Brevet FR2713934A1 — publié le 19950623

UTILISATION DE CYCLODEXTRINES AMINEES POUR LA SOLUBILISATION AQUEUSE DE COMPOSES HYDROPHOBES, EN PARTICULIER DE MOLECULES PHARMACEUTIQUEMENT ACTIVES. DESCRIPTION La présente invention a pour objet un procédé de solubilisation dans un milieu aqueux de composés chimiques hydrophobes, en particulier de molécules pharmaceutiquement actives. De façon plus précise, elle concerne un procédé permettant de solubiliser dans des milieux aqueux des composés hydrophobes par inclusion de ces composés dans une cyclodextrine adaptée. Les cyclodextrines ou cyclomaltooligosaccharides sont des composés d'origine naturelle formés par l'enchaînement de 6, 7 ou 8 unités glucose liées en a-1,4. De nombreux travaux ont montré que ces cyclodextrines pouvaient former des complexes d'inclusion avec des molécules hydrophobes et permettre ainsi la solubilisation de ces molécules dans des milieux aqueux. De nombreuses applications ont été proposées pour tirer profit de ce phénomène, en particulier dans le domaine pharmaceutique, comme il est décrit par D. Duchêne dans l'ouvrage intitulé "Cyclodextrins and their industrial uses", chapitre 6, pages 213 à 257, Editions de Santé, 1987). Des compositions pharmaceutiques utilisant ces cyclodextrines ont d'ailleurs été commercialisées au Japon, en Italie et plus récemment en France, par exemple par Pierre Fabre Médicament pour le Brexins qui est un complexe d'inclusion du Piroxicam dans la ss-cyclodextrine. Parmi les cyclodextrines utilisables, la ss-cyclodextrine qui comporte 7 unités glucose, est la plus adaptée au niveau de la taille de sa cavité et la moins chère des trois, mais son utilisation pose certains problèmes, car elle est moins soluble que les autres cyclodextrines et présente un caractère hémolytique. Aussi, on a envisagé d'améliorer les propriétés de la ss-cyclodextrine en la modifiant chimiquement pour la rendre plus adaptée. Plusieurs solutions ont été envisaaées et ont conduit à l'utilisation de dérivés méthylés ou de dérivés hydroxyalkylés. Les dérivés méthylés sont beaucoup plus solubles que la cyclodextrine d'origine et ils possèdent de bonnes propriétés de solubilisation de composés organiques hydrophobes, en particulier dans le cas de la 2,6-diméthyl-ss-cyclodextrine. Néanmoins, ces dérivés méthylés, outre qu'ils sont difficiles à obtenir à l'état pur, sont inutilisables pour des applications pharmaceutiques, en particulier pour les formes injectables, en raison de leur très fort caractère hémolytique. Les dérivés hydroxyalkylés, développés en particulier par Janssen, par exemple les hydroxypropyl-cyclodextrines présentent une très forte solubilité dans l'eau et sont peu hémolytiques. Toutefois, leur utilisation reste difficile en raison de leur extrême hétérogénéité chimique ; de plus, les substitutions peuvent limiter la formation de complexes d'inclusion par effet de gène stérique, si bien qu'aucune application pharmaceutique n'a encore été mise au point avec ces dérivés. La présente invention a précisément pour objet un procédé de solubilisation de composés chimiques hydrophobes utilisant des dérivés aminés de cyclodextrines, qui permettent de pallier ces inconvénients. Selon l'invention, le procédé de solubilisation dans un milieu aqueux d'un composé chimique hydrophobe consiste à combiner le composé chimique hydrophobe avec une cyclodextrine aminée de formule dans laquelle les R1, qui peuvent être identiques ou différents, représentent OH ou NHR2, R2 représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle et n est égal à 5, 6 ou 7, pour former avec celle-ci un complexe d'inclusion soluble dans l'eau. L'utilisation dans ce procédé de dérivés aminés répondant à la formule précitée présente l'avantage d'améliorer la solubilité, la stabilité et la biodisponibilité, sous diverses formes d'administration, du composé hydrophobe, en particulier lorsqu'il s'agit de molécules pharmaceutiquement actives. De préférence dans l'invention, on utilise un dérivé monoaminé de cyclodextrine, c'est-à-dire que dans la formule I précitée, tous les R1 représentent OH. Le substituant aminé NHR2 est de préférence NH2 ; toutefois, on peut aussi utiliser comme groupe aminé des groupes monoalkylamino. Généralement, les groupes alkyle utilisés pour R2 sont