BR112021005900A2 - substituições de disco espinhal e métodos de fazer as mesmas - Google Patents
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Abstract
SUBSTITUIÇÕES DE DISCO ESPINHAL E MÉTODOS DE FAZER AS MESMAS.
Uma composição de substituição de disco espinhal, estrutura de suporte biocompatível e métodos de fabricação da substituição de disco espinhal e estrutura de suporte biocompatível são fornecidos. A composição de substituição de disco espinhal inclui a estrutura de suporte biocompatível que inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou segunda placa de um material biocompatível e um construto engenheirado de tecido que inclui uma biotinta, onde o anel anular inclui uma superfície interna, uma superfície externa, uma primeira superfície planar e uma segunda superfície planar, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
Description
[0001] Este pedido reivindica o benefício e a prioridade do Pedido Provisório U.S. Nº 62 / 737.915 depositado em 27 de setembro de 2018, que está incorporado neste documento por referência em sua totalidade.
[0002] A presente tecnologia refere-se geralmente a substituições de disco espinhal e métodos de preparação do mesmo. Mais particularmente, a presente tecnologia se refere a substituições de disco espinhal com uma estrutura de suporte biocompatível e construto de engenharia de tecido e métodos de fabricação por meio de impressão 3D ou moldagem por injeção.
[0003] Os discos espinhais podem ser danificados devido a hérnia, protuberância, degeneração ou trauma e não cicatrizam por conta própria. As opções cirúrgicas atuais para consertar danos aos discos espinhais incluem discos sintéticos, gaiolas ou fusão de vértebras. Os discos totalmente sintéticos enfrentam problemas para permanecer no lugar e integrar no corpo, possivelmente levando a novas cirurgias. A fusão das vértebras inibe a amplitude de movimento do paciente e não restaura a qualidade de vida. A tecnologia atual é voltada para a superação dessas e de outras deficiências. Além disso, as substituições de disco espinhal da presente tecnologia mantêm a integridade estrutural de construções de engenharia de tecido, como discos intervertebrais de engenharia de tecido.
[0004] Em um aspecto, a presente tecnologia fornece uma composição de substituição de disco espinhal que inclui um suporte biocompatível que inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou segunda placa de uma estrutura de material biocompatível e um construto de engenharia de tecido que inclui uma biotinta, onde o anel anular inclui uma superfície interna, uma superfície externa, uma primeira superfície planar e uma segunda superfície planar, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0005] Em outro aspecto, a presente tecnologia fornece uma estrutura de suporte biocompatível que inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível; onde o anel anular inclui uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície plana e uma segunda superfície plana; e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0006] Em um aspecto relacionado, a presente tecnologia fornece um método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade, o método inclui depositar um material biocompatível em um substrato; opcionalmente reticulação do material biocompatível depositado; e opcionalmente repetir as etapas de deposição e reticulação opcionais para obter a estrutura de suporte biocompatível; onde a estrutura de suporte biocompatível inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível, o anel anular inclui uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície plana e uma segunda superfície plana superfície, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0007] Em ainda outro aspecto relacionado, a presente tecnologia fornece um método de fabricação da substituição do disco espinhal que inclui a fabricação de uma estrutura de suporte biocompatível como descrito neste documento em qualquer modalidade que compreende: depositar um material biocompatível em um substrato; opcionalmente reticular o material biocompatível depositado; e opcionalmente repetir as etapas de deposição e reticulação opcionais para obter a estrutura de suporte biocompatível; fabricar um construto de engenharia de tecidos como descrito neste documento em qualquer modalidade compreendendo: depositar uma biotinta como descrito neste documento em qualquer modalidade em ou em torno da estrutura de suporte biocompatível; reticular a biotinta e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação para formar o construto de engenharia de tecido; e curar a composição de substituição do disco espinhal; onde a estrutura de suporte biocompatível inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível, o anel anular inclui uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície plana e uma segunda superfície plana, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0008] A FIG. 1A é uma vista em perspectiva de uma estrutura de suporte biocompatível tendo um anel anular de acordo com uma modalidade.
[0009] A FIG. 1B é uma vista superior, uma vista em corte transversal e uma vista lateral de uma estrutura de suporte biocompatível tendo um anel anular de acordo com uma modalidade.
[0010] A FIG. 1C é uma vista lateral de uma estrutura de suporte biocompatível tendo um anel anular de acordo com uma modalidade.
[0011] A FIG. 2 é uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura de suporte biocompatível tendo um anel anular de acordo com uma modalidade.
[0012] A FIG. 3 é uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura de suporte biocompatível tendo uma primeira (ou segunda) placa de acordo com uma modalidade.
[0013] A FIG. 4 é uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura de suporte biocompatível tendo uma primeira (ou segunda) placa de acordo com uma modalidade.
[0014] A FIG. 5 é uma vista superior, vista em perspectiva e vista lateral de uma estrutura de suporte biocompatível tendo uma primeira (ou segunda) placa e um ou mais elementos apêndices de acordo com uma modalidade.
[0015] A FIG. 6 é uma vista superior, vista lateral e vista em perspectiva de uma estrutura de suporte biocompatível tendo uma primeira placa e uma segunda placa tendo elementos de apêndice
(isto é, escoras) conectando uma superfície plana da primeira placa e da segunda placa de acordo com uma modalidade.
[0016] A FIG. 7 é uma vista superior, vistas laterais e vista em perspectiva de uma substituição de disco espinhal de acordo com uma modalidade.
[0017] A FIG. 8 é uma vista superior, vistas laterais e vista em perspectiva de um construto de engenharia de tecido de acordo com uma modalidade.
[0018] A FIG. 9 é um fluxograma que descreve um método exemplificativo para a fabricação de uma estrutura de suporte biocompatível e construto de engenharia de tecido da substituição do disco espinhal.
[0019] Várias modalidades são descritas a seguir. Deve-se notar que as modalidades específicas não pretendem ser uma descrição exaustiva ou uma limitação aos aspectos mais amplos discutidos neste documento. Um aspecto descrito em conjunto com uma modalidade particular não está necessariamente limitado a essa modalidade e pode ser praticado com qualquer/quaisquer outra(s) modalidade(s).
[0020] Como utilizado neste documento, "cerca de" será entendido pelos versados na técnica e variará até certo grau, dependendo do contexto no qual ele é usado. Se existirem usos do termo que não estão evidentes para os versadas na técnica, dado o contexto no qual ele é utilizado, "cerca de" significará até mais ou menos 10% do termo particular.
[0021] O uso dos termos "um" e "uma" e "o/a" e referentes semelhantes no contexto da descrição dos elementos (especialmente no contexto das seguintes reivindicações) será entendido como cobrindo tanto o singular quanto o plural, a menos que de outro modo indicado neste documento ou claramente contradito pelo contexto. A repetição das faixas de valores neste documento se destina apenas a servir como um método abreviado de se referir individualmente a cada valor separado que cai dentro da faixa, salvo indicação do contrário neste documento e cada valor separado está incorporado no relatório descritivo como se fosse individualmente repetido neste documento. Todos os métodos descritos neste documento podem ser realizados em qualquer ordem apropriada a menos que indicado ao contrário neste documento ou de outra forma claramente contradito pelo contexto. O uso de todos e quaisquer exemplos, ou linguagem exemplificativa (por exemplo., "tal como") fornecido neste documento, se destina meramente a iluminar melhor as modalidades e não impõe uma limitação ao escopo das reivindicações, a menos que declarado de outra forma. Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve ser interpretada como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial.
[0022] Conforme usado neste documento, o termo "disco intervertebral" se refere a discos que separam as vértebras espinhais umas das outras e atuam como absorvedores de choque naturais, amortecendo os impactos e absorvendo o estresse e a tensão transmitidos à coluna vertebral. Os tecidos do disco intervertebral são compostos principalmente por três regiões, as placas terminais, o anel fibroso e o núcleo pulposo. O anel fibroso é um composto de fibra de colágeno resistente que tem uma borda externa de fibras de colágeno do tipo I circundando uma fibrocartilagem menos densa e uma zona de transição. Essas fibras de colágeno são organizadas como camadas cilíndricas. Em cada camada, as fibras são paralelas umas às outras; no entanto, a orientação da fibra entre as camadas varia entre 30 e 60 graus. Essa organização fornece suporte durante esforços de torção, flexão e compressão na coluna. As placas terminais, que se encontram nas superfícies superior e inferior do disco, funcionam em conjunto com o anel fibroso para conter a matriz gelatinosa do núcleo pulposo dentro do disco intervertebral. O núcleo pulposo é composto por uma matriz mole de proteoglicanas e fibras de colágeno tipo II orientadas aleatoriamente na água. A proteoglicana e o teor de água são maiores no centro do disco e diminuem em direção à periferia do disco. Os tecidos que imitam eficazmente essas estruturas podem ser produzidos de acordo com os métodos descritos neste documento. Essas fibras de colágeno são organizadas como camadas cilíndricas.
[0023] O termo "material biocompatível" se refere a um material derivado de uma fonte natural ou sintética com a capacidade de realizar sua função desejada no corpo de um sujeito sem provocar nenhum efeito local ou sistêmico indesejável. Conforme usado neste documento, os materiais biocompatíveis também podem se referir a materiais que são biodegradáveis, bioabsorvíveis, biorreabsorvíveis ou uma combinação de dois ou mais destes em condições fisiológicas. O termo
"biodegradável" se refere a um material que pode ser decomposto em substâncias básicas por meio de processos ambientais normais e / ou pela ação de seres vivos, como micro-organismos. O termo "bioabsorvível" se refere a um material capaz de ser absorvido pelo tecido vivo. O termo a a a a a a a a a a se dissolver (reabsorvido) e lentamente ser substituído por tecido em progresso. Conforme usado neste documento, em qualquer modalidade, os termos "biodegradável", "bioabsorvível" e "biorreabsorvível" são usados indistintamente.
[0024] Conforme usado neste documento, um "sujeito" ou um "paciente" é um mamífero conforme descrito neste documento. Os termos "sujeito" e "paciente" podem ser usados indistintamente. Conforme usado neste documento, o termo mamífero inclui, mas não está limitado a, um gato, cão, roedor ou primata. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o mamífero é um humano.
[0025] O termo "hidrogel" ou "gel" se refere a uma substância formada quando um polímero orgânico (natural ou sintético) é curado ou solidificado para criar uma estrutura tridimensional de rede aberta que retém moléculas de água ou outra solução para formar um gel. A solidificação pode ocorrer, por exemplo, por agregação, coagulação, interações hidrofóbicas ou reticulação. Os hidrogéis podem ser celulares (ou seja, contendo células) ou acelulares (ou seja, sem células). Os hidrogéis contendo células podem solidificar rapidamente para manter as células uniformemente suspensas dentro de um molde (ou ao redor ou dentro de outro gel solidificado) até que o gel se solidifique. Os hidrogéis também podem ser biocompatíveis, por exemplo, não tóxicos para as células suspensas no hidrogel.
[0026] Conforme usado neste documento, o termo "colágeno" se refere à proteína principal do tecido conjuntivo que tem uma alta resistência à tração e que foi encontrada na maioria dos organismos multicelulares. O colágeno é a principal proteína fibrosa e também a proteína não fibrilar das membranas basais. Ele contém uma abundância de glicina, prolina, hidroxiprolina e hidroxilisina. O colágeno é encontrado em todo o corpo e é de pelo menos 12 tipos (tipo I-XII).
Substituição do Disco Espinhal da Tecnologia Atual
[0027] Em um aspecto, a presente tecnologia fornece uma substituição de disco espinhal que inclui uma estrutura de suporte biocompatível que inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou segunda placa de um material biocompatível e um construto de engenharia de tecido que inclui uma biotinta, onde o anel anular inclui uma superfície interna, uma superfície externa, uma primeira superfície planar e uma segunda superfície planar, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0028] A FIG. 1A fornece uma vista em perspectiva de uma estrutura de suporte biocompatível 100 de acordo com uma modalidade que inclui um anel anular 110, onde o anel anular tem uma parede de superfície interna 120, uma parede de superfície externa 130, uma primeira superfície plana 140 e uma segunda superfície plana 150 A estrutura de suporte biocompatível 100 ilustra ainda uma ou mais aberturas 160 se estendendo através da parede da superfície externa 130 para a parede da superfície interna 120, em comunicação de fluido com o ambiente fisiológico externo do anel anular 110 para a cavidade interna 170 do anel anular 110 As FIGs. 1B e 1C ilustram uma vista superior, vista em corte transversal e vistas laterais de uma estrutura de suporte biocompatível
100.
[0029] A FIG. 2 fornece uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura biocompatível 200 de acordo com uma modalidade que inclui um anel anular 210, onde o anel anular tem uma parede de superfície interna 220, uma parede de superfície externa 230, uma primeira superfície plana 240 e uma segunda superfície plana 250. A estrutura de suporte biocompatível 200 ilustra ainda uma ou mais aberturas 260 se estendendo através da parede da superfície externa 230 para a parede da superfície interna 220, em comunicação de fluido com o ambiente fisiológico externo do anel anular 210 para a cavidade interna 270 do anel anular.
