Un método para el tratamiento biomimético de un sustrato metálico,

seleccionándose dicho metal del grupo que consiste en titanio, tántalo, aleaciones de titanio y aleaciones de tántalo, que comprende las etapas de:

(a) someter el sustrato metálico a un tratamiento de deposición por chispa anódica (ASD) en una solución acuosa que comprende silicato sódico hidratado (Na2SiO32H2O), -glicerofosfato (-GP), acetato cálcico hidratado (C4H6CaO4H2O) e hidróxido sódico (NaOH); y

(b) sumergir el sustrato metálico sometido al tratamiento de deposición anódica ASD en una solución de hidróxido sódico (NaOH).

Tratamiento biomimético basado en silicio para la osteointegración de sustratos metálicos.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un método para la modificación de superficies de titanio, tántalo y aleaciones respectivas por medio de un tratamiento electroquímico de oxidación de ánodo. Este método es particularmente útil para la modificación de la superficie de prótesis e implantes.

Técnica antecedente En el campo de la prostodoncia y las prótesis articulares ortopédicas se ha descubierto que la compatibilidad de los materiales usados para las prótesis con los tejidos biológicos es de vital importancia para permitir un tratamiento adecuado de los pacientes.

Los materiales usados comúnmente en estos campos consisten sustancialmente en sustratos metálicos de acero, titanio o tántalo, que tienen excelentes propiedades mecánicas pero requieren tiempos prolongados para la integración en los tejidos biológicos de los pacientes en los que se implantan y para la curación de la región de implantación.

Para evitar estos inconvenientes, se han desarrollado métodos que son adecuados para modificar la superficie de los sustratos metálicos mediante la introducción en los mismos de grupos químicos o elementos químicos capaces de interaccionar con tejidos biológicos y de esta forma permitir la integración entre la prótesis y los tejidos. Estos métodos generalmente se conocen como tratamientos biomiméticos.

Por ejemplo, la Patente de Estados Unidos 5.385.662 en nombre de Kurze et al. describe la modificación de superficies metálicas por medio de un tratamiento con peróxido de hidrógeno para depositar una capa de óxidos metálicos en dichas superficies. Sin embargo, este método no se describe para uso en el campo biomédico.

La Patente de Estados Unidos 5.152.993 en nombre de Lars-Magnus et al. y la Patente de Estados Unidos 5.885.612 en nombre de Ohthuki et al. describen el tratamiento de superficies metálicas mediante el uso de peróxido de hidrógeno y opcionalmente iones metálicos, para modificar las superficies de prótesis metálicas mediante la introducción de grupos hidroxilo (-OH) en las mismas.

Por otra parte, la Patente EP0678300 en nombre de Kokubo describe el tratamiento de superficies metálicas por inmersión en una solución alcalina de NaOH, seguida del lavado y tratamiento térmico a alta temperatura. Además, este método introduce grupos –OH, que son adecuados para la interacción con tejidos óseos, en la superficie metálica tratada.

Además, la Patente de Estados Unidos 5.478.237 en nombre de Ishizawa et al. describe el uso de deposición anódica en la superficie de implantes óseos, con el objeto de modificar la composición y morfología del sustrato metálico. Aunque no se describe la introducción de grupos -OH, el proceso del documento US 5.478.237 conduce a la formación de una capa porosa que es rica el calcio y fósforo en la superficie de los implantes, lo cual facilita su osteointegración.

Finalmente, la patente EP1515759 en nombre de Politecnico di Milano enseña el uso de una doble etapa de deposición anódica para depositar en la superficie de implantes metálicos una capa microporosa de calcio y fósforo, al mismo tiempo que se introducen grupos -OH.

A pesar de estas tecnologías, sin embargo, existe la necesidad de proporcionar nuevos métodos capaces de facilitar la integración de sustratos metálicos en tejidos biológicos, que sean más eficaces y más sencillos de realizar.

Sumario de la invención El objetivo principal de la presente invención es proporcionar un nuevo método para el tratamiento biomimético de sustratos metálicos.

Dentro del alcance de este objetivo, un objeto de la invención es proporcionar un método que pueda introducir grupos químicos funcionales y elementos químicos específicos en la superficie de sustratos metálicos, que puedan facilitar la integración en tejidos biológicos.

Otro objeto de la invención es proporcionar un método capaz de modificar la morfología de los sustratos metálicos, que les proporcione una estructura que sea más adecuada para la interacción con tejidos biológicos.

Otro objeto de la invención es proporcionar un método para el tratamiento biomimético de sustratos metálicos que sea altamente fiable, relativamente fácil de proporcionar y con un coste competitivo.

Este objetivo y estos y otros objetos que serán evidentes en lo sucesivo se consiguen por un método para el tratamiento biomimético de un sustrato metálico, seleccionándose dicho metal del grupo que consiste en titanio, tántalo, aleaciones de titanio y aleaciones de tántalo, que comprende las etapas de:

(b) sumergir el sustrato metálico sometido al tratamiento de deposición por chispa anódica ASD en una solución de hidróxido sódico (NaOH) .

El objetivo y los objetos de la invención también se consiguen por una solución acuosa de deposición que comprende silicato sódico hidratado (Na2SiO3 2H2O) , -glicerofosfato acetato cálcico hidratado (C4H6CaO4 H2O) e hidróxido sódico (NaOH) .

