ES2224737T3 - Injerto de hueso hecho de particulas oseas. - Google Patents
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Abstract
Un injerto de hueso osteogénico, biocompatible e implantable, que comprende una masa coherente de partículas de hueso, que tiene al menos una zona de impermeabilidad al crecimiento hacia el interior de tejido blando, en el que dicha zona es parte integrante del injerto de hueso.
Description
Injerto de hueso hecho de partículas óseas.
Esta invención se refiere a un injerto de hueso,
a un método para hacer el injerto de hueso, y proporciona un método
de regeneración guiada del hueso (GBR, por sus siglas en inglés) que
emplea el injerto de hueso. Más precisamente, esta invención se
refiere a un injerto de hueso osteogénico, biocompatible e
implantable, que posee al menos una zona de impermeabilidad al
crecimiento hacia el interior de tejido blando; a un método de hacer
tal injerto de hueso y proporciona un método de regeneración guiada
del hueso que promueve el crecimiento hacia el interior de las
células de hueso de manera preferente que el crecimiento hacia el
interior de tejido blando.
De forma tradicional, se consigue la regeneración
de tejido del hueso rellenando un lugar de reparación de hueso con
un injerto de hueso. Con el tiempo, el huésped incorpora el injerto
de hueso y el nuevo hueso remodela el injerto de hueso. Los injertos
de hueso actualmente en uso, sin embargo, no proporcionan siempre
una regeneración fiable del tejido del hueso, puesto que no son
capaces de inducir un crecimiento suficiente antes de que células
epiteliales y de tejidos blandos competidoras, de crecimiento más
rápido, rellenen el lugar de reparación del hueso. Para superar este
problema, los procedimientos estándar actuales emplean un material
de barrera que se aplica sobre el injerto de hueso para excluir las
células competidoras. Este procedimiento se conoce como regeneración
guiada del hueso (GBR, por sus siglas en inglés) o regeneración
guiada de tejido (GTR, por sus siglas en inglés) y está documentado
que es útil como un accesorio para el procedimiento de injerto de
huesos.
Como ejemplo, un problema común en cirugía
periodontal es el mantenimiento del tejido de hueso alrededor de los
dientes o en aquellas zonas en las que se han eliminado los dientes
y se han colocado posteriormente implantes dentales. Un material de
uso común para fomentar la formación de hueso en estas zonas es la
matriz de hueso desmineralizada (DBM, por sus siglas en inglés). La
DBM funciona bien debido a sus propiedades curativas osteoinductivas
y osteoconductivas. Una práctica habitual es extraer un diente y
luego colocar DBM en el interior del alveolo, de tal forma que el
hueso crecerá en el alveolo permitiendo una base sólida para la
colocación posterior de un implante metálico. Un accesorio habitual
a este procedimiento es la colocación de una membrana de barrera
sobre la superficie del injerto de hueso de forma que pueda evitarse
ese crecimiento hacia el interior de tejido blando desde la encía y
otras áreas de los alrededores.
Varios problemas se asocian con las membranas de
barrera. Su colocación quirúrgica es tediosa, tienen tendencia a
infectarse y son relativamente costosas. Después del procedimiento
quirúrgico inicial, se requiere la eliminación de la membrana para
evitar efectos como la inflamación y la infección. Una membrana
disponible comercialmente bien conocida está hecha de película de
politetrafluoroetileno expandido (e-PTFE), por WL
Gore, Inc. Recientemente se han hecho disponibles membranas
bioabsorbibles, fabricadas a partir de colágeno u otros polímeros
como los poliglicolatos. A pesar de que estas membranas evitan la
necesidad de una operación posterior de eliminación, son difíciles
de manejar e implantar y no siempre permanecen intactas suficiente
tiempo como para iniciar un crecimiento suficiente del hueso.
El documento de la patente de EE.UU. número
5.366.507 describe una composición que contiene un material de
barrera y un material de injerto. El material de barrera protege el
material de injerto del crecimiento hacia el interior de tejido no
deseado. El material de injerto compuesto contiene aproximadamente
80% de hueso alogénico, utilizado en forma de polvo.
Cada uno de los documentos de las patentes
EP-A-0693523,
FR-A-2691901 y DE 4434459A describe
membranas implantables que se emplean para la regeneración guiada
del hueso.
Constituye un objetivo de la presente invención
proporcionar un injerto de hueso, en un procedimiento de reparación
de hueso, que fomente el crecimiento hacia el interior de células de
hueso de manera preferente que el crecimiento hacia el interior de
tejido blando.
Es un objetivo adicional de la presente invención
proporcionar un injerto de hueso, en un procedimiento de reparación
de hueso, que fomente el crecimiento hacia el interior de células
de hueso por debajo de la línea del hueso y evite el crecimiento
hacia el interior de tejido blando por encima de la línea del
hueso.
Es todavía un objetivo adicional de la presente
invención proporcionar un método GBR que evite la necesidad de una
membrana de barrera en un procedimiento de reparación de hueso.
Es todavía un objetivo adicional más de la
presente invención proporcionar un injerto de hueso que ocluya el
crecimiento hacia el interior de tejido blando, mientras fomenta la
formación de hueso dentro del lugar de reparación del hueso.
Es todavía un objetivo más adicional de la
presente invención proporcionar un injerto de hueso que posee
rigidez con el fin de mantener espacio para la zona de formación de
hueso. La rigidez evita el desplazamiento debido a las cargas
colocadas sobre el lugar de reparación del hueso.
De acuerdo con estos y otros objetivos
relacionados, se proporciona un injerto de hueso osteogénico,
biocompatible e implantable, que comprende al menos una zona de
impermeabilidad al crecimiento hacia el interior de tejido blando,
en el que dicha zona es parte integrante del injerto de hueso. El
injerto de hueso de esta invención se puede formar proporcionando
una masa coherente de partículas de hueso y ocluyendo una parte de
una superficie de la masa coherente de partículas de hueso para
proporcionar una zona de impermeabilidad al crecimiento hacia el
interior de tejido blando sobre tal superficie.
La aplicación del injerto de hueso precedente a
un lugar de reparación de hueso conduce al crecimiento rápido y
selectivo hacia el interior de hueso nuevo e inhibe o evita el
crecimiento hacia el interior de tejido blando, por ejemplo,
gingival, epitelial, conectivo o muscular, en aquellas zonas
adyacentes a la(s)
\hbox{zona(s)} de
impermeabilidad al crecimiento hacia el interior de tejidos
blandos.
El término "coherente", según se aplica a la
masa de las partículas de hueso, se refiere a la capacidad de las
partículas de hueso de adherirse entre sí bien mecánicamente, por
ejemplo, por enmarañamiento, o bien mediante el uso de una matriz
biocompatible si la masa de partículas de hueso está en estado seco
o humedecido, por ejemplo, hidratado.
El término "osteogénico", según se aplica al
injerto de hueso de esta invención, deberá entenderse como que se
refiere a la capacidad del injerto de hueso para mejorar o acelerar
el crecimiento hacia el interior de tejido de hueso nuevo mediante
uno o más mecanismos tales como osteogénesis, osteoconducción y/o
osteoinducción.
El término "ocluyendo", según se utiliza en
este documento, deberá entenderse que se refiere a cualquier
operación o proceso que reduce la porosidad de un área o zona
superficial del injerto de hueso para volver tal área o zona
superficial sustancialmente impermeable al crecimiento hacia el
interior de tejido blando.
Los términos "impermeable" y "oclusivo"
se utilizan en este documento de forma intercambiable y deberán
entenderse como que se refieren a cualquier zona, es decir, área
superficial, del injerto de hueso de esta invención que posee un
tamaño de poro promedio que evita sustancialmente el crecimiento
hacia el interior de tejido blando, es decir, un tamaño de poro
promedio de aproximadamente 3 a aproximadamente 500 micras.
El término "integrante", según se utiliza en
este documento, pretende diferenciar el injerto de hueso de esta
invención de los injertos de hueso que están combinados con un
material de membrana de barrera separado. En la presente invención,
el injerto de hueso y la zona de impermeabilidad son integrantes uno
respecto del otro, es decir, están interconectados indivisiblemente,
de tal modo que forman un conjunto único, unificado.
