Agente de osteogénesis y procedimiento de producción.

Agente de osteogénesis a base de fosfato de calcio poroso con una estructura sinterizada isotrópica y poros distribuidos estadísticamente entre las partículas sinterizadas del fosfato de calcio en varios intervalos de tamaño discretos,

caracterizado por que presenta una porosidad compuesta por tres distribuciones de tamaño de poros discretas (I), (II) y (III), y los máximos de las tres distribuciones de tamaño de poros se encuentran en los intervalos de 0,5 a 10 μm (I), de 10 a 100 μm (II) y de 100 a 5000 μm (III), la porosidad posee una configuración geométrica irregular, las partículas sinterizadas del fosfato de calcio presentan un tamaño de partículas menor que 63 μm con un valor d50 en el intervalo de 5 a 20 μm, y la porción de poros interconectante de la porosidad está limitada a tamaños de poros menores que 10 μm; que se puede obtener por que se sintetiza un fosfato de calcio como sustancia de partida (C) a partir de sus materias primas de partida (A) y (B), seguidamente la sustancia de partida (C) sintetizada se tritura a un tamaño de grano menor que 63 μm con un valor d50 en el intervalo de 5 a 20 μm y se mezcla en una relación estequiométrica con una parte de sus sustancias de partida (A) y (B) que no han reaccionado, la mezcla se homogeneiza intensamente, seguidamente el agente de porosidad hidrógeno-carbonato de amonio calcinable o que se volatiliza se añade en fracciones de grano con valores d50 en el intervalo de 0,5 a 10 μm, de 10 a 100 μm y de 100 a 5000 μm, añadiéndose la fracción de grano del agente de porosidad con un valor d50 en el intervalo de 0,5 a 10 μm en una cantidad de 1 a 20% en masa, la fracción de grano del agente de porosidad con un valor d50 en el intervalo de 10 a 100 μm en una cantidad de 5 a 40% en masa y la fracción de grano del agente de porosidad con un valor d50 en el intervalo de 100 a 5000 μm en una cantidad de 1 a 40% en masa, en cada caso referido a la cantidad calculada de fosfato de calcio; los componentes de fosfato de calcio con las fracciones de los agentes de porosidad calcinables se homogeneízan sin trituración ulterior y seguidamente se compactan; los agentes de porosidad se separan mediante calentamiento; los cuerpos de fosfato de calcio porosos, no calcinados, se calientan a la temperatura de reacción/sinterización durante un tiempo necesario; los cuerpos sinterizados porosos se enfrían a continuación hasta la temperatura ambiente y se llevan a la forma deseada como granulado o pieza moldeada.

Agente de osteogénesis y procedimiento de producción

La invención se refiere a un agente de osteogénesis sintético, biorresorbible para el tratamiento de defectos de los huesos en el esqueleto humano o animal. Sirve para la reposición transitoria de un defecto del hueso, formando un carril guía para la regeneración ósea del defecto y, simultáneamente a la formación nueva de hueso, es resorbido por el organismo en un espacio de tiempo clínicamente apreciable.

Junto a materiales de sustitución ósea y agentes de osteogénesis de origen biológico se conocen también desde hace muchos años biomateriales sintéticos para la reposición de los defectos de huesos. Como un grupo de sustancias importante para este sector de aplicación se han establecido especialmente los fosfatos de calcio. En virtud de la similitud química con el componente mineral del hueso, se les otorga una importancia particular especialmente a los materiales con una estructura de hidroxiapatito en forma slnterizada, pero también no slnterlzada, como granulado o en forma de piezas moldeadas macizas. Ante todo en los últimos 2 años, los denominados "materiales cerámicos de vidrio bloactlvos" completaron, en el caso de los implantes no resorbibles, el surtido de los materiales para la sustitución ósea.

En general, se puede comprobar que el desarrollo de los materiales blocerámlcos y de materiales equiparables discurría en dos direcciones que, en relación con Indicaciones clínicamente relevantes, tienen ambos su legitimidad: materiales estables durante largo tiempo en el cuerpo, que se distinguen por una buena estabilidad hidrolítica frente a los fluidos corporales, y materiales blodegradables que se disuelven, en parte, lentamente en los fluidos corporales, se degradan en parte de forma celular, sin desencadenar reacciones de cuerpos extraños apreciables.

