MACROMEROS A BASE DE FUMARATO INJERTADO CON HIDROXIAPATITA PARA COMPOSITES BIODEGRADABLES.
Una composición que comprende:
un macrómero que incluye unidades de silano,
unidades derivadas de un diácido insaturado que cuenta con un doble enlace carbono-carbono, y unidades derivadas de un diácido saturado; y
un componente cerámico bioactivo injertado al macrómero
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/020842.
Solicitante: MAYO FOUNDATION FOR MEDICAL EDUCATION AND RESEARCH.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 200 FIRST STREET SE,ROCHESTER, MN 55905.
Inventor/es: JABBARI,ESMAIEL, YASZEMSKI,MICHAEL,J, LU,LICHUN, CURRIER,BRADFORF,L.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 14 de Abril de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61L27/42E
Clasificación PCT:
- A61F2/28 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). › Huesos (articulaciones A61F 2/30).
- C08J5/12 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08J PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS; TRATAMIENTO POSTERIOR NO CUBIERTO POR LAS SUBCLASES C08B, C08C, C08F, C08G o C08H (trabajo, p. ej. conformado, de plásticos B29). › C08J 5/00 Fabricación de artículos o modelado de materiales que contienen sustancias macromoleculares (fabricación de membranas semipermeables B01D 67/00 - B01D 71/00). › Unión de un material macromolecular preformado a uno igual a él o a otro material sólido tal como metal, vidrio, cuero, p. ej. utilizando adhesivos.
Clasificación antigua:
Fragmento de la descripción:
Macrómeros a base de fumarato injertado con hidroxiapatita para composites biodegradables.
Referencias cruzadas a solicitudes relacionadas
Esta solicitud reivindica prioridad de la solicitud de patente provisional estadounidense nº 60/484.215 presentada el 1 de julio de 2003.
Declaración relativa a la investigación financiada por el estado federal
Este trabajo tuvo el apoyo del los Institutos Nacionales de Salud ("National Institutes of Health") a través de la subvención número R01-AR45871-02.
Antecedentes de la invención
Esta invención se refiere a unos macrómeros injertados con componentes cerámicos que son útiles como relleno en composites biodegradables, y más concretamente para la síntesis de macrómeros degradables y reticulables a base de hidroxiapatita injertada con fumarato para su uso como relleno en composites biodegradables.
Los componentes cerámicos bioactivos como la hidroxiapatita han sido utilizados para una diversidad de aplicaciones incluyendo los dispositivos de fijación ósea y revestimientos para implantes. La hidroxiapatita sintética es especialmente atractiva para servir como material de relleno para composites cerámico-polímeros biodegradables (véase, por ejemplo, Lu et al., Synthetic bone substitutes, Curr. Opin., Orthop., 11 (2000) 383-390). Entre las ventajas se incluyen la similitud en composición al mineral óseo, la bioactividad y la promoción de la función celular, y la osteoconductividad. Estudios previos indican que la unión interfacial entre la superficie de la hidroxiapatita y la matriz puede mejorar de forma considerable las propiedades mecánicas de los composites cerámico-polímeros (véase, por ejemplo, Porter et al., Mechanical properties of a biodegradable bone regeneration scaffold, J. Biomech. Eng. 122 (2000) 286-288; Zhu et al., Mechanical properties of biodegradable Poly (propylene fumarate)/bone fiber composites, Trans. Soc. Biomater., 25 (2002)260; y Deb et al., Hydroxyapatitepolyethylene composites; effect of grafting and surface treatment of hydroxyapatite, J. Mater, Sci.: Mater. Med., 7 (1996) 191-193).
Por tanto, hay una necesidad continua de métodos mejorados para la incorporación de la hidroxiapatita en los composites cerámico-polímeros biodegradables. Concretamente, hay una necesidad de métodos para conseguir una unión interfacial mejorada entre la hidroxiapatita y la matriz de composites polímeros con hidroxiapatita biodegradables.
