BRPI1102316A2 - arcabouÇo de pldla/pcl-t aplicado como pràtese de menisco - Google Patents

Abstract

ARCABOUÇO DE PLDLA/ PCL-T APLICADO COMO PRàTESE DE MENISCO, consiste de um produto de origem polimérica do tipo biocompatível e biorreabsorvível, na forma de um arcabouço tridimensional formado pelo copolimero Poli (L-co-D,L ácido lático) e pelo Poli (caprolactona-triol), sigla PLDLA/PCL-T, com adição de agente porógeno, voltado para aplicação como, prótese de menisco onde é necessário que o dispositivo possua propriedades mecânicas adequadas e promova a estabilização da articulação (onde será implantado), permitindo assim a regeneração tecidual ao mesmo tempo em que o arcabouço polimérico é degradado, o que só é possível uma vez que o dispositivo apresenta flexibilidade e grande porosidade.

Description

"ARCABOUQO DE PLDLA/ PCL-T APLICADO COMO PR0TESE DE MENISCO" APRESENTAQAO

Trata a presente solicitagao de Patente de Inver^ao de um in^dito "ARCABOUgO DE PLDLA/ PCL-T APLICADO COMO PR0TESE DE MENISCO",

especialmente de um arcabou?o de estrutura tridimensional usado como protese de menisco, configurando um produto de origem polimerica do tipo biocompativel e bioreabsorvivel, na forma de uma mistura polimerica produzida a partir da associagao do copolimero poli (L-co-D,L acido latico), doravante denominado PLDLA e poli (caprolactona-triol), doravante denominada PCL-T1 com adigao de agente porogeno, cuja a aplica^ao aqui reivindicada apresenta como resposta biologica, a regeneragao tecidual fibrocartilaginosa. CAMPO DE APLICAQAO DA INVENQAO

Uso de polimero biorreabsorvivel para aplica^ao biomedica como protese de menisco em situates em que haja necessidade de realizar procedimento de meniscectomia total.

Ressalta-se que ο arcabou^o proposto, formado pela blenda PLDLA/ PCL-T para a regenera?ao do tecido do menisco representa um avango para a ortopedia.

CONVENCIMENTO

O crescimento da parcela da populagao que pratica atividades fisicas

quer seja para propiciar uma melhor qualidade de vida e saiide ou mesmo pelo culto a est6tica, resultou num aumento do niimero de Iesoes traumaticas graves. Nesse contexto, ο joelho, por sua condigao de articula^ao, particularmente com alto grau de exigencia e muito suscetivel a traumas e lesdes.

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A retirada do menisco (meniscectomia) ja foi considerada um procedimento inocuo, ο que atualmente e contestado pelos profissionais da area. A fibrocartilagem dos meniscos e de fundamental importancia para ο bom desempenho dos mesmos e sensibilidade das articula^des. A retirada parcial ou total do menisco esta associada, a medio e Iongo prazo, a processos degenerativos da articula^ao，como a osteoartrose. Diante do exposto, a substituigao do menisco por um implante meniscal tem como objetivo evitar ο desenvolvimento das alteragoes degenerativas.

έ sabido que nao ha materials sinteticos que apresentem propriedades mecanicas similares ao menisco natural. A aplicagao de materials sinteticos nao absorviveis, embora permita a invasao celular, deposi?ao de colageno e formagao de tecido com caracteristicas semelhantes aos fibrocondrocitos, falham ao conferir capacidade protetora para as cartilagens articulares ap0s periodos prolongados.

Por conseguinte, os polimeros selecionados para aplicagoes como proteses devem atender a inCimeros requisitos, como biocompatibilidade, cinetica de biodegrada^ao adequada e propriedades mecanicas razoaveis, alem de facil processamento/ reprodutibilidade e baixo custo para aplicagoes clinicas.

