Un cemento óseo que comprende una mezcla de polímero acrílico,

logrando el cemento una viscosidad de al menos 500 Pa·s en 180 segundos después del comienzo de la mezcla del componente de monómero polimerizable y componente de polímero en forma de polvo con el que se incluye un iniciador de reacción, y presentando el cemento la suficiente bio-compatibilidad para permitir el uso in vivo, en el que el componente de polímero comprende (i) una sub-población principal de perlas de PMMA que tiene un peso molecular (MW) dentro del intervalo de entre 150.000 Dalton y 500.000 Dalton y (ii) una sub-población de perlas de PMMA de alto peso molecular que tiene un peso molecular dentro del intervalo entre 600.000 Dalton y 5.000.000 Dalton

Cemento óseo y procedimientos para su uso

Campo técnico

La presente invención se refiere a materiales de cemento óseo.

Antecedentes de la invención Resulta común el empleo de cemento para reparar huesos en una variedad de escenarios clínicos.

Por ejemplo, las fracturas de compresión de las vértebras, que son de ocurrencia frecuente en personas mayores, causan dolor y/o un acortamiento (u otra alteración) de la estatura. En un procedimiento conocido como vertebroplastia se inyecta cemento en el interior de la vértebra fracturada. La vertebroplastia estabiliza y reduce el dolor, aunque no restaura la vértebra ni devuelve a la persona su altura original. En vertebroplastia, típicamente el cemento se inyecta en fase líquido de manera que la resistencia a la inyección no es demasiado grande. De manera no intencionada, el cemento líquido se puede inyectar fuera de la vértebra y/o puede migrar fuera de las fisuras de la vértebra.

En otro procedimiento, conocido como cifoplastia, se reduce la fractura expandiendo un dispositivo, tal como un globo en el interior de la vértebra y posteriormente inyectando un material de fijación y/o un implante. La cifoplastia reduce el problema de la pérdida de cemento permitiendo el uso de una presión menor para la inyección del cemento.

En general, los cementos poliméricos se vuelven más viscosos a medida que la cadena de polímero crece por medio de reacción directa con el doble enlace del monómero. La polimerización comienza por medio del “mecanismo de adición” en el que el monómero se vuelve inestable mediante reacción con un iniciador, una molécula volátil que de la manera más común es un radical (moléculas que contienen un electrón desapareado sencillo) . Los radicales se unen con los monómeros, formando radicales de monómero que pueden atacar el doble enlace del siguiente monómero para propagar la cadena de polímero. Debido a que los radicales son también transitorios, con frecuencia se añaden iniciadores en forma de peróxido no reactivo que es estable en solución. Se forman radicales cuando el calor o la luz penetran en la molécula de peróxido. Para aplicaciones en las que las temperaturas no resultan prácticas (tales como el uso de cemento óseo in vivo) , típicamente se producen la penetración del peróxido mediante la adición de un activador químico tal como N, N-dimetil-p-toluidina. (Nussbaum DA et al: “The Chemical of Acr y lic Bone Cement and Implication for Clinical Use in Image-guided Therapy”. J Vase Interv Radiol (2004) ; 1%: 121-126) .

Los ejemplos de cementos óseos viscosos disponibles comercialmente incluyen, pero no se limitan a, CMW® Nos. 1, 2 y 3 (DePuy Orthopaedics Inc.; Warsaw, IN; EE.UU.) y Simplex (TM) -P y –RO (Str y ker Orthopaedics; Mahwah, NJ, EE.UU) . Estos cementos se caracterizan por una fase líquida después de mezclar y antes de conseguir una viscosidad de 500 Pascal-segundo. En un escenario de uso típico, se vierten estos cementos previamente disponibles, mientras que se encuentran en una fase líquida, en el interior de un dispositivo de suministro.

También se han llevado a cabo intentos para reducir la pérdida de cemento mediante la inyección de cemento más viscoso, por ejemplo, durante el tiempo de formación de pasta y el comienzo de la polimerización. No obstante, los materiales viscosos, tal como el endurecimiento de PMMA, típicamente se endurecen muy rápidamente una que vez que alcanzan una viscosidad elevada. De manera general, esto puede evitar la inyección de materiales viscosos en procedimientos ortopédicos.

