ES2384762B1

ES2384762B1 - Procedimiento para la obtención de un recubrimiento sol-gel polimérico y recubrimiento sol-gel polimérico.

Info

Publication number: ES2384762B1
Application number: ES201031831A
Authority: ES
Inventors: Julio José Suay Antón; José Luis Gómez Ribelles; Miriam Hernández Escolano; Isabel Goñi Echave; María Dolores Gurruchaga Torrecilla
Original assignee: Euskal Herriko Unibertsitatea; Universidad Politecnica de Valencia; Universitat Jaume I de Castello
Current assignee: Euskal Herriko Unibertsitatea; Universidad Politecnica de Valencia; Universitat Jaume I de Castello
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2013-05-24
Anticipated expiration: 2030-12-13
Also published as: WO2012080544A1; ES2384762A1

Abstract

Procedimiento para la obtención de un recubrimiento sol-gel polimérico y recubrimiento sol-gel polimérico.#La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención de un recubrimiento sol-gel polimérico a partir de al menos un precursor de silicio, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (a) la disolución e hidrólisis de al menos un precursor de silicio; (b) la preparación de al menos una disolución y/o dispersión de al menos una sustancia seleccionada de un grupo que consiste en partículas bioactivas, fármacos y péptidos, así como cualquiera de sus combinaciones; (c) la mezcla de la disolución obtenida en la etapa (a) con la al menos una disolución y/o dispersión obtenida en la etapa (b); (d) la aplicación de la mezcla obtenida en la etapa (c) sobre al menos un sustrato dando lugar a un sustrato recubierto; (e) el secado y curado del sustrato recubierto obtenido en la etapa (d) Asimismo, se refiere a un recubrimiento sol-gel polimérico obtenible a partir de dicho procedimiento, un sustrato que lo comprende y su aplicación en aplicaciones biomédicas.

Description

Procedimiento para la obtención de un recubrimiento sol-gel polimérico y recubrimiento sol-gel polimérico.

Campo Técnico

La presente invención se refiere al campo de los recubrimientos híbridos orgánico-inorgánicos obtenidos a partir de tecnología sol-gel.

Estado de la técnica anterior a la invención

En la actualidad, existe una preocupación creciente por el desarrollo de nuevos biomateriales para uso clínico. Las actuales estrategias quirúrgicas para tratar problemas óseos y dentales se basan en el reemplazo de los tejidos u órganos dañados por prótesis, implantes e incluso soportes porosos para regeneración de tejidos, en su mayoría metálicos, pero también cerámicos y poliméricos. A la hora de diseñar las prótesis e implantes, es importante seleccionar materiales que sean capaces de soportar los esfuerzos que el tejido reemplazado soportaba y que, por otra parte, una vez en el cuerpo humano no lleven asociados efectos secundarios indeseados tales como infecciones, inflamaciones, rechazos, etc. En el caso de la reparación de tejidos duros los metales y, en especial, el acero inoxidable 316L, las aleaciones de cobalto y las aleaciones de Ti (como la Ti6Al4V), vienen siendo los materiales más empleados como sustitutos pasivos de dichos tejidos. Sin embargo, este tipo de materiales presentan ciertos inconvenientes asociados a su implante en el cuerpo humano como consecuencia de la interacción del material con los compuestos biológicos. Estos inconvenientes pueden ser causados por problemas de respuesta inflamatoria, migración y proliferación celular, coagulación, hemolisis, etc. En concreto, el contacto entre el implante tipo metálico y el tejido del entorno se produce a través de la capa de óxido que se crea en la superficie del metal, por medio de la cual se debería producir el proceso de osteointegración. Sin embargo, los materiales hasta ahora utilizados tienen una capacidad de conducción/inducción ósea limitada y, por otra parte, la presencia del medio fisiológico con iones activos (ión de hidrógeno (H+), oxígeno disuelto (O2), compuestos de sulfito (S2-) y cloruros (Cl-)), favorece la aparición de procesos corrosivos. Estos procesos corrosivos provocan a su vez que, en el caso de las aleaciones de titanio, se desprendan iones Ti+4 que reducen la actividad de la alcalina fosfatasa y, por tanto, la osteointegración. Por esta razón, es necesario mejorar la protección frente a la corrosión de las aleaciones metálicas, para lo cual una de las opciones más interesantes consiste en modificar las superficies metálicas mediante recubrimientos capaces de conseguir esta osteointegración [Junker, R. et al, “Effects of implant surface coatings and composition on bone integration: a systematic review”, Clinical Oral Implants Research (2009) 20, 185-206]. En el caso de implantes tipo cerámico o polimérico la utilización de recubrimientos aparece (también en el caso de los metales) como una vía de dotar a estos materiales de nuevas funcionalidades que por su proceso de fabricación no son viables de forma sencilla, concretamente, la liberación controlada de fármacos o péptidos, pero también la funcionalización de la superficie.

Por otra parte, en la literatura se han descrito distintas técnicas que tienen la finalidad de recubrir implantes, fundamentalmente, metálicos. De este modo, existen recubrimientos de hidroxiapatita, alúmina, óxido de titanio, recubrimientos vítreos, etc. De entre ellos, los de mayor aplicación son las cerámicas tipo HAp, pertenecientes a los fosfatos cálcicos y que, gracias a su similitud con la parte inorgánica del hueso, tienen una alta bioactividad. Entre las distintas técnicas que existen para depositarla, la más extensamente utilizada es la proyección térmica. Sin embargo, esta técnica de proyección presenta ciertas desventajas como, por ejemplo, las altas temperaturas que son requeridas para el proceso, las cuales favorecen la descomposición de la HAp proyectada y la formación de fases como el fosfato tetracálcico, fosfato tricálcico u óxido de calcio, algunas de ellas no deseadas por su mal comportamiento in vivo. De manera adicional, como consecuencia de las altas temperaturas que se alcanzan en el proceso, las aleaciones empleadas pueden ver alteradas sus propiedades, favoreciendo la aparición de fallos indeseados en el implante.

Como alternativa a la técnica anterior, es posible asimismo obtener recubrimientos cerámicos sobre metales mediante el empleo de la tecnología sol-gel. Existen numerosas publicaciones en las que se describen este tipo de recubrimientos, sobre todo, para su aplicación de protección anticorrosiva, pero también con aplicaciones biomédicas [Kokubo, T. et al, “Bioactive metals: preparation and properties”, Journal of Materials Science-Materials in Medicine (2004) 15(2), 99-107]. Un ejemplo reciente es la patente ES2185450, donde se describe un procedimiento para obtener recubrimientos cerámicos bioactivos resistentes a la corrosión en medio fisiológico. Estos recubrimientos tienen una alta resistencia a la oxidación a alta temperatura, obtienen altos espesores de capa y requieren temperaturas de sinterización en el entorno de 550ºC. Además, se encuentran cargados con distintos tipos de partículas bioactivas, obteniendo buenos resultados en los ensayos de bioactividad. Sin embargo, la desventaja de los materiales descritos en la patente ES2185450 es que, debido en gran parte a las altas temperaturas que requieren para la sinterización, no permiten la introducción en los mismos de biomoléculas o fármacos.

De manera adicional, otra técnica disponible para la obtención de recubrimientos poliméricos consiste en la tecnología sol-gel basada en la hidrólisis y condensación de alcóxidos metálicos del tipo R’nSi(OR)4-n, donde R’ es una cadena carbonada polimerizable [Wang, D. y Bierwagen, GR. “Sol-gel coatings on metals for corrosion protection”, Progress in Organic Coatings (2009) 64(4), 327-338]. En este caso, la tecnología permite llevar a cabo el tratamiento térmico a temperaturas comprendidas entre temperatura ambiente y 150ºC, consiguiendo de este modo

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que la carga orgánica permanezca en el film final. Los recubrimientos así obtenidos aportan notables mejoras frente a los recubrimientos anteriormente citados, siendo especialmente destacable la posibilidad de incorporar componentes bioactivos, biomoléculas o fármacos [Bottcher, H. “Bioactive sol-gel coatings”, Journal für Praktische Chemie-Practical Applications and Applied Chemistry (2000) 342(5), 427-436.]. Asimismo, presentan distintos grados de porosidad y buenas propiedades mecánicas y térmicas, son biológicamente viables y permiten ser obtenidos a partir de procedimientos con curado independiente del pH y preparación a bajas temperaturas (desde temperatura ambiente hasta 150ºC) [Beganskiene, A. et al, “Modified sol-gel coatings for biotechnological applications”, Journal of Physics: Conference Series (2007) 93(1), 012050]. Finalmente, permiten controlar el grado de hidrofilia-hidrofobia a partir del control de grupos hidrófobos presentes en su superficie por medio de la selección de los precursores utilizados para la síntesis y, en definitiva, permiten graduar las propiedades finales del recubrimiento en varios aspectos, tales como las propiedades anticorrosivas, la degradación hidrolítica o la viabilidad celular [Zolkov, C. et al, “Tissue-derived cell growth on hybrid sol-gel films”, Journal of Materials Chemistry (2004) 14(14), 2200-2205].

