Recubrimiento bioactivo para implantes.

Procedimiento para recubrir un implante dental médico a base de metal,

caracterizado porque el implante,al menos en una zona expuesta al hueso en el estado implantado, se sumerge en una disolución acuosacon iones estroncio, y el recubrimiento se forma en una oxidación anódica plasmoquímica, encontrándosela densidad de corriente por encima de 5 mA/cm2 y modulándose la tensión aplicada con una frecuencia deal menos 500 Hz.

Recubrimiento bioactivo para implantes Sector de la técnica La presente invención se refiere a un recubrimiento que mejora la osteointegración para implantes metálicos para su inserción al menos parcial en el hueso. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para producir un recubrimiento de este tipo y a usos de los implantes.

Estado de la técnica

Las partes lesionadas o dañadas del tejido duro del cuerpo humano se restauran o se refuerzan mecánicamente de la mejor manera usando tejido duro propio del cuerpo. Por diversos motivos, esto no siempre es posible y por tanto en muchos casos se utiliza material sintético como material de sustitución temporal (biodegradable o que puede retirarse de manera posoperatoria) o permanente.

Los implantes, que se anclan principalmente en el tejido duro, sirven para la sustitución temporal o permanente o para soportar partes del cuerpo humano dañadas por un accidente, desgaste, síntomas carenciales o enfermedad o degeneradas de otro modo. Se denomina implante normalmente a un material sintético, químicamente estable, que se introduce en el cuerpo como sustito plástico o para el refuerzo mecánico (véase por ejemplo Roche Lexikon Medizin, Urban & Fischer, (Ed.) ; 5ª Ed. 2003) . La función de ayuda y sustitución en el cuerpo se asume basándose en las propiedades mecánicas y el diseño del implante. Así, desde hace muchos años se utilizan clínicamente de manera satisfactoria por ejemplo prótesis de cadera y de la articulación de la rodilla, implantes de columna vertebral y materiales para osteosíntesis (tratamiento de fracturas óseas) . Debido a la función de estabilización, absorción de carga y/o transmisión de carga que deben asumir tales implantes muy a menudo se usan como material de trabajo para su producción metales o aleaciones metálicas. Metales o aleaciones metálicas típicos, que se utilizan para implantes en el sector de los tejidos duros, son titanio, aleaciones de titanio, acero fino o aleaciones de cobaltocromo. Para el anclaje de los implantes y la compatibilidad de los implantes en la superficie límite superficie del implante/tejido adyacente, la superficie del implante tiene una gran importancia. Mediante una modificación de la superficie del implante puede acelerarse el proceso de curación.

Para el tratamiento de superficie y la estructuración de superficie se usan los métodos más diversos, véase por ejemplo Titanium in Medicine, Material Science, Surface Science, Engineering, Biological Responses and Medical Applications Series: Engineering Materials, (Brunette, D.M.; Tengvall, P.; Textor, M.; Thomsen, P. (Eds.) ) ; y las referencias mencionadas en el mismo.

Están muy establecidas las películas superficiales que contienen fosfato de calcio, que pueden generarse, por ejemplo, mediante procedimientos de inyección térmicos, procedimientos sol-gel o procedimientos electroquímicos sobre superficies de implantes. Los recubrimientos de fosfato de calcio presentan, debido a su similitud química con la fase mineral del hueso, una buena biocompatibilidad. En función de la solubilidad del recubrimiento de fosfato de calcio pueden incorporarse iones calcio y fosfato al hueso, con lo que se produce una unión más estable entre el implante y el tejido óseo circundante. Además, el recubrimiento de fosfato de calcio puede estar configurado de tal manera que se produce una estructura de poros abiertos, en la que crecen y pueden anclarse células óseas. Esta propiedad denominada osteoconductividad del recubrimiento promueve una rápida estabilización del implante en el tejido circundante.

