ES2323628T3 - Material para controlar organismos y para la adsorcion selectiva de proteinas, cemento y biomaterial. - Google Patents
Material para controlar organismos y para la adsorcion selectiva de proteinas, cemento y biomaterial. Download PDFInfo
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Abstract
Uno de los materiales o una combinación de los mismos seleccionada entre cerámicos de hidroxiapatita de estroncio y cerámicos de hidroxiapatita que contiene calcio o estroncio en forma de soluciones sólidas, como un cerámico polarizado para el uso médico para promover la osificación.
Description
Material para controlar organismos y para la
adsorción selectiva de proteínas, cemento y biomaterial.
La presente invención se refiere a un material
cerámico (incluyendo polvo y fibra) tratado por polarización y, más
particularmente, para usarlo para desarrollar, reducir, activar o
inactivar células, bacterias o similares.
La presente invención se refiere también a un
material para la adsorción selectiva de proteínas utilizando la
diferencia en las propiedades de absorción entre las superficies de
un cerámico que se forma tratando el cerámico por polarización.
La presente invención se refiere adicionalmente
a un material de cemento para rellenar huesos y aplicaciones
dentales que comprende un polvo de un cerámico tratado por
polarización.
Los inventores de la presente invención han
propuesto en la Solicitud de Patente Japonesa Pública Nº Heisei 10
(1998)-324584 que un cerámico, tal como un cerámico
de hidroxiapatita, un material inorgánico que tiene afinidad por
biomateriales que se obtiene tratando un cerámico por polarización,
puede usarse como un material dental para reforzar o sustituir un
hueso dental y aumentar la velocidad de crecimiento de los cristales
similares a los materiales óseos.
Un objeto de la presente invención es
proporcionar un material para controlar organismos, es decir,
desarrollar, reducir, activar e inactivar células y tejidos de
organismos que puede aplicarse a un amplio intervalo de áreas tales
como las áreas médica, dental y bioquímica y a aplicaciones
antibióticas, un material para adsorción selectiva de proteínas y
un material de cemento para rellenar huesos y aplicaciones
dentales.
Este objeto se resuelve de acuerdo con la
presente invención de acuerdo con las reivindicaciones 1, 6 y 7.
La Figura 1 es un diagrama que muestra el
principio de la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama que muestra el
principio de la presente invención.
La Figura 3 es una fotografía microscópica que
muestra una realización de un ejemplo de la presente invención.
La Figura 4 es una fotografía microscópica que
muestra otra realización de un ejemplo de la presente invención.
La Figura 5 es una fotografía microscópica que
muestra otra realización de un ejemplo de la presente invención.
La Figura 6 es una fotografía microscópica que
muestra una realización de otro ejemplo de la presente
invención.
La Figura 7 es una fotografía microscópica que
muestra una realización de otro ejemplo de la presente
invención.
La Figura 8 es una fotografía microscópica que
muestra una realización de otro ejemplo de la presente
invención.
La Figura 9 es una fotografía microscópica que
muestra una realización de otro ejemplo de la presente
invención.
La Figura 10 es una fotografía microscópica que
muestra una realización de otro ejemplo de la presente
invención.
La Figura 11 es una fotografía microscópica que
muestra una realización de otro ejemplo de la presente
invención.
La Figura 12 es un diagrama obtenido a partir de
una medición que muestra la energía de polarización en un ejemplo
de la presente invención.
La Figura 13 es un diagrama obtenido a partir de
una medición que muestra la energía de polarización en otro ejemplo
de la presente invención.
La Figura 14 es un diagrama obtenido a partir de
una medición que muestra la energía de polarización en otro ejemplo
de la presente invención.