El término "rigidez", según se emplea en
este documento, se refiere a la propiedad del injerto de hueso para
resistir desplazamientos o deformaciones cuando se le aplican
cargas. Esta capacidad para mantenerse en el lugar adecuado es
importante para conservar un volumen de hueso adecuado, después de
que se produzca la curación.
Se describen varias realizaciones más adelante,
con referencia a los dibujos, en los cuales:
Las figuras 1a-1f muestran varias
configuraciones de un injerto de hueso de la presente invención.
Las figuras 2a-2c representan, de
forma esquemática, un procedimiento de técnica anterior para inducir
el crecimiento del hueso en un alvéolo de extracción
periodontal.
La figura 3a representa, de forma esquemática, un
injerto de hueso de la presente invención que se está implantando en
un alvéolo de extracción periodontal.
La figura 3b muestra una vista aumentada del
injerto de hueso de la figura 3a.
La figura 4a es una vista isométrica de un
defecto de bifurcación o ramificación contiguo a un diente.
La figura 4b es una vista isométrica que
representa el injerto de hueso que está siendo implantado en el
alvéolo de extracción periodontal de la figura 4a.
La figura 4c muestra una vista aumentada del
injerto de hueso de la figura 4a.
La figura 5 representa, de forma secuencial, un
procedimiento quirúrgico periodontal preferido para implantar un
injerto de hueso de la presente invención encima de varios alvéolos
de extracción periodontal.
La figura 6 es una vista ilustrada de manera
fragmentaria de unas vértebras y un injerto de hueso en forma de
disco colocado para su instalación en un lugar intervertebral.
La figura 7 es una vista esquemática de un cráneo
humano y un injerto de hueso de la presente invención colocado para
su implantación como un recambio en el hueso parietal.
La figura 8 es una vista esquemática de una tibia
y un peroné humanos, con un injerto de hueso de la presente
invención implantado en un lugar de fractura de hueso.
Y la figura 9 es una vista esquemática de unas
vértebras y un injerto de hueso de la presente invención colocado
para su implantación en un lugar de fusión intertransversal
posterolateral.
Para fabricar los injertos de hueso de esta
invención, se produce, en primer lugar, una masa coherente de
partículas de hueso. Después de ello, se ocluye una parte del área
superficial de la masa coherente, para reducir la porosidad del área
superficial, de tal forma que esa área superficial se vuelva
impermeable al crecimiento hacia el interior de tejido blando.
Las partículas de hueso empleadas en la
producción de la masa coherente pueden ser partículas de hueso
pulverizadas que tienen una amplio intervalo de tamaños de
partícula, variando desde polvos relativamente finos a granos
gruesos e incluso astillas o trozos más grandes. Por lo tanto, por
ejemplo, el tamaño de partícula promedio de las partículas de hueso
puede variar de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 1,2 cm, y
preferentemente de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 1 cm; y
tienen una relación promedio longitud mediana a espesor mediano de
aproximadamente 1:1 a aproximadamente 3:1. Si se desea, las
partículas de hueso se pueden clasificar en tamaños diferentes, para
reducir o eliminar cualquier tamaño o tamaños de partícula menos
deseable, que pueda estar presente.
De manera alternativa, o en combinación con el
mencionado polvo de huesos, se pueden utilizar para la masa
coherente partículas de hueso caracterizadas generalmente como
"alargadas" y que tienen relaciones longitud mediana a espesor
mediano relativamente altas. Tales partículas alargadas se pueden
obtener fácilmente por cualquiera de varios métodos, por ejemplo,
moliendo o cepillando la superficie de un hueso entero o de una
sección de hueso relativamente grande. Empleando una técnica de
molido, puede obtenerse una masa de partículas de hueso alargadas
que contienen al menos aproximadamente 60 por ciento en peso,
preferentemente al menos aproximadamente 70 por ciento en peso y más
preferentemente al menos aproximadamente 80 por ciento en peso de
partículas que tienen una longitud mediana de aproximadamente 2 a
aproximadamente 200 mm o más y preferentemente de aproximadamente 10
a aproximadamente 100 mm; un espesor mediano de aproximadamente 0,05
a aproximadamente 2 mm y preferentemente de aproximadamente 0,2 a
aproximadamente 1 mm y una anchura mediana de aproximadamente 1 mm a
aproximadamente 20 mm y preferentemente de aproximadamente 2 a
aproximadamente 5 mm. Estas partículas de hueso pueden tener una
relación longitud mediana a espesor mediano de al menos
aproximadamente 50:1 a aproximadamente 500:1 o más y preferentemente
de aproximadamente 50:1 a aproximadamente 100:1 y una relación
longitud mediana a anchura mediana de aproximadamente 10:1 a
aproximadamente 200:1 y preferentemente de aproximadamente 50:1 a
aproximadamente 100:1. Otro procedimiento para obtener las
partículas de hueso alargadas, especialmente útil para piezas de
hueso de hasta aproximadamente 100 mm de longitud, es el molino de
procesado de huesos descrito en el documento de la patente de uso
compartido de EE.UU número 5.607.269.El uso de este molino de huesos
da como resultado la producción de tiras rápidas, delgadas, que
rápidamente se rizan a lo largo para proporcionar partículas de
hueso de forma tubular. Si se desea, la masa de partículas de hueso
puede clasificarse en diferentes tamaños para reducir o eliminar
cualquier tamaño o tamaños de partículas menos deseable o
conveniente que puedan estar presentes. Por su apariencia en
conjunto, las partículas de hueso alargadas se pueden describir como
filamentos, fibras, hilos, tiras finas o estrechas, etc.
Las partículas de hueso empleadas en la práctica
de la presente invención se pueden obtener a partir de huesos
corticales, esponjosos o córtico-esponjosos, que
pueden ser de origen autogénico, alogénico y/o xenogénico. Los
huesos de origen porcino y bovino son tipos especialmente ventajosos
de tejido de hueso xenogénico, que pueden usarse individualmente o
en combinación como fuentes de partículas de hueso.
Las partículas de hueso en polvo o alargadas se
someten opcionalmente a desmineralización, de acuerdo con
procedimientos conocidos y tradicionales, con el fin de disminuir su
contenido mineral inorgánico. Los métodos de desmineralización
eliminan el componente mineral inorgánico empleando disoluciones
ácidas. Tales métodos son bien conocidos en la técnica; véase, por
ejemplo, Reddi et al, Proc. Nat. Acad. Sci. 69, pp
1601-1605 (1972). La fuerza de la disolución ácida,
la forma de las partículas de hueso y la duración del tratamiento de
desmineralización determinarán la extensión de la misma. Con
respecto a esto puede hacerse referencia a Lewandrowski et
al.,
J. Biomed Materials Res. 31, pp 365-372 (1996).
J. Biomed Materials Res. 31, pp 365-372 (1996).
Según se utiliza en este documento, la expresión
"desmineralizado superficialmente" se refiere a las partículas
de hueso que tienen al menos aproximadamente 90 por ciento en peso
de su contenido mineral inorgánico original. La expresión
"desmineralizado parcialmente" se refiere a las partículas de
hueso que tienen de aproximadamente 8 a aproximadamente 90 por
ciento en peso de su contenido mineral inorgánico original y la
expresión "completamente desmineralizado" se refiere a las
partículas de hueso que tienen menos de aproximadamente 8,
preferentemente menos de aproximadamente 1 por ciento en peso de su
contenido mineral inorgánico original. El término
"desmineralizado", empleado sólo, tiene intención de cubrir
cualquiera de los tipos precedentes de partículas de hueso
desmineralizadas. Se pueden emplear mezclas de uno o más de los
tipos precedentes de partículas de hueso desmineralizadas. Además,
se pueden emplear uno o más de los tipos precedentes de partículas
de hueso desmineralizadas en combinación con partículas de hueso no
desmineralizadas, es decir, partículas de hueso que no se han
sometido a un proceso de desmineralización. Las personas preparadas
y conocedoras de la técnica entenderán que las partículas de hueso
desmineralizadas completamente dan una masa más porosa comparadas
con las partículas de hueso no desmineralizadas o desmineralizadas
superficialmente.
