Material poroso para uso como implante, sustituto óseo y como material en general.

Cuerpo de implante (20) compartimentado constituido por una cápsula exterior con una superficie superior (21)lisa,

rugosa o estructurada que está perforada por toda la superficie o una superficie parcial con poros redondos oredondeados cuyo diámetro es ajustable durante la fabricación y una estructura interior formada por unconglomerado de cavidades rodeadas de cápsulas esféricas (22), en el que las capsulas esféricas forman unarmazón de cápsulas que está en conexión directa con la capsula exterior y en el que las cavidades forman unsistema de cavidades continuo de esferas huecas o cavidades con forma de esfera, de modo que dichas cavidadestienen un diámetro ajustable durante la fabricación y están unidas interconectadas de forma continua entre sí, demanera que el sistema de cavidades de la estructura interior está abierto por fuera a través de la capsula exterior,caracterizado porque el cuerpo de implante es fabricado mediante un procedimiento que comprende las siguientesetapas de procedimiento: fabricación de la forma exterior del cuerpo de implante teniendo en cuenta el factor decontracción del material del armazón de capsulas por llenado de un molde con elementos de conformaciónexpandibles sometidos a depresión, en el que el molde presenta uno o varios orificios de ventilación; llenado delmolde con una masa que forma el armazón de capsulas y la capsula exterior del cuerpo de implante; aplicación deuna depresión al molde con los elementos de conformación en una cámara cerrada, de modo que la aplicación serealice antes o después del llenado del molde con la masa; retirada de los elementos de conformación; secado,deshidratación y calcinación del cuerpo de implante.

Material poroso para uso como implante, sustituto óseo y como material en general.

En la cirugía del aparato locomotor existe desde siempre la necesidad de volver a rellenar los defectos óseos tras fracturas, tras la eliminación de tumores, pérdidas de masa ósea tras inflamaciones o en relación con quistes óseos, con material óseo o con un material de sustitución similar al hueso. Para ello se ha recurrido en ocasiones a material de sustitución bovino (Tröster SD 1993: Die Hydroxylapatitkeramik Endobon®) . Una posibilidad de terapia alternativa para defectos óseos se encuentra en: Venbrocks R, Salis G de (Hrsg) : Jahrbuch der Orthopädie págs. 231-246. Zülpich: Biermann) o material de arrecifes de coral [Irwin RB, Bernhard M, Biddinger A (2001) Coralline hidroxyapatite as bone substitute in orthopaedic oncology en J Orthop 30:544-550] ha sido procesado en el laboratorio (procesos replaminiformes) y utilizado. Ambos materiales tienen el inconveniente de que son estructuras biológicas y por tanto orientadas en las que ya no se puede influir y que difícilmente pueden ser producidas de forma estandarizada. Ambos materiales presentan anisotropía en la estructura y propiedades de una estructura biológica natural y en casi todos los casos son demasiado rígidas. Un procedimiento para la fabricación de tales materiales de sustitución biológicos está descrito en el documento DE-A 3903695. Materiales de sustitución sintéticos pueden ser fabricados a partir de meros materiales de partida, pero les falta una estructura ordenada semejante al hueso; uno de tales materiales sintéticos es el Ceros® espumado; a estos materiales les falta un crecimiento óseo, ya que los poros en su mayoría están cerrados [Dingeldein E y H Wahlig (1992) Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen zur knöchernen Integration von Kalziumphosphatkeramiken en: Merck Biomaterialien (Hrsg) Endobon® y DBCS®, Darmstadt:Merck]

En los documentos DE-A-2242 867 y US-A-38 99 556 se describe un procedimiento con un armazón de conformación preformado con una carga densa de esferas, en el que los elementos de conformación son rociados con un disolvente y de esta forma se pegan; sin embargo con tal procedimiento no se puede producir un material de interconexión poroso uniforme de forma estandarizada; las adhesiones eran demasiado irregulares y el proceso de disolución demasiado incontrolable.