Por otra parte, la posibilidad de que los implantes incorporen fármacos en su formulación es una ventaja adicional, ya que permite prevenir o minimizar el riesgo de infección e inflamación, sobre todo, en las primeras etapas de la implantación, dado que existen bacterias que pueden adherirse a la prótesis y formar una cápsula fibrosa alrededor.

En la bibliografía, es posible encontrar distintos métodos para la adición de fármacos en los films de sol-gel. En este sentido, existen métodos basados en la incorporación en el sol de fármacos solubles en agua como, por ejemplo, la vancomicina [Radin, S. y Ducheyne, P. “Controlled release of vancomycin from thin sol-gel films on titanium alloy fracture plate material”, Biomaterials (2007) 28(9), 1721-1729]. Sin embargo, estos métodos de liberación controlada a partir de películas sol-gel no han sido hasta el momento muy utilizados. En la solicitud internacional WO2006/082221 se describe un material sintetizado vía sol-gel, en el cual los fármacos se encuentran dispersos dentro de cápsulas poliméricas. Sin embargo, no se hace referencia a ningún método a través del cual controlar la liberación de los mismos.

Por otra parte, la inclusión de moléculas biológicas en una matriz de sol-gel ha despertado recientemente un gran interés, por la posible creación de nuevos materiales biocompuestos que presenten las funcionalidades de enzimas [Gill, I. y Ballesteros, A. “Encapsulation of biologicals within silicate, siloxane and hybrid sol-gel polymers: An efficient and generic approach”, Journal of the American Chemical Society (1998) (120), 34, 8587-8598], proteínas [Dunn, B. et al, “Strategies for encapsulating biomolecules in sol-gel matrices”, Acta Materialia (1998) 46(3), 737-741] u otros biocomponentes. Una de las principales ventajas de este tipo de materiales es que las biomoléculas embebidas en ellos son capaces de mantener su conformación y propiedades físicas y químicas, así como una actividad cercana a la de la molécula libre, como consecuencia de la protección que ofrece la matriz sol-gel y que permite estabilizar las proteínas embebidas contra la desnaturalización térmica y química. Por otra parte, la porosidad de la matriz nanoestructurada facilita el acceso de reactivos externos a las moléculas embebidas en la matriz y favorece las reacciones químicas que tienen lugar con la película inorgánica. De este modo, es posible alcanzar velocidades de reacción con las enzimas embebidas incluso comparables con las que se producirían en medio acuoso.

Asimismo, en la literatura se han descrito métodos de inmovilización de proteínas como el colágeno, gelatina y colágeno comercial hidrolizado en el recubrimiento sol-gel, métodos que evitan que se alcancen altas concentraciones de alcohol en el sol [Brasack, I. et al, “Biocompatibility of modified silica-protein composite layers”, Journal of Sol-Gel Science and Technology (2000) 19(1-3), 479-482]. De manera adicional, se han llevado a cabo distintos estudios de biocompatibilidad de los recubrimientos sol-gel por contacto con diferentes cultivos celulares (fibroblastos u osteoblastos) y se ha evaluado su influencia en la proliferación y adhesión celular, observándose una mejora de la misma [Manso-Silvan, M. et al, “Hybrid titania-aminosilane platforms evaluated with human mesenchymal stem cells”, Journal of Biomedical Materials Research Part B-Applied Biomaterials (2007) 83B(1), 232239]. Además, se ha demostrado que durante la degradación hidrolítica del sol-gel en el fluido biológico se generan Si-OH, siendo estas moléculas osteoinductoras [Reiner, T. et al, “Protein incorporation within Ti scaffold for bone ingrowth using Sol-gel SiO2 as a slow release carrier”, Journal of Materials Science-Materials in Medicine (2008) 19(2), 583-589].

La presente invención se refiere, por tanto, a un nuevo procedimiento para la obtención de recubrimientos poliméricos sol-gel cargados con al menos una sustancia seleccionada entre, al menos, una partícula bioactiva, fármaco y/o péptido, así como cualquiera de sus combinaciones, estando dichos recubrimientos caracterizados por presentar funciones de biocompatibilidad, liberación de principios activos, protección anticorrosiva, etc. Asimismo, es un objeto adicional de esta invención, un procedimiento de control de la liberación de dichas sustancias, así como un procedimiento caracterizado por comprender la funcionalización de los recubrimientos poliméricos obtenidos, con objeto de llevar a cabo un anclaje controlado en su superficie de las proteínas y/o péptidos de interés, así como su exposición controlada al medio.

Descripción de la invención

Es un primer objeto de esta invención un procedimiento para la obtención de al menos un recubrimiento solgel polimérico, entendiéndose como tal un recubrimiento obtenido mediante un proceso sol-gel basado en la

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hidrólisis y condensación de precursores de silicio. De este modo, es objeto de esta invención un procedimiento para la obtención de un recubrimiento sol-gel polimérico a partir de al menos un precursor de silicio, donde dicho procedimiento se caracteriza porque comprende las siguientes etapas:

(a) la disolución e hidrólisis de al menos un precursor de silicio;

5 (b) la preparación de al menos una disolución y/o dispersión de al menos una sustancia seleccionada de un grupo que consiste en partículas bioactivas, fármacos y/o péptidos, así como cualquiera de sus combinaciones;

(c) la mezcla de la disolución obtenida en la etapa (a) con la disolución y/o dispersión obtenida en la etapa (b);

(d) la aplicación de la mezcla obtenida en la etapa (c) sobre al menos un sustrato dando lugar a un sustrato 10 recubierto;

(e) el secado y curado del sustrato recubierto obtenido en la etapa (d).

En una realización particular de la invención, el procedimiento puede comprender asimismo una etapa de funcionalización de la superficie del recubrimiento sol-gel polimérico obtenido en la etapa (e), así como una etapa adicional de anclaje de péptidos y/o proteínas.

15 A la hora de llevar a cabo el procedimiento descrito, es posible emplear al menos un precursor de silicio que puede variar en función de su carga orgánica. Dicho precursor de silicio puede consistir en un compuesto organosilano, preferentemente seleccionado de un grupo que consiste en epoxisilano, alquilaminosilano, vinilsilano y metacriloxisilano, así como cualquiera de sus combinaciones:

-: en el contexto de esta patente, se entiende por “epoxisilano” un compuesto de fórmula:

en la que R = alquilo (C1-C4); x = 1-3 y n = 1-4;

-: el término “alquilaminosilano” se refiere a un compuesto de fórmula:

25: Si-(OR)x-(CH2)n-NH2

en la que R = alquilo (C1-C4); x = 1-3 y n = 1-4;

-: el término “vinilsilano” se refiere a un compuesto de fórmula:

Si-(OR)x-(CH2)n-1-CH=CH2,

en la que R = alquilo (C1-C4); x = 1-3 y n = 1-4; y

30: - el término “metacriloxisilano” se refiere a un compuesto de fórmula:

Si-(OR) -(CH2)-O--C-C=CH2

xn O CH3

en la que R = alquilo (C1-C4); x = 1-3 y n = 1-4. 35 En una realización preferida de la invención, el precursor de silicio utilizado es seleccionado de un grupo que

consiste en: tetraetilortosilicato (TEOS); glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTMS); viniltrietoxisilano (VTES); metiltrietoxisilano (MTES);

40 metiltrimetoxisilano (MTMOS); aminopropiltrimetoxisilano (APTS);

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aminoetilaminopropiltrimetoxisilano (AEAPS); metacriloxipropiltrimetoxisilano (MAPTS); mercatopropiltrimetoxisilano (MPTMS); así como cualquiera de sus combinaciones. De manera aún más preferida, los precursores de silicio empleados preferentemente en el procedimiento son

el glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTMS), con fórmula:

el viniltrimetoxisilano (VTES), con fórmula:

el metiltrimetoxisilano (MTMOS) y el aminopropiltrimetoxisilano (APTS).

Mediante la selección de los precursores empleados en el procedimiento, es posible llevar a cabo un control de las características superficiales del recubrimiento en cuanto a sus propiedades hidrófilas. De este modo, existen precursores con carácter más o menos hidrófilo en función de la cadena orgánica no hidrolizable que contienen. La adición de distintas concentraciones de precursores con carácter hidrófilo como, por ejemplo, el tetraortosilicato de etilo (TEOS), para que forme red con el precursor de silicio de partida, permite variar las propiedades finales del recubrimiento. De manera preferida, aunque no limitante, el tetraortosilicato de etilo (TEOS) puede ser empleado en una relación en volumen TEOS:precursor de silicio de 1:4, 1:2 o 3:4.

