MEMBRANA BIOPOLIMÉRICA ORIENTADA.

Una membrana en hoja que comprende una capa de fibras de colágeno orientadas,

donde al menos la mitad de las fibras de colágeno están en una dirección general y donde la membrana tiene un espesor de 0.1 mm a 3.0 mm, una densidad de 0.1 g/cm 3 a 1.2 g/cm 3 , una temperatura de encogimiento hidrotérmico de 50ºC a 85ºC, una resistencia a halado de sutura de 0.1 kg a 5 kg, y una resistencia tensil de 10 kg/cm 2 a 150 kg/ 2 , y es permeable a moléculas que tienen pesos moleculares de 200 a 300,000 daltons

Antecedentes de la invención 5

Las aplicaciones médicas de las membranas biopoliméricas son numerosas. Véase por ejemplo, Shu-Tung Li, Biologic Biomaterials: Tissue-Derived Biomaterials (Collagen). In: Biomedical Engineering Handbook, Ed. J.D. Bronzino, 627-647, CRC Press. Inc. Boca Raton, FL, 1995.

Las membranas biopoliméricas tales como membranas de colágeno, pueden hacerse por secado con aire de una solución que contiene fibras biopoliméricas, o aplicando una solución ácida o básica de fibras biopoliméricas dispersas 10 sobre una superficie plana. Li divulga en la Patente de los Estados Unidos No. 5,206,028 un método para preparar una membrana de colágeno liofilizando primero una dispersión de colágeno para formar una esponja, la cual es luego humidificada, comprimida y sometida a entrecruzamiento químico. Por otro lado, Chu et al., divulgó en la Patente de los Estados Unidos No. 4,725,671 un método para preparar un gel a partir de una solución de atelocolágeno y luego comprimir y secar en aire el gel para formar una membrana de colágeno. 15

Las fibras biopoliméricas en membranas en lámina preparadas por los métodos de la técnica anterior están orientadas aleatoriamente. Tales membranas generalmente tienen baja resistencia mecánica y solamente son útiles en aplicaciones donde la resistencia mecánica del dispositivo no es un factor crítico para su función. No son suturables y suelen desgarrarse con un ligero tirón en la sutura.

Puesto que la mayoría de los materiales de reforzamiento de tejidos suaves requieren una resistencia mecánica extensa 20 de manera que puedan ser asegurados de forma fácil en su lugar bien utilizando suturas, grapas, herretes o tornillos, la fuerza mecánica se convierte en un factor crítico en el diseño de membranas basadas en fibras biopoliméricas para aplicaciones en la reparación de tejidos suaves.

Resumen de la Invención

Un aspecto de esta invención se relaciona con una membrana en hoja de acuerdo con la reivindicación 1 que contiene 25 al menos una capa de fibras de colágeno orientadas. Lo que se entiende por “orientadas” es que al menos la mitad de las fibras de colágeno están en una dirección general (esto es, “orientación de la fibra”) como se determina por el método descrito más abajo o por un método análogo. La membrana en hoja es generalmente plana, pero si se desea, puede estar curvada de alguna manera. Tiene un espesor de 0.1 mm a 3.0 mm (preferiblemente, 0.2 mm a 1.0 mm), una densidad de 0.1 g/cm3 a 1.2 g/cm3 (preferiblemente, 0.2 g/cm3 a 0.8 g/cm3), una temperatura de encogimiento 30 hidrotérmico de 50°C a 85°C (preferiblemente, 55°C a 70°C), una resistencia a tensión de sutura (tanto perpendicular como paralela a la orientación de la fibra) de 0.1 kg a 5 kg (preferiblemente, 0.3 kg a 3 kg), y una resistencia tensil de 10 kg/cm2 a 150 kg/cm2 (preferiblemente, 30 kg/cm2 a 80 kg/cm2), y es permeable a moléculas que tienen pesos moleculares de 200 a 300,000 daltons (preferiblemente, 1,000 a 50,000 daltons). Los parámetros antes citados pueden medirse fácilmente por métodos conocidos para una persona de experiencia normal en la técnica, algunos de los cuales 35 se describen en detalle más abajo.