[0030] A FIG. 3 fornece uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura de suporte biocompatível 300 de acordo com uma modalidade que inclui uma primeira (ou segunda) placa 310, onde a placa tem uma primeira superfície plana 320 e uma segunda superfície plana 330. A primeira (ou segunda) placa 310 inclui uma ou mais aberturas 340 que se estendem desde a primeira superfície plana até a segunda superfície plana. A FIG. 4 fornece uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura de suporte biocompatível 400 de acordo com uma modalidade que inclui uma primeira (ou segunda) placa 410, onde a placa tem uma primeira superfície plana 420 e uma segunda superfície plana 430. A primeira (ou segunda) placa 410 inclui uma ou mais aberturas 440 que se estendem desde a primeira superfície plana até a segunda superfície plana. A primeira (ou segunda) placa inclui ainda um ou mais elementos de apêndice 450 conectados e se estendendo distalmente da primeira superfície plana 420. A FIG. 5 fornece uma vista superior e vista lateral de uma estrutura de suporte biocompatível 500 de acordo com uma modalidade que inclui uma primeira (ou segunda) placa, onde a placa tem uma primeira superfície plana 510 e uma segunda superfície plana 520. A primeira (ou segunda) placa inclui uma ou mais aberturas 540 que se estendem desde a primeira superfície plana até a segunda superfície plana. A primeira (ou segunda) placa inclui ainda um ou mais elementos de apêndice (isto é, pontas) 530 conectados e se estendendo distalmente da segunda superfície plana 520.
[0031] A FIG. 6 fornece uma vista superior, vista em perspectiva e vista lateral de uma estrutura de suporte biocompatível 600 de acordo com uma modalidade que inclui uma primeira placa 610 e uma segunda placa 620. A primeira (ou segunda) placa inclui uma ou mais aberturas 640 se estendendo através dela. A primeira e / ou segunda placa inclui ainda um ou mais elementos de apêndice (isto é, escoras) 630 conectando a uma superfície plana da primeira placa 610 à segunda placa 620.
[0032] A FIG.7 fornece uma vista superior, vista em perspectiva e vistas laterais de uma substituição de disco espinhal 700 de acordo com uma modalidade que inclui um anel anular 710. O anel anular 710 inclui uma parede interna 720, parede externa 730, primeira superfície plana 740 e segunda superfície plana 750. O anel anular inclui ainda uma ou mais aberturas 760 se estendendo através do construto de engenharia de tecido 780, permitindo a comunicação de fluido entre o ambiente fisiológico externo e o construto de engenharia de tecido.
[0033] A FIG. 8 fornece uma vista superior, vista em perspectiva e vistas laterais de um construto de engenharia de tecido 800 de acordo com uma modalidade tendo uma forma anular (semelhante a IVD).
Estrutura de Suporte Biocompatível
[0034] Em um aspecto, a presente tecnologia fornece uma estrutura de suporte biocompatível que inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível. Conforme usado neste documento, "anel anular" se refere a uma forma semelhante a um anel ou aro que pode ser configurada para ter formas circulares, ovulares ou elípticas. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o formato de anel ou de aro pode incluir uma cavidade (isto é, abertura) se estendendo através do interior do anel anular para permitir o fluxo de materiais (por exemplo, nutrientes, material biológico residual, materiais celulares e de tecido, ou semelhantes ou combinações dos mesmos). Em qualquer modalidade neste documento, o anel anular pode ter uma forma circunferencial de um disco intervertebral (IVD) de um sujeito. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, uma ou mais porções do anel anular podem ter um perfil que pode ser plano, côncavo, convexo ou uma combinação dos mesmos. A FIG. 1A- 1C fornece uma modalidade de suporte biocompatível 100 que inclui um anel anular 110, onde uma ou mais porções do anel anular 110 têm um perfil côncavo e convexo.
[0035] O anel anular pode incluir uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície plana e uma segunda superfície plana. Conforme usado neste documento, "parede de superfície interna" se refere a uma superfície do anel anular ao longo de qualquer ponto voltado para a cavidade interna do anel anular. Conforme usado neste documento, "parede de superfície externa" se refere a uma superfície do anel anular ao longo de qualquer ponto voltado para o lado externo, ou lado oposto, do interior do anel anular. Conforme usado neste documento, "superfície plana" se refere a superfícies que são geralmente reconhecidas como planas ou capazes de serem deixadas planas. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, uma superfície geralmente plana pode incluir ondulações, desvios ou elementos texturais (por exemplo, nódulos, pontas, torrões ou semelhantes ou combinações dos mesmos). Por exemplo, em uma modalidade, a FIG. 1A fornece uma vista em perspectiva de uma estrutura de suporte biocompatível 100 que inclui um anel anular 110, onde o anel anular tem uma parede de superfície interna 120, uma parede de superfície externa 130, uma primeira superfície plana 140 e uma segunda superfície plana 150. A FIG. 2 fornece uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura biocompatível 200 de acordo com uma modalidade que inclui um anel anular 210, onde o anel anular tem uma parede de superfície interna 220, uma parede de superfície externa 230, uma primeira superfície plana 240 e uma segunda superfície plana 250.
[0036] Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que o anel anular reforça a rigidez axial do construto de engenharia de tecido devido à compressão circunferencial do construto de engenharia de tecido pelo anel anular. A compressão circunferencial aplicada pelo anel anular evita ou reduz o grau de protuberância do construto de engenharia de tecido em resposta à força compressiva, melhorando a rigidez axial do construto de engenharia de tecido. Em qualquer modalidade neste documento, o anel anular da estrutura de suporte biocompatível aumenta a rigidez axial do construto de engenharia de tecido em 5 vezes sua rigidez para cerca de 10.000 vezes sua rigidez. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a rigidez axial pode ser aumentada em cerca de 5 vezes, cerca de 10 vezes, cerca de 20 vezes, cerca de 30 vezes, cerca de 40 vezes, cerca de 50 vezes, cerca de 60 vezes, cerca de 70 vezes, cerca de 80 vezes, cerca de 90 vezes, cerca de 100 vezes, cerca de 200 vezes, cerca de 300 vezes, cerca de 400 vezes, cerca de 500 vezes, cerca de 1.000 vezes, cerca de 5.000 vezes, cerca de 10.000 vezes, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0037] Em qualquer modalidade neste documento, a primeira superfície plana e a segunda superfície plana do anel anular são opostas uma à outra e o anel anular tem uma espessura medial ortogonal às superfícies planas. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o anel anular tem uma espessura média de cerca de 100 µm a cerca de 6.000 µm. Espessuras médias adequadas incluem, mas não estão limitadas a, cerca de 100 µm, cerca de 150 µm, cerca de 200 µm, cerca de 250 µm, cerca de 300 µm, cerca de 350 µm, cerca de 400 µm, cerca de 450 µm, cerca de 500 µm, cerca de 550 µm, cerca de 600 µm, cerca de 650 µm, cerca de 700 µm, cerca de 750 µm, cerca de 800 µm, cerca de 850 µm, cerca de 900 µm, cerca de 950 µm, cerca de 1.000 µm, cerca de 1.250 µm, cerca de 1.500 µm, cerca de 1.750 µm, cerca de 2.000 µm, cerca de 2.250 µm, cerca de 2.500 µm, cerca de 2.750 µm, cerca de 3.000 µm, cerca de 3.250 µm, cerca de 3.500 µm, cerca de 3.750 µm, cerca de 4.000 µm, cerca de 4.250 µm, cerca de 4.500 µm, cerca de 4.750 µm, cerca de 5.000 µm, cerca de 5.250 µm, cerca de 5.500 µm, cerca de 5.750 µm, cerca de 6.000 µm, ou faixas incluindo e / ou entre dois dos valores anteriores. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a espessura média pode ser de cerca de 100 µm a cerca de 6.000 µm, cerca de
1.000 µm a cerca de 6.000 µm, cerca de 3.000 µm a cerca de 6.000 µm, cerca de 4.000 µm a cerca de 6.000 µm ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0038] Em qualquer modalidade neste documento, o anel anular pode ter uma espessura lateral ortogonal às paredes de superfície interna e externa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o anel anular tem uma espessura lateral de cerca de 100 µm a cerca de 2.000 µm. As espessuras laterais adequadas incluem, mas não estão limitadas a, cerca de 100 µm, cerca de 150 µm, cerca de 200 µm, cerca de 250 µm, cerca de 300 µm, cerca de 350 µm, cerca de 400 µm, cerca de 450 µm, cerca de 500 µm, cerca de 550 µm, cerca de 600 µm, cerca de 650 µm, cerca de 700 µm, cerca de 750 µm, cerca de 800 µm, cerca de 850 µm, cerca de 900 µm, cerca de 950 µm, cerca de 1.000 µm, cerca de 1.100 µm, cerca de 1.200 µm, cerca de 1.300 µm, cerca de 1.400 µm, cerca de 1.500 µm, cerca de 1.600 µm, cerca de 1.700 µm, cerca de 1.800 µm, cerca de 1.900 µm, cerca de 2.000 µm ou faixas incluindo e / ou entre dois dos valores anteriores. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a espessura média pode ser de cerca de 100 µm a cerca de 2.000 µm, cerca de 300 µm a cerca de 1.500 µm, cerca de 500 µm a cerca de 1.000 µm, cerca de 700 µm a cerca de 1.000 µm, cerca de 500 µm a cerca de 750 µm, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Em qualquer modalidade neste documento, a superfície interna ou a superfície externa da parede periférica pode ser configurada para ser plana, côncava, convexa ou uma combinação das mesmas.
[0039] Em qualquer modalidade neste documento, o anel anular pode incluir uma ou mais aberturas que se estendem desde a parede da superfície externa até a parede da superfície interna do anel anular permitindo o fluxo de materiais (por exemplo, nutrientes, material residual biológico, celular e materiais de tecido, ou semelhantes ou combinações dos mesmos). As uma ou mais aberturas podem ter um tamanho médio em uma faixa de cerca de 10 µm a cerca de 10.000 µm. A FIG. 1A mostra uma modalidade de uma estrutura de suporte biocompatível 100 tendo uma ou mais aberturas 160 se estendendo através da parede da superfície externa 130 para a parede da superfície interna 120, em comunicação de fluido com o ambiente fisiológico externo do anel anular 110 para a cavidade interna 170 do anel anular 110 Em qualquer modalidade neste documento, o tamanho médio de uma ou mais aberturas pode incluir, mas não está limitado a, cerca de 10 µm, cerca de 20 µm, cerca de 30 µm, cerca de 40 µm, cerca de 50 µm, cerca de 60 µm, cerca de 70 µm, cerca de 80 µm, cerca de 90 µm, cerca de 100, cerca de 200 µm, cerca de 300 µm, cerca de 400 µm, cerca de 500 µm, cerca de 600 µm, cerca de 700 µm, cerca de 800 µm, cerca de 900 µm, cerca de 1.000 µm, cerca de 1.500 µm, cerca de 2.000 µm, cerca de 2.500 µm, cerca de 3.000 µm, cerca de 3.500 µm, cerca de 4.000 µm, cerca de 4.500 µm, cerca de 5.000 µm, cerca de 5.500 µm, cerca de 6.000 µm, cerca de 6.500 µm, cerca de 7.000 µm, cerca de 7.500 µm cerca de 8.000 µm, cerca de 8.500 µm, cerca de 9.000 µm, cerca de 9.500 µm, cerca de 10.000 µm ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. As faixas adequadas incluem de cerca de 10 µm a cerca de 10.000 µm, cerca de 500 µm a cerca de 7.500 µm, cerca de
1.000 µm a cerca de 7.000 µm, cerca de 2.000 µm a cerca de 5.000 µm, cerca de 3.500 µm a cerca de 6.500 µm, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. As uma ou mais aberturas podem ter qualquer forma; por exemplo, a forma de uma ou mais aberturas pode ser circular, ovular, elíptica, poligonal ou semelhantes ou combinações das mesmas. Em qualquer modalidade neste documento, a primeira superfície plana ou a segunda superfície plana pode incluir um ou mais elementos de apêndice conectados e se estendendo distalmente da primeira superfície plana e / ou segunda superfície plana do anel anular. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, os elementos de apêndice podem incluir, mas não estão limitados a, pontas, nódulos, nós, escoras, saliências ou semelhantes ou combinações dos mesmos.