Una vez seleccionado el precursor o precursores de silicio empleados en el procedimiento, en la etapa (a) se lleva a cabo su disolución en al menos un disolvente de los que pueden encontrarse en el estado de la técnica, siendo dicho disolvente seleccionado de manera que permita la disolución del precursor de silicio en agua, o bien la disolución de dos o más precursores de silico entre sí. De manera preferida, el disolvente empleado puede consistir en un disolvente orgánico preferentemente seleccionado de un grupo que consiste en alcoholes primarios, alcoholes secundarios o alcoholes terciarios, siendo de manera más preferida seleccionado de un grupo que consiste en etanol, metanol, isopropanol y t-butanol, así como cualquiera de sus combinaciones. Más preferentemente, el disolvente orgánico empleado puede consistir en isopropanol. Esta selección del disolvente tendrá influencia en el procedimiento y en el tipo de red generada, debido a su influencia en el proceso de condensación y secado del recubrimiento final obtenido.

Asimismo, para que se pueda formar la red del recubrimiento polimérico, es necesario que se produzca la hidrólisis de los grupos alcóxidos presentes en los precursores de silicio. Dicha hidrólisis puede producirse tanto en medio ácido, como en medio básico, si bien la hidrólisis en medio ácido permite obtener redes más condensadas que en medio básico, al favorecer una hidrólisis rápida y posterior formación de mayores enlaces entre los silanoles. De este modo, una vez haya sido disuelto el precursor de silicio en el disolvente, es posible añadir a la disolución una cantidad estequiométrica de agua a un pH ácido adecuado, preferentemente, del orden de 1 a 5, y de manera aún más preferida, a un pH de 1. Con objeto de lograr dichos valores de acidez, es posible emplear al menos un ácido adecuado como, por ejemplo, ácido nítrico. La mezcla resultante es agitada a continuación durante un tiempo suficiente para que se produzca la hidrólisis completa de los grupos alcóxidos del precursor de silicio o compuesto organosilano de partida. De manera preferida, el tiempo de agitación es del orden de 90 minutos y no superior a 2 horas, con objeto de evitar la segregación de fases por precipitación parcial del compuesto organosilano. De este modo, el producto obtenido tras la etapa (a) consiste en una disolución de al menos un precursor de silicio hidrolizado.

A continuación, en la etapa (b) del procedimiento se lleva a cabo la preparación de al menos una disolución y/o dispersión de al menos una sustancia seleccionada de un grupo que consiste en una partícula bioactiva, fármaco y/o péptido, así como cualquiera de sus combinaciones.

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Partículas bioactivas

De manera preferida, las partículas bioactivas empleadas en el procedimiento pueden consistir en hidroxiapatita o bioglass®, siendo dichas partículas particularmente adecuadas en caso de que se tenga interés en aumentar las propiedades osteinductoras-osteoconductoras de la prótesis recubierta. Con objeto de adicionar dichas partículas bioactivas, puede llevarse a cabo la preparación de al menos una dispersión homogénea de las mismas de manera previa al proceso de condensación del recubrimiento. Para ello, es posible adicionar las partículas bioactivas a al menos un disolvente orgánico seleccionado, preferentemente, entre etanol, butanol o isopropanol, pudiendo someter la dispersión a cualquier método que favorezca la misma como, por ejemplo, a agitación magnética o aplicación de ultrasonidos. En el caso de emplearse ultrasonidos, su aplicación puede llevarse a cabo durante un tiempo comprendido, preferentemente, entre 1 y 5 minutos ya que, superado ese tiempo, es posible que se genere una evaporación en exceso de disolvente.

De manera preferida, la cantidad empleada de partículas bioactivas puede encontrarse comprendida entre un 5% y un 20% y, más preferentemente, entre un 5% y un 15% en peso respecto al porcentaje de precursores de silicio de partida.

En una realización particularmente preferida de la invención, es posible emplear hidroxiapatita (HAp) en una proporción de un 10% en peso respecto a los precursores de silicio de partida. Estudios in vitro han demostrado que la eficacia de la película en promover el crecimiento de HAp biomimética se encuentra directamente relacionada con la cantidad de partículas bioactivas dispersas en la superficie del recubrimiento. Adicionalmente, las partículas bioactivas presentes en el interior de la red confieren al recubrimiento propiedades morfológicas y mecánicas especiales.

i. Fármacos y péptidos

A efectos de esta patente, se entiende por fármaco toda sustancia química utilizada en el tratamiento, cura o prevención de una enfermedad, así como para evitar la aparición de procesos fisiológicos no deseados en el cuerpo humano. A su vez, se entiende por péptido un tipo de molécula formada por la unión de varios aminoácidos mediante enlaces peptídicos. Asimismo, la unión de más de 10 aminoácidos es considerada como un polipéptido y, de más de 100, como una proteína.

En una realización preferida de la invención en la que se tenga interés en obtener un recubrimiento osteoinductor-osteoconductor es posible emplear, por ejemplo, péptidos que contienen grupos RGD o bien tipo BMP.

En general, es posible adicionar al recubrimiento cualquier tipo de fármaco y/o péptido adecuado a la patología que se desee tratar, pudiendo consistir tanto en fármacos y/o péptidos solubles como no solubles en agua. Independientemente del tipo de fármaco y/o péptido seleccionado, la cantidad que se adicione del mismo será, preferentemente, inferior o igual a un 30% en peso respecto al porcentaje de precursores de silicio de partida.

En una realización preferida de la invención en la que el fármaco se trate de procaína, es posible llevar a cabo la adición del mismo en un porcentaje de un 20% en peso respecto al porcentaje de precursores de silicio de partida.

De manera general, la adición del fármaco y/o péptido se lleva a cabo mediante la preparación de al menos una dispersión/disolución homogénea del fármaco y/o péptido seleccionado. En una realización particular en la que el fármaco y/o péptido se trate de un fármaco y/o péptido soluble, en lugar de una dispersión, se obtendrá una disolución del mismo en el medio seleccionado.

Una vez preparada la dispersión/disolución de partículas bioactivas, fármacos y/o péptidos, así como cualquiera de sus combinaciones, ésta es mezclada a continuación con la disolución obtenida en la etapa (a). Con objeto de facilitar el proceso de mezclado, dicha mezcla puede ser sometida a agitación vigorosa, preferentemente, durante un tiempo comprendido entre 30 y 120 minutos y una temperatura comprendida entre 15 y 25ºC, dando lugar a una mezcla final homogénea.

En una realización particular de la invención en la que se prepare más de una disolución/dispersión, la adición de las mismas puede llevarse a cabo indistintamente en cuanto a su orden. Asimismo, realizaciones particulares adicionales de la invención pueden comprender la adición de una única disolución/dispersión caracterizada por comprender al menos una sustancia seleccionada de un grupo que consiste en partículas bioactivas, fármacos y/o péptidos de interés.

A continuación, de manera preferida, la mezcla homogénea obtenida en la etapa (c) se deja reposar, preferentemente, durante un tiempo de aproximadamente 1 hora.

Posteriormente, en la etapa (d) del procedimiento, la mezcla preparada es aplicada sobre el sustrato o sustratos seleccionados, preferentemente, de metales de uso quirúrgico, por ejemplo acero 316L, titanio puro o alguna de sus aleaciones (como por ejemplo Ti6Al4V). Para ello, es posible emplear cualquier método de aplicación

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conocido en la técnica, tal como la inmersión, pulverización o centrifugado. En el caso de la técnica de inmersión, el sustrato es introducido en la mezcla preparada a una velocidad constante de inmersión, preferentemente comprendida entre 50 y 200 mm/min, para lo cual es posible emplear cualquier dispositivo comercialmente disponible con esta finalidad.

De manera preferida, el espesor final del recubrimiento puede encontrarse comprendido entre 0.5 y 4 µm, siendo especialmente preferido un espesor de en torno a 2 µm.

A continuación, en la etapa (e) del procedimiento, el sustrato recubierto es sometido a un tratamiento de secado con objeto de lograr una primera densificación y evitar la aparición de grietas o poros en el recubrimiento. Así, en una realización particular del procedimiento, el tratamiento de secado de la etapa (e) puede llevarse a cabo sometiendo el recubrimiento, preferentemente, a una isoterma comprendida entre 50ºC y 70ºC, durante un tiempo preferentemente comprendido entre 5 y 20 min, seguido de una rampa de calentamiento hasta la temperatura de curado. Dicho tratamiento térmico de curado da lugar a la densificación y condensación total del recubrimiento y puede llevarse a cabo, preferentemente, a una temperatura comprendida entre 35 y 140ºC, durante un tiempo de 60 a 120 minutos.

En una realización particularmente preferida de la invención, dicha etapa (e) puede comprender una primera fase de secado a una temperatura de 50ºC durante 15 min, seguida de una fase de tratamiento térmico o curado a una temperatura de 140ºC durante un tiempo de 90 minutos.

De esta manera, es asimismo objeto de esta invención un recubrimiento sol-gel obtenible a partir de un procedimiento según ha sido anteriormente descrito, así como un sustrato caracterizado por comprender dicho recubrimiento.

Asimismo, en una realización particular adicional de la invención, el procedimiento descrito puede comprender a su vez una etapa posterior (f) de funcionalización de la superficie del recubrimiento obtenido en la etapa (e), así como una etapa adicional (g) de anclaje de al menos un péptido y/o proteína a la superficie funcionalizada obtenida en la etapa (f).