Cuando se prepara en parte o por completo a
partir de partículas de hueso que están desmineralizadas
parcialmente o no desmineralizadas, el injerto de hueso de este
documento tiende a poseer una resistencia a la compresión
notablemente alta, es decir, una resistencia que se aproxima a la
del hueso natural. De acuerdo con esto, cuando se desea que un
injerto de hueso presente rigidez, es decir, una resistencia a la
compresión del orden de aproximadamente 5 a aproximadamente 200 MPa,
preferentemente de aproximadamente 20 a aproximadamente 100 MPa, más
preferentemente de aproximadamente 25 a aproximadamente 75 MPa,
pueden emplearse provechosamente partículas de hueso
desmineralizadas superficialmente y/o partículas de hueso no
desmineralizadas.
En un procedimiento de desmineralización
preferido, las partículas de hueso se someten a una etapa de
desengrasado/desinfectado, que es seguida por una etapa de
desmineralización con ácido. Una disolución preferida
desengrasante/desinfectante es una disolución acuosa de etanol, dado
que el etanol es un buen disolvente de lípidos y el agua un buen
vehículo hidrofílico que permite a la disolución penetrar más
profundamente en las partículas de hueso. La disolución acuosa de
etanol desinfecta también el hueso, eliminando microorganismos y
virus vegetativos. Por lo común, al menos debería haber de
aproximadamente 10 a aproximadamente 40 por ciento en peso de agua
en la disolución desengrasante y desinfectante (es decir, de
aproximadamente 60 a aproximadamente 90 por ciento en peso de agente
desengrasante como etanol), para producir la eliminación de lípidos
óptima y la desinfección en el período de tiempo más corto posible.
El intervalo de concentración preferido de la disolución
desengrasante es de aproximadamente 60 a aproximadamente 85 por
ciento en peso de alcohol, y más preferentemente aproximadamente 70
por ciento en peso de alcohol. Después del desengrasado, las
partículas de hueso se sumergen en ácido un tiempo suplementario
para efectuar su desmineralización. Entre los ácidos que se pueden
emplear en esta etapa se incluyen ácidos inorgánicos, como ácido
clorhídrido y ácidos orgánicos, como ácido peracético. Después del
tratamiento ácido, las partículas de hueso desmineralizadas se
enjuagan con agua estéril por inyección, para eliminar los restos de
ácido y, en consecuencia, elevar su pH. Cuando se emplean partículas
alargadas de hueso, se producirá algo de enmarañamiento de las
partículas de hueso desmineralizadas y húmedas. Luego, las
partículas de hueso desmineralizadas húmedas pueden ser
inmediatamente conformadas en cualquier configuración que se desee o
bien almacenadas en condiciones asépticas, ventajosamente en estado
liofilizado, para procesarlas más adelante.
Si se desea, las partículas de hueso se pueden
modificar de una o más formas; por ejemplo, se puede aumentar o
modificar su contenido en proteínas según se describe en los
documentos de las patentes de Estados Unidos números 4.743.259 y
4.902.296.
Las partículas de hueso se pueden mezclar junto
con una más sustancias tales como aglutinantes, cargas,
plastificantes, agentes biostáticos/biocidas, agentes activos
superficialmente y similares, antes, durante o después de dar forma
a las partículas en una configuración deseada. Se pueden combinar
una o más de tales sustancias con las partículas de hueso remojando
o sumergiendo las partículas de hueso en una disolución o dispersión
de la sustancia deseada; mezclando físicamente las partículas de
hueso y la sustancia deseada; y por métodos similares. Entre los
aglutinantes adecuados se incluyen cianoacrilatos, compuestos de
base epoxi, selladores de resina dental, cementos de resina dental,
cementos ionómeros de vidrio, polimetilmetacrilato, colas de
gelatina-resorcinol-formaldehído,
colas a base de colágeno, resinas acrílicas, polímeros
bioabsorbibles, celulósicos, como poliglicólidos, polilactidas,
copolímeros de glicólido-lactida, policaprolactona,
polianhidridos, policarbonatos, poliortoésteres, poliaminoácidos,
policianoacrilatos, polihidroxibutirato, polihidroxivalerato,
polifosfacenos, y polivinilpirrolidona, etc. Entre las cargas
adecuadas están: polvo de huesos, polvo de huesos desmineralizado,
hidroxiapatita, fosfato tricálcico, Bioglass® y otros materiales de
fosfato de calcio, etc. Entre los plastificantes adecuados están
polihidroxicompuestos líquidos como glicerol, monoacetina,
diacetina, etc. Entre los agentes biostáticos/biocidas adecuados se
incluyen antibióticos, povidona, azúcares, mucopolisacáridos, etc.
Agentes activos superficialmente son los tensoactivos biocompatibles
no iónicos, catiónicos, aniónicos y anfotéricos. Las personas que
conocen la técnica comprenderán que la lista precedente no pretende
ser exhaustiva y que se pueden mezclar otros materiales con
partículas de hueso, dentro de la práctica de la presente
invención.
Cualquiera de las variedades de sustancias
bioactivas se pueden incorporar a o asociar con las partículas de
hueso bien antes, bien durante o bien después de la fabricación del
injerto de hueso descrito en este documento. En consecuencia, una o
más de tales sustancias se pueden combinar con las partículas de
hueso empapando o sumergiendo las partículas de hueso en una
disolución de la sustancia o sustancia deseadas. Entre las
sustancias bioactivas se incluyen sustancias activas fisiológica o
farmacológicamente, que actúan local o sistemáticamente en el
huésped.
Entre las sustancias bioactivas que pueden
combinarse fácilmente con las partículas de hueso se incluyen, por
ejemplo, colágeno, derivados insolubles de colágeno, etc y sólidos
y/o líquidos solubles disueltos en ellos, por ejemplo, antivirales,
especialmente aquellos eficaces contra el VIH o la hepatitis;
antimicrobianos y/o antibióticos como eritromicina, bacitracina,
neomicina, penicilina, polimicina B, tetraciclinas, biomicina,
cloromicetina, y estreptomicinas, cefazolina, ampicilina, azactamo,
tobramicina, clindamicina y gentamicina, etc; azúcares
biocidas/biostáticos como dextrano, glucosa, etc; aminoácidos,
péptidos, vitaminas, elementos inorgánicos, cofactores para la
síntesis de proteínas; hormonas; tejido endocrino o fragmentos de
tejido, sintetizadores; enzimas como colagenasa, peptidasas,
oxidasas, etc; armazones de células poliméricos con células
parenquimales, drogas angiogénicas y vehículos poliméricos que
contienen dichas drogas; redes de colágeno; agentes antigénicos;
agentes citoesqueléticos; fragmentos de cartílago, células vivas
tales como condrocitos, células de médula de huesos, células del
tubo mesenquimal, extractos naturales, células vivas obtenidas por
ingeniería genética o células vivas modificadas de otra manera, ADN
liberado por vectores víricos o de plásmidos, transplantes de
tejido, polvo de hueso desmineralizado, tejidos autógenos como
sangre, suero, tejidos blandos, médula de hueso, etc; bioadhesivos,
proteínas morfogénicas de hueso (BMPs por sus siglas en inglés);
factor osteoinductivo (IFO, por sus siglas en inglés); fibronectina
(FN); factor de crecimiento de células endoteliales (ECGF por sus
siglas en inglés); extractos de cemento de unión (CAE por sus siglas
en inglés); quetanserina; hormona del crecimiento humano (HGH por
sus siglas en inglés); hormonas de crecimiento animal; factor de
crecimiento epidérmico (EGF por sus siglas en inglés);
interleucina-1 (IL-1); alfatrombina
humana; factor de crecimiento de transformación
(TGF-beta, por sus siglas en inglés); factor de
crecimiento similar a insulina (IGF-1, por sus
siglas en inglés); factores de crecimiento derivados de plaquetas
(PDGF por sus siglas en inglés); factores de crecimiento de
fibroblastos (FGF, bFGF, etc, por sus siglas en inglés); factor
quimiotáctico de ligamentos periodontales (PDLGF, por sus siglas en
inglés); somatotropina; digestores de hueso; agentes antitumorales,
inmunosupresores; mejoradores de la permeación, por ejemplo, ésteres
de ácidos grasos como los monoésteres laurato, miristato y estearato
de polietilenglicol, derivados de enamina,
alfa-ceto-aldehídos, etc; y ácidos
nucleicos. Las cantidades de tales sustancias añadidas de manera
opcional pueden variar ampliamente, siendo fácilmente determinados
los niveles óptimos en cada caso específico mediante experimentación
de rutina.