Algunos materiales de fijación ósea, tales como poli (metacrilato de metilo) (PMMA) , emiten calor y posiblemente materiales tóxicos mientras se produce la sedimentación por gravedad.

Las patentes y publicaciones de EE.UU 4.969.8889, 5, 108.404, 6.383.188, 2003/0109883, 2002/0068974, 6.348.055, 6.383.190, 4.494.535, 4.653.489 y 4.653.487 describen varias herramientas y procedimientos para el tratamiento óseo.

La publicación de patente de EE.UU. 2004/0260303 muestra un aparato para el suministro de cemento óseo al interior de una vértebra.

Pascual, B., et al., “New Aspects of the Effect of Size and Size Distribution on the Setting Parameters and Mechanical Properties of Acr y lic Bone Cements” Biomaterials, 17 (5) : 509-516 (1996) considera el efecto del tamaño de perla de PMMA en los parámetros de sedimentación por gravedad del cemento.

Hernandez, et al., (2005) “Influence of Powder Particle Size Distribution on Comlex Viscosity and Other Properties of Acr y lic Bone Cement for Vertebroplasty and Kyphoplasty” Wiley International Science D01:10:1002/jbm.b. 30409 (páginas 98-103) consideran el efecto de la distribución de tamaño de las perlas de PMMA sobre los parámetros de sedimentación del cemento. Hernandez sugiere que resulta ventajoso formular el cemento con una fase líquida para facilitar la inyección.

El documento de EE.UU. 5.276.070 de Arroyo divulga el uso de polímeros acrílicos con un peso molecular dentro del intervalo de 0, 5 a 1, 5 millones de Daltons en la formulación de cemento óseo.

El documento de EE.UU. 5.336.699 de Cooke divulga el uso de polímeros acrílicos con un peso molecular de aproximadamente cien mil Daltons de la formulación de cemento óseo.

El documento “Properties of Acr y lic Bone Cement: State of the Art Review” de Lewis (Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 38, 1997, páginas 155-182) describe detalles de materiales de cemento óseo de polímero de acrilato disponibles comercialmente, detalles que incluyen la viscosidad de los materiales durante la mezcla de los componentes de líquido y de polvo. Se afirma que el cemento mostraría un bajo valor de viscosidad dinámica y una invariancia práctica de la viscosidad con el tiempo durante el período de trabajo (típicamente de 3 a 6 minutos después del comienzo de la mezcla) seguido de un tiempo muy corto para la polimerización completa.

El documento “Toward Standardisation of Methods of Determination of Fracture Properties of Acr y lic Bone Cement and Statistical Analysis of Test Results” de Lewis y Nyman (Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 53, 2000, páginas 748-768) es una revisión de los procedimientos de medición de la fatiga y de las características de comportamiento relacionadas de materiales de cemento óseo de polímero de acrilato.

El documento WO-A-2004/019810 divulga un material de sustitución de cemento óseo que comprende sulfato de bario, perlas de 65 µm de un copolímero de PMMA-estireno y perlas de 750 µm de PMMA. Esto componente de polvo se mezcla con un líquido que comprende un monómero de metacrilato de metilo, dimetil-p-toluidina e hidroquinona. La mezcla alcanza su estado de pasta a los tres minutos después de la homogeneización. Adopta su estado polimerizado final a los nueve minutos después de la homogeneización.

El documento WO-A-99/18894 divulga una composición implantable basada en PMMA que está formada por una suspensión de PMMA, polvo de sulfato de bario y un copolímero de metacrilato-estireno, con partículas añadidas de sulfato de bario y de manera opcional tungsteno. El polvo se mezcla con un monómero de metacrilato que contiene una fase líquida, N, N-dimetil-p-toluidina e hidroquinona.

El documento FR-2638972 divulga un material de cemento óseo formando mezclando un componente sólido que contiene un polímero de metacrilato de metilo, un peróxido orgánico tal como peróxido de benzoilo y dióxido de circonio con un componente líquido que contiene metacrilato de metilo, metacrilato de N-butilo y N, N-dimetil-ptoluidina.

El documento WO-A-2004/071543 divulga un sustituto de material óseo que está formado mezclando un componente sólido que comprende PMMA y peróxido de benzoilo con un componente líquido que comprende un monómero de metacrilato de metilo y N, N-dimetil-p-toluidina. El material también incluye un agente de contraste de rayos-X tal como iopromidio en una solución acuosa de ácido hialurónico. La viscosidad de la mezcla puede estar dentro del intervalo de 200.000 a 300.000 centipoise después de 4 minutos transcurridos tras la mezcla de los componentes.