Los números en las figuras anteriores tienen los
siguientes significados:
- 1:
- Un cerámico tratado por polarización (un espacio formado retirando el cerámico)
- 2:
- Una superficie-N
- 3:
- Un hueso formado recientemente
- 4:
- Una superficie-P
- 5:
- Una célula similar a un tejido conectivo
- 6:
- Un osteoblasto
- 7:
- Médula ósea
- 8:
- Un cerámico de titanato de bario (un espacio formado retirando el cerámico)
- 9:
- Un hueso cortical
- 10:
- Una célula productora
- 11:
- Un hepatocito
- 12:
- Células dispuestas en orden
- 13:
- Células dispuestas en desorden
- 14:
- Una superficie-O
La presente invención proporciona un material
para controlar organismos que comprende desarrollar, reducir,
activar o inactivar células, bacterias, virus u hongos en la
superficie-N o la superficie-P de un
cerámico que se forma tratando el cerámico por polarización, como
se describe en la reivindicación 1.
La presente invención proporciona, como se
describe en la reivindicación 1, un material o una combinación de
materiales seleccionados entre el grupo que consiste en cerámicos de
hidroxiapatita de estroncio, cerámicos de hidroxiapatita que
contiene calcio o estroncio en forma de soluciones sólidas, en forma
de un cerámico polarizado para el uso médico para promover la
osificación.
La presente invención proporciona también el
material para controlar organismos descrito en cualquiera de las
reivindicaciones 1 y 2, en el que el cerámico es un polvo, una fibra
o una película de recubrimiento.
En la superficie-N de un
cerámico tratado por polarización, los osteoblastos se desarrollan y
la osificación transcurre rápidamente. Por lo tanto, los daños en
un hueso pueden recuperarse rápidamente cuando un material para
rellenar huesos o un hueso artificial se cubre con el polvo de un
cerámico tratado por polarización o se cubre con una película de un
cerámico tratado por polarización. Cuando un material de implante
para cirugía ortopédica y tratamientos dentales que está hecho de
un metal tal como titanio o un polímero y recubierto con un
cerámico que tiene afinidad por biomateriales sobre la superficie se
usa después del tratamiento por polarización, los osteoblastos se
desarrollan en la superficie-N del cerámico tratado
por polarización y la osificación transcurre rápidamente. De esta
manera, se potencia la capacidad de recuperación.
Como se ha descrito anteriormente, en la
aplicación clínica del cerámico tratado por polarización de acuerdo
con la presente invención, la osificación transcurre en la
superficie-N en una fase temprana de aproximadamente
una semana cuando el cerámico se usa como un material de implante
de la articulación coxal o una raíz del diente artificial. Esta
propiedad muy importante quirúrgicamente, que se denomina fijación
temprana, no se encuentra en los materiales convencionales y ha
atraído la atención. Además, la ventaja del material de acuerdo con
la presente invención no se limita a lo anterior. En aplicaciones
clínicas para períodos más largos de varias semanas a varios meses
o aún mayores se confirma que la osificación transcurre en la
superficie-P en aproximadamente la misma extensión
que en la de la superficie-N. Basándose en este
conocimiento, se confirma en la aplicación química del cerámico
tratado por polarización de acuerdo con la presente invención que el
cerámico puede usarse no sólo como el material de implante sino
también en otras aplicaciones tales como retención de huesos en
osteoporosis.
La Figura 1 es un diagrama que muestra el
principio de la presente invención. En la
superficie-N o la superficie-P del
cerámico tratado por polarización, las células de un organismo se
absorben junto con iones inorgánicos y proteínas para osificación.
Esta sustancias se embeben y permanecen allí durante un largo tiempo
y forman un nuevo hueso. El mecanismo para la osificación no se ha
aclarado. La osificación puede surgir basándose en la propiedad de
los genes, en las propiedades de las proteínas en la superficie de
las células o las propiedades del interior de las células o por
otras causas. El mecanismo está bajo un estudio intensivo.
En el interior de un organismo, la
superficie-N o la superficie-P del
cerámico tratado por polarización pueden afectar a células y
tejidos de los organismos, de manera que las células de los
organismos, las células de inmunización y los corpúsculos
linfáticos se desarrollan, los tejidos celulares y las células
nerviosas se activan y diversos tejidos y células se regeneran y se
desarrollan. Las incubadoras de células convencionales hechas a
partir de un polímero o vidrio tienen problemas tales como la
elución del material de las incubadoras. Cuando un material
recubierto con el cerámico que tiene afinidad por biomateriales y
tratado por polarización se usa como el material para una
incubadora, la incubadora obtenida presenta un gran efecto para
promover el desarrollo de las células y tejidos.
