STROÏAZZO-MOUGIN, Bernard A.J. (c/ Josep Poveda Verdú, 4 F, E- El Campello, 03560, ES)
| REIVINDICACIONES Procedimiento para la obtención de ácidos grasos de interés farmacológico y nutricional que comprende las etapas de: a) alimentación de un gas o mezcla de gases que comprende CO2 a un reactor que contiene un cultivo que comprende al menos una especie de microalga capaz de realizar la fotosíntesis; b) realización del proceso de la fotosíntesis por la especie de microalga a partir del CO2 alimentado, produciendo una biomasa que contiene un compuesto de fórmula general (I): (I) donde: A y X son iguales o diferentes de forma independiente y se seleccionan entre alquilo C3-C10, alquenilo C1-C10, cicloalquilo C1-C7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido; n es un número entero desde 1 a 10; R se selecciona entre H, un grupo hidroxilo, alquilo Ci-C , alquenilo C1-C3, cicloalquilo C3-C7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido; W se selecciona del grupo que consiste en un grupo hidroxilo, una molécula de glicerol unida a un compuesto de fórmula general (I) adicional formando un diglicérido, o una molécula de glicerol unida a dos compuestos de fórmula general (I) adicionales formando un triglicérido; y sus sales, preferiblemente cualquier sal farmacéuticamente aceptable, solvatos y profármacos del mismo; c) extracción del compuesto de fórmula general (I) de la biomasa obtenida en la etapa b); y d) concentración y/o purificación del compuesto de fórmula general (I) del extracto obtenido en la etapa c); caracterizado porque, tras la etapa de fotosíntesis, se desaloja del reactor entre un 5 y un 100% del cultivo, que es posteriormente separado en una fracción sólida que contiene biomasa, la cual será posteriormente sometida a la etapa de extracción del compuesto de fórmula general (I), y una fracción líquida que contiene carbonatos y/o bicarbonatos, los cuales son separados de la fracción líquida, para a continuación retornar al menos parcialmente al reactor la fracción líquida sustancialmente exenta de carbonatos y/o bicarbonatos. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que, en la etapa de desalojo al menos parcial del cultivo del reactor, se desaloja entre un 5 y un 50% del cultivo. Procedimiento según la reivindicación 2 en el que, en la etapa de desalojo al menos parcial de cultivo del reactor, se desaloja aproximadamente un 10% del cultivo. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, previamente a la etapa a), se lleva a cabo un pre-tratamiento del gas o mezcla de gases que comprenden CO2 que consiste en al menos uno de: eliminación sustancial del SOx, de NOx, de la humedad, y adecuación de la temperatura del gas a un intervalo de 30 a 40°C. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la microalga se selecciona del grupo que consiste en: Cloroficeas, Bacilliarioficeas, Dinoficeas, Criptoficeas, Crisoficeas, Haptoficeas, Prasinoficeas, Rafidoficeas, Estigmatoficea o cualquier combinación de las mismas. Procedimiento según la reivindicación 5 en el que la especie de microalga se selecciona del grupo que consiste en Dunaliella salina, Tetraselmis Galvana, Tetraselmis suecica, lisochrysis galbana, Nannochloropsis Gaditana o Nannochlorís, en cualquier combinación de las mismas. 7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el gas o mezcla de gases que se alimenta al reactor en la etapa a) procede, de manera exógena, de la atmósfera o de cualquier industria, y de manera endógena, de los gases generados en el propio procedimiento, en cualquier combinación entre los mismos. 8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que la fracción exógena del gas o mezcla de gases que se alimenta al reactor en la etapa a) procede de una cementera. 9. Procedimiento para la obtención de ácidos grasos según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa b), el cultivo está sometido a un régimen turbulento y expuesto a la luz natural y/o artificial en cualquier combinación. 10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que, tras la etapa de desalojo al menos parcial de cultivo del reactor, el cultivo desalojado es acidificado hasta un pH entre 3,5 y 8. 1 1 . Procedimiento según la reivindicación 10, en el que el cultivo desalojado es adificado hasta un pH entre 6 y 8. 12. Procedimiento según las reivindicaciones 10 u 1 1 , en el que la acidificación se lleva a cabo adicionando al cultivo al menos un agente acidificante seleccionado del grupo que consiste en CO2, mezcla de CO2 y aire, ácidos fuertes o débiles o cualquier combinación de los mismos. 13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la acidificación se lleva a cabo adicionando al cultivo una mezcla de CO2 y aire. 14. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, tras la etapa de desalojo al menos parcial de cultivo del reactor, la separación de la fracción sólida que contiene biomasa y la fracción líquida que contiene carbonatos y/o bicarbonatos se lleva a cabo mediante al menos una técnica seleccionada del grupo que consiste en filtración, centrifugación, floculación, electrocoagulación, ultrasonidos, evaporación, decantación o cualquier combinación de las mismas. 15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la separación de carbonatos y/o bicarbonatos de la fracción líquida resultante del desalojo al menos parcial de cultivo del reactor se lleva a cabo mediante precipitación de las sales carbonatadas correspondientes originada por la adición de al menos un álcali. 16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que, previamente a la etapa c), se aplica al cultivo una sub-etapa de lisis de las células de las algas. 17. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que la lisis se realiza mediante ultrasonidos a frecuencias comprendidas entre 100 y 1000 Hz. 18. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que la lisis se realiza mediante cavitación a presiones entre 250 y 1200 bares. 19. Procedimiento según la reivindicación 16, en el que la lisis se realiza mediante alteraciones del pH del cultivo a valores inferiores a 6 o superiores a 9 con ácidos o bases. 20. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 19 o cualquier combinación de las mismas, que se repite entre 1 y 5 veces antes de proseguir a la etapa c). 21 . Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en la etapa c), la extracción se lleva a cabo mediante al menos una técnica seleccionada del grupo que consiste en extracción con disolventes orgánicos, extracción en condiciones supercríticas o una combinación de las mismas. 22. Procedimiento según la reivindicación 21 , en el que la extracción se lleva a cabo mediante disolventes orgánicos. 23. Procedimiento según la reivindicación 21 , en el que los disolventes orgánicos son una mezcla 2:1 de hexano:etanol. 24. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa d) se lleva a cabo mediante al menos una técnica seleccionada del grupo que consiste en destilación molecular o fraccionada, división enzimática, extracción supercrítica con CO2, cristalización a bajas temperaturas, cromatografía de adsorción, precipitación con urea o cualquier combinación de las mismas. 25. Uso de un gas que comprende CO2 para la obtención de un ácido graso utilizando el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24 anteriores. 26. Uso según la reivindicación 25, en el que el gas es gas procedente de cementera. 27. Uso según las reivindicaciones 25 ó 26, en el que, previamente a su introducción al reactor, el gas es sometido a al menos uno de los siguientes tratamientos: eliminación sustancial de SOx, de NOx, de humedad y adecuación de su temperatura a un intervalo entre 30-40°C. 28. Compuesto de fórmula general (I) obtenido mediante el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24 anteriores: (i) donde: A y X son iguales o diferentes de forma independiente y se seleccionan entre alquilo C3-C10, alquenilo C1-C10, cicloalquilo C1-C7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido; n es un número entero desde 1 a 10; R se selecciona entre H, un grupo hidroxilo, alquilo Ci-C4, alquenilo C1-C3, cicloalquilo C3-C7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido; W se selecciona del grupo que consiste en un grupo hidroxilo, una molécula de glicerol unida a un compuesto de fórmula general (I) adicional formando un diglicérido, o una molécula de glicerol unida a dos compuestos de fórmula general (I) adicionales formando un triglicérido; y sus sales, preferiblemente cualquier sal farmacéuticamente aceptable, solvatos y profármacos del mismo. 29. Compuesto de fórmula general (I) según la reivindicación 28, donde: - A y X son iguales o diferentes de forma independiente y se seleccionan entre alquilo Ci-C8, alquenilo C1-C5, cicloalquilo C -C6; - W es OH o un grupo glicerol unido a dos compuestos de fórmula general (I) formando un triglicérido; - n es un número entero seleccionado desde 1 a 7; y - R se selecciona entre H, un grupo hidroxilo, alquilo Ci-C , cicloalquilo C -C6. 30. Compuesto de fórmula general (I) según una cualquiera de las reivindicaciones 28 ó 29 que se selecciona del grupo que consiste en: o un isómero, una sal farmacéuticamente aceptable, un pro-fármaco o un solvato del mismo. 31 . Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30 para su uso como medicamento para el tratamiento de una enfermedad de tipo cardiovascular, del sistema digestivo, del sistema nervioso o del sistema inmune. 32. Composición farmacéutica que comprende al menos uno de los compuestos de fórmula (I) como se define en las reivindicaciones 28 a 30, o sus sales, solvatos o profármacos del mismo, y al menos un transportador farmacéuticamente aceptable, adyuvante y/o vehículo. 33. Composición farmacéutica según la reivindicación 32, que comprende además otro principio activo. 34. Complemento nutricional que comprende un compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30. 35. Uso del compuesto de fórmula (I) según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30 en la fabricación de un medicamento para la prevención y/o tratamiento de una enfermedad de tipo cardiovascular, del sistema digestivo, del sistema nervioso o del sistema inmune. 36. Uso del compuesto de fórmula (I) según una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30 en la fabricación de un medicamento para la prevención y/o tratamiento de la diabetes mellitus, la enfermedad de Crohn, de la colitis ulcerosa, de la claudicación intermitente, de enfermedades cardiovasculares, de la fibrosis quística, del trastorno bipolar, de la demencia, o de la esquizofrenia. |
FARMACOLÓGICO Y NUTRICIONAL
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento que es ventajosamente industrial y en continuo para la obtención de ácidos grasos con interés farmacológico y nutricional que comprende las etapas de:
- alimentación de un gas que comprende al menos CO 2 , tal como los gases de efecto invernadero, a un reactor que contiene un cultivo que comprende al menos una especie de microalga capaz de realizar la fotosíntesis;
- realización del proceso de la fotosíntesis por la especie de microalga a partir del CO 2 alimentado, produciendo una biomasa que contiene un compuesto de fórmula general (I):
(l)
- extracción del compuesto de fórmula general (I) de la biomasa obtenida; y
- concentración y/o purificación del compuesto de fórmula general (I).
