de ligands cationiques sur le polymère est effectué en fonction de l'utilisation désirée. La vitesse de dégradation de ces polymères peut être modulée de façon plus fine en utilisant des mélanges de greffons cationiques tels que précédemment décrits. Thus, the choice of the derivative of the ligand of formula (1) or (2) which is used for the grafting of cationic ligands onto the polymer is made according to the desired use. The rate of degradation of these polymers can be modulated more finely by using mixtures of cationic grafts as previously described.

C'est donc un avantage de la présente invention que de permettre une certaine adaptation des qualités requises de dégradabilité de la liaison polymère ligand cationique en fonction de la longueur de la chaîne utilisée et/ou de la nature de cette chaîne et de substituants éventuels. Cette facilité d'adaptation, sans changer les procédés de synthèse du polymère selon l'invention permet de pouvoir utiliser toutes sortes de principes actifs différents, possédant des propriétés variées, pour des applications et des modes d'administrations divers. It is therefore an advantage of the present invention to allow some adaptation of the required qualities of degradability of the cationic ligand polymer bond as a function of the length of the chain used and / or of the nature of this chain and of any substituents. This ease of adaptation, without changing the processes for synthesizing the polymer according to the invention, makes it possible to use all kinds of different active ingredients, having varied properties, for various applications and modes of administration.

Les polymères selon l'invention peuvent être de toute sorte, à condition qu'ils soient polyhydroxylés, c'est-à-dire qu'ils possèdent des fonctions hydroxyle libres, c'est à dire accessibles pour l'estérification. Ces polymères peuvent être The polymers according to the invention can be of any kind, provided that they are polyhydroxylated, that is to say that they have free hydroxyl functions, that is to say accessible for esterification. These polymers can be

naturels ou synthétiques, linéaires ou ramifiés. Ils peuvent être des copolymères, ou être préalablement modifiés ou hydrolysés. De manière préférée, on utilise des polysaccharides ou des oligosaccharides, linéaires ou ramifiés, réticulés ou non. On peut également utiliser l'alcool polyvinylique. Les polysaccharides sont choisis de préférence parmi le dextrane, l'amylose et l'amylopectine ou un mélange des deux, des hydrolysats d'amidon, des maltodextrines, la cellulose, le polymannose, le polygalactose ou leurs dérivés. natural or synthetic, linear or branched. They can be copolymers, or be modified or hydrolyzed beforehand. Preferably, polysaccharides or oligosaccharides, linear or branched, crosslinked or not, are used. Polyvinyl alcohol can also be used. The polysaccharides are preferably chosen from dextran, amylose and amylopectin or a mixture of both, starch hydrolysates, maltodextrins, cellulose, polymannose, polygalactose or their derivatives.

Le degré de fonctionnalisation (nombre de greffage de charges) du polymère peut être très variable en fonction des applications envisagées, l'invention concernant les polymères cationiques quel que soit leur taux de charge. Ainsi, le taux de charge peut être très variable, de préférence entre 0,1 et 4 mmol de fonctions ammonium quaternaire par gramme de polymère. The degree of functionalization (number of grafting of charges) of the polymer can be very variable depending on the applications envisaged, the invention relating to cationic polymers regardless of their charge level. Thus, the charge rate can be very variable, preferably between 0.1 and 4 mmol of quaternary ammonium functions per gram of polymer.

L'invention concerne aussi des matrices polymériques ou constructions macromoléculaires qui peuvent être obtenues par réticulation ou copolymérisation des polymères cationiques selon l'invention. The invention also relates to polymeric matrices or macromolecular constructions which can be obtained by crosslinking or copolymerization of the cationic polymers according to the invention.

En effet, les polymères obtenus selon l'invention peuvent être réticulés, naturellement ou chimiquement. L'homme de métier connaît les procédés de réticulation et pourra, en particulier, utiliser l'épichlorhydrine, l'oxychlorure de phosphore, le trimétaphosphate, les bis époxydes, les acides dicarboxyliques. Indeed, the polymers obtained according to the invention can be crosslinked, naturally or chemically. Those skilled in the art know the crosslinking processes and can, in particular, use epichlorohydrin, phosphorus oxychloride, trimetaphosphate, bis epoxides, dicarboxylic acids.

Dans un autre aspect de l'invention et pour des raisons de compatibilité chimique ou de simplicité du procédé, les polymères polyhydroxylés initiaux pourront être réticulés ou copolymérisés au préalable, l'introduction des fonctions bétaïne intervenant dans une étape ultérieure et directement sur la matrice polymérique obtenue. In another aspect of the invention and for reasons of chemical compatibility or simplicity of the process, the initial polyhydroxylated polymers may be crosslinked or copolymerized beforehand, the introduction of the betaine functions taking place in a subsequent step and directly on the polymer matrix. obtained.

Une telle matrice polymérique peut prendre des formes diverses, en particulier, par exemple : particules visibles, microparticules, nanoparticules, films, patchs, etc.... Quelle que soit la forme que l'on désire donner à la matrice polymérique selon l'invention, il est à noter que l'on peut effectuer le greffage des fonctions ammonium quaternaire à l' intérieur de la matrice après que la forme a été déterminée. On peut aussi préparer des matrices polymériques selon l'invention et les modeler ultérieurement. Such a polymer matrix can take various forms, in particular, for example: visible particles, microparticles, nanoparticles, films, patches, etc. Whatever form it is desired to give to the polymer matrix according to the invention, it should be noted that the grafting of the quaternary ammonium functions inside the matrix can be carried out after the shape has been determined. It is also possible to prepare polymeric matrices according to the invention and to shape them subsequently.

Il est évident que toutes les propriétés de dégradation des polymères cationiques explicitées précédemment sont également valables pour les matrices poymériques cationiques. It is obvious that all the degradation properties of cationic polymers explained above are also valid for cationic polymer matrices.

Les polymères cationiques selon l'invention possèdent donc des propriétés intéressantes, en particulier pour : - leur pouvoir d'amélioration de la capacité immunogène d'un antigène - leur pouvoir mucoadhésif ou bioadhésif - leur capacité à relarguer un actif de façon contrôlée, au niveau topique, mucosal, parentéral, oral ou cellulaire - leur capacité à améliorer l'absorption notamment intestinale de certaines molécules. The cationic polymers according to the invention therefore have interesting properties, in particular for: - their power to improve the immunogenic capacity of an antigen - their mucoadhesive or bioadhesive power - their capacity to release an active in a controlled manner, at the level topical, mucosal, parenteral, oral or cellular - their ability to improve the absorption, especially intestinal absorption of certain molecules.

Ainsi, on peut incorporer un principe actif (une molécule à activité biologique) dans un polymère ou une matrice selon l'invention, afin de pouvoir améliorer la libération de ladite molécule. Cette molécule à activité biologique peut en particulier être choisie parmi les molécules à activité thérapeutique, à activité cosmétique ou peut être un agent de diagnostic. Thus, an active principle (a molecule with biological activity) can be incorporated into a polymer or a matrix according to the invention, in order to be able to improve the release of said molecule. This molecule with biological activity can in particular be chosen from molecules with therapeutic activity, with cosmetic activity or can be a diagnostic agent.

Les procédés de préparation de polymères selon l'invention, comprenant en particulier les étapes suivantes : a. de façon optionnelle, on synthétise un ligand répondant à la formule générale (2) contenant une fonction carboxylate et une fonction ammonium quaternaire, amine tertiaire ou secondaire ; b. on effectue l'activation du groupement carboxylate porté par le ligand cationique ; c. on effectue une réaction d'estérification sur les groupements hydroxyles du squelette polyhydroxylé. font également partie de l'invention. On peut obtenir une matrice selon l'invention lorsque l'on ajoute l'étape : d. on réticule ou copolymérise le polymère obtenu en c. afin d'obtenir une matrice polymérique. The processes for preparing polymers according to the invention, comprising in particular the following stages: a. optionally, a ligand corresponding to general formula (2) containing a carboxylate function and a quaternary ammonium, tertiary or secondary amine function is synthesized; b. the activation of the carboxylate group carried by the cationic ligand is carried out; vs. an esterification reaction is carried out on the hydroxyl groups of the polyhydroxylated backbone. also form part of the invention. A matrix according to the invention can be obtained when the step is added: d. the polymer obtained in c. is crosslinked or copolymerized. in order to obtain a polymeric matrix.

