Esta invención se refiere a una pasta termoplástica con una reología altamente tixotrópica cuyos componentes son un biopolímero en bloque y una biocerámica.

El material aquí descrito se puede utilizar en implantes óseos y regeneración de tejidos vivos tanto animales como vegetales

Pasta termoplástica para la reparación tejidos vivos.

Campo de la invención

La presente invención se encuadra dentro del campo de los materiales biocompatibles. En especial aquellos que se utilizan en ingeniería tisular para la reparación de tejidos vivos. En particular, la presente invención pertenece al campo de los biomateriales tixotrópicos, a sus procedimientos de obtención y a sus usos en el tratamiento de reparación, regeneración y acondicionamiento de tejidos vivos.

Antecedentes de la invención

Los materiales biocompatibles o biomateriales son compuestos inertes diseñados para ser implantados o incorporados dentro de un sistema vivo con el objeto de sustituir y/o regenerar tejidos vivos y sus funciones. En ingeniería tisular se han desarrollado diversos biomateriales que promueven la proliferación celular, soportan cargas fisiológicas y son fáciles de manipular y sintetizar. (Biomaterials 27 (2006) 1889-1898; Biomaterials 26 (2005) 3215-322). Entre estos materiales existen diversos tipos de polímeros biocompatibles que a menudo son además biodegradables. (Nature Biotechnology, Volume 20, June 2002 (602-606); Macromolecules 1997, 30, 2876-2882; Macromol. Biosci. 2001, 1, 91-99; Polymer Degradation and Stability 91 (2006) 733-739) Algunos materiales presentan baja viscosidad en condiciones de síntesis pero son capaces de polimerizar y formar geles en condiciones fisiológicas, lo que permite que sean inyectables y evita la necesidad de cirugía (Biomacromolecules 2006, 7, 288-296; Biomaterials 26 (2005) 3941-3951). La bibliografía científica es prolífica en ejemplos y combinaciones. A modo de muestra, Byeongmoon et al. (Macromolecules 33,8317-8322, 2000) describen la síntesis de un biopolímero en bloque que es biodegradable porque contiene ácidos orgánicos tales como el ácido láctico y el ácido glicólico y biopolímeros como el polietilenglicol capaces de gelificar en condiciones fisiológicas sin producir irritación del tejido y que además son biodegradables y reabsorbibles por el organismo. Sin embargo, los materiales de este tipo no pueden soportar cargas fisiológicas pues carecen de dureza por lo que resultan ineficaces mecánicamente cuando se utilizan en estructuras de carga como huesos en animales o ramas en vegetales. Además algunos polímeros experimentan deformaciones cuando son expuestos a altas temperaturas o a estrés por un periodo de tiempo prolongado y sufren un deterioro tan rápido que a veces no permite la completa reparación de la estructura antes de la degradación del polímero. Para solucionar este problema se han ingeniado en el campo de la técnica una serie de materiales compuestos utilizando biocerámicas. Las cerámicas aumentan la dureza y reducen la velocidad de degradación del polímero. En general es deseable que las partículas de biocerámica estén distribuidas de manera homogénea en el polímero biodegradable para que las propiedades del compuesto sean también homogéneas. En ocasiones, algunos implantes médicos de elementos estructurales del cuerpo, como por ejemplo los huesos, están fabricados con un material compuesto polímerolcerámica. La solicitud de patente internacional WO-2008036206-A1 describe un material implantable compuesto de biopolímero y biocerámica, lo cual facilita la resistencia y reduce el desgaste del implante. A diferencia de los polímeros inyectables, estos implantes se forman normalmente fuera del cuerpo y se colocan mediante cirugía. Lamentablemente, tales implantes presentan problemas de adap- tación a las superficies de destino, que son normalmente irregulares, presentan grietas o una morfología no estándar.