La superficie-N o la
superficie-P del cerámico tratado por polarización
afecta a las bacterias o virus de manera que las bacterias o virus
crecen y se activan. Por lo tanto, puede obtenerse un material para
una incubadora que presenta un gran efecto para promover el
desarrollo de las bacterias o virus.
Por otro lado, las bacterias, virus u hongos
pueden reducirse o inactivarse en ambas o en una cualquiera de la
superficie-N y la superficie-P del
cerámico tratado por polarización. Este comportamiento puede ser
diferente dependiendo del tipo de microorganismos. Por lo tanto,
los artículos alimentarios antimicrobianos y los diversos tipos de
instrumentos antimicrobianos pueden prepararse usando la
superficie-N y la superficie-P del
cerámico formado por este tratamiento, polarizando por separado de
diversas maneras.
La Figura 2 es un diagrama que muestra un modelo
que indica el efecto antimicrobiano. A la
superficie-P del cerámico tratado por polarización,
se adsorben bacterias junto con ión cloro y el ión cloro destruye
las bacterias. De esta manera, se muestra el efecto
antimicrobiano.
El material propuesto, que funciona también para
adsorción selectiva de proteínas, es un cerámico tratado por
polarización de manera que los fármacos, nutrientes y proteínas se
adsorben selectivamente debido a una diferencia en las propiedades
de adsorción entre la superficie-N, la
superficie-O y la superficie-P del
cerámico que se forman tratando el cerámico.
Como las superficies del cerámico tratado por
polarización, están presentes la superficie-N, la
superficie-P y la superficie-O, que
no tienen polaridad en el límite entre la
superficie-N y la superficie-P. La
adsorción selectiva de fármacos, nutrientes y proteínas puede
conseguirse aprovechando la diferencia en las propiedades de
adsorción entre la superficie-N, la
superficie-O y la superficie-P.
Empapando el cerámico en una solución o poniendo el cerámico dentro
de un tejido, pueden adsorberse diversos tipos de fármacos,
nutrientes y proteínas selectivamente a las diferentes superficies
de acuerdo con los tipos y se separan con respecto a los tipos. El
cerámico puede usarse también como un detector que detecta la
presencia de un fármaco específico o similares.
Como se ha descrito anteriormente, de acuerdo
con la presente invención, organismos tales como células, bacterias,
virus u hongos pueden desarrollarse, reducirse, activarse o
inactivarse en la superficie-N o la
superficie-P del cerámico que se forma por el
tratamiento por polarización. Además, el control de organismos puede
realizarse de una manera deseada seleccionando adecuadamente el
cerámico tratado por polarización con respecto a la cantidad de
energía de polarización almacenada y el tipo de cerámico.
En la presente invención, controlar los
organismos significa controlar el desarrollo, reducción, activación
e inactivación o similares de organismos tales como células,
bacterias, virus, hongos y similares.
La presente invención proporciona también un
material de cemento para rellenar huesos y aplicaciones dentales
que comprende polvo o fibra de un cerámico tratado por polarización,
como se describe en las reivindicaciones 3 o 6.
El polvo del cerámico tratado por polarización
presenta una mayor reactividad química. Por lo tanto, el cemento
anterior puede endurecerse más rápidamente que los cementos dentales
convencionales o los cementos ortopédicos y presenta una mayor
resistencia. Usando el polvo del cerámico tratado por polarización
en solitario o como una mezcla con materiales de cemento
convencionales, puede obtenerse un material de cemento excelente que
se endurece rápidamente y presenta una gran resistencia.
La presente invención proporciona también el
material de cemento descrito en la reivindicación 3, que comprende
un polvo o fibra con forma de aguja de un cerámico tratado por
polarización.
El polvo o fibra con forma de aguja del cerámico
muestra un mayor grado de enmarañado debido a la forma alargada y
proporciona un cemento dental o un cemento ortopédico que presenta
un mayor efecto de refuerzo.
