Un implante óseo que comprende un sustrato bioinerte revestido con una capa cerámica biodegradable y un biopolímero covalentemente unido a la superficie de la capa cerámica biodegradable,

conteniendo la capa cerámica biodegradable una pluralidad de mellas formadas eliminando partes de la capa cerámica biodegradable, quedando así expuestas partes del sustrato, teniendo cada mella un diámetro en el intervalo de 350 a 650 µm, siendo la superficie total de las mellas de 30-70% de la superficie total de la capa cerámica biodegradable

Implantes óseos.

Antecedentes

El aflojamiento de implantes de tejidos óseos es la mayor preocupación en cirugía reconstructiva y sustitución de articulaciones. La causa se ha atribuido a una capa de tejidos fibrosos desarrollados en torno al implante que disminuye la integridad y estabilidad mecánica de la interfaz de implante/hueso. Durante la década de los 1950 se vió que el titanio podría incorporarse permanentemente en los huesos, un proceso conocido hoy en día como integración ósea. Un implante óseo integrado se caracteriza por la falta de movimiento relativo y ausencia de tejidos blandos entre el implante y el hueso. Véase, por ejemplo, Branemark, (1983) J. Prosthet. Dent. 50:399-410. La superficie de un implante puede ser revestida con materiales oseoconductores para intensificar la integración ósea del implante. Aunque ahora hay disponibles muchos implantes óseos en el mercado, hay todavía necesidad de desarrollar un implante con una integración ósea superior.

Sumario

Esta invención está basada en el descubrimiento inesperado de que un revestimiento de hidroxiapatito mellado sobre un implante óseo promueve la integración ósea.

En un aspecto, esta invención ofrece un implante óseo que incluye un sustrato bioinerte revestido con una capa cerámica (por ejemplo, una capa de hidroxiapatito) que contiene una pluralidad de mellas. La superficie total mellada es de 30-70% (por ejemplo, de 50-60%) de la superficie total de la capa cerámica. La superficie total mellada es la suma de las superficies abiertas de todas las mellas. La superficie total de la capa cerámica es la suma de la superficie total de la superficie mellada y la no mellada.

El sustrato bioinerte se puede hacer de diversos materiales, tales como metales (por ejemplo, titanio o aleaciones de titanio) y materiales cerámicos (por ejemplo, porcelana). Preferiblemente, una porción de la superficie del sustrato bioinerte contiene pequeñas crestas que tienen una anchura de 10-30 µm (por ejemplo, de 15-20 µm) y alturas de 10-30 µm (por ejemplo, de 15-20 µm) y otra porción de la superficie contiene unas crestas anchas que tienen anchuras de 60-100 µm (por ejemplo de 70-90 µm) y alturas de 40-80 µm (por ejemplo, de 50-70 µm). Cuando el sustrato bioinerte es de un metal o un óxido metálico, la superficie se puede oxidar para formar una capa de un óxido metálico o unos óxidos metálicos.

Preferiblemente, la capa cerámica cubre la superficie del sustrato bioinerte que tiene las crestas grandes, pero no la superficie que tiene las crestas pequeñas. La capa cerámica puede estar compuesta por un material inorgánico tal como hidroxiapatito. La superficie de la capa cerámica también se puede inmovilizar con un biopolímero mediante enlace covalente. Entre los ejemplos de biopolímeros adecuados están incluidos proteínas (por ejemplo, colágeno) o macromoléculas que contienen proteína (por ejemplo proteoglicano). Tales biopolímeros pueden actuar como andamios para la anexión de células y la migración con el fin de facilitar la regeneración de nuevos tejidos óseos. Si se desea, también se puede unir a la capa cerámica un promotor de la formación de hueso (por ejemplo, osteoprotogenina). Un promotor de la formación de hueso promueve el crecimiento de tejidos óseos y el mantenimiento de la masa ósea.

En otro aspecto, esta invención ofrece un procedimiento de preparación de un implante óseo. El procedimiento incluye tres etapas: (1) fijar una capa cerámica sobre la superficie de un sustrato bioinerte, superficie que puede estar pretratada; (2) formar una pluralidad de mellas en la capa cerámica, siendo la superficie total mellada de 30-70% de la superficie total de la capa cerámica; y (3) inmovilizar un biopolímero sobre la capa cerámica por enlace covalente. Antes de la etapa de fijación, el sustrato bioinerte se puede tratar para formar unas crestas pequeñas que tengan anchuras de 10-30% µm y anchuras de 10-39 µm en una porción de la superficie, y para formar crestas grandes que tengan una anchura de 60-100 µm y anchuras de 40-80 µm en otra porción de la superficie. Preferiblemente, el sustrato bioinerte se hace de una aleación de titanio y se oxida su superficie para formar una capa de óxidos metálicos antes de la etapa de fijación.

