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:

  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES... > Materiales para prótesis o para revestimiento de... > A61L27/54 (Materiales biológicamente activos, p. ej. sustancias terapéuticas)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES... > Materiales para prótesis o para revestimiento de... > A61L27/06 (Titanio o sus aleaciones)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > FILTROS IMPLANTABLES EN LOS VASOS SANGUINEOS; PROTESIS;... > Filtros implantables en los vasos sanguíneos; Prótesis,... > A61F2/02 (Prótesis implantables en el cuerpo)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/83 (Tratamiento posterior químico)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/60 (por medio de soluciones acuosas alcalinas de un pH > 8)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES... > Tratamiento antitrombogénico de artículos quirúrgicos,... > A61L33/14 (Empleo de agentes fibrinolíticos o de inhibidores de la agregación plaquetaria)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Tratamiento químico de la superficie de materiales... > C23C22/73 (caracterizado por el proceso)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES... > Tratamiento antitrombogénico de artículos quirúrgicos,... > A61L33/12 (Polipéptidos, proteínas o sus derivados)

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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.... [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