Además, la presente invención se refiere a los compuestos con interés farmacológico y nutricional obtenidos a través del procedimiento de la invención que hace uso de microalgas y dióxido de carbono como fuente para obtenerlos.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Las enfermedades cardiovasculares (ECV) son la principal causa de muerte en todo el mundo. Cada año mueren más personas por enfermedades cardiovasculares que por cualquier otra causa. Se calcula que en 2005 murieron por esta causa 17,5 millones de personas, lo cual representa un 30% de todas las muertes registradas en el mundo; 7,6 millones de esas muertes se debieron a la cardiopatía coronaria, y 5,7 millones a los accidentes vasculares cerebrales (AVC). Las muertes por ECV afectan por igual a ambos sexos, y más del 80% se producen en países de ingresos bajos y medios. Se calcula que en 2015 morirán cerca de 20 millones de personas por ECV, sobre todo por cardiopatías y AVC, y se prevé que sigan siendo la principal causa de muerte.
Los ataques al corazón y los accidentes vasculares cerebrales (AVC) suelen ser fenómenos agudos que se deben sobre todo a obstrucciones que impiden que la sangre fluya hacia el corazón o el cerebro. La causa más frecuente es la formación de depósitos de grasa en las paredes de los vasos sanguíneos que irrigan el corazón o el cerebro. Los AVC también pueden deberse a hemorragias de los vasos cerebrales o coágulos de sangre. Las causas de las ECV están bien definidas y son bien conocidas. Las causas más importantes de cardiopatía y AVC son los llamados "factores de riesgo modificables": dieta poco saludable, inactividad física y consumo de tabaco. Los efectos de la dieta poco saludable y de la inactividad física pueden manifestarse como "factores de riesgo intermedios": aumento de la tensión arterial y del azúcar y los lípidos de la sangre, sobrepeso y obesidad. Los principales factores de riesgo modificables son responsables de aproximadamente un 80% de los casos de cardiopatía coronaria y enfermedad cerebrovascular.
También hay una serie de determinantes subyacentes de las enfermedades crónicas, es decir, "las causas de las causas", que son un reflejo de las principales fuerzas que rigen los cambios sociales, económicos y culturales: la globalización, la urbanización y el envejecimiento de la población. Otros determinantes de las ECV son la pobreza y el estrés. Al menos un 80% de las muertes prematuras por cardiopatía y AVC podrían evitarse con una dieta saludable, actividad física regular y abandono del consumo de tabaco. Es posible reducir el riesgo de ECV realizando actividades físicas de forma regular; evitando la inhalación activa o pasiva de humo de tabaco; consumiendo una dieta rica en frutas y verduras; evitando los alimentos con muchas grasas, azúcares y sal, y manteniendo un peso corporal saludable. La forma de prevenir y controlar las ECV es a través de una acción global e integrada:
Una acción global requiere la combinación de medidas que traten de reducir los riesgos en la totalidad de la población y de estrategias dirigidas hacia los individuos con alto riesgo o que ya padecen la enfermedad.
Como ejemplos de intervenciones poblacionales que permiten reducir las ECV se pueden citar las políticas globales de control del tabaco, los impuestos para reducir la ingesta de alimentos ricos en grasas, azúcares y sal, la creación de vías para peatones y bicicletas con el fin de fomentar la actividad física, y el suministro de comidas saludables en los comedores escolares.
Las estrategias integradas se centran en los principales factores de riesgo comunes a varias enfermedades crónicas tales como las ECV, la diabetes y el cáncer: dieta malsana, inactividad física y consumo de tabaco. A este particular véase, p. ej: http://www. who. int/mediacentre/factsheets/fs317/es/index. html
De acuerdo con lo comentado hasta ahora, una estrategia integrada sería fomentar el consumo de ácidos grasos omega-3 (referidos de aquí en adelante simplemente como "omega-3"); se ha demostrado experimentalmente que el consumo de grandes cantidades de omega-3 aumenta considerablemente el tiempo de coagulación de la sangre, lo cual explica por qué en comunidades que consumen muchos alimentos con omega-3 (esquimales, japoneses, etc.) la incidencia de enfermedades cardiovasculares es sumamente baja; véase "Marine oils as a source of omega-3 fatty acids in the diet: how to optimize the health benefits", Uauy Dagach, R : Valenzuela, A. Prog-Food-Nutr-Sci. 1992; 16(3): 199-243; "Fish Consumption, Fish OH, Omega-3 Fatty Acids, and Cardiovascular Disease", Penny M. Kris-Etherton, PhD, RD; William S. Harris, PhD; Lawrence J. Appel, MD, MPH, for the Nutrition Committee, Circulation. 2002;106:2747-2757; "The Effect of Dietary {omega}-3 Fatty Acids on Coronary Atherosclerosis", Clemens von Schacky, MD; Peter Angerer, MD; Woífgang Kothny, MD; Karl Theisen, MD; and Haraíd Mudra, MD , Annals of Interna! Medicine, 6 April 1999 \ Volume 130 Issue 7 \ Pages 554-562. Algunas experiencias sugieren también que el consumo de omega-3 tiene efectos benéficos sobre el cerebro. Altas cantidades podrían disminuir los efectos de la depresión "Omega 3 Fatty Acids in Bipolar Disorder",Andrew L. Stoll, Arch Gen Psychiatry. 1999;56:407-412; "Addition of Omega-3 Fatty Acid to Maintenance Medication Treatment for Recurrent Unipolar Depressive Disorder", Boris Nemets, Am. J. Psychiatry 159:477- 479, March 2002 e incluso grupos de niños en edad escolar aumentaron notablemente su rendimiento después de ingerir pastillas con aceite de pescado (rico en omega-3).
Sin embargo debe de tenerse cuidado al ingerir aceites de pescado como suplemento alimenticio, por el riesgo de consumir cantidades peligrosas de dioxinas, mercurio y otros metales pesados presentes en muchos pescados.
Las fuentes más ricas en Omega-3 son los peces de agua fría, incluyendo el salmón, pez que supuestamente tendría el más bajo nivel de contaminación. Hay otras fuentes importantes como los pescados azules, entre estos la sardina, que tiene 1 :7 entre omega- 6 y omega-3.
La mejor alternativa en el mundo vegetal está en las semillas de cáñamo, ya que mantiene un porcentaje perfecto de omega-6 y omega-3: 3 partes de omega-6 por una parte de omega 3 (3/1 ); además, son económicas en tiendas de alimentos de animales, pero tienen el inconveniente de poseer una cáscara muy dura, por lo que su consumo resulta muy desagradable.
Los compuestos de ácidos grasos omega-3 pueden utilizarse para reducir los triglicéridos, como alternativa a un fibrato y añadido a una estatina, en pacientes con hiperlipidemia combinada (mixta) no controlada convenientemente con una estatina sola. La concentración de triglicéridos superior a 10 mmol/l se asocia a pancreatitis aguda; por consiguiente, al reducir la concentración, se reduce el riesgo. Debe tenerse en cuenta el contenido graso de los componentes de ácidos grasos omega-3 (incluyendo los excipientes del preparado) durante el tratamiento de la hipertrigliceridemia.
Los ácidos grasos omega 3 son denominados ácidos grasos esenciales de acuerdo a que el organismo humano no los produce por sí mismo. Químicamente son ácidos grasos poliinsaturados (PUFAs, de las siglas en inglés de "Poly-Unsaturated Fatty Acids") de cadena larga que presentan múltiples dobles enlaces carbono-carbono, con el primero de sus dobles enlaces en el tercer carbono desde el grupo metil de terminación.
Estos ácidos omega 3 son conocidos por tener funciones anti-inflamatorias (mejorando la respuesta inmune), son efectivos en la prevención y tratamiento de ciertas enfermedades cardiacas, para controlar el contenido en triglicéridos de la sangre, para prevenir ataques de corazón, trombos y alteraciones por el estilo, además de tener efectos muy beneficiosos sobre trastornos del sistema nervioso y del sistema digestivo. Se han realizado numerosos estudios en los que estos ácidos grasos esenciales pueden beneficiar a pacientes con artritis, presión arterial alta, neuro-dermatitis y otras alteraciones.