des groupes alkyle inférieurs ayant de 1 à 4 atomes de carbone. Bien que dans l'invention, on préfère utiliser la -cyclodextrine, c'est-à-dire le dérivé de formule (I) avec n=6, on peut aussi utiliser le dérivé aminé de l'a-cyclodextrine (n=5) ou le dérivé aminé de la y-cyclodextrine (n=7). Les composés chimiques hydrophobes susceptibles d'être solubilisés dans des milieux aqueux au moyen de ces cyclodextrines aminées, peuvent être de différents types. A titre d'exemples de tels composés, on peut citer des produits cosmétiques, des vitamines, des molécules pharmaceutiquement actives telles que celles décrites par D. Duchêne dans l'ouvrage intitulé "Cyclodextrins and their industrial uses", chapitre 6, pages 213 à 257, Editions de Santé, 1987). De préférence dans l'invention, le composé chimique hydrophobe est une molécule pharmaceutiquement active. A titre d'exemples de telles molécules, on peut citer les stéroïdes, par exemple la prednisolone, les agents anti-épileptiques comme la carbamazépine, et les agents anti-cancéreux. L'invention concerne également les complexes d'inclusion d'une cyclodextrine aminée répondant à la formule (I) précitée avec un composé chimique hydrophobe, en particulier une molécule pharmaceutiquement active. Dans ces complexes d'inclusion, on préfère également que la cyclodextrine de formule (I) soit une cyclodextrine monoaminée, en particulier la ss-cyclo- dextrine monoaminée. Ces complexes d'inclusion peuvent être préparés par des procédés classiques, par exemple en ajoutant à une solution ou à une suspension de la cyclodextrine aminée de formule (I) utilisée, une solution du composé hydrophobe dans un solvant organique approprié, par exemple l'acétone. On peut ensuite isoler le complexe d'inclusion ainsi formé par lyophilisation. L'invention a encore pour objet une composition pharmaceutique comprenant un complexe d'inclusion d'une cyclodextrine aminée de formule (I) et d'un composé chimique hydrophobe, avec un véhicule pharmaceutiquement acceptable. Ces compositions pharmaceutiques qui peuvent être administrées par voie orale ou parentérale, sont par exemple des solutions, des poudres, des suspensions, etc, en particulier des solutions injectables. Les cyclodextrines aminées utilisées dans le procédé de l'invention peuvent être obtenues sous forme de chlorhydrate de très haute pureté, à partir des cyclodextrines naturelles par un procédé comprenant trois étapes. Contrairement aux dérivés hydroxypropylés des cyclodextrines, ces dérivés aminés se présentent sous forme d'une espèce chimique unique qui est parfaitement caractérisée par des méthodes physico-chimiques classiques. Par rapport aux dérivés méthylés qui présentent des propriétés de solubilisation comparables, elles ont l'avantage d'être considérablement moins hémolytiques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture des exemples suivants donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif, en référence au dessin annexé. La figure annexée est un diagramme représentant les pourcentages d'hémolyse induite par différentes cyclodextrines en fonction de leur concentration (en mmol/l). Exemple 1 : Préparation de l'amino-ss-cyclodextrine. Ce dérivé de cyclodextrine répond à la formule (I) avec tous les R1 représentant OH, R2 représentant un atome d'hydrogène et n étant égal à 6. On la prépare de la façon suivante. Synthèse de la mono-6-tosyl--cyclodextrine. 60 g de cyclomaltoheptaose (52,8 mmol) sont suspendus dans 500 ml d'eau distillée. On ajoute goutte à goutte 6,57 g (164 mmol) de soude caustique dissoute dans 20 ml d'eau sur 5 minutes avec forte agitation magnétique. A la solution limpide obtenue sont ajoutés 10,08 g (52,9 mmol) de chlorure de p-toluène sulfonyle (chlorure de tosyle) dans 30 ml d'acétonitrile goutte à goutte sur 10 minutes. Après 2 h d'agitation à température ambiante, le précipité formé est éliminé par filtration et le filtrat est conservé 48 h à 4"C. Le précipité est isolé par filtration sous vide, lavé par 50 ml d'eau glacée et recristallisé immédiatement dans l'eau bouillante. Après une nuit à 4"C, le précipité est filtré et séché sous vide à 30"C. On obtient ainsi 7,5 g (12 %) d'un composé pur conforme aux spécifications. Synthèse de la mono-6-azido--cyclodextrine. Dans un ballon de 500 ml surmonté