El polvo con forma de aguja y la fibra se forman
sobre la superficie de un metal tal como titanio y aluminio sobre
el cual se forman arañazos de acuerdo con el método de recubrimiento
biomimético. El mecanismo de formación del polvo o la fibra con
forma de aguja no se ha aclarado. El estado inestable de la
superficie que tiene arañazos puede conducir a la formación de los
materiales con forma de aguja en lugar de a una capa de apatita.
Los ejemplos del método para recubrir un
sustrato con el cerámico incluyen el método biomimético, el método
de pulverización de plasma, el método de bombardeo, la deposición
electroforética seguida de sinterización, el método de
recubrimiento por inmersión y el método de recubrimiento con un
material compuesto con gradiente funcional. De acuerdo con el
método biomimético, se recubren diversos sustratos con
recubrimientos de apatita utilizando el principio de formación de
huesos en organismos. En una solución (un fluido corporal simulado)
que tiene un pH de 7,25 y concentraciones de iones ajustadas a
aproximadamente los mismos valores que aquellos en el fluido
corporal humano, un sustrato y un vidrio que contiene calcio y
sílice como componentes principales se empapan durante 1 a 4 días a
36,5ºC. El ión silicato eluido del vidrio se une a la superficie del
sustrato y absorbe el ión calcio y el ión fosfato en la solución
para formar una capa de apatita. Las superficies de metales,
cerámicos y resinas sintéticas macro-moleculares
pueden recubrirse con apatita de acuerdo con este método.
La presente invención proporciona también un
material de cemento descrito en cualquiera de las reivindicaciones
3 y 6, en el que el cerámico es un material o una combinación de
materiales seleccionados entre el grupo que consisten en cerámicos
de hidroxiapatita, cerámicos de hidroxiapatita de estroncio,
cerámicos de hidroxiapatita que contiene calcio o estroncio en
forma de soluciones sólidas.
El cerámico puede tratarse por polarización a
una temperatura menor que la temperatura ambiente o a una tensión
menor de 10 V/cm. Sin embargo, la polarización tarda bastante tiempo
y la cantidad de energía almacenada en el cerámico es pequeña. El
cerámico puede tratarse por polarización a una temperatura mayor de
1.000ºC o a una tensión mayor de 100.000 V/cm. Sin embargo, la
energía no se almacena en el cerámico sino que se pierde como la
corriente que fluye hacia fuera y la cantidad de energía almacenada
en el cerámico es menor que la cantidad esperada. Por lo tanto,
desde el punto de vista del tiempo para el tratamiento por
polarización y la cantidad de energía almacenada, es preferible que
el biomaterial se obtenga por un tratamiento por polarización en el
estado de una temperatura a partir de temperatura ambiente a 1.000ºC
y una tensión de 10 a 100.000 V/cm.
El estado óptimo para el tratamiento por
polarización es diferente dependiendo del tipo de cerámico para la
polarización y puede obtenerse repitiendo experimentos habituales
con respecto a cerámicos individuales.
Los cerámicos de hidroxiapatita de estroncio e
hidroxiapatita que contiene calcio o estroncio en forma de
soluciones sólidas se sintetizaron satisfactoriamente sinterizando
el polvo preparado de acuerdo con un proceso de síntesis en húmedo
calentando con vapor en un estado tal que la red de OH^{-} no se
vaporiza, por ejemplo a 1200ºC durante 1 a 5 horas.
La solución sólida descrita anteriormente se
refiere a una mezcla obtenida mezclando componentes sin destruir la
estructura o una mezcla en el estado obtenido por dicha mezcla.
Las ventajas de la presente invención se resumen
a continuación.