De este modo, con objeto de funcionalizar la superficie del recubrimiento obtenido en la etapa (e), es posible llevar a cabo una etapa adicional (f) de funcionalización mediante la adición de al menos un compuesto organosilano caracterizado por comprender al menos un grupo funcional capaz de reaccionar fácilmente con cadenas proteicas, por ejemplo, a partir de su interacción con el grupo ácido o amina de las mismas. De manera particular, dicho grupo funcional puede consistir en grupos amina o epoxi. De este modo, pueden emplearse compuestos organosilanos como los alquilaminosilanos y, particularmente, aminopropiltrimetoxisilano (APTS).

De manera adicional, también es posible funcionalizar la superficie del recubrimiento a partir de grupos epoxi. De este modo, pueden emplearse compuestos organosilanos como los epoxisilanos y, particularmente, glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTMS), de manera que reaccionen con el grupo amina de las proteínas.

Por otra parte, es posible llevar a cabo un control de la cantidad empleada de los compuestos organosilanos caracterizados por comprender al menos un grupo funcional capaz de reaccionar con proteínas, lo cual permite regular la cantidad de proteínas en la superficie final del recubrimiento. Así, por ejemplo, en una realización particular de la invención en la que se emplee como compuesto organosilano precursor del recubrimiento MTMOS o VTES, es posible adicionar al mismo distintas cantidades de APTS o GPTMS de forma que, cuanto mayor sea la cantidad empleada de los mismos, mayor será el número de grupos funcionales amina o epoxi en la superficie final del recubrimiento. A su vez, en una realización particular en la que se desee funcionalizar la superficie del recubrimiento con un número máximo de grupos funcionales, es posible formar el recubrimiento sol-gel polimérico, en este caso, a partir únicamente de un compuesto organosilano que comprenda el grupo funcional de interés (en el caso del ejemplo anterior, APTS o GPTMS).

Es, asimismo, objeto de esta invención un recubrimiento caracterizado por comprender una superficie funcionalizada con al menos un grupo funcional capaz de reaccionar con cadenas proteicas como, por ejemplo, grupos funcionales amina APTS o epoxi GPTMS.

Asimismo, en una realización adicional de la invención, el procedimiento descrito puede a su vez comprender una etapa (g) de anclaje a la superficie funcionalizada obtenida en la etapa (f) de al menos una proteína y/o péptido, preferentemente, en disolución. Así, por ejemplo, es posible adicionar a la superficie funcionalizada al menos una disolución de al menos un péptido, preferentemente RGD o BMPs, y/o de al menos una proteína, preferentemente, una disolución de laminina-1 en solución de Hanks, fibronectina en tampón fosfato salino (PBS) o colágeno-1 en acido acético, entre otras posibilidades. De manera preferida, la proporción de las proteínas y/o péptidos en disolución puede encontrarse comprendida entre 0.001 y 0.2 mg/ml. Asimismo, dicha adición de la disolución de al menos un péptido y/o proteína puede llevarse a cabo directamente sobre la superficie funcionalizada obtenida en la etapa (f), dejándola actuar, preferentemente, durante un tiempo comprendido entre 30 y 60 minutos. A continuación, la disolución sobrante es retirada y la superficie obtenida es secada, preferentemente, al aire. De este modo, es posible obtener un film caracterizado por comprender al menos un péptido y/o proteína activa anclada a través del recubrimiento sol-gel al sustrato seleccionado, siendo dicho film un objeto adicional de la invención. Cuanto mayor

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sea la cantidad de grupos funcionales presentes en la superficie funcionalizada obtenida en la etapa (f), mayor será la densidad final de péptidos y/o proteínas en el film.

En una realización particular adicional de la invención, es posible llevar a cabo una etapa posterior (h) de protección de las proteínas ancladas en la superficie del funcionalizada del recubrimiento. Esta realización particular del procedimiento es especialmente preferida en aquellas aplicaciones en las que el recubrimiento requiera ser insertado o roscado como, por ejemplo, en aplicaciones de implante dental. Para ello, es posible depositar, sobre el recubrimiento caracterizado por comprender al menos un péptido y/o proteína anclada en su superficie, al menos un segundo recubrimiento sol-gel obtenido en caso de funcionalizar con proteínas en condiciones de pH neutro y curado a temperatura ambiente, con la particularidad de ser degradable bajo las condiciones biológicas a las que es sometido tras su implantación.

En una realización particular de la invención, la etapa (h) puede llevarse a cabo mediante el depósito de un segundo recubrimiento obtenido preferentemente a partir de un precursor de silicio seleccionado entre tetraetoxiortosilicato (TEOS) y/o metiltrietoxisilano (MTMOS). Para ello, es posible preparar en primer lugar al menos una disolución del precursor de silicio seleccionado, el cual es hidrolizado, preferentemente, mediante el empleo de agua a pH neutro. A continuación, dicha disolución puede aplicarse sobre el sustrato obtenido en (g), siendo posteriormente y de manera preferida secado al aire durante 12 horas.

Asimismo, es un objeto adicional de esta invención un procedimiento de caracterización del recubrimiento solgel obtenido de acuerdo a las etapas (a) a (e) del procedimiento anteriormente descrito. Dicho procedimiento de caracterización se basa en el control del curado llevado a cabo en la etapa (e), por medio del cual es posible controlar el proceso de liberación de las sustancias adicionadas en la etapa (b) del procedimiento. De esta manera, dicho procedimiento de caracterización del recubrimiento sol-gel objeto de la invención se caracteriza por comprender las siguientes etapas:

(i): la preparación de al menos un recubrimiento sol-gel según las etapas (a) a (e) del procedimiento de obtención de un recubrimiento sol-gel anteriormente descrito;

(j): la variación de las condiciones de curado correspondiente a la etapa (e) del procedimiento;

(k): el control de la evolución de la temperatura de transición vítrea del recubrimiento sol-gel obtenido;

(l): la definición del proceso de curado a partir de la consideración y diseño de los procesos de degradación y liberación de los componentes activos presentes en el recubrimiento. De manera adicional, se tienen asimismo en cuenta las propiedades mecánicas y anticorrosivas definidas en el tratamiento aplicado de curado.

De este modo, una vez alcanzada la etapa (e) del procedimiento de obtención del recubrimiento sol-gel objeto de la invención, es posible llevar a cabo una etapa (j) de variación en las condiciones de tratamiento térmico o curado del sustrato recubierto, pudiendo variar desde condiciones de curado poco severas (“curado no-severo”), correspondientes a un tiempo comprendido, preferentemente, entre 60 y 120 minutos y una temperatura de curado comprendida, preferentemente, entre 35 y 110ºC, a condiciones de curado severas (“curado severo”), correspondientes a un tiempo comprendido, preferentemente, entre 60 y 120 minutos y una temperatura de curado superior comprendida, preferentemente, entre 110 y 150ºC. En una realización particular de la invención, el curado no-severo puede efectuarse a una temperatura de 100ºC durante 90 min, mientras que el curado severo puede efectuarse a una temperatura 140ºC durante 90 min.

A efectos de esta patente, se entiende por curado no severo aquel procedimiento de curado cuyas condiciones de temperatura y/o tiempo consiguen valores de Tg del recubrimiento por debajo de los valores máximos alcanzables a esa temperatura de curado específica. Cuanto más baja sea dicha temperatura Tg, tanto menos severo será el curado. A su vez, se entiende por curado severo aquel procedimiento de curado cuyas condiciones de temperatura y/o tiempo consiguen valores de Tg similares a los máximos alcanzables a esa temperatura de curado específica. El tratamiento de curado será tanto más severo cuanto más se acerque la temperatura Tg a esa temperatura máxima.

A continuación, en la etapa (k), se lleva a cabo un control de la evolución de la transición vítrea del recubrimiento sol-gel obtenido en la etapa (j) mediante el empleo de distintas condiciones de curado (temperatura y/o tiempo), variando entre “curado no-severo” y “curado severo”. De este modo, mediante el control de la evolución de transición vítrea (Tg) del recubrimiento sol-gel, es posible controlar la progresión del proceso de condensación de los grupos reactivos, esto es, el proceso de formación de la red por entrecruzamiento. En principio, procesos de curado severos con combinaciones de altas temperaturas y/o tiempos prolongados llevan consigo la formación de redes muy entrecruzadas que generan recubrimientos con menores velocidades de degradación, cinéticas de liberación más lentas y bajas permeabilidades (mejores propiedades anticorrosivas). Por otro lado, la utilización de tratamientos de curado menos severos da lugar a mayores velocidades de degradación, cinéticas de liberación más rápidas y mayores permeabilidades.

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Finalmente, a partir de los resultados obtenidos, en la etapa (l) es posible definir el proceso de curado óptimo para obtener los resultados finales deseados, en base a un estudio de las propiedades mecánicas y anticorrosivas, así como del proceso de degradación del recubrimiento y la liberación de las distintas sustancias comprendidas en el mismo.

