Implante bioactivo.

Un implante bioactivo para la regeneración miocárdica y el sostén de la cámara ventricular,

que comprende:

I. una membrana de armazón microporosa elastomérica que comprende al menos un polímero sintético no degradable, un polímero sintético parcialmente degradable, y biomateriales de nanofibra, teniendo dicha membrana una porosidad comprendida entre 70% y 90%, estando los poros interconectados y teniendo diámetros comprendidos entre 80 micrómetros y 150 micrómetros, en la que a. dicho polímero sintético no degradable se selecciona del grupo que consiste en poliacrilato de etilo y poliacrilato de etilo copolimerizado con un comonómero de acrilato de hidroxietilo al 10% en peso o al 20% en peso; y

b. dicho polímero sintético parcialmente degradable se selecciona del grupo que consiste en éster 2- (metilacriloiloxi)etílico de caprolactona o en éster 2-(metilacriloiloxi)etílico de caprolactona copolimerizado con acrilato de etilo en proporciones en peso de este último comonómero comprendidas entre 30% y 80%,

en la que el porcentaje de polímeros no degradables frente a polímeros degradables está comprendido entre 10% en peso y 90% en peso, y

II. un armazón de hidrogel de nanofibras.

Implante bioactivo La presente invenciïn se refiere generalmente al campo de la reparaciïn miocïrdica, mïs particularmente a un mïtodo y a un implante bioactivo para reparar el miocardio y sostener la configuraciïn y funciïn de la cïmara ventricular.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIïN

La insuficiencia cardïaca (HF) es una afecciïn de las personas ancianas, y de este modo el “envejecimiento de la poblaciïn” ampliamente reconocido contribuye a incrementar la incidencia de HF. La incidencia de HF se aproxima al 10 por 1000 de la poblaciïn despuïs de los 65 aïos de edad, y aproximadamente el 80% de los pacientes hospitalizados con HF tienen mïs de 65 aïos de edad.

La insuficiencia cardïaca es un problema de salud pïblica importante y en crecimiento en los païses desarrollados. En los Estados Unidos de Amïrica, aproximadamente 7 millones de pacientes tienen HF, y mïs de 550000 pacientes son diagnosticados con HF por primera vez cada aïo. El trastorno es la razïn principal para 12 a 15 millones de visitas a los consultorios, y 6, 5 millones de dïas hospitalarios cada aïo.

La insuficiencia cardïaca es el grupo mïs habitual relacionado con el diagnïstico del seguro mïdico para personas mayores (es decir, diagnïstico de alta hospitalaria) , y se gastan mïs dïlares del seguro mïdico para personas mayores para el diagnïstico y tratamiento de HF que para cualquier otro diagnïstico.

En Europa, la epidemiologïa no es bien conocida; se estima que alrededor de 30 millones de pacientes sufren insuficiencia cardïaca.

El transplante de cïlulas y la manipulaciïn tisular mediante ingenierïa al corazïn enfermo surgen como estrategias prometedoras para prevenir o tratar insuficiencia cardïaca resistente al tratamiento que no se puede tratar satisfactoriamente mediante terapias convencionales. Los avances en biologïa celular, en manipulaciïn biolïgica mediante ingenierïa, y las nanotecnologïas dan avances adicionales en esta opciïn. La implantaciïn de cïlulas exïgenas sostenidas por armazones en el tejido cicatrizal miocïrdico para sustituir las cïlulas daïadas o inhïbiles es un enfoque terapïutico seguro y eficiente.

Nicho beneficioso para las cïlulas madre y migraciïn e implantaciïn celular

Tras el infarto de miocardio, los cambios no sïlo afectan al elemento contrïctil del miocardio (cardiomiocitos) sino tambiïn a la matriz extracelular. El porcentaje de colïgeno tipo I disminuye de 80% a 40%, y este colïgeno es responsable con los otros elementos del mïsculo cardïaco de la geometrïa ventricular normal.

La eficiencia de la terapia celular para aumentar la recuperaciïn tras isquemia miocïrdica depende del reclutamiento suficiente de cïlulas aplicadas al tejido diana. La migraciïn e implantaciïn en sitios de neovascularizaciïn activa es un proceso complejo que depende de la interacciïn orquestada en el tiempo y en el espacio entre quimiocinas (por ejemplo SDF-1) , receptores de quimiocinas, seïalizaciïn intracelular, molïculas de adhesiïn (selectinas e integrinas) y proteasas.

