Armazón temporal que comprende dermatán sulfato (DS) en forma de una dispersión en el material del armazón

Armazones para la regeneración de cartílagos.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a armazones sintéticos para la reparación y regeneración de tejidos que comprenden una matriz porosa constituida por un polímero biodegradable en el que se incorpora dermatán sulfato.

Antecedentes

La fibrina será el armazón normal de las células que invaden un tejido en reparación. Durante algún tiempo, sin embargo, se han usado polímeros naturales o sintéticos para formar armazones artificiales de aplicación a tejidos dañados para mejorar el proceso de reparación. Los tejidos se caracterizan generalmente con respecto a la funcionalidad y a la apariencia y se clasifican como tejidos duros y blandos. La invención se refiere a tejidos tanto blandos como duros y a la interfase entre estos, de tipo similar al existente entre cartílago y hueso. Además, la invención se refiere a armazones sintéticos y a dermatán sulfato y a derivados de dermatán sulfato.

El cartílago es un tejido denso compuesto de fibras de colágeno y/o fibras elásticas formadas por el crecimiento de condriocitos incluidos todos en una matriz parecida a un gel firme.

La matriz está compuesta principalmente por proteoglicanos que rellenan el espacio entre las fibras de colágeno y es capaz de retener agua. La síntesis continuada, el ensamblaje y la degradación por los condriocitos mantienen la estructura y la integridad estructural de la matriz extracelular (MEC) de cartílago.

Los proteoglicanos están compuestos por un esqueleto de proteínas y glucosamino glicanos (GAG) unidos a este. En el cartílago articular, los proteoglicanos son del tipo agrecano, que contiene principalmente condroitina y queratán sulfato. Además de mantener la integridad física y estructural del cartílago, los GA están también implicados en la adhesión, migración, proliferación y diferenciación celular (Plaas AHK, Wong-Palms S, Roughley PJ, Midure RJ & Hascall VC. Chemical and immunological assay of the non reducing terminal residues of chondroitin sulfate from human aggrecan. J. Biol. Chem. 272, 20603-20610 (1997)). Además, los GAG forman una red que protege los condriocitos de las fuerzas potencialmente dañinas de la función mecánica.

La función del cartílago incluye proporcionar un marco sobre el que se pueda iniciar la deposición ósea y proporcionar una superficie lisa para el movimiento del hueso de la articulación. El cartílago se encuentra en muchas partes distintas en el cuerpo y se puede encontrar como tres tipos diferentes: hialino, elástico y fibrocartílago. Las diferentes formas tienen características especiales adaptadas a su función siendo la forma hialina el tipo más abundante de cartílago. Esta forma, denominada cartílago articular, está predominantemente constituida por colágeno de tipo II y se encuentra revistiendo huesos en articulaciones. Esta forma de cartílago proporciona una baja fricción a la articulación y una superficie de soporte resistente al desgaste, que puede tolerar una tremenda cantidad de tensión física repetitiva.

El cartílago articular dañado tiene muy poca capacidad de cicatrización espontánea, debido a la hipocelularidad y a la ausencia de vascularización e inervación en el cartílago para soportar la reparación y la remodelación.

Debido a esta falta de capacidad de autocicatrización se han llevado a cabo muchos intentos para facilitar la cicatrización usando armazones. Como un intento para imitar las MEC del cartílago, estos se preparan a menudo incorporando diversos GAG en una matriz de polímero tanto natural como sintético. Importantes tipos de GAG son Ácido Hialurónico (HA), Sulfato de Condroitina (SC), Heparán Sulfato (HS), Heparina, Queratán Sulfato (KS) y Dermatán Sulfato (DS).

Yen-Lin Chen y col. (Composite chondroitin-6-sulfate/dermatan sulfate/chitosan scaffolds for cartilage tissue engineering. Biomaterials (2007)) describen el uso de quitosán como material de base. Una disolución de estos armazones porosos criocongelados, y cantidades variables de SC y DS se unen covalentemente a esta matriz. Se siembran estos armazones con condriocitos. Se encontraron niveles de expresión de agrecano y colágeno II claramente mayores en los armazones que contenían SC y DS en comparación con armazones únicamente con DS. Se agruparon las células en los armazones únicamente con DS y no se observaron lagunas evidentes. Se encontró únicamente que DS aumentaba la producción de GAG y colágeno, pero que no estimulaba la proliferación celular.

Chic-Ta Lee, Ching-Ping Huang & Yu-Der Lee (Biomimetic porous scaffolds made from poly(L-lactide)-g-chondroitin sulfate blend with poly(L-lactide) for cartilage tissue engineering. Biomacromolecules 7, 2200-2209 (2006)) describen la forma en que se injertó PLA a SC y cómo se convirtió un material compuesto del anterior y PLA en armazones porosos mediante colada/lixiviado de partículas del disolvente. Se sembraron estas con condriocitos de ratón y a continuación se examinaron la adhesión celular, la secreción de la MEC, la cantidad de colágeno y GAG sintetizados y el módulo de expresión. El armazón estimuló el crecimiento de nuevo cartílago, y, tras 4 semanas, el valor del módulo de compresión estuvo próximo al del cartílago de ratón.

