ES2255318T3 - Producto textil poroso realizado a partir de fibras de vidrio bioactivo y su utilizacion. - Google Patents
Producto textil poroso realizado a partir de fibras de vidrio bioactivo y su utilizacion.Info
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Abstract
Producto textil poroso realizado a partir de fibras de vidrio bioactivo, caracterizado porque las fibras son por lo menos de dos tipos, fibra A y fibra B, - fibra A compuesta de un vidrio bioactivo, y - fibra B compuesta de un vidrio bioactivo, que en condiciones fisiológicas empezará a disolverse antes de que el vidrio bioactivo de la fibra A se haya disuelto completamente.
Description
Producto textil poroso realizado a partir de
fibras de vidrio bioactivo y su utilización.
La presente invención se refiere a un producto
textil poroso realizado a partir de fibra de vidrio bioactivo
definido en la reivindicación 1. La presente invención se refiere
además a la utilización de dicho producto textil.
Los implantes con objetivos médicos y dentales se
han preparado desde hace mucho a partir de una variedad de
materiales. Diversos metales, aleaciones de metales, plásticos,
materiales cerámicos, materiales cerámicos de vidrio y estos
últimos, es decir, vidrios bioactivos, difieren unos de otros no
solo por su durabilidad sino también por sus propiedades en la
interfase entre el implante y el tejido. Los materiales inertes,
tales como metales y plásticos, no reaccionan con un tejido, en cuyo
caso allí permanece siempre una interfase entre el implante y el
tejido; el implante y el tejido constituyen dos sistemas distintos.
Los materiales bioactivos, tales como la hidroxiapatita, los
materiales cerámicos de vidrio y los vidrios bioactivos, reaccionan
químicamente con el tejido, después de lo cual forman un enlace
químico en la interfase entre el implante y el tejido, que es
relativamente fuerte, especialmente con los vidrios bioactivos. El
implante y el tejido se fijan de este modo uno al otro. La velocidad
de curación del tejido y el enlace químico posible con el implante
dependen de la actividad del tejido del material del implante
utilizado.
La publicación de patente internacional WO
96/21628, Brink, et al., describe un grupo de vidrios
bioactivos que se pueden procesar fácilmente. De tales vidrios
bioactivos es posible, por ejemplo remeter las fibras y, por ejemplo
mediante la técnica de pulverización por soplete, preparar las
denominadas microesferas de vidrio. Los trozos bioactivos porosos se
preparan sinterizando estas microesferas juntas. Utilizando
microesferas que están dentro de una fracción tan estrecha como es
posible (de un tamaño tan uniforme como sea posible), es posible
controlar la porosidad del cuerpo. Según la literatura parece que el
tamaño de partícula más ventajoso es el que está dentro del
intervalo comprendido entre 200 y 400 micrómetros (Schepers et
al., 1997, Tsuruga et al., 1997, Schliephake et
al., 1991, Higashi et al., 1996). Los estudios llevados a
cabo en la invención hasta ahora han mostrado que un implante
bioactivo poroso que se ha preparado mediante la sinterización de
microesferas bioactivas de la fracción 250-300
micrómetros reacciona muy fuertemente en el fémur de un conejo
(Ylänen et al., 1997). Los resultados de los estudios han
mostrado que dicho modelo de implante reacciona rápidamente y la
matriz porosa se llena a una velocidad constante con el hueso nuevo.
La resistencia a la cizalladura de los implantes bioactivos en un
ensayo de fractura de expulsión fue ya después de tres semanas
estadísticamente tan elevada como después de 12 semanas. La cantidad
de hueso dentro de la matriz fue a las 12 semanas entre un 35 y un
40% del volumen del poro tanto en implantes bioactivos como en
implantes de titanio utilizados como controles. Sin embargo, es
aconsejable indicar que en una matriz bioactiva la porosidad aumenta
regularmente como una función del tiempo a medida que la masa de
vidrio bioactivo disminuye. La porosidad incrementó en experimentos
in vivo desde 30% a 65%. La porosidad del titanio, por
supuesto, no cambia de ninguna manera. De este modo, la cantidad de
hueso nuevo dentro de los implantes bioactivos es de facto
casi el doble que la de dentro de los implantes de titanio. Según la
invención, esto muestra que es correcto el tipo de implante poroso
que se ha utilizado.