Especialmente, este último grupo de materiales ha adquirido una Importancia creciente para un concepto de la regeneración de los huesos, el cual parte del hecho de crear de nuevo el estado original y natural del hueso frente a la formación de un defecto, un modo de proceder que se designa como "restitutio ad ¡ntegrum". La formación nueva del hueso y la bio-resorción/biodegradación del agente de osteogénesis discurren en este caso simultáneamente, de manera que el agente de osteogénesis repone temporalmente el defecto, fomenta de manera osteoconductora, en calidad de carril guía, la reposición ósea del defecto y al mismo tiempo se adapta lo mejor posible a la velocidad de la formación del nuevo hueso, es resorbido por el cuerpo, de modo que el agente de osteogénesis puede desplegar, por una parte, todas sus propiedades osteoconductoras, pero por otra parte, no se convierte tampoco en una barrera para el crecimiento del nuevo hueso. Cuanto mejor estén adaptados entre sí los dos procesos, tanto más valioso cualitativamente se ha de valorar un agente de osteogénesis.

La capacidad de regeneración de un agente de osteogénesis no se determina sólo por su composición de los materiales. También sustancias de igual composición química pueden presentar un potencial de regeneración claramente distinto. El motivo de este comportamiento diferente estriba entonces, por norma general, en la microestructura del biomaterlal. De esta forma, hoy en día se reconoce la importancia de una microporosidad interconectante, así como el papel de macroporos en un material blocerámico para una integración ósea con éxito del material, al igual que también para su comportamiento en la resorción. Bajo este aspecto, el estado actual de la técnica se representa hoy en día por materiales biocerámicos que presentan estructuras sinterlzadas mlcroporosas y macroporosas y, en este caso, alcanzan porosidades totales de al menos 5% en vol.

Numerosas descripciones de inventos alcanzan ya, no obstante, porosidades totales aún más elevadas. En el documento EP 267624 se describe un material de sustitución ósea a base de fosfato de calcio que, en el caso de una porosidad total de hasta 75%, presenta poros abiertos y cerrados, otorgándose a los poros abiertos una Importancia particular en relación con la reacción de cuerpos extraños del implante. Particularmente, poros con un Intervalo de diámetros de ,1 a 5 pm deben conducir, después de una observación, a que las células de defensa propias del cuerpo no identifiquen ya más al material como un cuerpo extraño. Los poros abiertos pueden recorrer un amplio Intervalo de un tamaño medio de ,1 a 2 pm.

Con el documento DE 3717818 se protege un material de prótesis de huesos microporoso que se prepara a partir de fosfato de calcio poroso. Los granitos a base de fosfato de calcio poroso presentan celdillas abiertas iguales a o mayores que ,1 pm y menores que 1 pm. La porosidad total puede ascender hasta 9%. También este material se basa en la observación de que macrófagos adheridos no identifican al material como un cuerpo extraño cuando es recorrido suficientemente por el fluido corporal.

Según el documento DE 29922585 se reivindica un reponedor de los defectos óseos temporal que se caracteriza por microporos unidos de manera interconectante de un tamaño medio en el intervalo de ,5 a 1 pm, con una proporción de la porosidad total de 2 a 5%, y macroporos unidos de manera interconectante, al menos en parte,

de un tamaño medio en el intervalo de 5 a 1 pm con una proporción en la porosidad de 5 a 8%, en donde los macroporos unidos no de manera interconectante están unidos con sus vecinos a través de microporos, los macroporos presentan una configuración típicamente poliédrica y la porosidad total asciende a > 5% en vol.

Poros esféricos los presenta un material de sustitución ósea protegido en el documento DE 3425182 a base de fosfato de calcio con una porosidad de 4 a 9%, encontrándose los poros ampliamente esféricos en el intervalo de tamaños de 3 a 6 pm y estando unidos entre sí y con la superficie del cuerpo moldeado mediante canales de poros capilares con un diámetro de 1 a 3 pm. Los canales de poros se consiguen mediante una adición de fibras orgánicas a la mezcla de partida.

Igualmente poros esféricos los presenta un material de sustitución ósea según el documento DE 19581649 T1, estando presentes al mismo tiempo sobre la superficie del implante depresiones cóncavas para el estímulo del crecimiento del hueso. Los diámetros medios de los poros esféricos se encuentran en el intervalo de 3 a 2 pm. Al menos una parte de los macroporos está unida de manera interconectante. No se describen microporos adicionales.

