Cemento para rellenar huesos.

Cemento óseo inyectable para el llenado óseo con unas propiedades mecánicas equivalentes a las del huesoesponjoso vertebral,

caracterizado porque comprende: entre el 70% y el 99% en peso de un polímero acrílicocombinado con un compuesto radiopaco de tipo inorgánico y entre el 1% y el 30% en peso de partículassólidas flexibles hidrófilas calibradas que pueden absorber los líquidos fisiológicos sin crear una porosidadinterconectada.

Cemento para rellenar huesos.

La presente invención se refiere al campo de los cementos poliméricos, en particular, a los cementos acrílicos utilizados en la reparación de traumatismos óseos y articulares.

El objetivo de la presente invención es proporcionar un cemento fluido para uso médico que presente unas propiedades mecánicas aptas para llenar el tejido óseo esponjoso, así como una composición binaria destinada a la preparación de dicho cemento.

Los cementos óseos se han utilizado durante muchos años para facilitar la fijación de los implantes artificiales en el esqueleto. El cemento que se utiliza como punto de unión entre el hueso y el implante debe satisfacer diversos requisitos. En particular, debe ser atóxico y biocompatible. Incluso se han estudiado algunos cementos por sus propiedades bioactivas, es decir, por su acción facilitadora de la adherencia y el crecimiento celular en el implante.

Desde mediados de la década de 1980, la utilización de cementos se ha extendido a la reparación ósea y, en primer lugar, a la vertebroplastia percutánea. Esta técnica mínimamente invasiva permite inyectar un cemento a través de un trócar en una vértebra fracturada para proporcionar volumen óseo y garantizar la estabilización. La primera vertebroplastia percutánea se realizó en 1984 y ha experimentado un éxito creciente, abriendo el camino a la reparación plástica de otros tipos de hueso.

En los Estados Unidos, se producen cada año entre 400.000 y 500.000 fracturas vertebrales osteoporéticas clínicas. Aproximadamente un tercio de dichos pacientes desarrolla un dolor debilitante crónico que no responde al 25 tratamiento conservador. Para muchas personas, ello marca el fin de un modo de vida independiente. Dichos pacientes se pueden tratar eficazmente mediante la inyección percutánea de cemento óseo en el cuerpo vertebral fracturado. En esta técnica, se inyecta cuidadosamente una pasta de cemento quirúrgico por vía percutánea, mediante una cánula larga, directamente en el hueso esponjoso del cuerpo vertebral fracturado. La principal ventaja de dicha técnica radica en que hasta el 90% de los pacientes experimentan un alivio del dolor antes de 24 horas.

(Jensen, M. E. et al. (1997) . Am.J. Neuroradiol. 18, 1897-1904) .

Los cementos utilizados hasta ahora son polímeros orgánicos, realizados a partir de una mezcla de un prepolímero, generalmente PMMA (polimetacrilato de metilo) y un monómero, generalmente MMA (metacrilato de metilo) , que reaccionan en presencia de un activador de la polimerización.

La mayoría de los cementos disponibles comercialmente se presentan en forma de dos componentes separados: un polvo que comprende principalmente microesferas de prepolímero y un líquido que contiene principalmente el monómero. El iniciador, por ejemplo peróxido de benzoílo (BPO) , se incorpora generalmente en el polvo, mientras que el líquido contiene un activador químico (catalizador) , tal como la dimetilparatoluidina (DMPT) , iniciándose la reacción de polimerización cuando los dos componentes se mezclan entre sí. Para evitar una polimerización espontánea que se podría producir durante el almacenamiento, se incorpora además un estabilizador en el componente líquido, habitualmente hidroquinona. Se introducen el activador y el iniciador en una cantidad comprendida entre el 0, 2 y el 2, 5% en el componente correspondiente, actuando el estabilizador con unas pocas decenas de ppm.

Para visualizar el cemento durante y después de la intervención con medios radiológicos, se puede añadir una sustancia radiopaca al polvo de microesferas de prepolímero, generalmente sulfato de bario (BaSO4) o dióxido de circonio (ZrO2) .