Para fabricar la masa coherente de partículas de
hueso, se mezcla una cantidad de partículas de hueso, de las cuales
al menos aproximadamente 60 por ciento en peso constituyen
preferiblemente partículas de hueso alargadas desmineralizadas,
según se ha descrito anteriormente, con un líquido biocompatible
adecuado, por ejemplo, agua, un disolvente prótico orgánico, una
disolución acuosa como suero fisiológico salino, compuestos
polihidroxi-líquidos, etc, que, de manera opcional,
pueden contener una o más sustancias tal como aglutinantes, cargas,
plastificantes, agentes biostáticos/biocidas, agentes activos
superficialmente, sustancias bioactivas, etc, según se ha descrito
previamente, para formar una pasta líquida. Luego, se elimina el
exceso de líquido en la pasta líquida, por ejemplo aplicando la
misma sobre una forma tal como una lámina plana, una pantalla de
malla o un molde tridimensional y escurriendo el exceso de líquido.
Funcionalmente, el líquido biocompatible sirve para proporcionar una
masa coherente, cuya consistencia se puede describir como que
mantiene la forma pero es fácilmente deformable, por ejemplo,
masilla. Opcionalmente, las partículas de hueso se pueden secar a
una temperatura adecuada, por ejemplo, una temperatura que varíe
desde aproximadamente 30º a aproximadamente 70ºC, preferentemente
desde aproximadamente 40º a aproximadamente 50ºC, durante 1 a 3
horas, y luego se pueden liofilizar en condiciones bien conocidas en
la técnica, por ejemplo una temperatura de estante o bandeja de
aproximadamente
-20ºC a aproximadamente -35ºC, un vacío de aproximadamente 13 a 20 Pa (150 a 100 mTorr), durante un período de tiempo que varíe de aproximadamente 4 a aproximadamente 48 horas. Las etapas de secado y liofilización dan como resultado la producción de una masa coherente de partículas de hueso que es relativamente fuerte cuando está seca y flexible cuando está húmeda o hidratada. En un realización alternativa a ésta, la masa coherente se puede someter a una fuerza compresiva, por ejemplo, de hasta aproximadamente 50.000 psi, durante y/o después de la etapa de eliminación del exceso de líquido y/o mientras que las partículas de hueso escurridas pero todavía húmedas se están secando. Si se desea, la masa coherente comprimida se puede liofilizar para proporcionar una masa muy fuerte y rígida.
-20ºC a aproximadamente -35ºC, un vacío de aproximadamente 13 a 20 Pa (150 a 100 mTorr), durante un período de tiempo que varíe de aproximadamente 4 a aproximadamente 48 horas. Las etapas de secado y liofilización dan como resultado la producción de una masa coherente de partículas de hueso que es relativamente fuerte cuando está seca y flexible cuando está húmeda o hidratada. En un realización alternativa a ésta, la masa coherente se puede someter a una fuerza compresiva, por ejemplo, de hasta aproximadamente 50.000 psi, durante y/o después de la etapa de eliminación del exceso de líquido y/o mientras que las partículas de hueso escurridas pero todavía húmedas se están secando. Si se desea, la masa coherente comprimida se puede liofilizar para proporcionar una masa muy fuerte y rígida.
Cuando se emplea un molde, por ejemplo
cilíndrico, para fabricar la masa coherente de partículas de hueso,
se deben recubrir las paredes del molde con una pasta líquida que
contenga partículas de hueso desmineralizadas parcial o totalmente y
luego seguir con la adición de una pasta líquida que contenga
partículas de hueso no mineralizadas y/o desmineralizadas
superficialmente ( o viceversa), para proporcionar un injerto de
hueso que contiene al menos una región específica, separada, por
ejemplo una superficie exterior, compuesta de partículas de hueso
desmineralizadas parcial y/o totalmente y al menos una región
específica, separada, por ejemplo, un núcleo o centro, compuesto de
partículas de hueso no desmineralizadas y/o desmineralizadas
superficialmente. De esta forma, se puede explotar el diferencial en
tensión compresiva, porosidad, osteogenicidad y otras propiedades,
entre, por un lado, las partículas de hueso parcial y/o
completamente desmineralizadas y, por otro lado, las partículas de
hueso no desmineralizadas y/o desmineralizadas superficialmente. Por
ejemplo, cuando el injerto de hueso se emplea en una situación de
contención o soporte de carga, se pueden concentrar las partículas
de hueso no desmineralizadas y/o desmineralizadas superficialmente
en aquella región del injerto de hueso que será sometida a la carga
aplicada en el lugar de implante.
La masa coherente de partículas de hueso
resultante puede adoptar una forma o configuración determinada o
regular, como diente, raíz de diente, lámina, placa, disco, túnel,
cono, clavo, tornillo, tubo, por nombrar unas pocas. Por supuesto,
la masa coherente se puede mecanizar o dar forma mediante cualquier
medio mecánico de dar forma adecuado. Por ejemplo, se puede emplear
el modelado por ordenador para proporcionar una masa coherente de
forma intrincada, que se ajusta a medida en el lugar de reparación
del hueso con gran precisión. En una realización preferida, la masa
coherente posee la configuración de un diente o de la raíz de un
diente.
La masa coherente fabricada de acuerdo con esta
descripción poseerá un contenido en partículas de hueso que varía de
aproximadamente 20 a aproximadamente 100 por ciento en peso,
preferentemente de aproximadamente 30 a aproximadamente 90 por
ciento en peso, y más preferentemente de aproximadamente 40 a
aproximadamente 85 por ciento en peso, sobre la base del peso de la
masa coherente completa. Las personas conocedoras de la técnica
comprenderán que las masas coherentes que poseen una consistencia de
tipo masilla tendrán cantidades más pequeñas de partículas de hueso,
sobre una base de comparación de peso a peso, respecto de las masas
coherentes que se someten a secado y liofilizado y/o etapas de
compresión descritas anteriormente.
Los líquidos biocompatibles preferidos para
formar pastas líquidas de partículas de hueso incluyen
polihidroxi-compuestos líquidos y sus ésteres solos
o combinados con agua y/o tensioactivos, por ejemplo la serie de
tensioactivos no iónicos Pluronics®. Los
polihidroxi-compuestos preferidos tienen hasta
aproximadamente 12 átomos de carbono y, cuando están involucrados
ésteres, son preferentemente monoésteres y diésteres.
Polihidroxi-compuestos específicos del tipo
precedente son glicerol y sus monoésteres y diésteres derivados de
ácidos carboxílicos de bajo peso molecular, por ejemplo, monoacetina
y diacetina (respectivamente, monoacetato de glicerol y diacetato de
glicerol); etilenglicol; dietilenglicol; trietilenglicol;
1,2-propanodiol; trimetiloletano; trimetilolpropano;
pentaeritritol; sorbitol y similares. De estos, se prefiere
especialmente el glicerol, puesto que presenta una capacidad
especialmente pronunciada de disolver proteínas osteogénicas (por
ejemplo BMP), presentes en las partículas de hueso y aumentar la
disponibilidad de estas proteínas en el lugar de reparación del
hueso. También son útiles mezclas de polihidroxicompuestos o
ésteres, por ejemplo sorbitol disuelto en glicerol, glicerol
combinado con monoacetina y/o diacetina, etc.
Cuando, en una composición particular, las
partículas de hueso tienen tendencia a separarse rápida o
prematuramente del vehículo o de otra manera a depositarse o
sedimentarse a partir de la composición, de tal forma que la
aplicación de una composición verdaderamente homogénea se hace
difícil o inconveniente, puede ser ventajoso incluir dentro de la
composición una sustancia cuyas características tixotrópicas eviten
o reduzcan esta tendencia. En consecuencia, por ejemplo, cuando el
líquido biocompatible es glicerol y se produce la separación de
partículas de hueso en un grado excesivo, cuando está involucrada
una aplicación específica, se puede combinar con el líquido
biocompatible un espesante tal como: una disolución de alcohol
polivinílico, polivinilpirrolidona, ésteres celulósicos como
hidroxipropilmetilcelulosa, carboximetilcelulosa, pectina, agente
texturizante de calidad alimentaria, gelatina, dextrano, colágeno,
almidón, poliacrilonitrilo hidrolizado, poliacrilamida hidrolizada,
polielectrolitos como sales del ácido poliacrílico, hidrogeles,
quitosano, otros materiales que puedan suspender partículas, etc; en
una cantidad suficiente para mejorar de manera significativa las
características mantenedoras de la suspensión de la composición.