Para a regenera^o tecidual, a constru?ao e a manuten?ao de uma interface apropriada a formagao de tecido cartilaginoso e um ponto critico para ο sucesso na utilizagao de suportes ou implantes. Para tanto, a porosidade dos arcabou^os e uma particularidade importante que podera favorecer a obtengao do tecido semelhante a fibrocartilagem do menisco, uma vez que fornecera um aumento de superficie sobre a qual as celulas poderao proliferar e sintetizar matriz extracelular, direcionando a invasSo celular e vascular no interior do suporte. Por outro lado, os poros permitem, ainda, a migragao dos fibrocondrocitos e ο aumento

da interface entre ο polimero e os fluidos corporeos. DO ESTADO DA TECNICA

Uma das formas de utilizapao de polimeros bioreabsorviveis e no campo de estruturas tridimensionals porosas (arcabou^os), especialmente em dispositivos medicos em que seja necess^ria a figura de um suporte, como: suporte para cuItura de celulas, curativos e regeneragao tecidual guiada.

O atual estado da tecnica antecipa alguns documentos de patentes que apresentam solutes nesse contexto, como ο Pl 0314823-8 "Andaime Programavel e Metodos para ο Preparo e Uso do Mesmo". Se refere a um andaime tridimensional programavel tendo poros interconectados e moleculas biologicamente ativas fisicamente apanhadas neste. O andaime e um hidrogel Iiofilizado de um polimero. O andaime pode ser empregado em uma disposipao em uma plataforma e carregado com varias combinagoes de moleculas biologicamente ativas para produgao elevada e avaliagao paralela, bem como construgao de tecido. a presente invengao tambem se refere a metodo para a preparagao e modificagao dos andaimes. O material deve apresentar algumas particularidades fundamentals,

como, por exemplo, flexibilidade, alem de um certo grau de hidrofilicidade e porosidade, a fim de permitir uma melhor interasao entre polimero/ tecido e obten^ao do design ideal, ο que nao acontece no documento acima e tampouco nos outros publicados. FUNDAMENTOS TECNICOS DA INVENQAO

A utilizagao de polimeros bioreabsorviveis como dispositivos temporaries ja e praxe nos procedimentos medicos. As vantagens do uso desses implantes sao notaveis, uma vez que degradam no tecido vivo, via hidrolise, gerando como subprodutos metabolitos comuns ao organismo, que sao excretados na forma de CO2 e H2O. Dentre os polimeros mais estudados para aplicapoes medicas, merece destaque a classe dos poli(a-hidr0xi acidos), dentre eles ο poli(L-acido lactico), PLLA e seus copolimeros. A degrada^So in vivo ocorre de forma controlada, por meio das composigoes dos monomeros que compoem a cadeia do polimero, enquanto ο material implantado substitui uma fun^ao particular por um periodo pre-determinado.

Como as interagoes entre ο implante bioreabsorvivel e ο tecido devem ser as melhores possiveis, torna-se extremamente importante a obtengao de biomateriais com propriedades que proporcionem uma boa biocompatibilidade, atendendo as necessidades especificas de cada aplicagao. Entretanto1 a dificuldade em se encontrar polimeros puros que atendam a todas as necessidades requeridas para uma determinada aplicagao, Ievou os pesquisadores a buscar por alternatives, como, por exemplo, a sintese de copolimeros e preparasao de blendas.

O poli(L-co-D，L acido lactico), PLLA, faz parte desses materials, send。 um copolimero formado por dois tipos de enantiomeros do acido lactico em sua cadeia, send。eles: ο L-acido lactico que tern como caracteristica conferir boas propriedades mecanicas ao material e ο D1L acido lactico que reduz a cristalinidade que ο L-acido lactico isoladamente conferiria ao material. Dessa forma, ο PLDLA se apresenta amorfo e, portanto mais suscetivel a degrada^ao hidrolitica do que ο homopolimero poli(L-acido lactico), PLLA, cujo tempo de degradagao e demasiadamente longo, podendo ser verificado fragmentos do polimero ate cinco anos pos-implante.

Embora ο PLDLA apresente boas propriedades mecanicas e um tempo de degradagao compativel com ο requerido para algumas aplicagoes, ο copolimero apresenta elevada rigidez e baixo alongamento. A adigSo de poli(caprolactona-triol),

PCL-T1 ao PLDLA propicia a obtengao de um polimero mais hidrofilico e flexivel, com maior deforma?ao na ruptura e que apresenta tempo para completa degradagao de aproximadamente 24 semanas, caracteristicas essas compativeis com ο crescimento do tecido fibrocartilaginoso.

Toda a agao que Ieve a um aumento da adesao celular na superficie do implante/ polimero e valida, pois ira refletir na maior interagao celular e consequentemente melhor biocompatibilidade do material implantado.