d'un réfrigérant, on introduit 15 g (11,6 mmol) de la tosyl cyclodextrine précédemment décrite en suspension dans 200 ml d'eau distillée. On ajoute à température ambiante et sous agitation 7,65 g d'azoture de lithium LiN3 dans 40 ml d'eau. On porte le mélange à reflux (la solution devient limpide) pendant 4 heures et on laisse sous agitation à température ambiante pendant 18 heures. Le produit est précipité par addition de 150 ml d'acétone, maintenu dans la glace pendant 2 heures et isolé par filtration et lavage à l'acétone. Le composé blanc est lavé par 3 fois 20 mi d'éthanol bouillant pour éliminer les traces d'azoture de lithium et séché sous vide. On obtient 13,5 g (83 %) de monoazido-ss-cyclodextrine pure. Synthèse de la mono-6-amino-B-cyclodextrine. A 10 g (8,6 mmol) de mono-azido-ss -cyclodextrine dans 120 ml de diméthylformamide (DMF), on ajoute goutte à goutte et sous agitation à température ambiante 9,06 g (4 équivalents) de triphénylphospine dissoute dans 30 ml de DMF. Le mélange réactionnel est maintenu une heure sous agitation, refroidi dans la glace et traité par 20 ml d'ammoniaque à 20 %. On laisse 18 heures sous agitation à température ambiante et on élimine le solvant sous pression réduite à 30"C. Le résidu est repris par 50 ml d'eau sous agitation. Le précipité de triphényl phosphine et de l'oxyde correspondant est éliminé par filtration et la solution est traitée par 150 ml d'acétone. Après une nuit à 40C, le précipité est isolé, lavé à l'acétone et séché sous vide à 30"C. On obtient 9,6 g de mono-amino-ss-cyclodextrine. Purification finale. L'amino-cyclodextrine contient toujours une faible proportion de cyclodextrine non modifiée provenant de l'étape de tosylation. Cette dernière peut être éliminée facilement (cette purification est très importante) par une chromatographie sur résine échangeuse d'ions comme suit Une solution de mono-amino-ss-cyclodextrine (1,5 g) dans 10 ml d'eau est appliquée à une colonne contenant 140 ml de résine Lewatit SP1080 forme H+ (Merck) en suspension dans l'eau. Après lavage par 400 ml d'eau (permettant d'éliminer la cyclodextrine non modifiée qui n'est pas retenue), la mono-amino-ss -cyclodextrine est éluée par une solution aqueuse d'ammoniaque à 6 . 100 ml de l'éluat basique sont collectés, concentrés sous vide à 30"C. Les dernières traces d'ammoniaque sont éliminées par évaporation sous vide en présence de 20 ml d'eau. Le résidu est repris dans le minimum d'eau et précipité par 150 ml d'acétone, maintenu à 4"C pendant une nuit, isolé par filtration, lavé à l'acétone et séché sous vide à 30"C. On obtient ainsi 1,15 g de composé final totalement débarrassé de la cyclodextrine d'origine. Après dissolution dans l'eau et ajustement à pH 7 7 par HCl, la solution est lyophilisée. On obtient donc cette amino-ss-cyclodextrine sous la forme de son chlorhydrate. La solubilité dans l'eau du composé obtenu est de 200 g/l à 20"C au lieu de 18 g/l pour la ss-cyclo- dextrine naturelle, ce qui est comparable à la solubilité de la y-cyclodextrine. En solution, de par son caractère de base faible, le chlorhydrate conduit à un pH proche des valeurs physiologiques (pH=6,8 dans le cas d'une solution à 1 % en poids du chlorhydrate dans de l'eau). I1 agit ainsi comme un tampon. Les propriétés hémolytiques du chlorhydrate ont été testées en mettant en contact 0,4 ml d'une suspension d'érythrocytes humains avec 4 ml de la solution du chlorhydrate dans 10 mmol d'un tampon phosphate isotonique à un pH de 7,4, pendant 30 minutes à 37 C. Les résultats obtenus exprimés sous la forme du pourcentage d'hémolyse en fonction de la concentration en cyclodextrine de la solution sont donnés sur la figure annexée. Sur cette figure, la courbe 1 se rapporte au chlorhydrate d'amino-ss-cyclodextrine. Les courbes 2, 3 et 4 illustrent à titre comparatif les résultats obtenus dans les mêmes conditions avec une solution de ss-cyclodextrine (ss-CD, courbe 2) , d'a-cyclodextrine (a-CD, courbe 3) et de y-cyclodextrine (y-CD, courbe 4). Au vu de cette figure, on remarque que le dérivé aminé de la ss-cyclodextrine a un effet hémolytique bien inférieur à celui de la ss-cyclo- dextrine et de l'a-cyclodextrine. En effet, la ss -cyclodextrine induit 50 % d'hémolyse à une concentration de 5 mmol/l, c'est-à-dire de