Pour l'obtention d'une matrice selon l'invention, cette étape peut ne pas s'avérer nécessaire si le squelette polymérique a été réticulé ou copolymérisé préalablement ou bien l'être naturellement. To obtain a matrix according to the invention, this step may not prove to be necessary if the polymeric backbone has been crosslinked or copolymerized beforehand or else it has been naturally so.

De préférence, le ligand utilisé répond à la formule générale (1) et contient une fonction carboxylate et une fonction ammonium quaternaire. Preferably, the ligand used corresponds to general formula (1) and contains a carboxylate function and a quaternary ammonium function.

L'activation du groupement carboxylate porté par le ligand cationique s'effectue de préférence par action de COCI-COCI ou SOCl2. The activation of the carboxylate group carried by the cationic ligand is preferably carried out by the action of COCI-COCI or SOCl2.

L'invention concerne aussi l'utilisation des polymères ou matrices polymériques quelle que soit leur forme pour la formulation, le transport, la vectorisation, la protection, l'amélioration de l'efficacité, l'administration ou le relargage de molécules biologiquement actives à usage pharmaceutique, cosmétique ou alimentaire et ceci quelle que soit la voie d'administration choisie : voie mucosale (nasale, vaginale, rectale, buccale, pulmonaire), voie topique (oculaire, dermique, optique), voie orale et voie parentérale (intraveineuse, intramusculaire, intradermique, sous-cutanée, intraoculaire). The invention also relates to the use of polymers or polymeric matrices regardless of their form for the formulation, transport, vectorization, protection, improvement of the efficiency, administration or release of biologically active molecules. pharmaceutical, cosmetic or food use and this whatever the chosen route of administration: mucosal route (nasal, vaginal, rectal, buccal, pulmonary), topical route (ocular, dermal, optic), oral and parenteral route (intravenous, intramuscular, intradermal, subcutaneous, intraocular).

L'invention a également pour objet une composition pharmaceutique, caractérisée en ce qu'elle contient un polymère ou une matrice polymérique cationique selon l'invention dans lequel est incorporé un principe actif, et un support pharmaceutiquement acceptable pour son administration. Les polymères ou matrices selon l'invention sont notamment utiles pour des applications thérapeutiques et en immunologie. A subject of the invention is also a pharmaceutical composition, characterized in that it contains a polymer or a cationic polymeric matrix according to the invention in which an active principle is incorporated, and a pharmaceutically acceptable carrier for its administration. The polymers or matrices according to the invention are in particular useful for therapeutic applications and in immunology.

L'invention a également pour objet une composition cosmétologique, caractérisée en ce qu'elle contient un polymère ou une matrice polymérique cationique selon l'invention dans lequel est incorporé un principe actif à activité dermatologique et/ou cosmétique, et des excipients cosmétologiquement acceptables. A subject of the invention is also a cosmetic composition, characterized in that it contains a polymer or a cationic polymeric matrix according to the invention in which an active principle with dermatological and / or cosmetic activity is incorporated, and cosmetologically acceptable excipients.

Les compositions alimentaires comprenant des polymères ou des matrices polymériques cationiques selon l'invention font partie de l'invention. Food compositions comprising polymers or cationic polymeric matrices according to the invention form part of the invention.

Enfin, les polymères ou matrices polymériques selon l'invention, quelle que soit leur forme, peuvent être utilisés pour la préparation de médicaments, ou de vaccins, ce qui est un objet de l'invention. Finally, the polymers or polymeric matrices according to the invention, whatever their form, can be used for the preparation of medicaments, or of vaccines, which is an object of the invention.

Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer l'invention, en décrivant certains modes de réalisation particuliers, et ne doivent pas être considérés comme limitant le champ de l'invention. The examples which follow are intended to illustrate the invention, by describing certain particular embodiments, and should not be considered as limiting the scope of the invention.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Figure 1 : hydrolyse de la fonction bétaïnée dans les polysaccharides fonctionnalisés par la glycine bétaïne dans les conditions citées dans l'exemple 4. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figure 1: hydrolysis of the betaine function in the polysaccharides functionalized by glycine betaine under the conditions mentioned in Example 4.

Figure 2: hydrolyse de la fonction bétaïnée dans des polysaccharides fonctionnalisés par la butyrobétaïne (losanges) et la valérobétaïne (triangles) dans les conditions citées dans l'exemple 4. Figure 2: hydrolysis of the betaine function in polysaccharides functionalized with butyrobetaine (diamonds) and valerobetaine (triangles) under the conditions cited in Example 4.

Figure 3 : Suivi de l'élimination totale (fécale et urinaire) de différents polymères fonctionnalisés par la valérobétaïne, la butyrobétaïne ou le GTMA. Les résultats sont exprimés comme l'excrétion cumulée en fonction du temps. Figure 3: Monitoring of the total elimination (faecal and urinary) of different polymers functionalized by valerobetaine, butyrobetaine or GTMA. The results are expressed as the cumulative excretion as a function of time.

Figure 4: Suivi de l'élimination urinaire de différents polymères fonctionnalisés par la valérobétaïne, la butyrobétaïne ou le GTMA. Les résultats sont exprimés comme l'excrétion cumulée en fonction du temps. Figure 4: Monitoring of the urinary elimination of different polymers functionalized by valerobetaine, butyrobetaine or GTMA. The results are expressed as the cumulative excretion as a function of time.

Figure 5: Suivi de l'élimination fécale de différents polymères fonctionnalisés par la valérobétaïne, la butyrobétaïne ou le GTMA. Les résultats sont exprimés comme l'excrétion cumulée en fonction du temps. Figure 5: Monitoring of the faecal elimination of different polymers functionalized by valerobetaine, butyrobetaine or GTMA. The results are expressed as the cumulative excretion as a function of time.

EXEMPLES Exemple 1 : de la valérobétaïne
Une quantité de 40 g (0,22 mol) d'acide bromovalérique (Fluka, Saint Quentin Fallavier) est solubilisée dans un volume de 250 ml de Dioxane (Prolabo, Paris) sous agitation magnétique. EXAMPLES Example 1: valerobetaine
A quantity of 40 g (0.22 mol) of bromovaleric acid (Fluka, Saint Quentin Fallavier) is dissolved in a volume of 250 ml of Dioxane (Prolabo, Paris) with magnetic stirring.

Un volume de 50 ml de Triméthylamine liquide (0,59 mole) est ajouté en maintenant la réaction à 0 C pendant 30 minutes. La réaction est ensuite laissée 20 heures à température ambiante. Le dioxane et l'excès de triméthyl amine sont éliminés par évaporation au moyen d'une pompe chimique à vide. Le produit obtenu est dissous dans de l'éthanol et recristallisé dans un mélange éthanol : eau (90 : 10 v/v). Le précipité obtenu est filtré et séché sous pression réduite. A volume of 50 ml of liquid trimethylamine (0.59 mol) is added while maintaining the reaction at 0 C for 30 minutes. The reaction is then left for 20 hours at room temperature. Dioxane and excess trimethyl amine are removed by evaporation using a chemical vacuum pump. The product obtained is dissolved in ethanol and recrystallized from an ethanol: water mixture (90: 10 v / v). The precipitate obtained is filtered off and dried under reduced pressure.

On obtient de la valérobétaïne sous forme bromhydrate avec un rendement de récupération de 60 % et une pureté, analysée par HPLC et par titrage de la fonction carboxylate, supérieure à 90 %. Valerobetaine is obtained in hydrobromide form with a recovery yield of 60% and a purity, analyzed by HPLC and by titration of the carboxylate function, of greater than 90%.