Dichas composiciones binarias para la preparación de cementos óseos, desarrolladas originalmente para la fijación de implantes y el sellado de las prótesis, responden a los criterios mecánicos de resistencia a la flexión y a la compresión, neutralidad química y biocompatibilidad. Están homologados para uso médico y se han demostrado sus propiedades a largo plazo cuando el esqueleto se somete a esfuerzos considerables y repetidos. Es por este motivo que los cementos óseos para la fijación de los implantes se han considerado materiales preferidos en la cirugía 55 reparadora del hueso y, en particular, en la vertebroplastia o cifoplastia.

Aunque esta técnica se emplea cada vez más, preocupan los riesgos asociados y, en particular, las fracturas de las vértebras adyacentes a los cuerpos vertebrales cementados. Esta es una de las complicaciones habituales más graves, que implica un nuevo procedimiento de vertebroplastia. Además del volumen y la distribución del cemento 60 inyectado, que desempeñan un papel importante en el restablecimiento de las propiedades mecánicas de los cuerpos vertebrales fracturados (Liebschner M. A., et al. (2001) Spine 26, 1547-54) , la elevada rigidez de los cementos en comparación con el hueso trabecular vertebral se considera como uno de los principales factores de riesgo de fractura en los niveles adyacentes a los cuerpos cementados (Zoarski G. H., et al. (2002) J. Vasc. Interv.Radiol. 13, 139-148, Baroud G. et al. (2006) JointBoneSpine 73, 144-150) .

La cementación de una vértebra fracturada tiene como resultado una redistribución del campo de esfuerzos dentro de la vértebra tratada y en los cuerpos vertebrales adyacentes, que es el origen de las fracturas posteriores [Fribourg D., et al. (2004) Spine 29, 2270-76, Liebschner M. A., et al. (2001) Spine 26, 1547-54, Baroud G., et al. (2003) Comp.MethodsBiomech.Biomed.Eng. 6, 133-39, Polikeit A., et al. (2003) Spine, 28 (10) , 991-96]. La presencia de una vértebra cementada en una unidad funcional vertebral (dos cuerpos vertebrales adyacentes y un disco intervertebral) reduce significativamente la resistencia de la misma a la fractura en 19% de media, produciéndose la fractura sistemáticamente en un cuerpo vertebral no cementado (Berlemann U., et al. (2002) J. BoneJointSurg.Br. 84, 748-52) .

Este resultado apoya otros estudios biomecánicos que han demostrado que la inyección de cementos acrílicos en una vértebra aislada y no fracturada aumenta la resistencia de la misma a la compresión y su rigidez ante la compresión (Liebschner M. A., et al. (2001) Spine 26, 1547-54, Belkoff S. M., et al. (1999) Bone 25, 23S-26S, Wilson D. R., et al. (2000) Spine 25, 158-65, Belkoff S. M., et al. (2000) Spine 25, 1061-64, Heini P. F., et al. (2001) Eur. Spine J. 10, 164-71]. La modelización de elementos finitos ha demostrado un aumento en la rigidez ante la compresión de los cuerpos vertebrales adyacentes comprendida entre el 13 y el 18%, y en la presión hidrostática dentro de los discos intervertebrales de aproximadamente el 11% tras la simulación de una intervención de vertebroplastia con un cemento acrílico (Baroud G., et al. (2003) Comp.MethodsBiomech.Biomed.Eng. 6, 133-39, Polikeit A., et al. (2003) Spine, 28 (10) , 991-96, Baroud G., et al. (2003) Eur.Spine J. 12, 421-26) .

Se ha puesto de manifiesto un aumento de la presión discal (Ananthakrishnan D., et al. (2003) Annualmeeting of the American Academy of OrthopaedicSurgeons, New Orleans, 472) y puede explicarse por una deformación de la curvatura y una disminución de la acomodación de las placas vertebrales de las vértebras aumentadas (Baroud G., et al. (2003) Comp.MethodsBiomech.Biomed.Eng. 6, 133-39) . Un estudio biomecánico sobre la evolución de las propiedades mecánicas de las unidades vertebrales funcionales constituidas por tres vértebras y dos discos, ha demostrado que las placas vertebrales de las vértebras cementadas se fracturan sistemáticamente, a diferencia de las unidades funcionales de control (Moore S., et al. (2008) Griboi 2008, Montreal, Canadá, p. 22) .

