Cemento óseo compuesto.

Una preforma compuesta conformable absorbible que comprende una mezcla de un vidrio de zincofosfato o material vitrocerámico microparticulado y uno o más materiales que tienen grupos tanto ácidos como básicos en la misma molécula,

envuelta en una construcción de tela de copoliéster absorbible, flexible, sellada, en donde dicha preforma sufre solidificación como una sola masa que tiene un módulo de más de 0, 5 GPa al poner en contacto con un medio acuoso.

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Cemento óseo compuesto Antecedentes de la Invención Un área principal en la aplicación clínica de biomateriales que presenta un reto formidable para los clínicos, los científicos especializados en materiales y los bioingenieros trata de su uso para la reparación/sustitución de tejidos óseos y particularmente huesos craneomaxilofaciales. Se relacionan con esto (1) la incapacidad de la mayoría de los biomateriales para formar una interfase activa con tejidos naturales; (2) la disponibilidad limitada de materiales con una semivida adaptada para permitir que los tejidos naturales crezcan gradualmente y predeciblemente en zonas defectuosas, temporalmente ocupadas por un andamiaje absorbible transitorio diseñado para soportar el crecimiento óseo hacia el interior; (3) escasez de biomateriales que puedan aplicarse fácilmente y precisamente en zonas defectuosas irregulares; (4) falta de inserciones o andamiajes de biomaterial bioactivo para la regeneración ósea que se adapten a zonas estructuralmente defectuosas irregulares y se transformen en artículos sólidos que tengan un módulo que se aproxime al de los huesos típicos; y (5) complicaciones asociadas con la liberación ocasional de iones metálicos de transición procedentes de implantes metálicos que pueden provocar reacciones alérgicas en ciertos pacientes. Aunque se dirigieron muchos esfuerzos a tratar estos asuntos en los implantes ortopédicos, se prestó una atención limitada a los implantes craneomaxilofaciales. La promesa de la ingeniería tisular y, particularmente, el crecimiento tisular hacia el interior dirigido, alrededor del implante, o lo que puede indicarse ingeniería tisular in situ, ha creado nuevas directrices prácticas al hacer frente a los implantes actuales para la reparación o sustitución ósea. Los últimos son principalmente metálicos y están diseñados para el entrelazamiento mecánico con el hueso o el uso junto con cemento óseo.

A pesar de la atención relativamente limitada prestada a los implantes craneomaxilofaciales por los clínicos a propósito de preocupaciones acerca del uso de materiales metálicos, se han realizado grandes esfuerzos por los científicos de biomateriales para explorar el uso de materiales poliméricos absorbibles. Esto es comprensible si se conoce el hecho de que, en la mayoría de las aplicaciones craneomaxilofaciales, los requisitos de soporte de carga para los implantes son generalmente muy inferiores que los indicados para implantes ortopédicos. Y los requisitos mecánicos menos exigentes para los implantes craneomaxilofaciales iban muy unidos al módulo relativamente bajo de los polímeros en comparación con los metales. Esto, a su vez, proporcionaba un fuerte incentivo para explorar el uso de polímeros bioabsorbibles durante las tres últimas décadas. Sin embargo, la disponibilidad limitada de estos polímeros en términos de tipos y formas ha comprometido su aceptación por los clínicos. De la familia craneomaxilofacial de implantes, la subfamilia maxilofacial, y más específicamente los implantes intraorales, atrajeron la atención de la mayoría de los investigadores. En su estudio de los implantes intraorales, estos investigadores usaban polímeros absorbibles para reparar defectos óseos maxilares, mandibulares y faciales. Los polímeros comerciales y experimentales usados por estos investigadores se basaban, en su mayor parte, en homopolímeros tales como poli (l-láctido) (PLLA) , copolímeros aleatorios de l-láctido/dl-láctido (PDLL) , lláctido/carbonato de trimetileno (PLL/TMC) , poliglicólido (PGA) , terpolímeros de l-láctido, d-láctido y glicólido (PDLLG) , poliglicólido autoreforzado (SR-PGA) y, en una menor extensión, poli-p-dioxanona (PDS) , así como combinaciones de estos polímeros. Desgraciadamente, en la mayoría de las aplicaciones exploradas, estos materiales no cumplían completamente los requisitos generales para implantes craneomaxilofaciales, y particularmente los intraorales, satisfactorios, a saber: (1) estabilidad mecánica y química durante el período esperado de comportamiento funcional; (2) compatibilidad biomecánica del implante y el hueso circundante, principalmente en términos de módulo; (3) capacidad para soportar la oseointegración y, de ahí, una estabilidad de curación y mecánica oportuna; y (4) facilidad de fabricación y modulación de la conformación. Aplicaciones de polímeros bioabsorbibles como implantes quirúrgicos maxilofaciales han sido revisadas por Mayer y Holllinger [Capítulo 9 de Biomedical Applications of Synthetic Biodegradable Polymer, J.O. Hollinger, Ed., CRC Press, Nueva York, 1995]. La mayoría de estas aplicaciones y otras más recientes trataban del uso de (1) suturas de PLA para la fijación interna de fractura de sínfisis mandibular iatrogénica en monos; (2) cilindros de PDLLA para la fijación de fracturas mandibulares en monos; (3) placas y tornillos de PLA para reducir fracturas mandibulares en monos; (4) tirafondos de PDS para la fijación de una fractura del ángulo mandibular; (5) placas óseas de PLA/PGA reforzadas con tela de PGA para reparar fracturas mandibulares y craneales; (6) placas de PDS para la reconstrucción del suelo orbital; (7) placas de SR-PLLA para la fijación de osteotomías transversales desfavorables; y (8) placas y tornillos de PLA para la fijación de fracturas del arco cigomático en el conejo. En prácticamente todas las aplicaciones craneomaxilofaciales susodichas, el tipo de materiales poliméricos y la forma de los implantes no eran perfectos debido a la limitación impuesta a los investigadores clínicos y científicos en términos de disponibilidad de tipos y formas de polímero específicos para una zona. Y esta fue la fuerza impulsora para buscar la presente invención.