L'identification du produit est faite par RMN du proton et du 13C et on retrouve toutes les bandes caractéristiques du produit attendu. The product is identified by proton and 13C NMR and we find all the characteristic bands of the expected product.

Exemple 2 : de la glycine bétaïne, butyrobétaïne et la valérobétaïne
Une masse de 25 grammes de glycine bétaïne (0. 163 mol), butyrobétaïne (0,14 mol) (Sigma, USA) ou de valérobétaïne synthétisée selon l'exemple 1, est ajoutée par portions dans un ballon rodé contenant un volume de 65 ml de chlorure d'oxalyle (Fluka) (0,76 mole) sous agitation magnétique. On maintient sous agitation pendant 15 heures puis on chauffe pendant une heure à T = 45 C. Example 2: glycine betaine, butyrobetaine and valerobetaine
A mass of 25 grams of glycine betaine (0.13 mol), butyrobetaine (0.14 mol) (Sigma, USA) or valerobetaine synthesized according to Example 1, is added in portions to a ground-glass flask containing a volume of 65 ml of oxalyl chloride (Fluka) (0.76 mol) with magnetic stirring. The mixture is stirred for 15 hours and then heated for one hour at T = 45 C.

L'excès de chlorure d'oxalyle et éliminé sous pression réduite et piégé sous vide sur une garde préalablement refroidie à l'azote liquide. La poudre récupérée est lavé 3 fois avec un volume de 200 ml d'éther de pétrole (SDS, Aucamville, France) puis séchée sous pression réduite. Le chlorure d'acide des dérivés de bétaïne est hygroscopique et il est donc récupéré dans une boîte à gants sous atmosphère à humidité contrôlée . The excess of oxalyl chloride is removed under reduced pressure and trapped under vacuum on a guard previously cooled with liquid nitrogen. The powder recovered is washed 3 times with a volume of 200 ml of petroleum ether (SDS, Aucamville, France) and then dried under reduced pressure. The acid chloride in betaine derivatives is hygroscopic and is therefore recovered in a glove box under a controlled humidity atmosphere.

La caractérisation se fait par RMN du proton et du 13C, le spectre des trois produits correspond parfaitement au produit attendu. Le rendement de chloration est déterminé par comparaison entre le titrage de l'acide carboxylique après hydrolyse ou après éthanolyse. La pureté des chlorures d'acide est aussi confirmée par analyse HPLC des bétaïnes correspondantes après hydrolyse. The characterization is carried out by proton and 13C NMR, the spectrum of the three products corresponds perfectly to the expected product. The chlorination yield is determined by comparison between the titration of the carboxylic acid after hydrolysis or after ethanolysis. The purity of the acid chlorides is also confirmed by HPLC analysis of the corresponding betaines after hydrolysis.

Rendement de chloration de la glycinebétaïne = 92 % Pureté = 76 %. Glycinebetaine chlorination yield = 92% Purity = 76%.

Rendement de chloration de la butyrobétaïne = 100 % Pureté = 85 %. Chlorination yield of butyrobetaine = 100% Purity = 85%.

Rendement de chloration de la valerobétaïne = 100 % Pureté = 75 %. Chlorination yield of valerobetaine = 100% Purity = 75%.

Ces résultats sont conformes à la littérature où les rendements de chloration avec du chlorure d'oxalyle sont typiquement quantitatifs. La pureté du produit obtenu est due à la formation de sels d'oxalates mixtes avec les fonctions bétainées et la purification reste difficile. Le produit ainsi obtenu reste cependant parfaitement utilisable pour les réactions d'estérification ultérieures. These results are consistent with the literature where the yields of chlorination with oxalyl chloride are typically quantitative. The purity of the product obtained is due to the formation of mixed oxalate salts with the betain functions and purification remains difficult. The product thus obtained remains however perfectly usable for the subsequent esterification reactions.

Exemple 3 : d'un polymère cationique par greffage de glycine bétaïne, butyrobétaïne ou valérobétaïne sur un squelette polymérique, polyhydroxylé du type polysaccharide (maltodextrine)
Une quantité de 10 g de maltodextrine (hydrolysat d'amidon, PM= 8100, Glucidex 2, Roquette Frères, Lestrem, France) est solubilisée dans un volume de 200 ml de diméthylformamide (Fluka, Suisse) contenant 25 ml de pyridine (Fluka, Suisse). La quantité de chlorure d'acide des différentes bétaïnes est rajoutée en Example 3: of a cationic polymer by grafting of glycine betaine, butyrobetaine or valerobetaine onto a polymeric, polyhydroxylated backbone of the polysaccharide (maltodextrin) type
A quantity of 10 g of maltodextrin (starch hydrolyzate, MW = 8100, Glucidex 2, Roquette Frères, Lestrem, France) is dissolved in a volume of 200 ml of dimethylformamide (Fluka, Switzerland) containing 25 ml of pyridine (Fluka, Swiss). The quantity of acid chloride of the different betaines is added in

fonction du taux de charge désiré. Lorsqu'on rajoute une mole de réactif par unité de sucre, on rajoute:
Chlorure d'acide de bétaïne: 0,062 mol soit 10,6 g de réactif. depending on the desired charge rate. When we add one mole of reagent per unit of sugar, we add:
Betaine acid chloride: 0.062 mol or 10.6 g of reagent.

Chlorure d'acide de butyrobétaïne: 0,062 mol soit 12,34 g. Butyrobetaine acid chloride: 0.062 mol or 12.34 g.

Chlorure d'acide de valérobétaïne: 0,062 mol soit 13,21 g. Valerobetaine acid chloride: 0.062 mol or 13.21 g.

La réaction est maintenue sous agitation à température ambiante pendant environ 15 heures. Le polysaccharide (maltodextrine) fonctionnalisé est ensuite dilué avec 500 ml de tampon acétate 0,2 M pH 5. The reaction is kept under stirring at room temperature for about 15 hours. The functionalized polysaccharide (maltodextrin) is then diluted with 500 ml of 0.2 M acetate buffer pH 5.

La diméthylformamide, la pyridine, les sels de pyridinium, la bétaïne non greffée et le tampon acétate sont ensuite éliminés par ultrafiltration tangentielle sur une membrane de seuil de coupure 30 Kd (Filtron, France). La solution de polymère fonctionnalisé est diafiltrée contre de l'eau jusqu'à élimination totale des sels secondaires issus de la réaction. Le pH est alors contrôlé et ramené à 5 avec de l'acide chlorhydrique (Prolabo) si nécessaire. The dimethylformamide, the pyridine, the pyridinium salts, the ungrafted betaine and the acetate buffer are then removed by tangential ultrafiltration on a membrane with a cutoff threshold of 30 Kd (Filtron, France). The solution of functionalized polymer is diafiltered against water until complete elimination of the secondary salts resulting from the reaction. The pH is then checked and brought back to 5 with hydrochloric acid (Prolabo) if necessary.

On obtient une solution de polymère (maltodextrine) fonctionnalisée à une concentration de 25 g/1 en polymère. A solution of polymer (maltodextrin) functionalized at a concentration of 25 g / l of polymer is obtained.

Le taux de charge de chaque polymère est déterminé par chromatographie HPLC après hydrolyse de la fonction greffée. Les rendements de greffage sont tous d'environ 30 %. The degree of charge of each polymer is determined by HPLC chromatography after hydrolysis of the graft function. The grafting yields are all around 30%.

Glucidex2-Bétaïne 2 Rendement de greffage = 32 % Charge = 2 mEq/g. Glucidex2-Betaine 2 Grafting yield = 32% Load = 2 mEq / g.

Glucidex 2-Butyro 1,8 Rendement de greffage = 30 % Charge = 1,8 mEq/g. Glucidex 2-Butyro 1.8 Grafting yield = 30% Load = 1.8 mEq / g.