En una realización preferida de la invención, este proceso de caracterización de la red del recubrimiento solgel obtenido a partir de al menos un precursor de silicio como, por ejemplo, un alcoxisilano (VTES), puede llevarse a cabo mediante las siguientes etapas:

-: la preparación de un recubrimiento sol-gel a partir de al menos un precursor de silicio, preferentemente, un alcoxisilano, según las etapas (a) a (e) del procedimiento de obtención anteriormente descrito. De manera previa al curado, es posible fijar al menos uno de los parámetros de dicho proceso como, por ejemplo, la temperatura, preferentemente a una temperatura en torno a 120ºC;

-: a continuación, de manera preferida, se lleva a cabo el vertido de una determinada cantidad, preferentemente, 10 mg, del recubrimiento preparado en la etapa anterior en el interior de al menos una cápsula de calorimetría diferencial de barrido;

-: posteriormente, la cápsula o cápsulas preparadas se someten a un tratamiento de curado, preferentemente, en el interior de al menos un horno a una temperatura preferida de 120ºC, variando el tiempo de curado, preferentemente, entre 15 y 240 min. De manera preferida, tras el tratamiento de curado es posible llevar a cabo un enfriamiento rápido, preferentemente, mediante la introducción de las muestras en al menos un congelador a una temperatura preferida de en torno a -20ºC;

-: una vez las muestras han sido enfriadas, éstas pueden ser nuevamente almacenadas en al menos un congelador, pudiéndose sacar del mismo para llevar a cabo medidas en al menos un calorímetro diferencial de barrido, preferentemente, a 10ºC/min;

-: a partir de los ensayos calorimétricos anteriores es posible obtener, para cada temperatura de curado, la evolución de la temperatura de transición vítrea Tg a lo largo del tiempo de curado. Estos gráficos muestran curvas donde se observa un rápido crecimiento de Tg en el tiempo, hasta un determinado momento a partir del cual el valor de Tg se mantiene estable. Dicho valor de Tg se considera la máxima Tg que es posible alcanzar a partir de la aplicación de tratamientos de curado severos. En base a los resultados obtenidos, es posible definir el tratamiento de curado, siendo tanto menos severo cuanto menores sean las Tg obtenidas bajo las condiciones de tiempo y temperatura establecidas, y tanto más severo cuanto mayores sean las Tg alcanzadas.

Tal y como se ha señalado previamente, el recubrimiento sol-gel de la invención es particularmente adecuado para ser empleado en aplicaciones biomédicas. En particular, la presencia de fármacos y/o péptidos en el recubrimiento hace posible su aplicación para tratar distintas patologías de forma eficaz y puntual, evitando de este modo la ingesta de medicamentos vía oral. De manera particular, el recubrimiento de la invención puede ser empleado en aplicaciones biomédicas que comprendan la sustitución total o parcial de algún elemento por una prótesis metálica. Mediante el empleo del recubrimiento sol-gel de la invención, es posible mejorar notablemente el comportamiento bioactivo del implante, al permitir la liberación controlada de los principios presentes en su estructura, siendo preferentemente seleccionados entre partículas bioactivas, fármacos y/o péptidos.

Además, a través del procedimiento para la caracterización del recubrimiento y, en consecuencia, por medio del conocimiento de la red formada, es posible lograr un control total de la velocidad de degradación y liberación de los principios activos presentes en la misma y, por tanto, de la biocompatibilidad del recubrimiento, a partir del control del grado de curado de la red polisiloxánica.

Breve descripción de las figuras

· La figura 1 muestra un espectro FTIR-ATR de un recubrimiento sol-gel curado GPTMS-VTES;

· La figura 2 muestra la evolución del recubrimiento “sol-gel blanco” en un espectro FTIR-ATR;

· La figura 3 muestra la evolución de la temperatura de transición vítrea (Tg) para el recubrimiento “sol-gel blanco”;

· La figura 4 corresponde a un gráfico de representación de la temperatura de transición vítrea (Tg) contra el tiempo de curado;

· Las figuras 5 y 6 muestran los resultados de impedancia electroquímica de los ensayos EIS llevados a cabo.

· La figura 7 muestra la evolución a lo largo del tiempo del porcentaje de pérdida de peso del recubrimiento por degradación hidrolítica.

· Las figuras 8 y 9 muestran la evolución de la liberación del fármaco a lo largo de 140 horas.

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A continuación se recogen, con carácter no limitante, una serie de ejemplos correspondientes a realizaciones particulares de la presente invención.

Ejemplo 1

Preparación de recubrimientos sol-gel sobre acero 316L a partir de glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTMS) y viniltrietoxisilano (VTES) ó metiltrimetoxisilano (MTMOS)

1. Sol-gel blanco

A efectos de los ejemplos que se describen a continuación, se entiende como “sol-gel blanco” aquel que no se encuentra cargado, es decir, aquel que no comprende partículas bioactivas, fármacos y/o péptidos en su formulación.

De este modo, en este primer ejemplo, se procedió a sintetizar un recubrimiento a base de GPTMS y VTES, así como un recubrimiento a base de MTMOS, para lo cual se llevaron a cabo las siguientes etapas:

a. Preparación de un recubrimiento sol-gel blanco a base de GPTMS y VTES:

Con objeto de llevar a cabo la preparación de un recubrimiento sol-gel blanco a base de GPTMS y VTES, se procedió a preparar una mezcla de GPTMS y VTES con una proporción GPTMS:VTES de 4:1 en volumen, siendo dicha mezcla disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad de agua estequiométrica a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la disolución formada a agitación magnética durante 60 min, tiempo tras el cual se dejó la mezcla en reposo durante una o dos horas.

La disolución así preparada se aplicó sobre una pieza de Acero 316L mediante inmersión. Para ello se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de 100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto y retirándola posteriormente a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta fue posteriormente sometida a un tratamiento de secado en estufa consistente en una isoterma a 50ºC durante 15 min y una rampa de calentamiento 3ºC/min hasta 100ºC.

Tras el tratamiento de secado, la pieza fue sometida a un tratamiento de curado en estufa consistente en una isoterma a 140ºC durante 90 min. De este modo, se obtuvo un recubrimiento sol-gel de, aproximadamente, 3 µm de espesor.

b. Preparación de un recubrimiento sol-gel blanco a base de MTMOS:

En este caso, se mezcló MTMOS en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad de agua estequiométrica a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min, tiempo tras el cual la mezcla se dejó reposar durante una o dos horas.

La mezcla así preparada se aplicó sobre una pieza de Acero 316L mediante inmersión. Para ello se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de 100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto y retirándola posteriormente a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta fue posteriormente sometida a un tratamiento de secado en estufa consistente en una isoterma a 50ºC durante 15 min y una rampa de calentamiento de 3ºC/min hasta 100ºC.

Tras el tratamiento de secado, la pieza fue sometida a un tratamiento de curado en estufa consistente en una isoterma a 140ºC durante 90 min. De este modo, se obtuvo un recubrimiento sol-gel de aproximadamente 3 µm de espesor.

2. Cargado de HAp

Tomando como base uno de los dos recubrimientos sol-gel blancos preparados según ha sido descrito en el punto 1, a continuación se procedió a adicionar a los mismos una dispersión de partículas de HAp. Para ello, en el caso concreto del recubrimiento sol-gel blanco a base de GPTMS y VTES, se procedió en primer lugar a preparar una mezcla de GPTMS y VTES con una proporción GPTMS:VTES de 4:1 en volumen, siendo dicha mezcla disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad de agua estequiométrica a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min.

Por otro lado, se llevó a cabo la preparación de una suspensión estable de HAp en isopropanol, con la cantidad de HAp (HAp nanopowder >200nm, comercializada por Sigma-Aldrich) necesaria para obtener un contenido final en peso de 5%, y sometiendo la mezcla a continuación a un tratamiento por ultrasonidos durante 5 min.

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Posteriormente, ambas soluciones fueron mezcladas, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante unos segundos y dejando posteriormente reposar la mezcla durante una o dos horas. La mezcla así preparada fue aplicada sobre una pieza de Acero 316L mediante inmersión. Para ello, se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de 100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto y retirándola posteriormente a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta fue posteriormente sometida a un tratamiento de secado en estufa consistente en una isoterma a 50ºC durante 15 min y una rampa de calentamiento de 3ºC/min hasta 100ºC.

3. Cargado con fármaco

Tomando como base uno de los dos recubrimientos sol-gel blancos preparados según ha sido descrito en el punto 1, se procedió a continuación a adicionar al mismo una disolución de un determinado fármaco, en concreto, procaína. Para ello, en el caso concreto del recubrimiento sol-gel blanco a base de GPTMS y VTES, se procedió en primer lugar a preparar una mezcla de GPTMS y VTES con una proporción GPTMS:VTES de 4:1 en volumen, siendo dicha mezcla disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad estequiométrica de agua a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min. Asimismo, se adicionó una cantidad de fármaco (procaína) necesaria para lograr una concentración final de 10% en peso respecto al porcentaje de silanos. La mezcla así obtenida se dejó reposar durante una o dos horas, tiempo tras el cual fue aplicada sobre una pieza de Acero 316L mediante inmersión. Para ello, se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de 100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto y retirándola posteriormente a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta fue posteriormente sometida a un tratamiento de secado en estufa consistente en una isoterma a 50ºC durante 15 min y una rampa de calentamiento de 3ºC/min hasta 100ºC.