[0040] Em qualquer modalidade neste documento, o anel anular pode suportar uma tensão de arco de cerca de 1 MPa a cerca de 100 MPa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o anel anular pode suportar uma tensão de aro de cerca de 1 MPa, cerca de 2 MPa, cerca de 3 MPa, cerca de 4 MPa, cerca de 5 MPa, cerca de 6 MPa, cerca de 7 MPa, cerca de 8 MPa, cerca de 9 MPa, cerca de 10 MPa, cerca de 15 MPa, cerca de 20 MPa, cerca de 30 MPa, cerca de 40 MPa, cerca de 50 MPa, cerca de 60 MPa, cerca de 70 MPa, cerca de 80 MPa, cerca de 90 MPa, cerca de 100 MPa ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0041] Em qualquer modalidade neste documento, a primeira placa e a segunda placa podem ter uma configuração geralmente plana, incluindo duas superfícies geralmente planas opostas uma à outra e uma espessura geralmente ortogonal às superfícies planas. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, as superfícies planas da primeira placa e da segunda placa podem incluir ondulações, desvios ou elementos texturais (por exemplo, nódulos, pontas, torrões ou semelhantes ou combinações dos mesmos). Por exemplo, em uma modalidade, a FIG. 3 fornece uma vista superior e vistas laterais de uma estrutura de suporte biocompatível 300 que inclui uma primeira (ou segunda) placa 310, onde a placa tem uma primeira superfície plana 320 e uma segunda superfície plana 330. Em qualquer modalidade neste documento, a primeira placa e a segunda podem ter uma espessura de cerca de 100 µm a cerca de 1.200 µm. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a primeira placa e a segunda placa podem ter uma espessura de cerca de 100 µm, cerca de 150 µm, cerca de 200 µm, cerca de 250 µm, cerca de 300 µm, cerca de 350 µm, cerca de 400 µm, cerca de 450 µm, cerca de 500 µm, cerca de 550 µm, cerca de 600 µm, cerca de 650 µm, cerca de 700 µm, cerca de 750 µm, cerca de 800 µm, cerca de 850 µm, cerca de 900 µm, cerca de 950 µm, cerca de 1.000 µm, cerca de 1.050 µm, cerca de 1.100 µm, cerca de 1.150 µm, cerca de 1.200 µm ou qualquer faixa incluindo e / ou entre qualquer um dos valores anteriores. As espessuras adequadas incluem, mas não estão limitadas a, de cerca de 100 µm a cerca de 600 µm, cerca de 200 µm a cerca de 600 µm, cerca de 400 µm a cerca de 600 µm, cerca de 100 µm a cerca de 300 µm, ou faixas incluindo e / ou em entre qualquer um dos valores anteriores.
[0042] A primeira placa e a segunda placa podem incluir uma ou mais aberturas que se estendem permitindo o fluxo de materiais (por exemplo, nutrientes, material residual biológico, materiais celulares e de tecido, ou semelhantes ou combinações dos mesmos). As uma ou mais aberturas podem ter um tamanho médio em uma faixa de cerca de 10 µm a cerca de 10.000 µm. conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Por exemplo, as faixas adequadas incluem de cerca de 10 µm a cerca de 10.000 µm, cerca de 500 µm a cerca de 7.500 µm, cerca de 1.000 µm a cerca de 7.000 µm, cerca de 3.500 µm a cerca de 6.500 µm, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. As uma ou mais aberturas podem ter qualquer forma; por exemplo, a forma de uma ou mais aberturas pode ser circular, ovular, elíptica, poligonal ou semelhantes ou combinações das mesmas. Por exemplo, as FIGs. 3 e 4 fornecem vistas superiores de uma primeira (ou segunda) placa 310, 410 que inclui uma ou mais aberturas 340, 440 se estendendo através da primeira superfície plana 320, 420 para a segunda superfície plana 330, 430. Em qualquer modalidade neste documento, uma superfície plana da primeira placa ou segunda placa pode incluir um ou mais elementos de apêndice conectados e se estendendo distalmente da superfície plana da primeira placa ou segunda placa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, os elementos de apêndice podem incluir, mas não estão limitados a, pontas, nódulos, nós, escoras, saliências ou semelhantes ou combinações dos mesmos. Em qualquer modalidade neste documento, um ou mais elementos de apêndice podem conectar a primeira placa à segunda placa. A FIG. 4 mostra uma estrutura de suporte biocompatível que inclui uma primeira (ou segunda) placa 410 que inclui um ou mais elementos de apêndice 450 conectados e se estendendo distalmente da primeira superfície plana 420.
[0043] Em qualquer modalidade neste documento, a primeira placa, a segunda placa ou combinação das mesmas pode aumentar a capacidade de carga axial do construto de engenharia de tecido em cerca de 1% a cerca de 10.000%. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a capacidade de carga axial do construto de engenharia de tecido pode ser aumentada em cerca de 1% a cerca de 10.000%, cerca de 1% a cerca de 1.000%, cerca de 1% a cerca de 100%, cerca de 1% a cerca de 10%, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Aumentos adequados na capacidade de carga axial podem incluir, mas não estão limitados a, cerca de 1%, cerca de 2%, cerca de 3%, cerca de 4%, cerca de 5%, cerca de 6%, cerca de 7%, cerca de 8%, cerca de 9%, cerca de 10%, cerca de 11%, cerca de 12%, cerca de 13%, cerca de 14%, cerca de 15%, cerca de 16%, cerca de 17%, cerca de 18%, cerca de 19%, cerca de 20%, cerca de 30%, cerca de 40 %, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 70%, cerca de 80%, cerca de 90%, cerca de 100%, cerca de 200%, cerca de 300%, cerca de 400%, cerca de 500%, cerca de 600%, cerca de 700%, cerca de 800%, cerca de 900%, cerca de 1.000%, cerca de 2.000%, cerca de 3.000%, cerca de 4.000%, cerca de 5.000%, cerca de 6.000%, cerca de 7.000%, cerca de
8.000%, cerca de 9.000%, cerca de 10.000%, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que a primeira placa e / ou a segunda placa distribuem a carga axial do construto de engenharia de tecido em resposta a uma força compressiva.
[0044] Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode incluir qualquer combinação do anel anular, a primeira placa ou a segunda placa. Por exemplo, a estrutura de suporte biocompatível pode incluir apenas o anel anular conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. O suporte biocompatível, em qualquer modalidade neste documento, pode incluir apenas a primeira placa. Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode incluir o anel anular e a primeira placa, onde uma superfície plana da primeira placa está em contato com a primeira ou segunda superfície plana do anel anular. Por exemplo, a primeira placa pode ser conectada à primeira ou segunda superfície plana do anel anular de modo que a primeira placa cubra total ou parcialmente um lado da cavidade interna do anel anular. Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode incluir o anel anular, a primeira placa e a segunda placa. Por exemplo, uma superfície plana da primeira placa pode estar em contato com a primeira superfície plana do anel anular e uma superfície plana da segunda placa pode estar em contato com a segunda superfície plana do anel anular, de modo que a primeira e a segunda placas cubram total ou parcialmente a cavidade interna do anel anular em ambos os lados. Em qualquer modalidade neste documento, a primeira placa e / ou a segunda placa podem ser incorporadas como uma superfície plana contígua com uma borda da primeira e / ou segunda superfície plana do anel anular. Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode incluir a primeira placa e a segunda placa, onde uma superfície plana da primeira placa e a segunda placa está em contato com o construto de engenharia de tecido.
[0045] A estrutura de suporte biocompatível pode incluir um ou mais elementos de ligação. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, um ou mais elementos de ligação podem incluir hastes, escoras, vigas ou semelhantes ou combinações dos mesmos. Em qualquer modalidade neste documento, os elementos de ligação podem conectar uma área em seção transversal do anel anular de um ponto de contato da parede da superfície interna a outro ponto de contato da parede da superfície interna. Em qualquer modalidade neste documento, os elementos de ligação podem conectar uma superfície plana da primeira placa a uma superfície plana da segunda placa. Os um ou mais elementos de ligação podem ser configurados para formar uma estrutura semelhante a uma treliça dentro do anel anular ou entre a primeira placa e a segunda placa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a estrutura semelhante a uma treliça pode incluir uma treliça de Warren, uma treliça de octeto, uma treliça de Pratt, uma treliça de corda de arco, uma treliça de poste King, uma treliça lenticular, uma treliça de matriz de Town, uma treliça de Vierendeel ou semelhantes ou uma combinação de duas ou mais delas. Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura em forma de treliça pode ser bidimensional na formação de uma ou mais superfícies internas ou uma ou mais superfícies externas. Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura semelhante a uma treliça pode ser tridimensional em projeto para fornecer um contínuo de suporte. Além disso, um ou mais elementos de ligação podem ser combinados de modo que as superfícies planas da primeira placa ou da segunda placa possam ser conectadas, ou múltiplos anéis anulares concêntricos possam ser empregados.
[0046] A estrutura de suporte biocompatível pode incluir um material biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode incluir, mas não está limitado a, polissacarídeos, polímeros biocompatíveis, borracha, silício, metais biocompatíveis (por exemplo, aço, ligas de cobalto-cromo, titânio, ligas de titânio magnésio, ligas de magnésio, zinco, ligas de zinco, ligas de ferro ou semelhantes ou suas combinações), cerâmicas biocompatíveis, polietilenoglicol, polipropilenoglicol, poliaminoácidos, naturais e biopolímeros (por exemplo, glicosaminoglicanos, celulose, quitosana, quitina, dextranas, gelatina, colágeno, ligninas, poliaminoácidos, glicoproteínas, eslastina, lamininas) ou combinações de dois ou mais dos mesmos. Em qualquer modalidade, o material biocompatível pode incluir polímeros biocompatíveis; por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, os polímeros biocompatíveis podem incluir polilactídeos (PLA), ácido poliglicolídeo (PGA), poli (lactídeo-co- glicolídeo) (PLGA), polidioxanona (PDO), policaprolactonas e combinações dos mesmos. Em qualquer modalidade neste documento, o polímero biocompatível pode ter um ponto de fusão entre cerca de 50 °C a cerca de 290 °C. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o polímero biocompatível pode ter um ponto de fusão de cerca de 50 °C, cerca de 55 °C, cerca de 60 °C, cerca de 65 °C, cerca de 70 °C, cerca de 75 °C, cerca de 80 °C, cerca de 85 °C, cerca de 90 °C, cerca de 95 °C, cerca de 100 °C, cerca de 110 °C, cerca de 120 °C, cerca de 130 °C, cerca de 140 °C, cerca de 150 °C, cerca de 160 °C, cerca de 170 °C, cerca de 180 °C, cerca de 190 °C, cerca de 200 °C, cerca de 210 °C, cerca de 220 °C, cerca de 230 °C, cerca de 240 °C, cerca de 250 °C, cerca de 260 °C, cerca de 270 °C, cerca de 280 °C, cerca de 290 °C, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0047] Em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode incluir ainda um ou mais aditivos. Por exemplo, um ou mais aditivos podem incluir, mas não estão limitados a, agentes de reticulação.
[0048] O material biocompatível pode ser biodegradável, bioabsorvível, biorresorvível ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode degradar, absorver ou reabsorver sob condições fisiológicas a uma taxa de cerca de 1 mês a cerca de 7 anos. Taxas adequadas de degradação, absorção ou reabsorção podem incluir, mas não estão limitadas a, cerca de 1 mês, cerca de 2 meses, cerca de 3 meses, cerca de 4 meses, cerca de 5 meses, cerca de 6 meses cerca de 7 meses, cerca de 8 meses, cerca de 9 meses, cerca de 10 meses, cerca de 11 meses, cerca de 1 ano, cerca de 1,5 anos, cerca de 2 anos, cerca de 2,5 anos, cerca de 3 anos, cerca de 3,5 anos, cerca de 4 anos, cerca de 4,5 anos, cerca de 5 anos, cerca de 5,5 anos, cerca de 6 anos, cerca de 6,5 anos, cerca de 7 anos, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a taxa de degradação, absorção ou reabsorção pode incluir cerca de 1 mês a cerca de 7 anos, cerca de 1 mês a cerca de 5 anos, cerca de 1 mês a cerca de 3 anos, cerca de 1 mês a cerca de 1 ano, cerca de 1 mês a cerca de 6 meses, cerca de 1 mês a cerca de 3 meses. Materiais biodegradáveis, bioabsorvíveis e / ou biorresorvíveis adequados incluem, mas não estão limitados a, incluem, mas não estão limitados a, PLA, PGA, PLGA, PDO, policaprolactonas, ligas metálicas biorresorvíveis e combinações dos mesmos.
