Un material de injerto de médula ósea compuesto que comprende una matriz implantable biocompatible porosa y material de coágulo,

teniendo dicho material de injerto de médula ósea compuesto una población enriquecida de células progenitoras, y una población heterogénea de células nucleadas suministrada a partir de un volumen de aspirado de médula ósea que se ha hecho fluir a través del mismo, teniendo dicha matriz una porosidad suficiente para producir un aumento de al menos 2 veces en el área de superficie total de la matriz disponible para la adhesión de células progenitoras respecto a un sólido no poroso que tenga dimensiones externas idénticas

Material de injerto de médula ósea compuesto con método y kit.

Antecedentes de la invención

La implantación de injertos de hueso se usa ampliamente para tratar fracturas, pseudoartrosis y para inducir artrodesis. El hueso trabecular autógeno, que se toma de un sitio en el receptor del injerto y se implanta en otro sitio del receptor del injerto es en la actualidad el injerto de hueso más eficaz. El hueso trabecular autógeno proporciona el armazón para sustentar la distribución de la respuesta de consolidación ósea y a las células progenitoras que forman nuevo cartílago o hueso. No obstante, la recogida de hueso autógeno acarrea un coste y una morbilidad significativos, incluyendo cicatrices, pérdida de sangre, dolor, tiempo quirúrgico y de rehabilitación prolongados y riesgo de infección. Además, el volumen del sitio del injerto puede superar el volumen de autoinjerto disponible.

Por consiguiente, se han desarrollado alternativas a los autoinjertos. Se han investigado o desarrollado varios materiales purificados o sintéticos, incluyendo cerámicos, biopolímeros, hueso de aloinjerto procesado y matrices basadas en colágeno, para que sirvan como sustitutos de los autoinjertos. La FDA ha autorizado un cerámico de hidroxiapatita sintético derivado de coral poroso para su uso en defectos óseos contenidos. También se ha autorizado el uso de un material compuesto de cerámico/colágeno purificado en fracturas agudas de huesos largos. Aunque estos materiales evitan la morbilidad que supone la recogida de autoinjertos y eliminan los problemas asociados con una cantidad limitada de autoinjerto disponible, la eficacia clínica de los materiales sintéticos continúa siendo en general inferior a la de los autoinjertos. Los materiales de injerto sintéticos también se han usado como soportes para células de la médula ósea. Cuando los materiales compuestos anteriores se implantan en defectos esqueléticos, las células progenitoras se diferencian en tejido esquelético.

En algunos casos, los implantes compuestos se generan por combinación de un material de injerto sintético en una suspensión celular con un volumen similar o menor obtenido de un aspirado de médula ósea. Sin embargo, las células progenitoras, que tienen la capacidad de diferenciarse en cartílago, hueso, músculo, tejido fibroso y otros tejidos conjuntivos, están presentes en la médula ósea en cantidades muy minúsculas. La cantidad de células progenitoras presentes en 1 ml de médula ósea varía ampliamente entre pacientes de aproximadamente 100 células a 20.000 células. Esto representa una media de aproximadamente una en 20.000 a una en 40.000 células nucleadas en un aspirado de médula ósea. Por lo tanto, un implante compuesto generado por combinación de un volumen dado de material de injerto sintético en un volumen comparable de médula ósea recién extraída contiene relativamente pocas células progenitoras.

Por consiguiente, se ha desarrollado previamente una técnica para aumentar la concentración relativa de células progenitoras en implantes compuestos. Esta técnica implica sembrar una suspensión de células de médula ósea en placas de cultivo de tejidos, cultivar las células en un medio de selección durante uno o más días para conseguir una población aumentada de células progenitoras y, después, despegar las células de las placas de cultivo de tejidos para proporcionar una suspensión celular que contenga una población aumentada de células progenitoras. Después, se preparan implantes compuestos empapando soportes cerámicos sintéticos en esta suspensión enriquecida con células progenitoras. Desgraciadamente, este método de preparación de implantes compuestos requiere mucho tiempo. Además, si las células progenitoras del cultivo original proceden de aspirados de médula ósea obtenidos del receptor del injerto, el receptor del injerto debe someterse a múltiples procedimientos invasivos; un procedimiento para extraer su médula ósea y otro procedimiento en una fecha posterior para implantar el injerto compuesto. Por consiguiente, el receptor del injerto puede exponerse a anestesia más de una vez.