Sin embargo, puede verse una desventaja esencial de los recubrimientos de fosfato de calcio en que estos recubrimientos no estimulan activamente el proceso de curación del tejido óseo, es decir que no actúan de manera osteogénica. Por tanto, en los últimos tiempos se ha hecho un gran esfuerzo para recubrir superficies de implantes con sustancias que puedan desarrollar una acción osteogénica u osteoinductiva. Se consideran sustancias con acción osteoinductiva por ejemplo los factores de crecimiento, tales como las denominadas proteínas morfogénicas óseas (BMP, Bone Morphogenetic Proteins) . También sustancias de bajo peso molecular pueden influir en los procesos de formación ósea y degradación ósea. Como sustancias osteogénicas de este tipo se conocen por la bibliografía, por ejemplo, bisfosfonatos, estatinas o sales de estroncio solubles en agua (por ejemplo ranelato de estroncio) . En la actualidad estas sustancias ya se utilizan en el tratamiento de la osteoporosis (véase por ejemplo Biskoping, D. M.: Expert Opin. Invest. Drugs 12 (2003) , 611-621) . Los compuestos de bajo peso molecular de este tipo son de especial interés para conseguir propiedades osteogénicas de superficies de implantes, dado que en comparación con proteínas tales como las BMP por regla general son menos sensibles a los procedimientos de esterilización convencionales para implantes. Entre las sustancias de bajo peso molecular con posible acción osteogénica son de especial interés las sales de estroncio solubles en agua, dado que se conoce que estos compuestos tanto activan las células formadoras de hueso (osteoblastos) como inhiben las células degradadoras de hueso (osteoclastos) (Marie, P. J., Ammann, P., Boivin, G., Rey, C.: Calcif. Tissue Intern. 69 (2001) , 121-129) . Por tanto, las sales de estroncio solubles en agua tales como el ranelato de estroncio ya se utilizan clínicamente como fármacos para la aplicación sistémica en la osteoporosis (Reginster, J. Y.: Curr. Pharmaceut. Design 8 (2002) , 19071916) .

En el pasado se han hecho muchos esfuerzos para inmovilizar sustancias de alto o bajo peso molecular que mejoran la osteointegración sobre superficies de implantes no recubiertas así como recubiertas con fosfato de calcio o de otro modo. Dado que una inmovilización puramente por adsorción sobre superficies de implantes, por ejemplo mediante inmersión o pulverización de las mismas con disoluciones adecuadas de las sustancias que mejoran la osteointegración, conlleva la desventaja de una lavado rápido de las sustancias fuera de la superficie, se propusieron diferentes procedimientos de inmovilización duradera. Ejemplos son la fijación covalente de bisfosfonatos sobre superficies de fosfato de calcio (Peter B. et al., Local deliver y of bisphosphonate from coated orthopedic implants increases implants mechanical stability in osteoporotic rats., J Biomed Mater Res A. Enero de 2006; 76 (1) : 133-43) o el recubrimiento de implantes metálicos con suspensiones de polímeros resorbibles y BMP (Schmidmaier et al., Collective review: bioactive implants coated with poly (D, L-lactide) and growth factors IGF-I, TGF-betal, or BMP-2 for stimulation of fracture healing, J Long Term Eff Med Implants. 2006; 16 (1) : 61-9) . Sin embargo, pueden verse desventajas esenciales de todos estos procedimientos en que la aplicación del componente que mejora la osteointegración está asociada con una alta complejidad técnica y son necesarias sustancias auxiliares adicionales tales como polímeros, disolventes orgánicos o agentes de acoplamiento, que pueden influir negativamente en el comportamiento de crecimiento de los implantes. En caso de una inmovilización deseable de sales de estroncio solubles en agua sobre superficies de implantes existe también el objetivo de una liberación controlada constante de dosis reducidas de iones estroncio desde la superficie del implante a lo largo de un periodo de tiempo de varios días a semanas, dado que es sabido que una sobredosificación de iones estroncio puede conducir a efectos citotóxicos. En la actualidad no se conocen recubrimientos de implantes que cumplan con tales requisitos.

El documento EP 1 481 696 describe un procedimiento para producir un implante con un recubrimiento de apatita cerámico, sustituido con estroncio, bioactivo. Para ello, el implante aún no recubierto se sumerge en una disolución de iones estroncio, iones calcio e iones fosfato, entonces a un valor de pH de 5 - 8, se incuba durante una duración de varias horas y una temperatura de entre 30ºC y 50ºC. A continuación se seca el implante. Se afirma que esta incubación conduce a un recubrimiento de apatita, en el que parte de los iones Ca están sustituidos por iones estroncio. No se hacen declaraciones sobre las propiedades de adherencia de una película de este tipo. Sin embargo, se muestra que los recubrimientos de apatita de este tipo presentan una adherencia insuficiente sobre el sustrato subyacente, ya sea metálico o cerámico.