En los documentos EP-A-O 553167 y EP-A-0204786 fue resuelto el problema parcialmente, los elementos de conformación deformables fueron comprimidos en contacto entre sí por aplicación de presión y en este estado refundidos con la masa que forma el armazón que después fue endurecida y a continuación liberada de nuevo químicamente o térmicamente de los elementos de conformación. Los implantes así fabricados permitían reconocer interconexiones excelentes y casi uniformes en la mitad asociada a la aplicación de presión, mientras que en la mitad alejada de esta se formaban numerosos poros cerrados. Los elementos de conformación deformables y sólo parcialmente elásticos amortiguan la fuerza aplicada y el efecto de deformación se agota por amortiguación, de manera que no se consigue una interconexión uniforme y continua. Puramente por casualidad se encontró un procedimiento que permite evitar estos fenómenos y permite conseguir una deformación completamente uniforme de todos los elementos de conformación que participan en el proceso. Este procedimiento es muy sencillo y, por tanto, también especialmente barato y completamente reproducible.

Por el documento WO 95/21053 A es conocido un procedimiento para la fabricación de un material con un armazón de estructuras de tipo cápsula y un sistema de poros de interconexión. En este procedimiento los cuerpos de conformación deformables son vertidos en un molde para la formación de una carga de cuerpos de conformación deformables, el molde es llenado con un material moldeable, inyectable o vertible y el material es reforzado y los cuerpos de conformación deformables son retirados, con lo que el material forma el armazón de estructuras de tipo cápsula con un sistema de poros de interconexión.

Por el documento US 6, 316, 091 B1 es conocido un procedimiento para la fabricación de un sustituto de hueso sintético con el que se fabrica una cerámica sintética macroporosa con poros de dimensiones controladas que se distribuye de una forma predeterminada respecto al número y superficie superior, siendo controlada la interconexión entre los poros.

La invención está caracterizada por las propiedades del cuerpo de implante y su procedimiento de fabricación según las reivindicaciones.

La utilización de una depresión que actúa sobre los elementos de conformación condujo sorprendentemente a un resultado perfecto. Así a los elementos de conformación cargados sueltos en un molde se les aplica una depresión definida antes del llenado en un sistema estanco al vacío y a continuación la masa que forma el armazón es succionada y se deja endurecer bajo la influencia de la depresión definida con una temperatura definida durante un tiempo definido, o tras el llenado junto con el material de armazón, se le aplica una depresión definida y al mismo tiempo se enfría, por ejemplo por medio de una placa de regulación metálica.

Esta disposición casi aún más simple condujo a otros resultados estandarizables e incluye las siguientes etapas: la carga suelta de elementos de conformación fue refundida con la masa de armazón que constituye la estructura y el recipiente cerrado, que no fue sellado al vacío, fue sometido a una depresión definida durante un tiempo determinado a una temperatura definida en un recipiente estanco al que se aplica una depresión y simultáneamente enfriado por medio de la placa de regulación. El fácil manejo de este procedimiento hace que el resultado sea

altamente reproducible. Sin embargo también este resultado pudo ser mejorado aún más casualmente por una modificación en principio insignificante, sobre todo en lo que respecta a la porosidad ajustable de la superficie superior. Se tomó en lugar de un molde metálico rígido un molde de silicona deformable, esto condujo a que el implante, dependiendo de la depresión aplicada, presentaba una porosidad continua que llegaría hasta la superficie superior, que era ajustable por la altura de la depresión por una parte y el módulo de elasticidad del molde por otra parte. Este procedimiento permitía también conseguir una porosidad continua cuando los elementos de conformación no son expandibles, esto es, por ejemplo que no contenían aire, sino que eran por ejemplo bolas de azúcar.

