Biomateriales bioactivos y reabsorbibles a base de soja.

Un procedimiento de producir un biomaterial a base de soja directamente a partir de harina de soja desgrasadaque es adecuada para usar en un producto biomédico,

comprendiendo el procedimiento:

desgrasar harina de soja, antes o al mismo tiempo que se realiza la extracción del disolvente;

y termofijar la harina de soja desgrasada;

producir un biomaterial que comprende niveles variables de proteínas de soja, hidratos de carbono e isoflavonas.

Biomateriales bioactivos y reabsorbibles a base de soja La presente invención se refiere a un procedimiento para producir biomateriales a base de soja. Los biomateriales resultantes tienen una gama de usos biomédicos y son particularmente deseables por su contenido en isoflavona.

Como entienden los expertos en la técnica, un biomaterial es un material no viable que se usa como dispositivo médico (tal como un implante) destinado a interaccionar con sistemas biológicos. El futuro de la medicina regenerativa depende estrechamente de la disponibilidad de nuevos biomateriales capaces de (i) intervenir en los procesos de regeneración tisular y potenciar la formación de tejido nuevo que muestra morfología fisiológica y (ii) degradarse en el tiempo para dejar espacio al tejido recién formado. Ninguno de los biomateriales disponibles puede cumplir estos objetivos a menos que se carguen factores de crecimiento muy caros e inestables en el volumen del material y se optimice su liberación controlada o a menos que las células madre y las diferenciadas se encapsulen

(1, 2) .

Hasta ahora la regeneración de los tejidos blandos (p. ej., vasos sanguíneos y piel) , así como de tejidos duros (es decir, hueso y cartílago) se ha perseguido mediante el uso de polímeros y cerámicas sintéticos o naturales capaces de proporcionar un armazón para el crecimiento interno de tejido nuevo en el lugar de la lesión (2, 3 y 4) . No obstante, los biomateriales disponibles en la actualidad no pueden actuar de forma selectiva sobre las fases principales del proceso de regeneración tisular, que son: (i) loa cascada de coagulación, (ii) la respuesta inflamatoria, (iii) la diferenciación celular en el tejido y (iv) la síntesis de nueva matriz extracelular.

Además, la presencia del implante, reconocido como un cuerpo extraño por el tejido huésped, normalmente desencadena una respuesta inflamatoria (5) . Como consecuencia de esta respuesta de cuerpo extraño. (i) los implantes permanentes no siempre se integran completamente con el tejido en crecimiento pero están encapsulados dentro de una cápsula fibrosa; y (ii) la velocidad de biodegradación/bioresorción de los implantes temporales puede verse afectada y no estar sincronizada con la velocidad de crecimiento del tejido nuevo. Este último es el caso con los biomateriales biodegradables aceptados por la Food and Drug Administration, tal como las diversas formulaciones de ácidos poli (láctico/glicólico) (PGLA) (6) . En el caso de aplicaciones óseas, por ejemplo la degradación relativamente lenta de los PGLA retrasa la regeneración tisular (7) . Incluso cuando el tiempo de degradación se reduce, como es el caso de algunas formulaciones de PGLA, la morfología del hueso formado alrededor del implante muestra características no fisiológicas (es decir, hueso cortical en lugar de hueso trabecular) , lo que sugiere un mecanismo alterado de regeneración tisular (7) . La cicatrización no fisiológica observada tras la implantación de estos materiales también se ha atribuido a la respuesta inflamatoria provocada por las propiedades fisicoquímicas del material y, en el caso de los PGLA, a los productos de degradación (8) .

También se han desarrollado cerámicas, tal como cementos de hidroxiapatita (HA) y de fosfato cálcico (CaP) , y biocristales, principalmente para aplicaciones de regeneración ósea. Aunque no son biodegradables, se ha demostrado que estos materiales poseen un elevado potencial de osteointegración (9, 10) . En el caso de los cementos de HA y CaP, el potencial de osteointegración parece estar generado por las propiedades de sustrato celular del material que permiten la colonización de la superficie por las células óseas, los osteoblastos (11) .