El inicio del crecimiento de un hueso nuevo
parece estar localizado en microfisuras en las partículas de vidrio
bioactivo (Schepers, et al., 1997). Evidentemente el calcio y
el fosfato que se disuelven desde el vidrio hacia el fluido (in
vitro SBF, in vivo plasma) alrededor de la microfisura
forman rápidamente, junto con el calcio y el fosfato normalmente en
el fluido, una concentración tan elevada que excede el producto de
solubilidad de los iones concernientes. Como consecuencia de esto,
precipita el fosfato de calcio sobre gel de sílice en la superficie
del vidrio bioactivo y empieza el crecimiento del hueso nuevo. El
cuerpo poroso sinterizado a partir de microesferas bioactivas está
lleno de pequeñas cavidades microscópicas. Esto explica el rápido
crecimiento de hueso que induce la propiedad de los cuerpos
ensayados que los inventores han sinterizado a partir de
microesferas bioactivas. Además se ha mostrado que la aspereza de la
superficie posee un efecto favorable sobre la unión de las proteínas
que controlan el crecimiento de hueso a la superficie biomaterial
(Grossner et al., 1991, Boyan et al., 1998), además de
la que posee el biomaterial en si mismo. Según la literatura,
dichas proteínas se unen mejor y más rápidamente a la superficie de
vidrio bioactivo (Ohgushi et al., 1993, Vrouwenvelder et
al., 1992, Lobel et al., 1998, Vrouwenvelder et
al., 1993, Shimizu et al., 1997, Miller et al.,
1991).
La publicación de la patente WO 98/47465 describe
un compuesto poroso que comprende i) partículas A producidas a
partir de un material bioactivo y ii) partículas B que están
producidas a partir de un material no bioactivo o débilmente
bioactivo sinterizable a dicho material bioactivo. Dichas partículas
A y partículas B se sinterizan juntas para formar un compuesto
poroso. Combinado con el implante, dicho compuesto asegura tanto una
rápida osificación como una unión permanente del implante. El
compuesto descrito en la presente memoria, compuesto de esferas de
vidrio liso con superficies sin tratar, debe, sin embargo, estar en
contacto con el fluido corporal durante aproximadamente una semana
antes de que se forme la capa de gel de sílice requerida para el
crecimiento del hueso sobre las superficies de las esferas. A
continuación, solo puede empezar la formación de hueso actual.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar un producto textil bioactivo y poroso que asegure más
rápidamente la osificación que lo que hace la técnica anterior de
los compuestos.
Un objetivo particular de la presente invención
es proporcionar un producto textil poroso bioactivo que posea ya,
sobre la superficie de sus fibras, una capa bioactiva requerida para
la iniciación del crecimiento del hueso, en cuyo caso la integración
del hueso al compuesto puede empezar inmediatamente después de que
el compuesto se ponga en contacto con el fluido corporal, es decir,
inmediatamente después de la cirugía.
Un objetivo adicional de la presente invención es
proporcionar un producto poroso bioactivo que sea moldeable
fácilmente y que, después del moldeo, pueda endurecerse cuando sea
necesario hasta la forma deseada.
Las características de la presente invención se
proporcionan en las reivindicaciones independientes.
La presente invención se refiere de este modo a
un producto textil poroso producido a partir de fibras de vidrio
bioactivo. Resulta característico que sus fibras sean por lo menos
de dos clases, fibra A y fibra B,
- -
- fibra A compuesta de vidrio bioactivo, y
- -
- fibra B compuesta de un vidrio bioactivo, que en condiciones fisiológicas empezará a disolverse antes de que el vidrio bioactivo de la fibra A se haya disuelto completamente.
La presente invención se refiere además a la
utilización de un producto textil nuevo como un implante, un
producto que proporciona un fármaco o alguna otra sustancia a un
nivel controlado, para el control del tejido, como material de
relleno en las cavidades del hueso o de tejido blando, para la
eliminación de la pulpa, como material de relleno de raíz dental, o
como material de unión para los trasplantes de hueso.
Por el término "implante" se quiere
significar en la presente invención cualquier cuerpo, compuesto de
un material fabricado por el hombre, para ser colocado en un tejido,
tal como una articulación artificial o una parte de la misma, un
tornillo, una placa de fijación o un dispositivo ortopédico o dental
correspondiente.
En el contexto de la definición de la presente
invención, por "vidrio bioactivo" se quiere significar un
vidrio que en condiciones fisiológicas se disuelve por lo menos
parcialmente en unos pocos meses, preferentemente en unas pocas
semanas, más preferentemente en aproximadamente 6 semanas.