Aunque sólo estamos empezando a comprender las funciones biológicas de estos PUFAs, sus impactos sobre la salud los convierte en nutrientes críticos, y está surgiendo un consenso general de que han de convertirse en suplementos diarios en toda dieta. En respuesta, en parte a estos resultados clínicos, muchas instituciones y autoridades internacionales ahora recomiendan un incremento en el consumo diario de estos compuestos. Este repentino interés a nivel farmacéutico y nutricional ha provocado una explosión de la demanda de PUFAs, que unido a la insuficiente oferta por parte de las fuentes tradicionales y la inadecuada provisión de PUFAs de elevada pureza para usos biomédicos (calidad nutraceutica) ha llevado a la búsqueda de fuentes alternativas tales como hongos y bacterias.
Además del grupo de ácidos grasos comprendido en el complejo omega 3, se consideran de vital importancia los comprendidos en el grupo de omega 7 y 9. El omega 7 o ácido palmitoleico es muy beneficioso para la piel y las mucosas, aparte de estar presente en concentraciones considerables en ambos tejidos. Se trata de un ácido graso monoinsaturado, presente en una proporción del 28% en el aceite del arbusto conocido con el nombre de espino amarillo (Hippophae rhamnoides). Esta planta crece en China y en la costa Atlántica de Europa en forma de arbusto, y de ella se utilizan sus bayas (semillas y pulpa) para la elaboración del aceite. Tradicionalmente, el aceite del espino amarillo se ha utilizado para tratar diversas enfermedades epiteliales.
Las funciones que desempeña el omega 7 en la piel y las mucosas son:
• Antiinflamatoria. Ayuda a paliar o mejorar los síntomas de determinadas afecciones de la piel, como dermatitis, eccema y psoriasis, o de mucosas, como úlceras gástricas y pépticas, y actúa en inflamación vaginal, entre otras.
• Analgésica suave. Actúa sobre el dolor causado por las afecciones en la piel y en las mucosas.
• Antioxidante. Protege frente a determinadas sustancias, como los radicales libres.
• Nutriente. Tanto de la piel como de las mucosas. Los ácidos grasos omega-9 (ω-9) son un tipo de ácido graso insaturado encontrado en algunos alimentos. Algunos estudios sugieren que estos ácidos grasos están relacionados con el cáncer de mama {Valeria Pala, Vittorio Krogh, Paola Muti, Véronique Chajés, Elio Riboli, Andrea Micheli, Mitra Saadatian, Sabina Sieri, Franco Berrino (2001). Los efectos biológicos del ω-9 son generalmente mediados por sus interacciones con los ácidos grasos omega 3 y omega 6; tienen un doble enlace C=C en la posición ω-9. Algunos ω-9's son componentes comunes de grasa animal y de aceite vegetal.
Dos importantes ácidos grasos ω-9, son:
· Ácido oleico (18:1 ω-9) que es el componente principal del aceite de oliva y de otras grasas monoinsaturadas.
• Ácido erúcico (22:1 ω-9) encontrado en cañóla (Brassica napus), semillas de Erysimum, semillas de mostaza {Brassica). Las cañóla con alto contenido de ácido erúcico sirven comercialmente para uso en pinturas y barnices como secante y protector.
A diferencia de los ácidos grasos ω-3 y ω-6, los ácidos grasos ω-9 no se clasifican como ácidos grasos esenciales (EFA, acrónimo en inglés). Eso se debe a que pueden ser sintetizados por el cuerpo humano por lo que no son esenciales en la dieta, y a que la falta de un doble enlace ω-6 los lleva a participar en las reacciones que formarán los eicosanoides.
Bajo severas condiciones de privación de los EFA, los mamíferos alargan y desaturan ácido oleico para hacer ácido eicosatrienoico (20:3 ω-9) 2 Esto también ocurre en menor extensión en vegetarianos y semivegetarianos (Phinney, SD, RS Odin, SB Johnson and RT Holman (1990).
La comercialización de los ácidos grasos con propiedades farmacológicas interesantes procedentes de aceites de microalgas depende de su competitividad con los aceites de pescado. La elección de una fuente en particular se basa en la concentración de los PUFAs deseada, la disponibilidad de materia prima, y de la presencia y la naturaleza de las impurezas. Normalmente, los ácidos grasos omega 3 son consumidos de dos formas: mediante la dieta diaria y/o como suplemento alimenticio. A día de hoy, la principal fuente de ácidos grasos omega 3 en la dieta proviene principalmente del pescado. Sin embargo, ante la demanda creciente tanto a nivel farmacéutico como nutritivo, que sumada a una serie de inconvenientes que presentan este tipo de aceites -que en muchos casos podría ser resuelta con el uso de otro tipo de aceites (microalgas)-, se plantea la necesidad de abrir una vía de investigación en fuentes alternativas. En este contexto, las microalgas se presentan como una fuente alternativa, tanto en términos de producción global como en la calidad del producto. De acuerdo a lo comentado, a continuación se enumeran algunos de los inconvenientes del aceite de pescado y se expone a su vez en qué medida el producto extraído de las microalgas supone una solución a cada una de estos inconvenientes:
- Los aceites de pescado contienen cantidades variadas de ácidos grasos omega 3 en general; sin embargo, la concentración de ácidos grasos que interesan es bastante baja puesto que sólo una porción de los triglicéridos contiene dichos ácidos grasos, por lo que estos aceites son menos beneficiosos para la salud, con elevado contenido en grasas y calorías. Los aceites de las algas, por el contrario, contienen niveles considerablemente más altos de los ácidos deseados, presentando unos perfiles lipidíeos más sencillos y homogéneos. Estos organismos son ricos en proteínas, oligoelementos, vitaminas, antioxidantes, etc., y pueden ser empleados como fuentes de macro y micronutrientes en las formulaciones de alimentos. - Problemas de oxidación: El aceite de pescado contiene cantidades de ácidos grasos de cadena corta y otros altamente insaturados, además de los omega 3. Los dobles enlaces de las cadenas de ácidos grasos tanto de los omega 3 como de otros PUFAs en los aceites de pescado son susceptibles de oxidarse por oxigeno y otros agentes oxidantes. El deterioro del aceite por la oxidación o por la acción de bacterias durante el almacenamiento puede provocar la aparición de compuestos de bajo peso molecular, tales como cetonas y aldehidos, provocando colores, sabores y/o olores indeseables, disminuyendo el valor comercial del aceite. - Los aceites de pescado también son una excelente fuente vitamina A y de D (sobre todo el aceite de hígado de bacalao), pero esto puede suponer un problema si se necesita exceder la dosis diaria recomendada de vitaminas A y D para poder consumir cantidades terapéuticas de EPA y DHA. Estas vitaminas son solubles en grasa, por lo que es posible que un exceso dietético (muy por encima de la dosis diaria recomendada) se acumule en el organismo y llegue a ser dañino.
- El aceite de pescado oscila en precio y calidad (estacional). En cambio, para el caso del aceite procedente de las microalgas la producción puede llevarse a cabo durante todo el año, ya que normalmente no hay dependencia de temporada (climáticas) ni nutricional, sobre todo si el sistema de cultivo es en circuito cerrado (en los fotobioreactores se pueden controlar dichas variables).
- Puede presentar contaminantes tales como pesticidas y metales pesados. Algunos medios piden precaución cuando se toma aceite de hígado de bacalao y otros suplementos procedentes del pescado debido a que pueden contener elevados niveles de toxinas cada vez más frecuentes en peces, como mercurio y PCBs.
Desgraciadamente, actualmente la mayoría del pescado se encuentra contaminado con mercurio, otros metales como cadmio, plomo, cromo o arsénico, PCB, dioxinas y otras toxinas. La mayor preocupación concierne a la contaminación por mercurio, metal muy tóxico para el ser humano. Solamente en Estados Unidos se vierten 40 toneladas de mercurio anuales en la atmósfera, que la lluvia deposita posteriormente en el agua. Aunque en España no se hable de ello por la relevancia que tiene la industria pesquera en la economía, en otros países las autoridades sanitarias ya han alertado de este problema. En Estados Unidos la EPA (Agencia para la Protección Medioambiental) recomienda a las embarazadas evitar la ingesta de pescado como atún, pez espada y otros pescados de gran tamaño, ya que el metil-mercurio traspasa fácilmente la barrera placentaria). Si bien los beneficios de salud de los peces a otros grupos se consideran superiores a los riesgos.
También los pesticidas y herbicidas utilizados en la agricultura convencional, así como otras muchas industrias, contribuyen a la contaminación de mercurio de nuestros mares y océanos. Obviamente, el cultivo de algas, al tratarse de un cultivo controlado en un sistema cerrado, no se encuentra en presencia de mercurio ni de otro tipo de metal pesado o contaminante.