En cierto tipo de lesiones, es posible una estrategia de tratamiento donde el implante constituye una plataforma para la reconstrucción del tejido. Se conocen en el estado de la técnica diversas solicitudes de patentes, que describen la preparación de plataformas con características muy diversas. Un problema crítico para el correcto funcionamiento de estas plataformas es que se ajusten correctamente a las diversas irregularidades de la estructura a tratar. Sin embargo, una vez moldeados, estos compuestos tampoco pueden volver a remodelarse para ajustarse con precisión a la superficie a reparar. La solicitud de patente internacional WO-2007092559-A1 describe un material compuesto de biocerámica y biopolímeros biodegradables adecuados para implantes óseos. La composición del material compuesto descrito en ella le otorga una rigidez apropiada para cargas fisiológicas pero que impide la correcta adaptación a la superficie a reparar.

Los inventores de la presente solicitud han descubierto de manera sorprendente que un material compuesto por una biocerámica y un polímero en bloque formado por bloques rígidos alternados con bloques flexibles, como por ejemplo los polímeros de polietilenglicol, permite la remodelación tras el endurecimiento de la plataforma. De esta manera, se puede crear una plataforma con una morfología inicial que podrá ser remodelada mediante fuerzas mecánicas a la hora de implantarla para su perfecta adaptación a la superficie a reparar. Este material puede aplicarse además en campos diferentes de la biomedicina, por ejemplo en ingeniería tisular de plantas, como plataforma para injertos o como inductor de enraizamiento.

Breve descripción de las figuras

Figura 1: Gráfico que demuestra la reología de carácter altamente tixotrópico de la pasta termoplástica de la invención. El estudio que se muestra aquí se realizó a una temperatura de 36ºC. Como se puede observar, la viscosidad a esfuerzo 0 Pa es de 4,75 E+05 Pa•s.

Figura 2: Demostración de la adaptabilidad de la pasta de la invención a las superficies irregulares. Se puede apre- ciar que, mediante fuerzas mecánicas, una bola de pasta termoplástica se adapta a la superficie irregular de la figura.

Figura 3: Etapas de síntesis del polímero en bloque del material de la invención.

Objeto de la invención

Un primer objeto de la presente invención se refiere a un material compuesto, de reología tixotrópica, que en estado inicial tiene consistencia de pasta y carácter termoplástico y que está constituido principalmente por un biopolímero de bloque y una biocerámica que constituye entre 10-70% del peso total del material. El biopolímero de bloque se corresponde con la fórmula general [(A-B-C)_n-D-E-D-(A-B-C)_n-]_m donde A y C son monómeros dihidroxilo o diamino, B y D son diácidos carboxílicos, E es un polímero con un índice hidroxilo =q 10 y n y m son índices numéricos =q 1. Este biopolímero de bloque comprende un bloque rígido (A-B-C)_n y un bloque flexible (-D-E-D-). El bloque rígido consiste en un polímero formado mayoritariamente por enlaces tipo éster y que incluye opcionalmente enlaces tipo amida, mientras que el bloque flexible consiste en un segundo polímero que comprende una cadena hidrocarbonada que contiene enlaces ester o eter.

Un segundo objeto de la presente invención es un procedimiento de preparación del material de la presente invención mediante microondas, que comprende una primera etapa de síntesis en microondas del bloque co-polímero (A-B-C)_n donde A es o un monómero lineal alifático dihidroxilo o una diamina, B es un diácido carboxílico y n es un índice numérico =q1; una segunda etapa de síntesis en microondas del bloque copolímero -D-E-D- donde D es un diácido carboxílico y E es un polímero con un índice hidroxilo =q 10; una tercera etapa de elongación en microondas del bloque copolímero (A-B-C)_n con el bloque copolímero -D-E-D-, para crear el polímero en bloque y una última etapa de mezcla del polímero en bloque con la biocerámica.

Un tercer objeto de la presente invención comprende el uso del material de la presente invención en el tratamiento de reparación de tejidos vivos. Tanto tejidos de origen animal como de origen vegetal como por ejemplo el hueso, piel, pelo uñas y pezuñas, cortes y heridas superficiales, acoplamiento de injertos agrícolas o estimulación del enraizamiento vegetal.