Como se mostrará específicamente con referencia
a los ejemplos, en la superficie-N del cerámico
tratado por polarización de acuerdo con la presente invención, los
osteoblastos se desarrollan en una fase temprana de aproximadamente
una semana y la osificación transcurre rápidamente. En la
superficie-P del cerámico, la osificación
transcurre de una manera similar a la de la
superficie-N durante un período mayor de varias
semanas a varios meses. Por lo tanto, aplicando polvo o fibra del
cerámico tratado por polarización o una película recubierta con el
cerámico tratado por polarización a los rellenos para huesos o
huesos artificiales, la recuperación de los huesos puede
conseguirse de forma rápida y segura. Este método puede aplicarse
para retener los huesos en osteoporosis. Usando un material de
implante para cirugía ortopédica y tratamientos dentales en los que
la superficie de un metal tal como titanio o un polímero se recubre
con el cerámico que tiene afinidad por biomateriales después del
tratamiento por polarización, el osteoblasto crece en una fase
temprana de aproximadamente una semana y la osificación transcurre
rápidamente en la superficie-N o la
superficie-P del cerámico tratado por polarización
y aumenta la capacidad de recuperación.
La superficie-N o la
superficie-P del cerámico tratado por polarización
puede afectar a células y tejidos de organismos de manera que las
células de los organismos, las células inmunitarias y los
corpúsculos linfáticos se desarrollan, los tejidos celulares y las
células nerviosas se activan y diversos tejidos y células se
regeneran y se desarrollan.
Las incubadoras de células convencionales hechas
de un polímero o vidrio tienen problemas tales como la elución del
material. Cuando un material recubierto con el cerámico que tiene
afinidad por biomateriales y tratado por polarización se usa como
el material para una incubadora, la incubadora obtenida muestra un
gran efecto para promover el desarrollo de las células y
tejidos.
La superficie-N o la
superficie-P del cerámico tratado por polarización
afecta a las bacterias o virus de manera que las bacterias o virus
se desarrollan y se activan. Por lo tanto, puede obtenerse un
material para una incubadora que muestra un gran efecto para
promover el desarrollo de bacterias o virus.
Por otro lado, las bacterias, virus u hongos
pueden reducirse o inactivarse en ambas o en una cualquiera de la
superficie-N y la superficie-P del
cerámico tratado por polarización. Este comportamiento puede ser
diferente dependiendo del tipo de microorganismos. Por lo tanto,
los artículos alimentarios antimicrobianos y diversos tipos de
instrumentos antimicrobianos pueden prepararse usando la
superficie-N y la superficie-P del
cerámico formado por este tratamiento, polarizando por separado de
diversas maneras.
Como las superficies del cerámico tratado por
polarización, están presentes la superficie-N, la
superficie-P y la superficie-O, que
no tienen polaridad en el límite entre la
superficie-N y la superficie-P. La
adsorción selectiva de fármacos, nutrientes y proteínas puede
conseguirse aprovechando la diferencia en las propiedades de
adsorción entre la superficie-N, la
superficie-O y la superficie-P.
Empapando el cerámico en una solución o poniendo el cerámico dentro
de un tejido, diversos tipos de fármacos, nutrientes y proteínas
pueden adsorberse selectivamente a las diferentes superficies de
acuerdo con los tipos y se separan con respecto a los tipos. El
cerámico puede usarse también como un detector que detecta la
presencia de un fármaco específico o similares.
El polvo del cerámico tratado por polarización
muestra una gran reactividad química. Por lo tanto, el polvo puede
endurecerse más rápidamente que los cementos dentales convencionales
y los cementos ortopédicos y muestra una mayor resistencia. Usando
el polvo del cerámico tratado por polarización individualmente o
como una mezcla con materiales de cemento convencionales, puede
obtenerse un material de cemento excelente que se endurece
rápidamente y que muestra una gran resistencia.
El polvo o fibra con forma de aguja del cerámico
muestra un mayor grado de enmarañado debido a la forma alargada y
proporciona un cemento dental o un cemento ortopédico que muestra un
mayor efecto de refuerzo.
El biomaterial es ventajoso desde el punto de
vista del tiempo necesario para el tratamiento por polarización y
la cantidad de energía almacenada puede obtenerse tratando un
cerámico que tiene afinidad por biomateriales por polarización en
una atmósfera de vapor a una temperatura que va de tempera ambiente
a 1000ºC a una tensión de 10 a 100.000 V/cm.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se describirá más
específicamente con referencia a los ejemplos mostrados en las
Figuras a continuación.