La masa coherente de partículas de hueso
resultante se somete luego a una operación o proceso que ocluye un
área superficial escogida de la masa coherente, para proporcionar
una piel o barrera que sea impermeable al crecimiento hacia el
interior de tejido blando. Esta operación se puede realizar
calentando una parte del área superficial de la masa coherente,
reticulando una parte del área superficial de la masa coherente y/o
aplicando una o más sustancias biocompatibles a la parte del área
superficial de la masa coherente para proporcionar una capa
microporosa sobre ella. Se comprenderá que se pueden usar
combinaciones de una o más de las operaciones precedentes, por
ejemplo, calentamiento seguido de reticulación, reticulación seguida
de calentamiento, reticulación seguida de aplicación de sustancia
biocompatible, etc. Se comprenderá también que cualquiera de estas
operaciones de puede llevar a cabo sobre la masa coherente antes o
después de las etapas opcionales de secado o liofilizado descritas
anteriormente. En consecuencia, por ejemplo, la masa coherente se
puede someter a la operación de calentamiento para ocluir una
porción del área superficial de la masa coherente y seguir por la
liofilización de la masa coherente ocluida.
Cuando se emplea el calentamiento para ocluir un
área superficial del injerto de hueso, se pueden utilizar
ventajosamente temperaturas que varían de aproximadamente 30 a
aproximadamente 80ºC. Se ha observado que el calentamiento de la
masa coherente de partículas de hueso dentro de este intervalo de
temperatura produce una "piel" o barrera dura, resistente,
sobre la superficie exterior de la masa coherente. Como se demuestra
en el ejemplo 2 de más adelante, esta piel o barrera actúa
eficazmente como una barrera frente al crecimiento hacia el interior
de tejido blando. Por lo tanto, el injerto de hueso de esta
invención permite al tejido de hueso de crecimiento más lento
remodelar el injerto de hueso antes de que el tejido blando de
crecimiento más rápido y competitivo invada el lugar de reparación
del hueso. Se entenderá que se pueden emplear ventajosamente
diversas técnicas de calentamiento para calentar un área superficial
escogida de la masa coherente de partículas de hueso. En una
realización, la masa coherente de partículas de hueso conformada se
comprime contra una superficie adecuada, por ejemplo una superficie
suave de acero inoxidable con Tyvek(TM), la cual se calienta
a temperatura elevada, por ejemplo a una temperatura dentro del
intervalo de aproximadamente 30 a aproximadamente 80ºC,
preferentemente de aproximadamente 50 a aproximadamente 70ºC,
durante un período de tiempo adecuado, por ejemplo, de
aproximadamente 1 a aproximadamente 60 minutos, preferentemente de
aproximadamente 3 a aproximadamente 10 minutos. En otra realización,
una masa coherente de partículas de hueso se puede implantar en un
lugar de reparación de hueso y calentar directamente en el lugar de
reparación del hueso utilizando cualquier medio adecuado, por
ejemplo un dispositivo de electrocauterización, para ocluir una
parte del área superficial de la masa coherente in situ. En
otra realización, una masa coherente con una consistencia similar a
la de la masilla se contornea en un lugar de reparación de hueso y,
o bien se calienta in situ, o bien se elimina y luego se
calienta para proporcionar un área superficial ocluida que es
impermeable al crecimiento hacia el interior de tejido blando.
Después de la eliminación, el injerto de hueso que tiene una
consistencia similar a la de la masilla, puede ser
post-tratado, por ejemplo, comprimido y/o
liofilizado, para otorgar rigidez al injerto de hueso antes de su
implantación.
La reticulación se puede realizar mediante
diversos métodos conocidos, incluyendo reacciones químicas, la
aplicación de energía tal como la energía radiante, lo cual incluye
irradiación por medio de luz UV o de energía de microondas, secado
y/o calentamiento y fotooxidación mediada por colorantes;
tratamientos deshidrotérmicos en los cuales el agua se elimina
lentamente mientras que el tejido de hueso se somete a vacío; y,
tratamiento enzimático para formar uniones químicas en cualquier
interfase colágeno-colágeno. El método preferido
para formar enlaces químicos es mediante reacción química.
Entre los agentes de reticulación química se
incluyen aquellos que contienen grupos reactivos bifuncionales o
multifuncionales, y los cuales reaccionan con el colágeno expuesto
en la superficie de las partículas de hueso contiguas dentro de la
masa coherente. Reaccionando con grupos funcionales múltiples con la
misma o diferentes moléculas de colágeno, el agente de reticulación
química forma una superficie oclusiva sobre la masa coherente que es
impermeable al crecimiento hacia el interior de tejido blando.
La reticulación química implica exponer las
partículas de hueso que presentan colágeno expuesto en la superficie
al agente de reticulación química, bien poniendo en contacto una
parte de la superficie de la masa coherente de partículas de hueso
con una disolución del agente de reticulación química, o bien
exponiendo la superficie a los vapores del agente de reticulación
química bajo condiciones adecuadas para el tipo concreto de reacción
de reticulación. Tales condiciones incluyen unos pH y temperatura
adecuados, y períodos de tiempo que varían de minutos a días,
dependiendo del nivel de reticulación deseada y de la actividad del
agente de reticulación química. El injerto de hueso resultante se
lava luego para eliminar cualquier traza lixiviable del producto
químico.
Entre los agentes de reticulación química
adecuados se incluyen mono y di-aldehídos,
incluyendo glutaraldehído y formaldehído; compuestos poliepoxídicos,
tales como glicerol-poliglicidil-éteres,
polietilenglicol-diglicidil-éteres y otros poliepoxi
y diepoxi-glicidil-éteres; agentes de curtido,
incluyendo óxidos metálicos polivalentes como dióxido de titanio,
dióxido de cromo, dióxido de aluminio, sal de zirconio, así como
taninos orgánicos y otros óxidos fenólicos derivados de plantas;
productos químicos para esterificación de grupos carboxilo seguida
por reacción con hidrazida para formar funcionalidades
acil-azida activadas en el colágeno;
diciclohexil-carbodiimida y sus derivados así como
otros agentes de reticulación heterobifuncionales;
hexametilen-diisocianato; los azúcares, incluyendo
glucosa, también reticularán el colágeno.
Los biomateriales reticulados con glutaraldehido
tienen tendencia a sobrecalcificarse en el cuerpo. En esta
situación, si se juzga necesario, se pueden utilizar con los agentes
de reticulación aldehídicos agentes que controlen la calcificación.
Estos agentes controladores de la calcificación incluyen:
dimetilsulfóxido (DMSO), tensioactivos, difosfonatos, ácido
amino-oleico, e iones metálicos, por ejemplo iones
de hierro y aluminio. Las concentraciones de estos agentes
controladores de la calcificación se pueden determinar mediante
experimentación de rutina por las personas conocedoras de la
técnica.
Cuando se emplea un tratamiento enzimático, entre
las enzimas útiles se incluyen aquellas conocidas en la técnica que
son capaces de catalizar reacciones de reticulación en proteínas o
péptidos, preferentemente en moléculas de colágeno; por ejemplo,
transglutaminasa, según describen Jurgensen et al., en The
Journal of Bone and Joint Surgery, 79-A (2),
185-193 (1997).
También puede lograrse la formación de enlaces
químicos mediante la aplicación de energía. Una manera de formar
enlaces químicos por aplicación de energía es utilizar métodos
conocidos para formar iones de oxígeno muy reactivos a partir de gas
atmosférico, lo cual fomenta a su vez reticulaciones con oxígeno en
el colágeno expuesto de la superficie. Tales métodos incluyen el uso
de energía en forma de luz ultravioleta, microondas y similares.
Otro método que emplea la aplicación de energía es un proceso
conocido como foto-oxidación mediada por colorantes,
en el cual se usa un colorante químico, bajo la acción de la luz
visible, para reticular el colágeno expuesto de la superficie.
Otro método para la formación de enlaces químicos
es el tratamiento deshidrotérmico que usa calor en combinación con
la eliminación lenta de agua, preferentemente bajo vacío, para
conseguir la reticulación de los elementos derivados de hueso. El
proceso supone combinar químicamente un grupo hidroxi de un grupo
funcional de una molécula de hidrógeno con un ion hidrógeno de un
grupo funcional de otra molécula de colágeno, que reaccionan para
formar agua que luego se elimina, lo cual da como resultado la
formación de un enlace entre moléculas de colágeno.