- Olor característico. Los aceites de pescado contienen ácidos grasos que pueden ser obtenidos como subproductos en la producción de productos tales como carnes de pescado bajas en grasas. Los métodos empleados para la extracción y obtención de aceites de pescado suelen provocar la formación de aminas volátiles, las cuales son sustancias que presentan un olor bastante desagradable (trimetilamina, dimetilamina y amonio). La trimetilamina es una de las mayores aminas volátiles asociadas con el olor típico a pescado. Éste es producido por una conversión enzimática del óxido de trimetilamina, el cual es un compuesto osmo-regulatorio que se encuentra en muchos peces. Durante la extracción y el almacenamiento, la generación y el mezclado de ese olor desagradable no puede ser evitado. Para prevenir la emisión de tales olores existen métodos convencionales mediante tratamientos de refino tales como la desacidificación y desodorización para eliminar impurezas. Sin embargo, estos métodos convencionales pueden eliminar algunos compuestos causantes del olor, pero es imposible eliminar completamente las aminas volátiles, los aldehidos y cetonas dado que estos compuestos son el resultado de degradaciones mayores y posteriores que tienen lugar durante el almacenamiento. Además, estos compuestos presentan un umbral de olor muy bajo, pudiendo ser detectados rápidamente a muy bajas concentraciones. - Gran parte del aceite de pescado se destina a la elaboración de mantequilla y la margarina, por lo tanto, esta fuente no es suficiente compitiendo en varios mercados a la vez.
- Presenta un complejo perfil de ácidos grasos (hasta 50 ácidos grasos diferentes pueden estar presentes). Para el caso del aceite de hígado de bacalao existe casi un 30% de ésteres que no interesan y que tienen que separarse del componente buscado, lo que dificulta el eficiente aislamiento de un PUFA en particular (EPA en este caso) mediante métodos sencillos de separación. En contraste con el aceite de pescado, muchas microalgas y en especial las especies utilizadas en la presente invención presentan un elevado porcentaje en contenido de EPA sin la presencia de PUFAS muy similares.
Las tecnologías disponibles actualmente para purificar PUFAS individuales tales como el EPA a partir de concentrados de ésteres de aceites de pescado se basan en las diferencias fisicoquímicas que presentan estos compuestos. Estas diferencias suelen ir asociadas con el número de dobles enlaces y en la longitud de la cadena. Cuantos más compuestos similares al que se desea separar estén presentes en la muestra, más costará aislar ese PUFA. Generalmente, los aceites de pecado contienen una mezcla de muchos ácidos grasos metabólicamente activos, por lo que se necesitan nuevas fuentes que aporten aceites que contengan un único ácido graso bio-activo en concentraciones altas. En este contexto, las microalgas presentan un perfil de ácidos grasos mucho más sencillo que el del aceite de pescado por lo que para una misma técnica de purificación es posible obtener un rendimiento y mayor pureza si se parte del extracto de microalgas que de un aceite de pescado.
Por lo tanto, como se ha descrito anteriormente, es necesario el poder producir este tipo de compuestos de interés farmacológico y nutricional por vías más sencillas y menos contaminantes como las producidas a partir de pescado. En este mismo sentido, la presente invención describe un nuevo procedimiento para la producción de estos compuestos de una manera sencilla, no contaminante, amigable con el medioambiente, de alta producción y rentabilidad frente a los medios utilizados en la actualidad.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un procedimiento acelerado, que ventajosamente se realiza de forma industrial y en continuo, para la obtención de ácidos grasos de interés farmacológico y nutricional. Además, la presente invención se refiere a los compuestos con este interés farmacológico obtenidos a través del procedimiento industrial y en continuo de la invención, que hace uso de microalgas y dióxido de carbono, preferiblemente procedente de emisiones industriales, como fuente para obtenerlos.
Por otra parte, la presente invención se refiere al uso de los compuestos obtenidos para prevenir enfermedades cardiovasculares, del sistema nervioso, autoinmunes, trastornos del sistema digestivo...
Por lo tanto un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de ácidos grasos de interés farmacológico y nutricional que comprende las etapas de: a) alimentación de un gas o mezcla de gases que comprenden CO2 a un reactor que contiene un cultivo que comprende al menos una especie de microalga capaz de realizar la fotosíntesis;
b) realización del proceso de la fotosíntesis por la especie de microalga a partir del CO2 alimentado, produciendo una biomasa que contiene un compuesto de fórmula general (I):
A y X son iguales o diferentes de forma independiente y se seleccionan entre alquilo C3-C10, alquenilo C1-C10, cicloalquilo C1-C7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido;
n es un número entero desde 1 a 10;
R se selecciona entre H, un grupo hidroxilo, alquilo Ci-C 4 , alquenilo C1-C3, cicloalquilo C 3 -C7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido;
W se selecciona del grupo que consiste en un grupo hidroxilo, una molécula de glicerol unida a un compuesto de fórmula general (I) adicional formando un diglicérido, o una molécula de glicerol unida a dos compuestos de fórmula general (I) adicionales formando un triglicérido;
y sus sales, preferiblemente cualquier sal farmacéuticamente aceptable, solvatos y profármacos del mismo;
extracción del compuesto de fórmula general (I) de la biomasa obtenida en la etapa b); y d) concentración y/o purificación del compuesto de fórmula general (I) del extracto obtenido en la etapa c);
caracterizado porque tras la etapa de fotosíntesis, se desaloja del reactor entre un 5 y un 100% del cultivo, que es posteriormente separado en una fracción sólida que contiene biomasa, la cual será posteriormente sometida a la etapa de extracción del compuesto de fórmula general (I), y una fracción líquida que contiene carbonatos y/o bicarbonatos, los cuales son separados de la fracción líquida para a continuación retornar al menos parcialmente al reactor la fracción líquida sustancialmente exenta de carbonatos y/o bicarbonatos.
De manera general, el procedimiento para la obtención del ácido graso con actividad farmacológica y nutricional de fórmula general (I) comprende las etapas de:
- captación de un gas o mezcla de gases que contiene C0 2 ;
- asimilación y transformación del CO 2 por parte de las microalgas, produciendo una biomasa que contiene el compuesto de fórmula general (I);
- tratamiento mecánico del medio de cultivo;
- tratamiento mecano-químico de la fase acuosa;
- extracción del compuesto de fórmula general (I); y
- concentración y/o purificación del compuesto de fórmula general (I).
Etapa de captación de un gas o mezcla de pases que contiene CO2:
En una realización preferida, la etapa de captación de un gas o mezcla de gases que contiene CO 2 , tales como los gases con efecto invernadero, comprende la alimentación endógena y/o exógena de tal gas o mezcla de gases a un reactor de tipo fotosintético en el cual hay presente al menos una especie de microalga capaz de realizar la fotosíntesis.
En este mismo sentido, a lo largo de la presente memoria descriptiva, por "gases de efecto invernadero" se entenderá cualquier gas que comprenda CO2. Normalmente, estos gases consistirán en una mezcla que contiene CO2 y potencialmente otros componentes tales como NOx, CH 4 u otros, en cualquier combinación. Sin embargo, lo único realmente necesario para el procedimiento de la invención es que el gas contenga al menos CO 2 . De esta manera, estos gases tan perjudiciales para el medio ambiente pasan a formar parte de los nutrientes adicionados al reactor para la "alimentación" de las microalgas presentes en el mismo.
Por otra parte, los gases con efecto invernadero adicionados de manera exógena provienen normalmente de la atmósfera o de cualquier industria y los adicionados de manera endógena provienen de los gases generados en el procedimiento desarrollado en la presente invención.
En función de la composición de estos gases, opcionalmente se procederá o no a un tratamiento previo de estos antes de ser introducidos en el sistema, en los fotobioreactores; básicamente este tratamiento consiste en al menos uno de los siguientes: eliminación sustancial de SO x , de NO x , de humedad y adecuación de la temperatura del gas a unos 30-40°C. Ventajosamente, el procedimiento de la invención es un procedimiento industrial, en continuo y que funciona en condiciones axénicas, es decir, aislado de la contaminación exterior.
Etapa de asimilación y transformación del CO? por parte de las microalpas, produciendo una biomasa que contiene el compuesto de fórmula general (I):
Según otra realización preferida, la etapa de asimilación y transformación del CO 2 comprende la realización del proceso de la fotosíntesis de acuerdo a la naturaleza fotosintética de las microalgas; para ello el reactor que las contiene está expuesto de manera continua a la luz ya sea natural o artificial, o cualquier combinación de ambas.
De esta manera, las microalgas presentes en el reactor son capaces de asimilar el carbono presente en el dióxido de carbono. De acuerdo a esta asimilación y gracias al aporte preferible de otros nutrientes en menores proporciones, tales como nitratos, fosfatos, metales (en trazas), las microalgas son capaces de generar estructuras más complejas: proteínas, carbohidratos y lípidos entre otros, aunque estos son los mayoritarios. Dentro del grupo comprendido de los lípidos nos encontramos con compuestos de fórmula general (I), de tal manera que este C0 2 se transforma, por la acción fotosintética de las microalgas, en biomasa que contiene el compuesto de fórmula general (I), lista para pasar a la siguiente etapa del procedimiento.
