Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis, nácar mecanoestructurado obtenido de este modo y sus aplicaciones.

Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar,

caracterizado porque la temperatura del nácar se mantiene inferior a 40 ºC, preferentemente inferior a 20 ºC, y más preferentemente incluso inferior o igual a 0 º C, y porque las partículas de nácar a tratar provienen del endostraco, es decir, la concha interna, de bivalvo.

Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis, nácar mecanoestructurado obtenido de este modo y sus aplicaciones

Sector de la técnica

La presente invención se refiere a un método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis. Del mismo modo se refiere a las aplicaciones de este nácar, en particular como revestimiento colocados sobre Implantes, prótesis metálicas o piezas para relleno de huesos.

Estado de la técnica

El nácar es un complejo organomineral secretado por ciertos moluscos durante toda su vida. Está formado principalmente por carbonato cálclco cristalizado en forma de aragonito muy puro colocado en capas superpuestas, separadas por capas de materia orgánica. El conjunto de estas partes minerales y orgánicas ilustra la complejidad de su composición.

Con el fin de comprender mejor las razones que hacen que el nácar sea tan particular, en el documento de patente WO995294, se han definido ciertas moléculas biológicas de conchas externas e internas de moluscos marinos bivalvos. Para esto, se ha preparado polvo de concha externa e interna de Trídacnae gigas y de Pinctada maxima, cortando fragmentos de algunos cm2de concha y después moliéndolo durante dos fases de 3 minutos en un molino planetario. El polvo obtenido presentaba una granulometría entre 3 y 5 micrómetros. Los principios activos o biopolímeros marinos contenidos en el nácar se extrajeron a continuación por hidrólisis en frío, supercentrifugación ultrafiltración tangencial. Aunque este método de extracción no garantiza que todos los compuestos se retengan de forma eficaz, los Inventores han identificado proteínas de tipo estructural que componen la matriz extracelular, tales como aminoácidos esenciales, colágeno de tipo I, II y III (glicoproteínas fibrosas muy abundantes en la materia orgánica), elastina, glicosaminoglicanos y proteoglicanos. Del mismo modo, los inventores demostraron la presencia de profactores y factores de crecimiento tales como BMP, TGFp, IGFII, citoquinas, lípidos y hexosas (azúcares reductores en la posición C6 indispensables en el metabolismo celular), compuestos de melanina y de carotenoides así como elementos minerales y metálicos libres o asociados a moléculas biológicas específicas para formar metaloproteínas, metaloenzimas, cromoproteínas de porfirínicas y no porfirínicas, que forman los 2/3 de los elementos constitutivos de la matriz orgánica.

Numerosos estudios y relaciones de observaciones clínicas han mostrado, no solamente la excelente biocompatibilidad de los biopolímeros marinos, sino también todas sus propiedades farmacológicas en las Indicaciones en las que se usan. Por lo tanto, se ha demostrado el poder de regeneración cutánea y también de regeneración del hueso tanto esponjoso como compacto, in vivo e in vitro, del nácar. Es su composición específica y su estructura particular lo que confiere al nácar compacto el carácter histocompatible y no biodegradable y además propiedades mecánicas constantes y comparables a las del diente natural, el hueso humano y las cerámicas más resistentes. Por lo tanto, la composición fisicoquímica del nácar hace que sea el biomaterial que mejor se adapta una Implantación endo-ósea en una forma compacta, tal como se describe en el documento de patente FR2647334 que propone el uso del nácar en piezas óseas de sustitución y radiculo-dental y que además en forma de polvo en otras aplicaciones tales como la cicatrización de pérdidas de sustancias cutáneas, musculares y para subsanar pérdidas de sustancias óseas.

Por lo tanto, el nácar de estos moluscos usado en forma compacta como implante endo-óseo, placas y tornillos de osteosíntesis o piezas de sustitución ósea, únicamente por su superficie de baja porosidad (publicaciones de la Academia de Ciencias, Material Clínico) con poros no comunicantes, solamente permite una liberación limitada de los principios activos osteo-inductores responsables de la osteogénesis.

Por lo tanto, existe una necesidad de mejora o de optimización de las propiedades del nácar, o incluso, una necesidad de transmitirle nuevas propiedades que permitan nuevas aplicaciones.

El nácar aragonítico de la concha de bivalvos, tales como Pinctada Maxima u otras Pinctadas y Trídacnae gigas, posee una microestructura cristalina que se aproxima a la de un nanocompuesto natural. De hecho, el componente básico del nácar es un cristal biogénico, organomineral y aragonítico que se asocia y se une a otros biocristales por la materia orgánica resultante de la síntesis glicoproteica de células especializadas. Estos biocristales están rodeados y separados por materia orgánica nanoestructurada, presentando las fibrillas que la componen tamaños que van de 1 a 1 nanómetro según sean intercristalinas o interlaminares.

Teniendo en cuenta las propiedades intrínsecas de los biopolímeros contenidos en el nácar de los moluscos mencionados anteriormente, la presencia de minerales y sobre todo de metales libres o asociados o moléculas proteicas tales como metaloproteínas, les metaloenzimas, metaloporfirinas, los presentes inventores han previsto entonces, para optimizar las propiedades del nácar, transformarlo por mecanosíntesis en partículas de nácar mecanoestructurado.