Según el documento WO 1/1397 A1 y el documento DE 1994717 A1 se reivindican piezas moldeadas a base de un material de sustitución ósea y de osteogénesis resorbióle a base de beta-TCP poroso, que presentan una microporosidad interconectante y una macroporosidad dirigida en forma de poros tubulares incorporados mecánicamente. Los poros tubulares están orientados preferiblemente en la dirección del desarrollo del hueso.

El documento US 6521246 protege cuerpos moldeados inorgánicos a base de fosfato de calcio para su empleo para la curación de los huesos en seres vivos con una macroporosidad, mesoporosidad y microporosidad esencialmente uniformes en el caso de una porosidad total de al menos 3%, así como procedimientos para su producción. Por macroporosidad se entienden en este caso poros iguales o mayores que 1 pm, por mesoporosidad se entienden poros con diámetros entre 1 y 1 pm y por microporosidad se entienden poros menores que 1 pm. La porosidad total de todos los poros puede ascender hasta el 95%.

Según el documento WO 2/83194 se reivindica para su protección una bioestructura osteoconductora u osteoinductora a base de partículas unidas entre sí. Las partículas forman una matriz que presenta al menos una parte porosa y que puede consistir en hasta tres tipos de estructuras. La estructura base es una microestructura con una distribución unimodal del tamaño de poros en el caso de un tamaño de poros medio entre 1 y 5 pm. A ésta se la puede agregar, mediante técnica de impresión en 3D, los otros tipos estructurales de la mesoestructura y macroestrucura. Una bioestructura con varios tipos estructurales presenta entonces una distribución bimodal del tamaño de poros. Por bioestructura se entiende, según el documento WO 2/83194, un cuerpo moldeado creado a través de técnica de impresión en 3D con las características constructivas definidas con precisión.

Un procedimiento para la producción de un cuerpo moldeado similar lo protege el documento WO /42991. El cuerpo moldeado producido según este procedimiento presenta una macroporosidad, mesoporosidad y microporosidad esencialmente uniformes en el caso de una porosidad total de al menos 3%. Se solicita... [Seguir leyendo]

1. Agente de osteogénesis a base de fosfato de calcio poroso con una estructura sinterizada ¡sotrópica y poros distribuidos estadísticamente entre las partículas sinterizadas del fosfato de calcio en varios intervalos de tamaño discretos, caracterizado por que presenta una porosidad compuesta por tres distribuciones de tamaño de poros discretas (I), (II) y (III), y los máximos de las tres distribuciones de tamaño de poros se encuentran en los intervalos de ,5 a 1 pm (I), de 1 a 1 pm (II) y de 1 a 5 pm (III), la porosidad posee una configuración geométrica irregular, las partículas sinterizadas del fosfato de calcio presentan un tamaño de partículas menor que 63 pm con un valor dso en el intervalo de 5 a 2 pm, y la porción de poros interconectante de la porosidad está limitada a tamaños de poros menores que 1 pm; que se puede obtener por que se sintetiza un fosfato de calcio como sustancia de partida (C) a partir de sus materias primas de partida (A) y (B), seguidamente la sustancia de partida (C) sintetizada se tritura a un tamaño de grano menor que 63 pm con un valor dso en el intervalo de 5 a 2 pm y se mezcla en una relación estequiométrica con una parte de sus sustancias de partida (A) y (B) que no han reaccionado, la mezcla se homogeneiza intensamente, seguidamente el agente de porosidad hidrógeno-carbonato de amonio calcinable o que se volatiliza se añade en fracciones de grano con valores dso en el intervalo de ,5 a 1 pm, de 1 a 1 pm y de 1 a 5 pm, añadiéndose la fracción de grano del agente de porosidad con un valor dso en el intervalo de ,5 a 1 pm en una cantidad de 1 a 2% en masa, la fracción de grano del agente de porosidad con un valor dso en el intervalo de 1 a 1 pm en una cantidad de 5 a 4% en masa y la fracción de grano del agente de porosidad con un valor d5o en el intervalo de 1 a 5 pm en una cantidad de 1 a 4% en masa, en cada caso referido a la cantidad calculada de fosfato de calcio; los componentes de fosfato de calcio con las fracciones de los agentes de porosidad calcinables se homogeneízan sin trituración ulterior y seguidamente se compactan; los agentes de porosidad se separan mediante calentamiento; los cuerpos de fosfato de calcio porosos, no calcinados, se calientan a la temperatura de reacción/sinterización durante un tiempo necesario; los cuerpos sinterizados porosos se enfrían a continuación hasta la temperatura ambiente y se llevan a la forma deseada como granulado o pieza moldeada.

