ES2233803T3 - Sustratos que contienen polifosfacenos como matriz para el cultivo de celulas. - Google Patents

Sustratos que contienen polifosfacenos como matriz para el cultivo de celulas.

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Abstract

Uso de un sustrato con una superficie moldeada, que comprende al menos parcialmente un polímero biocompatible con la **fórmula** en la que n representa de 2 hasta, R1 a R6 son iguales o diferentes y significan un resto alcoxilo, alquilsulfonilo, dialquilamino o ariloxilo o un resto heterocicloalquilo o heteroarilo con nitrógeno como heteroátomo, como matriz para el cultivo de células deseadas para la producción de material biológico que puede implantarse en un mamífero.

Description

Sustratos que contienen polifosfacenos como matriz para el cultivo de células.
La presente invención se refiere a sustratos que contienen polifosfacenos con una superficie moldeada como matriz para la producción de materiales biológicos implantables en un mamífero, al procedimiento para la producción de este tipo de sustratos, así como a sustratos que contienen polifosfacenos con superficie microestructurada.
El cultivo de células, especialmente de células endoteliales, con la finalidad de poder hacer crecer órganos artificiales, es un desarrollo comparativamente nuevo en la implantología. Una ventaja especial de esta técnica es la perfecta compatibilidad con el cuerpo que debe esperarse de los implantes que se producen de esta manera. Como en primer lugar las aglomeraciones de células cultivadas ex vivo no presentan ni la forma ni la estabilidad mecánica deseada del implante posterior, tal como órganos, arterias, etc., en primer lugar tales implantes deben moldearse previamente sobre un sustrato moldeado. Sustratos habituales sobre los cuales se cultivan tales células y que representan la estructura de apoyo primaria para un implante de este tipo, son por ejemplo, polilactidas, polietilenglicoles, poliuretanos, teflón, así como sustratos inorgánicos.
A partir del estado de la técnica se conoce y se investiga además una variedad de materiales que se utilizan para la producción de este tipo de estructuras de apoyo primarias o sustratos de apoyo. Así, por ejemplo en el documento WO 98/56312 se conoce una envoltura expansible de \varepsilon-PTFE que también puede utilizarse para el cultivo de vasos artificiales. En el documento EP-A-0 810 845, la patente de los EE.UU. nº 4.883.699 y la patente de los EE.UU. nº 4.911.691, se describen otros materiales para este uso. Otros polímeros para el fin mencionado son, por ejemplo, poliacrilonitrilo hidrolizado (patente de los EE.UU. nº 4.480.642), poliéter hidrófilo (patente de los EE.UU. nº 4.798.876), poli(diacrilato de uretano) (patente de los EE.UU. nº 4.424.395). Además, se conocen diferentes hidrogeles que pueden utilizarse como recubrimiento para este fin. La serie de materiales potencialmente utilizables puede además complementarse mediante polivinilpirrolidona (PVP), poli(alcohol vinílico) (PVA), poli(óxido de etileno) (PEO) y poli(metacrilato de hidroxietilo) p(HEMA). En el estado de la técnica se describe además la utilización de una serie de materiales habituales como poliuretano, polietileno y polipropileno como posibles materiales de partida para este tipo de sustratos. También se conocen mezclas de estos materiales de partida entre sí. A partir del documento EP-A-0 804 909 se conoce una serie de otros materiales.
Como las propiedades inherentes de estos materiales son diferentes, puede suponerse de esto que cualquiera de estos materiales o cualquiera de estos materiales de partida presenta propiedades especiales para utilizaciones determinadas en el cultivo de implantes artificiales. Así, por ejemplo, PVA se disuelve muy bien en líquidos y se reabsorbe más rápido. Otros materiales presentan una buena compatibilidad con la sangre. Por otra parte, otros materiales pueden estirarse de manera especialmente buena. Sin embargo, todos los materiales presentan desafortunadamente desventajas en distintos ámbitos. Por ejemplo, PVA no presenta ninguna compatibilidad con la sangre especialmente buena.
Por ejemplo, \varepsilon-PTFE puede estirarse muy bien y presenta también una buena compatibilidad con la sangre, sin embargo este material es notablemente difícil de manejar y la producción de sustratos de apoyo a partir de este material requiere una serie de determinadas etapas de tratamiento (compárese el documento WO 96/00103). Además, la superficie del sustrato de apoyo de \varepsilon-PTFE así obtenida es muy porosa, de modo que las células crecen mucho hacia el interior de este material y casi es inevitable un deterioro durante la separación del material celular cultivado como implante del sustrato de apoyo. En el caso de otros materiales, sólo pueden conseguirse propiedades elásticas que son importantes en algunos casos para un sustrato de apoyo de este tipo, mediante la adición de plastificantes, que disminuyen la compatibilidad con la sangre y el cuerpo y que representan adicionalmente una influencia desventajosa del cultivo celular mediante la limpieza con agua del "plastificante".
