Dispositivo médico implantable biodegradable formado a partir de un material basado en magnesio superpuro.

Cuerpo de endoprótesis biodegradable médico, formado al menos parcialmente a partir de un material de construcción de una aleación que comprende magnesio superpuro y uno o más elementos de aleación superpuros,

en el que

- el magnesio superpuro tiene una pureza no inferior al 99,998 % (p/p) y contiene un nivel de impurezas de hierro, cobalto, níquel y cobre, cada uno igual o inferior al 0,0002 % (p/p) de cada una de dichas impurezas;

- uno o más elementos de aleación superpuros que tiene cada uno una pureza no inferior al 99,99 % (p/p) y contiene cada uno impurezas de hierro, cobalto, níquel y cobre a un nivel no superior al 0,00025 % (p/p) de cada una de dichas impurezas, en el que el uno o más elementos de aleación superpuros se elige de escandio, itrio, indio, galio o uno o más de los elementos de tierras raras (TR).

Dispositivo médico implantable biodegradable formado a partir de un material basado en magnesio superpuro Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, a un dispositivo médico implantable, en particular a un cuerpo de endoprótesis biodegradable tal como una endoprótesis vascular, formado al menos parcialmente a partir de un material de construcción que comprende magnesio superpuro o una aleación del mismo que además comprende uno o más elementos de aleación superpuros. El material de construcción basado en magnesio superpuro puede incorporarse a una endoprótesis biodegradable implantable como tal, y usarse en diversos sectores técnicos.

Antecedentes de la invención En los últimos años, se ha observado a nivel mundial un interés en endoprótesis biodegradables (biocorrosibles, bioabsorbibles, etc) . Por definición, cada uno de los dispositivos son capaces de disolverse lentamente en líquidos corporales de organismos vivos y de desaparecer completamente con el tiempo siempre que tengan la resistencia a la corrosión óptima. La disolución coincide con la realización de su función médica y evita consecuencias no deseadas de su presencia en un organismo como cuerpo extraño. Por el contrario, implantar in vivo una endoprótesis "permanente" fabricada de material insoluble requerirá eventualmente una nueva intervención quirúrgica para su extracción (por ejemplo, cirugía óseo o coronaria) , ya que de otro modo su continua presencia aumentará la probabilidad de consecuencias adversas para el paciente, tales como inflamación, aneurisma, reestenosis o trombosis, etc., en caso de endoprótesis vasculares. Por lo tanto, el interés en tecnología biodegradable aplicada a endoprótesis es relevante para el cuidado del paciente y la eficacia del tratamiento.

Existe una serie de ejemplos tempranos de biomateriales para la fabricación de endoprótesis. Uno de dichos ejemplos describe [1]: "...Un soporte de las paredes de los vasos ..., en el que el primer componente es al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en magnesio, titanio, circonio, niobio, tántalo, cinc y silicio y el segundo componente es al menos un metal seleccionado del grupo que consiste en litio, sodio, potasio, manganeso, calcio y hierro". Más tarde, se usaron materiales de construcción metálicos biodegradables de metales puros (no aleados) , incluidos hierro [3-5], cinc, magnesio y molibdeno [5, 6], así como aleaciones: aleaciones de hierro [5-8], aleaciones de cinc [5, 6], aleaciones de wolframio [6] y otras. Sin embargo, los investigadores pusieron énfasis subsiguientemente en aleaciones de magnesio que tenían las características más prometedoras para materiales biodegradables. Se sabe que el magnesio es uno de los elementos más importantes en el ciclo vital de un organismo vivo y que influye en el metabolismo [9]; los iones magnesio son los cuartos iones metálicos más abundantes en el organismo humano. Se sabe que una persona adulta consume diariamente 300-400 mg de magnesio; para contextualizar este asunto, una endoprótesis vascular de magnesio tiene un peso de solo aproximadamente 1 mg; en consecuencia, su degradación no debería influir en el contenido de magnesio del organismo vivo. Recientemente, se ha informado que la presencia de magnesio en la estructura ósea humana es beneficiosa para la fortaleza y el crecimiento de los huesos [10]. Las aleaciones de magnesio tienen una densidad específica (1, 7â?"1, 9 g/cm3) y un modulo de Young (41-45 GPa) que están próximos a los del hueso humano (1, 8-2, 1 g/cm3, 3-20 GPa) , lo que implica algunas propiedades adecuadas para aplicaciones fisiológicas.