Por otra parte, para que la eficiencia de captación de estos gases de efecto invernadero por parte de las microalgas sea mayor, opcionalmente se trabaja en el interior de los reactores fotosintéticos de acuerdo a un régimen turbulento. Esta turbulencia tiene como principal objetivo el forzar que cada individuo (cada microalga) esté en contacto con la luz el máximo tiempo posible. Además, esta turbulencia ayuda a prevenir la formación de ensuciamiento o "fouling". Para generar dichas turbulencias puede utilizarse cualquier método apto para este fin, aunque habitualmente se insufla aire, N 2 , C0 2 , CO, NO x , gases resultantes de una combustión o cualquier combinación de los mismos.
Por otra parte, las microalgas presentes en el reactor se seleccionan preferiblemente del grupo formado por: Cloroficeas, Bacilliarioficeas, Dinoficeas, Criptoficeas, Crisoficeas, Haptoficeas, Prasinoficeas, Rafidoficeas, Estigmatoficea o cualquier combinación de las mismas. Estas especies de microalgas son las que han demostrado ser capaces de producir satisfactoriamente los ácidos grasos de interés farmacológico y nutricional obtenidos según el procedimiento de la invención. De acuerdo a lo comentado con anterioridad, el carbono proveniente de los gases de efecto invernadero se transforma en esta etapa, entre otros, en ácidos grasos de fórmula general (I), a continuación de lo cual se procede a la siguiente etapa.
Etapa de tratamiento mecánico del medio de cultivo
Según otra realización preferida, la etapa de tratamiento mecánico del medio de cultivo comprende las sub-etapas de:
- vaciado o desalojo al menos parcial del cultivo del reactor;
- separación del cultivo desalojado en una fracción sólida que contiene biomasa y una fracción líquida que contiene carbonatos y/o bicarbonatos;
Según otra realización preferida, en la sub-etapa de vaciado se desaloja al menos entre un 5 y un 100% del medio de cultivo, preferiblemente entre un 5 y un 50% y aún más preferiblemente alrededor del 10% del medio de cultivo, de tal manera que el resto se mantiene en el reactor para que se siga captando y convirtiendo el CO2 de manera continua mediante la microalgas como medio biológico para realizar tal fin. Es importante destacar que este % de extracción es repuesto, de un modo preferiblemente rápido, con agua sustancialmente sin algas y sin carbonatos o con una concentración muy baja de éstos, procedente de las etapas de separación que más adelante se verán; la cantidad de algas presentes en el agua que se vuelve a añadir va a depender de la eficiencia de separación de cada método en concreto.
Según otra realización preferida, la sub-etapa de separación del cultivo desalojado en una fracción sólida que contiene biomasa y una fracción líquida que contiene carbonatos y/o bicarbonatos comprende al menos una etapa de extracción mecánica seleccionada de filtración, centrifugación, floculación, electrocoagulación, ultrasonidos, evaporación, decantación o cualquier combinación de las mismas. De esta manera, se consigue separar la fase acuosa de la biomasa. Según otra realización preferida opcional, tras la etapa de vaciado se lleva a cabo una etapa de acidificación del medio de cultivo desalojado o extraído del reactor. En esta sub- etapa opcional el medio de cultivo desalojado o extraído se acumula en un tanque de acumulación, en donde se adiciona al menos un agente acidificante hasta alcanzar un pH entre 3,5 y 8, preferentemente entre 6 y 8. El agente acidificante se selecciona del grupo formado por CO2 (el origen de este CO2 puede ser de botella o industrial), mezcla de CO2 y aire, ácidos fuertes o débiles o cualquier combinación de los mismos. Preferiblemente, el agente acidificante es una mezcla de CO2 con aire. De esta manera se consigue que el medio proveniente del reactor, el cual es rico en CO2 y bicarbonato, no precipite (mediante la no formación de carbonatos) y así se evitan fenómenos de adherencia y fouling.
Etapa de tratamiento mecano-químico de la fase acuosa:
Según otra realización preferida, la etapa de tratamiento químico de la fase acuosa comprende las siguientes sub-etapas:
- conversión química del CO2 que está presente en la fracción líquida resultante del desalojo al menos parcial de cultivo del reactor en forma de carbonatos y/o bicarbonatos en disolución, en sus correspondientes formas carbonatadas precipitadas mediante la adición de un álcali, y
- recirculación al menos parcial de la fase líquida, ya sustancialmente exenta de carbonatos y/o bicarbonatos en disolución, al reactor;
Por lo tanto según otra realización preferida, la sub-etapa de conversión química del CO2 comprende hacer llegar el agua resultante de la sub-etapa de separación de la biomasa de la fase acuosa a un tanque de clarificado, en donde se acumula la fase acuosa que comprende agua, nutrientes en disolución, C0 2 , carbonato y bicarbonato, todos ellos disueltos. Una vez que la fase acuosa se encuentra en el tanque de clarificado, se adiciona al menos un medio básico, para que provoque la precipitación en forma de carbonatos de las especies que se encuentran en equilibrio (C0 2 , bicarbonato y carbonato). Así, de esta manera, se consigue eliminar aún más el CO2, puesto que es transformado en sales carbonatadas útiles en distintas industrias y ya no contaminante.
Una vez que el agua está libre de C0 2 , precipitado en forma de carbonato y bicarbonato, se procede a llevar a cabo la sub-etapa de recirculación del agua al reactor en donde está presente el medio de cultivo.
De esta manera, en este punto del procedimiento, se ha llevado a cabo una doble eliminación o conversión del CO2: la captación o fijación biológica llevada a cabo por las microalgas presentes en el medio de cultivo, y una conversión o transformación química como consecuencia de esta precipitación. Al hacer esto, el agua de cultivo está más libre de CO2, bicarbonato y carbonato y puede volver a captar más CO2 hasta sobrepasar el límite de solubilidad. Durante el siguiente ciclo se vuelve a realizar el procedimiento que acabará con la precipitación de gran parte de este C0 2 que se ha introducido. Si no se procede a esta precipitación forzada, gran parte del CO2 se quedará disuelto en la fase acuosa que se devuelve el cultivo. Por lo tanto a la hora de introducir CO2 de nuevo al cultivo, la capacidad de disolución sería menor, pues ya tiene C0 2 en disolución.
Etapa de extracción del compuesto de fórmula general (I):
Según otra realización preferida, la etapa de extracción de un compuesto de fórmula general (I),
(l)se refiere al proceso en el cual, una vez producidos dichos compuestos por las microalgas, se procede a la extracción de los mismos desde la biomasa obtenida en la etapa de asimilación y transformación del CO2. La biomasa obtenida tendrá normalmente una humedad comprendida entre el 1 -99%, preferiblemente entre el 65-80%.
Una vez se dispone de la biomasa, se procede a la extracción del compuesto de formula general (I). Esta extracción puede realizarse de dos formas:
- Extracción de la fracción lipídica completa; en este caso, como consecuencia de la polaridad, se extrae toda la fracción apolar.
- Extracción selectiva del compuesto de interés
La extracción de la fracción lipídica o la extracción selectiva del compuesto de interés se lleva a cabo mediante uno, varios o una combinación de los siguientes métodos:
Extracción con disolventes seleccionados del grupo que consiste en isopropanol, hexano, heptano, metanol, etanol, diclorometano, acetona, agua, cloroformo, acetato de butilo, tetrahidrofurano, 2-metiltetrahidrofurano, butanol, tolueno, benceno o cualquier combinación de los mismos;
- Extracción utilizando como disolvente el CO2 en condiciones supercríticas: presión comprendida entre 100-300 bares, preferiblemente entre 180-220 bares, siendo la temperatura entre 25-350°C, preferiblemente entre 40-80°C. Previamente a esta etapa de extracción, puede realizarse una sub-etapa previa en la que se busca la lisis o rotura del alga. Esta sub-etapa previa puede llevarse a cabo mediante al menos una de las siguientes técnicas:
- Tratamiento por ultrasonidos: para ello se somete al alga a frecuencias comprendidas entre 100-1000 Hz, preferiblemente entre 300-400 Hz, siendo el tiempo de esta aplicación entre 1 min y 25 min, preferiblemente entre 2-10 min.
- Homogeneización o cavitación: las microalgas se someten a una presión de entre 1 bar y 2500 bares, preferiblemente entre 250-1200 bares. Este procedimiento puede repetirse varias veces hasta producir la rotura celular; normalmente el número de ciclos está entre 1 y 5, preferiblemente 1. - Tratamiento por bajada o subida de pH. Se buscaf la rotura del alga como consecuencia de una subida de pH por encima de 9 (agentes básicos fuertes o débiles, orgánicos o inorgánicos) o por debajo de 6 (agentes ácidos fuertes o débiles, orgánicos o inorgánicos).
