Un procedimiento de producción de un material de sustitución ósea constituido predominantemente por carbonato-apatito para uso médico,

que comprende la etapa de formar carbonato-apatito poniendo en contacto un bloque de compuesto de calcio con una solución que contiene fosfato, en el que dicho bloque de compuesto de calcio no incluye sustancialmente polvos, tal que los polvos con un diámetro de 20 µm o menor son menos del 0,8% en peso, en el que al menos uno de dicho bloque de compuesto de calcio y dicha solución de fosfato incluye un grupo carbonato, en el que el procedimiento no incluye ninguna etapa de sinterización alguna y preparándose el bloque de compuesto de calcio usando un compuesto de calcio sintetizado de forma artificial

Material protésico óseo médico y procedimiento de producción del mismo.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de un material de sustitución ósea para uso médico, y más particularmente a un material de sustitución ósea para uso en la regeneración o reparación del tejido duro.

Técnica anterior

En los campos médico y dental hay muchos casos en los que un defecto óseo provocado por una enfermedad o lesión se debe reparar o regenerar. El primer enfoque posible para reparar el defecto óseo puede ser un autoinjerto óseo, pero este enfoque provoca problemas que incluyen una invasión en el tejido del entorno propio del autoinjerto óseo así como también limitación cuantitativa y morfológica del hueso recogido. Por tanto se usan clínicamente materiales de sustitución ósea producidos de forma artificial.

Enfoques previos para la producción de materiales de sustitución ósea artificiales, como se describen en el documento US-A-4938938, han incluido aquellos basados en el uso de hidroxilapatito carbonáceo de orígenes naturales.

Se desea para un material de sustitución ósea que combine las características de (1) no histotoxicidad, (2) osteoconductividad, (3) capacidad de reemplazo óseo y (4) resistencia mecánica requerida en una operación de reconstrucción ósea. Es indispensable la no histotoxicidad para un biomaterial. La histotoxicidad se evalúa con la indicación macroscópica o histopatológica de inflamación en un animal experimental implantado con un material de sustitución ósea. La histotoxicidad se ve también influenciada por la resistencia mecánica de un material de sustitución ósea. Tiene lugar inflamación cristalina si la resistencia mecánica del material de sustitución ósea es baja de modo que el material se desintegra parcialmente durante la reconstrucción ósea en forma de polvo y permanece dentro del defecto del hueso. La osteoconductividad se define como la propiedad de un material de sustitución ósea aplicado a un defecto óseo de promover la formación de nuevo tejido óseo desde el sitio de aplicación al hueso de modo que cubra el material de sustitución ósea. La osteoconductividad es una propiedad crucial de un material de sustitución ósea, la presencia o ausencia de la misma se evalúa en examen histopatológico de un animal experimental implantado con el material de sustitución ósea. Se considera en general que si es promovida la diferenciación de células osteoblastos cultivadas en un material de sustitución ósea entonces el material posee osteoconductividad.

La capacidad de reemplazo óseo es crucial para un material de sustitución ósea. En el reemplazo óseo con el material de sustitución ósea, es ideal que el proceso de resorción por células osteoclastos y el proceso de formación de hueso por células osteoblastos tengan lugar como en la remodelación. El reemplazo de hueso con el material de sustitución ósea se evalúa histopatológicamente con un animal experimental implantado con el material de sustitución ósea. Sin embargo la evaluación de la capacidad de reemplazo ósea con animales experimentales de este tipo requiere mucho tiempo para los experimentos. Un material osteoconductor funciona en base al principio de reemplazo del hueso cuando tiene lugar la resorción por células osteoclastos. La posible capacidad de reemplazo óseo de un material de este tipo puede por tanto determinarse mediante comprobación de las cavidades de resorción formadas por las células osteoclastos en el material. Es también crucial para un material de sustitución ósea presentar la resistencia mecánica necesaria para una operación de reparación de hueso. Aunque el grado de resistencia mecánica requerido no es necesariamente definitivo es por supuesto indispensable para que el material posea una resistencia mecánica suficiente para el implante.

El hidroxiapatito es en la actualidad el material de sustitución ósea más estudiado. El componente inorgánico principal del hueso, dientes u otros tejidos duros de vertebrados incluyendo humanos es un apatito básicamente compuesto por hidroxiapatito, Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Así pues se usa clínicamente un material de sustitución ósea constituido por hidroxiapatito sinterizado preparado mediante sinterización de hidroxiapatito sintetizado químicamente. Aunque el hidroxiapatito sinterizado muestra osteoconductividad y por tanto es un material de sustitución ósea muy útil, se trata de un material no resorbible que no se resorberá en sitios de defecto óseo incluso durante el paso del tiempo. El hueso muestra funciones biológicas tales como hematopoyesis, y es ideal usar un material de sustitución ósea que sea capaz de reemplazar el hueso.