Resumen de la invención
La presente invención prevé la síntesis de macrómeros reticulables y degradables injertados con componentes cerámicos que pueden unirse químicamente a una matriz biodegradable. Por ejemplo, los macrómeros reticulables y biodegradables a base de hidroxiapatita injertada con fumarato pueden utilizarse como relleno en composites biodegradables. Como resultado, los composites bioactivos y biodegradables con propiedades mecánicas mejoradas pueden desarrollarse para aplicaciones ortopédicas.
En un aspecto, la invención prevé la síntesis de una composición en la que un componente cerámico bioactivo, la hidroxiapatita, es injertada a un macrómero reticulable y biodegradable que comprende unidades de silano sustituido o no sustituido que se alternan con fumarato y unidades de diácido saturado (p. ej., adipato). Las unidades de diácido saturado sirven como espaciadores flexibles entre las unidades de fumarato rígidas.
En otro aspecto, la invención prevé un composite biodegradable que incluye una matriz polimérica y el macrómero injertado con hidroxiapatita reticulado a la matriz. La matriz tiene un doble enlace carbono-carbono, y en una forma de realización es poli(fumarato propileno). El composite es adecuado como estructura de soporte para la regeneración de tejidos como la regeneración ósea.
En otro aspecto más, la invención proporciona una material biodegradable reticulable que incluye un polímero que cuenta con un doble enlace carbono-carbono, el macrómero injertado con hidroxiapatita, y un agente reticulante para la reticulación del polímero y el macrómero injertado con hidroxiapatita. El material biodegradable, reticulable puede utilizarse como un sustituto del hueso o como un cemento óseo. Preferentemente, el polímero es poli(fumarato propileno), y el agente reticulante es un iniciador de radicales libres como el peróxido de benzoílo.
Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se podrán entender mejor considerando la siguiente descripción detallada, dibujos y reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1a es un TEM micrógrafo de una nanopartícula de hidroxiapatita.
La Figura 1b es un espectro H-NMR de macrómero de ácido fumárico/ácido adípico.
La Figura 2 es un espectro FTIR de hidroxiapatita (HA), hidroxiapatita injertada con 3-acriloilpropil trimetoxisilano (AcHA), e hidroxiapatita injertada con ácido fumárico/ácido adípico (SFA-HA).
La Figura 3 es un espectro de espectroscopía de rayos x de dispersión de energía de la hidroxiapatita (izquierda) y de hidroxiapatita injertada con ácido fumárico/ácido adípico (derecha).
La Figura 4 es un gráfico de pérdida de peso versus temperatura para la hidroxiapatita (HA), hidroxiapatita injertada con 3-acriloilpropil trimetoxisilano (AcHA), e hidroxiapatita injertada con ácido fumárico/ácido adípico (SFA-HA).
Descripción detallada de la invención
En esta invención, un componente cerámico bioactivo, como polvo de hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2), se injerta con macrómeros que contienen unidades derivadas de un diácido insaturado que cuenta con un doble enlace carbono-carbono (p. ej., unidades de fumarato). Cuando se utiliza como relleno, el macrómero injertado puede reticularse covalentemente a una matriz que contenga dobles enlaces insaturados a lo largo de los dobles enlaces insaturados encontrados en las unidades derivadas del diácido insaturado (p. ej., grupos fumarato). Además, los enlaces tipo éster en el diácido insaturado (p. ej., grupos fumarato) son susceptibles a un clivaje hidrolítico, lo que promueve la degradación del macrómero.
El macrómero se prepara reaccionando diversos componentes. El componente principal en la mezcla de reacción utilizada para sintetizar el macrómero es el diácido insaturado (p. ej., ácido fumárico) que contiene un doble enlace insaturado y dos grupos éster hidrolizables. Unas vez que se ha injertado el componente cerámico bioactivo (p. ej., la hidroxiapatita) al macrómero y el macrómero injertado es mezclado con una matriz polimérica biodegradable que cuenta con un doble enlace carbono-carbono, como el poli(fumarato propileno), los dobles enlaces de carbono-carbono insaturados de los grupos fumarato del poli(fumarato propileno) en la fase matriz pueden inter-reticular con los dobles enlaces carbono-carbono insaturados del macrómero en la hidroxiapatita injertada. Esta inter-reticulación entre el macrómero injertado con el componente cerámico bioactivo (p. ej. la hidroxiapatita) y la fase matriz mejora de forma considerable la resistencia mecánica de este composite bioactivo y biodegradable especialmente en el modo torsional y en el modo de doblado.
