Procedimiento de funcionalización de superficies de titanio.
Procedimiento de funcionalización de superficies de titanio, que comprende (a) añadir a dichas superficies NaOH a una concentración entre 1 y 8 M,
(b) mantener en contacto dichas superficies con el NaOH añadido en la etapa anterior durante 2 a 24 horas a una temperatura entre 20 y 90ºC, (c) sumergir bajo atmósfera inerte dichas superficies en una disolución de 3-(trietoxisilil)propil anhídrido succínico (TESPSA) 0,05 a 0,3 mM en un recipiente tapado y (d) mantener una temperatura entre 20 y 100ºC durante un tiempo entre 30 minutos y 3 horas.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331756.
Solicitante: UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA.
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: GIL MUR,Francisco Javier, SEVILLA SÁNCHEZ,Pablo, GODOY GALLARDO,María.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61F2/02 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61F FILTROS IMPLANTABLES EN LOS VASOS SANGUINEOS; PROTESIS; DISPOSITIVOS QUE MANTIENEN LA LUZ O QUE EVITAN EL COLAPSO DE ESTRUCTURAS TUBULARES, p. ej. STENTS; DISPOSITIVOS DE ORTOPEDIA, CURA O PARA LA CONTRACEPCION; FOMENTACION; TRATAMIENTO O PROTECCION DE OJOS Y OIDOS; VENDAJES, APOSITOS O COMPRESAS ABSORBENTES; BOTIQUINES DE PRIMEROS AUXILIOS (prótesis dentales A61C). › A61F 2/00 Filtros implantables en los vasos sanguíneos; Prótesis, es decir, elementos de sustitución o de reemplazo para partes del cuerpo; Dispositivos para unirlas al cuerpo; Dispositivos para proporcionar permeabilidad o para evitar que colapsen las estructuras tubulares del cuerpo, p. ej. stents (como artículos cosméticos, ver las subclases apropiadas, p. ej. pelucas o postizos, A41G 3/00, A41G 5/00, uñas artificiales A45D 31/00; prótesis dentales A61C 13/00; materiales para prótesis A61L 27/00; riñones artificiales A61M 1/14; corazones artificiales A61M 60/00). › Prótesis implantables en el cuerpo.
- A61L27/06 A61 […] › A61L PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES U OBJECTOS EN GENERAL; DESINFECCION, ESTERILIZACION O DESODORIZACION DEL AIRE; ASPECTOS QUIMICOS DE VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS; MATERIALES PARA VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS (conservación de cuerpos o desinfección caracterizada por los agentes empleados A01N; conservación, p. ej. esterilización de alimentos o productos alimenticios A23; preparaciones de uso medico, dental o para el aseo A61K). › A61L 27/00 Materiales para prótesis o para revestimiento de prótesis (prótesis dentales A61C 13/00; forma o estructura de las prótesis A61F 2/00; empleo de preparaciones para la fabricación de dientes artificiales A61K 6/80; riñones artificiales A61M 1/14). › Titanio o sus aleaciones.
- A61L27/54 A61L 27/00 […] › Materiales biológicamente activos, p. ej. sustancias terapéuticas.
- A61L33/12 A61L […] › A61L 33/00 Tratamiento antitrombogénico de artículos quirúrgicos, p. ej. de suturas, catéteres, prótesis o de artículos para la manipulación o el acondicionamiento de la sangre; Materiales para llevar a cabo dicho tratamiento. › Polipéptidos, proteínas o sus derivados.
- A61L33/14 A61L 33/00 […] › Empleo de agentes fibrinolíticos o de inhibidores de la agregación plaquetaria.
- C23C22/60 QUIMICA; METALURGIA. › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL. › C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 22/00 Tratamiento químico de la superficie de materiales metálicos por reacción de la superficie con un medio reactivo quedando productos de reacción del material de la superficie en el revestimiento, p. ej. revestimiento por conversión, pasivación de metales. › por medio de soluciones acuosas alcalinas de un pH > 8.
- C23C22/73 C23C 22/00 […] › caracterizado por el proceso.
- C23C22/83 C23C 22/00 […] › Tratamiento posterior químico.
