Nanosuperficie.

Un componente biocompatible, que comprende un substrato que tiene una superficie que comprende:

a) una microestructura que comprende unas fositas separadas por mesetas y nervios; y

b) una nanoestructura primaria que está superpuesta sobre dicha microestructura, cuya nanoestructura primaria comprende unas depresiones dispuestas en una formación ondular;

caracterizado porque comprende además una nanoestructura secundaria que comprende unos salientes discretos que están superpuestos sobre dicha nanoestructura primaria en un patrón uniformemente distribuido que tiene la forma de crestas redondeadas

Nanosuperficie Campo de aplicación de la invención El presente invento se refiere a un componente biocompatible que tiene propiedades perfeccionadas para su implantación en el tejido óseo.

Antecedentes técnicos Para implantar implantes ortopédicos o dentales, en general implantes metálicos, en la actualidad se usa con frecuencia un procedimiento de una etapa.

En el procedimiento de una etapa, una primera pieza del implante, tal como un portapieza dental, se coloca en general quirúrgicamente en el tejido óseo, y un tapón de cicatrización o pieza secundaria del implante, tal como un apoyo, se fija luego a la primera pieza del implante directamente después de la intervención quirúrgica. Luego se deja que el tejido blando cicatrice alrededor del tapón de cicatrización o pieza secundaria del implante. Cuando se ha usado el tapón de cicatrización, se retira después de unas pocas semanas o meses sin ninguna intervención quirúrgica y las piezas secundarias del implante, tales como un apoyo y una corona provisional, se fijan a la primera pieza del implante. El procedimiento de una etapa se describe, por ejemplo, en L. Cooper y colaboradores, “Una evaluación multicentros de 12 meses de implantes de un solo diente recuperados después de la cirugía de una etapa”, “The International Journal of Oral & Maxilofacial Implants, Vol 16, Nº 2, (2001) .

El procedimiento en dos etapas, que en algunos casos dentales todavía es preferible, implica generalmente en una primera etapa colocar quirúrgicamente una primera pieza de implante, tal como un portapieza dental, en el tejido óseo, donde se le deja que descanse sin carga e inmóvil durante un período de cicatrización, a menudo de tres meses o más, con el fin de permitir que el tejido óseo crezca sobre la superficie del implante para dejar que el implante se fije bien al tejido óseo, dejando que el tejido blando que cubre la zona del implante cicatrice sobre el implante. En una segunda etapa, el tejido blando que cubre el implante se abre y las piezas secundarias del implante, tales como un apoyo dental o un diente de restitución, se fijan a la primera pieza del implante tal como dicho portapieza, formando la estructura final del implante. Este procedimiento ha sido descrito, , por ejemplo, por Branemark y colaboradores en la publicación titulada “Implantes óseo-integrados en el tratamiento de una mandíbula desdentada, Experiencia de un período de 10 años, Almquist & Wiksell International, Estocolmo, Suecia.

Sin embargo, el hecho de que el implante no deba someterse a carga durante el período de cicatrización, significa que las piezas secundarias del implante no podrían fijarse a la primera pieza del implante o usarse durante el período de cicatrización. A la vista de la incomodidad en relación de asociación con este hecho, es conveniente minimizar el período de tiempo necesario para la primera etapa anteriormente mencionada, o incluso realizar todo el procedimiento de implantación en una sola operación, es decir, usar el procedimiento de una sola etapa.

Sin embargo, el hecho de que el implante no deba someterse a carga durante el período de cicatrización, significa que las piezas secundarias del implante no podrían fijarse a la primera pieza del implante o usarse durante el período de cicatrización. A la vista de la incomodidad en relación de asociación con este hecho, es conveniente minimizar el período de tiempo necesario para la primera etapa anteriormente mencionada, o incluso realizar todo el procedimiento de implantación en una sola operación, es decir, usar el procedimiento de una sola etapa.

Para algunos pacientes, se podría considerar mejor la solución de esperar como mínimo tres meses antes de cargar funcionalmente el implante, para ambos procedimientos de una y dos etapas. Sin embargo, una alternativa que utiliza el procedimiento de una sola etapa consiste en poner en funcionamiento el implante directamente después de la implantación (carga inmediata) o unas pocas semanas después de la implantación (carga temprana) . Estos procedimientos, por ejemplo, han sido descritos por D. M. Esposito, páginas 836-837 de la publicación titulada “El titanio en medicina, Ciencia de los materiales, Ciencias de las superficies, Ingeniería, Respuestas biológicas y Aplicación médica”, Springer-Verlag (2001) .