Para facilitar la comprensión de la memoria y las reivindicaciones se facilitan las siguientes definiciones:

Pasta termoplástica es una composición de un material compuesto, que es un sólido constituido por materias que tienen características físicas diferentes en el cual cada una de las materias retiene su propia identidad mientras proporciona ciertas propiedades al compuesto. En especial, pasta termoplástica se refiere aquí a un material deformable, capaz de endurecer a temperaturas de entre...

1. Una pasta termoplástica de reología tixotrópica que comprende:

Donde:

Y donde:

2. Pasta termoplástica según la reivindicación 1 que comprende monómeros diamino en el polímero rígido en proporción =q 5% del peso total de la pasta termoplástica.

3. Una pasta termoplástica según la reivindicación 1 donde E es un polímero a elegir de entre el grupo de polímeros de óxido de etileno, poliamidoaminas, poliaminas, polioles y combinaciones de ellos.

4. Una pasta termoplástica según la reivindicación 3 donde el biopolímero E es un polímero de óxido de etileno de peso molecular entre 500-20000 kDa.

5. Una pasta termoplástica según la reivindicación 4 donde el biopolímero E es un polímero de óxido de etileno de peso molecular entre 1500-10000 kDa.

6. Una pasta termoplástica según la reivindicación 5 donde el biopolímero E es un polímero de óxido de etileno de peso molecular entre 2000-3000 kDa.

7. Una pasta termoplástica según la reivindicación 3 donde el biopolímero E es un polímero de óxido de etileno que contiene entre 3-50 ramificaciones.

8. Una pasta termoplástica según la reivindicación 1 donde el biopolímero E es un glucosaminglucano seleccionado del grupo formado por condroitin sulfato, dermatan sulfato, keratan sulfato, heparina, heparan sulfato, ácido hialurónico y sus mezclas.

9. Una pasta termoplástica según la reivindicación 1 donde la biocerámica se selecciona de entre el grupo de las cerámicas de fosfato cálcico, óxido de aluminio, óxido de circonio, óxido de sílice, carbón pirolítico, bioglass, sales de cobre, hierro, cobalto, cinc, manganeso, magnesio, calcio, boro, bióxido de titanio y sus combinaciones.

10. Una pasta termoplástica según la reivindicación 9 donde la biocerámica es hidroxiapatita.

11. Una pasta termoplástica según la reivindicación 9 donde la biocerámica comprende sales de cobre (II).

12. Una pasta termoplástica según la reivindicación 9 donde la biocerámica comprende bioglass.

13. Pasta termoplástica según la reivindicación 1 que comprende además un tercer componente en un porcentaje en peso =q 1% a elegir de entre antibióticos, factores de crecimiento, células procariotas o eucariotas, factores celulares, elementos nutritivos, aceites, acondicionadores cosméticos y sus combinaciones.

14. Procedimiento de preparación de la plasta termoplástica de la reivindicación 1 que comprende:

15. Uso de una pasta termoplástica según la reivindicación 1-13 en la fabricación de una plataforma biocompatible para el tratamiento de reparación y acondicionamiento de tejidos vivos.

16. Uso según la reivindicación 15 donde el tejido vivo es de origen animal.

17. Uso, según la reivindicación 16, donde el tejido vivo es el hueso de mamíferos, incluyendo el hueso humano.

18. Uso según alguna de las reivindicaciones 15-17 donde el tratamiento de reparación está dirigido a roturas y enfermedades óseas.

19. Uso según alguna de las reivindicaciones 15-16 donde el tratamiento de reparación está dirigido a estructuras superficiales a elegir del grupo formado por la piel, el pelo, las uñas y las pezuñas. Incluyendo el tratamiento de cortes y heridas superficiales.

20. Uso según la reivindicación 15 donde el tejido vivo es de origen vegetal.

21. Uso según la reivindicación 20 donde el tejido vegetal es un tejido lignificado.

22. Uso según la reivindicación 21 en el acoplamiento de injertos agrícolas.

23. Uso según la reivindicación 20 en la estimulación del enraizamiento vegetal.