Sin embargo, para aplicaciones de implante médicas, las aleaciones basadas en magnesio tienen una resistencia baja y una plasticidad baja debido a la estructura cristalina hexagonal compacta (h.c.p.) . Además, el magnesio tiene una resistencia alta a la corrosión debido a su actividad química fuerte. Por lo tanto, el único modo de usar magnesio como materiales estructurales para endoprótesis biodegradables es crear aleaciones basadas en magnesio con una combinación mejorada de propiedades mecánicas y de corrosión.

Según las normas ISO 3116:2007 [11] y BS EN 1753:1997 [12], los principales elementos de aleación para magnesio industrial son los siguientes: aluminio (Al) , cinc (Zn) , manganeso (Mn) , silicio (Si) , elementos de tierras raras (TR) , circonio (Zr) , plata (Ag) e itrio (Y) . Según la especificación ASTM para aleaciones de magnesio [13], se han especificado los elementos de aleación siguientes (Al, Ag, Bi, Cu, Cd, Cr, Ca, Fe, Li, Mn, Ni, Pb, TR, Sb, Si, Sn, Sr, Th, Y, Zn, Zr) para la producción de aleaciones de magnesio. Muchas aleaciones basadas en magnesio se han desarrollado durante las últimas décadas para diferentes sectores de aplicación, algunas de las mismas para aplicaciones médicas, pero más frecuentemente como aleaciones resistentes a la fluencia para aplicaciones industriales. Las calidades básicas de aleaciones de magnesio y su modificación para fines diferentes se describen en detalle en solicitudes anteriores [14], [40]. Un procedimiento para la preparación de magnesio de alta pureza se menciona en el documento US 5.698.158 [37].

Inicialmente, la mayor parte de los investigadores de endoprótesis biodegradables han seleccionado aleaciones basadas en magnesio industriales como materiales estructurales para endoprótesis: AE21 [15], AZ21 [16], AZ31 [17, 18], AZ63 [19], AZ91 [18, 20], AZ91 D [21], LAE442 [18, 21] y la aleación WE43 [18, 22-25]. No obstante, los intentos de usar aleaciones de magnesio industriales, incluso con propiedades mejoradas, tales como AZ91 D o WE43, para el desarrollo de endoprótesis biosolubles cualitativas no han dado los resultados esperados. Durante ensayos in vivo, el corto periodo necesario para la disolución total de endoprótesis vasculares fabricadas incluso de las mejores aleaciones, parece insuficiente. Por ejemplo, en el caso de la aleación AE21 (ensayo en cerdos domésticos) fue inferior a 60 días [11], para la aleación WE43 (endoprótesis vascular Biotronik AMS, ensayo coronario en seres

humanos) fue muy inferior a 4 meses [26, 27]. Una inspección inicial usando ultrasonidos intravasculares (IVUS) , llevada a cabo después de 4 meses, no encontró trazas del material de la endoprótesis vascular. Está claro que ambos tipos de endoprótesis vascular pierden integridad mecánica mucho más pronto que el tiempo necesario para su disolución total, a pesar del hecho de que el espesor del puntal se aumentó hasta 150-200 micrómetros [11] para compensar las propiedades mecánicas insuficientes de aleaciones y la alta velocidad de corrosión.

Como consecuencia del aumento de espesor, la flexibilidad de las endoprótesis vasculares con dicha geometría se redujo, y se encontró que dichos dispositivos eran difíciles de suministrar a través del sistema vascular. Por lo tanto, se usaron catéteres de diámetros más amplios (6F) y predilatación de un vaso [28] para introducir la endoprótesis en el segmento dañado de un vaso. Además, fue necesaria más presión en el catéter de globo para expandir la endoprótesis vascular al diámetro necesario. Además, la pérdida temprana de la integridad mecánica de una endoprótesis vascular tuvo como consecuencia, del modo más probable, la oclusión de vasos secundarios mediante colgajos, espasmos o trombosis, y ensayos en seres humanos con la endoprótesis vascular Biotronik AMS se interrumpieron debido a procesos de degradación que comprometían la integridad estructural [29].