PDF original: ES-2445832_A1.pdf
Fragmento de la descripción:
Procedimiento de funcionalización de superficies de titanio
CAMPO DE LA INVENCIÓN
El campo de la presente invención se refiere a procedimientos de funcionalización de superficies de titanio, que presentan propiedades antibacterianas y capacidad de diferenciación osteoblástica en el tejido circundante a la superficie de titanio. El material de titanio se puede incorporar en implantes sustitutivos de tejidos duros.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la producción de implantes para ingeniería de tejidos la superficie del material juega un papel importante en la respuesta biológica del individuo respecto al material implantado.
Una de las modificaciones superficiales que actualmente se están realizando son las modificaciones bioquímicas de los metales (en este caso el titanio) con el propósito de inducir a la especificación celular y la respuesta de los tejidos mediante la inmovilización de péptidos, de proteínas o de factores de crecimiento.
La modificación bioquímica puede ser realizada a partir de diferentes técnicas aprovechando la adsorción física o la unión química. La unión química envuelve una unión covalente entre el péptido y el metal de manera irreversible siendo esta técnica más popular que la adsorción física ya que el enlace molecular es más estable bajo las condiciones fisiológicas.
El titanio posee una capa natural de óxido superficial cuyo grosor es aproximadamente de 4-6 nm. Esta capa es relativamente inerte, sin embargo unos pocos agentes orgánicos son capaces de realizar enlaces químicos fuertes con esta superficie, en los cuales están incluidos los organosilanos, organofosfatos y elementos químicos fotosensibles.
Del grupo de los organosilanos entre los más utilizados cabe destacar el 3-aminopropil-trietoxi-silano (APTES) el cual interacciona con los grupos hidroxilos de la superficie metálica activada mediante sus alcoholes, y la parte de amina se hace reaccionar con un cross-linker (N-succinimedyl–3–Maleimidopropionate) dándole la capacidad de enlazarse con una secuencia peptídica.
Otros tipos de organosilanos utilizados actualmente son los que presentan en su grupo funcional un etilenglicol o metilo.
El problema que presenta el estado de la técnica consiste en proporcionar un procedimiento de funcionalización de superficies de titanio alternativo a los descritos en el estado de la técnica. La presente invención, tal y como se describe en la presente solicitud, propone un procedimiento alternativo de funcionalización de superficies de titanio que soluciona dicho problema técnico.
El procedimiento de la invención proporciona superficies de titanio funcionalizadas con propiedades mejoradas respecto a las superficies descritas en el estado de la técnica, entre las que cabe citar un menor efecto citotóxico y mejores propiedades antibacterianas.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Una realización preferida de la presente invención es un procedimiento de funcionalización de superficies de titanio, caracterizado por que comprende:
(a) añadir a dichas superficies NaOH a una concentración entre 1 y 8 M,
(b) mantener en contacto dichas superficies con el NaOH añadido en la etapa anterior durante 2 a 24 horas a una temperatura entre 20 y 90ºC,
(c) sumergir bajo atmósfera inerte dichas superficies en una disolución de 3- (trietoxisilil) propil anhídrido succínico (TESPSA) 0, 05 a 0, 3 mM en un recipiente tapado y
(d) mantener una temperatura entre 20 y 100ºC durante un tiempo entre 30 minutos y 3 horas.
en adelante procedimiento de la invención.
En el procedimiento de la invención, se pueden limpiar las muestras de titanio antes de comenzar a realizar las etapas del procedimiento. Posteriormente se activa la superficie del material añadiendo NaOH a una concentración entre 1 y 8 M (etapa (a) ) y manteniendo en contacto dichas superficies con el NaOH añadido en la etapa anterior durante 2 a 24 horas a una temperatura entre 20 y 90ºC (etapa (b) ) . Como resultado se obtiene la superficie de titanato de sodio activado con un alto valor de superficie específica.
El siguiente paso a seguir es la incorporación del TESPSA a la superficie del material. Para ello, se sumergen dichas superficies en una disolución de TESPSA en un recipiente tapado bajo atmósfera inerte (etapa (c) ) y se mantiene una temperatura entre 20 y 100ºC durante un tiempo entre 30 minutos y 3 horas (etapa (d) ) .
El procedimiento de la invención proporciona propiedades antibacterianas a las superficies de titanio e induce capacidad de diferenciación osteoblástica en el tejido circundante a la superficie de titanio.