Por tanto, las mayores dificultades conocidas que aparecen en un cultivo de células para implantes son por un lado reacciones con el sustrato de apoyo o con los productos de degradación producidos en esto. Así se sabe, por ejemplo, que en la disolución o en la resorción y en la degradación de algunas de las sustancias conocidas a partir del estado de la técnica, pueden aparecer reacciones de inflamación en el receptor (van der Gie\betaen, Circulation tomo 94, nº 7, 1996). Esto resulta bien debido a la compatibilidad parcialmente deficiente de tales sustratos de apoyo o bien debido a la reacción de los productos de degradación que se producen en la degradación de las sustancias mencionadas. Además, pueden aparecer fisuras y roturas en el implante recientemente cultivado, cuando el implante cultivado debe separarse del sustrato de apoyo. Este efecto desventajoso se encuentra especialmente justificado en que las células que crecen para el implante se unen muy estrechamente con el sustrato de apoyo, especialmente con, por ejemplo, polilactida y crecen junto con el sustrato de apoyo, mediante la estructura porosa que se forma bien mediante la disolución o también la consistencia superficial básica del sustrato de apoyo, de modo que prácticamente sea imposible una separación sin deterioro del implante cultivado.
Además, el comportamiento frente a bacterias y proteínas que se depositan sobre las superficies de los sustratos de apoyo, desempeña un papel central para el cultivo sin problemas de los implantes mencionados, especialmente células, ya que estos depósitos pueden conducir esencialmente a inflamaciones en el paciente y a otros problemas en el crecimiento y el cultivo de las células.
Las fisuras mencionadas que pueden producirse durante la separación del implante de vaso cultivado del sustrato de apoyo son un aspecto esencial especialmente en la producción de implantes de vasos. Estas fisuras son, por ejemplo, puntos de partida para un aumento de la formación de trombos en el receptor o pacientes y otros depósitos (proteínas, macrófagos, etc.) que pueden constituir un riesgo para el receptor o pacientes tras la implantación.
Por tanto, el objetivo de la presente invención se basa en preparar un nuevo sistema para la producción de implantes a partir de material biológico, que debe posibilitar el crecimiento lo más selectivo posible de células deseadas, así como que debe garantizar una separación del implante cultivado a partir de las células deseadas del sustrato de apoyo utilizado esencialmente sin deterioro.
Este objetivo se alcanza mediante las formas de realización caracterizadas en las reivindicaciones. En especial, se prepara el uso de un sustrato con una superficie moldeada, que comprende al menos parcialmente un polímero biocompatible con la siguiente fórmula general (I)
1
en la que n representa de 2 hasta \infty, R^{1} a R^{6} son iguales o diferentes y significan un resto alcoxilo, alquilsulfonilo, dialquilamino o ariloxilo o un resto heterocicloalquilo o heteroarilo con nitrógeno como heteroátomo, como matriz para el cultivo de células deseadas para la producción de material biológico que puede implantarse en un mamífero.
En una forma de realización preferida de la presente invención, el polímero biocompatible según la fórmula (I) se prepara como revestimiento sobre el sustrato para la formación de la superficie moldeada. En esta forma de realización según la invención, el sustrato utilizado no presenta ninguna limitación especial y puede ser cualquier material, tal como plásticos, metales, aleaciones metálicas y cerámicas. El revestimiento biocompatible presenta, por ejemplo, un espesor de aproximadamente desde 1 nm hasta 1000 \mum, preferiblemente hasta aproximadamente 10 \mum y de manera especialmente preferida hasta aproximadamente 1 \mum. En otra forma de realización preferida de la presente invención, el sustrato con una superficie moldeada es un cuerpo moldeado del polímero biocompatible según la fórmula (I).
El grado de polimerización del polímero biocompatible según la fórmula (I) se encuentra preferiblemente en un intervalo de desde 20 hasta 200.000, más preferiblemente desde 40 hasta 100.000.
Preferiblemente, al menos uno de los resto de R^{1} a R^{6} en el polímero utilizado es un resto alcoxilo que está sustituido con al menos un átomo de flúor.
Los resto alquilo en los restos alcoxilo, alquilsulfonilo y dialquilamino son, por ejemplo, restos alquilo de cadena lineal o ramificada con de 1 a 20 átomos de carbono, en los que los restos alquilo pueden estar sustituidos por ejemplo, con al menos un átomo de halógeno, tal como un átomo de flúor.
Ejemplos de restos alcoxilo son grupos metoxilo, etoxilo, propoxilo y butoxilo, que pueden estar sustituidos preferiblemente con al menos un átomo de flúor. Se prefiere especialmente el grupo 2,2,2-trifluoroetoxilo. Ejemplos de restos alquilsulfonilo son grupos metil, etil, propil y butilsulfonilo. Ejemplos de restos dialquilamino son grupos dimetil, dietil, dipropil y dibutilamino.
