PROCESO PARA LA PRODUCCION DE ARTICULOS POROSOS DE FOSFATO CALCICO PARA REGENERACION OSEA Y COMO SOPORTE PARA CELULAS Y LOS MISMOS ARTICULOS POROSOS.

Proceso para producir un artículo poroso que comprende las siguientes etapas:

- preparación de una barbotina cerámica en un líquido usando un polvo de fosfato cálcico y un desfloculador,

- modificación de la actividad superficial de la barbotina,

- homogeneización de la barbotina mezclándola en un contenedor cerrado que contiene medios de trituración y un volumen predeterminado de aire o de un gas inerte de modo de realizar los poros de la barbotina,

- vaciado de la barbotina porosa obtenida de esta manera en un molde microporoso,

- secado de la barbotina porosa vaciada en el molde microporoso de modo de obtener el artículo poroso,

- sinterización del artículo poroso obtenido de esta manera

Proceso para la producción de artículos porosos de fosfato cálcico para regeneración ósea y como soporte para células y los mismos artículos porosos.

La presente invención se refiere a un proceso para la producción de artículos porosos de fosfato cálcico para regeneración ósea y como soporte para células y los mismos artículos porosos.

Más exactamente, la presente invención se refiere a la tecnología para la producción de artículos a base de fosfato cálcico caracterizados por una porosidad total en el intervalo comprendido entre el 70 y el 90%, en particular para regeneración ósea y como soporte adecuado para sostener células.

Los fosfatos cálcicos y en particular la hidroxiapatita cerámica (que los expertos del sector también conocen como HA) fueron proyectados hace muchos años atrás para ser usados como rellenadores de huesos y su comportamiento desde el punto de vista de la biocompatibilidad es muy conocido.

La hidroxiapatita cerámica parece ser el material ideal como sustituto de hueso, en la regeneración e ingeniería de tejido. La hidroxiapatita cerámica es conocida como un material osteoconductivo. Ello significa que puede conducir la formación ósea. La formación ósea se produce directamente sobre la superficie del material, creando un fuerte enlace con el tejido óseo.

Las características intrínsecas del material tienen efecto sobre el resultado biológico de un injerto in vivo, incluidas las propiedades del polvo, las propiedades del material sinterizado y su configuración estructural. En otros términos, las propiedades biológicas de un producto no dependen solamente de su composición química, sino también de la forma, entendida como estructura del material: dimensiones y formas de los poros.

Las propiedades de la hidroxiapatita porosa la convierte en más integrable, "absorbible" y más osteoconductiva que la hidroxiapatita densa.

Cuando se proyecta un sustituto óseo es importante considerar todos esos parámetros. En particular, como se ha descrito arriba, la porosidad es esencial para obtener una osteoconducción más rápida.

Puesto que tanto el conocimiento médico como las técnicas quirúrgicas se mejoran permanentemente, existe un continuo crecimiento de la demanda de sustitutos óseos de origen sintético en cirugía ortopédica, neurocirugía y cirugía maxilofacial.

La patente de invención EP-0.598.783 propone un proceso para obtener artículos porosos comenzando con una dispersión de partículas de material refractario en una base líquida para formar una composición de baja viscosidad que se convierte en porosa por agitación en una atmósfera libre o con otros métodos, entre los cuales: burbujeo a través de una esponja, gases presurizados, substancias que generan gases reactivos. La dispersión puede incluir surfactantes y monómeros polimerizables.

Sin embargo, el control de la porosidad de los artículos que se obtienen con el proceso descrito en dicha patente es incierto, lo cual significa que no siempre se pueden obtener la requerida distribución de porosidad y la requerida dimensión de los poros.

El documento US 6.340.648 B1 describe un cuerpo poroso sinterizado de fosfato cálcico que tiene una estructura porosa con las características expuestas en la columna 2, renglones 40-48. El método para producir dicho cuerpo poroso sinterizado incluye las etapas de: preparación de una lechada dispersando y/o disolviendo un polvo de fosfato cálcico y un compuesto orgánico, a endurecer mediante polimerización cruzada, en un disolvente: espumación de una lechada al volumen prescrito mediante agitación e/o introducción de gas con el agregado de un agente espumante a la lechada; espumación de un compacto por corte de barbotina después del agregado de agente de reticulación y/o iniciador a la lechada para endurecerla mediante reticulación del compacto orgánico y secado del compacto seguido de sinterización. A la lechada se le puede agregar un dispersante, un agente de formación de burbujas, un espesante o un producto similar. Como está descrito con mayor claridad en el Ejemplo 1, la espumación de la lechada se obtiene simplemente "por agitación mecánica".