Glucidex 2-Valéro 1,6 Rendement de greffage = 25 % Charge = 1,6 mEq/g. Glucidex 2-Valero 1.6 Grafting yield = 25% Load = 1.6 mEq / g.

Il est évident que pour un même greffon, différents taux de charge peuvent être obtenus en faisant varier simplement la quantité de réactif utilisé. It is obvious that for the same graft, different loading rates can be obtained by simply varying the amount of reagent used.

Exemple 4 : Dégradation "in vitro" des polymères
Les trois types de polymères fonctionnalisés obtenus dans l'exemple 3 sont solubilisés à 10 g/1 dans du tampon Phosphate pH 7,4 et maintenus à 37 C. La perte de charge est suivie par analyse HPLC et exprimée sous forme de pourcentage de greffons hydrolysés par rapport au total contenu dans le polymère. Example 4: "In Vitro" Degradation of Polymers
The three types of functionalized polymers obtained in Example 3 are dissolved at 10 g / 1 in phosphate buffer pH 7.4 and maintained at 37 C. The pressure drop is monitored by HPLC analysis and expressed as a percentage of grafts. hydrolyzed relative to the total contained in the polymer.

La Figure 1 représente la vitesse d'hydrolyse de la fonction bétaïnée dans les polysaccharides fonctionnalisés par la glycine bétaïne dans les conditions citées. FIG. 1 represents the rate of hydrolysis of the betaine function in the polysaccharides functionalized by glycine betaine under the conditions mentioned.

La Figure 2 représente la vitesse d'hydrolyse de la fonction bétaïnée dans des polysaccharides fonctionnalisés par la butyrobétaïne et la valérobétaïne dans les conditions citées. FIG. 2 represents the rate of hydrolysis of the betaine function in polysaccharides functionalized with butyrobetaine and valerobetaine under the conditions mentioned.

Comme on pouvait s'y attendre, on constate sur ces deux graphes que plus la chaîne bétaïne est longue, plus les polymères cationiques obtenus sont stables. As might be expected, it can be seen on these two graphs that the longer the betaine chain, the more stable the cationic polymers obtained.

Exemple 5 : Préparation de polymères non-dégradables à base de polysaccharide modifié par le glycidyl triméthyl ammonium
On a obtenu des polymères cationiques à partir de deux polysaccharides différents : une maltodextrine (Glucidex 2, Roquette Frères, France) et de l'amylopectine de mais (Waxylis 200, Roquette Frères, France), par application du même protocole. Example 5 Preparation of non-degradable polymers based on a polysaccharide modified with glycidyl trimethyl ammonium
Cationic polymers were obtained from two different polysaccharides: a maltodextrin (Glucidex 2, Roquette Frères, France) and maize amylopectin (Waxylis 200, Roquette Frères, France), by application of the same protocol.

50 g de polysaccharide sont dispersés dans 110 ml d'une solution 2M d'hydroxyde de sodium (NaOH, Prolabo, France) dans une réacteur en verre muni d'une pale d'agitation mécanique. Une fois la solubilisation complète du polysaccharide obtenue on ajoute 31 g (0,2 mol) de glycidyl triméthyl ammonium (GTMA, Fluka, Suisse) et la réaction est laissée à température ambiante pendant 8 heures. 50 g of polysaccharide are dispersed in 110 ml of a 2M solution of sodium hydroxide (NaOH, Prolabo, France) in a glass reactor fitted with a mechanical stirring blade. Once the complete solubilization of the polysaccharide obtained, 31 g (0.2 mol) of glycidyl trimethyl ammonium (GTMA, Fluka, Switzerland) are added and the reaction is left at room temperature for 8 hours.

On neutralise avec de l'acide acétique, on amène à un volume de 1,5 litres avec de l'eau osmosée et on diafiltre contre de l'eau osmosée. La diafiltration est réalisée dans un système d'ultrafiltration Minissette (Pall-Filtron, France) équipé d'une membrane d'ultrafiltration de point de coupure 30 kD. Une fois la conductivité du filtrat inférieure à 20 Sciemens, la suspension de polysaccharide modifié est concentrée et filtrée sur une membrane 0,45 m (Gelman, France). Neutralized with acetic acid, brought to a volume of 1.5 liters with reverse osmosis water and diafiltered against reverse osmosis water. Diafiltration is carried out in a Minissette ultrafiltration system (Pall-Filtron, France) equipped with a 30 kD cut-point ultrafiltration membrane. Once the conductivity of the filtrate is less than 20 Sciemens, the modified polysaccharide suspension is concentrated and filtered through a 0.45 m membrane (Gelman, France).

Les deux suspensions de polysaccharide modifié sont caractérisées par leur concentration et la teneur en ammonium quaternaire par analyse élémentaire d'azote. The two suspensions of modified polysaccharide are characterized by their concentration and the quaternary ammonium content by elemental nitrogen analysis.

Glucidex 2 - GTMA 1,8
Concentration : 25 g/1
Taux de fonctionnalisation : 1,8 mEq d'ammonium quaternaire par gramme de polymère. Glucidex 2 - GTMA 1.8
Concentration: 25 g / 1
Functionalization rate: 1.8 mEq of quaternary ammonium per gram of polymer.

Waxylis 200-GTMA 2
Concentration : 15 g/1 Waxylis 200-GTMA 2
Concentration: 15 g / 1

Taux de fonctionnalisation : 2 mEq d'ammonium quaternaire par gramme de polymère. Functionalization rate: 2 mEq of quaternary ammonium per gram of polymer.

Dans ce cas, les fonctions ammonium quaternaire sont greffées sur le polysaccharide par une liaison éther très stable. In this case, the quaternary ammonium functions are grafted onto the polysaccharide by a very stable ether bond.

Exemple 6 : Toxicité aiguë des polymères bétaïnés comparés à leurs homologues non bioéliminables Protocole : des souris Crl CD-1(ICR)BR (Centre d'élevage Charles RIVER, 76 410 Saint-Aubin- lès-Elbeuf) (50 mâles et 50 femelles) ont été partagées en groupes de 10 souris (5 mâles et 5 femelles). On a administré par voie intraveineuse à différentes doses les polymères obtenus dans les exemples 3 et 5 avec un témoin de maltodextrine non modifiée (polymère neutre) :
Glucidex 2-Butyro 1,8
Glucidex 2-Valéro 1,6
Polymère neutre (Glucidex 2)
Glucidex 2-GTMA 1,8
Un groupe contrôle de 10 souris (5 mâles et 5 femelles) a reçu une administration intraveineuse du véhicule dans les mêmes conditions. Example 6: Acute toxicity of betaine polymers compared to their non-bioeliminable counterparts Protocol: Crl CD-1 (ICR) BR mice (Charles RIVER breeding center, 76 410 Saint-Aubin-lès-Elbeuf) (50 males and 50 females ) were divided into groups of 10 mice (5 males and 5 females). The polymers obtained in Examples 3 and 5 were administered intravenously at different doses with an unmodified maltodextrin control (neutral polymer):
Glucidex 2-Butyro 1.8
Glucidex 2-Valero 1.6
Neutral polymer (Glucidex 2)
Glucidex 2-GTMA 1.8
A control group of 10 mice (5 males and 5 females) received intravenous administration of the vehicle under the same conditions.

Après administration l'étude a porté sur: - des examens cliniques et un suivi de la mortalité - un suivi du poids pondéral avec une pesée des animaux la veille de l'essai soit à j-1ainsi qu'auxjours +1, +4, +6, +11, +14. After administration, the study focused on: - clinical examinations and monitoring of mortality - monitoring of body weight with weighing of the animals the day before the test, either on d-1 and on days +1, +4, +6, +11, +14.