Por lo tanto, independientemente de una potencialidad de aleaciones de magnesio que se usan en el sector de las endoprótesis biocorrosibles, las aleaciones basadas en magnesio que se analizaron en ensayos pudieron usarse solo en una medida limitada debido a su baja resistencia a la corrosión y sus reducidas propiedades mecánicas. Para lograr propiedades que serán más adecuadas para materiales de construcción de endoprótesis vasculares biodegradables, se desarrollaron algunas aleaciones nuevas no comerciales basadas en magnesio: Mg-Mn-Zn [30], Mg-Ca [31, 32], Mg-Sc-Y-TR-Zr [14], Mg-In-Sc-Y-TR-Zr [33], Mg-Li-Al-Y-TR [34] y otras. No hay datos disponibles hasta la fecha sobre la aplicación con éxito de estas aleaciones como material de construcción de endoprótesis. En apariencia, estas aleaciones no han proporcionado tampoco características que sean suficientes para la realización con éxito mediante endoprótesis vasculares biosolubles de su función médica principal: evitar el bloqueo repetido (reestenosis) del lumen vascular coronario después de la operación de PTCA con una endoprótesis vascular.

Un análisis de los datos existentes muestra que aleaciones basadas en magnesio modernas tienen... [Seguir leyendo]

1. Cuerpo de endoprótesis biodegradable médico, formado al menos parcialmente a partir de un material de construcción de una aleación que comprende magnesio superpuro y uno o más elementos de aleación superpuros, en el que -el magnesio superpuro tiene una pureza no inferior al 99, 998 % (p/p) y contiene un nivel de impurezas de hierro, cobalto, níquel y cobre, cada uno igual o inferior al 0, 0002 % (p/p) de cada una de dichas impurezas;

- uno o más elementos de aleación superpuros que tiene cada uno una pureza no inferior al 99, 99 % (p/p) y contiene cada uno impurezas de hierro, cobalto, níquel y cobre a un nivel no superior al 0, 00025 % (p/p) de cada una de dichas impurezas, en el que el uno o más elementos de aleación superpuros se elige de escandio, itrio, indio, galio o uno o más de los elementos de tierras raras (TR) .

2. El cuerpo de endoprótesis según la reivindicación 1, en el que el contenido de escandio superpuro en la aleación se encuentra entre el 0, 1 y el 15 % (p/p) .

3. El cuerpo de endoprótesis según la reivindicación 1 o 2, en el que el contenido de itrio superpuro en la aleación se encuentra entre el 0, 1 y el 5 % (p/p) .

4. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el contenido de indio superpuro en la aleación se encuentra entre el 0, 1 y el 5 % (p/p) .

5. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el contenido de galio superpuro en la aleación se encuentra entre el 0, 1 y el 5 % (p/p) .

6. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el contenido de una o más TR superpuras en la aleación se encuentra entre el 0, 1 y el 5% (p/p) .

7. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el material de construcción tiene un tamaño de grano inferior a 5 micrómetros.

8. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es una endoprótesis vascular médica.

9. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es una endoprótesis vascular médica con elución de fármacos.

10. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es una grapa médica.

11. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es un perno médico.

12. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es una placa médica.

13. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es una bobina médica.

14. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es un marcador de rayos X.

15. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es un catéter médico.

16. El cuerpo de endoprótesis según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que es un tornillo médico, una malla tubular médica, un alambre médico o una espiral médica.

17. Uso de un material de construcción tal como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para la fabricación de un cuerpo de endoprótesis tal como se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 16.

18. Un material de construcción que comprende magnesio superpuro tal como se ha definido en la reivindicación 1 y uno o más elementos de aleación superpuros tal como se han definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

19. Un procedimiento de fabricación de un material de construcción para un cuerpo de endoprótesis biodegradable médico que comprende la etapa de combinar magnesio superpuro tal como se ha definido en la reivindicación 1 y uno o más elementos de aleación superpuros tal como se han definido en la reivindicación 1 para formar una aleación.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que el uno o más elementos de aleación superpuros se combinan en la aleación en la cantidad definida en cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6.