Como elementos de conformación se emplean en este procedimiento preferentemente esferas de poliestirol (EPS) expandibles, por ejemplo Styropor® F414 que está espumado con pentano como agente expansivo. Al aplicar una depresión, estas esferas de dilatan muy rápidamente y aumentan de volumen. De esta forma se ensancha el puente de contacto entre las esferas y se determina con ello el diámetro de los pasajes de interconexión hasta la superficie superior; si se emplea un molde de silicona las esferas se comprimen en la pared de silicona y por otra parte la depresión empuja hacia dentro a la pared deformable a través de la superficie superior de las esferas en el implante.

Materiales espumados son usados preferiblemente para su empleo como elementos de conformación, incluso aquellos a los que se ha añadido agentes expansivos que son activados en caso de una temperatura determinada o condiciones previas determinadas. Un material especialmente preferido está representado por el Styropor® F414 con densidades preferidas del poliestirol espumado entre 17 g/l y 70 g/l, preferentemente en torno a 20 g/l hasta 35 g/l. La distribución del tamaño de grano del material espumado se sitúa entre 200 μm y 15 mm, a menudo se emplean tamaños entre 1.000 μm y 3.000 μm. Para la determinación de la expansión y de la deformabilidad de los elementos de conformación individuales fueron realizados ensayos para determinar de forma fácil los parámetros que son necesarios para la estandarización del procedimiento. Para ello los diferentes elementos de conformación con diferentes densidades, por ejemplo esferas de poliestirol espumado con diferentes diámetros, fueron cargadas en un cilindro con émbolo móvil ajustado estanco al vacío hasta una altura definida de 84, 3 mm y sometidas a un vacío definido; a partir de la variación de la altura de partida en función de la depresión aplicada se determinan magnitudes de reflejan una reducción de volumen inicial por eliminación del aire entre los elementos de conformación, seguida por una expansión del volumen que por aplicación de una fuerza F, media en N, fue ajustable a la... [Seguir leyendo]

1. Cuerpo de implante (20) compartimentado constituido por una cápsula exterior con una superficie superior (21) lisa, rugosa o estructurada que está perforada por toda la superficie o una superficie parcial con poros redondos o redondeados cuyo diámetro es ajustable durante la fabricación y una estructura interior formada por un conglomerado de cavidades rodeadas de cápsulas esféricas (22) , en el que las capsulas esféricas forman un armazón de cápsulas que está en conexión directa con la capsula exterior y en el que las cavidades forman un sistema de cavidades continuo de esferas huecas o cavidades con forma de esfera, de modo que dichas cavidades tienen un diámetro ajustable durante la fabricación y están unidas interconectadas de forma continua entre sí, de manera que el sistema de cavidades de la estructura interior está abierto por fuera a través de la capsula exterior, caracterizado porque el cuerpo de implante es fabricado mediante un procedimiento que comprende las siguientes etapas de procedimiento: fabricación de la forma exterior del cuerpo de implante teniendo en cuenta el factor de contracción del material del armazón de capsulas por llenado de un molde con elementos de conformación expandibles sometidos a depresión, en el que el molde presenta uno o varios orificios de ventilación; llenado del molde con una masa que forma el armazón de capsulas y la capsula exterior del cuerpo de implante; aplicación de una depresión al molde con los elementos de conformación en una cámara cerrada, de modo que la aplicación se realice antes o después del llenado del molde con la masa; retirada de los elementos de conformación; secado, deshidratación y calcinación del cuerpo de implante.