Hasta ahora, el transplante celular para el sostïn y regeneraciïn cardïacos estaba limitado a efectos pobres en la funciïn ventricular. Esto puede ser debido a la falta de uniones de salto entre el miocardio nativo y las cïlulas injertadas. Tambiïn, el transplante celular parece estar limitado por la relocalizaciïn de cïlulas transplantadas para eliminar ïrganos y miocardio no infartado, y por la muerte de cïlulas transplantadas. La mayorïa de la muerte celular se produce en los primeros pocos dïas tras el transplante, probablemente de una combinaciïn de isquemia, apoptosis e inflamaciïn. La apoptosis puede ser inducida por cïlulas dependientes del anclaje que se despegan de la matriz extracelular circundante.

El nicho beneficioso celular, un entorno especializado que rodea las cïlulas madre, proporciona un sostïn crucial necesario para el mantenimiento de la cïlula. La funciïn del nicho beneficioso comprometida puede conducir a la selecciïn de cïlulas madre que ya no dependen de factores autorrenovables producidos por su entorno. Se han desarrollado estrategias para mejorar la supervivencia y diferenciaciïn celulares, tales como la manipulaciïn de tejidos mediante ingenierïa genïtica.

Manipulaciïn de tejidos cardïacos mediante ingenierïa La remodelaciïn de la matriz extracelular en insuficiencia cardïaca (degradaciïn excesiva de la matriz y fibrosis miocïrdica) contribuye a la dilataciïn del LV y a la disfunciïn cardïaca progresiva. La manipulaciïn del tejido miocïrdico mediante ingenierïa deberïa proporcionar soporte estructural al corazïn, armazones especïficos deberïan ayudar a normalizar el esfuerzo de la pared cardïaca en regiones lesionadas, mejorando la distribuciïn de la tensiïn. Los materiales de la manipulaciïn mediante ingenierïa que requieren propiedades especïficas de rigidez y resistencia a la deformaciïn se pueden implantar o sembrar en el tejido miocïrdico. Estïn compuestos de una estructura natural o sintïtica capaz de soportar formaciïn de tejido tridimensional. La supervivencia e injerto de

cïlulas en el entorno del miocardio isquïmico representa un reto para todos los tipos de cïlulas, independientemente de su estado de diferenciaciïn. Las caracterïsticas de los armazones son crïticas para recapitular el medio in vivo y permitir a las cïlulas que influyan sobre sus propios microentornos. Tales armazones sirven para al menos uno de los siguientes fines: permiten la uniïn y migraciïn de las cïlulas, el suministro y

retenciïn de cïlulas y factores bioquïmicos, permiten la difusiïn de nutrientes celulares vitales y productos expresados, y ejercen ciertas influencias mecïnicas y biolïgicas para modificar el comportamiento de la fase celular. Ademïs, el desarrollo de uniones de salto dentro del nuevo tejido creado, asï como con el tejido miocïrdico hospedante, son de gran interïs funcional.

Terapias de restricciïn ventricular

Los pacientes con insuficiencia cardïaca desarrollan corazones sobredimensionados, dilatados, debido a mayores presiones de llenado. Con el tiempo, la carga de trabajo mayor del corazïn puede conducir a un cambio denominado remodelaciïn, que es el agrandamiento y adelgazamiento de los ventrïculos. El mïsculo cardïaco que falla necesita ser sostenido para disminuir el esfuerzo de la pared ventricular. Se han usado dispositivos de envoltura de malla, que se implantan alrededor del corazïn. Estos dispositivos estïn destinados a prevenir o invertir la progresiïn de la insuficiencia cardïaca al mejorar la estructura y funciïn del corazïn, conduciendo a mejoras en la supervivencia y calidad de la vida del paciente. Por ejemplo, se han ensayado dispositivos implantables para la terapia de restricciïn ventricular, como un saco en forma de malla de poliïster diseïado para la colocaciïn alrededor del corazïn, fabricado en un tricotado de malla de mïltiples filamentos (dispositivo CorCap, Acorn) . Tambiïn se investigï una malla de nitinol para la envoltura ventricular (dispositivo HeartNet, Paracor) . La experiencia de implantaciïn permanente de ambos dispositivos mostrï efectos adversos como la restricciïn en la funciïn diastïlica y a falta de mejora de la funciïn sistïlica, sin signos de curaciïn miocïrdica. Estos resultados han limitado su gran aplicaciïn clïnica, incluyendo la decisiïn de la U.S. Food and Drug Administration (FDA) de “no aprobarlos”.