Las Figuras 3 a 5 (comparativas) con fotografías
que muestran la reacción de tejidos vivos cuando un cerámico de
hidroxiapatita
(Ca_{10}(PO_{4})_{6}(OH)_{2})
tratado por polarización se embebe dentro de la médula ósea de un
perro beagle adulto. La Figura 3 es una fotografía aumentada 200
veces. Los huesos formados recientemente 3 se encuentran en la
superficie-N 2 de la hidroxiapatita y se encuentra
hemorragia en la superficie-P 4.
La Figura 4 es una fotografía que muestra otra
superficie-P 4 que está ampliada 400 veces. Un hueso
formado recientemente 3 se encuentra en una posición separada de la
superficie-P. Las células 5 que tienen un citoplasma
largo que son similares a los tejidos conectivos se disponen en las
proximidades de la superficie-P.
La Figura 5 es una fotografía que muestra otra
superficie-N 2 que está aumentada 400 veces. Un
hueso formado recientemente 3 se encuentra en una posición
adyacente a la superficie-N 2. La célula de una sola
capa adyacente a la superficie-N 2 se considera que
es un osteoblasto 6. 7 muestra la médula ósea y 1 muestra el espacio
formado retirando el cerámico.
La Figura 6 muestra fotografías microscópicas
con contraste de fase que exponen los comportamientos de
osteoblastos cultivados durante 73 horas en una placa de cultivo
celular de vidrio recubierta con cerámico de hidroxiapatita que no
se trató por polarización (la fotografía superior) y con un cerámico
de hidroxiapatita que se trató por polarización (las fotografías
central e inferior). El recubrimiento se preparó de acuerdo con el
método de bombardeo. En la fotografía superior que muestra la placa
de cultivo celular que no se trató por polarización, la
superficie-O 14 es rugosa. En contraste, la
fotografía central muestra la placa de cultivo celular que se trató
por polarización, encontrándose los osteoblastos densamente
desarrollados en la superficie-N 2. En la
superficie-P 4 en la fotografía inferior, la
superficie tiene grietas y casi no puede encontrarse desarrollo de
osteoblastos.
La Figura 7 muestra fotografías que exponen las
condiciones de las superficies de un cerámico de hidroxiapatita de
estroncio tratado por polarización después de empaparlo en suero
sanguíneo durante 5 días. Las fotografías en la fila superior, la
fila central y la fila inferior muestran la
superficie-O, la superficie-P y la
superficie-N, respectivamente. Las fotografías en
la columna izquierda, la columna central y la columna derecha
muestran fotografías ampliadas 100 veces, 200 veces y 400 veces,
respectivamente. En las superficies-O 14 mostradas
en la fila superior que no están polarizadas, los osteocitos y
proteínas se adsorben en desorden. Las proteínas se adsorben en las
superficies-P 4 mostradas en la fila central y los
osteocitos se adsorben en las superficies-N 2
mostradas en la fila inferior. Este resultado muestra que, cuando un
material de implante se recubre con una capa de un cerámico tratado
por polarización que tiene propiedades de adsorción adecuadas, los
fármacos, nutrientes y proteínas se adsorben selectivamente
utilizado la diferencia en las propiedades de adsorción entre la
superficie-O, la superficie-P y la
superficie-N del cerámico que se forma por
tratamiento del cerámico por polarización.
La Figura 8 muestra fotografías que exponen las
condiciones de las superficies de una película de recubrimiento de
cerámico de hidroxiapatita formada sobre un sustrato de titanio de
acuerdo con el método de bombardeo. La fotografía del lado
izquierdo muestra las condiciones antes del empapado en un fluido
corporal simulado. Las fotografías en la mitad izquierda, la mitad
derecha y el lado derecho muestran las condiciones de la
superficie-P, la superficie-O y la
superficie-N, respectivamente, después de empaparlas
en un fluido corporal simulado durante un día. En la
superficie-P, se encuentran proteínas y partes
dispersas como osteoblastos. En la superficie-N, se
encuentran numerosos tejidos como osteoblastos y diversos tejidos se
encuentran en desorden.