Breve descripción de los dibujos Otras características y ventajas de la invención se harán patentes tras la descripción detallada del método de acuerdo con la invención y los dibujos adjuntos, en los que:

La Figura 1A es una micrografía SEM (microscopía electrónica de barrido) de una muestra de titanio sometida a tratamiento ASD de acuerdo con el método de la invención, antes de la inmersión en NaOH;

La Figura 1B es el espectro obtenido después del microanálisis EDS (espectroscopía de dispersión de energía de rayos x) de una muestra de titanio sometida a tratamiento ASD de acuerdo con el método de la invención, antes de la inmersión en NaOH;

La Figura 2A es una micrografía SEM de una muestra de titanio tratada de acuerdo con el método de la presente invención;

La Figura 2B es el espectro obtenido después del microanálisis EDS de una muestra de titanio tratada de acuerdo con el método de la presente invención;

La Figura 3A es un gráfico de la cantidad de calcio ( g de Ca/cm2 de muestra) que está presente en las muestras sometidas a tratamiento ASD de acuerdo con el método de la invención, antes (SUMNa sin NaOH) y después (SUMNa) de la inmersión en NaOH y la muestra de referencia (BS) ;

La Figura 3B es un gráfico de la cantidad de fósforo ( g de P/cm2 de muestra) que está presente en las muestras sometidas a tratamiento ASD de acuerdo con el método de la invención, antes (SUMNa sin NaOH) y después (SUMNa) de la inmersión en NaOH y en la muestra de referencia (BS) ;

La Figura 4A es un difractograma XRD (difractometría de rayos x) de una muestra preparada de acuerdo con el método de la invención (SUMNa) ;

La Figura 4B es un difractograma XRD de una muestra de referencia (BS) ;

La Figura 5A es un gráfico de los resultados del análisis del perfil para el parámetro Ra (datos expresados como media desviación típica) de una muestra preparada de acuerdo con el método de la invención (SUMNa) y las muestras de referencia (Ti y BS) ; La Figura 5B es un gráfico de los resultados del análisis del perfil para el parámetro Rt (datos expresados como media desviación típica) de una muestra preparada de acuerdo con el método de la invención (SUMNa) y las muestras de referencia (Ti y BS) ;

La Figura 5C es un gráfico de los resultados del análisis del perfil para el parámetro Rmáx (datos expresados como media desviación típica) de una muestra preparada de acuerdo con el método de la invención (SUMNa) y las muestras de referencia (Ti y BS) ; La Figura 5D es una tabla que resume los valores medios de los parámetros Ra, Rt y Rmáx obtenidos a partir del análisis del perfil de las muestras;

La Figura 6 es un gráfico de los resultados del ensayo de microdureza Vickers para muestras sometidas a tratamiento ASD de acuerdo con el método de la invención antes (SUMNa sin NaOH) y después (SUMNa) de la inmersión en NaOH y para las muestras de referencia (Ti y BS) ;

La Figura 7A es una micrografía SEM de una muestra de titanio preparada de acuerdo con el método de la invención después del ensayo de flexión a 15º con respecto al plano de anclaje;

La Figura 7B es una micrografía SEM de una muestra de titanio preparada de acuerdo... [Seguir leyendo]

1. Un método para el tratamiento biomimético de un sustrato metálico, seleccionándose dicho metal del grupo que consiste en titanio, tántalo, aleaciones de titanio y aleaciones de tántalo, que comprende las etapas de:

(a) someter el sustrato metálico a un tratamiento de deposición por chispa anódica (ASD) en una solución acuosa que comprende silicato sódico hidratado (Na2SiO3 2H2O) , -glicerofosfato ( -GP) , acetato cálcico hidratado (C4H6CaO4 H2O) e hidróxido sódico (NaOH) ; y

(b) sumergir el sustrato metálico sometido al tratamiento de deposición anódica ASD en una solución de hidróxido sódico (NaOH) .

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tratamiento de deposición anódica ASD se realiza en una solución acuosa que comprende Na2SiO3 2H2O a una concentración de 0, 005 M a 0, 1 M, a una concentración de 0, 03 M a 0, 2 M, C4H6CaO4 H2O a una concentración de 0, 05 M a 0, 6 M, y NaOH a una concentración de 0, 005 M a 0, 4 M.

4. El método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la deposición anódica se realiza a una temperatura de 0 0, 5 ºC.

5. El método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la deposición anódica ASD se realiza a un primer valor de densidad de corriente de 5 a 50 mA/cm2, con un potencial que aumenta libremente hasta un valor de 210 a 310 V, durante un periodo de tiempo necesario para alcanzar dicho valor de potencial, y un segundo valor de densidad de corriente del 50% al 5% de dicho primer valor de densidad de corriente.

6. El método de acuerdo con la reivindicación 5, en el que la deposición anódica ASD se realiza a un primer valor de densidad de corriente de 10 mA/cm2, con un potencial que aumenta libremente hasta un valor de 300 V, durante un periodo de tiempo necesario para alcanzar dicho valor de potencial, y un segundo valor de densidad de corriente del 20% de dicho primer valor de densidad de corriente.

7. El método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la inmersión del sustrato en la solución de NaOH después de la deposición anódica ASD se realiza a una temperatura de 60 2 ºC durante un periodo de tiempo de 0, 25 a 6 horas.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que la inmersión del sustrato en la solución de NaOH se realiza durante un periodo de tiempo de 2 horas.

9. El método de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la solución de NaOH tiene una concentración 5 M de NaOH.