[0049] O material biocompatível pode ter uma densidade de cerca de 1.500 mg / ml a cerca de
2.500 mg / ml. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode ter uma densidade de cerca de 1.500 mg / ml, cerca de 1.600 mg / ml, cerca de 1.700 mg / ml, cerca de 1.800 mg / ml, cerca de 1.900 mg / ml, cerca de 2.000 mg / ml, cerca de 2.100 mg / ml, cerca de 2.200 mg / ml, cerca de 2.300 mg / ml, cerca de 2.400 mg / ml, cerca de 2.500 mg / ml ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode ter uma densidade de cerca de 1.500 mg / ml a cerca de 2.500 mg / ml, cerca de 1.750 mg / ml a cerca de 2.200 mg / ml, cerca de 2.000 mg / ml a cerca de 2.300 mg / ml, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0050] O material biocompatível pode estar presente na estrutura de suporte biocompatível em uma quantidade de cerca de 1% em peso a 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a quantidade de material biocompatível presente em peso na estrutura de suporte biocompatível pode ser cerca de 1%, cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90%, cerca de 95%, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Quantidades adequadas do material biocompatível no suporte biocompatível incluem, mas não estão limitados a, cerca de 5% a cerca de 100%, 10% a cerca de 100%, cerca de 50% a cerca de 100%, cerca de 5% a cerca de 20%, cerca de 90% a cerca de 100%, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0051] O material biocompatível pode estar presente na estrutura de suporte biocompatível em uma quantidade de cerca de 1% em peso a 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a quantidade de material biocompatível presente em peso na estrutura de suporte biocompatível pode ser cerca de 1%, cerca de 5%, cerca de 10%, cerca de 15%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 55%, cerca de 60%, cerca de 65%, cerca de 70%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 85%, cerca de 90%, cerca de 95%, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Quantidades adequadas do material biocompatível no suporte biocompatível incluem, mas não estão limitados a, cerca de 5% a cerca de 100%, 10% a cerca de 100%, cerca de 50% a cerca de 100%, cerca de 5% a cerca de 20%, cerca de 90% a cerca de 100%, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0052] A estrutura de suporte biocompatível tem propriedades mecânicas que permitem reforçar as propriedades mecânicas do construto de engenharia de tecido. Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ter um ou mais de um módulo de flexão de cerca de 0,2 GPa a cerca de 100 GPa, um módulo de elasticidade de cerca de 0,02 GPa a cerca de 100 GPa, ou uma resistência à tração de cerca de 1 MPa a cerca de 1.000 MPa.
[0053] Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ter um módulo de flexão de cerca de 0,2 GPa a cerca de 100 GPa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ter um módulo de flexão de cerca de 0,2 GPa, cerca de 0,3 GPa, cerca de 0,4 GPa, cerca de 0,5 GPa, cerca de 0,6 GPa, cerca de 0,7 GPa, cerca de 0,8 GPa, cerca de 0,9 GPa, cerca de 1 GPa, cerca de 2 GPa, cerca de 3 GPa, cerca de 4 GPa, cerca de 5 GPa, cerca de 6 GPa, cerca de 7 GPa, cerca de 8 GPa, cerca de 9 GPa, cerca de 10 GPa, cerca de 11 GPa, cerca de 12 GPa, cerca de 13 GPa, cerca de 14 GPa, cerca de 15 GPa, cerca de 16 GPa, cerca de 17 GPa, cerca de 18 GPa, cerca de 19 GPa, cerca de 20 GPa, cerca de 25 GPa, cerca de 30 GPa, cerca de 35 GPa, cerca de 40 GPa, cerca de 45 GPa, cerca de 50 GPa, cerca de 55 GPa, cerca de 60 GPa, cerca de 65 GPa, cerca de 70 GPa, cerca de 75 GPa, cerca de 80 GPa, cerca de 85 GPa, cerca de 90 GPa, cerca de 95 GPa, cerca de 100 GPa ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Os valores de módulo de flexão adequados podem incluir, mas não estão limitados a, cerca de 0,2 GPa a cerca de 100 GPa, cerca de 0,2 GPa a cerca de 50 GPa, cerca de 0,2 GPa a cerca de 25 GPa, cerca de 0,2 GPa a cerca de 15 GPa, cerca de 1 GPa a cerca de 15 GPa, cerca de 5 GPa a cerca de 15 GPa, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois destes valores.
[0054] Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ter um módulo de elasticidade de cerca de 0,02 GPa a cerca de 100 GPa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ter um módulo de elasticidade de cerca de 0,02 GPa, 0,04 GPa, cerca de 0,06 GPa, cerca de 0,08 GPa, cerca de 0,1 GPa, 0,2 GPa, cerca de 0,3 GPa, cerca de 0,4 GPa, cerca de 0,5 GPa, cerca de 0,6 GPa, cerca de 0,7 GPa, cerca de 0,8 GPa, cerca de 0,9 GPa, cerca de 1 GPa, cerca de 2 GPa, cerca de 3 GPa, cerca de 4 GPa, cerca de 5 GPa, cerca de 6 GPa, cerca de 7 GPa, cerca de 8 GPa, cerca de 9 GPa, cerca de 10 GPa, cerca de 11 GPa, cerca de 12 GPa, cerca de 13 GPa, cerca de 14 GPa, cerca de 15 GPa, cerca de 16 GPa, cerca de 17 GPa, cerca de 18 GPa, cerca de 19 GPa, cerca de 20 GPa, cerca de 25 GPa, cerca de 30 GPa, cerca de 35 GPa, cerca de 40 GPa, cerca de 45 GPa, cerca de 50 GPa, cerca de 55 GPa, cerca de 60 GPa, cerca de 65 GPa, cerca de 70 GPa, cerca de 75 GPa,
cerca de 80 GPa, cerca de 85 GPa, cerca de 90 GPa, cerca de 95 GPa, cerca de 100 GPa ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Os valores de módulo de elasticidade adequados podem incluir, mas não estão limitados a, cerca de 0,2 GPa a cerca de 100 GPa, cerca de 0,2 GPa a cerca de 50 GPa, cerca de 0,2 GPa a cerca de 25 GPa, cerca de 0,2 GPa a cerca de 15 GPa, cerca de 1 GPa a cerca de 15 GPa, cerca de 5 GPa a cerca de 15 GPa, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois destes valores.
[0055] Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ter uma resistência à tração de cerca de 1 MPa a cerca de 1.000 MPa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ter uma resistência à tração de cerca de 1 MPa, cerca de 2 MPa, cerca de 3 MPa, cerca de 4 MPa, cerca de 5 MPa, cerca de 6 MPa, cerca de 7 MPa, cerca de 8 MPa, cerca de 9 MPa, cerca de 10 MPa, cerca de 20 MPa, cerca de 25 MPa, cerca de 30 MPa, cerca de 35 MPa, cerca de 40 MPa, cerca de 45 MPa, cerca de 50 MPa, cerca de 55 MPa, cerca de 60 MPa, cerca de 65 MPa, cerca de 70 MPa, cerca de 75 MPa, cerca de 80 MPa, cerca de 85 MPa, cerca de 90 MPa, cerca de 95 MPa, cerca de 100 MPa, cerca de 150 MPa, cerca de 200 MPa, cerca de 250 MPa, cerca de 300 MPa, cerca de 350 MPa, cerca de 400 MPa, cerca de 450 MPa, cerca de 500 MPa, cerca de 550 MPa, cerca de 600 MPa, cerca de 650 MPa, cerca de 700 MPa, cerca de 750 MPa, cerca de 800 MPa, cerca de 850 MPa, cerca de 900 MPa, cerca de 950 MPa, cerca de 1.000 MPa ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
Construto de Engenharia de Tecido
[0056] A substituição do disco espinhal da presente tecnologia inclui um construto de engenharia de tecido que inclui uma biotinta. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser configurado para ter qualquer forma ou tamanho. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter uma forma circular, forma ovular, forma elíptica ou forma poligonal. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter uma forma de um disco intervertebral (IVD). Por exemplo, o construto de engenharia de tecido em forma de IVD pode ser um único construto de engenharia de tecido uniforme. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido em forma de IVD pode incluir uma estrutura fibrosa de anular e uma estrutura de núcleo pulposo, onde a estrutura fibrosa de anular é circunferencialmente alinhada em torno do núcleo pulposo. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido em forma de IVD pode incluir uma estrutura fibrosa de anular, uma estrutura de núcleo pulposo e uma estrutura de placa terminal, onde a estrutura fibrosa de anular é circunferencialmente alinhada em torno do núcleo pulposo. Em qualquer modalidade, o construto de engenharia de tecido da presente tecnologia pode ter a forma de um IVD de um sujeito. Em qualquer modalidade, o construto de engenharia de tecido pode ter a forma de um espaço negativo entre as vértebras de um sujeito (por exemplo, entre as vértebras, conforme visto em uma varredura por MRI ou CT).
[0057] O construto de engenharia de tecido pode ser configurado de modo que o tamanho do construto de engenharia de tecido seja maior do que o tamanho da estrutura de suporte biocompatível, onde o construto de engenharia de tecido está parcial ou totalmente em contato com a estrutura de suporte biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser configurado de modo que a estrutura de suporte biocompatível seja total ou parcialmente encapsulada dentro do construto de engenharia de tecido.
[0058] Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser configurado de modo que o tamanho do construto de engenharia de tecido seja menor do que o suporte biocompatível, onde o construto de engenharia de tecido é encerrado e não está em contato com a estrutura de suporte biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser fechado pelo anel anular da estrutura de suporte biocompatível de modo que o construto de engenharia de tecido não entre em contato com a parede da superfície interna do anel anular.
[0059] Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser configurado para ter um tamanho tal que o construto de engenharia de tecido seja parcial ou totalmente fechado e em contato com uma ou mais superfícies da estrutura de suporte biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser configurado para ter um tamanho tal que o construto de engenharia de tecido entre em contato com a parede da superfície interna do anel anular, uma superfície plana da primeira e / ou segunda placa, ou uma combinação dos mesmos. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter um tamanho que excede a capacidade da estrutura de suporte biocompatível de modo que o construto de engenharia de tecido se estenda (ou se projete) além da espessura medial ou lateral do anel anular ou da circunferência da primeira placa e / ou segunda placa. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode se estender (ou se projetar) através de uma ou mais aberturas do anel anular, primeira placa e / ou segunda placa da estrutura de suporte biocompatível. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode se estender (ou se projetar) através da cavidade interna do anel anular além da primeira e / ou segunda superfície plana do anel anular, onde a estrutura de suporte biocompatível pode incluir a primeira placa e / ou uma segunda placa que pode repousar sobre uma superfície do construto de engenharia de tecido ou ser encapsulada pelo construto de engenharia de tecido sem entrar em contato com o anel anular. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser configurado para encapsular uma ou mais ligações da estrutura de suporte biocompatível.
[0060] Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que quando o construto de engenharia de tecido é configurado de modo que seja fechado e em contato com o suporte biocompatível, de modo que o construto de engenharia de tecido se estenda (ou se projete) através de uma ou mais aberturas de um ou mais do anel anular, a primeira placa ou a segunda placa, isso cria atrito entre a estrutura de suporte biocompatível e o construto de engenharia de tecido. A este respeito, o atrito gerado evita o deslizamento do construto de engenharia de tecido de modo que ele permaneça dentro do suporte biocompatível. Além disso, acredita-se ainda que as porções salientes do construto de engenharia de tecido geram atrito entre a substituição do disco espinhal e as placas terminal das vértebras, o que também pode evitar o deslizamento da substituição do disco espinhal.