4. Incorporación de grupos hidrófilos

A continuación, se procedió a variar el grado de hidrofilia del recubrimiento mediante la modificación de su propia composición.

Para ello, partiendo del sol-gel blanco a base de MTMOS, se procedió a adicionar al mismo distintos porcentajes de TEOS con objeto de obtener diferentes grados de hidrofilia. De este modo, se procedió en primer lugar a preparar una mezcla de MTMOS y TEOS con una proporción MTMOS:TEOS de 1:4, 2:4, 3:4 y 4:1 en volumen, siendo dicha mezcla disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad estequiométrica de agua a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min.

La mezcla así obtenida se dejó reposar durante una o dos horas, tras lo cual fue aplicada sobre una pieza de Acero 316L mediante inmersión. Para ello, se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de 100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto y retirándola posteriormente a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta fue posteriormente sometida a un tratamiento de secado en estufa consistente en una isoterma a 50ºC durante 15 min y una rampa de calentamiento de 3ºC/min hasta 100ºC.

Tras el tratamiento de secado, la pieza fue sometida a un tratamiento de curado en estufa consistente en una isoterma a 140ºC durante 90 min. De este modo, se obtuvo un recubrimiento sol-gel de aproximadamente 1 a 3 µm de espesor, dependiendo del ratio en volumen de MTMOS:TEOS.

5. Incorporación de péptidos

Tomando como base uno de los dos recubrimientos sol-gel blancos preparados según ha sido descrito en el punto 1, a continuación se procedió a adicionar al mismo una disolución de un determinado péptido, en concreto, RGD. Para ello, en el caso concreto del recubrimiento sol-gel blanco a base de GPTMS y VTES, se procedió en primer lugar a preparar una mezcla de GPTMS y VTES con una proporción GPTMS:VTES de 4:1 en volumen, siendo dicha mezcla disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad estequiométrica de agua a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min. Asimismo, se adicionó una cantidad de péptido (RGD) necesaria para lograr una concentración final de 10% en peso respecto al porcentaje de silanos. La mezcla así obtenida se dejó reposar durante una o dos horas, tras lo cual fue aplicada sobre una pieza de Acero 316L mediante inmersión. Para ello, se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de

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100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto y retirándola posteriormente a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta fue posteriormente sometida a un tratamiento de secado en estufa consistente en una isoterma a 50ºC durante 15 min y una rampa de calentamiento de 3ºC/min hasta 100ºC.

6. Funcionalización con amina o epoxi

A continuación, se procedió a variar el grado de funcionalización del recubrimiento mediante la modificación de su propia composición.

Para ello, partiendo del sol-gel blanco a base de MTMOS, se procedió a añadir al mismo distintos porcentajes de APTS o GPTMS con objeto de obtener distintas cantidades de grupos activos en la superficie. De este modo, se preparó en primer lugar una mezcla seleccionada entre MTMOS y APTS o MTMOS y GPTMS con una proporción MTMOS:APTS o MTMOS:GPTMS de 1:4, 2:4, 3:4 y 4:1 en volumen, siendo dicha mezcla disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad de agua a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min.

La mezcla así obtenida se dejó reposar durante una o dos horas, tras lo cual fue aplicada sobre una pieza de Acero 316L mediante inmersión. Para ello, se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de 100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto, tras lo cual fue retirada a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta fue posteriormente sometida a un tratamiento de secado en estufa consistente en una isoterma a 50ºC durante 15 min y una rampa de calentamiento de 3ºC/min hasta 100ºC.

Todos los recubrimientos obtenidos presentaron un buen acabado superficial, con aspecto transparente y sin grietas. En el caso del recubrimiento cargado con HAp, éste presentó un aspecto opaco como consecuencia de la presencia en su composición de las partículas de HAp.

A partir de imágenes obtenidas con el microscopio electrónico de barrido (SEM) se observó que, a nivel micrométrico, todos los recubrimientos se caracterizan por ser homogéneos y por no presentar grietas en su estructura.

Con el fin de evaluar la composición final del recubrimiento sol-gel curado GPTMS-VTES obtenido según se ha descrito en el punto 1 y analizar los grupos funcionales presentes en el mismo, se procedió a analizar el recubrimiento mediante espectroscopía de infrarrojos (FTIR) con sistema ATR, dando lugar al espectro característico que se muestra en la figura 1.

Se demostró así la existencia de una red de silicio debido a la presencia de las bandas características en torno a 1000 cm-1 de los enlaces Si-O y Si-O-Si. También se demostró la existencia de cadenas carbonadas en el recubrimiento final. Asimismo, se determinaron los grupos funcionales presentes en la formulación, concretamente, grupos epoxi y vinil, así como la evolución de la reacción de curado por medio de medidas de FTIR-ATR “in situ”. En la figura 2 es posible observar la evolución del espectro FTIR-ATR correspondiente a una realización concreta del recubrimiento sol-gel blanco, según ha sido descrito en el punto 1.

A continuación, se estudió el control del proceso de degradación y liberación de fármacos por medio del grado de curado de la red. Para poder determinar el grado de curado de la red, se desarrolló un procedimiento de medidas por medio de calorimetría diferencial de barrido (DSC). Así, se obtuvo la temperatura de transición vítrea (Tg) en función de las condiciones de curado del material, obteniéndose un rango de tiempos/temperaturas de curado óptimas para distintos tipos de red. En la figura 3 se muestra el resultado obtenido para una realización concreta del recubrimiento sol-gel blanco, según ha sido descrito en el punto 1. Se puede apreciar cómo la Tg va aumentando conforme aumenta el tiempo de curado del recubrimiento hasta llegar un punto en el cual se estabiliza (aproximadamente, en torno a -55ºC). Ello es consecuencia del proceso formación de la red, de modo que en los primeros minutos de curado, la red comienza a formarse y, conforme pasa el tiempo, van creándose nuevos enlaces que hacen la red más densa y resistente.

Del mismo modo, es posible mostrar estos datos a partir de la representación gráfica de la Tg respecto al tiempo de curado (ver figura 4), la cual permite delimitar el estado de “Curado no severo” y el estado de “Curado severo”. En el caso de aplicar un tratamiento de “Curado no severo” el material obtenido posee una red con poco entrecruzamiento, esto es, una red en la que la densidad de enlaces Si-O-Si no es elevada y quedan por reaccionar enlaces Si-OH.

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Por el contrario, en el caso de aplicar un tratamiento de “Curado severo”, es posible obtener una red fuertemente entrecruzada gracias a la presencia de enlaces Si-O-Si con pocos grupos reactivos por reaccionar.

Por tanto, en función del tipo de red que se forme, dependiendo de su densidad de entrecruzamiento, es posible llevar a cabo un control efectivo de la velocidad de degradación del recubrimiento, así como de la liberación de los fármacos presentes en su composición. De este modo, en función del grado de curado finalmente establecido a partir de la gráfica Tg versus tiempo de curado para una temperatura seleccionada, es posible asegurar sistemas muy rápidamente degradables y con altas velocidades de liberación (equivalentes a sistemas con pocos entrecruzamientos) o sistemas de lenta degradación y con bajas velocidades de liberación (equivalentes a sistemas con un alto grado de entrecruzamiento).

Asimismo, en función del grado de curado de la red, es posible obtener distintos comportamientos en cuanto al grado de protección frente a la corrosión. En la figura 5 se muestra un análisis de este comportamiento por medio de técnicas de impedancia electroquímica. Como puede observarse, en los ensayos EIS realizados se obtuvieron mayores impedancias o, lo que es lo mismo, mayores grados de protección anticorrosiva, en aquellos sistemas de alta densidad de entrecruzamiento.

Ejemplo 2

Variación de las condiciones de curado de los recubrimientos sol-gel y su caracterización para el control de la degradación y la liberación de fármacos

En este segundo ejemplo, se prepararon dos recubrimientos sol-gel para su comparación, con cantidades de fármaco de 10% de procaína con tratamiento de curado severo (140ºC durante 90 min) y 10% de procaína con tratamiento de curado no severo (100ºC durante 90 min).

De este modo, una mezcla de GPTMS y VTES con una proporción final GPTMS:VTES de 4:1 en volumen fue disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen.

A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad de agua a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min. Asimismo, se adicionó a la disolución la cantidad de fármaco (procaína) necesaria para lograr una concentración de la misma de un 10% en peso respecto al porcentaje presente de silanos.

Una vez preparados ambos recubrimientos, se llevó a cabo un estudio de la degradación de los mismos en medio acuoso, consecuencia de la hidrólisis de los grupos Si-O-Si en medio acuoso.