También se ha desarrollado otra técnica para producir una matriz de injerto de hueso compuesto que tenga los beneficios del método de cultivo, pero que no requiera tanto tiempo ni requiera múltiples procedimientos invasivos. En esta técnica, se produce una matriz compuesta que tiene una población enriquecida de células progenitoras poniendo en contacto un volumen particular del material de la matriz con un volumen en exceso de aspirado de médula ósea (véanse las Patentes de Estados Unidos Nº 5.824.084 y 6.049.026). En esa técnica, el aspirado de médula ósea que contiene células progenitoras se pasa a través de un material de matriz poroso que tiene una superficie que se une selectivamente a células progenitoras, reteniendo de este modo las células progenitoras dentro de la matriz y permitiendo que el exceso de otras células (tales como células sanguíneas y otras células nucleadas obtenidas de médula) pasen a través del mismo. La matriz de injerto, enriquecida ahora con células progenitoras, se implanta en un paciente.

Sin embargo, debido a que las células progenitoras se unen tan fuertemente y selectivamente a algunas superficies de matriz (por ejemplo, matriz ósea de aloinjerto), no se distribuyen uniformemente por toda la matriz, concentrándose bolsas compactas de células progenitoras de forma separada en las proximidades del punto de contacto inicial entre el aspirado de médula y el material de la matriz. Por consiguiente, un injerto de hueso preparado mediante esta técnica cuenta con la limitación de que la consolidación ósea posterior a la implantación no se produce uniformemente debido a la distribución no uniforme de células progenitoras dentro de la matriz implantada. Además, la consolidación ósea posterior a la implantación de la matriz se produce de una forma relativamente lenta.

Por lo tanto, es deseable tener un nuevo método de preparación de material de injerto de médula ósea compuesto que tenga una población enriquecida de células progenitoras, que pueda realizarse de forma intraoperatoria, es decir, al tiempo que se extrae la médula ósea del receptor del injerto, que dé como resultado una distribución uniforme de células progenitoras por todo el material de injerto y que favorezca una consolidación acelerada tras la implantación.

Sumario de la invención

Se proporciona un material de injerto de médula ósea compuesto que comprende una matriz implantable biocompatible porosa y material de coágulo. El material de injerto de médula ósea compuesto tiene una población enriquecida de células progenitoras. También se proporciona un método de preparación de material de injerto de médula ósea compuesto. El método incluye las etapas de proporcionar un aspirado de médula ósea, proporcionar una matriz implantable biocompatible porosa, poner en contacto el aspirado de médula ósea y la matriz para proporcionar una matriz enriquecida y mezclar mecánicamente la matriz enriquecida para dar un material de injerto de médula ósea compuesto que tenga células progenitoras distribuidas de una forma sustancialmente uniforme por todo el material de injerto de médula ósea compuesto.

También se proporciona un kit para la preparación de un material de injerto de médula ósea compuesto. El kit incluye un recipiente de matriz, un primer tapón terminal y una primera jeringa de carga. La primera jeringa de carga está adaptada para acoplarse con el primer tapón terminal para proporcionar una comunicación fluida entre la primera jeringa de carga y el recipiente de matriz. El primer tapón terminal puede unirse de forma que pueda separarse al recipiente de matriz.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en perspectiva de un recipiente de matriz provisto de tapones terminales y que contiene una matriz de injerto.

La Figura 2 es una vista en perspectiva del recipiente de matriz de la Figura 1 provisto de jeringas de carga.