Investigaciïn traduccional

Se han llevado a cabo estudios experimentales y clïnicos sobre terapia de cïlulas madre y enfoques de manipulaciïn de tejidos mediante ingenierïa para el sostïn y regeneraciïn miocïrdicos. Los resultados de estas investigaciones tienden a demostrar el interïs de la terapia de cïlulas madre intrainfarto simultïnea con la fijaciïn de matrices sembradas de cïlulas en el epicardio de ventrïculos infartados.

El documento WO2006/036826 describe un armazïn para sustituir porciones del mïsculo cardïaco, que comprende un armazïn microporoso que comprende un material biocompatible y un hidrogel nanofibroso formado por pïptidos autoensambladores. El armazïn microporoso puede consistir en un polïmero biodegradable o en un polïmero no degradable. Los poros del armazïn microporoso estïn llenos del hidrogel. El armazïn puede comprender ademïs marcadores radioopacos, cïlulas, factores de crecimiento, y otros compuestos bioactivos.

Los estudios experimentales sugieren que la inyecciïn intramiocïrdica autïloga simultïnea de cïlulas madre y la fijaciïn de una matriz de colïgeno sembrada de cïlulas sobre el epicardio es factible. Sin embargo, la eficacia a largo plazo de este enfoque... [Seguir leyendo]

1. Un implante bioactivo para la regeneraciïn miocïrdica y el sostïn de la cïmara ventricular, que comprende:

I. una membrana de armazïn microporosa elastomïrica que comprende al menos un polïmero sintïtico no degradable, un polïmero sintïtico parcialmente degradable, y biomateriales de nanofibra, teniendo dicha membrana una porosidad comprendida entre 70% y 90%, estando los poros interconectados y teniendo diïmetros comprendidos entre 80 micrïmetros y 150 micrïmetros, en la que a. dicho polïmero sintïtico no degradable se selecciona del grupo que consiste en poliacrilato de etilo y poliacrilato de etilo copolimerizado con un comonïmero de acrilato de hidroxietilo al 10% en peso o al 20% en peso; y

b. dicho polïmero sintïtico parcialmente degradable se selecciona del grupo que consiste en ïster 2 (metilacriloiloxi) etïlico de caprolactona o en ïster 2- (metilacriloiloxi) etïlico de caprolactona copolimerizado con acrilato de etilo en proporciones en peso de este ïltimo comonïmero comprendidas entre 30% y 80%,

en la que el porcentaje de polïmeros no degradables frente a polïmeros degradables estï comprendido entre 15 10% en peso y 90% en peso, y

II. un armazïn de hidrogel de nanofibras.

2. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1, en el que dicho armazïn de hidrogel de nanofibras incluye molïculas naturales seleccionadas del grupo que consiste en matrices derivadas de proteïna, pïptido, oligosacïrido, polisacïrido, o proteoglicano tales como colïgenos, fibrinas, alginatos, quitosanos, ïcido hialurïnico y/o molïculas sintïticas que se desarrollarïn en una red de nanofibras con propiedades de gel/hidrogel, seleccionadas del grupo que consiste en armazones de hidrogel de nanofibras peptïdicas tales como el pïptido AcN-RADARADARADARADA-COONH2.

3. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, que comprende adicionalmente cïlulas miogïnicas o cardiomiogïnicas.

4. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 3, en el que las cïlulas se seleccionan del grupo que consiste en mioblastos esquelïticos, cïlulas del mïsculo liso, cardiomiocitos fetales y neonatales, cardiomiocitos ventriculares adultos, cardiosferas y progenitores epicïrdicos.

5. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, que comprende adicionalmente cïlulas angiogïnicas.

6. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 5, en el que las cïlulas se seleccionan del grupo que consiste en una

fracciïn de cïlulas de la mïdula ïsea y de cïlulas mononucleares de sangre perifïrica, cïlulas progenitoras endoteliales de la mïdula ïsea y de sangre perifïrica, cïlulas endoteliales, cïlulas mesoteliales del omento, cïlulas madre derivadas de adipocitos, cïlulas madre de tejido adiposo epicïrdico, y cïlulas estrïmicas multipotentes de sangre menstrual.

7. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, en el que la membrana de armazïn microporosa elastomïrica se trata en la superficie para injertar molïculas de adhesiïn seleccionadas del grupo que consiste en pïptidos funcionales tales como pïptidos RGD, azïcares o lïpidos funcionales, y proteïnas tales como laminina o fragmentos de laminina.

8. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, en el que el armazïn de hidrogel nanoporoso o de nanofibras es un polïmero natural seleccionado del grupo que consiste en colïgeno, alginato, quitosano, pïptido autoensamblador,

ïcido hialurïnico o fibrina. El gel de polïmero natural llena completamente los poros de la membrana elastomïrica, o forma una capa que recubre las superficies internas de los poros de la membrana.

9. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, en el que la composiciïn del implante bioactivo tiene un porcentaje de polïmero no degradable frente a degradable que oscila de 10% en peso a 48% en peso.

10. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, que comprende adicionalmente electrodos de estimulaciïn para 45 la electroestimulaciïn simultïnea o tratamientos electrofisiolïgicos tales como desfibrilaciïn y resincronizaciïn.

11. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, que comprende adicionalmente marcadores tales como colorantes, microesferas, radioisïtopos, partïculas de hierro, para evaluaciïn de la biodegradaciïn, integraciïn, proliferaciïn, diferenciaciïn y/o funciïn, usando mïtodos radiolïgicos, ecocardiogrïficos de ultrasonidos, radioisotïpicos, metabïlicos, RMI, de barrido CT o bioluminiscentes-fluorescentes.

12. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, que comprende adicionalmente un sistema para la liberaciïn o absorbancia controlada de molïculas activas seleccionadas del grupo que consiste en pequeïas molïculas orgïnicas, pïptidos, lïpidos, azïcares, proteïnas, proteoglicanos que tienen actividad angiogïnica, antiangiogïnica,

prorregenerativa, antirregenerativa, apoptïtica, necrïtica, antiapoptïtica y antinecrïtica, tales como VEGF, IL-6, IL10, IGF-1, FGF-2, HBEGF y bFGF.

13. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, que comprende adicionalmente citocinas y pïptidos antiapoptïticos angiogïnicos.

14. El implante bioactivo de la reivindicaciïn 1 ï 2, que tiene bucles helicoidales de polïmeros sintïticos bioestables no degradables para que el implante presente una forma cïnica.

15. Un mïtodo para preparar el implante bioactivo de la reivindicaciïn 3 ï 5, que comprende las siguientes etapas: -una membrana de armazïn microporosa elastomïrica segïn la reivindicaciïn 1 se llena con un armazïn de hidrogel de nanofibras peptïdicas, para obtener un constructo bioactivo.

10. dicho constructo se cultiva en condiciones mecïnicas biofïsicas.

16. El mïtodo de la reivindicaciïn 15, que comprende adicionalmente sembrar o implantar cïlulas sobre o en dicho constructo bioactivo usando los siguientes mïtodos: mecïnico (agitaciïn, centrifugaciïn) , quïmicos (electroforesis) , fïsicos (electroporaciïn) .

17. El mïtodo de la reivindicaciïn 16, en el que dicho mïtodo se selecciona del grupo que consiste en agitaciïn, 15 centrifugaciïn, electroforesis y electroporaciïn.

18. Un mïtodo para preparar el implante bioactivo de la reivindicaciïn 3 ï 5, que comprende las etapas de:

a. obtener cïlulas miogïnicas, cardiomiogïnicas o angiogïnicas;

b. cultivar dichas cïlulas in vitro;

c. mezclar dichas cïlulas con un armazïn de hidrogel de nanofibras peptïdicas;

d. llenar la membrana de armazïn microporosa elastomïrica segïn la reivindicaciïn 1 con dicho armazïn de hidrogel de nanofibras peptïdicas de la etapa c, para obtener un constructo bioactivo.

19. Mïtodo segïn la reivindicaciïn 18, que comprende ademïs una etapa e, que es cultivar dicho constructo bioactivo bajo electroestimulaciïn local in vitro.

20. El mïtodo de la reivindicaciïn 18, en el que se usa tensiïn de oxïgeno reducida durante la etapa b.

21. El mïtodo de la reivindicaciïn 18, en el que el implante bioactivo se fabrica para ser adaptado al sostïn y regeneraciïn ventricular izquierdo y/o ventricular derecho, para envolturas ventriculares parciales completas.