Después de ser calentada o reticulada, el área
superficial que entra en contacto con el calor o con el agente de
reticulación, deviene ocluida, es decir, "con una piel por
encima", de tal forma que el tamaño de poro promedio del área
superficial tratada se reduce sustancialmente, es decir, hasta
dentro del intervalo de aproximadamente 3 a aproximadamente 500
micras, preferentemente de aproximadamente 5 a aproximadamente 100
micras, más preferentemente de aproximadamente 5 a aproximadamente
50 micras y, lo más preferible, de aproximadamente 5 a
aproximadamente 10 micras. Esta oclusión no afecta de manera nociva
al potencial osteogénico de las partículas de hueso situadas por
debajo de la capa ocluida o al potencial osteogénico de las
partículas de hueso situadas en las otras partes o zonas sin tratar
del injerto de hueso.
Se ha observado que se puede ajustar la duración
de las operaciones de calentamiento y/o reticulación para controlar
la profundidad o espesor de la zona de impermeabilidad al
crecimiento hacia el interior de tejido blando, y, de este modo,
impartir rigidez al injerto de hueso de esta invención. En general,
cuando la masa coherente de partículas de hueso aquí descrita se
somete a operaciones de calentamiento y/o reticulación durante
períodos de tiempo crecientes, la profundidad o espesor de la zona
de impermeabilidad aumenta. A medida que el espesor o profundidad de
la zona de impermeabilidad aumenta, la zona adquiere rigidez
adicional. La rigidez permite al injerto de hueso soportar cargas,
por ejemplo, fuerzas de compresión de hasta aproximadamente 200 MPa,
sobre el área definida por la zona y mantener el espacio subyacente
a la zona. En consecuencia, el injerto de hueso de esta invención
puede ser empleado en situaciones de soporte de cargas.
De acuerdo con una realización adicional, se
pueden aplicar una o más sustancias biocompatibles a una parte del
área superficial de la masa coherente para proporcionar una capa o
película microporosa sobre ella, que es impermeable al crecimiento
de tejido blando hacia el interior y que es parte integrante de la
masa coherente. Entre las sustancias adecuadas se incluyen los
sistemas de polímeros líquidos que forman membranas microporosas
descritos en el documento de la patente de EE.UU. número 5.368.859.
El documento de la patente de EE.UU. número 5.368.859 describe un
sistema termoplástico que comprende un polímero o copolímero
biodegradable sólido disuelto en un disolvente que es no tóxico y
miscible en agua, para formar una disolución líquida y un sistema de
termofijado que comprende polímeros oligoméricos, reactivos,
líquidos, que no contienen disolventes y que curan en el lugar para
formar sólidos, normalmente añadiendo un catalizador de curado.
Estos sistemas de polímeros líquidos se pueden aplicar a una parte
del área superficial de la masa coherente y permiten penetrar en el
área superficial y solidificarse sobre ella para proporcionar una
capa o película microporosa que es parte integrante de la masa
coherente y que es impermeable al crecimiento de tejido blando hacia
el interior. El espesor de la capa o película se puede aumentar para
impartir rigidez al injerto de hueso. Las sustancias biocompatibles
se pueden aplicar mediante cualquier técnica adecuada, por ejemplo,
cepillando la superficie de la masa coherente con la sustancia
biocompatible líquida, mojando la masa coherente en la sustancia
biocompatible líquida, y similares. La sustancia biocompatible se
puede aplicar a la masa coherente in vivo, si se desea.
Se pretende que el injerto de hueso de este
documento se aplique en un lugar de reparación de hueso, por
ejemplo, resultante de una herida o lesión, o defecto ocasionado en
el curso de un proceso quirúrgico, infección, malignidad o
malformación de desarrollo. El injerto de hueso se puede utilizar en
una amplia variedad de procedimientos quirúrgicos ortopédicos,
periodontales, neuroquirúrgicos y orales y maxilofaciales, tales
como la reparación de fracturas y no uniones simples y compuestas,
fijaciones externas e internas, reconstrucciones de articulaciones
como artrodesis, artroplastia general, artroplastia en copa de la
cadera, sustituciones de la cabeza del fémur y del húmero,
sustitución de la superficie de la cabeza del fémur y sustitución de
la articulación total; reparaciones de la columna vertebral,
incluyendo fusión vertebral y fijación interna; cirugía de tumores,
por ejemplo, relleno de déficit, discectomía, laminectomía,
extirpación de tumores de la médula espinal, operaciones torácicas y
de la parte anterior del cuello, reparaciones de heridas en la
columna vertebral, tratamientos de escoliosis, lordosis y cifosis,
fijación de fracturas intermaxilares, mentoplastia, sustitución de
la articulación temperomandibular, reconstrucción y aumento de la
cresta alveolar, injertos de hueso embutidos o incrustados,
colocación y revisión de implantes, levantamiento de senos, etc.
Entre los huesos concretos que se pueden reparar o sustituir con el
implante derivado de hueso de este documento están: etmoides,
frontal, nasal, occipital, parietal, temporal, mandíbula, maxilar,
malar o del pómulo, vértebras cervicales, vértebras torácicas,
vértebras lumbares, sacro, costillas, esternón, clavícula, escápula,
húmero, radio, cúbito, huesos carpianos, huesos metacarpianos,
falanges, huesos iliacos o coxales, isquión, pubis, fémur, tibia,
rótula, peroné, calcáneo, huesos del tarso y del metatarso.
En el lugar de reparación del hueso, el injerto
de hueso se puede emplear en estado anhidro, o si desea que se
amolde al lugar, en estado hidratado. El injerto de hueso anhidro o
hidratado puede cortarse o ajustarse al tamaño adecuado, si se
necesita amoldarlo al lugar que se va a reparar. El injerto de hueso
se puede hidratar antes, durante o después de la implantación, con
un líquido biocompatible adecuado, por ejemplo, agua, disolución
salina, etc, durante un período de tiempo que varía de
aproximadamente 1 a aproximadamente 120 minutos, dependiendo de la
densidad del injerto de hueso. Después de hidratarse, el injerto de
hueso se hace flexible, a pesar de la cual mantiene su forma y buena
parte de su resistencia. El injerto de hueso se puede envasar o
acondicionar tanto en estado hidratado como seco y puede almacenarse
para aplicación posterior. En algunas circunstancias, es preferible
envasar o acondicionar el injerto de hueso en estado húmedo, de tal
forma que esté preparado para uso inmediato en el lugar quirúrgico.
El injerto de hueso se puede implantar en el lugar de reparación de
hueso, si se desea, utilizando cualquier método de fijación
adecuado, por ejemplo, sutura, grapas, bioadhesivos, y
similares.
El injerto de hueso de esta invención encuentra
especial utilidad en el campo de la cirugía periodontal, como los
alvéolos de extracción y el aumento de crestas alveolares. El
injerto de hueso se aplica en un lugar de reparación periodontal,
por ejemplo, en un alvéolo de extracción de un diente, de tal forma
que la zona de impermeabilidad al crecimiento hacia el interior de
tejido blando esté por encima de la línea del hueso en la que resida
el tejido blando y la parte no tratada del injerto de hueso esté en
contacto con tejido de hueso. De esta forma, se evita o reduce el
crecimiento hacia el interior del tejido blando por encima de la
línea de hueso, evitando, en consecuencia, la necesidad de una
membrana GBR y permitiendo al tejido de hueso de crecimiento más
lento poblar la zona que está por debajo de la línea de hueso. Esto
da como resultado un procedimiento quirúrgico más simple y eficaz,
elimina el coste de la membrana GBR y sus inconvenientes de
implantación y disminuye la probabilidad de la infección (puesto que
el colágeno natural de las partículas de hueso no tiene la misma
tendencia de los implantes de hueso a actuar como un foco o nido de
infección).