Es esencial que el implante establezca una estabilidad y una ligazón entre el implante y el tejido óseo que sean suficientes para permitir la carga inmediata o la carga temprana del implante anteriormente mencionadas. Hay que hacer notar también que una carga inmediata o una carga temprana del implante podrían ser beneficiosas para la formación del hueso.

Algunos de los metales o aleaciones, como el titanio, el zirconio, el hafnio, el niobio, o sus aleaciones, que se usan para implantes en huesos, son capaces de formar una ligazón relativamente fuerte con el tejido óseo, una ligazón que podría ser tan fuerte como el tejido óseo per se y a veces aún más fuerte. El ejemplo más notable de esta clase de material metálico para implante es el titanio y sus aleaciones, cuyas propiedades a este respecto se han conocido desde aproximadamente 1950. La ligazón entre el metal y el tejido óseo se ha denominado “óseo-integración” (Albrektsson T, Branemark P.I., Hansson H A, Lindström J., “Implantes de titanio óseo-integrados. Requisitos para asegurar un anclaje directo en el hueso de larga duración en el hombre”, Acta Orthop Scand, 52: 155-170 (1981) .

Habría que hacer notar que, en contacto con el oxígeno, el titanio, el zirconio, el hafnio, el tántalo, el niobio y sus aleaciones se cubren instantáneamente de un óxido natural. Este óxido natural, sobre los implantes de titanio, podría consistir en titanio (IV) , dióxido de titanio (TiO2) con cantidades poco importantes de Ti2O3, TiO y Ti3O4.

Aunque la ligazón entre el metal (oxidado) , por ejemplo el titanio, podría ser comparativamente fuerte, es conveniente intensificar esta ligazón.

Existen hasta la fecha varios métodos para tratar implantes metálicos con el fin de obtener una fijación mejor del implante, y por tanto una óseo-integración perfeccionada. Algunos de ellos implican alterar la morfología del implante, por ejemplo mediante la creación de irregularidades en la superficie del implante para aumentar la rugosidad de la superficie en comparación con una superficie sin tratar. Se cree que un aumento en la rugosidad de la superficie, que proporciona un contacto y una zona de fijación más amplios entre el implante y el tejido óseo, aporta una retención mecánica y una resistencia mecánica mejores entre el implante y el hueso. Es bien conocido en la técnica que se puede proveer una rugosidad de superficie , por ejemplo, por pulverización con plasma, tratamiento con chorro abrasivo, o ataque por vía ácida.

Además, es sabido que los osteoblastos, es decir, las células que forman los huesos, detectan y reaccionan a múltiples propiedades físicas y químicas de la superficie subyacente. La formación del hueso en la superficie de un implante requiere la diferenciación de las células madre en osteoblastos secretores para producir una matriz extracelular desmineralizada (en adelante ECM) , y la calcificación subsiguiente de esta matriz, según ha descrito,

por ejemplo, Anselme K, en la publicación titulada “ Adherencia de osteoblastos en biomateriales”, Biomaterials 21, 667-681 (2000) .

La alteración de las propiedades químicas de la superficie del implante se ha usado frecuentemente para conseguir una fijación mejor del implante al tejido óseo. Varios métodos implican la aplicación de un estrato de material cerámico, tal como hidroxiapatito, en la superficie del implante, con el fin de mejorar la ligazón del implante al hueso, dado que el hidroxiapatito está relacionado químicamente con el hueso. El documento US (7.169.317 (Beaty) describe un método para preparar la superficie de un implante de hueso que comprende la retirada del óxido natural de la superficie del implante, atacar al ácido o tratar de otro modo la superficie del implante resultante para producir una rugosidad superficial sustancialmente uniforme, y depositar sobre la misma partículas discretas de un material que incremente el crecimiento del hueso tal como hidroxiapatito, minerales de hueso y proteínas morfógenéticas. Las etapas de ataque al ácido y deposición se realizan preferiblemente en ausencia de oxígeno no reaccionado mediante el uso de una atmósfera inerte.

Sin embargo, un inconveniente común con los revestimientos que comprenden hidroxiapatito es que podrían ser frágiles o formar escamas o desprenderse de la superficie del implante... [Seguir leyendo]

1. Un componente biocompatible, que comprende un substrato que tiene una superficie que comprende:

a) una microestructura que comprende unas fositas separadas por mesetas y nervios; y

b) una nanoestructura primaria que está superpuesta sobre dicha microestructura, cuya nanoestructura primaria comprende unas depresiones dispuestas en una formación ondular;

caracterizado porque comprende además una nanoestructura secundaria que comprende unos salientes discretos que están superpuestos sobre dicha nanoestructura primaria en un patrón uniformemente distribuido que tiene la forma de crestas redondeadas.