El documento EP-A-177781 divulga un procedimiento para preparar un material de cemento óseo en el que se rompen las perlas de un polímero de acrilato de un polímero de metacrilato por medio de tratamiento mecánico y/o químico... [Seguir leyendo]

1. Un cemento óseo que comprende una mezcla de polímero acrílico, logrando el cemento una viscosidad de al menos 500 Pa·s en 180 segundos después del comienzo de la mezcla del componente de monómero polimerizable y componente de polímero en forma de polvo con el que se incluye un iniciador de reacción, y presentando el cemento la suficiente bio-compatibilidad para permitir el uso in vivo, en el que el componente de polímero comprende (i) una sub-población principal de perlas de PMMA que tiene un peso molecular (MW) dentro del intervalo de entre 150.000 Dalton y 500.000 Dalton y (ii) una sub-población de perlas de PMMA de alto peso molecular que tiene un peso molecular dentro del intervalo entre 600.000 Dalton y 5.000.000 Dalton.

2. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que PMMA se proporciona como copolímero de PMMA/estireno.

3. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la mezcla incluye sulfato de bario.

4. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sub-población principal de perlas presenta un peso molecular medio de 150.000 Dalton a 300.000 Dalton.

5. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la sub-población principal de perlas incluy.

9. 98 % (peso/peso) de perlas.

6. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sub-población de perlas de alto peso molecular presenta un peso molecular medio de al menos 3.000.000 Dalton.

7. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la sub-población de perlas de alto peso molecular incluye de 2 a 3 % (peso/peso) de perlas.

8. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 1, que incluye una tercera sub-población de perlas de PMMA de bajo peso molecular que tiene un peso molecular medio menor que 15.000 Dalton.

9. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 8, en el que la tercera sub-población de perlas de PMMA bajo peso molecular de incluye de 0, 75 a 1, 5 % (peso/peso) de perlas.

10. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una sub-población de perlas que presenta un diámetro medio se encuentra dividida en al menos dos sub-poblaciones, presentando cada subpoblación un peso molecular medio.

11. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el componente de polímero se proporciona como una población de perlas dividida en al menos tres sub-poblaciones, presentando cada sub-población un diámetro medio de perla.

12. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende hueso procesado y/o hueso sintético.

13. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el cemento consigue una viscosidad de al menos 500 Pa·s cuando 100 % del componente de polímero ha sido humectado por parte del componente de monómero.

14. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que consigue una viscosidad de al menos 800 Pa·s en 180 segundos después del comienzo de la mezcla de componente de monómero y el componente de polímero.

15. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que logra una viscosidad de al menos 1500 Pa·s en 180 segundos después del comienzo de la mezcla de componente de monómero y el componente de polímero.

16. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que logra una viscosidad de al menos 500 Pa·s en dos minutos después del comienzo de la mezcla de componente de monómero y el componente de polímero.

17. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que logra una viscosidad de al menos 500 Pa·s en un minuto después del comienzo de la mezcla de componente de monómero y el componente de polímero.

18. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que logra una viscosidad de al menos 500 Pa·s en 45 segundos después del comienzo de la mezcla de componente de monómero y el componente de polímero.

19. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la etapa de mezcla del componente de polímero y el componente de monómero produce una mezcla que consigue una viscosidad mayor que 200 Pa·s en 1 minuto desde el comienzo de la mezcla y que permanece por debajo de 2000 Pa·s hasta al menos 6 minutos desde el comienzo de la mezcla.

20. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 19, en el que el componente de polímero comprende un polímero acrílico.

21. El cemento óseo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el componente de polímero comprende:

(a) de 60 a 80 % de perlas de polímero que comprenden una sub-población principal que presenta un peso molecular de 150.000 Dalton a 300.000 Dalton y una sub-población de alto peso molecular que presenta un peso molecular de 3.000.000 a 4.000.000 Dalton; y (b) de 20 a 40 % de un material que no es transparente con respecto a los rayos-X.

22. El cemento óseo de acuerdo con la reivindicación 21, en el que las perlas de polímero comprenden una tercera sub-población que presenta un peso molecular de 10.000 Dalton a 15.000 Dalton.