Otra realización es el procedimiento de la invención, donde la concentración de NaOH es 5 M, el tiempo de la etapa (b) es 24 horas, la temperatura de la etapa (b) es 60ºC y la concentración de 3- (trietoxisilil) propil anhídrido succínico (TESPSA) es 0, 1 mM.
Otra realización es el procedimiento de la invención, que comprende las siguientes etapas después de la etapa (d) :
(e) lavar dichas superficies en agua,
(f) aplicar ultrasonidos a dichas superficies y
(g) lavar dichas superficies con etanol, isopropanol, agua y acetona y secar con nitrógeno.
Existe la opción de romper el grupo anhidro que se ha obtenido en la etapa (d) formando dos grupos carboxílicos mediante hidrólisis y transformarlos en ésteres activos. Estos grupos facilitan una posterior incorporación de biomoléculas.
Por tanto, otra realización es el procedimiento de la invención, que comprende la siguiente etapa después de la etapa (e) , (f) o (g) :
(h) sumergir dichas superficies en una disolución de N-Hidroxisuccinimida (NHS) o N-Hydroxisulfosuccinimida (sulfo-NHS) , y N- (3-Dimetilaminopropil) -N'-etilcarbodiimida hidrocloruro (EDC) o 1-etil-3- (4-azonia-4, 4-dimethilpentil) carbodiimida, entre 0.1 M y 0.2 M y mantener dichas superficies sumergidas de 30 a 60 minutos.
En la etapa (h) , se pueden sumergir dichas superficies en una disolución acuosa de NHS-EDC entre 0.1 M y 0.2 M utilizando como disolvente una solución de ácido 2-morfolinoetanosulfónico (MES) a un valor de pH entre 6 y 8 y se mantienen dichas superficies sumergidas de 30 a 60 minutos.
El procedimiento de la invención funcionaliza superficies de titanio. Las características superficiales del titanio tienen una gran influencia en la adsorción de proteínas, lípidos, azúcares e iones de los fluidos del cuerpo. La adsorción de proteínas sobre implantes de titanio se da en pocos minutos e incluso la adsorción de pequeñas moléculas es aún más rápida. Esta adsorción es importante para la posterior adhesión celular puesto que dicha adhesión variará según sea la capa de proteínas adsorbidas. Específicamente, la adhesión celular osteoblástica (osteoblastos MG-63) depende de la presencia de vitronectina o fibronectina en la superficie, dándose la unión por medio de las integrinas de las células. Las integrinas son receptores celulares situados en la membrana celular y capaces de reconocer lugares específicos de las proteínas de unión. ) .
Por tanto, otra realización es el procedimiento de la invención, que comprende la siguiente etapa después de la etapa (h) :
(i) sumergir dichas superficies en una disolución que comprende proteína, péptido o amino polietilenglicol.
De forma particular, dicha proteína es vitronectina o fibronectina.
En el ejemplo 2 se ha estudiado el efecto citotóxico de las superficies de titanio obtenidas según el procedimiento de la invención y se ha comprobado que no hay efectos citotóxicos por parte de las superficies modificadas sobre células MG
63.
En el ejemplo 3 se ha estudiado la adhesión bacteriana a las superficies de titanio obtenidas según el procedimiento de la invención. En dicho ejemplo se han utilizado las cepas Streptococcus sanguinis y Lactobacillus salivarius.
Streptococcus sanguinis es un colonizador primario, muy importante en la formación de la placa dento-bacteriana, facilitando la incorporación de otras bacterias periodonto patogénicas. S. sanguinis es la primera bacteria que coloniza los tejidos duros y sintetiza ácido paraaminobenzoico, un factor de crecimiento necesario para Streptococcus mutans.