2. Cuerpo de implante (20) compartimentado que comprende una cápsula exterior con una superficie superior (21) lisa, rugosa o estructurada que está perforada por toda la superficie o una superficie parcial con poros redondos o redondeados cuyo diámetro es ajustable durante la fabricación y una estructura interior formada por un conglomerado de cavidades rodeadas de cápsulas esféricas (22) , en el que las capsulas esféricas forman un armazón de capsulas que está en conexión directa con la cápsula exterior y en el que las cavidades forman un sistema de cavidades continuo de esferas huecas o cavidades con forma de esfera, de modo que dichas cavidades tienen un diámetro ajustable durante la fabricación y están unidas interconectadas entre sí de forma continua, de manera que el sistema de cavidades de la estructura interior está abierto por fuera a través de la cápsula exterior, caracterizado porque al menos un poro de la cápsula exterior tiene un diámetro menor que el diámetro de al menos una cavidad del sistema de cavidades que está unida a ella, en el que la relación de los diámetros es de 1:5 a 1:1, 5, en media de 1:2 a 1:3.

3. Cuerpo de implante según la reivindicación 1 ó 2, realizado como paralelepípedo o cubo, cilindro, cono (30) o disco, semicápsula o semiesfera, segmento esférico, casquete esférico, cuña o anillo de disco, pirámide o tronco de pirámide, espiral o hélice.

4. Cuerpo de implante según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la cápsula exterior está estructurada en forma de constricciones, surcos y/o protuberancias circulares (31) o radiales, longitudinales, oblicuas o helicoidales, paralelas o que se cruzan (41, 42) , individuales o una pluralidad de ellos, o en forma de uno o varios relieves, huecos, pasadores u otras estructuras.

5. Cuerpo de implante según una de las reivindicaciones 1 a 4, previsto de tal modo que la estructura interior corresponde a un hueso de esponja o esponjoso con forma de cápsula.

6. Cuerpo de implante según la reivindicación 1 en forma de esferas compartimentadas o formaciones (20) con forma de esfera de un tamaño con un diámetro entre 0, 8 mm y 12 mm, en media con un diámetro entre 1-2 mm y 36 mm, y un sistema de cavidades internas interconectadas con diámetros de las cavidades (23) entre 80 μm y 1.500 μm, preferentemente de 150 μm a 600 μm.

7. Cuerpo de implante según una de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el cuerpo de implante está formado por implantes individuales que están unidos entre sí por puentes (52) de ancho ajustable y que encierran un sistema de cavidades (53) continuo, porque los implantes individuales preferentemente con forma de esfera pueden crecer periféricamente a la manera de los huesos, de modo que se produce un armazón de hueso esponjoso fisiológico cuyos pasajes están predeterminados por los puentes de unión de los implantes individuales.

8. Cuerpo de implante según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el material del armazón es un fosfato de calcio, en particular fosfato tricálcico o fosfato tetracálcico, una hidroxiapatita, un compuesto de carbonato de calcio

o sulfato de calcio, o una cerámica de óxido de aluminio, un colágeno, un poliaminoácido u otro polímero reabsorbible, un acrilato o derivado de él, un polimetilmetacrilato o un copolímero de él, con o sin fosfato de calcio, sulfato de calcio o carbonato de calcio como material de relleno, o un metal, preferentemente una aleación CoCrMo, titanio o tantalio o una aleación de los mismos.

9. Cuerpo de implante según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el sistema de cavidades está total o parcialmente lleno o recubierto por un material de relleno, reabsorbible o no reabsorbible, orgánico o inorgánico, con propiedades de amortiguación o reforzamiento, de modo que el relleno interior se limita al interior del cuerpo del implante o llena este por completo, pero no se extiende más allá de la cápsula exterior, o sale regularmente o

irregularmente por los poros de la cápsula exterior y forma relieves con forma de gota y/o con forma de esfera o de configuración análoga sobre la cápsula exterior que están distribuidos de manera regular o irregular a través de la superficie superior e inhiben totalmente o casi totalmente los micromovimientos de varios cuerpos de implante iguales o similares, por ejemplo en una carga.

10. Cuerpo de implante según la reivindicación 9, en el que se emplea como material de relleno un polímero reabsorbible, por ejemplo un poliaminoácido, un polilactido, poliglactina o glicósido, poliacetato, poliamidoácido o poliéster, un polímero no reabsorbible, como por ejemplo polimetilmetacrilato o agarosa o una mezcla de agarosa y un fosfato de calcio o carbonato de calcio.