2. Agente de osteogénesis según la reivindicación 1, caracterizado por que las partes en volumen de las distribuciones de tamaño de poros discretas (I) a (III) para la distribución de tamaño de poros (I) se encuentra en el intervalo de 2 a 4% en vol., para la distribución de tamaño de poros (II) en el intervalo de 5 a 4% en vol. y para la distribución de tamaño de poros (III) en el intervalo de 1 a 4% en vol., no rebasando la porosidad total un valor de

85% en vol.

3. Agente de osteogénesis según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el fosfato de calcio se compone esencialmente y en particular en al menos 95% de alfa-trifosfato de calcio, beta-trifosfato de calcio, octafosfato de calcio, trifosfato de calcio modificado con metales alcalinos y/o alcalinotérreos, difosfato de calcio, carbonato apatito del tipo B, hidroxiapatito deficiente en calcio o sus mezclas.

4. Agente de osteogénesis según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el fosfato de calcio se compone preferiblemente de beta-trifosfato de calcio con una pureza de las fases > 99% en masa referido a la fase extraña hidroxiapatito.

5. Agente de osteogénesis según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que está configurado como granulado y se presenta en diferentes fracciones de granulado en un intervalo de tamaños entre 5 y 1. pm.

6. Agente de osteogénesis según la reivindicación 5, caracterizado por que el granulado presenta una configuración geométrica esencialmente no unitaria.

7. Agente de osteogénesis según la reivindicación 5, caracterizado por que el granulado presenta una configuración geométrica esencialmente unitaria.

8. Agente de osteogénesis según la reivindicación 7, caracterizado por que el granulado presenta esencialmente una configuración de esfera.

9. Agente de osteogénesis según las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado por que los máximos de las distribuciones de tamaño de poros discretas (II) o (III) presentan un valor menor que la mitad del tamaño medio del granulado de una fracción de granulado y preferiblemente se encuentra en un intervalo entre 1 y 5% del tamaño de granulado medio de una fracción de granulado.

1. Agente de osteogénesis según la reivindicación 1, caracterizado por que está configurado como cuerpo moldeado con un diseño geométrico definido.

11. Agente de osteogénesis según la reivindicación 1, caracterizado por que adicionalmente a una porosidad estadística presenta una porosidad orientada en forma de poros tubulares.

12. Agente de osteogénesis según las reivindicaciones 1 y 11, caracterizado por que la porosidad de tubos orientada está configurada por taladros mono-, bi- o tri-dimensionales incorporados mecánicamente en un intervalo de diámetros de ,5 a 2 mm, y la porosidad total a base de porosidad estadística y porosidad de los tubos no rebasa un valor de 85% en vol.

13. Agente de osteogénesis según las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que el cuerpo moldeado compacto presenta una distribución de tamaño de poros desde el borde al núcleo, graduada en tamaño y volumen, presentándose preferiblemente en la zona de borde las distribuciones de tamaño de poros (I) y/o (II), en particular con una porosidad total de hasta 35% en vol., en la zona del núcleo las distribuciones de tamaño de poros (I) y/o (II) y/o (III), en particular hasta una porosidad total de 85% en vol., presentando en particular la zona de borde un intervalo de 1% a 4% y la zona del núcleo de 6% a 9% de la magnitud mayor del implante perpendicular a la dirección de tracción o bien paralela a la solicitación de la flexión.

14. Agente de osteogénesis según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que sobre su superficie y/o en su estructura de poros interna presenta en una concentración adecuada y eficaz sustancias antibacterianas, fomentadoras de la cicatrización, fomentadoras del crecimiento del hueso y/o inhibidoras de la coagulación.

15. Agente de osteogénesis según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que se presenta en dimensiones y formas estandarizadas, preferiblemente como cubo, cuadrado, cilindro o cuña.