Os plastificantes adicionados aos polimeros atuam de maneira a provocar a separa^ao entre as macromoleculas, resultando, com essa agao, na redu?ao da energia necessaria para os movimentos moleculares das cadeias do polimero, redundando entao a flexibilidade. A policaprolactona Triol (PCL-T) e um poliester alifatico de baixa massa molecular, que pode ter a a^ao de um tipico plastificante, reduzindo a rigidez apresentada pelo polimero. A insergao deste plastificante entre as cadeias do copolimero PLDLA na forma de uma blenda visa a obtengao de um dispositivo com caracteristicas mais adequadas aquelas requeridas pelos implantes. A blenda com adigao de porogeno resultou em arcabougos flexiveis, com balango hidrofilico/ hidrofobico, grande deforma^ao na ruptura e tempo de degrada?ao total em torno de 24 semanas, ο que e compativel com ο crescimento de tecido fibrocartilaginoso, alem de responder positivamente a analise de citotoxidade, adesao celular, microscopia eletronica de varredura e Sirius red. O menisco e reconhecido como um componente integral da articulagao

do joelho e, a sua presenga e vital para ο bom desempenho do joelho propriamente dito e para a sensibilidade das articulagoes. O menisco e responsavel pela distribui9ao da forpa sobre a area da tibia, absorgao de choques durante ο carregamento dinamico, estabiliza^ao articular e Iubrificagao da junta. No minimo

50% da carga total imposta na junta do joelho e sustentada pelo menisco. Por se tratar de uma estrutura sujeita a diversas Iesdes e apresentar Iimitada capacidade regenerativa, esse tecido vem sendo aIvo de estudos, utilizando diferentes estrat6gias focadas na sua recupera^ao. No entanto, at6 ο momento a utilizagao de materials naturais e sint§ticos, embora tenham proporcionado a formagao de um neotecido com caracteristicas semelhantes a fibrocartilagem, falharam ao conferir capacidade protetora para as cartilagens articulares apos Iongos periodos.

Por outro lado, as pesquisas demonstraram que uma das caracteristicas para aplicagao em protese de menisco e a presenga de poros interconectados para ο crescimento tecidual, agindo como arcabou?。fisico e substrato adesivo no crescimento celular, possibilitando que ο neotecido adquira ο formato desejado, enquanto da degradagao do polimero.

Apesar dos grandes progressos nesse segment。，a regeneragao do menisco apos a meniscectomia total ainda e um grande desafio sendo foco de pesquisas para melhor atender a essa necessidade. OBJETIVO DA INVENQAO

Aplicagao da blenda composta pelo copolimero poli (L-co-D,L acido Iactico)/ PCL-T em diversas composi^oes como protese de menisco, em situapoes em que haja necessidade de um procedimento de meniscectomia total. Dessa forma, em fungao da morfologia e estrutura tridimensional desse dispositivo e possivel obter um arcaboupo com caracteristicas favoraveis ao crescimento do tecido fibrocartilaginoso.

Para melhor ilustrar a invengao relacionam-se abaixo as figuras em carater ilustrativo e nao limitativo:

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Figura 1: Fluxograma do processo de obtengao do arcaboupo de PLDLA/ PCL-T;

Figura 2: Ilustra uma compara?ao entre ο menisco medial no seu formato biologico (a esquerda) Iadeado pelo arcabougo inventado, implantado in

vivo;

Figura 3: Ilustra eletromicrografias obtidas por MEV do arcabougo

polim^rico de PLDLA/ PCL-T. (A) Superficie de fratura do arcaboupo; (B) Superficie de fratura do arcabou?o; (C) PLDLA/ PCL-T1 com 14 dias de cuItivo; (D) PLDLA/ PCL-T com 21 dias de cultivo, onde mostra que ο arcab0U90 foi totalmente colonizado pelas celulas fibrocartilaginosas; Figura 4: Ilustra a an^lise colorimetrica com ο corante Sirus red apos 7,

14, 21 e 28 dias de cultivo em arcabou^os de PLDLA / PCL-T. Os valores representam a media □ desvio padrao (n=6). O ensaio demonstrou que os arcabougos de PLDLA / PCL-T sao superiores ao controle em todos os tempos (p<0,01), mostrando que ο arcaboupo estimulou a sintese de matriz extracelular pelos fibrocondrocitos.