En la descripción siguiente se dan los detalles de una o varias realizaciones de la invención. Serán evidentes otras características, objetivos y ventajas de la invención a la luz de la descripción y las reivindicaciones.

Descripción detallada

Esta invención se refiere a un implante óseo que incluye un sustrato bioinerte revestido con una capa cerámica biodegradable que contiene una pluralidad de mellas.

El sustrato bioinerte se puede preparar a partir de varios materiales, tales como metales y materiales cerámicos. Típicamente se usa titanio o una de sus aleaciones. El titanio es un material bioinerte que facilita la integración ósea. El titanio o su aleación están disponibles comercialmente o se pueden preparar por procedimientos bien conocidos.

La superficie del sustrato bioinerte se puede tratar para formar configuraciones específicas (por ejemplo, crestas pequeñas en una parte de la superficie y crestas grandes sobre otra). El tratamiento de superficie se puede realizar por procedimientos mecánicos, químicos y electroquímicos, así como por otros procedimientos adecuados bien conocidos en la técnica. Típicamente, se pueden hacer crestas pequeñas por ataque químico o atomización con plasma. Véase, por ejemplo, Ronold y otros, (2003), Biomaterials 24:4559; Jonasova y otros, (2004), Biomaterials 25:1187; y Prado da Silva y otros, (2000), Mat. Res. 3(3):61. Las crestas grandes se pueden hacer por técnicas tales como chorreado con arena, tratamiento abrasivo con láser de excímeros, batido con chorro de agua y micromecanización electroquímica. Véase, por ejemplo, Gonzalez-Garcia y otros (1999) Thin Solid Films 352:49; Mellali y otros, (1966) Surface and Coatings Technology 81:275; Bereznai y otros, (2003), Biomaterials, 24:4197; Arola y otros, (2002) Wear, 249:943, y Madore y otros, (1987) J. Micromech. Microeng., 7:270.

Por ejemplo, primeramente se puede recocer la superficie entera a alta temperatura, (por ejemplo, a aprox. 800ºC o más) durante un cierto tiempo a presión atmosférica en un horno de gas y seguidamente enfriar a temperatura ambiente. Luego se puede atacar la superficie en una solución ácida durante un período predeterminado a una temperatura ligeramente por encima de la ambiente para formar unas crestas pequeñas que tengan anchuras de 10-30 µm y alturas de 10-30 µm. Posteriormente se puede revestir la porción de arriba (por ejemplo con cinta anticorrosiva). Luego se puede atacar la porción restante de la superficie en un ácido más concentrado durante un tiempo más largo a una temperatura más alta para formar crestas mayores que tegan anchuras de 60-100 µm y alturas de 40-80 µm. La superficie del sustrato así obtenida contiene una parte que tiene crestas pequeñas (por ejemplo, la parte de arriba de la superficie) y la parte restante que tiene crestas mayores. Cuando se usa, el sustrato se puede poner en un sitio de implantación de manera que la porción que tiene crestas pequeñas quede hacia fuera (por ejemplo, en contacto con la capa epitelial) y la parte que tiene crestas mayores quede hacia dentro (por ejemplo, en contacto con el hueso). Las crestas pequeñas facilitan la proliferación de fibroblastos y reducen la infección bacteriana. Si se desea, se puede oxidar un sustrato (por ejemplo, una aleación de Ti) para formar una capa (por ejemplo, de 5-10 µm) de óxidos metálicos (por ejemplo, TiO₂) que evita o ralentiza la corrosión del sustrato.

La capa de cerámica biodegradable puede estar compuesta por materiales inorgánicos tales como hidroxiapatito. El hidroxiapatito natural, que se presenta en huesos, esmalte o dentina, se ha usado durante años como sustitutivo de huesos o material de revestimiento. Véase, por ejemplo, Frame (1987) Int. J. Oral Maxillofacial Surgery 16:642-55, y Parsons y otros (1988) Annals N.Y. Academy Sciences 253:190-207. El hidroxiapatito se puede preparar por procedimientos bien conocidos o se puede comprar en suministradores comerciales. Es un compuesto puro de Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ o una composición que contiene otros iones, tales como carbonato, fluoruro, cloruro o bario. Se puede formar una capa cerámica basada en hidroxiapatito aplicando hidroxiapatito sobre la superficie de un sustrato, por ejemplo, por pulverización con plasma, procesamiento sol-gel, pulverización...