16. Agente de osteogénesis según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque presenta una forma referida a la indicación, preferiblemente como sutura de trepanación, aumento alveolar o cuerpo de relleno para jaulas para la sustitución del cuerpo vertebral.

17. Procedimiento para la producción de un agente de osteogénesis consistente en fosfato de calcio con estructura sinterizada isotrópica y poros estadísticamente distribuidos en varias distribuciones de tamaño discretas a través de la vía de síntesis de una reacción de cuerpos sólidos inducida térmicamente a partir de sustancias de partida y agentes de porosidad en sí conocidos, su mezcladura homogénea y sinterización, caracterizado porque se sintetiza un fosfato de calcio como sustancia de partida (C) a partir de sus sustancias de partida (A) y (B), seguidamente la sustancia de partida (C) sintetizada se tritura aun tamaño de grano menor que 63 pm con un valor dso en el intervalo de 5 a 2 pm, y se mezcla en una relación estequiométrica con una porción de sus sustancias de partida (A) y (B) que no han reaccionado, la mezcla se homogeneiza intensamente, seguidamente el agente de porosidad hidrógeno- carbonato de amonio calcinable o que se volatiliza se añade en fracciones de grano con valores dso en el intervalo de ,5 a 1 pm, de 1 a 1 pm y de 1 a 5 pm, añadiéndose la fracción de grano del agente de porosidad con un valor d5 en el intervalo de ,5 a 1 pm en una cantidad de 1 a 2% en masa, la fracción de grano del agente de porosidad con un valor dso en el intervalo de 1 a 1 pm en una cantidad de 5 a 4% en masa y la fracción de grano del agente de porosidad con un valor dso en el intervalo de 1 a 5 pm en una cantidad de 1 a 4% en masa, en cada caso referido a la cantidad calculada de fosfato de calcio; los componentes de fosfato de calcio con las fracciones de los agentes de porosidad calcinables se homogeneízan sin trituración ulterior y seguidamente se compactan; los agentes de porosidad se separan mediante calentamiento; los cuerpos de fosfato de calcio porosos, no calcinados, se calientan a la temperatura de reacción/sinterización durante un tiempo necesario; los cuerpos sinterizados porosos se enfrían a continuación hasta la temperatura ambiente y se llevan a la forma deseada como granulado o pieza moldeada.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque como agente de porosidad se utiliza hidrógeno- carbonato de amonio.

19. Procedimiento según la reivindicación 17 ó 18, caracterizado por que a la sustancia de partida (C) sintetizada se añade la mezcla que no ha reaccionado de sus sustancias de partida (A) y (B) que no han reaccionado en la relación molar 1:2 en una cantidad entre 1 y 5% en masa, referido a la cantidad de sustancia de partida (C).

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado por que en el caso de la sustancia de partida (C) se trata de trifosfato de calcio, preferiblemente de beta-trifosfato de calcio con una pureza de las fases £ 99% en masa, y en el caso de las sustancias de partida (A) y (B) que no han reaccionado se trata de carbonato de calcio e hidrógeno-fosfato de calcio.

21. Procedimiento según la reivindicación 19 ó 2, caracterizado por que la compactación de la mezcla de la sustancia de partida (C) sintetizada, de la porción de la mezcla de sus sustancias de partida (A) y (B) que no han

reaccionado en la relación molar 1:2, así como de los agentes de porosidad tiene lugar de forma isostática a una presión de compresión de 1 a 25 MPa.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado por que la mezcla compactada de la sustancia de partida (C) sintetizada, de la mezcla de sus sustancias de partida (A) y (B) que no han reaccionado en

la relación molar 1:2, así como del agente de porosidad calcinable se calienta con una velocidad de calentamiento en el intervalo de ,5 a 5 K/min en el intervalo de 1373 a 1573 K, se mantiene a esta temperatura preferiblemente durante 24 a 72 horas y, a continuación, se enfría de nuevo a la temperatura ambiente con una velocidad de enfriamiento de ,5 a 5 K/min.

23. Procedimiento según la reivindicación 22, caracterizado por que en el caso del tratamiento térmico controlado se 1 utiliza una etapa de reposo de la temperatura adicional en el intervalo de 1123 a 1223 K.