11. Cuerpo de implante según las reivindicaciones 1 a 10, en el que exclusivamente el centro o las cavidades unidas a lo largo de un eje central del cuerpo de implante o sólo cavidades individuales, o grupos de cavidades, son llenadas de un material de relleno según las reivindicaciones 9 ó 10, que contiene un agente activo que es liberado rápida o lentamente, a corto plazo o la liberación se prolonga, y se distribuye de forma centrífuga por difusión a través de la superficie superior libre del cuerpo de implante.

12. Cuerpo de implante según la reivindicación 11, en el que el agente activo contiene un factor de crecimiento, una hormona tisular y/o una mezcla de estos factores, por ejemplo como matriz ósea desmineralizada, o un antibiótico o una hormona, un inmunosupresor, un citostático o una mezcla de factores de crecimiento y un antibiótico o una combinación de diferentes agentes activos que son liberados del material de relleno de soporte.

13. Cuerpo de implante según la reivindicación 13, en el que como antibiótico se emplea gentamicina, clindamicina, estreptomicina u otro agente bacteriostático o bactericida.

14. Cuerpo de implante según una las reivindicaciones 1 a 13, en el que de forma estandarizada son realizados sistemas de cavidades anchos y estrechos que están dispuestos de forma continua o interrumpida, individualmente

o por grupos o también a lo largo de un eje y presentan interconexiones de diferente ancho y, por tanto, las cavidades pueden ser llenadas más fácilmente o con mayor dificultad con materiales de relleno o agentes activos o ambos.

15. Cuerpo de implante según las reivindicaciones 1-14, en el que están formadas cavidades de tamaños diferentes con un armazón que las interconecta de otro material reabsorbible o no reabsorbible, por ejemplo una cavidad grande con un armazón con forma de cápsula de hidroxiapatita con un armazón con forma de cápsula de un fosfato de tricalcio fácilmente reabsorbible, de manera que de esta forma se produce un cuerpo de implante combinado de manera continua, formado por ejemplo de hidroxiapatita y fosfato de tricalcio o un cuerpo de implante combinado de otros materiales.

16. Cuerpo de implante compuesto, formado por un cuerpo de implante I según una de las reivindicaciones 1-15 y un cuerpo de implante II según una de esta reivindicaciones, pero con diferente porosidad, en el que los cuerpos de implante I y II están unidos de forma que él segundo está insertado mecánicamente a lo largo de un eje central del primero, en el que preferiblemente anteriormente un cilindro central ha sido extraído del cuerpo de implante I por afilado u otro método de separación o éste ha sido ya eliminado por el procedimiento de fabricación del cuerpo de implante I.

17. Cuerpo se implante compuesto según la reivindicación 16, en el que el cuerpo de implante II insertado mecánicamente en el cuerpo de implante I está hecho de un material poroso o sólido con o sin agente activo y es reabsorbible o no reabsorbible.

18. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo de implante según la reivindicación 2 con las siguientes etapas de procedimiento: fabricación de la forma exterior del cuerpo de implante teniendo en cuenta el factor de contracción del material del armazón de capsulas por relleno de un molde con elementos de conformación expandibles sometidos a depresión, en el que el molde presenta uno o varios orificios de ventilación; llenado del molde con la masa que forma el armazón de cápsulas y la cápsula exterior del cuerpo de implante; aplicación de depresión al molde con los elementos de conformación en una cámara cerrada, de modo que la aplicación se realiza antes o después del llenado del molde con la masa; retirada de los elementos de conformación, secado, deshidratación y calcinación del cuerpo de implante.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, en el que como molde se emplea un molde deformable.

20. Procedimiento según la reivindicación 19, en el que para el molde deformable se emplea un material deformable plástica o elásticamente.