Los cementos acrílicos actuales permiten unas propiedades mecánicas que satisfacen los requisitos reglamentarios en vigor. Sin embargo, dichos requisitos se han establecido para los cementos cuyas indicaciones específicas son la fijación de implantes o el sellado de prótesis, y para los que los criterios en lo que se refiere a las propiedades mecánicas no son aptos para la vertebroplastia, la cifoplastia o la cementoplastia. El módulo de elasticidad y la resistencia mecánica de los cementos basados en las resinas acrílicas, requeridos por las normativas, son muy elevados en comparación con las propiedades mecánicas del hueso esponjoso humano. Dicha diferencia en la impedancia mecánica se ha identificado como un factor de riesgo que aumenta la aparición de fracturas de las vértebras adyacentes a los cuerpos vertebrales cementados.

Se puede relacionar la rigidez de una estructura con su módulo de elasticidad o módulo de Young, un valor físico determinado fácilmente... [Seguir leyendo]

1. Cemento óseo inyectable para el llenado óseo con unas propiedades mecánicas equivalentes a las del hueso esponjoso vertebral, caracterizado porque comprende: entre el 70% y el 99% en peso de un polímero acrílico combinado con un compuesto radiopaco de tipo inorgánico y entre el 1% y el 30% en peso de partículas sólidas flexibles hidrófilas calibradas que pueden absorber los líquidos fisiológicos sin crear una porosidad interconectada.

2. Cemento según la reivindicación anterior, caracterizado porque las partículas sólidas flexibles hidrófilas 10 calibradas se seleccionan de entre la gelatina, el poli (sebacato de glicerol) o una mezcla de los mismos.

3. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque las partículas sólidas flexibles hidrófilas calibradas presentan un diámetro medio comprendido entre 50 y 1000 μm.

4. Cemento según la reivindicación anterior, caracterizado porque las partículas sólidas flexibles hidrófilas calibradas presentan un diámetro medio comprendido entre 300 y 1000 μm.

5. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende entre el 10%

y el 20% en peso de partículas sólidas flexibles hidrófilas calibradas. 20

6. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el polímero acrílico comprende por lo menos un prepolímero de polimetacrilato de metilo y por lo menos un monómero de metacrilato de metilo.

7. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el compuesto radiopaco inorgánico es sulfato de bario o dióxido de circonio.

8. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el compuesto radiopaco inorgánico se combina con fosfato de calcio. 30

9. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende uno o más de los reactivos siguientes: un activador químico de la polimerización, preferentemente dimetilparatoluidina, un iniciador de la polimerización, preferentemente peróxidode benzoílo, un estabilizador, preferentemente la hidroquinona.

10. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque presenta un módulo de Young inferior a 1500 MPa.

11. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, obtenido a partir de una composición binaria que

comprende una fase en polvo P que comprende un polimetacrilato de metilo y una fase líquida L que comprende un metacrilato de metilo, caracterizado porque la relación P/L está comprendida entre 3 y 4, 6.

12. Cemento según la reivindicación anterior, caracterizado porque la relación P/L se encuentra comprendida preferentemente entre 3, 4 y 4. 45

13. Cemento según la reivindicación 11, caracterizado porque las partículas sólidas flexibles hidrófilas calibradas se incorporan en la fase en polvo P.

14. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el polvo de prepolímero

de polimetacrilato de metilo, el monómero de metacrilato de metilo y la composición radiopaca, por una parte, y las partículas sólidas flexibles hidrófilas, por otra parte, se proporcionan en una proporción en peso comprendida entre 2 y 100.

15. Cemento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el polvo de prepolímero 55 de polimetacrilato de metilo, el monómero de metacrilato de metilo y la composición radiopaca, por una parte, y las partículas sólidas flexibles hidrófilas, por otra parte, se proporcionan en una proporción en peso comprendida entre 4 y 9.

Módulo elástico (MPa)

FIGURA 1