Composición de pasta de cemento hidráulico biológico premezclado y uso de la misma.

Una pasta de cemento premezclada para uso en aplicaciones médicas o dentales,

dicha pasta de cemento comprende:

al menos un compuesto de silicato de calcio; y

al menos un soporte líquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa, el al menos un soporte líquido comprende menos del 20% de agua en porcentaje en peso de dicha pasta;

el al menos un soporte líquido se mezcla con dicho al menos un compuesto de silicato de calcio:

dicha pasta de cemento se hidrata y endurece cuando se coloca en un medio fisiológico.

Composición de pasta de cemento hidráulico biológico premezclado y uso de la misma Campo de la invención

La presente invención se refiere a cementos hidráulicos para aplicaciones biomédicas y, más particularmente, a una composición en pasta premezclada de cemento hidráulico biológico para aplicaciones dentales y ortopédicas.

Antecedentes de la invención

Se sabe bien que los silicatos de calcio (silicato monocálcico, CS, silicato dicálcico C2S y silicato tricálcico C3S) hidratan y fraguan y endurecen cuando se mezclan con agua, mediante la precipitación de silicato de calcio hidrato tipo gel (gel de Ca-Si-h^O) (C-S-H), similar al cemento Portland ordinario (CPO).

La bibliografía abierta indica que se pueden formar núcleos de hidroxiapatita y crecer sobre partículas de silicato de calcio hidratado, y por tanto los silicatos de calcio hidratados son candidatos potenciales como biomateriales para reparación de tejidos duros (Gou, et al., "Synthesis and in vitro bioactivity of dicalcium silicate powders" Journal of the European Ceramic Society 24 (24) 93-99). Además, Ni et al (J. Biomed Mater Res Parí B: Appl Biomater 8B: 174-183, 27) investigaron "Comparison of Ostcoblast-Like Cell Responses to Calcium Silicate and Tricalcium Phosphate Ceramics In Vitro". Los resultados indican que los materiales cerámicos de silicato de calcio son biocompatibles y bioactivos y por tanto adecuados como nuevos biomateriales para la reparación de hueso.

Recientemente, ciertos materiales basados en cemento Portland (denominados como agregado de trióxido mineral, MTA) también se han usado para aplicaciones dentales, tal como tratamiento dental endodóntico y la retención de un núcleo (Vargas et al., "A Comparison ofthe In vitro Retentive Strength of Glass-lonomer Cement, Zinc-Phosphate Cement, and Mineral Trioxide Aggregate for the Retention of Prefabricated Posts in Bovine Incisors" J. Endodont. 3(11) 24, 775-777). MTA es un material similar al cemento Portland, que consiste principalmente en silicato tricálcico, óxido tricálcico y aluminatos tricálcicos [Torabinejad et al. "Physical and Chemical properties ofa newroot- end filling material". J Endodont 21 (1995) 349-253], Se ha usado MTA en muchas aplicaciones quirúrgicas y no quirúrgicas, y posee los requisitos de biocompatibilidad y capacidades de sellado para un material de perforación (Lev, et al, "Sealing ability of a mineral trioxide aggregate for repair of lateral root perforations" J Endod 1993:19:541- 4). Se puede usar tanto como una barrera no absorbible y como material regenerador para reparar perforaciones de la raíz. Puesto que es hidrofílico y requiere humedad para fraguar, MTA es la barrera de elección cuando hay potencial para contaminación por humedad o cuando hay restricciones en el acceso técnico y visibilidad.

Las propiedades físicas y químicas de MTA se han probado y el pH inicial al mezclar era 1,2 subiendo a 12,5 después de 3 horas; también tiene una buena resistencia a la compresión después de fraguar. Se demostró que el MTA era significativamente menos tóxico que otros materiales de empaste del extremo de la raíz cuando está recién mezclado y la toxicidad era despreciable cuando estaba completamente fraguado a las 24 horas (Mitchell, et al, "Osteoblast biocompatibility of mineral trioxide aggregate" Biomaterials 2 (1999) 167-173).

Torabinejad et al (patente en EE UU No. 5.415.547, patente en EE UU No. 5.769.638) divulgaron un método mejorado para empastar y sellar caries dentales, que implica el uso de una composición de cemento MTA, que incluye la capacidad de fraguar en un medio acuoso. La composición de cemento comprende cemento Portland, o variaciones en la composición de tal cemento, que muestra atributos físicos favorables suficientes para formar un sello eficaz contra la reentrada de organismos infecciosos. Sin embargo, el cemento es de color gris, lo que es inadecuado para muchas aplicaciones dentales.

Primus (Solicitud de patente en EE UU No. 23/159618) divulgó un proceso para hacer un material dental blanco que sustancialmente no contiene hierro basado en una composición de cemento Portland. El material se puede usar como un cemento dental, un reconstituyente dental o similar. Sin embargo, este proceso solo disminuyó el contenido de hierro pero no mejoró las propiedades biológicas de estos materiales.