El documento US 2002/0.114.938 Al se refiere a un cuerpo poroso sinterizado de una cerámica a base de fosfato cálcico y a un método para su producción. Dicho método comprende las etapas de: (1) preparación de una lechada que comprende un polvo cerámico a base de fosfato cálcico, un compuesto de alto peso molecular soluble en agua y un agente tensoactivo no iónico; (2) agitación vigorosa de la lechada para espumar la misma lechada; (3) solidificación de la lechada espumada en un gel; y (4) secado y sinterización del gel. Además, en el párrafo se describe que la lechada viene agitada mientras se hace pasar un gas a través de la lechada para espumar la misma lechada.

Un objetivo de la presente invención es el de proporcionar un proceso mejorado para la producción de artículos porosos de fosfato cálcico con una estructura porosa que tiene una porosidad controlada sea como relación del volumen del material respecto al volumen de aire sea como distribución de porosidad y dimensión de los poros.

Otro objetivo de la presente invención es el de producir un artículo poroso de fosfato cálcico con una estructura porosa mejorada, en condiciones de promover en particular tanto la generación ósea como el sostén de células actuando como soporte. El uso de este artículo poroso impide todos los riesgos de infecciones virales debido a los riesgos potenciales asociados con el uso de materiales de origen humano o animal.

En aras de lo anterior, la presente invención presenta un proceso para la producción de artículos porosos de fosfato cálcico con una estructura porosa según está especificado en la reivindicación 1.

Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones preferidas y ventajosas de la invención.

En los dibujos anexos se exhiben realizaciones preferidas de la presente invención, sin restringir el alcance del concepto inventivo, y en los cuales:

- la figura 1 exhibe el aspecto de un material con porosidad de textura fina de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 2 exhibe el aspecto de un material con porosidad de textura media de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 3 exhibe el aspecto de un material con porosidad de textura grande de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 4 exhibe el aspecto de una parte de la estructura de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 5 exhibe el aspecto de la microestructura de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 6 exhibe la estructura de un material con porosidad de textura fina de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 7 exhibe la estructura de un material con porosidad de textura media de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 8 exhibe la estructura de un material con porosidad de textura grande de un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 9 exhibe un aparato para la producción de un material para un artículo poroso hecho de conformidad con la presente invención;

- la figura 10 es un diagrama de flujo que exhibe las etapas del proceso de conformidad con la presente invención.

El proceso para la producción de un artículo poroso según la presente invención implica una etapa de preparación de una mezcla cerámica, conocida por los expertos como "barbotina" y de aquí en adelante referida con este término, usando polvo de fosfato cálcico y un desfloculador, mezclados con un líquido.

Cuando se prepara la barbotina, la consistencia debe ser bastante viscosa, manteniendo, de todos modos, la posibilidad de vaciar la barbotina en un molde. Por este motivo, los componentes que se emplean para obtener la barbotina se deben agregar gradualmente y, al mismo tiempo, mezclar constantemente.

Al momento de la preparación de la barbotina cerámica, la viscosidad a obtener preferentemente debe estar comprendida en el intervalo de 10.000 mPa.s y 40.000 mPa.s y aún más preferible entre 25.000 mPa.s y 28.000 mPa.s (considerando ? = 4s^-1, donde ? = velocidad de deformación...

1. Proceso para producir un artículo poroso que comprende las siguientes etapas:

- preparación de una barbotina cerámica en un líquido usando un polvo de fosfato cálcico y un desfloculador,

- modificación de la actividad superficial de la barbotina,

- homogeneización de la barbotina mezclándola en un contenedor cerrado que contiene medios de trituración y un volumen predeterminado de aire o de un gas inerte de modo de realizar los poros de la barbotina,

- vaciado de la barbotina porosa obtenida de esta manera en un molde microporoso,

- secado de la barbotina porosa vaciada en el molde microporoso de modo de obtener el artículo poroso,

- sinterización del artículo poroso obtenido de esta manera.