Cuando una membrana en hoja se hace de dos o más capas de fibras de colágeno orientadas, las capas se aseguran una a otra mediante goma de fibrina, goma de colágeno (gel o esponja de colágeno húmeda), sutura (reabsorbible o no reabsorbible), formación de entrecruzamiento, o similares. De forma preferible, las fibras de colágeno en diferentes capas están orientadas respectivamente en direcciones diferentes. 40

Otro aspecto de esta invención se relaciona con un método para hacer una membrana de hoja de capa sencilla de fibras de colágeno orientadas. El método incluye: (1) reconstituir las fibras de colágeno, dispersas en una solución; (2) colocar las fibras de colágeno reconstituidas alrededor de un mandril; (3) hacer rotar el mandril para convertir las fibras de colágeno reconstituidas sobre el mandril en una membrana tubular de fibras de colágeno orientadas; (4) cortar la membrana tubular longitudinalmente después de que se ha secado sobre el mandril; (5) enrollar la membrana cortada 45 en una forma tubular que es una inversión de la membrana tubular; (6) insertar la membrana enrollada en una malla tubular; y (7) entrecruzar las fibras de colágeno para formar una membrana en lámina de fibras de colágeno orientadas.

Más abajo se describen diversos usos médicos de las membranas en lámina de esta invención. Otras características o ventajas de la presente invención serán evidentes a partir del siguiente dibujo de la descripción detallada de la invención, así como de las reivindicaciones anexas. 50

Breve descripción del dibujo

La Figura 1 es un aparato de fabricación para orientar fibras de colágeno reconstituidas.

Descripción detallada de la invención

Las membranas de la presente invención contienen al menos una capa de fibras orientadas en una dirección, y por lo tanto poseen mayor resistencia mecánica y resistencia al desgarre. Las propiedades mejoradas permiten que tales membranas se sometan a sutura, grapas, herretes, o tornillos en su lugar para reparar tejido suave.

Tales membranas pueden ser producidas dispersando fibras de colágeno en una solución acuosa. La reconstitución de 5 las fibras dispersas en una capa, y la orientación de las fibras reconstituidas. Las membranas pueden incluir agentes bioactivos seleccionados tales como factores de crecimiento, fármacos y similares.

Más abajo hay ejemplos de cómo pueden prepararse diferentes membranas de esta invención.

Un método para fabricar una membrana de capa sencilla reconstituida de la presente invención incluye las siguientes etapas: 10

a) formar una dispersión acuosa que contiene fibras de colágeno;

b) reconstituir las fibras;

c) orientar las fibras reconstituidas sobre un mandril rotatorio para formar una membrana tubular;

d) comprimir las fibras hidratadas para eliminar el exceso de solución;

e) secar las fibras orientadas sobre el mandril: 15

f) cortar la membrana perpendicular a la orientación de las fibras;

g) invertir la membrana; y

h) entrecruzar la membrana.

Un método para fabricar una membrana de doble capa reconstituida de la presente invención incluye las siguientes etapas: 20

a) dispersar las fibras en una solución acuosa;

b) reconstituir las fibras dispersas;

c) orientar las fibras reconstituidas sobre un mandril rotatorio para formar una membrana tubular;

d) comprimir las fibras hidratadas para eliminar el exceso de solución;

e) secar las fibras comprimidas; 25

f) cortar la membrana perpendicular en la orientación de las fibras para formar una membrana de lámina;

g) colocar alrededor de la membrana de lámina una segunda membrana de lámina preparada de la misma forma;

h) invertir la membrana de dos capas; y

i) entrecruzar la membrana.

