Limpieza química de material biológico.

Una composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable que deriva de un tejido nativo de mamífero quese tornó exenta de residuos de detergente y modificación enzimática,

destinada a ser implantada para reparar oreemplazar una parte del cuerpo dañada o enferma, que contiene colágeno y elastina, donde la matriz de tejidocomprendetelopéptido de colágeno acelular, aproximadamente 93% en peso seco;

elastina, y

componentes no colagenosos donde dichos componentes representan menos del 5% de la composición totalbasado en el peso seco.

Limpieza química de material biológico Antecedentes de la invención

1. Campo de la invención:

Esta invención pertenece al campo de la ingeniería de tejidos. La invención apunta a tejidos colagenosos que fueron tratados para eliminar los componentes no colagenosos como células, residuos celulares y otros componentes de la matriz extracelular, como proteoglucanos y glucosaminoglucanos, que normalmente se encuentran en los tejidos nativos. El tratamiento del tejido con álcali, quelantes, ácidos y sales elimina los componentes que no son colagenosos de la matriz de tejido colagenoso mientras controla la cantidad de distensión y disolución para que la matriz de colágeno resultante conserve su organización estructural, integridad y propiedades de biorremodelación. El proceso evita la necesidad de utilizar detergentes y enzimas que afectan negativamente la compatibilidad de la célula, la fuerza y la capacidad de biorremodelación de la matriz de colágeno. La matriz de tejido colagenoso se utiliza para implantación, reparación o uso en un huésped mamífero.

2. Breve descripción de los antecedentes de la invención:

El campo de la ingeniería de tejidos combina los métodos de la ingeniería con los principios de las ciencias de la vida para entender las relaciones estructurales y funcionales en los tejidos de mamíferos normales y patológicos. El objetivo de la ingeniería de tejidos es el desarrollo y la aplicación final de sustitutos biológicos para restaurar, mantener o mejorar las funciones del tejido. (Skalak, R. y Fox, C.F., "Tissue Engineering", Alan R. Liss Inc. N.Y. (1988) ) .

El colágeno es la principal proteína estructural del cuerpo y constituye aproximadamente un tercio de la proteína corporal total. Constituye la mayor parte de la materia orgánica de la piel, los tendones, los huesos y los dientes y se encuentra como inclusiones fibrosas en la mayoría de las otras estructuras del cuerpo. Algunas de las propiedades del colágeno son su alta resistencia a la tracción; su capacidad de intercambio iónico, debida en parte a la unión de electrolitos, metabolitos y fármacos; su baja antigenicidad, debida al enmascaramiento de posibles determinantes antigénicos por la estructura helicoidal y su baja extensibilidad, semipermeabilidad y solubilidad. Además, el colágeno es una sustancia natural para la adhesión celular. Estas propiedades y otras hacen del colágeno un material adecuado para la ingeniería de tejidos y la fabricación de sustitutos biológicos implantables y prótesis biorremodelables.

Como el colágeno es un componente importante de esos sustitutos biológicos, es necesario un método para obtener cantidades suficientes de colágeno que sea de calidad uniforme. En la actualidad existe la necesidad de un mejor método para la eliminación de componentes no colagenosos como células, residuos celulares y otros componentes de la matriz extracelular, como proteoglucanos y glucosaminoglucanos, que normalmente se encuentran en tejidos nativos, para obtener una matriz de colágeno nativo sustancialmente puro. Se cree que algunas de estas estructuras no colagenosas que están presentes en los tejidos nativos son antigénicas y provocarán una respuesta inflamatoria crónica cuando se las implante en un huésped. Sin embargo, se dispone en el área de diversos métodos para la limpieza de dicho tejido colagenoso que han dado lugar a composiciones colagenosas con diferentes características. El método utilizado debe ser uno que mantenga las propiedades biológicas y físicas del colágeno y los tejidos colagenosos, adecuadas para usar en la ingeniería de tejidos.

En el área de tratamiento de un tejido colagenoso para producir esencialmente una matriz de colágeno, se han utilizado habitualmente detergentes y tensioactivos en la extracción de las células y los lípidos del tejido. Los detergentes como dodecil sulfato de sodio (SDS) son moléculas anfipáticas en las cuales la región hidrófoba se une a la proteína y se cree que aumenta la carga negativa de ésta. Cuando se implanta, el incremento de la carga produce distensión del tejido debida a una mayor unión de agua por la región hidrófila de la molécula y disminución de la estabilidad térmica del colágeno por interrupción de la unión del hidrógeno. La distensión abre la estructura de la molécula de colágeno haciéndola susceptible a enzimas celulares como la colagenasa y desestabiliza la matriz de colágeno para dar lugar a un constructo debilitado. (Courtman, et al., Journal of Biomedical Materials Research, 28:655-666, 1994) . Se cree además que los residuos de SDS permanecen unidos al colágeno y evitan que las células migren al implante. ( Wilson, GJ et al., Ann Thorac Surg, 60:S353-8., 1995; Bodnar E, et al. "Damage of aortic valve tissue caused by the surfactant sodium dodecyl sulfate, " Thorac Cardiovasc Surg, 34:82-85, 1986.) Debido a que los detergentes utilizados en un método de limpieza química se pueden unir indeseablemente al colágeno y alterar sus capacidades de biorremodelación en el tejido tratado, los inventores desarrollaron un método que elimina la necesidad de detergentes.