Tous les animaux mourant en cours d'étude ont été autopsiés dans les meilleurs délais et leurs principaux organes (foie, rate, rein, estomac, intestin, poumons, coeur) ont été observés macroscopiquement. Tous les animaux survivants à la fin de la période d'observation de 14 jours ont été sacrifiés et autopsiés et les principaux organes (comme cités précédemment) ont été observés macroscopiquement Résultats : pour le polymère fonctionnalisé par le GTMA (Glucidex 2-GTMA 1,8), la mortalité est de 20 % et 50 % aux doses respectives de 20 et 25 mg/kg. La dose maximale non létale pour ce produit est égale à 18 mg/kg après administration intraveineuse chez la souris. A cette dose, aucun signe clinique n'a pu être observé. All the animals dying during the study were necropsied as soon as possible and their main organs (liver, spleen, kidney, stomach, intestine, lungs, heart) were observed macroscopically. All the animals surviving at the end of the 14-day observation period were sacrificed and autopsied and the main organs (as mentioned above) were observed macroscopically Results: for the polymer functionalized by GTMA (Glucidex 2-GTMA 1, 8), mortality is 20% and 50% at the respective doses of 20 and 25 mg / kg. The maximum non-lethal dose for this product is 18 mg / kg after intravenous administration in mice. At this dose, no clinical sign could be observed.

Pour le polymère neutre, la dose maximale non létale est égale ou supérieure à 100 mg/kg après administration intraveineuse chez la souris. A cette dose, aucun signe clinique n'a pu être observé. For the neutral polymer, the maximum non-lethal dose is equal to or greater than 100 mg / kg after intravenous administration in mice. At this dose, no clinical sign could be observed.

Pour le Glucidex 2-Butyro 1,8 une mortalité de 40% est observée à la dose de 74,5 mg/kg. Aucune mortalité n'ayant été observée à la dose de 37,25 mg/kg, la dose maximale non létale du Glucidex 2 cationique fonctionnalisé Butyrobétaïne semble être égale à 37,25 mg/kg après administration intraveineuse chez la souris. For Glucidex 2-Butyro 1.8, 40% mortality is observed at a dose of 74.5 mg / kg. As no mortality was observed at a dose of 37.25 mg / kg, the maximum non-lethal dose of cationic glucidex 2 functionalized Butyrobetaine appears to be equal to 37.25 mg / kg after intravenous administration in mice.

A cette dose, aucun signe clinique n'a pu être observé. At this dose, no clinical sign could be observed.

Pour le produit Glucidex 2-Valéro 1,6 administré à la dose de 30 mg/kg i.v., une mortalité de 50 % a été observée dès le premier jour de l'étude. A la dose de 20 mg/kg, aucune mortalité n'a été observée. Ainsi, pour le Glucidex 2 cationique fonctionnalisé Valérobétaïne la dose maximale non létale est égale à 20 mg/kg après administration intraveineuse chez la souris. A cette dose, aucun signe clinique n'a pu être observé. For the product Glucidex 2-Valero 1.6 administered at a dose of 30 mg / kg i.v., a mortality of 50% was observed from the first day of the study. At a dose of 20 mg / kg, no mortality was observed. Thus, for the functionalized cationic Glucidex 2 Valerobetaine, the maximum non-lethal dose is equal to 20 mg / kg after intravenous administration in mice. At this dose, no clinical sign could be observed.

Parallèlement le suivi du poids corporel des animaux ne montre aucune modification de la courbe de poids attribuable à l'administration des produits testés. At the same time, the monitoring of the body weight of the animals shows no modification of the weight curve attributable to the administration of the products tested.

Les résultats montrent que la toxicité aiguë des polymères cationiques est fortement influencée par la nature du greffon utilisé. Ainsi le polymère greffé par la butyrobétaïne qui est fortement et rapidement bioéliminable présente la plus faible toxicité aiguë chez la souris avec une DL50 d'environ 75 mg/kg. A l'inverse le polymère fonctionnalisé par le GTMA et très faiblement bioéliminable présente la toxicité aiguë la plus sévère avec une DL50 de 25 mg/kg chez la souris. The results show that the acute toxicity of cationic polymers is strongly influenced by the nature of the graft used. Thus, the polymer grafted with butyrobetaine, which is strongly and rapidly bio-eliminable, exhibits the lowest acute toxicity in mice with an LD50 of approximately 75 mg / kg. Conversely, the polymer functionalized by GTMA and very weakly bioeliminable exhibits the most severe acute toxicity with an LD50 of 25 mg / kg in mice.

Exemple 7 : d'un polymère cationique par greffage de la butyrobétaïne sur un squelette polymérique non polysaccharidique (alcool polyvinylique)
Cet exemple montre la possibilité de réaliser la réaction d'estérification en milieu aqueux, et non pas seulement en milieu diméthyl formamide. Les rendements peuvent être sensiblement améliorés par l'étude des conditions de pH, température et concentration. Example 7: of a cationic polymer by grafting of butyrobetaine onto a non-polysaccharide polymeric backbone (polyvinyl alcohol)
This example shows the possibility of carrying out the esterification reaction in an aqueous medium, and not only in a dimethyl formamide medium. Yields can be significantly improved by studying the conditions of pH, temperature and concentration.

20 g d'alcool polyvinylique ( Mw : 22000, Fluka, Suisse) sont placés dans un réacteur en verre à double enveloppe connecté à un groupe thermostatique et dispersés avec 100 ml d'eau osmosée puis portés à 80 C pendant 2 heures pour obtenir une solution visqueuse d'alcool polyvinylique qui est ensuite refroidie à 20 g of polyvinyl alcohol (Mw: 22000, Fluka, Switzerland) are placed in a jacketed glass reactor connected to a thermostatic group and dispersed with 100 ml of osmosis water then brought to 80 C for 2 hours to obtain a viscous solution of polyvinyl alcohol which is then cooled to

température ambiante. On ajoute alors 10 ml de tampon phosphate 0,5 M pH 7,5 et on maintient le mélange sous agitation mécanique, on refroidit le mélange à 4 C. ambient temperature. 10 ml of 0.5 M phosphate buffer pH 7.5 are then added and the mixture is maintained under mechanical stirring, the mixture is cooled to 4 ° C.

Le réacteur est ensuite équipé d'un électrode pH connectée à un contrôleur de pH contenant de l'hydroxyde de sodium 2M. La consigne du contrôleur de pH est fixée à pH 7,5. The reactor is then equipped with a pH electrode connected to a pH controller containing 2M sodium hydroxide. The pH controller setpoint is fixed at pH 7.5.

On ajoute alors de façon progressive 10 g de chlorure d'acide de butyrobétaïne (exemple 2). Le pH est maintenu à 7,5 et la température à 4 C pendant la réaction. 10 g of butyrobetaine acid chloride are then gradually added (Example 2). The pH is maintained at 7.5 and the temperature at 4 ° C. during the reaction.

A la fin de l'addition du réactif la réaction est laissée 30 minutes à 4 C puis diluée avec 200 ml de tampon acétate 0,2 M pH 5. On diafiltre contre de l'eau osmosée dans un système d'ultrafiltration Minissette (Pall-Filtron) équipé d'une membrane de point de coupure 10 kD. At the end of the addition of the reagent, the reaction is left for 30 minutes at 4 ° C. then diluted with 200 ml of 0.2 M acetate buffer, pH 5. It is diafiltered against reverse osmosis water in a Minissette ultrafiltration system (Pall -Filtron) equipped with a 10 kD cutoff membrane.

On récupère une solution aqueuse d'alcool polyvinylique modifié par des groupements ester de butyrobétaïne à 25 g/1 . Le taux d'estérification mesuré par analyse d'azote élémentaire est de 0,3 mEq/g. Ceci implique un rendement de réaction en milieu aqueux de 15%. An aqueous solution of polyvinyl alcohol modified with butyrobetaine ester groups at 25 g / l is recovered. The esterification rate measured by elemental nitrogen analysis is 0.3 mEq / g. This implies a reaction yield in aqueous medium of 15%.