[0061] Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode incluir um conjunto único de propriedades mecânicas para permitir seu funcionamento adequado. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter um ou mais de um módulo de equilíbrio de cerca de 2 MPa a cerca de 15 MPa, um módulo instantâneo de cerca de 5 kPa a cerca de 2.000 kPa e uma permeabilidade hidráulica de cerca de 1x10-16 m2/ Pa·s a cerca de 1x10-8 m2/ Pa·s. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter um módulo de equilíbrio de cerca de 2 MPa a cerca de 15 MPa, cerca de 2 MPa a cerca de 12 MPa, cerca de 2 MPa a cerca de 10 MPa, cerca de 2 MPa a cerca de 8 MPa, cerca de 2 MPa a cerca de 6 MPa, cerca de 2 MPa a cerca de 4 MPa, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o módulo de equilíbrio pode ser 2 MPa, cerca de 2,5 MPa, cerca de 3 MPa, cerca de 3,5 MPa, cerca de 4 MPa, cerca de 4,5 MPa, cerca de 5 MPa, cerca de 5,5 MPa, cerca de 6 MPa, cerca de 6,5 MPa, cerca de 7 MPa, cerca de 7,5 MPa, cerca de 8 MPa, cerca de 8,5 MPa, cerca de 9 MPa, cerca de 9,5 MPa, cerca de 10 MPa, cerca de 11 MPa, cerca de 12 MPa, cerca de 13 MPa, cerca de 14 MPa, cerca de 15 MPa, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0062] Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter um módulo instantâneo de cerca de 5 kPa a cerca de 2.000 kPa, 5 kPa a cerca de 1.500 kPa, cerca de 5 kPa a cerca de 1.000 kPa, cerca de 5 kPa a cerca de 500 kPa, cerca de 5 kPa a cerca de 100 kPa, cerca de 5 kPa a cerca de 40 kPa, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter um módulo instantâneo de cerca de 5 kPa, cerca de 6 kPa, cerca de 7 kPa, cerca de 8 kPa, cerca de 9 kPa, cerca de 10 kPa cerca de 12 kPa, cerca de 14 kPa, cerca de 16 kPa, cerca de 18 kPa, cerca de 20 kPa, cerca de 22 kPa, cerca de 24 kPa, cerca de kPa, cerca de 26 kPa, cerca de 28 kPa, cerca de 30 kPa, cerca de 32 kPa, cerca de 34 kPa, cerca de 36 kPa, cerca de 38 kPa, cerca de 40 kPa, cerca de 60 kPa, cerca de 80 kPa, cerca de 100 kPa, cerca de 200 kPa, cerca de 300 kPa, cerca de 400 kPa, cerca de 500 kPa, cerca de 600 kPa, cerca de 700 kPa, cerca de 800 kPa, cerca de 900 kPa, cerca de 1.000 kPa, cerca de 1.100 kPa, cerca de 1.200 kPa, cerca de 1.300 kPa, cerca de 1.400 kPa, cerca de 1.500 kPa, cerca de 1.600 kPa, cerca de 1.700 kPa, cerca de 1.800 kPa, cerca de 1.900 kPa, cerca de 2.000 kPa ou qualquer faixa incluindo e / ou em entre quaisquer dois dos valores anteriores. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ter uma permeabilidade hidráulica de cercade 1x10-16 m2/ Pa·s a cerca de 1x10-8m2/ Pa·s, cerca de 1x10-13 m2/ Pa·s a cerca de 9x10-10 m2/ Pa·s, cerca de 1x10-12 m2/ Pa·s a cercade 6x10-10, cerca de 1x10-11 m2/ Pa·s a cerca de 3x10-10 m2/ Pa·s, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0063] O construto de engenharia de tecido pode incluir uma biotinta. O termo "biotinta" se refere a uma tinta derivada de biomaterial. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a tinta biológica pode incluir, mas não está limitada a, hidrogel (por exemplo, hidrogel de alginato), agarose, colágeno, quitosana, fibrina, ácido hialurônico, carragenina, poli(óxido de etileno), poli(óxido de propileno), poli (óxido de etileno)-co-poli(óxido de propileno), hidroxipropilmetilcelulose, poli (fumarato de propileno-co-etilenoglicol), poli (etilenoglicol)-co- poli (ácido lático), poli (álcool vinílico), oligopeptídeos KDLl 2, poli (n-isopropil acrilamida), ou combinações de dois ou mais deles. A biotinta pode ter uma taxa controlada de reticulação por meio do ajuste de variáveis ambientais incluindo, mas não se limitando a, temperatura, pH, força iônica, calor, luz ou a adição de agentes químicos de reticulação, como cálcio, magnésio, bário, condroitina, sulfato, carbodi-imidas, ribose, riboflavina e trombina. Os hidrogéis adequados para uso em tintas biológicas para construtos de engenharia de tecidos são descritos na Patente U.S. No. 9.044.335 intitulada "COMPOSITE TISSUE-ENGINEERED INTERVERTEBRAL DISC WITH SELF-ASSEMBLED ANNULAR ALIGNMENT", depositada em 5 de maio de 2010, cujo conteúdo completo está apresentado neste documento incorporado por referência.
[0064] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta do construto de engenharia de tecido pode incluir hidrogel de alginato. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o hidrogel de alginato pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,5% (p / v) a cerca de 10% (p / v). Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o hidrogel de alginato pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,5% (p / v), cerca de 0,6% (p / v), cerca de 0,7% (p / v), cerca de 0,8% (p / v) / v), cerca de 0,9% (p / v), cerca de 1,0% (p / v), cerca de 1,5% (p / v), cerca de 2,0% (p / v), cerca de 2,5% (p / v), cerca de 3,0% (p / v), cerca de 3,5% (p / v), cerca de 4,0% (p / v), cerca de 4,5% (p / v), cerca de 5,0% (p / v), cerca de 5,0% (p / v), cerca de 5,5% (p / v), cerca de 6,0% (p / v), cerca de 6,5% (p / v), cerca de 7,0% (p / v), cerca de 7,5% (p / v), cerca de 8,0 % (p / v), cerca de 8,5% (p / v), cerca de 9,0% (p / v), cerca de 9,5% (p / v), cerca de 10,0% (p / v), ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0065] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta do construto de engenharia de tecido pode incluir colágeno. Os materiais à base de colágeno são vantajosos para uso nos construtos de engenharia de tecidos. Os métodos de coleta de colágeno para uso em composições de biogel, métodos para fazer estruturas 3D usando composições de biogel e métodos para preparar composições de biogel para uso em sistemas de impressão em 3D são descritos no Pedido PCT No. de Série PCT / US2017 / 034582 intitulad 3D PRINTABLE BIO GEL AND METHOD OF USE, a 25 a 2017 A P a 113066-0104, todo o conteúdo do qual está incorporado neste documento por referência para o conjunto de informações e métodos de fundo adiante nele.
[0066] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta do construto de engenharia de tecido pode incluir colágeno em uma quantidade maior do que cerca de 5 mg / ml. Quantidades adequadas de colágeno na biotinta podem incluir, mas não estão limitadas a, cerca de 5 mg / ml a cerca de 200 mg / ml. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o colágeno pode estar presente em uma quantidade de cerca de 5 mg / ml, cerca de 10 mg / ml, cerca de 15 mg / ml, cerca de 20 mg / ml, cerca de 25 mg / ml, cerca de 30 mg / ml, cerca de 35 mg / ml, cerca de 40 mg / ml, cerca de 45 mg / ml, cerca de 50 mg / ml, cerca de 55 mg / ml, cerca de 60 mg / ml, cerca de 65 mg / ml, cerca de 70 mg / ml, cerca de 75 mg / ml, cerca de 80 mg / ml, cerca de 85 mg / ml, cerca de 90 mg / ml, cerca de 95 mg / ml, cerca de 100 mg / ml, cerca de 105 mg / ml, cerca de 110 mg / ml, cerca de 115 mg / ml, cerca de 120 mg / ml, cerca de 125 mg / ml, cerca de 130 mg / ml, cerca de 135 mg / ml, cerca de 140 mg / ml, cerca de 145 mg / ml, cerca de 150 mg / ml, cerca de 155 mg / ml, cerca de 160 mg / ml, cerca de 165 mg / ml, cerca de 170 mg / ml, cerca de 175 mg / ml, cerca de 180 mg / ml, cerca de 185 mg / ml, cerca de 190 mg / ml, cerca de 195 mg / ml, cerca de 200 mg / ml ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0067] Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode incluir biotinta com colágeno tipo I, colágeno tipo II ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, quando o construto de engenharia de tecido inclui uma estrutura fibrosa de anular e uma estrutura de núcleo pulposo, a estrutura fibrosa de anular pode incluir colágeno tipo I e a estrutura de núcleo pulposo pode incluir colágeno tipo II.
[0068] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta do construto de engenharia de tecido pode incluir ainda um neutralizador e meio celular conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Neutralizadores adequados podem incluir, mas não estão limitados a, formulações contendo ácido fraco, por exemplo. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser celular ou acelular. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a biotinta do construto de engenharia de tecido pode incluir meios celulares contendo uma população de células que podem incluir, mas não estão limitadas a, células vivas obtidas e / ou isoladas do tecido do disco intervertebral, tal como, núcleo pulposo ou anular fibroso. O meio celular pode incluir ainda outras células vivas; por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir células epidérmicas, condrócitos e outras células que formam células-tronco mesenquimais, células-tronco de IVD, cartilagem, macrófagos, adipócitos, células dérmicas, células musculares, folículos capilares, fibroblastos, células de órgãos, osteoblastos, osteócitos e outras células que formam o osso, células endoteliais, células da mucosa, células pleurais, células do canal auditivo, células da membrana timpânica, células peritoneais, células de Schwann, células epiteliais da córnea, células de gengiva, células-tronco neurais do sistema nervoso central, células epiteliais traqueais, ou combinações de duas ou mais das mesmas. Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta do construto de engenharia de tecidos pode ser acelular, onde a biotinta não contém células vivas. Em qualquer modalidade neste documento, o construto de engenharia de tecido pode ser configurado de modo que o construto de engenharia de tecido tenha áreas ou componentes (por exemplo, anular fibroso, núcleo pulposo ou placa terminal) que podem ser acelulares ou celulares.
[0069] Em qualquer modalidade neste documento, a população de células pode estar presente em uma quantidade de cerca de 1,0x105 células / ml a cerca de 5,0x107 células / ml. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a quantidade de células presentes na biotinta do construto de engenharia de tecidos pode incluir cerca de 1,0x105 células / ml, cerca de 2,0x105 células / ml, cerca de 3,0x105 células / ml, cerca de 4,0x105 células / ml, cerca de 5,0x105 células / ml, cerca de 6,0x105 células / ml, cerca de 7,0x105 células / ml, cerca de 8,0x105 células / ml, cerca de 9,0x105 células / ml, cerca de 1,0x106 células / ml, cerca de 2,0x106 células / ml, cerca de 3,0x106 células / ml, cerca de 4,0x106 células / ml, cerca de 5,0x106 células / ml, cerca de 6,0x106 células / ml,
cerca de 7,0x106 células / ml, cerca de 8,0x106 células / ml, cerca de 9,0x106 células / ml, cerca de 1,0x107 células / ml, cerca de 2,0x107 células / ml, cerca de 3,0x107 células / ml, cerca de 4,0x107 células / ml, cerca de 5,0x107 células / ml ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos anteriores valores. Quantidades adequadas de células presentes na biotinta do construto de engenharia de tecidos incluem, mas não estão limitadas a, cerca de 1,0x105 células / ml a cerca de 5,0x107 células / ml, cerca de 1,0x105 células / ml a cerca de 1,0x107 células / ml, cerca de 1,0x105 células / ml a cerca de 5,0x106 células / ml, cerca de 1,0x105 células / ml a cerca de 5,0x106 células / ml, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0070] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta do construto de engenharia de tecidos pode incluir ainda carreadores ou aditivos. Os carreadores adequados podem incluir, mas não estão limitados a, água, soluções salinas iônicas aquosas (por exemplo, hidróxido de sódio), salina de tampão de fosfato (PBS), meio celular, soro bovino fetal (FBS), meio essencial mínimo de Dulbecco (DMEM), fator de crescimento do fibroblasto (bFGF), ou semelhantes ou combinações dos mesmos. Os aditivos adequados incluem, mas não estão limitados a, fatores de crescimento e agentes de reticulação. Os agentes de reticulação adequados incluem, mas não estão limitados a, riboflavina, ribose, polietilenoglicol (PEG), glutaraldeído, cloridrato de 1-etil-3-(3- dimetilaminopropil)-carbodi-imida, genipina, quitosano ou semelhantes ou combinações dos mesmos.