La limpieza química del tejido con enzimas como tripsina, pepsina y colagenasa es conocida en el área, pero su uso causará la modificación química de las moléculas de colágeno nativo y afectará negativamente la integridad estructural del constructo. Se conoce en el área el tratamiento enzimático de tejido colagenoso para la eliminación o modificación de proteínas asociadas a la matriz extracelular. Las proteasas como pepsina, tripsina, dispasa o termolisina se utilizan en la eliminación de telopéptidos de colágeno para producir colágeno atelopeptídico. Los telopéptidos de colágeno son la porción no-triple helicoidal de la molécula de colágeno y algunos investigadores han pensado que es débilmente antigénica mientras otros piensan que es responsable de las propiedades mecánicas fuertes del colágeno. La digestión limitada del tejido colagenoso eliminará los telopéptidos sin disociación de la matriz de colágeno del tejido, mientras que la digestión prolongada disociará las fibrillas de colágeno en monómeros de colágeno atelopeptídico. También se lo conoce en el área para modificar y eliminar los ácidos nucleicos de la matriz mediante enzimas que digieren el ARN y ADN endógenos a través del uso de ARNasa y ADNasa, respectivamente. Como el tratamiento con enzimas puede afectar la integridad estructural del colágeno, el presente método de la invención evita su uso.

Los métodos para obtener tejido colagenoso y estructuras tisulares de tejidos de mamíferos explantados, y los procesos para construir prótesis a partir de tejido, han sido investigados ampliamente para la reparación quirúrgica o para el reemplazo de órganos y tejidos. El tejido se trata por lo general para eliminar los componentes celulares y no colagenosos potencialmente citotóxicos, para dejar una matriz de tejido natural. También se ha investigado el procesamiento posterior, como la reticulación, la desinfección o el moldeado . Los métodos anteriores para el tratamiento de tejido colagenoso para eliminar los componentes del tejido de la matriz de tejido organizada empleaban detergentes, enzimas o promovían la distensión descontrolada de la matriz. WO 95/28183 para Jaffe, et al. da a conocer métodos para disminuir o evitar la mineralización postimplantación de válvula cardíaca bioprotésica. Los métodos dados a conocer proporcionan material biológico tornado acelular por autolisis controlada. La autolisis se realiza de manera controlada utilizando al menos una solución amortiguadora a un pH preseleccionado para permitir que las enzimas autolíticas presentes en el tejido degraden los componentes estructurales celulares. La patente de los Estados Unidos Nº 5, 007, 934 para Stone y, similarmente, la patente de los Estados Unidos Nº 5, 263, 984 para Li, et al. ambas dan a conocer un método de múltiples pasos para la limpieza química de tejido ligamentoso. El método utiliza un detergente para eliminar los lípidos asociados a membranas celulares o tejido colagenoso. La patente de los Estados Unidos Nº 5, 523, 291 para Janzen, et al. da a conocer una composición conminuta inyectable para implante, para aumentar el tejido blando derivado del ligamentum nuchae. El ligamento se trata con una serie de inmersiones en una solución fuertemente alcalina de hidróxido de sodio seguida de solución de ácido clorhídrico y después bicarbonato de sodio. La patente de los Estados Unidos Nº 5, 028, 695 para Eckmayer, et al. da a conocer un proceso para la fabricación de membranas de colágeno en las cuales el tejido colagenoso se trata repetidamente con un álcali fuerte y posteriormente con un ácido fuerte varias veces,... [Seguir leyendo]

1. Una composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable que deriva de un tejido nativo de mamífero que se tornó exenta de residuos de detergente y modificación enzimática, destinada a ser implantada para reparar o reemplazar una parte del cuerpo dañada o enferma, que contiene colágeno y elastina, donde la matriz de tejido comprende telopéptido de colágeno acelular, aproximadamente 93% en peso seco; elastina, y componentes no colagenosos donde dichos componentes representan menos del 5% de la composición total basado en el peso seco.

2. La composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable de la reivindicación 1 en la cual el tejido nativo de mamífero se selecciona del grupo que consiste en dermis, arteria, vena, pericardio, válvula cardíaca, duramadre, ligamento, hueso, cartílago, fascia e intestino.

3. La composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable de la reivindicación 1 o 2 en la cual el tejido nativo de mamífero comprende la túnica submucosa del intestino delgado.

4. La composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en la cual la matriz de tejido colagenoso se limpia químicamente.

5. La composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la cual la matriz de tejido colagenoso es estéril.

6. La composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en la cual la matriz de tejido colagenoso se extiende en capas que se unen para formar láminas multicapa, tubos o prótesis de forma compleja.

7. La composición de matriz de tejido colagenoso biorremodelable de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en la cual la matriz de tejido colagenoso es reticulada.