Exemple 8 : Préparation d'une matrice nanoparticulaire réticulée par l'épichlorhydrine et greffée avec de la valérobétaïne
Une quantité de 100 g de polysaccharide (Glucidex 6, Roquette Frères) est dispersée dans 160 ml d'eau. Lorsque la suspension est homogène un volume de 40 ml de soude 10M est ajouté. La solution alcaline de polysaccharide est maintenue sous agitation jusqu'à l'obtention d'une solution translucide. Une quantité de 8,15 g (soit 88,2 mmol) d'épichlorhydrine (Sigma, USA) est alors ajoutée. On laisse pendant une nuit sous agitation douce. On observe une gélification du polysaccharide. Un volume d'environ 2 litres d'eau est ajouté et le pH est ajusté entre 5 et 6 avec de l'acide acétique. Cette suspension est pré-homogénéisée avec un Ultra-Turrax modèle T-25 (IKA, Bioblock) puis homogénéisée à une pression de 900 bars à l'aide d'un homogénéisateur Minilab H-80 (Rannie, Danemark) afin d'obtenir des nanoparticules de 50 à 100 nm (analyseur submicronique Coulter N4SD, Coultronics, USA). Example 8 Preparation of a nanoparticulate matrix crosslinked with epichlorohydrin and grafted with valerobetaine
A quantity of 100 g of polysaccharide (Glucidex 6, Roquette Frères) is dispersed in 160 ml of water. When the suspension is homogeneous, a volume of 40 ml of 10M sodium hydroxide is added. The alkaline polysaccharide solution is kept under stirring until a translucent solution is obtained. A quantity of 8.15 g (ie 88.2 mmol) of epichlorohydrin (Sigma, USA) is then added. It is left overnight with gentle stirring. Gelation of the polysaccharide is observed. A volume of about 2 liters of water is added and the pH is adjusted between 5 and 6 with acetic acid. This suspension is pre-homogenized with an Ultra-Turrax model T-25 (IKA, Bioblock) then homogenized at a pressure of 900 bars using a Minilab H-80 homogenizer (Rannie, Denmark) in order to obtain nanoparticles from 50 to 100 nm (Coulter N4SD submicron analyzer, Coultronics, USA).

Ces nanoparticules sont ensuite purifiées par ultrafiltration sur une membrane de 30kD (système d'ultrafiltration Minisette, Filtron, Pall Gelman These nanoparticles are then purified by ultrafiltration on a 30kD membrane (Minisette, Filtron, Pall Gelman ultrafiltration system

Sciences, USA). La suspension de particules est ensuite purifiée par micro-filtration sur une membrane 0,2 m (Spiral-Cap, Pall Gelman Sciences, USA) et les particules sont séchées par lyophilisation. Sciences, USA). The suspension of particles is then purified by micro-filtration through a 0.2 m membrane (Spiral-Cap, Pall Gelman Sciences, USA) and the particles are dried by lyophilization.

Une quantité de 5 g de particules polysaccharidiques obtenues précédemment est dispersée dans un volume de 200 ml de diméthylformamide contenant 25 ml de pyridine. Une quantité de 5,5 g (27 mmol) de chlorure d'acide de valérobétaïne (obtenu selon l'exemple 2) est ajoutée. La réaction est laissée sous agitation pendant une nuit. La suspension de nanoparticules dérivées est diluée avec 500 ml de tampon acétate 0,2 M pH 5,5 puis lavée par ultrafiltration sur une membrane de 30 kD (Filtron, France) en réalisant une diafiltration contre de l'eau osmosée. Lorsque la conductivité du filtrat est inférieure à 30 S/cm, le produit est récupéré après concentration. Le pH est contrôlé et ajusté entre 4 et 6 avec de l'acide chlorhydrique. A quantity of 5 g of polysaccharide particles obtained above is dispersed in a volume of 200 ml of dimethylformamide containing 25 ml of pyridine. An amount of 5.5 g (27 mmol) of valerobetaine acid chloride (obtained according to Example 2) is added. The reaction is left under stirring overnight. The suspension of derived nanoparticles is diluted with 500 ml of 0.2 M acetate buffer pH 5.5 and then washed by ultrafiltration on a 30 kD membrane (Filtron, France) by performing diafiltration against reverse osmosis water. When the conductivity of the filtrate is less than 30 S / cm, the product is recovered after concentration. The pH is controlled and adjusted between 4 and 6 with hydrochloric acid.

On obtient une suspension aqueuse de nanoparticules ayant les caractéristiques suivantes :
Concentration (Poids sec) =26 g/1
Taille des nanoparticules (Coulter N4SD) = 110 nm. An aqueous suspension of nanoparticles is obtained having the following characteristics:
Concentration (Dry weight) = 26 g / 1
Size of the nanoparticles (Coulter N4SD) = 110 nm.

Potentiel Z (Malvern série 3000, Tampon Phosphate 15 mM, pH7): +20 mV
Taux de charge (HPLC) = 2,5 mEq fonction bétaïne / g de particules
Des particules de tailles différentes peuvent être obtenues de la même façon en utilisant des taux d'épichlorhydrine différents ou des pressions de broyage différentes. Z potential (Malvern 3000 series, 15 mM Phosphate Buffer, pH7): +20 mV
Load rate (HPLC) = 2.5 mEq betaine function / g of particles
Particles of different sizes can be obtained in the same way using different epichlorohydrin levels or different grinding pressures.

Exemple 9 : Préparationd'une matrice réticulée par l'oxychlorure de phosphore et greffée avec de la valérobétaïne
Une quantité de 50 g de maltodextrine PM : 3400 (Glucidex 6, Roquette Frères, France) est dispersée dans 225 ml d'eau. Lorsque la suspension est homogène, on ajoute 25 ml de soude 10M. Après solubilisation totale, la solution est portée à une température comprise entre 0 et 4 C à l'aide d'un groupe froid (Neslab RTE300, Newington, USA). L'ajout de l'agent réticulant (oxychlorure de phosphore POCI3, Sigma, USA) se fait à l'aide d'une pompe dosimétrique (pompe Dosimat DL25, Mettler Toledo, Suisse) à une vitesse de 0,1 ml/min. POCI3 est rajouté dans des proportions de 0,5 mEq/g soit 0,025 mol (3,83 g). Lorsque tout le Example 9 Preparation of a matrix crosslinked with phosphorus oxychloride and grafted with valerobetaine
A quantity of 50 g of maltodextrin PM: 3400 (Glucidex 6, Roquette Frères, France) is dispersed in 225 ml of water. When the suspension is homogeneous, 25 ml of 10M sodium hydroxide are added. After complete solubilization, the solution is brought to a temperature between 0 and 4 ° C. using a cold unit (Neslab RTE300, Newington, USA). The addition of the crosslinking agent (phosphorus oxychloride POCI3, Sigma, USA) is carried out using a dosimetric pump (Dosimat DL25 pump, Mettler Toledo, Switzerland) at a speed of 0.1 ml / min. POCI3 is added in proportions of 0.5 mEq / g, ie 0.025 mol (3.83 g). When all the

réactif est ajouté, on maintient encore l'agitation pendant 1 heure. Un volume de 500 ml d'eau est ajouté ainsi qu'un volume de 20 ml d'acide acétique afin d'ajuster le pH entre 4 et 5. Le gel est pré-homogénéisé à l'aide de l'Ultra-Turrax IKA modèle T-25 puis homogénéisé à une pression de 900 bars à l'aide d'un homogénéisateur Minilab H-80 (Rannie) afin d'obtenir des nanoparticules de 50 à 100 nm. La suspension est ensuite diafiltrée contre 2 litres d'une solution 0. 1 M de chlorure de tetraméthylammonium puis contre de l'eau osmosée (4 litres) puis microfiltrée sur une membrane de 0,45 m (SuporCap de 0,45 m, Pall Gelman Sciences). La suspension de particules ainsi obtenue est ensuite séchée par lyophilisation. reagent is added, stirring is continued for 1 hour. A volume of 500 ml of water is added as well as a volume of 20 ml of acetic acid in order to adjust the pH between 4 and 5. The gel is pre-homogenized using Ultra-Turrax IKA model T-25 then homogenized at a pressure of 900 bars using a Minilab H-80 homogenizer (Rannie) in order to obtain nanoparticles of 50 to 100 nm. The suspension is then diafiltered against 2 liters of a 0.1 M solution of tetramethylammonium chloride then against reverse osmosis water (4 liters) then microfiltered through a 0.45 m membrane (0.45 m SuporCap, Pall Gelman Sciences). The suspension of particles thus obtained is then dried by lyophilization.