Con respecto a los dibujos, las figuras
1a-1f representan diversas realizaciones de un
injerto de hueso según la presente invención, configuradas y
dimensionadas en forma de placa plana (36), túnel (58), anillo (92),
disco (74), raíz de diente (22) y clavija o alfiler (120),
respectivamente. Las áreas sombreadas de las realizaciones
anteriores, a saber, 40, 60, 90, 78, 24 y 122, en la figura 1,
representan las zonas de impermeabilidad de cada injerto de hueso
36, 58, 92, 74, 22 y 120, respectivamente. Debe entenderse que la
situación de dichas zonas impermeables no se limita a aquellas áreas
representadas en los dibujos. Las áreas no sombreadas en las
realizaciones anteriores, a saber, 38, 62, 94, 76, 26 y 121
representan las zonas no impermeables de cada injerto de hueso 36,
58, 92, 74, 22 y 120, respectivamente, las cuales se pondrán en
contacto, preferentemente con el tejido de hueso del huésped.
Las figuras 2a-2c representan un
procedimiento de la técnica anterior para inducir el crecimiento
hacia el interior de hueso en un alvéolo de extracción. En concreto,
el diente del medio 10b de un grupo de dientes 10 se extrae al
huésped, dejando expuestos, en consecuencia, la encía 12 y el hueso
14 y produciendo el alvéolo de extracción 16. De acuerdo con las
técnicas periodontales empleadas actualmente, el alvéolo de
extracción 16 se rellena luego con una matriz de hueso
desmineralizado 18 y se cubre con una membrana de barrera 20, para
evitar el crecimiento de tejido blando (gingival) hacia el interior
del alvéolo de extracción 16. Se considera que la membrana de
barrera 20 se puede colocar también sobre o a lo largo de las
paredes interiores del alvéolo de extracción 16.
La figura 3 representa un procedimiento
quirúrgico periodontal preferido de acuerdo con la presente
invención. Más concretamente, tras la extracción del diente 10b, se
implanta un injerto de hueso 22 en el alvéolo de extracción 16.
Preferentemente, en esta realización concreta, el injerto de hueso
22 se configura y dimensiona en forma de raíz de diente, tal como se
muestra en la figura 3b e incluye una zona de tejido blando
impermeable, 24, y una zona, 26, que está en contacto con el hueso.
Puede imaginarse que la zona impermeable 26 se pone en contacto con
el hueso 14 e induce crecimiento hacia el interior de nuevo hueso,
el cual remodela eventualmente el injerto de hueso 22 puesto que el
injerto de hueso 22 se reabsorbe in vivo, proporcionando, en
consecuencia, una base sólida para la colocación del implante
posterior. La superficie de oclusión 24 evita o reduce el
crecimiento hacia el interior de tejido blando (de la encía), de
crecimiento más rápido y competitivo, en el alvéolo de extracción
16, proporcionando, en consecuencia, el tejido de hueso de
crecimiento más lento para remodelar el injerto de hueso 22.
Las figuras 4a-4c representan
otro procedimiento quirúrgico periodontal de acuerdo con la presente
invención que promueve el crecimiento hacia el interior de hueso en
un defecto de bifurcación o ramificación 35. Más concretamente, se
representa un diente 30 con un defecto de ramificación 35, esto es,
una encía retrocedida 32 y una raíz 33 expuesta que están rodeando
el diente 30. De acuerdo con la presente invención, un injerto de
hueso 36, en forma de anillo o similar a un collar se implanta
alrededor de la periferia exterior del diente 30 y la encía 32. En
concreto, la zona exterior 40 impermeable al tejido blando se pone
en contacto con la encía 32 y la zona 38 interior no impermeable se
pone en contacto con el diente 30 y el hueso 34. Cuando se rehidrata
el injerto de hueso 36 de la invención, el injerto de hueso 36 se
hace flexible y plegable y se puede tornear en cualquier
configuración. Por lo tanto, el injerto de hueso prerehidratado 36
(ilustrado de manera esquemática en la figura 4c) se rehidrata y
tornea para formar la configuración en forma de anillo o similar a
un collar.
Las figuras 5a-5d representan
otro procedimiento quirúrgico periodontal de acuerdo con la presente
invención, en el que se eliminan tres dientes y quedan expuestos
tres alvéolos de extracción 52a, 52b y 52c. Preferentemente, queda
expuesto el hueso 54 en cada uno de los alvéolos de extracción 52a,
52b y 52c. Se considera que los alvéolos de extracción 52a, 52b y
52c se rellenan con una matriz de hueso desmineralizada 56, de
acuerdo con procedimientos bien conocidos, como se muestra mejor en
la figura 5b. Después, se implanta un tejido de hueso con forma de
túnel, 58, sobre los alvéolos de extracción 52a, 52b y 52c, rellenos
de DBM (matriz de hueso desmineralizada, por sus siglas en inglés),
tal como se representa en la figura 5d. Como se muestra en la figura
5c, el injerto de hueso 58 tiene una zona exterior 60 impermeable al
tejido blando, la cual es, preferentemente, rígida, es decir, capaz
de resistir fuerzas compresivas de 50-200 MPa; y una
interior no impermeable, la cual se pone en contacto preferentemente
con el hueso 54. El injerto de hueso 58 protege la encía 53 de
alrededor de las fuerzas (como la masticación) que podrían desplacar
la DBM de los alvéolos de extracción 52a, 52b y 52c.
Como se muestra en la figura 6, un injerto de
hueso en forma de disco, 74, se configura y dimensiona para
insertarlo en el lugar de fibrocartílago intervertebral 70, en el
lado anterior de la columna vertebral 72. El injerto de hueso 74
tiene una zona impermeable al tejido blando 78 alrededor del borde
circunferencial 74 y unas superficies no impermeables 76, en los
lados superior e inferior del injerto 74. Puede imaginarse que el
injerto de hueso 74 bloquea la migración de las células epiteliales
de crecimiento más rápido en el lugar de fibrocartílago
intervertebral 70.
En la figura 7, se da forma y tamaño a un injerto
de hueso 82 para formar parte del hueso parietal 88 de un cráneo 80.
El injerto de hueso 82 se proporciona con una superficie 84 oclusiva
al tejido blando y una superficie 86 que es no oclusiva, respecto
del tejido blando. La superficie 86 promueve la fusión con el hueso
parietal 88.
La figura 8 representa un injerto de hueso en
forma de collar, 92, que incluye una zona exterior 90 impermeable al
tejido blando y una superficie interior 94 que promueve la curación
de las fracturas del radio y cúbito.
La figura 9 muestra un injerto de hueso en forma
de lámina 100 que tienen una zona exterior 102 impermeable al tejido
blando y una zona interior 104 no oclusiva, el cual se implanta
preferentemente como un injerto colocado sobre la columna que une
los procesos transversales 114a, 114 b, ilustrados de manera
esquemática, en la columna vertebral 108.
Se pretende que la presente invención abarque
todos estos dispositivos, que están construidos a partir del injerto
de hueso de la presente invención, y los usos que se esperan de
dichos dispositivos.
Las personas con conocimientos de la técnica
notarán que se pueden realizar cambios en las realizaciones
descritas anteriormente, sin salirse del propio concepto de la
invención. Por lo tanto, se comprenderá que esta invención no se
limita a las realizaciones concretas descritas, sino que se pretende
que cubra modificaciones, dentro del ámbito de la presente
invención, según se define en las reivindicaciones que se
añaden.
Los siguientes ejemplos son ilustrativos del
injerto de hueso dental de esta invención.
Se produjo como sigue un injerto de hueso de esta
invención que tiene una forma cónica, que se configuró y dimensionó
para ajustarse dentro del alvéolo de extracción de un diente.
Se desmineralizaron completamente fibras de hueso
bovino de acuerdo con los procedimientos estándar y después se
remojaron en glicerol. Después del remojo, se quitaron las fibras,
se colocaron sobre un tamiz y se eliminó el exceso de glicerol. Las
fibras se empaquetaron bien apretadas en un tubo de microcentrífuga
de 500 \mul que tenía una apertura de calibre 16 en su extremo
terminado en punta, aproximadamente el tamaño y la forma de un
alvéolo de extracción de diente. Se empaquetaron también de manera
muy apretada fibras en una tapa metálica que tenía una apertura de
calibre 16. Luego, la tapa rellena de fibras se ajustó sobre el tubo
relleno de fibras. La parte de la tapa metálica se colocó en un
bloque de calentamiento con una pequeña junta circular deslizada
sobre ella, de tal forma que solamente se calentara la tapa
metálica. Se calentaron las fibras de la tapa metálica a
40-60ºC durante 1 hora. Luego, se liofilizó el
implante durante al menos 24 horas. El implante resultante se quitó
del molde.