En el contexto de la definición de la presente
invención, el término "vidrio bioactivo débilmente" indica un
vidrio que en condiciones fisiológicas no se disuelve en los
primeros meses, por lo menos no completamente.
La superficie de las fibras que forman el
producto textil, particularmente la superficie de las fibras
compuestas de vidrio bioactivo, debería desbastarse preferentemente,
por ejemplo, mediante la utilización de vapor de fluoruro de
hidrógeno. El desbastado se puede llevar a cabo antes o después de
producir el textil. Las irregularidades topográficas producidas en
la superficie mediante desbastamiento están típicamente dentro del
intervalo comprendido entre 1 y 50 micrómetros.
Según otra forma de realización, se forma sobre
las superficies de la fibra una o más capas bioactivas, que están
compuestas de, por ejemplo, gel de sílice y/o hidroxiapatita.
Incluso aunque es posible formar tales capas bioactivas sobre las
superficies de fibras lisas, es, sin embargo, preferible que la
superficie de la fibra esté primero desbastada. Tal corrosión
previa, es decir, la formación de una capa bioactiva, se puede
conseguir, por ejemplo, por medio de fluido corporal simulado (SBF)
o de algún disolvente orgánico o inorgánico.
Según una forma de realización preferida, se
añade a la capa bioactiva alguna sustancia inductora del crecimiento
de hueso, típicamente una proteína, tal como algún factor de
crecimiento o similar.
De forma alternativa, es posible añadir a la capa
bioactiva un fármaco o alguna otra sustancia. En este caso el
producto textil se puede utilizar como un producto que proporciona
dicha sustancia a una velocidad controlada.
Es posible añadir las sustancias foráneas a la
capa bioactiva antes de que un producto textil se realice a partir
de la fibra, pero preferentemente tales sustancias se añaden al
producto textil en si mismo.
Muchos vidrios bioactivos convencionales
presentan el problema que su procesabilidad es pobre, ya que
cristalizan fácilmente. No es posible remeter fibras a partir de
tales vidrios bioactivos. Las fibras se pueden fabricar mediante
tecnología conocida per se.
La publicación de la solicitud de patente
internacional WO 96/21628 describe vidrios bioactivos de un tipo
nuevo; su intervalo de trabajo es adecuado para el procesamiento de
vidrio y de este modo se pueden utilizar para producir fibras. Los
vidrios bioactivos descritos en dicha publicación son especialmente
buenos asimismo por la razón que la procesabilidad del vidrio se ha
conseguido sin la adición de óxido de aluminio. Tales vidrios poseen
típicamente la composición siguiente:
- SiO_{2}
- 53 - 60% en peso
- Na_{2}O
- 0 - 34% en peso
- K_{2}O
- 1 - 20% en peso
- MgO
- 0 - 5% en peso
- CaO
- 5 - 25% en peso
- B_{2}O_{3}
- 0 - 4% en peso
- P_{2}O_{5}
- 0,5 - 6% en peso
sin embargo de forma que
- Na_{2}O + K_{2}O =
- 16 - 35% en peso,
- K_{2}O + MgO =
- 5 - 20% en peso y
- MgO + CaO =
- 10 - 25% en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
Según una forma de realización preferida
particularmente, las fibras de vidrio bioactivo están compuestas de
un vidrio bioactivo cuya composición es Na_{2}O 6% en peso,
K_{2}O 12% en peso, MgO 5% en peso, CaO 20% en peso,
P_{2}O_{5} 4% en peso y SiO_{2} 53% en peso.
El material de la fibra tipo B es tal que
empezará a disolverse antes que el vidrio bioactivo (el material de
la fibra tipo A) se haya disuelto completamente.
El tipo de fibra B del producto textil se realiza
preferentemente a partir de vidrio bioactivo que posee la
composición Na_{2}O 6% en peso, K_{2}O 12% en peso, MgO 5% en
peso, CaO 15% en peso, P_{2}O_{5} 4% en peso y SiO_{2} 58% en
peso.
El producto textil según la presente invención
puede, por supuesto, contener fibras compuestas de una pluralidad de
fibras bioactivas y/o fibras compuestas de una pluralidad de vidrios
bioactivos débilmente. Puede contener además otros tipos de fibras,
tales como fibras compuestas de un polímero termoplástico
biodegradable.
El producto textil es preferentemente tal que la
longitud de las fibras en él varía. Preferentemente el orden de las
fibras en el producto no está predeterminado.