2. Proceso para la producción de un artículo poroso según la reivindicación 1, donde el volumen de aire o de gas inerte está comprendido en el intervalo que va de 35% a 70% del volumen total de la barbotina más el mismo volumen de aire o gas inerte.

3. Proceso para la producción de un artículo poroso según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho que la etapa de modificación de la actividad superficial de la barbotina se logra agregando un surfactante.

4. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde la etapa de modificación de la actividad superficial de la barbotina se logra agregando uno o varios surfactantes aniónicos seleccionados a partir del grupo de sulfatos de alquilo, sales de sodio y sales de amonio.

5. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de modificación de la actividad superficial de la barbotina se logra mezclando a baja velocidad.

6. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde la etapa de modificación de la actividad superficial de la barbotina se logra colocando los productos a usar para obtener la barbotina dentro de un contenedor (2) que gira a una velocidad comprendida entre 10 y 20 RPM por un lapso de tiempo comprendido entre 2 y 20 horas.

7. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de homogeneización de la barbotina cerámica incluye el uso de medios de trituración duros e inertes, en una relación comprendida entre 0,75:1 y 1,5:1 con respecto a la cantidad de barbotina.

8. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 7, caracterizado por el hecho que la etapa de homogeneización de la barbotina cerámica incluye el uso de medios de trituración duros e inertes, en una relación de 1:1 con respecto a la cantidad de barbotina.

9. Proceso para la producción de un artículo poroso según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por el hecho que los medios de trituración están hechos de alúmina.

10. Proceso para la producción de un artículo poroso según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por el hecho que la etapa de homogeneización de la barbotina cerámica se logra mezclando a baja velocidad de rotación el contenedor (2) cerrado donde están contenidos los productos empleados para obtener la barbotina.

11. Proceso para la producción de un artículo poroso según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por el hecho que la etapa de homogeneización de la barbotina cerámica se logra mezclando a una velocidad de rotación comprendida entre 40 y 80 RPM del contenedor (2) donde están contenidos los productos empleados para obtener la barbotina.

12. Proceso para la producción de un artículo poroso según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por el hecho que la etapa de homogeneización de la barbotina cerámica se lleva a cabo por un lapso de tiempo comprendido entre 2 y 20 horas.

13. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de vaciado de la barbotina se logra empleando un molde de papel microporoso.

14. Proceso para la producción de un artículo poroso según la reivindicación 13, caracterizado por el hecho que el papel usado para realizar el molde tiene una porosidad comprendida entre 17 y 25 µm.

15. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de preparar la barbotina se logra usando polvos de fosfato cálcico seleccionados a partir de un polvo del grupo que se compone de hidroxiapatita (HA), fosfato beta-tricálcico (ß-TCP), fosfato alfa-tricálcico (a-TCP), hidroxiapatita carbonatada (CHA) e hidroxiapatita dopada con magnesio (HA-Mg).

16. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 1 a 14, caracterizado por el hecho que la etapa de preparar la barbotina se logra usando un polvo bifásico de fosfato cálcico seleccionado a partir de un polvo bifásico del grupo que se compone de hidroxiapatita/fosfato beta-tricálcico (HA/ß-TCP), hidroxiapatita/fosfato alfa-tricálcico (HA/a-TCP) y fosfato beta-tricálcico/fosfato alfa-tricálcico (ß-TCP/a-TCP).

17. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de preparar la barbotina se logra usando un polvo de fosfato cálcico con un área superficial comprendida entre 2 y 8 m²/g.

18. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de preparar la barbotina se logra usando un desfloculador seleccionado a partir de polielectrolitos sin álcalis.

19. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de secado de la barbotina tiene lugar a temperatura ambiente por un lapso de tiempo comprendido entre 24 y 48 horas.

20. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de secado de la barbotina tiene lugar con la ayuda de microondas por un lapso de tiempo comprendido entre 5 y 24 horas.

21. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de sinterización tiene lugar a una temperatura comprendida entre 400 y 1.400 grados centígrados.

22. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de sinterización tiene lugar a una temperatura de 1.200 grados centígrados.

23. Proceso para la producción de un artículo poroso según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que la etapa de sinterización tiene lugar en un flujo de dióxido de carbono (CO₂).