Por lo tanto, los Inventores han encontrado que era posible obtener nácar mecanoestructurado con un método de mecanosíntesis.

Objeto de la invención

Por lo tanto, la Invención tiene como objetivo un método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis. Del mismo modo tiene como objetivo la aplicación de este nácar mecanoestructurado en los campos médicos, veterinarios o cosméticos y en particular en el diseño de prótesis óseas o dentales.

Los atributos más Importantes que definen las características de las nanopartículas son su tamaño. De hecho, los materiales que presentan tamaños de partículas del orden de los nanómetros tiene la particularidad de presentar propiedades fisicoquímicas particulares, que se ajustan a las dimensiones de lo Infinitamente pequeño. Por lo tanto, las propiedades de la materia se pueden modificar y/o acentuar cuando el tamaño de las partículas se aproxima al nanómetro, por ejemplo, su superficie de reacción química es más elevada y el tamaño pequeño de las nanopartículas les procura una facilidad mayor para cruzar las barreras biológicas. Por lo tanto, los efectos farmacológicos se pueden Incrementar. Por lo tanto pueden actuar en el seno de la célula cruzando las membranas plasmáticas así como en el cltoesqueleto y sobre los orgánulos.

Por lo tanto, todas las propiedades farmacológicas, biológicas y bioquímicas de una sustancia que contiene nanopartículas se pueden mejorar.

A estos beneficios unidos al tamaño de las partículas, se añaden las ventajas unidas al método de mecanosíntesis usado en la Invención. De hecho, sin desear quedar ligados a teoría alguna, los Inventores creen que, en particular debido a la presencia de metaloproteínas y metaloporflrlnas y metaloenzlmas en el nácar, se realiza una reorganización de los diferentes elementos componentes entre ellos durante la mecanosíntesis, reorganización que no se obtiene con una molienda clásica.

En particular, teniendo en cuenta la presencia de metales libres o asociados en la composición molecular del del endostraco, es decir, de la concha Interna del molusco bivalvo, en particular Mn, Cl, Cu, K, Sr, Na, Zn, Br, Ce, Fe, La, Sm y teniendo en cuenta sus funciones como coenzlmas en todos los sistemas biológicos, en las reacciones catalíticas de hidrólisis y de transferencia de electrones en las metaloproteínas con transferencia de electrones, transferencia y activación de dioxígenos, las metaloenzimas catalíticas, los inventores tienen la opinión de que la aplicación de un método de química bioinorgánica de tipo descendente (Top Down), puede transmitir a todos estos elementos propiedades mejoradas haciendo que el conjunto sea un nuevo biocompuesto que presenta un aumento de las propiedades de regeneración tisular y celular.

Los presentes inventores han descubierto que el mantenimiento del nácar a una temperatura inferior a 4 °C, preferentemente inferior a 2 °C, y más preferentemente incluso inferior o igual al °C durante el método de preparación por mecanosíntesis permitía obtener nácar mecanoestructurado que muestra mejores propiedades y que conserva el conjunto de sus componentes proteínicos.

Por lo tanto, la presente invención tiene como objetivo un método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar que proviene del endostraco, caracterizado por que la temperatura del nácar se mantiene inferior... [Seguir leyendo]

1. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar, caracterizado porque la temperatura del nácar se mantiene inferior a 4 °C, preferentemente inferior a 2 °C, y más preferentemente incluso inferior o igual a °C, y porque las partículas de nácar a tratar provienen del endostraco, es decir, la concha interna, de bivalvo.

2. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las partículas de nácar a tratar provienen del endostraco de bivalvo a elegir entre el grupo que consiste en:

Pinctada maxima, Pinctada margaritifera u otras Pinctadas, Tridacnae gigas, y sus mezclas.

3. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 que comprende las etapas sucesivas siguientes:

a) el polvo de nácar a tratar se coloca en un bol de molienda de un molino planetario, a continuación

b) N¡ bolas de molienda (con i siendo un número entero comprendido entre 1 y 2, preferentemente entre 3 y 15 y más preferentemente entre 5 y 14 ; N¡ es un número entero comprendido entre 2 y 15, preferentemente entre 1 y 1 y más preferentemente entre 2 y 85) de diámetro D¡ se colocan en el bol de molienda,

c) el molino planetario se pone en marcha, a una velocidad de rotación V comprendida entre 8 y 14 vueltas/min, preferentemente a 11 vueltas/min, con una aceleración de 9 a 11 G, preferentemente de 9 a 1 G y más preferentemente de 95 G,

d) el molino planetario se detiene y las bolas de molienda de diámetro D¡ se retiran,

las etapas b, c y d se repiten con N¡+1 (con N¡+1 > N¡) bolas de molienda de diámetro D¡+1 (con D¡+1 < D¡), hasta la obtención de partículas de nácar del tamaño deseado;

cuando se obtiene el tamaño deseado de las partículas, al final de la etapa d), el nácar mecanoestructurado se recupera.

4. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el número de bolas y su diámetro son tales que se tiene una relación de 2/5 en peso de partículas de nácar a tratar a 3/5 en peso de bolas.

5. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el bol de molienda, el polvo de nácar a tratar y/o las bolas de molienda se refrigeran antes de su uso a una temperatura comprendida entre -3 °C y 5 °C, preferentemente entre -2 °C y -15 °C y en ocasiones antes de cada repetición de las etapas b), c) y d).

6. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque las secuencias de molienda c) se realizan en atmósfera refrigerada o se intercalan con secuencias de refrigeración.

7. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque:

- el polvo de nácar a tratar se deposita en un bol de molienda, las bolas de molienda se depositan en el bol de molienda y el conjunto que comprende el polvo de nácar a tratar, las bolas de molienda y el bol de molienda se refrigera a una temperatura comprendida entre -3 °C y 5 °C, preferentemente entre -2 °C y -15 °C,

- el polvo de nácar a tratar refrigerado experimenta a continuación:

a) secuencias de molienda con bolas de molienda de 1 mm de diámetro hasta la obtención de partículas de nácar que tienen un diámetro medio en volumen comprendido entre 5 y 15 micrómetros, a continuación

b) secuencias de molienda con bolas de molienda de 5 mm de diámetro, hasta la obtención de partículas de nácar que tienen un diámetro medio en volumen comprendido entre 8 nm y 2 pm, a continuación

c) secuencias de molienda con bolas de molienda de 2 mm de diámetro, hasta la obtención de partículas de nácar que tienen un diámetro medio en volumen inferior a 5 nanómetros, preferentemente inferior a 25 nm y más preferentemente inferior a 1 nm,

El nácar nanoestructurado se recupera a continuación.

8. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque:

- el polvo de nácar a tratar se deposita en un bol de molienda, las bolas de molienda se depositan en el bol de molienda y el conjunto que comprende el polvo de nácar a tratar, las bolas de molienda y el bol de molienda se refrigera a una temperatura comprendida entre -3 °C y 5 °C, preferentemente entre -2 °C y -15 °C,

- el polvo de nácar refrigerado experimenta a continuación:

a) de 5 a 15, preferentemente de 7 a 13 secuencias, y más preferentemente incluso de 8 a 11 secuencias de molienda, teniendo cada secuencia una duración de 1 a 1 minutos, preferentemente de 2 a 8 minutos y más preferentemente de 6 minutos, realizadas con bolas de molienda de 1 mm de diámetro, a continuación

b) de 5 a 15 secuencias de molienda, preferentemente 1 secuencias, de 1 a 1 minutos, preferentemente 6 minutos, realizadas con bolas de molienda de 5 mm de diámetro, a continuación

c) de 5 a 15 secuencias de molienda, preferentemente 1 secuencias, de 1 a 1 minutos, preferentemente 6 minutos, realizadas con bolas de molienda de 2 mm de diámetro,

el nácar mecanoestructurado se recupera a continuación.

9. Polvo de nácar que se puede obtener con el método que se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y que presenta un diámetro medio en volumen comprendido entre ,1 y 5 nanómetros, preferentemente entre ,1 y 25 nm y más preferentemente entre ,1 y 1 nm.

1. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el polvo de nácar a tratar se muele conjuntamente con al menos un material distinto del nácar.

11. Método de preparación de nácar mecanoestructurado por mecanosíntesis de polvo micrométrico de nácar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque le material se elige entre el grupo que consiste en polvo de qultosano desacedado con más de un 9 %, quitina, algas, biopolímeros solubles e insolubles extraídos del endostraco y de la concha externa de los bivalvos mencionados anteriormente, sulfato de cobre (CUSO4, 5H2O), óxido de cinc, oro o plata, y sus mezclas.

12. Uso del nácar mecanoestructurado de acuerdo con la reivindicación 9 u obtenido de acuerdo con un método definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a8y1a11,en aplicaciones cosméticas.

13. Uso del nácar mecanoestructurado de acuerdo con la reivindicación 9 o preparado de acuerdo con el método que se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y 1 a 11 como revestimiento de Implantes óseos, dentales, y piezas de sustitución ósea.

14. Implante que comprende un núcleo de material estructural, en ocasiones de nácar, en cuya superficie el nácar se deposita como revestimiento, por pulverización, proyección, revestimiento, electrólisis o inmersión, de acuerdo con la reivindicación 9 u obtenido de acuerdo con un método definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y 1 a 11.

15. Pieza de relleno óseo que comprende un núcleo de material estructural, en ocasiones de nácar, en cuya superficie el nácar se deposita como revestimiento, por pulverización, proyección, revestimiento, electrólisis o inmersión, de acuerdo con la reivindicación 9 u obtenido de acuerdo con un método definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y 1 a 11.

16. Nácar mecanoestructurado de acuerdo con la reivindicación 9 u obtenido de acuerdo con un método definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y 1 a 11, para uso médico o veterinario.