Analizando los resultados que se muestran en la figura 7, es posible apreciar una pérdida total del recubrimiento, es decir, la hidrólisis y disolución total de la muestra al cabo de una semana, en aquellos casos en los que la misma fue sometida a “curado no severo”. Por el contrario, en condiciones de “curado severo”, no se observó pérdida apreciable del recubrimiento al cabo de cuatro semanas de exposición al medio acuoso. Este hecho es importante, ya que delimita en gran parte el proceso de liberación del fármaco al regirse por fenómenos de difusión y degradación.

Adicionalmente, se llevó a cabo un estudio del proceso de liberación del fármaco, para lo cual la muestra fue sumergida en una cápsula en presencia de un buffer fosfato con pH de 6,8, la cual fue sometida a una velocidad de giro de 60 r.p.m. y a una temperatura de 37ºC.

En el gráfico de las figuras 8 y 9 se observa la evolución de la liberación del fármaco a lo largo de 140 horas. De este modo, al comienzo del proceso, la cinética de liberación es mayor, llegando a estabilizarse al cabo de un tiempo dado, en función del tratamiento de curado aplicado a la muestra.

Ejemplo 3

Funcionalización del recubrimiento y anclaje de péptidos-proteínas

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En este último ejemplo, se llevó a cabo la funcionalización de la superficie del recubrimiento. Para ello, se procedió a adicionar precursores (concretamente, epoxisilanos o alquilaminosilanos) con grupos activos epoxi o amina capaces de anclarse a proteínas.

De este modo, se sintetizaron recubrimientos con precursores con grupos epoxi como el glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTMS) y grupos amina como el aminopropiltrimetoxisilano (APTS) en distintas proporciones en función del grado de funcionalización deseado. En una realización particular, se partió del sol-gel blanco a base de MTMOS. Para ello, se procedió en primer lugar a preparar una mezcla de MTMOS y APTS o MTMOS y GPTMS con una proporción MTMOS:APTS o MTMOS:GPTMS de 1:4, 2:4, 3:4 y 4:1 en volumen, siendo dicha mezcla disuelta en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad de agua a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min.

A continuación, los recubrimientos obtenidos fueron analizados mediante infrarrojos (FTIR) para poder analizar si la red fue correctamente formada y, al mismo tiempo, caracterizar los grupos funcionales presentes en el recubrimiento final.

Una vez sintetizado el recubrimiento, se llevó a cabo la adición de la proteína, con objeto de conseguir su anclaje al recubrimiento por medio de sus grupos activos.

Para la adición de la proteína, se preparó una disolución de la proteína seleccionada, concretamente, fibronectina, en PBS en una concentración de 20 mg/ml. Una vez preparada, dicha disolución fue adicionada sobre el recubrimiento en una cantidad suficiente para conseguir el anclaje de las proteínas, dejándola actuar durante un tiempo comprendido ente 30 y 60 min. Transcurrido este tiempo, se procedió a retirar la disolución sobrante y a secar el recubrimiento al aire y a temperatura ambiente.

A continuación, una vez incorporadas las proteínas y con objeto de protegerlas del medio y de posibles operaciones de mecanizado durante su aplicación, por ejemplo, en prótesis, se procedió a recubrir las mismas con una recubrimiento blanco, concretamente, MTMOS.

De este modo, se procedió a preparar una mezcla de MTMOS en isopropanol en una proporción 1:1 en volumen. A continuación, se llevó a cabo la adición de la cantidad de agua a pH=1 necesaria para la hidrólisis de los alcóxidos, sometiendo la mezcla a agitación magnética durante 60 min, tiempo tras el cual la mezcla se dejó reposar durante una o dos horas.

La mezcla así preparada se aplicó sobre la muestra con la proteína mediante inmersión. Para ello se empleó un dispositivo “dip-coating” mediante el cual la pieza fue sumergida a una velocidad constante de 100 mm/min, dejando a continuación la mezcla sumergida durante 1 minuto y retirándola posteriormente a la misma velocidad de 100 mm/min. La pieza recubierta se dejó entrecruzar a continuación a temperatura ambiente durante el tiempo necesario para lograr condensar la red. De este modo, se obtuvo un recubrimiento sol-gel de aproximadamente 3 µm de espesor.

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Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para la obtención de un recubrimiento sol-gel polimérico a partir de al menos un precursor de silicio, donde dicho procedimiento se caracteriza porque comprende las siguientes etapas:

(a)

la disolución e hidrólisis de al menos un precursor de silicio;

(b)

la preparación de al menos una disolución y/o dispersión de al menos una sustancia seleccionada de un grupo que consiste en partículas bioactivas, fármacos y péptidos, así como cualquiera de sus combinaciones;

(c)

la mezcla de la disolución obtenida en la etapa (a) con la al menos una disolución y/o dispersión obtenida en la etapa (b);

(d)

la aplicación de la mezcla obtenida en la etapa (c) sobre al menos un sustrato dando lugar a un sustrato recubierto;

(e)

el secado y curado del sustrato recubierto obtenido en la etapa (d).
2.

Procedimiento, de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una etapa adicional (f) de funcionalización de la superficie del recubrimiento sol-gel obtenido en la etapa (e) mediante la adición de al menos un compuesto organosilano caracterizado porque comprende al menos un grupo funcional capaz de reaccionar con péptidos y/o proteínas.
3.

Procedimiento, de acuerdo a la reivindicación 2, caracterizado porque comprende una etapa adicional (g) de anclaje de al menos un péptido y/o proteína a una superficie funcionalizada obtenida en la etapa (f).
4.

Procedimiento, de acuerdo a la reivindicación 3, donde la etapa adicional (g) de anclaje de al menos un péptido y/o proteína a la superficie funcionalizada obtenida en la etapa (f) se lleva a cabo mediante la adición de al menos una disolución del péptido y/o proteína en una proporción comprendida entre 0.1 y 0.2 mg/ml.
5.

Procedimiento, de acuerdo a la reivindicación 3 o 4, caracterizado porque comprende una etapa adicional de protección del péptido y/o proteína anclada a la superficie funcionalizada obtenida en la etapa (f) mediante el depósito de al menos un segundo recubrimiento sol-gel obtenido en condiciones de pH neutro y curado a temperatura ambiente.
6.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el precursor de silicio consiste en un compuesto organosilano seleccionado de un grupo que consiste en epoxisilano, alquilaminosilano, vinilsilano y metacriloxisilano, así como cualquiera de sus combinaciones.
7.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, donde el precursor de silicio es seleccionado de un grupo que consiste en tetraetilortosilicato; glicidoxipropiltrimetoxisilano; aminoetilaminopropiltrimetoxisilano; metiltrietoxisilano; viniltrietoxisilano; metacriloxipropiltrimetoxisilano; aminopropiltrimetoxisilano, mercatopropiltrimetoxisilano; metiltrimetoxisilano; así como cualquiera de sus combinaciones.
8.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde en la etapa (a) la disolución del al menos un precursor de silicio se lleva a cabo en al menos un disolvente seleccionado de un grupo que consiste en alcoholes primarios, alcoholes secundarios y alcoholes terciarios.
9.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde en la etapa (a) la hidrólisis del al menos un precursor de silicio se lleva a cabo en al menos una disolución acuosa de ácido nítrico.
10.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde en la etapa (a) la disolución es sometida a agitación durante un tiempo comprendido entre 90 minutos y 2 horas.
11.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, donde la etapa (b) comprende la aplicación de ultrasonidos durante un tiempo comprendido entre 1 y 5 minutos.
12.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, donde en la etapa (b) la partícula bioactiva se trata de hidroxiapatita en una proporción de un 10% en peso respecto al porcentaje de precursores de silicio.
13.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, donde en la etapa (b) el fármaco se trata de procaína en una proporción inferior a un 20% en peso respecto al porcentaje de precursores de silicio.
14.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, donde en la etapa (d) la aplicación de la mezcla obtenida en la etapa (c) sobre al menos un sustrato se lleva a cabo por inmersión, pulverización o centrifugado.
15.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, donde en la etapa (e) el secado se lleva a cabo durante un tiempo comprendido entre 5 y 20 min a una temperatura de entre 50ºC y 70ºC, seguido de una rampa de calentamiento hasta la temperatura de curado.
16.

Procedimiento, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, donde en la etapa (e) el curado se lleva a cabo a una temperatura de entre 100 y 140ºC y durante un tiempo comprendido entre 60 y 120 minutos.
17.

Recubrimiento sol-gel polimérico obtenible a partir de un procedimiento de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
18.

Sustrato caracterizado porque comprende un recubrimiento sol-gel de acuerdo a la reivindicación 17.
19.

Sustrato, de acuerdo a la reivindicación 18, donde el espesor del recubrimiento sol-gel se encuentra comprendido entre 0.5 y 4 µm.
20.

Uso de un recubrimiento de acuerdo a la reivindicación 17 en aplicaciones biomédicas.
21.

Uso, de acuerdo a la reivindicación 20, donde la aplicación biomédica consiste en un implante.
22.