Para evaluar las características de permeabilidad
de las dos zonas del implante de hueso de esta invención, se llevó a
cabo el experimento siguiente. Se calentó en una superficie una
pieza de Flex Grafton® bovina (disponible en Osteotech, Inc.,
Eatontown, NJ, EE.UU.), contra una superficie de acero inoxidable, a
diversas temperaturas y durante diversos tiempos, dando como
resultado que la superficie calentada quedara ocluida, según se ha
descrito en este documento. Esta operación de calentamiento no
afectó a la otra superficie no calentada. Luego, se pipeteó sobre el
área superficial ocluida una gota de agua que contenía colorante
azul. El colorante fue incapaz de penetrar en el área superficial
ocluida, haciendo pensar en una característica de barrera. Luego se
le dio la vuelta a la pieza de Grafton® Flex y se pipeteó el
colorante azul sobre el área superficial no calentada. El colorante
resultó absorbido fácilmente por el área superficial no calentada,
demostrándose así que es un área superficial permeable.
Claims (10)
1. Un injerto de hueso osteogénico, biocompatible
e implantable, que comprende una masa coherente de partículas de
hueso, que tiene al menos una zona de impermeabilidad al crecimiento
hacia el interior de tejido blando, en el que dicha zona es parte
integrante del injerto de hueso.
2. El injerto de hueso de la reivindicación 1, en
el que se verifica uno de los puntos siguientes (i)-(xiii):
(i) está configurado y dimensionado en forma de
diente, raíz de diente, lámina, placa, disco, túnel, anillo, cono,
punta, tornillo o tubo; o
(ii) las partículas de hueso comprenden del 20 al
100 por ciento en peso de la masa coherente; o
(iii) las partículas de hueso comprenden del 30
al 90 por ciento en peso de la masa coherente; o
(iv) las partículas de hueso comprenden del 40 al
85 por ciento en peso de la masa coherente; o
(v) las partículas de huesos están
desmineralizadas; o
(vi) las partículas de hueso se obtienen a partir
de huesos corticales, esponjosos o
córtico-esponjosos de origen autogénico, alogénico o
xenogénico; o
(vii) las partículas de hueso se obtienen a
partir de huesos porcinos o bovinos; o
(viii) las partículas de hueso están en estado de
polvo; o
(ix) al menos el 60 por ciento en peso de las
partículas de hueso tienen una longitud mediana de 10 mm a 100 mm;
un espesor mediano de 0,02 mm a 1 mm y una anchura mediana de 2 mm a
5 mm; o
(x) la masa coherente contiene una o más
sustancias escogidas en el grupo formado por: aglutinantes; cargas;
plastificantes; agentes biostáticos/biocidas y agentes
tensioactivos; o
(xi) la masa coherente contiene al menos una
sustancia bioactiva; o
(xii) la masa coherente tiene una consistencia
similar a la de la masilla, que mantiene la forma, pero puede
deformarse fácilmente; o
(xiii) la masa coherente es rígida y
relativamente fuerte cuando está seca y flexible y plegable cuando
está húmeda o hidratada.
3. El injerto de hueso de la reivindicación 2,
parte (v), en el que las partículas de hueso desmineralizado se
escogen en el grupo que consiste en: partículas de hueso
desmineralizado superficialmente; partículas de hueso
desmineralizado parcialmente; partículas de hueso desmineralizado
completamente; y sus mezclas.
4. Un método para obtener un injerto de hueso que
comprende:
proporcionar una masa coherente de partículas de
hueso, poseyendo dicha masa un área superficial; y
ocluir una parte del área superficial de la masa
coherente para proporcionar al menos una zona de impermeabilidad al
crecimiento hacia el interior de tejido blando, en el que dicha zona
es parte integrante del injerto de hueso.
5. El método de la reivindicación 4, en el
que
(a) la etapa de oclusión comprende calentar una
parte del área superficial a temperatura elevada; o
(b) la etapa de oclusión comprende reticular las
partículas de hueso en una parte del área superficial de la masa
coherente; o
(c) la etapa de oclusión comprende aplicar una o
más sustancias biocompatibles a una parte del área superficial de la
masa coherente, para proporcionar una capa microporosa sobre
ella.
6. El método de la reivindicación 5, parte (a) en
el que se cumple uno de los siguientes puntos:
(i) los intervalos de temperatura elevada son de
40 a 80ºC; o
(ii) el calentamiento se realiza durante 1 a 60
minutos; o
(iii) el calentamiento se realiza poniendo en
contacto una parte del área superficial de la masa coherente con una
superficie calentada.
7. El método de la reivindicación 5, parte (b) en
el que se verifica uno de los puntos siguientes (i)-(iii):
(i) la reticulación se realiza mediante reacción
química, aplicación de energía radiante, secado y/o calentamiento y
fotooxidación mediada por colorantes, tratamiento deshidrotérmico o
tratamiento enzimático; o
(ii) la reticulación se realiza poniendo en
contacto la masa coherente con una disolución que contiene el agente
de reticulación; o
(iii) el agente de reticulado se escoge en el
grupo que consiste en: mono- y di-aldehídos;
compuestos poliepoxídicos; agentes de curtido; óxidos metálicos
polivalentes; productos químicos para la esterificación de grupos
carboxilo seguida de reacción con hidrazida para formar
funcionalidades de acil-azida activadas;
diciclohexil-carbodiimida y sus derivados; agentes
de reticulación heterobifuncionales; diisocianato de hexametileno y
azúcares.
8. El uso en la fabricación de un injerto de
hueso osteogénico, biocompatible e implantable para la regeneración
de hueso guiada, de:
una masa coherente de partículas de hueso que
tiene al menos una zona de impermeabilidad al crecimiento hacia el
interior de tejido blando, en el que dicha zona es parte integrante
del injerto de hueso.
9. El uso de la reivindicación 8, en el que se
verifica uno de los puntos siguientes (i)-(xviii):
(i) las partículas de hueso comprenden del 20 al
100 por ciento en peso de la masa coherente; o
(ii) las partículas de hueso comprenden del 30 al
90 por ciento en peso de la masa coherente; o
(iii) las partículas de hueso comprenden del 40
al 85 por ciento en peso de la masa coherente; o
(iv) las partículas de huesos están
desmineralizadas; o
(v) las partículas de hueso se obtienen a partir
de huesos corticales, esponjosos o
córtico-esponjosos de origen autogénico, alogénico o
xenogénico; o
(vi) las partículas de hueso se obtienen a partir
de huesos porcinos o bovinos; o
(vii) las partículas de hueso están en estado de
polvo; o
(viii) al menos el 60 por ciento en peso de las
partículas de hueso tienen una longitud mediana de 10 mm a 100 mm;
un espesor mediano de 0,02 mm a 1 mm y una anchura mediana de 2 mm a
5 mm; o
(ix) la masa coherente contiene una o más
sustancias escogidas en el grupo formado por: aglutinantes; cargas;
plastificantes; agentes biostáticos/biocidas y agentes
tensioactivos; o
(x) la masa coherente contiene al menos una
sustancia bioactiva; o
(xi) la masa coherente tiene una consistencia
similar a la de la masilla, que mantiene la forma, pero puede
deformarse fácilmente; o
(xii) la masa coherente es rígida y relativamente
fuerte cuando está seca y flexible y plegable cuando está húmeda o
hidratada; o
(xiii) la masa coherente se configura y
dimensiona en forma de diente, raíz de diente, lámina, placa, disco,
túnel, anillo, cono, punta, tornillo o tubo; o
(xiv) la masa coherente se configura y dimensiona
para encajar dentro de un alvéolo de extracción de un diente; o
(xv) el sitio de reparación de hueso se provoca
en el curso de cirugía, infección, malignidad o malformación de
desarrollo; o
(xvi) el sitio de reparación de hueso es un sitio
de reparación de hueso ortopédico, periodontal, neuroquirúrgico,
oral o maxilofacial; o
(xvii) el sitio de reparación de hueso es un
sitio de reparación de hueso peridontal; o
(xviii) el injerto de hueso tiene la forma de un
diente o de una raíz de diente.
10. El uso de la reivindicación 9, parte (iv), en
el que las partículas de hueso desmineralizado se escogen en el
grupo que consiste en: partículas de hueso desmineralizado
superficialmente; partículas de hueso desmineralizado parcialmente;
partículas de hueso desmineralizado completamente; y sus
mezclas.
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