El resto arilo en el resto ariloxilo es por ejemplo un compuesto con uno o varios sistemas de anillo aromáticos, en el que el resto arilo puede estar sustituido por ejemplo, con al menos un resto alquilo definido anteriormente. Ejemplos de restos ariloxilo son grupos fenoxilo y naftoxilo y derivados de los mismos.
El resto heterocicloalquilo es por ejemplo, un sistema de anillo que contiene de 3 a 7 átomos, en el que al menos un átomo del anillo es un átomo de nitrógeno. El resto heterocicloalquilo puede estar sustituido por ejemplo, con al menos un resto alquilo definido anteriormente. Ejemplos de restos heterocicloalquilo son grupos piperidinilo, piperazinilo, pirrolidinilo y morfolinilo y derivados de los mismos. El resto heteroarilo es por ejemplo, un compuesto con uno o varios sistemas de anillo aromáticos, en el que al menos un átomo de anillo es un átomo de nitrógeno. El resto heteroarilo puede estar sustituido, por ejemplo, con al menos un resto alquilo definido anteriormente. Ejemplos de restos heteroarilo son grupos pirrolilo, piridinilo, piridinolilo, isoquinolinilo y quinolino y derivados de los mismos.
En otra forma de realización preferida según la invención, entre la superficie del sustrato y el revestimiento biocompatible sintetizado a partir del derivado de polifosfaceno se dispone una capa que contiene un promotor de la adhesión.
Preferiblemente, el promotor de la adhesión o espaciador ("spacer") contiene un grupo terminal polar. Ejemplos de estos son grupos hidroxilo, carboxi, carboxilo, amino o nitro. Pero también pueden utilizarse grupos terminales del tipo O-ED, en los que O-ED significa un resto alcoxilo, alquilsulfonilo, dialquilamino o ariloxilo o un resto heterocicloalquilo o heteroarilo con nitrógeno como heteroátomo y de manera diferente, puede estar sustituido, por ejemplo, por átomos de halógeno, especialmente flúor.
Especialmente, el promotor de adhesión puede ser, por ejemplo, un compuesto orgánico de silicio, preferiblemente un silano terminado en amino o basado en aminosilano, alquenos terminados en amino, alquenos o silanos terminados en nitro o un ácido alquilfosfónico. Se prefiere especialmente un aminopropiltrimetoxisilano.
El promotor de adhesión mejora especialmente la adherencia del revestimiento sobre la superficie del sustrato mediante acoplamiento del promotor de adhesión en la superficie del sustrato, por ejemplo mediante enlaces iónicos y/o covalentes y mediante otro acoplamiento del promotor de adhesión al polímero descrito de fórmula (I) del revestimiento, por ejemplo, mediante enlaces iónicos y/o covalentes.
El término "material biológico" comprende por ejemplo, células eucariotas, estructuras celulares de una o varias capas, tejidos o componentes celulares de origen mamífero, especialmente humano. En una forma de realización preferida, el donante del material biológico de partida es idéntico al receptor para el material biológico implantable. Ejemplos de material biológico de partida o material biológico son células endoteliales de distinto origen (por ejemplo, de piel, prepucio, vasos como la aorta, tejido graso, ojos, epiplón gástrico, cordón umbilical, varices o similares), células epiteliales de distinto origen (por ejemplo, de estómago, intestino o similares), células óseas, células cartilaginosas, todas las células adherentes o células en las que puede inducirse adherencia, estructuras celulares o tejidos (por ejemplo, piel artificial cultivada previamente en cultivo o tejidos similares), tejidos naturales, así como proteínas, moléculas de azúcar y lípidos. Utilizando el sustrato con superficies moldeadas, puede producirse de esta forma, por ejemplo, vasos, huesos, cartílagos, vainas de mielina, órganos artificiales, etc.

Claims (6)

1. Uso de un sustrato con una superficie moldeada, que comprende al menos parcialmente un polímero biocompatible con la fórmula general (I)
2
en la que n representa de 2 hasta \infty, R^{1} a R^{6} son iguales o diferentes y significan un resto alcoxilo, alquilsulfonilo, dialquilamino o ariloxilo o un resto heterocicloalquilo o heteroarilo con nitrógeno como heteroátomo, como matriz para el cultivo de células deseadas para la producción de material biológico que puede implantarse en un mamífero.
2. Uso según la reivindicación 1, en el que el polímero biocompatible se presenta como revestimiento sobre la superficie de sustrato.
3. Uso según la reivindicación 2, en el que entre la superficie del sustrato y el revestimiento de polímero biocompatible se dispone una capa que contiene un promotor de la adhesión.
4. Uso según la reivindicación 3, en el que el promotor de la adhesión es un compuesto que contiene un grupo terminal polar, especialmente un compuesto orgánico de silicio.
5. Uso según la reivindicación 4, en el que el compuesto orgánico de silicio es aminopropiltrimetoxisilano.
6. Uso según una de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el material biológico implantable comprende células, estructuras celulares de una o varias capas, tejidos o componentes celulares.
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