Etapa de concentración v/o purificación del compuesto de fórmula general (I):
Según otra realización preferida, la etapa de concentración y/o purificación del compuesto de fórmula general (I) se lleva a cabo mediante cualquier método apto para este fin, aunque preferiblemente se realizará mediante al menos una de las técnicas que se seleccionan del grupo que consiste en destilación molecular o fraccionada, división enzimática, extracción supercrítica con CO2, cristalización a bajas temperaturas, cromatografía de adsorción y precipitación con urea. La purificación se consigue como consecuencia de la concentración del producto en cuestión.
Un segundo aspecto de la presente invención se refiere a un compuesto de fórmula general (I) obtenido mediante el procedimiento descrito anteriormente. Dicho compuesto tiene la siguiente estructura:
donde:
A y X son iguales o diferentes de forma independiente y se seleccionan entre alquilo C3- C10, alquenilo C1-C10, cicloalquilo C1-C7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido; n es un número entero desde 1 a 10;
R se selecciona entre H, un grupo hidroxilo, alquilo Ci-C , alquenilo C 1 -C3, cicloalquilo C 3 - C-7 o cualquier grupo arilo sustituido o no sustituido;
W se selecciona del grupo que consiste en un grupo hidroxilo, una molécula de glicerol, unida a un compuesto de fórmula general (I) formando un diglicérido o una molécula de glicerol unida a dos compuestos de fórmula general (I) formando un triglicérido; y sus sales, preferiblemente cualquier sal farmacéuticamente aceptable, solvatos y profármacos del mismo.
En una realización preferida, A y X pueden ser iguales o diferentes de forma independiente y se seleccionan entre alquilo d-Cs, alquenilo C1-C5, cicloalquilo C 4 -C-6.
En una realización preferida, n es un número entero seleccionado desde 1 a 7.
En otra realización preferida, W es OH o un grupo glicerol unido a dos compuestos de fórmula general (I) formando un triglicérido.
En otra realización preferida más, R se selecciona entre H, un grupo hidroxilo, alquilo C1- C 4 , cicloalquilo C 4 -C-6.
El término "alquilo" se refiere, en la presente invención, a radicales de cadenas hidrocarbonadas, lineales o ramificadas, que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, preferiblemente de 1 a 4, y que se unen al resto de la molécula mediante un enlace sencillo, por ejemplo, metilo, etilo, n-propilo, / ' -propilo, n-butilo, tere-butilo, sec-butilo, n- pentilo, n-hexilo, etc. Los grupos alquilo pueden estar opcionalmente sustituidos por uno o más sustituyentes tales como halógeno, hidroxilo, alcoxilo, carboxilo, carbonilo, ciano, acilo, alcoxicarbonilo, amino, nitro, mercapto y alquiltio. El término "alquenilo" se refiere a radicales de cadenas hidrocarbonadas que contienen uno o más enlaces carbono-carbono dobles, por ejemplo, vinilo, 1 -propenilo, alilo, isoprenilo, 2-butenilo, 1 ,3-butadienilo, etc. Los radicales alquenilos pueden estar opcionalmente sustituidos por uno o más sustituyentes tales como halo, hidroxilo, alcoxilo, carboxilo, ciano, carbonilo, acilo, alcoxicarbonilo, amino, nitro, mercapto y alquiltio.
En otra realización preferida, el compuesto de fórmula general (I) se refiere a un compuesto que se selecciona del siguiente grupo:
o un isómero, una sal farmacéuticamente aceptable, un pro-fármaco o un solvato del mismo.
Los compuestos representados por la fórmula (I) pueden incluir isómeros, dependiendo de la presencia de enlaces múltiples, incluyendo isómeros ópticos o enantiómeros, dependiendo de la presencia de centros quirales. Los isómeros, enantiómeros o diastereoisómeros individuales y las mezclas de los mismos caen dentro del alcance de la presente invención, es decir, el término isómero también se refiere a cualquier mezcla de isómeros, como diastereómeros, racémicos, etc., incluso a sus isómeros ópticamente activos o las mezclas en distintas proporciones de los mismos. Los enantiómeros o diastereoisómeros individuales, así como sus mezclas, pueden separarse mediante técnicas convencionales.
Asimismo, dentro del alcance de esta invención se encuentran los profármacos de los compuestos de fórmula (I). El término "prodroga" o "profármaco" tal como aquí se utiliza incluye cualquier compuesto derivado de un compuesto de fórmula (I) -por ejemplo y no limitativamente: ésteres (incluyendo ésteres de ácidos carboxílicos, ésteres de aminoácidos, ésteres de fosfato, ésteres de sulfonato de sales metálicas, etc.), carbamatos, amidas, etc.- que al ser administrado a un individuo puede ser transformado directa o indirectamente en dicho compuesto de fórmula (I) en el mencionado individuo. Ventajosamente, dicho derivado es un compuesto que aumenta la biodisponibilidad del compuesto de fórmula (I) cuando se administra a un individuo o que potencia la liberación del compuesto de fórmula (I) en un compartimento biológico. La naturaleza de dicho derivado no es crítica siempre y cuando pueda ser administrado a un individuo y proporcione el compuesto de fórmula (I) en un compartimento biológico de un individuo. La preparación de dicho profármaco puede llevarse a cabo mediante métodos convencionales conocidos por los expertos en la materia.
Los compuestos de la invención pueden estar en forma cristalina como compuestos libres o como solvatos. En este sentido, el término "solvato", tal como aquí se utiliza, incluye tanto los solvatos farmacéuticamente aceptables, es decir, solvatos del compuesto de fórmula (I) que pueden ser utilizados en la elaboración de un medicamento, como los solvatos farmacéuticamente no aceptables, los cuales pueden ser útiles en la preparación de solvatos o sales farmacéuticamente aceptables. La naturaleza del solvato farmacéuticamente aceptable no es crítica siempre y cuando sea farmacéuticamente aceptable. En una realización particular, el solvato es un hidrato. Los solvatos pueden obtenerse por métodos convencionales de solvatación conocidos por los expertos en la materia. Para su aplicación en terapia, los compuestos de fórmula (I), sus sales, profármacos o solvatos, se encontrarán, preferentemente, en una forma farmacéuticamente aceptable o sustancialmente pura, es decir, tienen un nivel de pureza farmacéuticamente aceptable excluyendo los aditivos farmacéuticos normales tales como diluyentes y portadores, y no incluyendo material considerado tóxico a niveles de dosificación normales. Los niveles de pureza para el principio activo son preferiblemente superiores al 50%, más preferiblemente superiores al 70%, y todavía más preferiblemente superiores al 90%. En una realización preferida, son superiores al 95% de compuesto de fórmula (I), o de sus sales, solvatos o profármacos. En otra realización preferida, el compuesto de fórmula general (I) se usa como medicamento.
En otra realización preferida, el compuesto de fórmula general (I) se usa como complemento nutricional. En otro aspecto, la presente invención también se refiere a las composiciones farmacéuticas que comprenden al menos un compuesto de la invención, o un tautómero, una sal farmacéuticamente aceptable, un derivado o un profármaco del mismo, junto con un transportador o carrier farmacéuticamente aceptable, un excipiente o un vehículo, para la administración a un paciente.
En una realización preferida, la composición farmacéutica comprende además otro principio activo.
Los adyuvantes y vehículos farmacéuticamente aceptables que pueden ser utilizados en dichas composiciones son los adyuvantes y vehículos conocidos por los técnicos en la materia y utilizados habitualmente en la elaboración de composiciones terapéuticas. En el sentido utilizado en esta descripción, la expresión "cantidad terapéuticamente efectiva" se refiere a la cantidad del agente o compuesto capaz de desarrollar la acción terapéutica determinada por sus propiedades farmacológicas, calculada para producir el efecto deseado y, en general, vendrá determinada, entre otras causas, por las características propias de los compuestos, incluyendo la edad, estado del paciente, la severidad de la alteración o trastorno, y de la ruta y frecuencia de administración.
Los compuestos descritos en la presente invención, sus sales, profármacos y/o solvatos así como las composiciones farmacéuticas que los contienen, pueden ser utilizados junto con otros fármacos, o principios activos, adicionales para proporcionar una terapia de combinación. Dichos fármacos adicionales pueden formar parte de la misma composición farmacéutica o, alternativamente, pueden ser proporcionados en forma de una composición separada para su administración simultánea o no a la de la composición farmacéutica que comprende un compuesto de fórmula (I), o una sal, profármaco o solvato del mismo. En una realización preferida de la presente invención, las composiciones farmacéuticas son adecuadas para la administración oral, en forma sólida o líquida. Las posibles formas para la administración oral son tabletas, cápsulas, siropes o soluciones y pueden contener excipientes convencionales conocidos en el ámbito farmacéutico, como agentes agregantes (p.e. sirope, acacia, gelatina, sorbitol, tragacanto o polivinil-pirrolidona), rellenos (p.e. lactosa, azúcar, almidón de maíz, fosfato de calcio, sorbitol o glicina), disgregantes (p.e. almidón, polivinil-pirrolidona o celulosa microcristalina) o un surfactante farmacéuticamente aceptable como el lauril sulfato de sodio.