Les caractéristiques des nanoparticules sont :
Taille (Coulter N4SD): 60 nm
Taux de phosphore (analyse de phosphore total) = 0,4 mEq/ g
Taux de réticulation (titrage acide-base) = 0,2 mEq/g. The characteristics of nanoparticles are:
Size (Coulter N4SD): 60 nm
Phosphorus rate (total phosphorus analysis) = 0.4 mEq / g
Crosslinking rate (acid-base titration) = 0.2 mEq / g.

Une quantité de 8,36 g des particules obtenues est dispersée dans un volume de 210 ml de diméthylformamide contenant 25 ml de pyridine. 5,4 g (soit 25,8 mmol) de chlorure d'acide de valérobétaïne (synthèse exemple 2) sont ajoutés. On laisse sous agitation pendant une nuit. La suspension de nanoparticules dérivées est diluée dans 500 ml de tampon acétate 0,2 M pH 5,5. A quantity of 8.36 g of the particles obtained is dispersed in a volume of 210 ml of dimethylformamide containing 25 ml of pyridine. 5.4 g (ie 25.8 mmol) of valerobetaine acid chloride (synthesis example 2) are added. The mixture is left stirring overnight. The suspension of derived nanoparticles is diluted in 500 ml of 0.2 M acetate buffer, pH 5.5.

La suspension est ensuite lavée par ultrafiltration sur une membrane de 30 kD (système d'ultra filtration Minisette, Filtron, Pall Gelman) contre de l'eau osmosée puis concentrée avant récupération. Le pH est contrôlé et ajusté entre 4 et 6 avec de l'acide chlorhydrique. Les nanoparticules sont purifiées par micro filtration sur une membrane de 0,2 m (Spiral-Cap 0,2 m, Pall Gelman Sciences). The suspension is then washed by ultrafiltration on a 30 kD membrane (Minisette, Filtron, Pall Gelman ultrafiltration system) against reverse osmosis water and then concentrated before recovery. The pH is controlled and adjusted between 4 and 6 with hydrochloric acid. The nanoparticles are purified by microfiltration on a 0.2 m membrane (0.2 m Spiral-Cap, Pall Gelman Sciences).

Concentration (poids sec) = 13g/1
Taille des nanoparticules (Coulter N4SD) = 120 nm. Concentration (dry weight) = 13g / 1
Size of the nanoparticles (Coulter N4SD) = 120 nm.

Taux de fonction bétaïne (HPLC) = 0,9 mEq/g Exemple 10 : Préparation d'un polymère cationique par greffage de la butyrobétaïne sur un squelette polymérique ramifié à haut poids moléculaire (amylopectine)
Une quantité de 10 g d'amylopectine (Waxylis 200, Roquette Frères, Lestrem, France) est dispersée dans un volume de 200 ml de diméthylformamide (Fluka, Suisse) contenant 25 ml de pyridine (Fluka, Suisse). On ajoute le chlorure d'acide de la butyrobétaïne préparé selon l'exemple 2 ( 62 mmol, 12,34 g) Betaine function level (HPLC) = 0.9 mEq / g Example 10: Preparation of a cationic polymer by grafting butyrobetaine onto a branched polymeric backbone of high molecular weight (amylopectin)
A quantity of 10 g of amylopectin (Waxylis 200, Roquette Frères, Lestrem, France) is dispersed in a volume of 200 ml of dimethylformamide (Fluka, Switzerland) containing 25 ml of pyridine (Fluka, Switzerland). The acid chloride of butyrobetaine prepared according to Example 2 (62 mmol, 12.34 g) is added.

On maintient sous agitation à température ambiante pendant environ 15 heures. Le polysaccharide fonctionnalisé est ensuite dilué avec 500 ml de tampon acétate 0,2 M pH 5,5. Stirring is kept at room temperature for about 15 hours. The functionalized polysaccharide is then diluted with 500 ml of 0.2 M acetate buffer, pH 5.5.

La diméthylformamide, la pyridine, les sels de pyridinium, la bétaïne non greffée et le tampon acétate sont ensuite éliminés par ultrafiltration tangentielle sur une membrane de seuil de coupure 30 kD (Filtron, France). La solution de polymère fonctionnalisé est diafiltrée contre de l'eau jusqu'à la totale élimination des sels secondaires issus de la réaction. Le pH est alors contrôlé et ramené à 5 avec de l'acide chlorhydrique (Prolabo) si nécessaire. The dimethylformamide, the pyridine, the pyridinium salts, the ungrafted betaine and the acetate buffer are then removed by tangential ultrafiltration on a membrane with a cutoff threshold of 30 kD (Filtron, France). The solution of functionalized polymer is diafiltered against water until the complete elimination of the secondary salts resulting from the reaction. The pH is then checked and brought back to 5 with hydrochloric acid (Prolabo) if necessary.

On obtient une solution de polymère (amylopectine) de haut poids molaire fonctionnalisé, à une concentration de 15 g/1 en polymère. Le degré de fonctionnalisation du polymère est déterminé par HPLC du greffon butyrobétaïne après hydrolyse alcaline et est estimé à 2,2 mEq/g Exemple 11 : Bioélimination comparée des polymères fonctionnalisés par des bétaïnes ou par du GTMA Protocole : on administre par voie intraveineuse à la dose de 5 mg/kg des produits suivants marqués de façon covalente au carbone 14 à des rats Sprague-Dawleys (Centre d'élevage Charles RIVER 76 410 Saint-Aubin- lès-Elbeuf) :
Glucidex 2-Butyro 1,8
Glucidex 2-Valéro 1,6
Glucidex 2-GTMA 1,8
Waxylis 200-GTMA 2
Waxylis 200 non modifié
Pour chaque animal et de façon individuelle les urines et les fèces sont collectées durant les 14 jours qui suivent l'administration. A la fin de l'étude les animaux sont sacrifiés et différents organes (notamment le foie et la rate) sont collectés. L'ensemble des échantillons, après traitement, est analysé par scintillation liquide. A solution of functionalized high molar weight polymer (amylopectin) is obtained at a concentration of 15 g / l of polymer. The degree of functionalization of the polymer is determined by HPLC of the butyrobetaine graft after alkaline hydrolysis and is estimated at 2.2 mEq / g Example 11: Comparative bioelimination of polymers functionalized with betaines or by GTMA Protocol: it is administered intravenously to the 5 mg / kg dose of the following products covalently labeled with carbon 14 to Sprague-Dawleys rats (Charles RIVER 76 410 Saint-Aubin-lès-Elbeuf breeding center):
Glucidex 2-Butyro 1.8
Glucidex 2-Valero 1.6
Glucidex 2-GTMA 1.8
Waxylis 200-GTMA 2
Waxylis 200 unmodified
For each animal and individually, urine and faeces are collected during the 14 days following administration. At the end of the study, the animals are sacrificed and various organs (in particular the liver and the spleen) are collected. All the samples, after treatment, are analyzed by liquid scintillation.

Résultats
Les figures 3 à 5 résument les résultats obtenus en terme d'élimination urinaire et fécale après administration intraveineuse des différents polymères. Ces résultats montrent la forte élimination notamment urinaire des polymères Results
Figures 3 to 5 summarize the results obtained in terms of urinary and faecal elimination after intravenous administration of the various polymers. These results show the strong elimination, in particular urinary, of polymers

fonctionnalisés par la valérobétaïne et la butyrobétaïne par comparaison aux polymères fonctionnalisés par le GTMA. En effet, ces derniers polymères sont faiblement bioéliminables et 14 jours après administration près de 60 % du produit est toujours présent dans la carcasse des animaux. functionalized with valerobetaine and butyrobetaine by comparison with polymers functionalized with GTMA. Indeed, these latter polymers are weakly bio-eliminable and 14 days after administration, nearly 60% of the product is still present in the carcass of the animals.