De acuerdo con esto, esta invención trata de una mezcla microparticulada absorbible envuelta en una construcción textil para formar un artículo conformable sellado que se transforma en una masa rígida biocompatible que soporta la regeneración ósea como parte de la ingeniería tisular in situ (o localmente dirigida) . Aunque ha habido un gran número de citas en la técnica anterior que tratan de la regeneración ósea, ninguna ha tratado del nuevo enfoque para la regeneración ósea descrito en esta invención. Ejemplos típicos de la técnica anterior se esbozan posteriormente.

En un enfoque para el desarrollo de un nuevo andamiaje para ingeniería del tejido óseo, Zhang y Zhang [Journal of Biomedical Material Research, 61, 1, (2002) ] prepararon un andamiaje compuesto tridimensional de matrices s

biocerámicas de HAP/º-TCP macroporosas que alojan quitosano. En comparación con los materiales biocerámicos porosos puros, las esponjas con quitosano incluido mejoraban la resistencia mecánica a través del refuerzo de la matriz biocerámica. Las esponjas con quitosano alojado también hacían que los andamiajes compuestos tuvieran una alta relación de superficie específica/volumen que conduce a un incremento en el número de células adheridas a los andamiajes compuestos. Los resultados de los experimentos con fluidos corporales simulados mostraban que una alta densidad de apatitos aciculares orientados aleatoriamente ha crecido sobre la superficie del andamiaje, sugiriendo que el material tiene buena bioactividad. Los experimentos con cultivos celulares mostraban que los osteoblastos MG63 eran atraídos y proliferaban sobre la superficie del andamiaje compuesto y migraban sobre las paredes de los poros. Las células tienen casi la misma actividad de fosfatasa alcalina sobre los andamiajes compuestos que sobre placas de cultivo tisular durante los 11 primeros días de cultivo.

Para el desarrollo de un nuevo material sustituto del hueso, Yokoyama y colaboradores [Biomaterials, 23, 1091, (2002) ] prepararon un cemento de fosfato cálcico que consistía en quitosano, glucosa y solución de ácido cítrico como el componente líquido, y fosfato tricálcico (a-TCP) y fosfato tetracálcico (TeCP) como los componentes en polvo. Este cemento podía moldearse en la conformación deseada debido a su consistencia chiclosa después de la mezcladura, y demostraba buena biocompatibilidad en tejidos tanto blandos como duros. En este estudio, se usaban componentes líquidos de ácido cítrico al 20% y 45% para investigar la influencia del ácido, y los resultados indicaban que la concentración de ácido cítrico en el componente líquido influye tanto en las propiedades mecánicas como en la biocompatibilidad del cemento.

Una comunicación de Zhao y colaboradores [Biomaterials, 23, 3227, (2002) ] describía la preparación y evaluación histológica de una red de hidroxiapatito/quitosano-gelatina (HAP/CS-Gel) tridimensional biomimética... [Seguir leyendo]

1. Una preforma compuesta conformable absorbible que comprende una mezcla de un vidrio de zincofosfato o material vitrocerámico microparticulado y uno o más materiales que tienen grupos tanto ácidos como básicos en la misma molécula, envuelta en una construcción de tela de copoliéster absorbible, flexible, sellada, en donde dicha preforma sufre solidificación como una sola masa que tiene un módulo de más de 0, 5 GPa al poner en contacto con un medio acuoso.

2. La preforma compuesta conformable absorbible de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el material que soporta grupos tanto básicos como ácidos es un aminoácido tal como glicina, lisina, ácido glutámico y ácido 10 aspártico.

3. La preforma compuesta conformable absorbible de acuerdo con la reivindicación 2, que contiene microparticulados de sulfato cálcico.

4. La preforma compuesta conformable absorbible de acuerdo con la reivindicación 2, que contiene microparticulados de fosfato cálcico.

5. La preforma compuesta conformable absorbible de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la superficie de la construcción textil flexible tiene grupos carboxílicos sobre los que se inmovilizan iónicamente uno o más factores de crecimiento.

6. La preforma compuesta conformable absorbible de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la superficie de la construcción textil flexible tiene grupos carboxílicos sobre los que se inmoviliza iónicamente un factor de crecimiento 20 derivado de fibroblastos (FGF-2) básico.

7. La preforma compuesta conformable absorbible de acuerdo con la reivindicación 1, para el uso en el reemplazo de una parte perdida de un hueso craneomaxilofacial.

Tabla I. Composición de las Preformas, Componentes del Polvo y Sus Combinaciones para el Rastreo In Vitro (continuación)