Un método para fabricar una membrana reconstituida de tres láminas de la presente invención incluye las siguientes 30 etapas:

a) dispersar fibras en una solución acuosa;

b) reconstituir las fibras dispersas;

c) orientar las fibras reconstituidas sobre un mandril rotatorio para formar una membrana tubular;

d) comprimir las fibras así tratadas para eliminar el exceso de solución; 35

e) sobreponer una membrana prefabricada alrededor de la membrana tubular sobre el mandril;

f) orientar las fibras reconstituidas de nuevo alrededor de la membrana prefabricada sobre el mandril rotatorio;

g) comprimir las fibras hidratadas para eliminar el exceso de solución;

h) secar las fibras comprimidas sobre el mandril;

i) cortar la membrana seca tubular de tres capas perpendicular a la orientación de las fibras para formar una membrana de hoja de tres capas;

j) invertir la membrana;

k) y entrecruzar la membrana.

Las fibras de colágeno de tipo I se prefieren para la preparación de la membrana...

1. Una membrana en hoja que comprende una capa de fibras de colágeno orientadas, donde al menos la mitad de las fibras de colágeno están en una dirección general y donde la membrana tiene un espesor de 0.1 mm a 3.0 mm, una densidad de 0.1 g/cm3 a 1.2 g/cm3, una temperatura de encogimiento hidrotérmico de 50ºC a 85ºC, una resistencia a 5 halado de sutura de 0.1 kg a 5 kg, y una resistencia tensil de 10 kg/cm2 a 150 kg/2, y es permeable a moléculas que tienen pesos moleculares de 200 a 300,000 daltons.

2. La membrana de hoja de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente una segunda capa de fibras de colágeno orientadas aseguradas a la primera capa de fibras de colágeno orientadas, donde las fibras de colágeno de la primera y segunda capas están orientadas respectivamente en direcciones diferentes. 10

3. La membrana de hoja de la reivindicación 2 que comprende adicionalmente una tercera capa de fibras de colágeno orientadas asegurada a la segunda capa de fibras de colágeno orientadas, donde las fibras de colágeno de la primera, segunda y tercera capas están orientadas respectivamente en direcciones diferentes.

4. La membrana de hoja de la reivindicación 1, donde la membrana tiene un espesor de 0.2 mm a 1.0 mm, una densidad de 0.2 g/cm3 a 0.8 g/cm3, una temperatura de encogimiento hidrotérmico de 55 °C a 70 °C, una resistencia de 15 alado de sutura 0.3 kg a 3 kg, y una resistencia tensil de 30 kg/cm2 a 80 kg/cm2, y es permeable a moléculas que tienen pesos moleculares de 1,000 a 50,000 daltons.

5. La membrana de hoja de la reivindicación 4 que comprende adicionalmente una segunda capa de fibras de colágeno orientadas asegurada a la primera capa de fibras de colágeno orientadas, donde las fibras de colágeno de la primera y segunda capas están orientadas respectivamente en direcciones diferentes. 20

6. La membrana de hoja de la reivindicación 5 que comprende adicionalmente una tercera capa de fibras de colágeno orientadas asegurada a la segunda capa de fibras de colágeno orientadas, donde las fibras de colágeno de la primera, segunda y tercera capas están orientadas respectivamente en direcciones diferentes.

7. La membrana de hoja de la reivindicación 1 que comprende adicionalmente un agente bioactivo.

8. La membrana de hoja de la reivindicación 4 que comprende adicionalmente un agente bioactivo. 25

9. Un método para producir una membrana de hoja de capa sencilla de fibras de colágeno orientadas de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo dicho método:

reconstituir fibras de colágeno dispersas en una solución;

colocar las fibras de colágeno reconstituidas alrededor de un mandril;

hacer rotar el mandril para convertir las fibras de colágeno reconstituidas sobre el mandril en una membrana tubular de 30 fibras de colágeno orientadas;

cortar longitudinalmente la membrana tubular;

enrollar la membrana cortada en una forma tubular que es una inversión de la membrana tubular; insertar la membrana enrollada en una malla tubular; y

entrecruzar las fibras de colágeno, formando por lo tanto una membrana de hoja de fibras de colágeno orientadas. 35

10. La membrana de hoja preparada por el método de la reivindicación 9.