Las composiciones para administración oral pueden ser preparadas por métodos los convencionales de Farmacia Galénica, como mezcla y dispersión. Las tabletas se pueden recubrir siguiendo métodos conocidos en la industria farmacéutica. Las composiciones farmacéuticas se pueden adaptar para la administración parenteral, como soluciones estériles, suspensiones, o liofilizados de los productos de la invención, empleando la dosis adecuada. Se pueden emplear excipientes adecuados, como agentes tamponadores del pH o surfactantes. Las formulaciones anteriormente mencionadas pueden ser preparadas usando métodos convencionales, como los descritos en las Farmacopeas de diferentes países y en otros textos de referencia.
La administración de los compuestos o composiciones de la presente invención puede ser realizada mediante cualquier método adecuado, como la infusión intravenosa y las vías oral, intraperitoneal o intravenosa. La administración oral es la preferida por la conveniencia de los pacientes y por el carácter crónico de las enfermedades a tratar. La cantidad administrada de un compuesto de la presente invención dependerá de la relativa eficacia del compuesto elegido, la severidad de la enfermedad a tratar y el peso del paciente. Sin embargo, los compuestos de esta invención serán administrados una o más veces al día, por ejemplo 1 , 2, 3 ó 4 veces diarias, con una dosis total entre 0.1 y 1000 mg/kg/día. Es importante tener en cuenta que puede ser necesario introducir variaciones en la dosis, dependiendo de la edad y de la condición del paciente, así como modificaciones en la vía de administración.
Los compuestos y composiciones de la presente invención pueden ser empleados junto con otros medicamentos en terapias combinadas. Los otros fármacos pueden formar parte de la misma composición o de otra composición diferente, para su administración al mismo tiempo o en tiempos diferentes.
En otro aspecto esencial de la presente invención se refiere al uso de al menos un compuesto de fórmula (I) para la fabricación de un medicamento para el tratamiento y/o profilaxis de una enfermedad de tipo cardiovascular, del sistema digestivo, del sistema nervioso o del sistema inmune
En otro aspecto la presente invención se refiere al uso de al menos un compuesto de fórmula (I) para la fabricación de un medicamento para para la prevención y/o tratamiento de la diabetes mellitus, la enfermedad de Crohn, de la colitis ulcerosa, de la claudicación intermitente, de enfermedades cardiovasculares, de la fibrosis quística, del trastorno bipolar, de la demencia, y de la esquizofrenia. A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. EJEMPLOS DE REALIZACIÓN
A continuación se muestran una serie de ejemplos que en todo momento se exponen para ilustrar la síntesis de algunos compuestos particulares de la presente invención y para ejemplificar los procedimientos generales. De acuerdo con lo anterior, la siguiente sección de ejemplos no tiene la intención de ningún modo de limitar el alcance de la invención contemplada en la presente memoria descriptiva. En esta memoria descriptiva, los símbolos y convenciones usados en estos procedimientos, esquemas y ejemplos son consistentes con los usados en el Sistema Internacional y la bibliografía científica contemporánea, por ejemplo, el Journal of Medicinal Chemistry. Salvo que se indique otra cosa, todos los materiales de partida se obtuvieron de proveedores comerciales y se usaron sin purificación adicional. Específicamente, se pueden usar las siguientes abreviaturas en los ejemplos y a lo largo de toda la memoria descriptiva: g (gramos); mg (miligramos); kg (kilogramos); μg (microgramos); L (litros); ml_ (mililitros); μΙ_ (microlitros); mmol (milimoles); mol (moles); °C (grados Celsius); Hz (hertzio); MHz (megahertzio); δ (desplazamiento químico); s (singlete); d (doblete); t (triplete); q (cuartete); m (multiplete); RMN (resonancia magnética nuclear); M (molar); Et 3 N (trietilamina); DMF (dimetilformamida); DMSO (dimetilsulfóxido); ACN (acetonitrilo); PBS (búfer fosfato salino).
EJEMPLO NÚMERO 1 : Obtención de EPA El punto de partida es la captación de gases de efecto invernadero resultantes de la combustión de una cementera, siendo las emisiones las que a continuación se presentan:
Temperatura 150 °C
Presión l bar
Densidad 0,77 kg/m3
Flujo másico 43914 kg/h
Calor
específico 0,25 kcal/kg
Flujo 57377 m3/h
De acuerdo con la composición de este gas, se consideró que debía llevarse a cabo sobre el mismo un pre-tratamiento consistente en la eliminación sustancial del contenido en SO x y la disminución de su temperatura. Para ello se instaló una columna de absorción en contracorriente con NaOH. Es importante destacar que, en el procedimiento de la invención, además de la reducción en el balance neto de CO2, se obtiene también una reducción en la concentración final de NO x (95% NO y resto NO2) como consecuencia de la disolución en agua del NO y NO2 (sobre todo este último). De acuerdo a este tratamiento, se introdujo :
La mezcla de gases que se refleja en la anterior tabla, resultantes del pre-tratamiento, se introdujo en los reactores fotosintéticos (continuamente agitados que favorecen el paso de luz y por ende están construidos de un material transparente) que contenían un cultivo monoespecífico de microalgas (en concreto un cultivo de Dunaliella salina). A consecuencia de ello, se obtuvo una producción de 335 kg/h de biomasa para una planta de 4100 m 3 .
Para llevar a cabo la obtención de esta biomasa, en primer lugar se procedió a la extracción diaria del 25% del cultivo contenido en los reactores. Este cultivo, previo paso a la siguiente etapa de centrifugación (etapa de extracción), se hizo pasar por una etapa de acidificación que tuvo lugar en un tanque cuya capacidad era de 1500 m 3 . El fundamento de esta etapa de acidificación es el siguiente:
El cultivo extraído, como consecuencia del burbujeo continuo de gases de exhaustación, tiene un contenido de CO 2 , bicarbonato y carbonato en disolución muy elevado. Cuando se deja de burbujear este C0 2 , el pH de la disolución tiende a subir desplazando el equilibrio hacia la formación de carbonatos. Si se forma mucho carbonato, sobrepasará el punto de solubilidad y éste comenzará a precipitar. Esta precipitación podría suponer problemas de fouling y a su vez dicho fouling podría llegar a generar contaminación y provocar complicaciones en el trasiego de agua. Por lo tanto, puesto que la separación mecánica (etapa de separación) no es capaz de procesar de una vez todo el volumen extraído, durante este período de almacenamiento se debe de adicionar un ácido. En concreto se adicionó una disolución de HCI (1 M) con el objetivo de mantener el pH siempre por debajo de 7.
Se hizo pasar entonces este cultivo extraído a la etapa de separación mecánica, que se realizó con centrífuga, obteniéndose un producto con un 18% de sólidos.
Además de la fracción concentrada (18% en sólidos), se obtuvo una fracción acuosa (permeado) que supuso un volumen total de 9680 m 3 /día. Este agua, debido a que era el agua que formaba parte del cultivo, estaba cargada de CO2, bicarbonato y carbonato. Para liberar al agua de esta carga, se alcalinizó con NaOH hasta llegar a pH 9,5 con el objetivo de desplazar el equilibrio hacia la formación de carbonato y sobrepasar de esta forma el I imite de solubilidad del carbonato y hacerlo precipitar. De esta forma se procede a la captura química del CO2, obteniendo un agua pobre en CO2, bicarbonato y carbonato. Este agua pobre en estos elementos se introdujo al sistema de nuevo (a los fotobioreactores), teniendo ahora una capacidad de captación renovada en lo que a C0 2 se refiere. Si se introdujera este agua sin proceder a una etapa previa de captura química, la capacidad de asimilación de CO2 por parte del agua sería mínima pues estaría cerca de la saturación.
Con respecto al sólido obtenido, para favorecer la posterior extracción de la fracción lipídica en donde se encuentra el producto de interés (EPA), fue sometido a una etapa de rotura basada en la aplicación de ultrasonidos a una frecuencia de 350 Hz durante 8 minutos. Una vez provocada la rotura, se procedió a la extracción de la fracción lipídica mediante el uso de una combinación de hexano/etanol (2/1 ) como disolvente extractante de la fase apolar (de la fracción lipídica). Una vez extraída la fracción lipídica, se procedió a la purificación del producto de interés (EPA).
Para obtener un EPA con la máxima pureza (94% de riqueza) se procedió a realizar una etapa de destilación molecular. Para ello, primero, los lípidos extraídos se saponificaron y metilaron para obtener de esta forma los respectivos ésteres metílicos (los ésteres metílicos son más estables que los triglicéridos; si se introducen los triglicéridos a la etapa de destilación molecular se produciría degradación). Por lo tanto, gracias a esta destilación, se consiguió obtener el éster del ácido eicosopentanoico (eicosopentanoato) con una pureza del 94%. De esta forma y tras una etapa de saponificación se obtuvo una producción de EPA de 100 kg/dia.
EJEMPLO NÚMERO 2: Obtención de DHA
El punto de partida es la captación de gases de efecto invernadero resultantes de la combustión de una cementera, siendo las emisiones las que a continuación se presentan:
Temperatura 170 °C
Presión 1 bar
Densidad 0,81 kg/m3
De acuerdo con la composición de esta mezcla de gases, se procedió a la eliminación sustancial del contenido en SO x y a la disminución de la temperatura del gas. Para ello se instaló una columna de absorción en contracorriente con NaOH.