DESCRigAo DETALHADA DA INVENQAO

O "ARCABOUQO DE PLDLA/ PCL-T APLICADO COMO PR0TESE DE MENISCO" desse pedido de patente inven^ao, trata da utiliza^ao da blenda composta pelo copolimero poli (L-co-D,L Scido Iactico)/ poli (caprolactona-triol) como protese de menisco em procedimento de meniscectomia total.

Mais particuIarmente, a blenda a ser aplicada no arcabougo utilizado como prbtese de menisco basicamente constituida de PLDLA/ PCL-T (A e B) e conduzida pelo processo de evaporagao de solvente a temperatura ambiente seguindo uma sequencia em que inicialmente ο PLDLA e PCL-TrioI sao dissolvidos

em solvente obtendo-se solu^ao 10% (m/m) (1), que e mantida em agitador magn§tico por 12h ate perfazer completa homogeneiza^ao. Desse modo, apos completa dissolufao dos polimeros um agente por0geno (2) com granulometria controlada entre 50 e 800 μιη έ adicionado. Em seguida, as solu9oes sao vertidas em moldes de silicone (3) confeccionados na mesma configuragao e dimensao do menisco que ira tomar lugar. Apos a evaporagao do solvente e remogao do agente porogeno (4) em PVA (Poli Alcool Vinilico) os arcabougos (5) sao secos e acondicionados a v^icuo.

Analises in vitro e in vivo dos arcabougos foram realizadas para comprovar a citocompatibilidade, biocompatibilidade e biofuncionalidade. Para tanto, os arcabou?os foram submetidos ao cuItivo celular com fibrocondrocitos obtidos por extra^ao primaria do menisco do joelho. A caracterizagao morfologica do arcabougo foi realizada por MEV. Conforme se pode observar na figura 3，ο arcabougo apresenta superficie irregular, porosa e com distribuigao heterogenea no tamanho dos poros. A superficie de fratura apresenta ο mesmo aspect。morfoldgico, revelando a presenpa de poros dispersos interconectados, particularmente importante para ο cuItivo celular, fato esse resultante do processo de produ^ao obtido pela tecnica de lixiviagao.

As analises de adesao celular, citotoxidade direta, microscopia eletronica de varredura, Sirus red e citoquimica apos 7’ 14，21 e 28 dias indicaram que ο arcaboufo de PLDLA/ PCL-T e qualificado para uso como substrato para cuItura celular e regenera?ao tecidual, uma vez que possibilitou a adesao e ο crescimento de fibrocondrocitos em arranjo tridimensional em todo ο arcabou?。， confirmando a sua citocompatibilidade.

Apesar de avangos e resultados significativos serem obtidos em

estudos in vitro, a avaliagao in vivo de possiveis substitutos biologicos e essencial para a analise de biocompatibilidade, biorreabsor5ao e potencial de regenerapao e remodela^ao tecidual antes do uso clinico de um biomaterial.

Claims (3)

1.) "ARCABOUQO DE PLDLA/ PCL-T APLICADO COMO PR0TESE DE MENISCO", caracterizado por compreender a blenda bioreabsorvivel formada pelo copolimero poli (L-co-D,L acido I^ctico)/ poli (caprolactona-triol) obtido pelo metodo de evapora?ao de solvente, com agente porogenico, empregada como arcabougo substitute) do menisco biologico.

2.) "ARCABOUQO DE PLDLA/ PCL-T APLICADO COMO PR0TESE DE MENISCO", de acordo com a reivindicagao 1，caracterizado pela blenda constituida de PLDLA/ PCL-T (A e B) por evapora9§o de solvente a temperatura ambiente

empregando agente porogeno; em que inicialmente ο PLDLA e PCL-TrioI sao dissolvidos em solvente obtendo-se solugao 10% (m/m) (1) mantida em agitador magnetico por 12h ate perfazer completa homogeneiza?§o; em seguida e adicionado ο agente porogeno (2) com granulometria controlada entre 50 e 800 μηη; as solupdes sao vertidas em moldes de silicone (3) confeccionados na mesma configuragao e dimensao do menisco biologico; apos a evaporagao do solvente os arcabou^s sao Iavados em PVA (Poli Alcool Vinilico) para remo?ao do porogeno; os arcabougos (5) sao secos e acondicionados a vacuo.