En el método de bombardeo, las moléculas de gas
se ionizan positivamente mediante una alta tensión en un vacío, se
aceleran a una alta velocidad y se golpean contra un cátodo (una
diana) tal como polvo y cerámicos de hidroxiapatita y fosfato
cálcico. Las partículas descargadas de la diana recubren un sustrato
tal como un sustrato de titanio dispuesto en una posición orientada
hacia la diana.
La Figura 9 muestra fotografías que exponen las
condiciones de las superficies de una película de recubrimiento de
cerámico de hidroxiapatita formada sobre un sustrato de titanio de
acuerdo con el método biomimético. La fotografía del extremo
izquierdo muestra las condiciones antes de empaparlo en un fluido
corporal simulado. Las fotografías en la mitad izquierda, la mitad
derecha y en el lado derecho muestran las condiciones de la
superficie-P, la superficie-O y la
superficie-N, respectivamente, después de empaparlas
en un fluido corporal simulado durante un día. En la
superficie-P, se encuentran pequeñas partes, tales
como osteoblastos. En la superficie-N, se
encuentran tejidos suficientemente desarrollados como osteoblastos y
en la superficie-O se encuentran tejidos de
tamaños
intermedios.
intermedios.
La Figura 10 muestra fotografías que presentan
las condiciones de las superficies de una película de recubrimiento
de cerámico de hidroxiapatita formada sobre un sustrato de titanio
de acuerdo con el método de pulverización de plasma. La fotografía
del lado izquierdo muestra las condiciones antes del empapado en un
fluido corporal simulado. Las fotografías en la mitad izquierda, la
mitad derecha y el lado derecho presentan las condiciones de la
superficie-P, la superficie-O y la
superficie-N, respectivamente, después de empaparlas
en un fluido corporal simulado durante 1 día. En la
superficie-P y la superficie-O, sólo
se encuentran pequeñas partes de tipo célula. En la
superficie-N, se encuentran tejidos suficientemente
desarrollados de tipo osteoblastos.
En el método de pulverización de plasma, un
cerámico en el estado de fusión o cerca de del estado de fusión se
sopla hacia un sustrato a una alta velocidad para formar una capa de
recubrimiento usando una descarga en arco como el medio para fundir
y soplar. Cuando un gas a una baja temperatura se introduce en la
periferia de un plasma, la temperatura de la parte central del
chorro de plasma alcanza varias decenas de miles de grados
centígrados. Cuando el polvo de una hidroxiapatita que tiene un
diámetro de partícula de varias decenas de micrómetros se introduce
a una velocidad de varios cientos de metros por segundo con un gas
portador, el objeto expuesto a la corriente se enfría rápidamente a
una velocidad de 10^{4} a 10^{6}ºC/segundo y una película de un
cerámico de hidroxiapatita en forma de una lamela se forma en el
sustrato.
La Figura 11 muestra fotografías que exponen las
condiciones de la superficies de una película de recubrimiento de
cerámico de hidroxiapatita con forma de aguja formada sobre un
sustrato de titanio de acuerdo con el método de disociación de
quelato metálico. La fotografía del lado izquierdo muestra las
condiciones antes del empapado en un fluido corporal simulado. Las
fotografías en la mitad izquierda, la mitad derecha y el lado
derecho muestran las condiciones de la
superficie-P, la superficie-O y la
superficie-N, respectivamente después de empaparlas
en un fluido corporal simulado durante 2 días. En la
superficie-P y la superficie-O, sólo
se encuentran pequeñas partes de tipo células que apenas crean
formas de aguja. En la superficie-N, se encuentran
tejidos suficientemente desarrollados de tipo osteoblasto.
Las Figuras 8 a 11 muestran los ejemplos que
exponen que, cuando las películas de recubrimiento de hidroxiapatita
se forman de acuerdo con diversos métodos de recubrimiento
convencionales, muestran afinidad por biomateriales, el efecto del
tratamiento por polarización puede obtenerse independientemente del
método de recubrimiento adoptado.