La Figura 2A es una vista despiezada de aspirado de médula ósea que muestra células progenitoras y células nucleadas obtenidas de médula.

La Figura 3 es una vista en perspectiva de un recipiente de matriz que contiene una matriz de injerto que tiene una distribución no uniforme de células progenitoras.

La Figura 3A es una vista despiezada de la región central de una matriz de injerto a través de la cual se ha hecho fluir un aspirado de médula ósea.

La Figura 3B es una vista despiezada de una región terminal...

1. Un material de injerto de médula ósea compuesto que comprende una matriz implantable biocompatible porosa y material de coágulo, teniendo dicho material de injerto de médula ósea compuesto una población enriquecida de células progenitoras, y una población heterogénea de células nucleadas suministrada a partir de un volumen de aspirado de médula ósea que se ha hecho fluir a través del mismo, teniendo dicha matriz una porosidad suficiente para producir un aumento de al menos 2 veces en el área de superficie total de la matriz disponible para la adhesión de células progenitoras respecto a un sólido no poroso que tenga dimensiones externas idénticas.

2. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo dichas células progenitoras células progenitoras de tejido conjuntivo.

3. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo dichas células progenitoras células madre.

4. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 3, comprendiendo dichas células madre células madre pluripotentes.

5. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha matriz implantable comprende material óseo particulado y material óseo fibroso.

6. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicho material óseo particulado comprende partículas de hueso trabecular de aloinjerto.

7. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicho material óseo fibroso comprende fibras de hueso cortical desmineralizado de aloinjerto.

8. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha matriz comprende un material de matriz seleccionado del grupo constituido por material cerámico, biovidrio, colágeno, hueso mineralizado, hueso desmineralizado, ácido hialurónico y material de biopolímero sintético.

9. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho material de coágulo es un coágulo de médula ósea obtenido a partir de un aspirado de médula ósea.

10. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho material de coágulo es un coágulo sanguíneo.

11. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho material de coágulo es un material seleccionado del grupo constituido por gel de plaquetas, concentrado de plaquetas, material de coágulo de fibrina y adhesivo de fibrina.

12. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la proporción de células progenitoras respecto a todas las células nucleadas obtenidas de médula es de al menos 1:20.000

13. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, estando dicha matriz im-plantable y dicho material de coágulo presentes en dicho material de injerto en una proporción de volumen de hbox{5:1 a 1:5.}

14. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, estando dichas células progenitoras, dicho material de coágulo y dicha matriz distribuidas de forma sustancialmente uniforme por todo dicho material de injerto de médula ósea compuesto.

15. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las moléculas de adhesión celular se unen a la superficie de dicha matriz implantable.

16. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, siendo dicho material de injerto eficaz para inducir la consolidación ósea en un receptor del injerto.

17. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, siendo dicho material de injerto eficaz para inducir la regeneración ósea en un receptor del injerto.

18. Un método de preparación de un material de injerto de médula ósea compuesto que comprende las etapas de:

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que el volumen de dicho aspirado de médula ósea fluye hacia atrás y hacia adelante a través del volumen comparativamente menor de dicha matriz.

20. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el que dicha matriz implantable comprende material óseo particulado y material óseo fibroso.

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que dicho material óseo particulado comprende partículas de hueso trabecular de aloinjerto y dicho material óseo fibroso comprende fibras de hueso cortical desmineralizado.

22. Un método de acuerdo con la reivindicación 21, en el que dicha matriz implantable comprende un volumen aparente de aproximadamente 1-25 cc de partículas de hueso particulado y aproximadamente 25-1000 mg de peso seco de fibras de hueso.

23. Un método de acuerdo con la reivindicación 22, teniendo dichas fibras de hueso longitudes de 5 mm-15 cm.

24. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, que comprende además la etapa de añadir aspirado de médula ósea no tratado con anticoagulantes a dicha matriz enriquecida.

