Polímeros microcelulares como medio de crecimiento de células y nuevos polímeros.

Un método de fabricación de un entramado de polímero Polyhipe microcelular,

comprendiendo el método los pasos de preparar una emulsión de fase interna alta, comprendiendo la emulsión una fase dispersa que comprende estireno, divinilbenceno y un agente tensioactivo, y caracterizado porque la fase continua comprende un iniciador y un polímero soluble en agua.

Polímeros microcelulares como medio de crecimiento de células y nuevos polímeros.

La presente invención describe polímeros microcelulares como medio de crecimiento de células, sistemas biológicamente activos y módulos de soporte de órganos que comprenden los polímeros y células biológicas, un método para crecimiento de células en los materiales, el uso de los mismos como implantes en el cuerpo humano o animal o para estudios in vitro, nuevos procesos para la preparación y modificación de polímeros microcelulares y los polímeros obtenidos por ellos, y un método para fabricación de un módulo de soporte de órganos.

Más específicamente, la presente invención describe polímeros microcelulares que tienen porosidad que excede de 75%, en la forma de una estructura de poros e interconexiones de poros que tiene dimensiones relativas de interconexión y de poro d/D como medios de crecimiento de células para crecimiento tridimensional de células en todo el polímero, el sistema que comprende esto, método para crecimiento y uso del mismo, y nuevos procesos para la preparación de los mismos y polímeros obtenidos por ellos.

Los materiales orgánico/inorgánico/natural microcelulares sintéticos en los cuales están interconectados los poros se utilizan a menudo como soporte para crecimiento de células vegetales o animales, o enzimas.

La elaboración de un soporte microcelular para una aplicación específica de crecimiento de células es a menudo difícil con los materiales microcelulares producidos naturalmente. Recientemente se han realizado esfuerzos para cultivar células sobre materiales microcelulares de nuevo desarrollo, que se preparan por una ruta de polimerización por emulsión de fase interna alta (HIPE) en la cual el volumen de fase de la fase dispersa es mayor que aproximadamente 75% y polimerización y/o reticulación subsiguiente para obtener una estructura rígida, que ofrece muchas ventajas. Estos materiales se han descrito tanto en la literatura públicamente disponible como en descripciones de patente, y se hace referencia a los mismos como polímeros Polyhipe (PHPs) .

Se afirma que las características importantes de estos materiales son:

1. el volumen de poro puede ser tan alto como 97% (para propósitos prácticos) ;

2. los poros están interconectados;

3. los tamaños de poro y de interconexión pueden controlarse con exactitud e independientemente;

4. pueden lograrse reacciones adicionales de policondensación;

5. la reticulación puede realizarse con proteínas, polímeros, silicatos o polímeros orgánicos, pudiendo obtenerse además una amplia gama de materiales porosos;

6. es posible la modificación de los PHP después de polimerización/reticulación, lo cual se ve facilitado adicionalmente por la utilización de monómeros funcionales en la etapa de emulsificación;

7. pueden obtenerse PHP en forma de bloque y/o en forma de partícula;

8. dado que los HIPEs pueden bombearse, es posible formar estructuras moldeadas.

La patente US 5.071.747 describe la preparación de materiales soporte polímeros microcelulares con diámetro medio de vacío (poro) dentro de un intervalo que va desde 1 a 150 !m, interconectados por huecos (interconexiones) . El tamaño de hueco (d) está relacionado con el tamaño de vacío (D) y su ratio puede controlarse en el intervalo de 0 < d/D < 0, 3. El control de la ratio d/D se realiza por el control de la concentración de agente tensioactivo y por la adición de electrólito, principalmente CaCl2 dentro del intervalo de 10-4 molar a 5 molar. Los electrólitos se seleccionan de haluros y sulfatos solubles. Se afirma que la función del electrólito la función del electrólito es el control del tamaño de los huecos y la mejora de la estabilidad de la emulsión.

En la etapa -1, las fases de aceitosa y acuosa se introducen bajo deformación (agitación) y en la etapa-2, el HIPE resultante se homogeneíza bajo deformación (agitación) . Aunque la velocidad de introducción de las fases (el tiempo de dosificación (tD) ) de la fase dispersa en el mezclador de lotes, y el tiempo de homogeneización (tH) subsiguiente del HIPE se indica en la patente US 5.071.747, las condiciones de mezcla no se especifican. La polimerización va seguida por introducción de células.