[0071] A composição de substituição do disco espinhal inclui o construto de engenharia de tecido e a estrutura de suporte biocompatível juntos, em qualquer configuração conforme divulgado neste documento, e possui propriedades mecânicas aprimoradas (isto é, resistência). A substituição do disco espinhal, em qualquer modalidade neste documento, pode suportar uma compressão axial de cerca de 1 kN a cerca de 10.000 kN e uma força de cisalhamento de cerca de 0,2 kN a cerca de
1.000 kN. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a substituição do disco espinhal da presente tecnologia pode suportar uma compressão axial de cerca de 1 kN, 2 kN, cerca de 3, kN, cerca de 4 kN, cerca de 5 kN, cerca de 6 kN, cerca de 7 kN, cerca de 8 kN, cerca de 9 kN, cerca de 10 kN, cerca de 20 kN, cerca de 30 kN, cerca de 40 kN, cerca de 50 kN, cerca de 60 kN, cerca de 70 kN, cerca de 80 kN, cerca de 90 kN, cerca de 100 kN, cerca de 200 kN, cerca de 300 kN, cerca de 400 kN, cerca de 500 kN, cerca de 600 kN, cerca de 700 kN, cerca de 800 kN,
cerca de 900 kN, cerca de 1.000 kN, cerca de 1.500 kN, cerca de 2.000 kN, cerca de 2.500 kN, cerca de 3.000 kN, cerca de 3.500 kN, cerca de 4.000 kN, cerca de 4.500 kN, cerca de 5.000 kN, cerca de 5.500 kN, cerca de 6.000 kN, cerca de 6.500 kN, cerca de 7.000 kN, cerca de 7.500 kN, cerca de 8.000 kN, cerca de 8.500 kN, cerca de 9.000 kN, cerca de 9.500 kN, cerca de 10.000 kN, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores. As faixas de compressão axial adequadas podem incluir, mas não estão limitadas a, cerca de 1 kN a cerca de 10.000 kN, cerca de 1 kN a cerca de 5.000 kN, cerca de 1 kN a cerca de 1.000 kN, cerca de 1 kN a cerca de 500 kN, cerca de 1 kN a cerca de 15 kN, cerca de 4 kN a cerca de 10 kN, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0072] Em qualquer modalidade neste documento, a substituição do disco espinhal da presente tecnologia pode suportar uma força de cisalhamento de cerca de 0,2 kN a cerca de 1.000 kN. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a substituição do disco espinhal da presente tecnologia pode suportar uma força de cisalhamento pode ser cerca de 0,2 kN, cerca de 0,3 kN, cerca de 0,4 kN, cerca de 0,5 kN, cerca de 0,6 kN, cerca de 0,7 kN, cerca de 0,8 kN, cerca de 0,9 kN, cerca de 1,0 kN, cerca de 10 kN, cerca de 50 kN, cerca de 100 kN, cerca de 150 kN, cerca de 200 kN, cerca de 250 kN, cerca de 300 kN, cerca de 350 kN, cerca de 400 kN, cerca de 450 kN, cerca de 500 kN, cerca de 550 kN, cerca de 600 kN, cerca de 650 kN, cerca de 700 kN, cerca de 750 kN, cerca de 800 kN, cerca de 850 kN, cerca de 900 kN, cerca de 950 kN, cerca de 1.000 kN ou faixas incluindo e / ou em entre quaisquer dois dos valores anteriores. Faixas adequadas da força de cisalhamento incluem, mas não estão limitadas a, cerca de 0,2 kN a cerca de 1000 kN, cerca de 1 kN a cerca de 500 kN, cerca de 10 kN a cerca de 100 kN, cerca de 0,2 kN a cerca de 0,9 kN, ou faixas incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
Métodos
[0073] Em um aspecto relacionado, a presente tecnologia fornece um método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade, o método inclui depositar um material biocompatível em um substrato; opcionalmente reticulação do material biocompatível depositado; e opcionalmente repetir as etapas de deposição e reticulação opcionais para obter a estrutura de suporte biocompatível; onde a estrutura de suporte biocompatível inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível, o anel anular inclui uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície plana e uma segunda superfície plana superfície, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0074] O método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível pode incluir um ou mais sistemas ou métodos de fabricação, incluindo, mas não se limitando a, moldagem por injeção, moldagem rotacional, moldes positivos, moldes negativos, extrusão, fabricação subtrativa, fresagem e usinagem, e impressão tridimensional (3D). Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação pode incluir impressão em 3D. Os métodos de impressão em 3D adequados podem incluir, mas não estão limitados a, impressão a jato de tinta, impressão camada por camada, impressão por extrusão ou bioimpressão. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o depósito pode incluir o depósito de uma ou mais camadas de material biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a impressão em 3D pode incluir: depositar uma ou mais camadas de um material biocompatível em um substrato; opcionalmente reticular o material biocompatível depositado; e opcionalmente repetir as etapas de deposição e reticulação opcionais para obter a estrutura de suporte biocompatível; onde a estrutura de suporte biocompatível inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível, o anel anular inclui uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície plana e uma segunda superfície plana superfície, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0075] Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível pode ser fabricada usando materiais biocompatíveis, conforme descrito neste documento, em qualquer modalidade usando sistemas de impressão em 3D, conforme descrito no Pedido PCT No. de Série PCT / 2018/034457 a ASEPTIC PRINTER SYSTEM INCLUDING DUAL ARM- MECHANISM, a 24 a 2018 R P a 113066-
0107, todo o conteúdo do qual está incorporado neste documento por referência para as informações e métodos de fundo definidos adiante nele.
[0076] Em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível pode incluir moldagem por injeção. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, depositar o material biocompatível pode incluir moldagem por injeção. Em qualquer modalidade neste documento, o depósito pode incluir depositar o material biocompatível em um molde da estrutura de suporte biocompatível; opcionalmente reticular o material biocompatível no molde e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação opcionais; e remover a estrutura de suporte biocompatível do molde.
[0077] Em qualquer modalidade neste documento, o substrato pode incluir uma superfície de uma impressora em 3D (por exemplo, placa de construção de uma impressora em 3D). Em qualquer modalidade neste documento, o substrato pode incluir um molde adequado para uso em um ou mais dentre moldagem por injeção, moldagem rotacional, moldes positivos, moldes negativos ou semelhantes. Em qualquer modalidade neste documento, o substrato pode incluir uma superfície de um dispositivo de fabricação adequado para realizar fabricação subtrativa, fresagem e usinagem ou semelhantes.
[0078] Em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível é reticulado. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode ser submetido a condições de reticulação para produzir um material biocompatível polimerizado ou reticulado. As condições de reticulação adequadas podem incluir, mas não estão limitadas a, exposição ao UV. Em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode não incluir reticulação. Por exemplo, em qualquer modalidade, após a deposição, o biomaterial pode incluir uma etapa de resfriamento, uma etapa de fusão e semelhantes ou combinações dos mesmos.
[0079] No método da presente tecnologia, o método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível pode incluir o depósito de uma ou mais camadas de material biocompatível de modo que o anel anular tenha uma espessura média de cerca de 100 µm a cerca de 6.000 µm e uma espessura lateral de cerca de 100 µm a cerca de 1.000 µm, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade, e a primeira placa e a segunda placa têm uma espessura de cerca de 100 µm a cerca de 600 µm, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade.
[0080] Em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível pode incluir depositar uma ou mais camadas de material biocompatível de modo que a estrutura de suporte biocompatível tenha a forma circunferencial de um IVD. Por exemplo, em qualquer modalidade, a estrutura de suporte biocompatível pode ter a forma circunferencial de um IVD de um sujeito. Normalmente, o sujeito ou paciente é um ser humano e, preferencialmente, precisa de implantes para substituição e / ou regeneração de tecido IVD.
[0081] No método da presente tecnologia, o material biocompatível pode incluir um material biocompatível conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o material biocompatível pode incluir, mas não está limitado a, polissacarídeos, polímeros biocompatíveis, borracha, silício, metais biocompatíveis (por exemplo, aço, ligas de cobalto-cromo, titânio, ligas de titânio magnésio, ligas de magnésio, zinco, ligas de zinco, ligas de ferro ou semelhantes ou suas combinações), cerâmicas biocompatíveis, polietilenoglicol, polipropilenoglicol, poliaminoácidos, naturais e biopolímeros (por exemplo, glicosaminoglicanos, celulose, quitosana, quitina, dextranas, gelatina, colágeno, ligninas, poliaminoácidos, glicoproteínas, eslastina, lamininas) ou combinações de dois ou mais dos mesmos. Em qualquer modalidade, o material biocompatível pode incluir polímeros biocompatíveis; por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, os polímeros biocompatíveis podem incluir polilactídeos (PLA), poli(ácido glicolídeo) (PGA), poli (lactídeo- co-glicolídeo) (PLGA), polidioxanona (PDO), policaprolactonas e combinações dos mesmos). Em qualquer modalidade neste documento, o polímero biocompatível pode ter um ponto de fusão entre cerca de 50 °C a cerca de 290 °C. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o polímero biocompatível pode ter um ponto de fusão de cerca de 50 °C, cerca de 55 °C, cerca de 60 °C, cerca de 65 °C, cerca de 70 °C, cerca de 75 °C, cerca de 80 °C, cerca de 85 °C, cerca de 90 °C, cerca de 95 °C, cerca de 100 °C, cerca de 110 °C, cerca de 120 °C, cerca de 130 °C, cerca de 140 °C, cerca de 150 °C, cerca de 160 °C, cerca de 170 °C, cerca de 180 °C, cerca de 190 °C, cerca de 200 °C, cerca de 210 °C, cerca de 220 °C, cerca de 230 °C, cerca de 240 °C, cerca de 250 °C,
cerca de 260 °C, cerca de 270 °C, cerca de 280 °C, cerca de 290 °C, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0082] Em qualquer modalidade neste documento, a estrutura de suporte biocompatível obtida a partir do método de fabricação pode ter um ou mais dentre um módulo de flexão de cerca de 0,2 GPa a cerca de 100 GPa, um módulo de elasticidade de cerca de 0,2 GPa a cerca de 100 GPa, ou um resistência à tração de cerca de 1 MPa a cerca de 1.000 MPa, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade.
[0083] Em qualquer modalidade neste documento, o método pode incluir ainda esterilizar a estrutura de suporte biocompatível. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a esterilização pode incluir, mas não está limitada a, irradiação gama, incubação com perácido, autoclavagem, irradiação UV, esterilização com peróxido, tratamento com fluido supercrítico e semelhantes ou combinações dos mesmos.
[0084] Em ainda outro aspecto relacionado, a presente tecnologia fornece um método de fabricação da substituição do disco espinhal que inclui a fabricação de uma estrutura de suporte biocompatível como descrito neste documento em qualquer modalidade que compreende: depositar um material biocompatível em um substrato; opcionalmente reticular o material biocompatível depositado; e opcionalmente repetir as etapas de deposição e reticulação opcionais para obter a estrutura de suporte biocompatível; fabricar um construto de engenharia de tecidos como descrito neste documento em qualquer modalidade compreendendo: depositar uma biotinta como descrito neste documento em qualquer modalidade em ou em torno da estrutura de suporte biocompatível; reticular a biotinta e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação para formar o construto de engenharia de tecido; e curar a composição de substituição do disco espinhal; onde a estrutura de suporte biocompatível inclui um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível, o anel anular inclui uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície plana e uma segunda superfície plana, e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
[0085] O método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível pode incluir os métodos descritos neste documento em qualquer modalidade. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, um ou mais sistemas ou métodos de fabricação podem incluir, mas não estão limitados a, moldagem por injeção, moldagem rotacional, moldes positivos, moldes negativos, fabricação subtrativa, fresagem e usinagem e impressão tridimensional (3D). Em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação pode incluir impressão em 3D, conforme descrito neste documento, em qualquer modalidade. Em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível pode incluir moldagem por injeção, conforme descrito neste documento, em qualquer modalidade. Em qualquer modalidade neste documento, o método pode incluir reticular o material biocompatível, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade.
[0086] A fabricação do construto de engenharia de tecido inclui depositar uma ou mais camadas de uma biotinta, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Em qualquer modalidade neste documento, a fabricação do construto de engenharia de tecido pode incluir um ou mais sistemas ou métodos de fabricação; por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, um ou mais sistemas ou métodos de fabricação podem incluir moldagem por injeção, moldagem rotacional, moldes positivos, moldes negativos, fabricação subtrativa, fresagem e usinagem e impressão em 3D. Em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação pode incluir impressão em 3D, conforme descrito neste documento, em qualquer modalidade. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o depósito pode incluir o depósito de uma ou mais camadas de biotinta na ou em torno da estrutura de suporte biocompatível usando uma impressora em 3D; reticular a biotinta e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação, para obter a construção de engenharia de tecido; e curar a substituição do disco espinhal.
[0087] Em qualquer modalidade neste documento, a fabricação do construto de engenharia de tecido pode incluir moldagem por injeção. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o depósito pode incluir depositar a biotinta em um molde contendo a estrutura de suporte biocompatível; reticular a biotinta no molde e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação, para obter a construção de engenharia de tecido; e curar a substituição do disco espinhal, onde o molde pode ser removido antes ou após a etapa de cura. Em qualquer modalidade neste documento, o método pode incluir remover o molde após curar a substituição do disco espinhal. Em qualquer modalidade neste documento, o método pode incluir remover o molde antes de curar a substituição do disco espinhal.
[0088] O método pode incluir fabricar um construto de engenharia de tecido tendo uma estrutura de anular fibroso e uma estrutura de núcleo pulposo conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Em qualquer modalidade, o método de fabricação pode incluir depositar a biotinta para formar a estrutura do anular fibroso e depositar a biotinta para formar a estrutura do núcleo pulposo. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o método pode incluir depositar a biotinta para formar a estrutura do anular fibroso e a estrutura do núcleo pulposo simultânea ou sequencialmente. Em algumas modalidades, o depósito pode incluir a formação da estrutura do anular fibroso e da estrutura do núcleo pulposo sequencialmente. Em qualquer modalidade neste documento, o depósito pode incluir a formação da estrutura do anular fibroso e da estrutura do núcleo pulposo simultaneamente.
[0089] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta é reticulada. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode ser submetida a condições de reticulação para produzir uma biotinta reticulada ou polimerizada. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a reticulação pode incluir irradiação UV, adição de sais, neutralização de pH, reticulação térmica e semelhantes ou combinações dos mesmos.