LU et al (documento PCT/CA26/1761) divulgaron una composición de cemento hidráulico para aplicaciones médicas que comprende silicatos y fosfatos de calcio, denominado Cemento de silicato y fosfato de calcio (CPSC), que emplea fraguado y endurecimiento in situ. Se reivindica que la composición es adecuada para aplicaciones dentales, Implantes, fijación de huesos y reparación de huesos. El CPSC tiene alta resistencia mecánica, tiempo de fraguado ajustable, bajo calor de hldratación, resistencia a biodegradación, alta bloactlvidad y biocompatibilidad, y estabilidad contra medios corrosivos. El cemento emplea un proceso químico novedoso de formación in situ de material compuesto de hldroxlapatlta/gel de silicato de calcio hidrato a temperatura y presión ambiente o casi ambiente, acompañado de la eliminación de hidróxldo de calcio Ca(OH)2, denominado CH, durante la hidratación del cemento. Esto se logra haciendo reaccionar in situ el CH con iones fosfato para precipitar el mucho más fuerte y químicamente resistente fosfato de calcio, en particular hidroxiapatita (HAP), mezclada a fondo con el gel C-S-H resultante de la hidratación de los silicatos de calcio. Como resultado de este proceso de precipitación química in situ el cemento compuesto tiene alta resistencia mecánica, pero también biocompatibilidad, bioactividad, y tiempo de

fraguado ajustable. Estas propiedades no requieren la aplicación de tratamiento hidrotérmico o formación asistida por presión de los componentes. Sin embargo, como el MTA y el cemento de fosfato de calcio (CPC) descrito anteriormente, el polvo de CPSC se debe mezclar con agua para iniciar el proceso de hidratación y fraguado.

El mezclado y manejo de cementos es un aspecto clave de cualquier aplicación particular. Para usos clínicos, es muy importante mezclar apropiadamente el cemento con líquido, tal como agua, y después colocar la pasta de cemento en el defecto en el tiempo prescrito, que es un factor crucial en alcanzar resultados óptimos. Uno de los problemas principales relacionados con el proceso de mezcla es la mezcla insuficiente y no homogénea de sólidos con líquidos, o la proporción incorrecta de sólidos de cemento respecto a agua, comprometiendo de esta manera la colocación del implante, el proceso de fraguado, las propiedades de fraguado y por tanto el rendimiento. Por tanto es deseable que los cementos se premezclen en condiciones bien controladas; la premezcla se practica ampliamente en la construcción, por ejemplo, hormigón premezclado repartido en camiones, sin embargo, los cementos hidráulicos premezclados con agua tienen un tiempo de trabajo bastante corto y se deben administrar al sitio de aplicación inmediatamente. Otro problema, específico a los cementos médicos, es que todos los componentes individuales del material del cemento y el equipo necesitan esterilizarse, y se necesita realizar la mezcla en un medio estéril. Además, el tiempo de mezclado puede aumentar naturalmente el tiempo de colocación quirúrgica total. Por tanto, sería deseable tener una pasta de cemento premezclada que sea estable en el embalaje estéril durante periodos de tiempo prolongados, que sea fácil de implantar después de que en embalaje se abre, y que endurezca solo después de ser colocado en el defecto.

Takagi, et al (J Biomed Mater Res Part B: Appl Biomater 67B: 689-696, 23) describieron los resultados de la investigación que implicaba pastas de cemento de fosfato de calcio premezclado (CPC). Las pastas premezcladas se prepararon mezclando glicerol sin agua y polvo de cemento de fosfato de calcio para formar una pasta estable. El cemento de fosfato de calcio solo endureció después de haber sido administrado a un sitio de defecto donde se produjo el intercambio glicerol-líquidos tisulares. Sin embargo, el cemento de fosfato de calcio fraguado es biodegradable y tiene resistencia mecánica relativamente baja, y por tanto no es adecuado para muchas aplicaciones médicas o dentales (Xu, et al, " Premixed calcium phosphate cements: Synthesis, physical properties, and cell cytotoxicity" dental materíais 23 (27) 433-441).

La patente en EE UU No. 4.389.496 (publicada el 21 de junio, 1983) se titula "Formulaciones tixotrópicas de pastas de silicona para impresiones de dientes y membranas mucosa".

Compendio de la invención

La presente invención ha resuelto los problemas citados anteriormente y es una pasta de cemento de... [Seguir leyendo]

Una pasta de cemento premezclada para uso en aplicaciones médicas o dentales, dicha pasta de cemento comprende:

al menos un compuesto de silicato de calcio; y

al menos un soporte liquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa, el al menos un soporte líquido comprende menos del 2% de agua en porcentaje en peso de dicha pasta; el al menos un soporte líquido se mezcla con dicho al menos un compuesto de silicato de calcio: dicha pasta de cemento se hidrata y endurece cuando se coloca en un medio fisiológico.