El segundo componente del macrómero es un espaciador que imparte flexibilidad al macrómero aumentado por tanto la relatividad del diácido insaturado (p. ej., grupos fumarato) del macrómero con los grupos fumarato de la matriz. El número de grupos fumarato por macrómero o la densidad de los grupos fumarato en el injerto pueden controlarse variando la relación del grupo espaciador respecto al grupo fumarato. El espaciador es preferentemente un monómero diácido saturado compatible con el ácido fumárico y poli(fumarato propilen) seleccionado de los compuestos orgánicos diácido saturados incluyendo, pero sin limitarse a, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico, ácido sebácico, y similares. Por "compatible", nos referimos a que el diácido saturado no interfiere con la reacción entre el ácido fumárico y el poli(fumarato propileno) y a que el diácido saturado no degrada el ácido fumárico o poli(fumarato propileno).
El tercer componente del macrómero es un agente de acoplamiento a base de silano que une el principal componente al espaciador para formar un macrómero....
Reivindicaciones:
1. Una composición que comprende:
un macrómero que incluye unidades de silano, unidades derivadas de un diácido insaturado que cuenta con un doble enlace carbono-carbono, y unidades derivadas de un diácido saturado; y
un componente cerámico bioactivo injertado al macrómero.
2. Composición de la reivindicación 1 en la que:
el diácido saturado se selecciona de entre diácidos compatibles con ácido fumárico y poli(fumarato propileno).
3. Composición de la reivindicación 2 en la que:
el diácido saturado se selecciona de entre ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico, ácido sebácico y mezclas de los mismos.
4. Composición de la reivindicación 1 en la que:
el componente cerámico bioactivo es hidroxiapatita injertada al macrómero mediante grupos silicato.
5. Composición de la reivindicación 1 en la que:
el macrómero se prepara reaccionando el diácido insaturado que cuenta con un doble enlace carbono-carbono, el diácido saturado y un agente de acoplamiento a base de silano.
6. Composición de la reivindicación 5 en la que:
el diácido insaturado que cuenta con un doble enlace carbono-carbono es ácido fumárico, el diácido saturado se selecciona de entre diácidos compatibles con ácido fumárico y poli(fumarato propileno), y el agente de acoplamiento a base de silano es un dihalodialquilsilano.
7. Composición de la reivindicación 6 en la que:
el diácido saturado se selecciona de entre ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico, ácido sebácico y mezclas de los mismos.
8. Composición de la reivindicación 5 en la que:
el macrómero se prepara reaccionando el diácido insaturado que cuenta con un doble enlace carbono-carbono, el diácido saturado, el agente de acoplamiento a base de silano, y
un éster del diácido insaturado.
9. Composición de la reivindicación 8 en la que:
el diácido insaturado es ácido adípico, el agente de acoplamiento a base de silano es un diclorodimetilsilano, y el éster es un monometil éster del ácido adípico.
10. Composición de la reivindicación 8 en la que:
el componente cerámico bioactivo comprende partículas de hidroxiapatita con un tamaño de partícula menor que 10.000 nanómetros.
11. Composición de una de las reivindicaciones anteriores en la que:
el macrómero incluye unidades de silano, unidades de fumarato, y unidades derivadas de un diácido saturado, y
el componente cerámico bioactivo es hidroxiapatita.
12. Composición de una de las reivindicaciones anteriores en la que:
el macrómero incluye unidades de silano, unidades de fumarato, unidades de adipato, y
el componente cerámico bioactivo es hidroxiapatita.
13. Material reticulable, biodegradable que comprende:
un polímero que cuenta con un doble enlace carbono-carbono; la composición de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, y
un agente reticulante para reticular el polímero y la composición.
14. Material de la reivindicación 13 en el que:
el polímero comprende poli(fumarato propileno).
15. Material de la reivindicación 14 en el que:
el agente reticulante es un iniciador de radicales libres.
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