De acuerdo a este tratamiento, en el reactor fotosintético se introdujo una mezcla de gases con la siguiente composición:
La mezcla de gases que se reflejan en la anterior tabla, resultante del pre-tratamiento indicado, fue introducida en los reactores fotosintéticos (continuamente agitados que favorecen el paso de luz y por ende están construidos de un material transparente) provistos de un cultivo monoespecífico de microalgas (en concreto un cultivo de Nannochloropsis Gaditana). De acuerdo con este procedimiento, se obtuvo una producción de 170 kg/h de biomasa para una planta de 2040 m 3 .
Para llevar a cabo la obtención de esta biomasa, en primer lugar se procedió a la extracción diaria del 40% del cultivo contenido en los reactores. Este cultivo, previo paso a la siguiente etapa de separación mecánica, se hizo pasar por una etapa de acidificación que tuvo lugar en un tanque cuya capacidad era de 1500 m 3 . El fundamento de esta etapa de acidificación es el siguiente:
El cultivo extraído, como consecuencia del burbujeo continuo de gases de exhaustación, tiene un contenido de CO 2 , bicarbonato y carbonato en disolución muy elevado. Cuando se deja de burbujear este C0 2 , el pH de la disolución tiende a subir desplazando el equilibrio hacia la formación de carbonatos. Si se forma mucho carbonato, sobrepasará el punto de solubilidad y éste comenzará a precipitar. Esta precipitación podría suponer problemas de fouling y a su vez dicho fouling podría llegar a generar contaminación y provocar complicaciones en el trasiego de agua. Por lo tanto, puesto que la separación mecánica (etapa de separación) no es capaz de procesar de una vez todo el volumen extraído, durante este período de almacenamiento se debe de adicionar un ácido. En concreto se adicionó una disolución de HCI (1 M) con el objetivo de mantener el pH siempre por debajo de 7.
Este cultivo pasó entonces a la etapa de separación mecánica, que se realizó con un filtro prensa, de tal manera que se obtuvo un producto con un 23% de sólidos.
Además de este producto obtenido se obtuvo una fracción acuosa (sobrenadante en el tanque de decantación) que supuso un volumen total de 7026 m 3 /día. Este agua, debido a que era el agua que formaba parte del cultivo, estaba cargada de CO2, bicarbonato y carbonato. Para liberar al agua de esta carga, se alcalinizó con KOH hasta llegar a pH 9 con el objetivo de desplazar el equilibrio hacia la formación de carbonato y sobrepasar de esta forma el límite de solubilidad del carbonato y hacerlo precipitar. De esta forma se procede a la captura química del C0 2 , obteniendo un agua pobre en C0 2 , bicarbonato y carbonato. Este agua pobre en estos elementos se introduce al sistema de nuevo (a los fotobioreactores) con una capacidad de captación renovada en lo que a CO2 se refiere. Si se introdujera esta agua sin proceder a una etapa previa de captura química, la capacidad de asimilación de C0 2 por parte del agua sería mínima pues estaría cerca de la saturación. La extracción lipídica, fracción en donde se encuentra el producto de interés (DHA), se llevó a cabo mediante el uso de disolventes, concretamente de una mezcla heptano/isopropanol (2/1 ). Esta extracción se llevó a cabo dentro de un reactor agitado a reflujo (se somete a la mezcla a 80°C mientras se agitaba; todo el disolvente que se evaporaba a esa temperatura se volvía a condensar, cayendo de nuevo al reactor).
Para obtener un DHA con la máxima pureza (91 % de riqueza) a partir del extracto lipídico obtenido, se procedió a realizar una etapa de extracción con C0 2 en condiciones supercríticas: en concreto las condiciones fueron 200 bares de presión y 35°C de temperatura. De esta forma, la producción de DHA fue de 51 kg/dia.
EJEMPLO NÚMERO 3: Obtención de omega 7 (palmitoleico)
El punto de partida fue la captación de gases de efecto invernadero resultantes de la combustión de fuel en motores de combustión interna, siendo las emisiones las que a continuación se presentan:
Temperatura 420 °C
Presión 1 Bar
Densidad 0,79 kg/m 3
Flujo másico 2000 kg/h
Calor
específico 0,25 kcal/kg
Flujo
volumétrico 2531 ,65 m3/h
De acuerdo a la composición de estas emisiones, se procedió a la eliminación sustancial del contenido en SO x y a la disminución de la temperatura. Para ello se instaló una columna de absorción en contracorriente con NaOH.
De acuerdo con este pre-tratamiento, en el reactor fotosintético se introdujo una mezcla de gases con la siguiente composición: .
Los gases que se reflejan en la anterior tabla, resultantes del tratamiento, se introdujeron en los reactores fotosintéticos (continuamente agitados que favorecen el paso de luz y por ende están construidos de un material transparente) provistos de un cultivo pluriespecífico de microalgas (en concreto cultivo de Tetraselmis suecica y isochrysis galbana). De acuerdo con este procedimiento, se obtuvo una producción de 27,83 kg/h de biomasa para una planta de 334 m 3 .
Para llevar a cabo la obtención de esta biomasa, en primer lugar se procedió a la extracción diaria del 50% del cultivo contenido en los reactores. Este cultivo, previo paso a la siguiente etapa de separación mecánica, se hizo pasar por una etapa de acidificación que tuvo lugar en un tanque cuya capacidad era de 1500 m 3 . El fundamento de esta etapa de acidificación es el siguiente: El cultivo extraído, como consecuencia del burbujeo continuo de gases de exhaustación, tiene un contenido de CO 2 , bicarbonato y carbonato en disolución muy elevado. Cuando se deja de burbujear este C0 2 , el pH de la disolución tiende a subir desplazando el equilibrio hacia la formación de carbonatos. Si se forma mucho carbonato, sobrepasará el punto de solubilidad y éste comenzará a precipitar. Esta precipitación podría suponer problemas de fouling y a su vez dicho fouling podría llegar a generar contaminación y provocar complicaciones en el trasiego de agua. Por lo tanto, puesto que la separación mecánica (etapa de separación) no es capaz de procesar de una vez todo el volumen extraído, durante este período de almacenamiento se debe de adicionar un ácido. En concreto se adicionó una disolución de HCI (1 M) con el objetivo de mantener el pH siempre por debajo de 7.
Este cultivo pasó entonces a la etapa de separación mecánica, que se realizó de acuerdo a una combinación de coagulación-floculación-filtrado. Se coaguló con sulfato de aluminio, neutralizando de esta forma la carga de las microalgas, y se floculó con un polielectrolito polimérico (ZETAG). A continuación, el cultivo se sometió a un proceso de filtración en prensa con el objeto de aumentar el contenido en sólidos. La torta que se obtuvo después de esta etapa de concentración era una biomasa húmeda con una concentración en sólidos del 31 %. Además de este producto obtenido se obtuvo una fracción acuosa (sobrenadante en el tanque de decantación) que supuso un volumen total de 5120 m 3 /día. Este agua, debido a que era el agua que formaba parte del cultivo, estaba cargada de CO2, bicarbonato y carbonato. Para liberar al agua de esta carga ésta se alcalinizó con KOH hasta llegar a pH 9 con el objetivo de desplazar el equilibrio hacia la formación de carbonato y sobrepasar de esta forma el límite de solubilidad del carbonato y hacerlo precipitar. De esta forma se procede a la captura química del C0 2 , obteniendo un agua pobre en C0 2 , bicarbonato y carbonato. Este agua pobre en estos elementos se introdujo al sistema de nuevo (a los fotobioreactores) con una capacidad de captación renovada en lo que a CÜ2 se refiere. Si se introdujera esta agua sin proceder a una etapa previa de captura química, la capacidad de asimilación de CO2 por parte del agua sería mínima pues estaría cerca de la saturación.
La extracción lipídica, fracción en donde se encuentra el producto de interés (ácido palmitoleico: omega 7), se llevó a cabo mediante el uso de isopropanol como disolvente de extracción. Esta extracción se llevó a cabo dentro de un reactor agitado a reflujo (La temperatura de trabajo fue de 85°C mientras se agitaba; todo el disolvente que se evaporaba a esa temperatura volvía a condensar, cayendo de nuevo al reactor). Para obtener un omega 7 con la máxima pureza (87% de riqueza), se procedió entonces a realizar una etapa de extracción con CO2 en condiciones supercríticas: en concreto las condiciones fueron 180 bares de presión y temperatura de 70°C. De esta forma la producción de omega 7 fue de 8,35 kg/dia.
En conclusión, mediante el procedimiento de la invención se consigue no sólo obtener ácidos grasos de interés farmacéutico y nutricional, sino también capturar, convertir y revalorizar CO2 entre otros gases con efecto invernadero (NO x , CH 4 ...) de manera eficiente, de tal manera que se consigue una reducción del CO 2 global emitido a la atmósfera, lo cual hace que sea un procedimiento beneficioso y sostenible para el medio ambiente.