2. Un componente biocompatible según la reivindicación 1, en donde dicha microestructura tiene un diámetro de fosita en el intervalo de 0, 5 a 15 µm, preferiblemente en el intervalo de 1 a 10 µm; una profundidad el intervalo desde 0, 1 a 2, 5 µm, y preferiblemente , en el intervalo desde 0, 1 a 1 µm, y la distancia entre fositas mutuamente adyacentes está en el intervalo desde 0 a 10 µm.

3. Un componente biocompatible según la reivindicación 1 ó 2, en donde dichas depresiones de dicha nanoestructura primaria tienen un diámetro en el intervalo desde 10 nm a 1 µm, preferiblemente en el intervalo de 10 nm a 600 nm, , y más preferiblemente en el intervalo de 10 nm a 500 nm; , y una profundidad en el intervalo desde 10 nm a 300 nm, preferiblemente en el intervalo de 30 a 150 nm.

4. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el diámetro de una depresión individual de dicha nanoestructura primaria excede a la profundidad de dicha depresión individual.

5. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicho diámetro de una depresión de dicha nanoestructura primaria es menor que el diámetro de una fosita de dicha microestructura sobre la que está superpuesta dicha depresión, y dicha profundidad de una depresión de dicha nanoestructura primaria es menor que la profundidad de una fosita de dicha microestructura sobre la que está superpuesta dicha depresión.

6. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde como mínimo una parte de un límite de una depresión de dicha nanoestructura primaria constituye al menos una parte de un límite de otra depresión de dicha nanoestructura primaria.

7. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde dicho componente se ha sometido a un tratamiento mecánico de superficie, por ejemplo por chorro abrasivo.

8. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho substrato consiste en titanio o una aleación del mismo, circonio o una aleación del mismo, hafnio o una aleación del mismo, niobio o una aleación del mismo, tántalo o una aleación del mismo, o una aleación de cromo-vanadio, o cualquier combinación de los mismos.

9.. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho substrato al menos en parte consiste en titanio o en una aleación de titanio.

Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde dicho sustrato consiste en titanio.

11. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicha microestructura y dicha nanoestructura primaria comprenden un óxido metálico.

Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde dicha nanoestructura secundaria tiene un diámetro de crestas en el intervalo de 20 a 550 nm, preferiblemente en el intervalo de 20 a 150 nm; una altura media de crestas en el intervalo de 5 a 200 nm, preferiblemente en el intervalo de 5 a 100 nm, y una distancia entre crestas en el intervalo desde 10 a 450 nm, preferiblemente en el intervalo de entre 40 a 200 nm.

13. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde dicha nanoestructura secundaria comprende una densidad de crestas en el intervalo de 15 a 150 crestas/m2, y preferiblemente en el intervalo de 50 a 130 crestas/m2.

14. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 13, en donde dichos nanoelementos comprenden un óxido metálico.

15. Un componente biocompatible según la reivindicación 14, en donde dichos nanoelementos comprenden óxido de titanio.

16. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en donde dicha superficie comprende un material intensificador de crecimiento del hueso.

17. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en donde como mínimo una parte de dichos nanoelementos comprenden un material intensificador de crecimiento del hueso.

18. Un componente biocompatible según la reivindicación 16 o 17, en donde dicho material intensificador de crecimiento del hueso comprende iones metálicos o una sal de los mismos seleccionada del grupo que consiste en iones de titanio, iones de magnesio, iones de calcio, iones de litio, iones de estroncio, o cualquier combinación de los mismos 19. Un componente biocompatible según la reivindicación 16 o 17, en donde dicho material intensificador de 10 crecimiento del hueso comprende iones de litio.

20. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 16, 17 o 19, en donde dicho material intensificador de crecimiento del hueso comprende iones de estroncio.

21. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en donde dicho componente

es un componente dental seleccionado del grupo que consiste en un implante, un accesorio, un apoyo, un implante 15 de una piezas, y combinaciones de los mismos.

22. Un componente biocompatible según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en donde dicho componente es un componente ortopédico.

Digital Instruments Nanoscope Tamaño de barrido 2, 000 µmVelocidad de barrido 0, 7978 HzNúmero de muestras 256 Datos de imagen PesoEscala de datos 100, 0 nm

Desviación típica: 1, 44 μm

Desviación típica: 1, 26 μm

Desviación típica: 48 nm

Desviación típica: 22, 9 nm

Desviación típica:54, 9 nm

X 10 5 células/ml