US 5.071.747 describe el crecimiento isótropo (no direccional) de células vegetales y animales en tres dimensiones (3D) en Polímero Polyhipe (PHP) de polivinilo, el nombre genérico para el material microporoso. Se proporcionan sustancias reaccionantes o nutrientes por la vía de huecos de interconexión (interconexiones) en el PHP para acceder a los vacíos (poros) en los cuales se cultivan las células o se hacen reaccionar para obtener los productos. El PHP se utiliza meramente como medio de crecimiento de células, permitiendo el funcionamiento normal de las células en los vacíos, utilizando los huecos (interconexiones) como canales de acceso. Se proporcionaban vacíos y huecos que tenían un diámetro vacío de 6-12 veces el diámetro de las células a introducir y cultivar, y diámetro de hueco de 3-6 veces, es decir un diámetro vacío de 45 micrómetros y diámetro de hueco de 15 micrómetros en el caso de cultivo de células de levadura del orden de 5 micrómetros. En estos casos, sin embargo, el crecimiento celular era predominantemente crecimiento en superficie. En un ejemplo adicional se utilizaba PHP que tenía porosidad de 90%, diámetro de vacío y hueco de 30 micrómetros y 10 micrómetros respectivamente para crecimiento fúngico, que se encontró penetraba en el retículo de polímero poroso.

Sin embargo, la bibliografía proporciona sólo una doctrina limitada con respecto al control del tamaño de poros e interconexiones. En US 5.071.747, citado anteriormente, no se indica de qué modo se lograban las dimensiones reivindicadas, y de hecho no sería posible obtener dimensiones de poro superiores a 50 micrómetros utilizando la información limitada que se aportaba, ni sería posible controlar o predeterminar un tamaño de poro particular dentro del intervalo de 1-50 micrómetros sin experimentación considerable.

La utilidad de los materiales PHP para crecimiento de células se mantiene por tanto extremadamente limitada y hay necesidad de materiales y métodos para preparación de polímeros más complejos que permitan un crecimiento celular más sofisticado.

Se ha encontrado ahora, sorprendentemente, que puede conseguirse un crecimiento coherente de células en polímeros PHP para proporcionar un sistema multicelular co-operativo que es adecuado para numerosos usos y que pueden obtenerse nuevos PHPs que tienen nuevas propiedades adaptadas para usos biológicos y no biológicos. Es particularmente ventajoso que las células co-operan en el PHP de la invención, dado que esto es importante para el crecimiento celular.

Se proporciona un método de fabricación de polímeros microcelulares naturales o sintéticos de tipo Polyhipe en la forma de un material alveolar abierto reticulado homogéneo que tiene porosidad mayor que 75%, y que comprende poros de 1 a 10.000 micrómetros de diámetro e interconexiones de poro de hasta 100 micrómetros de diámetro, en donde el Polyhipe es un entramado para crecimiento multicelular en tres dimensiones, en el cual los poros e interconexiones del polímero están comprendidos en una pluralidad de zonas distintas o interpenetrantes que están adaptadas para regular el posicionamiento y la morfología celular, con lo cual el crecimiento de las células está constreñido en el interior y/o se extiende a través de zonas plurales de manera direccional y/o no direccional a fin de proporcionar una estructura de células múltiples para aplicaciones biomédicas.

En particular, la invención proporciona un método de fabricación de un entramado de polímero microcelular Polyhipe, comprendiendo el método los pasos de preparar una emulsión de fase interna alta, comprendiendo la emulsión una fase dispersa que comprende estireno, divinilbenceno y un agente tensioactivo, y caracterizado porque la fase continua comprende un iniciador y un polímero soluble en agua.

El polímero soluble se selecciona preferiblemente de carboximetilcelulosa o poli (óxido de etileno) . Más preferiblemente, cuando el polímero soluble es carboximetilcelulosa, la carboximetilcelulosa tiene una masa molecular de 90.000 ó... [Seguir leyendo]

1. Un método de fabricación de un entramado de polímero Polyhipe microcelular, comprendiendo el método los pasos de preparar una emulsión de fase interna alta, comprendiendo la emulsión una fase dispersa que comprende estireno, divinilbenceno y un agente tensioactivo, y caracterizado porque la fase continua comprende un iniciador y

un polímero soluble en agua.

2. Un método de fabricación de un entramado de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el polímero soluble se selecciona de carboximetilcelulosa o poli (óxido de etileno) .

3. Un método de fabricación de un entramado de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual la carboximetilcelulosa tiene una masa molecular de 90.000.

4. Un método de fabricación de un entramado de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual la carboximetilcelulosa tiene un peso molecular de 250.000.

5. Un método de fabricación de un entramado de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el poli (óxido de etileno) tiene una masa molecular de 200.000.

6. Un método de fabricación de un entramado de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el 15 poli (óxido de etileno) tiene una masa molecular de 400.000.

7. Un método de fabricación de un entramado de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual la fase dispersa incluye acrilato de dietilhexilo.

8. Un método de fabricación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, en el cual el polímero soluble está presente en una proporción de 1% p/p.

9. Un método de fabricación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el cual el agente tensioactivo es Span 80™.

10. Un entramado de polímero microcelular Polyhipe que puede obtenerse por el proceso de las reivindicaciones 1

9.

Fig. 1a