ES2295925T3 - Material de hidrogel de polimero reforzado con fibras para la sustitucion de cartilagos. - Google Patents
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Abstract
Material para la sustitución de material tipo cartílago que comprende un hidrogel polimerizado reforzado con fibras de monómeros, donde éste contiene un 10-70% (m/m) de fibras hinchables (en base a la materia seca) y donde un 1-5% (m/m) (en base a la materia seca) de una sustancia que contiene grupos ionizados ha sido añadida a dicho hidrogel.
Description
Material de hidrogel de polímero reforzado con
fibras para la sustitución de cartílagos.
\global\parskip0.920000\baselineskip
La presente invención se refiere a un material
sustituto de tejidos, que comprende un hidrogel polimerizado
reforzado con fibras. Un material sustituto de tejidos de este tipo
se describe en: "High-strength,
ultra-thin and fiber-reinforced
pHE-MA artificial skin", en Biomaterials 19
(1998) pp. 1745-1752. Esta publicación expone un
material sustituto de piel que consiste en un hidrogel que ha sido
reforzado con fibras, tal como fibras Spandex.
El documento US 2002/0022884 A expone un
implante quirúrgico que comprende un hidrogel reforzado por una
malla tridimensional que tiene resistencia y durabilidad suficiente
para usar como sustitución de un menisco dañado.
Para la sustitución de tejido tipo cartílago,
tal como, por ejemplo, el disco intervertebral o cartílago de
articulación, el comportamiento de tumefacción del material
sustituto de tejidos anteriormente mencionado es relativamente
débil y la resistencia y tenacidad son inadecuadas. Cuando se pone
en el cuerpo, las propiedades de estos tejidos que son inherentes
al cuerpo no son suficientemente simuladas. Esto se aplica en
particular respecto a la característica de estos tejidos tipo
cartílago de ser capaces de hincharse cuando cambia la composición
del fluido (agua/sal) que circunda los tejidos. Consecuentemente no
se puede proveer una adaptación óptima al entorno.
El objetivo de la presente invención es proveer
un material sustituto de tejidos que tenga estas propiedades, es
decir, que tenga una capacidad de hincharse, siendo además
importante que el material tenga una resistencia adecuada y sea
relativamente compatible.
Dicho objetivo es conseguido con un material
sustituto de tejidos como se ha descrito anteriormente por el hecho
de que el material sustituto de tejidos simula el tejido tipo
cartílago y contiene un 10-70% (m/m) de fibras (en
base a la materia seca) y de que se añade un 1-5%
(m/m) (en base a la materia seca) de una sustancia que contiene
grupos ionizados a dicho hidrogel.
Los grupos ionizados proporcionan una presión
osmótica Donnan en el hidrogel que pretensa las fibras. Este
fenómeno es análogo a la presión osmótica Donnan de los
glicosaminoglicanos ionizados en el tejido tipo cartílago que
pretensa las fibras de colágeno en el tejido. La elección de una
fibra relativamente débil asegura que las fuerzas a lo largo de la
interfaz de la fibra de hidrogel sean suficientemente bajas. Las
propiedades mecánicas resistentes pueden ser obtenidas añadiendo
mucha más fibra en comparación con el estado de la técnica
conocido. No obstante, en este contexto es importante que la
capacidad de tumefacción sea retenida y esto se consigue añadiendo
una sustancia que contenga grupos ionizados. Un ejemplo de tal
sustancia es metacrilato de sodio. El diámetro y la forma del mismo
son elegidos dependiendo de las propiedades deseadas. La forma
puede ser, por ejemplo, fibras tejidas, enrolladas, recortadas o no
tejidas. Como ejemplo se da un diámetro de 20 \mum. La longitud
de la fibra puede variar de milímetros a kilómetros.
Un ejemplo de tal fibra es una fibra a base de
poliuretano. La Lycra (Dupont de Nemours) y el Spandex son ejemplos
de fibras de este tipo. Se ha descubierto que los materiales de
este tipo no son hidrofílicos al agua pura. No obstante, en
combinación con uno o más monómeros que crean la matriz de hidrogel
con la polimerización se obtienen propiedades hidrofílicas y en
combinación con el comportamiento particularmente elástico del
mismo se obtiene una unión particularmente robusta a la matriz.
El volumen de la fibra aumenta (hasta el 50%)
como resultado de la penetración de la solución de monómero en la
fibra. Como resultado del uso de fibras de este tipo las
propiedades mecánicas y más particularmente las propiedades
elásticas pueden ser mejoradas hasta acercarse al máximo a las
propiedades del cartílago.