La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 1, en donde dicho al menos un compuesto de silicato de calcio se selecciona del grupo que consiste en:

silicato de calcio; silicato dicálcico; silicato tricálcico; y mezclas de los mismos.

La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 1, en donde dicho soporte líquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa se selecciona del grupo que consiste en:

etilenglicol; polietilenglicol; glicerol líquido; glicerina; alcohol etílico; aceite vegetal; aceite animal;

hidroxipropilmetilcelulosa; y mezclas de los mismos.

La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 1, que comprende dicho al menos un compuesto de silicato de calcio en una cantidad en el intervalo desde el 2% hasta el 95% en porcentaje en peso de dicha pasta.

La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 4, que comprende dicho al menos un compuesto de silicato de calcio en una cantidad en el intervalo desde el 3% hasta el 7% en porcentaje en peso de dicha pasta.

La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 1, que comprende dicho soporte líquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa en una cantidad en el intervalo desde el 5% hasta el 7% en porcentaje en peso de dicha pasta.

La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 6, que comprende dicho soporte líquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa en una cantidad en el Intervalo desde el 1% hasta el 4% en porcentaje en peso de dicha pasta.

La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 1, que comprende además:

al menos una fase secundaria para aumentar el rendimiento cuando dicha pasta se fragua en dicho medio fisiológico, la al menos una fase secundaria es:

material fibroso para aumentar las características materiales de dicha pasta de cemento fraguada; polvo de gutapercha para aumentar el sellado por dicha pasta de cemento fraguado; al menos un material que se desgasta de dicho cemento fraguado en dicho medio fisiológico para aumentar el crecimiento hacia dentro del hueso en dicho cemento, en donde dicho al menos un material que se desgasta de dicho cemento fraguado se selecciona del grupo que consiste en: materiales biodegradables; materiales solubles; y mezclas de los mismos;

al menos un material radiopaco para aumentar la imagenologfa de rayos X de dicho cemento fraguado; o al menos un agente bioactivo para eluir de dicha pasta de cemento fraguado en dicho medio fisiológico, en donde dicho al menos un agente bioactivo se selecciona del grupo que consiste en: antibióticos; fármacos anticancerosos; bisfosfonatos; fármacos antiinflamatorios; fármacos proteicos; ADN; células madre; factores de crecimiento del hueso; fármacos vitaminas; y mezclas de los mismos.

9. La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 8, en donde dicha pasta de cemento comprende al menos un material radiopaco para aumentar la imagenología de rayos X de dicho cemento fraguado en una cantidad de menos del 7% en porcentaje en peso de dicha pasta.

1. La pasta de cemento premezclada de la reivindicación 1, dicha pasta de cemento comprende:

al menos un compuesto de silicato de calcio en una cantidad en el intervalo desde el 3% al 7% en porcentaje en peso de dicha pasta, dicho al menos un compuesto de silicato de calcio se selecciona del grupo que consiste en: silicato de calcio; silicato dicálcico; silicato tricálcico; y mezclas de los mismos; y

al menos un soporte liquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa, el al menos un soporte líquido comprende menos del 2% de agua en porcentaje en peso de dicha pasta y está en una cantidad en el intervalo desde el 3% al 7% en porcentaje en peso de dicha pasta; el al menos un soporte líquido se mezcla con dicho al menos un compuesto de silicato de calcio; dicha pasta de cemento se hidrata y endurece cuando se coloca en un medio fisiológico, dicho soporte líquido se selecciona del grupo que consiste en: etilenglicol; polietilenglicol; alcohol etílico; aceite vegetal; aceite animal;

hidroxipropllmetllcelulosa; y mezclas de los mismos.

11. Una pasta de cemento premezclada para uso en formar una masa cementosa en aplicaciones médicas y dentales, dicha pasta de cemento comprende:

al menos un compuesto de silicato de calcio; y

al menos un soporte líquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa, el al menos

un soporte líquido comprende menos del 2% de agua en porcentaje en peso de la pasta;

el al menos un soporte líquido se mezcla con dicho al menos un compuesto de silicato de calcio;

en donde dicha pasta de cemento premezclada experimenta intercambio con un solución fisiológica acuosa, hidratándose y endureciéndose de esta manera, cuando se coloca en un medio fisiológico.

12. La pasta de cemento premezclada para uso según la reivindicación 11, en donde dicho al menos un compuesto de silicato de calcio se selecciona del grupo que consiste en:

silicato de calcio; silicato dicálcico; silicato tricálcico; y mezclas de los mismos.

13. La pasta de cemento premezclada para uso según la reivindicación 11, en donde dicho al menos un soporte líquido que experimenta intercambio con una solución fisiológica acuosa se selecciona del grupo con consiste en:

etilenglicol; polietilenglicol; glicerol líquido; glicerina; alcohol etílico; aceite vegetal; aceite animal;

hidroxipropilmetilcelulosa; y mezclas de los mismos.