1. Un implante óseo que comprende un sustrato bioinerte revestido con una capa cerámica biodegradable y un biopolímero covalentemente unido a la superficie de la capa cerámica biodegradable, conteniendo la capa cerámica biodegradable una pluralidad de mellas formadas eliminando partes de la capa cerámica biodegradable, quedando así expuestas partes del sustrato, teniendo cada mella un diámetro en el intervalo de 350 a 650 µm, siendo la superficie total de las mellas de 30-70% de la superficie total de la capa cerámica biodegradable.

2. El implante óseo de la reivindicación 1, en el que la superficie total de las mellas es de 50-60% de la superficie total de la capa cerámica biodegradable.

3. El implante óseo de la reivindicación 2, en el que una primera porción de la superficie del sustrato bioinerte tiene crestas pequeñas que tienen anchuras de 10-30 µm y alturas de 10-30 µm y una segunda porción de la superficie del sustrato bioinerte tiene crestas grandes que tienen anchuras de 60-100 µm y alturas de 40-80 µm.

4. El implante óseo de la reivindicación 3, en el que las crestas pequeñas tienen anchuras de 15-20 µm y alturas de 15-20 µm y las crestas grandes tienen anchuras de 70-90 µm y alturas de 50-70 µm.

5. El implante óseo de la reivindicación 4, en el que la capa cerámica biodegradable cubre la segunda porción de la superficie del sustrato bioinerte pero no la primera porción de la superficie del sustrato bioinerte.

6. El implante óseo de la reivindicación 1, en el que el biopolímero es un biopolímero basado en colágeno.

7. El implante óseo de la reivindicación 6, en el que el sustrato bioinerte está basado en una aleación de titanio.

8. El implante óseo de la reivindicación 7, que además comprende una capa de óxidos metálicos dispuesta entre la capa de cerámica biodegradable y el sustrato bioinerte.

9. El implante óseo de la reivindicación 8, que además comprende un promotor de la formación de hueso unido covalentemente a la capa de cerámica biodegradable.

10. El implante óseo de la reivindicación 1, en el que una primera porción de la superficie del sustrato bioinerte tiene crestas pequeñas que tienen anchuras de 10-30 µm y alturas de 10-30 µm y una segunda porción de la superficie del sustrato bioinerte tiene crestas grandes que tienen anchuras de 60-100 µm y alturas de 40-80 µm.

11. El implante óseo de la reivindicación 10, en el que las crestas pequeñas tienen anchuras de 15-20 µm y alturas de 15-20 µm y las crestas grandes tienen anchuras de 70-90 µm y alturas de 50-70 µm.

12. El implante óseo de la reivindicación 11, en el que la capa cerámica biodegradable cubre la segunda porción de la superficie del sustrato bioinerte pero no la primera porción de la superficie del sustrato bioinerte.

13. El implante óseo de la reivindicación 10, en el que el biopolímero es un biopolímero basado en colágeno.

14. El implante óseo de la reivindicación 13, que además comprende un promotor de la formación de hueso unido covalentemente a la capa de cerámica biodegradable.

15. El implante óseo de la reivindicación 1, en el que el sustrato bioinerte está basado en una aleación de titanio.

16. El implante óseo de la reivindicación 15, que además comprende una capa de óxidos metálicos dispuesta entre la capa de cerámica biodegradable y el sustrato bioinerte.

17. El implante óseo de la reivindicación 1, en el que las mellas tienen un perfil cilíndrico.

18. Un procedimiento para preparar un implante óseo, que comprende:

19. El procedimiento de la reivindicación 18, que además comprende formar crestas pequeñas que tienen anchuras de 10-30 µm y alturas de 10-30 µm sobre una primera porción de la superficie del sustrato bioinerte y formar crestas grandes que tienen anchuras de 60-100 µm y alturas de 40-80 µm sobre una segunda porción de la superficie del sustrato bioinerte antes de la etapa de fijación.

20. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que la capa de cerámica biodegradable se fija a la segunda porción de la superficie del sustrato bioinerte pero no a la primera porción de la superficie del sustrato bioinerte.

21. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que el biopolímero es un biopolímero basado en colágeno.

22. El procedimiento de la reivindicación 18, en el que el sustrato bioinerte está basado en una aleación de titanio.