[0090] A substituição do disco espinhal passa por uma etapa de cura após a reticulação. Em qualquer modalidade neste documento, o método inclui curar a substituição do disco espinhal a uma temperatura de cerca de 34 ºC a cerca de 37 ºC. As temperaturas de cura adequadas podem incluir, mas não estão limitadas a, cerca de 34 ºC a cerca de 37 ºC, cerca de 35 ºC a cerca de 37 ºC, cerca de 36 ºC a cerca de 37 ºC e qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer duas das anteriores valores. Em qualquer modalidade neste documento, a substituição do disco espinhal pode ser colocada em uma solução tampão ou meio celular durante a etapa de cura. Em qualquer modalidade neste documento, as soluções tampão adequadas incluem, mas não estão limitadas a, solução salina tamponada com fosfato, solução de cloreto de sódio, fosfatos e solução tampão de fosfato. O meio de células adequado pode incluir, mas não está limitado a, soro, meio sem soro, HEPES, DMEM, bFGF, FBS e semelhantes ou combinações dos mesmos. Em qualquer modalidade neste documento, o método pode incluir curar a substituição do disco espinhal em solução tampão e meio celular. Em qualquer modalidade neste documento, a cura pode ocorrer ao longo de um período de cerca de 3 h a cerca de 24 h. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o período de cura pode ser de cerca de 3 h, cerca de 4 h, cerca de 5 h, cerca de 6 h, cerca de 7 h, cerca de 8 h, cerca de 9 h, cerca de 10 h, cerca de 11 h, cerca de 12 h, cerca de 13 h, cerca de 14 h, cerca de 15 h, cerca de 16 h, cerca de 17 h, cerca de 18 h, cerca de 19 h, cerca de 20 h, cerca de 21 h, cerca de 22 h, cerca de 23 h, cerca de 24 h, ou qualquer faixa incluindo e / ou entre quaisquer dois dos valores anteriores.
[0091] Em qualquer modalidade neste documento, a tinta biológica pode incluir, mas não está limitada a, alginato, agarose, colágeno, quitosana, fibrina, ácido hialurônico, carragenina, poli(óxido de etileno), poli(óxido de propileno), poli (óxido de etileno)-co-poli(óxido de propileno), hidroxipropilmetilcelulose, poli (fumarato de propileno-co-etilenoglicol), poli (etilenoglicol)-co-poli (ácido lático), poli (álcool vinílico), oligopeptídeos KDLl 2, poli (n- isopropil acrilamida), ou combinações de dois ou mais deles. A biotinta pode ter uma taxa controlada de reticulação por meio do ajuste de variáveis ambientais incluindo, mas não se limitando a, temperatura, pH, força iônica, calor, luz ou a adição de agentes químicos de reticulação, como cálcio, magnésio, bário, condroitina, sulfato e trombina. Os hidrogéis adequados para uso em tintas biológicas para construtos de engenharia de tecidos são descritos na Patente U.S. 9.044.335 intitulada "COMPOSITE TISSUE-ENGINEERED INTERVERTEBRAL DISC WITH SELF-ASSEMBLED ANNULAR ALIGNMENT", depositada em 5 de maio de 2010, cujo conteúdo completo está apresentado neste documento incorporado por referência.
[0092] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir hidrogel de alginato, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o hidrogel de alginato pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,5% (p / v) a cerca de 10% (p / v). Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir colágeno, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir colágeno em uma quantidade maior do que cerca de 5 mg / ml. Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir colágeno tipo I, colágeno tipo II ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação do construto de engenharia de tecido pode incluir depositar uma ou mais camadas de biotinta que inclui colágeno tipo I para formar uma estrutura de anular fibroso e depositar uma ou mais camadas de uma biotinta que inclui colágeno tipo II para formar uma estrutura de núcleo pulposo.
[0093] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir ainda um neutralizador e meio celular conforme descrito neste documento em qualquer modalidade. Neutralizadores adequados podem incluir, mas não estão limitados a, formulações contendo ácido fraco, por exemplo. Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode ser celular ou acelular. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir meios celulares contendo células vivas que podem incluir, mas não estão limitadas a, células obtidas e / ou isoladas do tecido do disco intervertebral, tal como, núcleo pulposo ou anular fibroso. O meio celular pode incluir ainda outras células vivas; por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir células epidérmicas, condrócitos e outras células que formam células-tronco mesenquimais, células-tronco de IVD, cartilagem, macrófagos, adipócitos, células dérmicas, células musculares, folículos capilares, fibroblastos, células de órgãos, osteoblastos, osteócitos e outras células que formam o osso, células endoteliais, células da mucosa, células pleurais, células do canal auditivo, células da membrana timpânica, células peritoneais, células de Schwann, células epiteliais da córnea, células de gengiva, células-tronco neurais do sistema nervoso central, células epiteliais traqueais, ou combinações de duas ou mais das mesmas. Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode ser acelular, onde a biotinta não contém células vivas.
[0094] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode incluir ainda carreadores ou aditivos. Os carreadores adequados podem incluir, mas não estão limitados a, água, soluções salinas iônicas aquosas (por exemplo, hidróxido de sódio), salina de tampão de fosfato (PBS), meio celular, soro bovino fetal (FBS), meio essencial mínimo de Dulbecco (DMEM), fator de crescimento do fibroblasto (bFGF), ou semelhantes ou combinações dos mesmos. Os aditivos adequados incluem, mas não estão limitados a, agentes de reticulação. Os agentes de reticulação adequados incluem, mas não estão limitados a, riboflavina, ribose, polietilenoglicol (PEG),
glutaraldeído, cloridrato de 1-etil-3- (3-dimetilaminopropil) -carbodi-imida, genipina, quitosano ou semelhantes ou combinações dos mesmos.
[0095] Em qualquer modalidade neste documento, a biotinta é reticulada. Por exemplo, em qualquer modalidade neste documento, a biotinta pode ser submetida a condições de reticulação para produzir um material de biotinta reticulada ou polimerizada.
[0096] Em qualquer modalidade neste documento, o método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível pode incluir depositar uma ou mais camadas de material biocompatível de modo que a estrutura de suporte biocompatível tenha a forma circunferencial de um IVD. Por exemplo, em qualquer modalidade, a estrutura de suporte biocompatível pode ter a forma circunferencial de um IVD de um sujeito. Normalmente, o sujeito ou paciente é um ser humano e, preferencialmente, precisa de implantes para substituição e / ou regeneração de tecido IVD.
[0097] Em qualquer modalidade neste documento, a substituição do disco da coluna vertebral pode suportar um ou mais dentre uma compressão axial de cerca de 1 kN a cerca de 10.000 kN ou uma força de cisalhamento de cerca de 0,2 kN a cerca de 1.000 kN, conforme descrito neste documento em qualquer modalidade.
[0098] Em pelo menos uma modalidade, os métodos de fabricação de uma substituição de disco espinhal da presente tecnologia é um método de acordo com as etapas ilustradas na FIG. 9.
[0099] A presente invenção, assim genericamente descrita, será mais prontamente entendida por referência aos exemplos seguintes os quais são fornecidos a título de ilustração e não se destinam a ser limitativos da presente invenção.
[0100] Embora certas modalidades tenham sido ilustradas e descritas, deve ser entendido que mudanças e modificações podem ser feitas nas mesmas de acordo com conhecimentos correntes na técnica sem se afastar da tecnologia nos seus aspectos mais amplos como definidos nas reivindicações seguintes.
[0101] As modalidades ilustrativamente descritas neste documento podem ser praticadas adequadamente na ausência de qualquer elemento ou quaisquer elementos, limitação ou limitações, não especificamente revelados neste documento. Assim, por exemplo, os termos "compreendendo", "incluindo", "contendo", etc. devem ser lidos expansivamente e sem limitação. Adicionalmente, os termos e expressões empregados neste documento foram usados como termos de descrição e não de limitação, e não há nenhuma intenção no uso desses termos e expressões de excluir quaisquer equivalentes das características mostradas e descritas ou porções das mesmas, mas é reconhecido que são possíveis várias modificações dentro do escopo da tecnologia reivindicada. Adicionalmente, a frase "consistindo essencialmente em" será entendida como incluindo os elementos especificamente repetidos e os elementos adicionais que não afetam materialmente as características básicas e novas da tecnologia reivindicada. A frase "consistindo em" exclui qualquer elemento não especificado.
[0102] A presente divulgação não será limitada em termos das modalidades particulares descritas neste pedido. Muitas modificações e variações podem ser feitas sem se desviar de seu espírito e escopo, como será evidente para os versados na técnica. Métodos e composições funcionalmente equivalentes dentro do escopo da revelação, além dos enumerados neste documento, serão evidentes para os versados na técnica a partir das descrições anteriores. Tais modificações e variações se destinam a cair dentro do escopo das reivindicações anexas. A presente divulgação será limitada apenas pelos termos das reivindicações anexas, juntamente com o escopo completo de equivalentes aos quais tais reivindicações têm direito. Deve ser entendido que essa divulgação não é limitada a métodos, reagentes, compostos ou composições específicos, que podem obviamente variar. Também deve ser compreendido que a terminologia utilizada neste documento tem o propósito de descrever modalidades específicas apenas e não se destina a ser limitativa.
[0103] Além disso, quando características ou aspectos da divulgação são descritos em termos de grupos Markush, os versados na técnica reconhecerão que a divulgação também é, desse modo, descrita em termos de qualquer membro individual ou subgrupo de membros do grupo Markush.
[0104] Como será entendido por um versado na técnica, para todos e quaisquer fins, particularmente em termos de proporcionar uma descrição escrita, todas as faixas divulgadas neste documento também englobam todas e quaisquer subfaixas possíveis e combinações de subfaixas das mesmas. Qualquer faixa listada pode ser facilmente reconhecida como descrevendo suficientemente e permitindo que a mesma faixa seja dividida em pelo menos metades iguais,
terços, quartos, quintos, décimos, etc. Como um exemplo não limitativo, cada faixa discutida neste documento pode ser facilmente dividida em um terço inferior, terço médio e terço superior, etc. Como também será entendido por um versado na técnica, todas as linguagens, como "até", "pelo menos", "maior que", "menor que" e semelhantes, incluem o número repetido e se referem a faixas que podem ser subsequentemente divididas em subfaixas, conforme discutido anteirormente. Finalmente, como será entendido por um versado na técnica, uma faixa inclui cada membro individual.
[0105] Embora este relatório descritivo contenha muitos detalhes de implementação específicos, eles não devem ser interpretados como limitações no escopo do que pode ser reivindicado, mas sim como descrições de características específicas para implementações específicas. Certas características descritas neste relatório descritivo no contexto de implementações separadas também podem ser implementadas em combinação em uma única implementação. Por outro lado, várias características descritas no contexto de uma única implementação também podem ser implementadas em múltiplas implementações separadamente ou em qualquer subcombinação adequada. Além disso, embora características possam ser descritas anteriormente como agindo em determinadas combinações e até mesmo inicialmente reivindicadas como tal, uma ou mais características de uma combinação reivindicada podem, em alguns casos, ser extirpadas da combinação e a combinação reivindicada pode ser direcionada para uma subcombinação ou variação de uma subcombinação.
[0106] Os termos "acoplado", "conectado" e semelhantes, como usados neste documento, significam a união de dois componentes direta ou indiretamente um ao outro. Tal junção pode ser estacionária (por exemplo, permanente) ou móvel (por exemplo, removível ou liberável). Tal união pode ser alcançada com os dois componentes ou os dois componentes e quaisquer componentes intermediários adicionais sendo integralmente formados como um único corpo unitário um com o outro ou com os dois componentes ou os dois componentes e quaisquer componentes intermediários adicionais sendo presos um ao outro.
[0107] Os termos "acoplado hidraulicamente", "em comunicação de fluido" e semelhantes, como usados neste documento, significam que os dois componentes ou objetos têm um caminho formado entre os dois componentes ou objetos em que um fluido, como água, ar, etc., podem fluir, seja com ou sem componentes ou objetos intervenientes. Exemplos de acoplamentos de fluido ou configurações para permitir a comunicação de fluido podem incluir tubulação, canais ou quaisquer outros componentes adequados para permitir o fluxo de um fluido de um componente ou objeto para outro.
[0108] Todas as publicações, pedidos de patentes, patentes expedidas e outros documentos citados neste relatório descritivo estão incorporados neste documento por referência como se cada publicação individual, pedido de patente, patente expedida, ou outro documento fosse específica e individualmente indicado para ser incorporado por referência na sua totalidade. As definições que estão contidas no texto incorporado por referência estão excluídas na medida em que elas estão em contradição com definições nesta divulgação.
[0109] Outras modalidades são estabelecidas nas reivindicações seguintes.
Claims (58)
1. Estrutura de suporte biocompatível para substituição de disco espinhal, caracterizada pelo fato de que compreende: um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível; em que: o anel anular compreende uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície planar e uma segunda superfície planar; e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
2. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o anel anular tem uma espessura medial de cerca de 100 µm a cerca de 6.000 µm e uma espessura lateral de cerca de 100 µm a cerca de 2.000 µm.
3. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 1 ou reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a primeira placa e a segunda placa têm uma espessura de cerca de 100 µm a cerca de 1.200 µm.