25. Un kit para la preparación del material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo dicho kit un recipiente de matriz, un primer tapón terminal, un segundo tapón terminal, una primera jeringa de carga y una segunda jeringa de carga, pudiendo dicho primer tapón terminal unirse de forma que pueda separarse a dicho recipiente de matriz, estando dicho primer tapón terminal y dicha primera jeringa de carga adaptados para conectarse entre sí para proporcionar una comunicación fluida entre dicha primera jeringa de carga y dicho recipiente de matriz, pudiendo dicho segundo tapón terminal unirse de forma que pueda separarse a dicho recipiente de matriz, estando dicho segundo tapón terminal y dicha segunda jeringa de carga adaptados para conectarse entre sí para proporcionar una comunicación fluida entre dicha segunda jeringa de carga y dicho recipiente de matriz.

26. Un kit de acuerdo con la reivindicación 25, comprendiendo dicho kit además una matriz implantable biocompatible porosa.

27. Un kit de acuerdo con la reivindicación 25, comprendiendo dicho kit además una jeringa de aspiración tratada con heparina y una aguja de aspiración.

28. Un kit de acuerdo con la reivindicación 25, comprendiendo dicho kit además un adaptador de jeringa adaptado para acoplarse con dicho recipiente de matriz para formar una jeringa aplicadora con el mismo.

29. Un kit de acuerdo con la reivindicación 28, comprendiendo además dicho kit una cubeta de mezcla con una tapa de base que puede retirarse y un embudo, estando dicho embudo adaptado para acoplarse con un extremo abierto de dicha cubeta de mezcla en un extremo del mismo y con dicha jeringa aplicadora en un segundo extremo del mismo.

30. Un kit de acuerdo con la reivindicación 25, comprendiendo además dicho kit una herramienta tipo espátula, teniendo dicha herramienta tipo espátula un émbolo en un extremo de la misma, estando dicho émbolo adaptado para envasar el material de injerto en dicho recipiente de matriz.

31. Un kit de acuerdo con la reivindicación 25, comprendiendo además dicho kit una membrana porosa eficaz para retener el material de la matriz dentro de dicho recipiente.

32. Un kit de acuerdo con la reivindicación 25, en el que dicho recipiente de matriz es una columna de matriz.

33. Un kit para la preparación del material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo dicho kit un recipiente de matriz, un primer tapón terminal, una primera jeringa de carga y una herramienta tipo espátula, pudiendo dicho primer tapón terminal unirse de forma que pueda separarse a dicho recipiente de matriz, estando dicho primer tapón terminal y dicha primera jeringa de carga adaptados para conectarse entre sí para proporcionar una comunicación fluida entre dicha primera jeringa de carga y dicho recipiente de matriz, teniendo dicha herramienta tipo espátula un émbolo en un extremo de la misma, estando dicho émbolo adaptado para envasar el material de injerto en dicho recipiente de matriz.

34. Un kit de acuerdo con la reivindicación 33, que comprende además una matriz implantable biocompatible porosa.

35. Un kit de acuerdo con la reivindicación 33, que comprende además una jeringa de aspiración tratada con heparina y una aguja de aspiración.

36. Un kit de acuerdo con la reivindicación 33, que comprende además un cubeta de mezcla que tiene una tapa de base que puede separarse y un embudo, estando dicho embudo adaptado para acoplarse con un extremo abierto de dicha cubeta de mezcla en un primer extremo del mismo y con dicha jeringa aplicadora en un segundo extremo del mismo.

37. Un kit de acuerdo con la reivindicación 33, que comprende además una membrana porosa eficaz para retener el material de la matriz dentro de dicho recipiente.

38. Un material de injerto de médula ósea compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, teniendo dicho material de injerto de médula ósea compuesto una población enriquecida de células progenitoras, teniendo dicha matriz un tamaño de poro superior a 20 micrómetros.