El Lactobacillus salivarius puede encontrarse en distintos lugares de la boca, en la lengua, sobre los dientes etc., siendo mayor su presencia en la saliva. Esta cepa junto con otros Lactobacillus (L. casei, L.fermenti) pueden adherirse a cualquier superficie de la boca, y pueden llegar a bajar el pH bucal. Esta acidificación en la saliva puede afectar tanto al implante como al tejido... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Procedimiento de funcionalización de superficies de titanio, caracterizado por que comprende:
(a) añadir a dichas superficies NaOH a una concentración entre 1 y 8 M,
(b) mantener en contacto dichas superficies con el NaOH añadido en la etapa anterior durante 2 a 24 horas a una temperatura entre 20 y 90ºC,
(c) sumergir bajo atmósfera inerte dichas superficies en una disolución de 3- (trietoxisilil) propil anhídrido succínico (TESPSA) 0, 05 a 0, 3 mM en un recipiente tapado y
(d) mantener una temperatura entre 20 y 100ºC durante un tiempo entre 30 minutos y 3 horas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la concentración de NaOH es 5 M, el tiempo de la etapa (b) es 24 horas, la temperatura de la etapa (b) es 60ºC y la concentración de 3- (trietoxisilil) propil anhídrido succínico (TESPSA) es 0, 1 mM.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que comprende las siguientes etapas después de la etapa (d) :
(e) lavar dichas superficies en agua,
(f) aplicar ultrasonidos a dichas superficies y
(g) lavar dichas superficies con etanol, isopropanol, agua y acetona y secar con nitrógeno.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que comprende la siguiente etapa después de la etapa (e) , (f) o (g) :
(h) sumergir dichas superficies en una disolución de N-Hidroxisuccinimida (NHS) o N-Hydroxisulfosuccinimida (sulfo-NHS) , y N- (3-Dimetilaminopropil) -N'-etilcarbodiimida hidrocloruro (EDC) o 1-etil-3- (4-azonia-4, 4-dimethilpentil) carbodiimida, entre 0.1 M y 0.2 M y mantener dichas superficies sumergidas de 30 a 60 minutos.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que comprende la siguiente etapa después de la etapa (h) :
(i) sumergir dichas superficies en una disolución que comprende proteína, péptido o amino polietilenglicol.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado por que dicha proteína es vitronectina o fibronectina.
Fig. 1
Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4
Patentes similares o relacionadas:
Dispositivo médico que tiene un revestimiento que comprende ACCS, del 15 de Julio de 2020, de Noveome Biotherapeutics, Inc: Un dispositivo médico implantable que tiene un revestimiento en su superficie, útil para la implantación quirúrgica en el cuerpo de un sujeto, […]
Películas de proteína de múltiples capas, métodos de preparación y dispositivos de suministro de fármacos e implantes biomédicos que emplean las películas, del 15 de Julio de 2020, de AddBIO AB: Un implante biomédico que comprende un sustrato de implante y una película de proteína de múltiples capas en al menos una porción de la superficie del sustrato de implante, […]
Composición de fármaco y revestimiento asociado, del 1 de Julio de 2020, de W.L. GORE & ASSOCIATES, INC.: Un producto sanitario para administrar un agente terapéutico a un tejido, y el producto tiene una capa de revestimiento aplicada en una superficie del producto, y la capa […]
Matriz de soporte de injerto para reparación de cartílago y procedimiento de obtención de la misma, del 1 de Julio de 2020, de ETH ZURICH: Un procedimiento de proporción de una matriz de soporte de injerto para reparación de cartílagos, particularmente en un paciente humano, que comprende las etapas de: […]
Métodos y dispositivos para trasplante celular, del 10 de Junio de 2020, de Sernova Corporation: Un dispositivo para implantar células en un cuerpo huésped, que comprende: un andamio poroso que comprende al menos una cámara que tiene un extremo proximal y un extremo […]
Composiciones y métodos para el tratamiento de huecos óseos y fracturas abiertas, del 22 de Abril de 2020, de Polypid Ltd: Una composición farmacéutica que comprende partículas de relleno óseo recubiertas y no recubiertas en una proporción entre aproximadamente 1:3 […]
Procedimientos de preparación de un hidrogel esterilizado de modo terminal que proviene de matriz extracelular, del 22 de Abril de 2020, de UNIVERSITY OF PITTSBURGH OF THE COMMONWEALTH SYSTEM OF HIGHER EDUCATION: Un procedimiento de preparación de un material digerido de matriz extracelular esterilizado de modo terminal capaz de gelificar, que comprende: (i) solubilizar la matriz […]
Formulación de FGF-18 en hidrogeles de alginato/colágeno, del 15 de Abril de 2020, de Ares Trading SA: Un sistema de gelificación de dos componentes, en donde dicho sistema de gelificación se forma a partir de: a. un primer componente (solución 1) […]