Por el documento WO 03/039609 se conoce un procedimiento para recubrir implantes, en el que se produce una película que comprende varias capas sobre un implante de titanio, limpiando electrolíticamente... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para recubrir un implante dental médico a base de metal, caracterizado porque el implante, al menos en una zona expuesta al hueso en el estado implantado, se sumerge en una disolución acuosa con iones estroncio, y el recubrimiento se forma en una oxidación anódica plasmoquímica, encontrándose la densidad de corriente por encima de 5 mA/cm2 y modulándose la tensión aplicada con una frecuencia de al menos 500 Hz.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se trata de un implante a base de titanio. 10

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disolución contiene adicionalmente iones fosfato, en particular preferiblemente en una concentración en el intervalo de 0, 03 0, 2 mol/l.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la disolución contiene adicionalmente iones calcio, en particular preferiblemente en una concentración en el intervalo de 0, 06 0, 12 mol/l.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los iones estroncio se introducen previamente en la disolución en una concentración en el intervalo de 0, 01 - 0, 03 mol/l, en particular preferiblemente en el intervalo de 0, 01 - 0, 02 mol/l.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el implante se pone en contacto de manera anódica, porque adicionalmente se sumerge un cátodo de acero fino en el baño y se desencadena la oxidación con una corriente continua, aplicándose una tensión preferiblemente creciente en el transcurso del tiempo de recubrimiento en el intervalo d.

10. 500 V en particular preferiblemente de 200300 V.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque se usa corriente continua pulsada con una 30 frecuencia en el intervalo de 0, 5-2 kHz con un factor de trabajo de desde 1:2 hasta 2:1.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la densidad de corriente se encuentra por encima de 10, en particular preferiblemente por encima de 50 mA/cm2.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el implante se estructura en la superficie antes del recubrimiento, en particular preferiblemente mediante un tratamiento por radiación.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el implante tras una o varias operaciones de recubrimiento se lava con agua, en particular preferiblemente agua destilada, y a continuación se seca, y/o porque el recubrimiento sobre el sustrato presenta una fuerza adhesiva de al menos 3 MPa, en particular preferiblemente de al menos 8 MPa, y/o porque el recubrimiento presenta una estructura porosa con una densidad de poros de desde 104 hasta 107 poros/mm2 y/o un tamaño de poro promedio de entre 0, 2 y 5 μm y/o presenta un grosor en el intervalo de desde 0, 5-50 μm.

11. Recubrimiento bioactivo que se adhiere sobre un sustrato, caracterizado porque puede producirse o se produce según un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores.

12. Recubrimiento bioactivo que se adhiere firmemente sobre un sustrato según la reivindicación 11 para

implantes médicos e implantes dentales, caracterizado porque el recubrimiento contiene iones estroncio en forma de compuestos de estroncio difícilmente solubles en medios acuosos, el contenido en estroncio en el recubrimiento asciende a del 1 al 50 por ciento en átomos, en particular preferiblemente a.

5. 15 por ciento en átomos, y el recubrimiento tiene una estructura porosa con una densidad de poros de desde 104 hasta 107 poros/mm2 y un tamaño de poro promedio de entre 0, 2 y 5 μm, encontrándose preferiblemente los iones 55 estroncio en forma de un fosfato de estroncio, preferiblemente en forma amoría o nanocristalina, y/o presentando el recubrimiento un grosor en el intervalo de 0, 5-50 μm.

13. Recubrimiento según una de las reivindicaciones 11-12, caracterizado porque contiene iones estroncio, que están incrustados en una estructura de óxido mixto, en particular en una estructura de óxido mixto que 60 contiene titanio y/o calcio, en particular preferiblemente en una estructura de perowskita del recubrimiento, y/o porque el recubrimiento contiene un porcentaje de desde el 20 hasta el 95 por ciento en átomos de óxido de metal, compuesto por uno o varios metales o mezclas de diferentes óxidos de metal, tratándose en el caso del óxido de metal preferiblemente de dióxido de titanio.

14. Sustrato en forma de un implante con un recubrimiento según una de las reivindicaciones 11-13, caracterizado porque el sustrato contiene uno de los elementos Ti, Ta, Nb, Zr, Al, Ca, Mg, V o sus aleaciones, estando cubierto el sustrato preferiblemente de manera completa o parcial con el recubrimiento.

15. Uso del recubrimiento bioactivo según una de las reivindicaciones 11-13, para el acabado completo o parcial de superficies metálicas de implantes en el sector médico y dental, siendo las superficies metálicas preferiblemente lisas, estructuradas y/o porosas.