Según una forma de realización preferida
particularmente, el producto textil es un fieltro, tela o mallado
fabricado mediante, por ejemplo, la técnica de no tejido. La
fabricación de la tela se lleva a cabo mediante el remetido de
fibras más cortas o más largas del vidrio. La tela no tejida se
lleva a cabo mediante el remetido de fibras más cortas o más largas
del vidrio. La tela no tejida se produce a partir de una
pulverización de fibras más cortas para formar un mallado.
El producto textil según la presente invención se
puede impregnar adecuadamente con una sustancia, por ejemplo fluido
corporal simulado, o un adhesivo de colágeno, lo que causa que el
producto se endurezca después de que el producto se haya moldeado en
la forma deseada. Como consecuencia de tal impregnación se obtiene
una unión de apatita en las intersecciones de las fibras.
El producto textil según la presente invención se
puede utilizar en muchos campos. Algunas de las aplicaciones más
importantes son su utilización como un implante, como un producto
que proporciona un fármaco u otra sustancia a una velocidad
controlada, para el control de tejidos, como un material de relleno
en las cavidades de los huesos o de tejido blando, en la eliminación
de la pulpa, como un material de relleno de raíz dental, o como un
agente de unión para un trasplante de hueso. En conjunto, se puede
indicar que el producto textil según la presente invención está
destinado para ser puesto en contacto con un tejido o fluido
corporal de un individuo.
El producto textil según la presente invención
está, no solo en el tamaño micro (fibras) sino también en el tamaño
macro (producto textil compuesto de fibras), lleno de islas
independientes favorables al crecimiento de hueso nuevo. Una
superficie desbastada previamente y activada previamente promueve
también la iniciación de reacciones indispensables para el
crecimiento de hueso nuevo.
Las formas de realización de la presente
invención mencionadas anteriormente son únicamente ejemplos de la
implementación de la idea según la presente invención. Para un
experto en la materia está claro que las formas de realización
diversas de la presente invención pueden variar dentro del alcance
de las reivindicaciones presentadas a continuación.
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Claims (13)
1. Producto textil poroso realizado a partir de
fibras de vidrio bioactivo, caracterizado porque las fibras
son por lo menos de dos tipos, fibra A y fibra B,
- -
- fibra A compuesta de un vidrio bioactivo, y
- -
- fibra B compuesta de un vidrio bioactivo, que en condiciones fisiológicas empezará a disolverse antes de que el vidrio bioactivo de la fibra A se haya disuelto completamente.
2. Producto textil según la reivindicación 1,
caracterizado porque la superficie de por lo menos la fibra,
preferentemente de por lo menos la fibra A, se desbasta.
3. Producto textil según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque existen una o más capas bioactivas
formadas sobre la superficie de por lo menos un tipo de fibra.
4. Producto textil según la reivindicación 3,
caracterizado porque la capa está compuesta de gel de sílice
y/o hidroxiapatita.
5. Producto textil según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque existe un crecimiento de hueso inducido
por una sustancia añadida a la capa bioactiva.
6. Producto textil según la reivindicación 3 ó 4,
caracterizado porque existe un fármaco añadido al producto
textil.
7. Producto textil según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fibra A
está compuesta de vidrio bioactivo que presenta la composición
Na_{2}O 6% en peso, K_{2}O 12% en peso, MgO 5% en peso, CaO 20%
en peso, P_{2}O_{5} 4% en peso y SiO_{2} 53% en peso.
8. Producto textil según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la fibra B
está compuesta de un vidrio bioactivo débilmente que presenta la
composición Na_{2}O 6% en peso, K_{2}O 12% en peso, MgO 5% en
peso, CaO 15% en peso, P_{2}O_{5} 4% en peso y SiO_{2} 58% en
peso.
9. Producto textil según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la longitud
de las fibras en el mismo varía y el orden de las fibras en el
producto no está predeterminado.
10. Producto textil según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el producto
textil es un fieltro, tela o mallado.
11. Producto textil según la reivindicación 10,
caracterizado porque está realizado mediante una técnica de
no tejido.
12. Producto textil según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el producto
se puede impregnar con una sustancia que causa que el producto se
endurezca después de que se haya moldeado en la forma deseada.
13. Producto textil según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, para utilizar como un implante, un
producto que proporciona un fármaco u otra sustancia a una velocidad
controlada, para el control de tejidos, como un relleno de cavidades
de hueso o de tejido blando, en la eliminación de la pulpa, como un
material de relleno de raíz dental, o como un agente de unión para
los trasplantes de hueso.
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