En determinadas circunstancias se usan también clínicamente como material de sustitución ósea materiales tales como fosfato de ß-tricalcio, sulfato de calcio, carbonato de calcio y similares. Estos materiales muestran resorbilidad pero no son osteoconductivos, o son menos osteoconductivos que el hidroxiapatito. Además cuando se usa un material de resorción tal como fosfato de ß-tricalcio, sulfato de calcio o carbonato de calcio, la resorción es provocada por disolución físicoquímica o células gigantes extrañas y el mecanismo de resorción no está vinculado con la formación de hueso por células osteoblastos. Por tanto en un caso en el que el defecto del hueso es grave o el sitio del defecto del hueso es inferior en capacidad de formación de hueso debido al envejecimiento y otras razones, la resorción ósea tiene lugar incluso antes de que la formación ósea se lleve a cabo suficientemente, dado lugar a que el material de sustitución ósea sea consumido antes de su reemplazo de hueso, y de que el defecto del hueso comience a ser reparado por tejido conectivo fibroso.

En el caso de un trasplante de hueso autógeno el mecanismo de reemplazo óseo con el hueso trasplantado es el mismo que el de remodelación del hueso vivo. Por tanto la resorción ósea es adelantada por células osteoclastos mientras que la formación ósea es llevada a cabo por células osteoblastos. En hidroxiapatito sinterizado que muestra osteoconductividad, aunque tenga lugar el proceso de formación ósea por células osteoblastos, no tiene lugar reemplazo óseo alguno debido a que el hueso no es resorbido por células osteoclastos. La resorción por osteoclastos se lleva a cabo mediante la formación de lagunas de Howship, en cuyo interior es inducido un pH bajo que da lugar a la descomposición de apatito del hueso. El apatito del hueso es carbonato-apatito que contiene un grupo carbonato y por tanto se puede descomponer en el ambiente a pH bajo inducido por células osteoclastos. Por el contrario debido a que el hidroxiapatito sinterizado no contiene grupo carbonato, este no se descompone en ambiente a pH bajo inducido por células osteoclastos. Por tanto el hidroxiapatito sinterizado que se encuentra en la actualidad en uso clínico como un material de sustitución ósea no tiene capacidad de reemplazo óseo parcialmente debido a que es un apatito que no contiene carbonato.

En vista de estas consideraciones el carbonato-apatito sería un material de sustitución ósea ideal. No obstante, no se ha establecido tecnología de producción de carbonato-apatito como un material de sustitución ósea alguna que se pueda usar en la práctica. Más específicamente los usos conocidos o propuestos de carbonato-apatito se encuentran limitados a aquellos como absorbentes o vehículos de biomateriales y similares, y como materiales de resorción para huesos y dientes [por ejemplo, publicación de solicitud de patente japonesa nº 1995-61861 (referencia de patente nº 1), publicación de solicitud de patente japonesa nº 1998-36106 (referencia de patente nº 2), publicación de solicitud de patente japonesa nº 1999-180705 (referencia de patente nº 3)]. Este último uso es sólo a título de relleno de los sitios defectuosos de huesos o dientes, y no se ha desarrollado material principalmente compuesto por carbonato-apatito que satisfaga los prerrequisitos de un material de sustitución ósea para uso médico, incluyendo la capacidad de reemplazo óseo y la no histotoxicidad sin provocar inflamación.

Referencia de patente nº 1: publicación de solicitud de patente japonesa nº 1995-61861

Referencia de patente nº 2: publicación de solicitud de patente japonesa nº 1998-36106

Referencia de patente nº 3: publicación de solicitud de patente japonesa nº 1999-180705

Descripción de la invención

1. Un procedimiento de producción de un material de sustitución ósea constituido predominantemente por carbonato-apatito para uso médico, que comprende la etapa de formar carbonato-apatito poniendo en contacto un bloque de compuesto de calcio con una solución que contiene fosfato, en el que dicho bloque de compuesto de calcio no incluye sustancialmente polvos, tal que los polvos con un diámetro de 20 µm o menor son menos del 0,8% en peso, en el que al menos uno de dicho bloque de compuesto de calcio y dicha solución de fosfato incluye un grupo carbonato, en el que el procedimiento no incluye ninguna etapa de sinterización alguna y preparándose el bloque de compuesto de calcio usando un compuesto de calcio sintetizado de forma artificial.

2. El procedimiento de producción de un material de sustitución ósea para uso médico como se reivindica en la reivindicación 1, en el que el bloque de compuesto de calcio preparado usando un compuesto de calcio sintetizado de forma artificial es un compuesto de calcio espumado, en el que el compuesto de calcio espumado tiene un diámetro de poro medio en el intervalo de 50 µm a 1000 µm.

3. El procedimiento de producción de un material de sustitución ósea para uso médico como se reivindica en la reivindicación 1 o reivindicación 2, en el que la solución que contiene fosfato incluye un grupo carbonato.

4. El procedimiento de producción de un material de sustitución ósea para uso médico como se reivindica en una cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 3, en el que la solución que contiene fosfato es una solución acuosa de hidrogenofosfato de disodio.