Los monómeros de los que se puede obtener el
hidrogel por polimerización puede comprender HEMA (metacrilato de
hidroxietilo) y/o metacrilato de sodio. Otros monómeros,
opcionalmente en combinación mutua y con una de las sustancias
mencionadas arriba, son también posibles. El carácter hidrofílico de
estos monómeros puede basarse bien en la adsorción o basarse en la
atracción electroestática de cationes hidrofílicos por una carga
fija.
Se ha descubierto que un material sustituto de
tejidos obtenido de esta manera tiene propiedades que se aproximan
a las propiedades del cartílago o son incluso mejores que éstas. Un
porcentaje apreciable de preextensión es posible, mientras se
puede alcanzar una alta resistencia compresiva (del orden de 10
MPa). El material sustituto de tejidos obtenido de esta manera es
comprimible bajo una carga a largo plazo. El material no es
comprimible bajo picos de carga a corto plazo.
La polimerización puede ser conseguida con la
ayuda de un iniciador químico, por iniciación térmica y/o
iniciación con la ayuda de luz (UV).
Se ha descubierto que el material sustituto de
tejidos así obtenido se hincha en mayor o menor medida dependiendo
de las condiciones del fluido que lo circunda. Por ejemplo, es
posible sumergir el material en una solución con una concentración
de sal relativamente alta, como resultado de lo cual este material
asume un volumen relativamente pequeño. Después de ponerlo en, por
ejemplo, un ser vivo, la concentración de sal bajará y se absorberá
más agua, como resultado de lo cual el volumen del material
sustituto de tejidos aumenta y se provee una sujeción entre las
partes donde este material sustituto de tejidos se usa.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La cantidad de fibra comparada con el hidrogel
polimerizado será elegida dependiendo de la resistencia deseada.
Como ejemplo se menciona un valor de aproximadamente el 60% del
peso en seco de material de fibra.
El material sustituto de tejidos anteriormente
descrito puede ser producido sumergiendo la fibra a base de
poliuretano en una solución acuosa de uno o más de los monómeros
anteriormente mencionados. La solución de monómero es succionada
durante la inmersión. La resistencia y rigidez del material puede
ser mejorado orientando las fibras. Entonces se produce la
polimerización anteriormente descrita. Es posible proveer las
fibras con una orientación durante la inmersión o, respectivamente,
arrollado o tejido, para poder influir en las propiedades del
material sustituto de tejidos en varias direcciones.
De estudios preliminares se prevé que el
material sustituto de tejidos producido de la manera anteriormente
descrita es biocompatible.
En la figura 1 se hace una comparación entre las
propiedades mecánicas en compresión de una esfera de hidrogel sin
refuerzo de fibra y una esfera de hidrogel donde el milímetro
externo ha sido reforzado según la invención con un 60% de fibras
(m/m) (en base a la materia seca). El hidrogel sin refuerzo de
fibras es mostrado en la figura 1a y el hidrogel con refuerzo de
fibras es mostrado en la figura 1b.
Aunque la invención ha sido anteriormente
descrita basándose en formas de realización particulares, los
expertos en la materia deducirán variantes obvias incluidas en el
ámbito de las reivindicaciones anexas después de la lectura de lo
anterior.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citada por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector. No forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
\bullet US 20020022884 A [0002]
\bullet High-strength,
ultra-thin and fiber-reinforced
pHE-MA artificial skin. Biomaterials,
1998, vol. 19, 1745-1752 [0001]
Claims (7)
1. Material para la sustitución de material tipo
cartílago que comprende un hidrogel polimerizado reforzado con
fibras de monómeros, donde éste contiene un 10-70%
(m/m) de fibras hinchables (en base a la materia seca) y donde un
1-5% (m/m) (en base a la materia seca) de una
sustancia que contiene grupos ionizados ha sido añadida a dicho
hidrogel.
2. Material para la sustitución de material tipo
cartílago según la reivindicación 1, donde dicho hidrogel comprende
un polímero a base de metacrilato de hidroxietilo (NEMA).
3. Material para la sustitución de material tipo
cartílago según la reivindicación 1 ó 2, donde dicha sustancia que
contiene grupos ionizados comprende ácido metacrílico.
4. Material para la sustitución de material tipo
cartílago según la reivindicación 3, comprendiendo un
1-5% (m/m) de metacrilato.
5. Material para la sustitución de material tipo
cartílago según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
donde dicha fibra comprende una fibra saturada en líquido.
6. Material para la sustitución de material tipo
cartílago según cualquiera de las reivindicaciones precedentes,
donde dicha fibra comprende una fibra a base de material de
poliuretano.
7. Prótesis que consiste en un material para la
sustitución de material tipo cartílago según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes.
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