Los presentes inventores han confirmado que el
efecto del tratamiento por polarización similar al obtenido usando
los cerámicos de hidroxiapatita puede presentarse usando cerámicos
de hidroxiapatita que contiene calcio o estroncio en forma de
soluciones sólidas.
Las Figuras 12 o 14 son diagramas que muestran
la energía de polarización almacenada en los cerámicos de
hidroxiapatita tratados por polarización. La energía (la energía de
polarización) almacenada por la polarización en el cerámico
polarizado se detecta midiendo la corriente eléctrica estimulada por
calor que se genera descargando la energía almacenada en los
cerámicos polarizados por calentamiento.
La Figura 12 muestra un diagrama que indica la
energía de polarización almacenada en un cerámico de hidroxiapatita
tratado por polarización en el estado de 300ºC, 2.000 V/cm y 1 hora
en la atmósfera de vapor. El valor de pico de la corriente
eléctrica estimulada por calor generada a partir de la energía
almacenada es aproximadamente 5.000 pA (picoamperios).
La Figura 13 muestra un diagrama que indica la
energía de polarización almacenada en un cerámico de hidroxiapatita
tratado por polarización en el estado de 350ºC, 2.000 V/cm y 1 hora
en la atmósfera de vapor. El valor de pico de la corriente
eléctrica estimulada por calor generada a partir de la energía
almacenada es de aproximadamente 5.200 pA (picoamperios).
La Figura 14 muestra un diagrama que indica la
energía de polarización almacenada en un cerámico de hidroxiapatita
tratado por polarización en el estado de 400ºC, 2.000 V/cm y 1 hora
en la atmósfera de vapor. El valor de pico de la corriente
eléctrica estimulada por calor generada a partir de la energía
almacenada es mayor de aproximadamente 19.000 pA
(picoamperios).
El estado óptimo para el tratamiento por
polarización es diferente dependiendo del tipo de cerámico a
polarizar y puede obtenerse de acuerdo con los métodos
experimentales habituales. Comparando el diagrama mostrado en la
Figura 14 con los diagramas mostrados en las Figuras 12 y 13, el
estado óptimo para el tratamiento por polarización del cerámico de
hidroxiapatita se obtiene como: 400ºC, 1.000 V/cm y 1 hora en la
atmósfera de vapor.
Claims (7)
1. Uno de los materiales o una combinación de
los mismos seleccionada entre cerámicos de hidroxiapatita de
estroncio y cerámicos de hidroxiapatita que contiene calcio o
estroncio en forma de soluciones sólidas, como un cerámico
polarizado para el uso médico para promover la osificación.
2. Un material como una medicina de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizado por que el cerámico está
en forma de un polvo, fibra o película de recubrimiento.
3. Un material como una medicina de acuerdo con
la reivindicación 2, caracterizado por que el polvo es un
polvo con forma de aguja para usarlo como un polvo de tipo cemento
dental u ortopédico.
4. Un material como una medicina de acuerdo con
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por
que el cerámico se forma por polarización en una atmósfera de vapor
desde temperatura ambiente a 1000ºC a una tensión de
10-100.000 V/cm.
5. Un material como una medicina de acuerdo con
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por
que el cerámico polarizado que tiene afinidad por biomateriales se
recubre sobre un implante formado por un metal tal como titanio o
sobre un implante formado por un polímero.
6. Uso de uno de los materiales o una
combinación de los mismos seleccionada entre cerámicos de
hidroxiapatita, cerámicos de hidroxiapatita de estroncio y
cerámicos de hidroxiapatita que contiene calcio o estroncio en
forma de soluciones sólidas, para producir un cerámico polarizado
que comprende polvo o fibra para usarlo como un cemento para
rellenar huesos y aplicaciones dentales.
7. Uso de uno de los materiales o una
combinación de los mismos seleccionada entre cerámicos de
hidroxiapatita, cerámicos de hidroxiapatita de estroncio y
cerámicos de hidroxiapatita que contiene calcio o estroncio en
forma de soluciones sólidas, para producir un recubrimiento cerámico
polarizado que tiene afinidad por biomateriales, de un metal o
polímero para un material de implante para cirugía ortopédica o
tratamientos dentales.
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