En el caso de los biocristales, un grado de bioactividad se ha atribuido a la liberación de elementos (p. ej., silicio)

desde el material en degradación o mediante el atrapamiento y la concentración de los factores de crecimiento en el medio en gel formado en la interfaz durante la degradación del biocristal (12) .

No obstante, los rendimientos de los materiales cerámicos solo se limitan a determinadas aplicaciones por su naturaleza frágil y no maleable. Las cerámicas monolíticas son difíciles de manipular durante el procedimiento de implantación, mientras que los recubrimientos cerámicos se deslaminan con cargas mecánicas (9, 13) .

Los polímeros naturales de composición proteica o polisacárida, tal como colágeno, agarosa, alginato, quitosano, cola de fibrina, fibroína de seda, ácido hialurónico y carboximetilcelulosa también se usan como biomateriales biodegradables y se ha demostrado que algunos de ellos tienen propiedades hemostáticas y que sirven de soporte 55 para la adhesión celular (14, 15 y 16) . La cola de fibrina, el ácido hialurónico y el colágeno son componentes naturales de un tejido en regeneración y sus rendimientos en biomedicina se han demostrado (14) . No obstante, se han planteado dudas sobre su uso como biomateriales por su potencial antigénico, por los riesgos de enfermedades transmisibles y por los relativamente altos costes de fabricación. En el caso específico de rellenos de cavidades óseas, los riesgos de enfermedades transmisibles también están ligados al uso de aloinjertos óseos, mientras que los autoinjertos conducen a una segunda operación en el paciente en diferentes puntos para recoger hueso y con limitaciones en las cantidades disponibles.

También se ha sugerido el uso de biomateriales a base de soja (17, 18) . La investigación se ha orientado hacia la fabricación de hidrogeles de proteína de soja, películas, membranas y fibras a partir de fracciones de proteína de 65 soja (18) . Aunque son muy maleables, este tipo de biomaterial sufre las mismas limitaciones que otros polímeros biodegradables naturales, principalmente, un potencial antigénico y una velocidad de degradación incontrolable (no ajustable) (19) . Además, no incluyen la fracción de isoflavona que tiene una bioactividad demostrada sobre células inmunocompetentes y sobre células tisulares tales como osteoblastos y osteoclastos (20, 21) . Se ha presentado una patente que cubre el uso de genisteína, una de las isoflavonas de soja, como agente farmacéutico para reducir la pérdida de hueso en la osteoporosis inhibiendo la actividad ácida de los osteoclastos (21) .

Por estos motivos, más recientemente se ha desarrollado una clase nueva de biomateriales a base de soja usando cuajada de soja desgrasada que incluye todos los componentes de la soja: proteínas, hidratos de carbono, minerales e isoflavonas (22) . Esta clase de biomaterial se puede formular como películas, membranas y gránulos, bien como material monolítico o en combinación con otros biomateriales convencionales. Además, esta clase nueva de biomateriales de soja y sus productos de degradación han mostrado muchas propiedades adecuadas para aplicaciones biomédicas entre las cuales se encuentran: (i) control de la respuesta inflamatoria, (ii) tener una velocidad de degradación controlada (ajustable) , (iii) favorecer la actividad celular e (iv) inducir el depósito de una fase mineral de fosfato cálcico (22) .

Aunque los biomateriales a base de proteína de soja se han sometido a ingeniería en forma de hidrogeles, películas y fibras, carecen de la bioactividad reconocida de las isoflavonas de soja sobre las células tisulares. Por el contario, por tanto los biomateriales a base de soja obtenidos de biomateriales derivados de soja desgrasada no se han formulado hasta ahora en forma de hidrogeles blandos adecuados para, por ejemplo, implantación mediante inyección. Además, su procedimiento de fabricación depende de la preparación previa de una cuajada y del contenido en isoflavona de soja natural sin la posibilidad de modificar sus niveles.