Hyuk Sang Yoo, Eun HA Lee, Jun Jin Yoon y Tae Gwan Park (Hyaluronic acid modified biodegradable scaffolds for cartilage tissue engineering. Biomaterials 26, 1925-1933 (2005)) describe una mezcla de PLGA y copolímero dibloqueado de PLGA-PEG-NH2 preparado en armazones porosos, y a continuación se injertó HA en la superficie. Se sembró éste con condriocitos. Se concluyó que los armazones inmovilizados con HA ayudan a los condriocitos a retener su fenotipo en una extensión mayor que el armazón sin modificar, y se observó el crecimiento de nuevo cartílago en un mes.

En Hongbin Fan y col. (Cartilage regeneration using mesenchymal stem cells and a PLGA-gelatin/chondroitin/ hyaluronate hybrid scaffold. Biomaterials 26, 4573-4580 (2006)) se preparó un material compuesto de PLGA y gelatina/SC/HA reticulado y se sembró con citoblastos mesenquimales. Se indujo a las células a diferenciarse de los condriocitos, y se sembraron sobre los armazones. Se examinaron la proliferación in vitro y la síntesis de GAG. Se implantaron los armazones sembrados con células (con y sin gelatina/SC/HA) en conejos con defectos en el cartílago, y se recogieron los conejos después de 6, 12 y 24 semanas. Los resultados in vitro e in vivo muestran resultados superiores para el armazón modificado con GAG en comparación con PLGA sencillo. Ambos tipos consiguieron la formación de nuevo cartílago en los conejos, pero el PLGA sencillo proporcionó un cartílago más delgado con morfología inferior.

Job L.C. van Susante y col. (Linkage of chondroitin-sulfate to type I collagen scaffolds stimulates the bioactivity of seeded chondrocytes in vitro. Biomaterials 22, 2359-2369 (2007)) describen la forma en que se criocongeló una disolución de colágeno de tipo I para formar armazones porosos. A continuación se injertó SC en estos y los armazones se sembraron con condriocitos. La proliferación celular fue mayor en el armazón modificado con SC y el crecimiento del cartílago fue mejor que en los armazones sin modificar.

En todos los ejemplos anteriores, se injertaron los GAG covalentemente al material de base. Debido a que SC y HA son abundantes en la MEC del cartílago, son estos la primera elección cuando se preparan armazones.

El documento WO 94/09722 da a conocer armazones biodegradables en los que se incorporan BMP o BDGF inmediatamente antes del uso y ambos se unen mecánica y químicamente.

El documento US 5306311 da a conocer una matriz biocompatible y al menos parcialmente bioreabsorbible para la implantación de fibras reticuladas en las uniones de las articulaciones, que asume la forma y el papel del cartílago articular.

Resumen

De esta forma, la técnica anterior describe diversos medios para crear armazones basados en diferentes tipos de materiales y asociados con GAG para el soporte del tejido en reparación. Se han considerado especialmente favorables HA y SC para el uso en armazones.

La presente solicitud da a conocer que la incorporación de dermatán sulfato y/o HA en armazones de material compuesto de algunos polímeros proporciona un incremento de los efectos condriogénicos sobre los condriocitos...

1. Armazón temporal que comprende dermatán sulfato (DS) en forma de una dispersión en el material del armazón.

2. Armazón según la reivindicación 1, en el que el armazón es sintético.

3. Armazón según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el armazón temporal es biodegradable.

4. Armazón según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el armazón tiene poros interconectados abiertos.

5. Armazón según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el DS está en forma de una dispersión particulada en el material del armazón.

6. Armazón según cualquiera de las reivindicaciones anteriores fabricado de materiales seleccionados entre el grupo constituido por PLA (poliláctido), PGA (poliglicólido), PLGA (láctido-co-glicólido)), MPEG-PLGA, PCL (policaprolactona), poliortoésteres, polidioxanona, polianhídridos, polihidroxialcanoato, y copolímeros de los materiales anteriormente mencionados.

7. Armazón temporal que comprende dermatán sulfato (DS) en forma de una dispersión en el material del armazón para uso en la reparación del cartílago dañado añadiendo el armazón al sitio dañado.

8. Armazón temporal que comprende dermatán sulfato (DS) en forma de una dispersión en el material del armazón para uso en la reparación del cartílago articular dañado añadiendo el armazón al sitio dañado.

9. Procedimiento para producir un armazón temporal que comprende dermatán sulfato (DS) que comprende las etapas de

(a) proporcionar una disolución de un material de armazón;

(b) añadir una disolución de dermatán sulfato a la disolución de la etapa (a) a la vez que se mezcla;

(c) verter la disolución mezclada de la etapa (b) en un molde;

(d) criocongelar el molde de la etapa (c).