Il a été possible de vérifier que la forte rétention des produits fonctionnalisés par le GTMA est liée à une forte captation hépato-splénique et à une non métabolisation de ces produits dans ces organes. It was possible to verify that the strong retention of the products functionalized by GTMA is linked to a strong hepato-splenic uptake and to a non-metabolization of these products in these organs.

On peut noter que les deux polymères dégradables montrent une bioélimination équivalente à celle du polysaccharide (Waxylis 200) non modifié. La comparaison des polymères fonctionnalisés par la valérobétaïne ou la butyrobétaïne montre que la vitesse d'élimination des produits semble fortement influencée par la nature du greffon. En effet le polymère butyrobétaïne est plus rapidement éliminé par voie urinaire que son homologue valérobétaïne. It can be noted that the two degradable polymers show a bioelimination equivalent to that of the unmodified polysaccharide (Waxylis 200). The comparison of the polymers functionalized by valerobetaine or butyrobetaine shows that the rate of elimination of the products seems to be strongly influenced by the nature of the graft. In fact, the butyrobetaine polymer is eliminated more rapidly through the urine than its valerobetaine counterpart.

L'élimination fécale des polymères peut s'interpréter comme une captation hépatique suivie d'une métabolisation dans cet organe de ce type de polymère. Dans cette hypothèse la différence d'élimination des deux polymères semble confirmer la différence de cinétique de dégradation de ceux-ci. En effet, pour les polymères fonctionnalisés par la valérobétaïne, plus lentement métabolisés dans l'espace plasmatique, une fraction plus importante est certainement captée par le foie pour y être métabolisée. Faecal elimination of polymers can be interpreted as hepatic uptake followed by metabolization in this organ of this type of polymer. In this hypothesis, the difference in elimination of the two polymers seems to confirm the difference in degradation kinetics of the latter. In fact, for polymers functionalized by valerobetaine, which are more slowly metabolized in the plasma space, a larger fraction is certainly captured by the liver to be metabolized there.

Ainsi, il est possible de modifier la cinétique de dégradation in vivo de polymères cationiques fonctionnalisés par des greffons bétaïnes en adaptant la nature de la chaîne aliphatique du greffon à la stratégie envisagée. Thus, it is possible to modify the kinetics of degradation in vivo of cationic polymers functionalized by betaine grafts by adapting the nature of the aliphatic chain of the graft to the strategy envisaged.

Claims

CLAIMS 1. Cationic polymer, characterized in that it consists of a polyhydroxylated polymeric backbone onto which cationic ligands are grafted by bonds which can be hydrolyzed in a physiological medium, the rate of degradation of which is controlled by the structure of the cationic ligand used.

2. cationic polymer according to claim 1, characterized in that the bond (polymeric backbone) - (cationic ligand) is an ester bond on the hydroxyl groups of said polymeric backbone.

3. Cationic polymer according to one of claims 1 or 2, characterized in that the cationic ligands contain quaternary ammoniums, tertiary amines or secondary amines.

4. Cationic polymer according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cationic ligands correspond to the general formula (2) or its salt form:

Ri

R2 -N ± Y - COO - general formula (2)

R3 where Y is an aliphatic chain of 1 to 16 carbons, saturated or not, branched or not, substituted or not;

R1, R2, R3, which may be identical or different, are chosen from -H and -CH3.

5. cationic polymer according to claim 4, characterized in that the cationic ligands correspond to the general formula (1) or its salt form: 'OOC - Y - N (CH3) 3+ general formula (1) where Y is a chain aliphatic from 1 to 16 carbons, saturated or not, branched or not, substituted or not.

6. Cationic polymer according to one of claims 1 to 5, characterized in that the degradation rate is modulated by the use of mixtures of cationic grafts corresponding to the general formula (1) or (2).

7. Cationic polymer according to one of claims 5 and 6, characterized in that the cationic ligands corresponding to the general formula (1) are of the betaine family.

8. Cationic polymer according to claim 7, characterized in that the cationic ligands are chosen from the group consisting of glycine betaine, butyrobetaine, valerobetaine, carnitine or their derivatives.

9. Cationic polymer according to one of claims 1 to 8, characterized in that the polyhydroxylated polymeric backbone consists of polysaccharides, oligosaccharides or polyvinyl alcohol.

10. Cationic polymer according to claim 9, characterized in that the polysaccharide is chosen from dextran, starch, cellulose, polygalactose, polymannose, or their derivatives.

11. Polymeric matrix characterized in that it is obtained by crosslinking or copolymerization of the cationic polymer according to one of claims 1 to 10.

12. Cationic polymeric matrix characterized in that it is obtained by grafting cationic ligands of general formula (2) onto a polyhydroxylated polymeric backbone previously crosslinked or copolymerized.

13. Cationic polymeric matrix characterized in that it is obtained by grafting cationic ligands of general formula (1) onto a polyhydroxylated polymeric backbone previously crosslinked or copolymerized.

14. Cationic polymeric matrix according to one of claims 11 to 13, characterized in that it is in the form of a film, a patch, a particle or a nanoparticle.

15. Cationic polymer according to one of claims 1 to 10 or polymeric matrix according to one of claims 11 to 14, characterized in that a molecule with biological activity is incorporated therein.

16. Cationic polymer according to one of claims 1 to 10 or 15, or polymeric matrix according to one of claims 11 to 15, characterized in that it is used parenterally, mucosally or topically.

17. Process for preparing a cationic polymer according to one of claims

1 to 10, 15 or 16, characterized in that it comprises the following steps: a. optionally, a ligand corresponding to general formula (2) containing a carboxylate function and a quaternary ammonium, tertiary or secondary amine function is synthesized; b. the activation of the carboxylate group carried by the cationic ligand is carried out;

vs. an esterification reaction is carried out on the hydroxyl groups of the polyhydroxylated backbone.

18. Process for preparing a cationic polymer matrix according to one of claims 11 to 16, characterized in that it comprises the following steps: a. optionally, a ligand corresponding to general formula (2) containing a carboxylate function and a quaternary ammonium, tertiary or secondary amine function is synthesized; b. the activation of the carboxylate group carried by the cationic ligand is carried out; vs. an esterification reaction is carried out on the hydroxyl groups of the polyhydroxylated backbone which may have been crosslinked or copolymerized beforehand; d. if necessary, the polymer obtained in c. in order to obtain a polymeric matrix.

19. Pharmaceutical composition, characterized in that it contains a cationic polymer according to one of claims 1 to 10, 15 or 16 or obtained by a process according to claim 17, or a polymer matrix according to one of claims 11 to 16 or obtained by a process according to claim 18, in which an active principle and a pharmaceutically acceptable carrier for its administration are incorporated.

20. Cosmetic composition, characterized in that it contains a cationic polymer according to one of claims 1 to 10, 15 or 16 or obtained by a process according to claim 17, or a polymeric matrix according to one of claims 11 to 16 or obtained by a process according to claim 18, in which an active principle with dermatological and / or cosmetic activity and cosmetologically acceptable excipients are incorporated.

21. Composition for food use, characterized in that it contains a cationic polymer according to one of claims 1 to 10, 15 or 16 or obtained by a process according to claim 17, or a polymeric matrix according to one of claims 11 to 16 or obtained by a process according to claim 18.

22. Use of a cationic polymer according to one of claims 1 to 10, 15 or 16 or obtained by a process according to claim 17 or of a matrix

cationic polymer according to one of claims 11 to 16 or obtained by a process according to claim 18, for the preparation of a composition which can be used as a medicament or a vaccine.