Se han publicado procedimientos que muestran la extracción de concentrados de proteína de soja ricos en isoflavonas (23) . Estos procedimientos se han optimizado únicamente para fines de la industria alimentaria y no se han centrado en la preparación de hidrogeles bioactivos para aplicaciones biomédicas. Además, no se ha realizado ningún estudio sobre la coextracción de las fracciones proteica y de hidratos de carbono junto con un contenido en isoflavona ajustado de la harina y la cuajada de soja a partir de los cuales se producen los biomateriales.

El documento WO02/10261 del mismo solicitante divulga un biomaterial termoplástico compacto o poroso producido a partir de tofu de soja desgrasada que se ha funcionalizado con uno o más péptidos bioactivos. El biomaterial también se ha sometido a termofijación.

El documento US2007/077305 divulga agentes bioactivos como péptidos o proteínas para liberar en el tracto gastrointestinal... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de producir un biomaterial a base de soja directamente a partir de harina de soja desgrasada que es adecuada para usar en un producto biomédico, comprendiendo el procedimiento:

desgrasar harina de soja, antes o al mismo tiempo que se realiza la extracción del disolvente; y termofijar la harina de soja desgrasada; producir un biomaterial que comprende niveles variables de proteínas de soja, hidratos de carbono e isoflavonas.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, donde la extracción del disolvente se realiza usando un 10 sistema de disolventes que comprende metanol, etanol, acetonitrilo, acetona y agua, o una mezcla de los mismos.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde la extracción del disolvente se realiza durante un periodo de entre 2 y 4 horas y a una temperatura de entre 30 ºC y 50 ºC.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, que incluye la etapa de introducir un agente de reticulación.

5. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que incluye la etapa de diálisis con el fin de controlar los niveles de hidratos de carbono en el biomaterial. 20

6. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye la etapa de funcionalizar el biomaterial con uno o más péptidos bioactivos.

7. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el biomaterial a base de 25 soja está en forma de un hidrogel.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, que incluye la etapa de mezclar, interrelacionar, injertar o, de otro modo, combinar el biomaterial a base de soja con uno o más biomateriales biocompatibles naturales o sintéticos para formar un material biodegradable o bioestable compuesto.

9. Uso en un producto biomédico de un biomaterial a base de soja producido mediante el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Uso de acuerdo con la reivindicación 9, donde el biomaterial a base de soja está en forma de un hidrogel. 35

11. Uso de acuerdo con la reivindicación 10, donde el hidrogel está en forma inyectable.

12. Uso de acuerdo con la reivindicación 9 o la reivindicación 10, donde el producto biomédico es un vendaje para heridas, un armazón para ingeniería tisular, un relleno o implante para usar en cirugía, una barrera temporal para

usar en procedimientos dentales o quirúrgicos o para prevenir la adherencia tisular posquirúrgica, un vehículo para la liberación de fármacos, péptidos bioactivos o plásmidos, un agente antiinflamatorio, un revestimiento para vendajes para heridas o para dispositivos o implantes dentales, médicos, quirúrgicos o veterinarios, o una composición para calmar la piel o las encías irritadas.

13. Un producto biomédico que es un armazón para ingeniería tisular, un relleno o implante para usar en cirugía, una barrera temporal para usar en procedimientos dentales o quirúrgicas o para prevenir la adherencia tisular posquirúrgica, un agente antiinflamatorio, o una composición un para calmar la piel o las encías irritadas, y caracterizado por que comprende un biomaterial a base de soja producido por un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

14. Un producto biomédico que es un vendaje para heridas o un revestimiento para vendajes para heridas o dispositivos o implantes dentales, médicos, quirúrgicos o veterinarios, y caracterizado por que comprende un biomaterial a base de soja producido por un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

15. Un producto biomédico que es un vehículo para la liberación de fármacos, péptidos bioactivos o plásmidos, y caracterizado por que comprende un biomaterial a base de soja producido por un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.