l'ordre de 6 g/l, alors que l'amino-ss-cyclodextrine ne parvient à un tel effet qu'à des concentrations très supérieures, de l'ordre de 30 mmol/l, soit 35 g/l. Exemple 2 : Préparation d'un complexe d'amino-ss-cyclo- dextrine et de prednisolone. La prednisolone répond à la formule suivante et elle a une très faible solubilité dans l'eau (0,25 mg/ml à 25"C). On dissout 10 umol de l'amino-ss-cyclodextrine (chlorhydrate préparé dans l'exemple 1) dans 1 ml d'eau pure (eau apyrogène pour injection) et on ajoute 5 umol de prednisolone sous forme d'une solution concentrée à 50 mmol/l dans l'acétone. On élimine l'acétone par passage d'azote pendant 10 min. et on lyophilise la solution. Le solide résiduel qui contient 10 umol de cyclodextrine et 5 umol de prednisolone, est redissous dans le minimum d'eau à 25"C. Ce minimum correspond à 200 ul d'eau, ce qui indique une solubilité de 25 mmol/l de prednisolone dans l'eau, en présence de cette cyclodextrine à une concentration de 50 mmol/l. Dans les mêmes conditions, la Q-cyclodextrine non aminée ne permet de solubiliser la prednisolone qu'à hauteur de 9 mmol/l. Ainsi, le dérivé monoaminé de la ss-cyclo- dextrine permet d'atteindre un résultat bien supérieur. Exemple 3 : Préparation d'un complexe d'inclusion de l'amino ss-cyclodextrine et de carbamazépine La carbamazépine est un composé répondant à la formule C'est un composé anti-épileptique (Merck Index 1783) de solubilité très limitée dans l'eau pure (12 ug/ml à 250C) . La disponibilité de formes injectables solubles pourrait permettre le traitement d'urgence de l'épilepsie avec ce composé. On prépare un complexe d'inclusion de cette molécule avec la cyclodextrine monoaminée de l'exemple 1 en suivant le mode opératoire décrit dans l'exemple 2. On obtient ainsi un complexe d'inclusion qui permet d'atteindre une solubilité de l'ordre de 12 mmol/l en carbamazépine (soit 2,8 mg/ml) en présence du chlorhydrate de 6-amino-6-désoxy-ss-cyclodextrine à une concentration de 25 mmol/l. Dans le cas des cyclodextrines naturelles, la solubilité maximale de ce composé est de 3,6 mmol/l avec la ss-cyclodextrine et de 1,2 mmol/l avec la y -cyclodextrine. L'a-cyclodextrine ne permet pas d'augmenter la solubilité de ce principe actif. Ainsi, l'utilisation conformément à l'invention de i'amino-Q-cyciodextrine permet d'améliorer de façon importante la solubilité en milieu aqueux de ce principe actif. REVENDICATIONS 1. Procédé de solubilisation dans un milieu aqueux d'un composé chimique hydrophobe, caractérisé en ce qu'il consiste à combiner le composé chimique hydrophobe avec une cyclodextrine aminée de formule dans laquelle les R1, qui peuvent être identiques ou différents, représentent OH ou NHR2, R2 représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle et n est égal à 5, 6 ou 7, pour former avec celle-ci un complexe d'inclusion soluble dans l'eau. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les R1 représentent OH. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que R2 est un atome d'hydrogène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que n est égal à 6. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le composé hydrophobe est une molécule pharmaceutiquement active. 6. Complexe d'inclusion d'une cyclodextrine aminée de formule dans laquelle les R1, qui peuvent être identiques ou différents, représentent OH ou NHR2, R2 représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle et n est égal à 5, 6 ou 7, avec un composé chimique hydrophobe. 7. Complexe d'inclusion selon la revendication 6, caractérisé en ce que tous les R1 représentent OH. 8. Complexe d'inclusion selon la revendication 7, caractérisé en ce que R2 représente un atome d'hydrogène. 9. Complexe selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que n est égal à 6. 10. Complexe selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le composé chimique hydrophobe est une molécule pharmaceutiquement active. 11. Complexe selon la revendication 10, caractérisé en ce que la molécule pharmaceutiquement active est la prednisolone ou la carbamazépine. 12. Composition pharmaceutique, caractérisée en ce qu'elle comprend un complexe d'inclusion d'une cyclodextrine selon l'une quelconque des revendications 6 à 11 avec un véhicule pharmaceutiquement acceptable.