4. Estrutura de suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a estrutura de suporte tem um ou mais de um módulo de flexão de cerca de 0,2 GPa a cerca de 100 GPa, um módulo de elasticidade de cerca de 0,02 GPa a cerca de 100 GPa, ou um resistência à tração de cerca de 1 MPa a cerca de 1.000 MPa.
5. Estrutura de suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a estrutura de suporte tem um ou mais de um módulo de flexão de cerca de 0,2 GPa a cerca de 14 GPa, um módulo de elasticidade de cerca de 0,8 GPa a cerca de 14 GPa, ou uma resistência à tração de cerca de 1 MPa a cerca de 1.000 MPa.
6. Estrutura de suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o material biocompatível é selecionado do grupo que consiste em polissacarídeos, polímeros biocompatíveis, borracha, silício, metais biocompatíveis, cerâmicas biocompatíveis, polietileno glicol, polipropileno glicol, poliaminoácidos, naturais e biopolímeros, ou combinações de dois ou mais dos mesmos.
7. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o material biocompatível é selecionado do grupo que consiste em PLA, PGA, PLGA, PDO, policaprolactonas, ligas metálicas biorreabsorvíveis e combinações dos mesmos.
8. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o material biocompatível degrada, absorve ou reabsorve a uma taxa de cerca de 1 mês a cerca de 7 anos.
9. Estrutura de suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o anel anular é configurado para ter a forma de um disco intervertebral de um sujeito.
10. Estrutura de suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que o anel anular tem uma ou mais aberturas tendo um tamanho médio de cerca de 10 µm a cerca de 10.000 µm.
11. Estrutura de suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a estrutura de suporte compreende ainda um ou mais elementos de apêndices conectados a e se estendendo distalmente da primeira superfície planar ou da segunda superfície planar do anel anular ou uma superfície planar da primeira placa ou da segunda placa
12. Estrutura de suporte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a estrutura de suporte compreende ainda um ou mais elementos de ligação.
13. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que os um ou mais elementos de ligação conectam uma seção transversal do anel anular de uma área da parede de superfície interna a outra área da parede de superfície interna ou conectam uma superfície planar da primeira placa a uma superfície planar da segunda placa.
14. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que os um ou mais elementos de ligação compreendem hastes, escoras, vigas ou semelhantes ou combinações dos mesmos.
15. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo fato de que as uma ou mais ligações formam uma estrutura semelhante a treliça.
16. Estrutura de suporte, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pelo fato de que a estrutura semelhante a treliça compreende uma treliça de Warren, uma treliça de octeto, uma treliça de Pratt, uma treliça de corda de arco, uma treliça de poste King, uma treliça lenticular, uma treliça de retículo de Town, uma treliça de Vierendeel, ou semelhantes ou uma combinação de duas ou mais das mesmas.
17. Método para fabricar uma estrutura de suporte biocompatível para substituição de disco espinhal, o método de fabricação caracterizado pelo fato de que compreende: depositar uma ou mais camadas de um material biocompatível em um substrato; reticular o material biocompatível; e opcionalmente repetir as etapas de deposição e reticulação para obter a estrutura de suporte biocompatível; em que: a estrutura de suporte biocompatível compreende um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível; o anel anular compreende uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície planar e uma segunda superfície planar; e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o método de fabricação compreende um ou mais de moldagem por injeção, moldagem por rotação, moldes positivos, moldes negativos, fabricação subtrativa, fresagem e usinagem e impressão tridimensional (3D).
19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a deposição compreende impressão 3D de uma ou mais camadas de material biocompatível.
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a impressão 3D é selecionada do grupo que consiste em impressão a jato de tinta, impressão camada a camada, impressão por extrusão e bioimpressão.
21. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o método de fabricação compreende moldagem por injeção, em que a moldagem por injeção compreende: depositar uma ou mais camadas do material biocompatível em um substrato, em que o substrato é um molde da estrutura de suporte biocompatível; reticular o material biocompatível no molde e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação; e remover a estrutura de suporte biocompatível do molde.
22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado pelo fato de que o material biocompatível é selecionado do grupo que consiste em polissacarídeos, polímeros biocompatíveis, borracha, silício, metais biocompatíveis, cerâmicas biocompatíveis, polietileno glicol, polipropileno glicol, poliaminoácidos, naturais e biopolímeros, ou combinações de dois ou mais dos mesmos.
23. Método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de que o material biocompatível é um polímero biocompatível selecionado do grupo que consiste em PLA, PGA, PLGA, PDO, policaprolactonas e combinações dos mesmos.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o polímero biocompatível tem um ponto de fusão de cerca de 50°C a cerca de 250°C.
25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 24, caracterizada pelo fato de que o anel anular tem uma espessura medial de cerca de 100 µm a cerca de 6.000 µm e uma espessura lateral de cerca de 100 µm a cerca de 2.000 µm.
26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 25, caracterizado pelo fato de que a primeira placa e a segunda placa têm uma espessura de cerca de 100 µm a cerca de 1.200 µm.
27. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 26, caracterizado pelo fato de que a estrutura de suporte tem uma forma circunferencial de um IVD de um sujeito.
28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 27, caracterizado pelo fato de que o sujeito é um humano.
29. Composição de substituição de disco espinhal, caracterizada pelo fato de que compreende: uma estrutura de suporte biocompatível compreendendo um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível; e um construto engenheirado de tecido compreendendo uma biotinta; em que: o anel anular compreende uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície planar e uma segunda superfície planar; e o material biomaterial está presente em uma quantidade de 1% a cerca de 100% em peso.
30. Composição, de acordo com a reivindicação 29, caracterizada pelo fato de que o anel anular tem uma espessura medial de cerca de 100 µm a cerca de 6.000 µm e uma espessura lateral de cerca de 100 µm a cerca de 2.000 µm.
31. Composição, de acordo com a reivindicação 29 ou reivindicação 30, caracterizada pelo fato de que a primeira placa e a segunda placa têm uma espessura de cerca de 100 µm a cerca de 1.200 µm.
32. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 31, caracterizada pelo fato de que a composição de biotinta compreende hidrogel.
33. Composição, de acordo com a reivindicação 32, caracterizada pelo fato de que a biotinta compreende um ou mais de hidrogel, agarose, colágeno, quitosana, fibrina, ácido hialurônico, carragenina, óxido de polietileno, óxido de polipropileno, óxido de polietileno-co-óxido de polipropileno, hidroxipropil metil celulose, poli(fumarato de propileno-co-etileno glicol), poli(etileno glicol)-co-poli(ácido lático), poli(álcool vinílico), oligopeptídeos KDLl 2, poli(n-isopropil acrilamida) ou combinações de dois ou mais dos mesmos.
34. Composição, de acordo com a reivindicação 33, caracterizada pelo fato de que a biotinta compreende um hidrogel de alginato presente em uma quantidade de cerca de 0,5% (p/v) a cerca de 10% (p/v).
35. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 34, caracterizada pelo fato de que a biotinta compreende cerca de 5 mg/ml a cerca de 200 mg/ml de colágeno.
36. Composição, de acordo com a reivindicação 35, caracterizada pelo fato de que o colágeno é selecionado de colágeno tipo I, colágeno tipo II ou uma combinação dos mesmos.
37. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 36, caracterizada pelo fato de que o construto engenheirado de tecido compreende uma estrutura pulposa de núcleo compreendendo colágeno tipo II e uma estrutura fibrosa de anular compreendendo colágeno tipo I.
38. Composição, de acordo com a reivindicação 37, caracterizada pelo fato de que a estrutura fibrosa anular é circunferencialmente alinhada em torno da estrutura pulposa de núcleo.
39. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 38, caracterizada pelo fato de que o construto de engenharia de tecido compreende ainda uma população de células presentes em uma concentração de cerca de 1,0x105 células/ml a cerca de 5,0x107 células/ml.
40. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 39, caracterizada pelo fato de que a composição de biotinta compreende ainda um transportador, um agente de reticulação ou uma combinação dos mesmos.
41. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 40, caracterizada pelo fato de que o anel anular da estrutura de suporte biocompatível aumenta a rigidez axial do construto engenheirado de tecido em cerca de 5 vezes a cerca de 10.000 vezes a rigidez.
42. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 41, caracterizada pelo fato de que a primeira placa ou segunda placa da estrutura de suporte biocompatível aumenta a capacidade de carga axial do construto engenheirado de tecido em cerca de 1% a cerca de 10.000%.
43. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 29 a 42, caracterizada pelo fato de que a composição suporta uma compressão axial de cerca de 1 kN a cerca de 10.000 kN, uma força de cisalhamento de cerca de 0,2 kN a cerca de 1.000 kN ou uma combinação das mesmas.
44. Método para fabricar uma composição de substituição de disco espinhal, caracterizado pelo fato de que compreende: fabricar uma estrutura de suporte biocompatível, compreendendo: depositar um material biocompatível em um substrato; opcionalmente reticular o material biocompatível; e opcionalmente repetir as etapas de deposição e reticulação opcional para obter a estrutura de suporte biocompatível; fabricar um construto engenheirado de tecido compreendendo:
depositar uma biotinta na ou em torno da estrutura de suporte biocompatível; reticular a biotinta e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação, para formar o construto engenheirado de tecido; e curar a composição de substituição de disco espinhal; em que: a estrutura de suporte biocompatível compreende um ou mais de um anel anular, uma primeira placa ou uma segunda placa de um material biocompatível; o anel anular compreende uma parede de superfície interna, uma parede de superfície externa, uma primeira superfície planar e uma segunda superfície planar; e o material biocompatível está presente em uma quantidade de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da estrutura de suporte biocompatível.
45. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o método de fabricação da estrutura de suporte biocompatível é um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 28.
46. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o método de fabricar o construto engenheirado de tecido compreende um ou mais de moldagem por injeção, moldagem por rotação, moldes positivos, moldes negativos, fabricação subtrativa, fresagem e usinagem e impressão tridimensional (3D).
47. Método, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que a deposição compreende impressão 3D das uma ou mais camadas de biotinta.
48. Método, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que a impressão 3D é selecionada do grupo que consiste em impressão a jato de tinta, impressão camada a camada, impressão por extrusão e bioimpressão.
49. Método, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que o método para fabricar o construto engenheirado de tecido compreende moldagem por injeção, em que a moldagem por injeção compreende: depositar a biotinta em um molde, em que o molde contém a estrutura de suporte biocompatível; reticular a biotinta no molde e, opcionalmente, repetir as etapas de deposição e reticulação; remover a estrutura de suporte biocompatível do molde, em que a etapa de cura ocorre antes da remover o molde, após mover o molde ou uma combinação dos mesmos.
50. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 44 a 49, caracterizado pelo fato de que a deposição compreende ainda depositar as uma ou mais camadas de biotinta para formar uma estrutura fibrosa de anular e depositar as uma ou mais camadas de biotinta para formar uma estrutura fibrosa de núcleo.
51. Método, de acordo com a reivindicação 50, caracterizado pelo fato de que a estrutura fibrosa de anular e a estrutura pulposa de núcleo são formadas sequencialmente ou simultaneamente.
52. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 44 a 51, caracterizado pelo fato de que a cura da composição de substituição de disco espinhal ocorre a uma temperatura de cerca de 34ºC a cerca de 37ºC.
53. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 44 a 52, caracterizado pelo fato de que a biotinta compreende um ou mais de hidrogel, agarose, colágeno, quitosana, fibrina, ácido hialurônico, carragenina, óxido de polietileno, óxido de polipropileno, óxido de polietileno-co-óxido de polipropileno, hidroxipropil metil celulose, poli(fumarato de propileno-co-etileno glicol), poli(etileno glicol)-co-poli(ácido lático), poli(álcool vinílico),
oligopeptídeos KDLl 2, poli(n-isopropil acrilamida) ou combinações de dois ou mais dos mesmos.
54. Método, de acordo com a reivindicação 53, caracterizada pelo fato de que a biotinta compreende um hidrogel de alginato presente em uma quantidade de cerca de 0,5% (p/v) a cerca de 10% (p/v).
55. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 44 a 54, caracterizada pelo fato de que a biotinta compreende cerca de 5 mg/ml a cerca de 200 mg/ml de colágeno.
56. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 44 a 55, caracterizado pelo fato de que o colágeno é selecionado de colágeno tipo I, colágeno tipo II ou uma combinação dos mesmos.
57. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 50 a 56, caracterizado pelo fato de que a deposição compreende depositar uma ou mais camadas de uma biotinta compreendendo colágeno tipo II para formar a estrutura pulposa de núcleo e a deposição de uma ou mais camadas de uma biotinta compreendendo colágeno tipo I para formar a estrutura fibrosa de anular.
58. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 43 a 56, caracterizado pelo fato de que a biotinta compreende ainda uma população de células presentes em uma concentração de cerca de 1,0x105 células/ml a cerca 5,0x107 células/ml.
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