Procedimiento de control de la liberación de al menos una sustancia seleccionada de un grupo que consiste en partículas bioactivas, fármacos, péptidos y/o proteínas, así como cualquiera de sus combinaciones, estando dicha sustancia comprendida en un recubrimiento sol-gel polimérico según la reivindicación 17.
23.

Procedimiento de control, según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende el control de la etapa de curado del proceso de obtención de dicho recubrimiento sol-gel polimérico.
24.

Procedimiento de control, según la reivindicación 22 o 23, donde el control de la etapa de curado se lleva a cabo a partir de la caracterización del recubrimiento sol-gel polimérico.
25.

Procedimiento de control, de acuerdo a la reivindicación 24, donde la caracterización del recubrimiento sol-gel polimérico se caracteriza porque comprende las siguientes etapas:

ES 2 384 762 Al

(i)

preparar el recubrimiento sol-gel polimérico;

(j)

variar las condiciones de curado del recubrimiento sol-gel polimérico;

(k)

estudiar la evolución de la temperatura de transición vítrea del recubrimiento sol-gel;

(l)

definir el proceso de curado.
26.

Procedimiento de control, de acuerdo a la reivindicación 25, donde la variación de las condiciones de curado se lleva a cabo desde un curado no severo a una temperatura comprendida entre 35 y 110ºC a un curado severo a una temperatura comprendida entre 110 y 150ºC.
27.

Procedimiento de control, de acuerdo a la reivindicación 25 o 26, donde la variación de las condiciones de curado se lleva a cabo en el interior de al menos una cápsula que es introducida en al menos un calorímetro diferencial de barrido.
28.

Procedimiento de control, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, donde el estudio de la evolución de la temperatura de transición vítrea del recubrimiento sol-gel se lleva a cabo en al menos un calorímetro diferencial de barrido.

ES 2 384 762 Al

ES 2 384 762 Al

ES 2 384 762 Al

ES 2 384 762 Al

ES 2 384 762 Al

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

N.º solicitud: 201031831

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 13.12.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

DOCUMENTOS RELEVANTES

Categoría

56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

X

BRASACK I. et al. Biocompatibility of Modified Silica-Protein Composite Layers, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2000, Vol. 19, Nºs 1-3, pp. 479-482. 1-12,14-25

X

DAMIA, Ch. et al. Bioactive obtained at room temperature with hydroxyapatite and polysiloxanes. Materials Letters, 2006, Vol. 60, pp. 3192-3196. 1-12,14-25

X

REINER T. et al. Protein incorporation within Ti scaffold for bone ingrowth using Sol-gel SiO2 as a slow release carrier. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 2008, Vol. 19, Nº 2, pp. 583-589. 1-12,14-25

X

RADIN S. et al. Controlled release of vancomycin from thin sol–gel films on titanium alloy fracture plate material, Biomaterials, 2007, Vol. 28, pp. 1721-1729. 1-12,14-25

A

CORNU, J.F. et al. Structural evolution of an organic/inorganic oxide glass studied by differential scanning calorimetry and mechanical spectroscopy. Journal of Physique IV, 1992, Vol. 2, pp. C2-131-C2-134. <DOI: 10.1051/jp4:1992215> 1-25

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

Fecha de realización del informe 22.02.2012

Examinador M. C. Bautista Sanz Página 1/5

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201031831

CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD

A61L27/34 (2006.01) A61L27/54 (2006.01) A61L31/10 (2006.01) A61L31/16 (2006.01) C23C18/02 (2006.01) C09D183/04 (2006.01)

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

A61L, C23C, C09D

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)

INVENES, EPODOC, WPI, NPL, XPESP, HCAPLUS

Informe del Estado de la Técnica Página 2/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031831

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 22.02.2012

Declaración

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

Reivindicaciones 9,10,12,13,15,16,22-25 Reivindicaciones 1-8, 11, 14, 17-21 SI NO

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

Reivindicaciones 13 Reivindicaciones 1-12, 14-25 SI NO

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

Base de la Opinión.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031831

1. Documentos considerados.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

Documento

Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

D01

BRASACK I. et al. Journal of Sol-Gel Science and Technology, Vol. 19, Nºs 1-3, pp. 479-482. 2000

D02

DAMIA, Ch. et al. Materials Letters, Vol. 60, pp. 3192-3196. 2006

D03

REINER T. et al. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, Vol. 19, Nº 2, pp. 583-589. 2008

D04

RADIN S. et al. Biomaterials, 2007, Vol. 28, pp. 1721-1729. 2007
2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

El objeto de la invención es un procedimiento de obtención de un recubrimiento sol-gel polimérico a partir de un precursor de silicio, el recubrimiento y sustrato recubierto así como su uso en aplicaciones médicas, especialmente implantes.

NOVEDAD (Art. 6.1. ley 11/1986 de Patentes)

El documento D01 divulga un procedimiento de recubrimiento de un sustrato de titanio con una capa de sílice obtenida por un proceso sol-gel que lleva incorporada una proteína tal como colágeno, gelatina e hidrolizado de colágeno para aplicaciones biomédicas. La tabla 1 (página 480) muestra en el ejemplo 11 el caso concreto de recubrimiento del sustrato con un sol mixto de tetraetilortosilicato (TEOS) con glicidoxipropiltrimetoxisilano (GLYMO) y gelatina. El procedimiento consiste en la preparación del sol de tetraetilortosilicato (TEOS) y glicidoxipropiltrimetoxisilano (GLYMO) en 1,4-dioxano y medio ácido (HCl), mezclado del sol obtenido con una solución de gelatina acuosa al 4% y recubrimiento por inmersión de un sustrato de titanio seguido de secado al aire. De esta forma, se obtienen recubrimientos entre 0,3 y 0,5 micrómetros. Ver Apartado 2: Experimental.

En vista a lo divulgado en el documento D01, las reivindicaciones 1-4, 6, 7, 14, 17-21 carecen de novedad.

El documento D02 divulga un método para recubrir un sustrato metálico con hidroxiapatita suspendida en un gel polimérico de ormosil realizado con una mezcla equimolecular de silanos con funcionalidad epoxi y amino. Para ello se mezcla la hidroxiapatita con una solución formada previamente por [3-2-aminoetillamino)propil]trimetoxisilano y glicidoxipropiltrimetoxisilano en un disolvente agua/etanol. Los sustratos metálicos con los recubrimientos de hidroxiapatita tienen aplicación en implantes. Ver Apartado 2: Materiales y Métodos.

En vista a lo divulgado en el documento D02, las reivindicaciones 1-4, 6-8, 14, 17-21 carecen de novedad.

El documento D03 divulga un procedimiento de recubrimiento de una estructura porosa de titanio para andamiajes (scaffolds) para el crecimiento de hueso con un sol de sílice portador de una proteína biológicamente activa. El procedimiento consiste en la hidrólisis y policondensación de tetrametilortosilano en medio H2O/HCl y mezclado con una solución tampón de la proteína (STI) que es agitada con ultrasonidos. Los recubrimientos presentan espesores entre 1,5 y 2,5 micrómetros. Ver páginas 584, 586.

En vista a lo divulgado en el documento D03, las reivindicaciones 1, 4, 6, 7, 11, 14, 17-21 carecen de novedad.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/5

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031831

El documento D04 se refiere a un procedimiento de recubrimiento de sustratos metálicos (aleación de titanio) con el antibiótico vancomicina en una matriz de polisiloxano obtenida por el procedimiento sol-gel. La síntesis del sol realiza con mezclado y agitación de tetrametilortosilano (TEOS), etanol, agua y HCl durante 2 horas. A esto se le añadieron soluciones de vancomicina en agua en concentraciones de 0%, 3%, 5%, 10% y 20%. El recubrimiento del sustrato se hace por inmersión del mismo en el sol obtenido con la vancomicina y secado pudiéndose realizar recubrimientos adicionales en soluciones de pH>=7. Ver página 1722.

En vista a lo divulgado en el documento D04, las reivindicaciones 1, 4, 5, 7, 8, 11, 14, 17-21 carecen de novedad.

En consecuencia, la invención tal y como se define en las reivindicaciones 1-8, 11, 14, 17-21 carece de novedad según lo divulgado en los documentos D01 a D04.

ACTIVIDAD INVENTIVA (Art.8.1. ley 11/1986 de Patentes)

En relación a las reivindicaciones dependientes 9, 10, 12, 15 y 16 que recogen condiciones experimentales en las que se puede llevar a cabo el procedimiento para obtención del recubrimiento se considera que son simples alternativas ampliamente conocidas en el campo de la técnica a la que pertenece la invención y que un experto en la materia seleccionaría sin el ejercicio de un esfuerzo inventivo.

En lo que respecta a las reivindicaciones 22 a 25, relativas al procedimiento de control de la etapa de curado para hacer el seguimiento de la liberación de la sustancia bioactiva, se considera que carecen de actividad inventiva dado que se trata de la enumeración de operaciones de un método de optimización de variables que entra dentro de la práctica rutinaria de un experto en la materia. Así mismo el rango de temperaturas ensayado y el procedimiento de ensayo son los habitualmente utilizados en los procesos sol-gel.

Por lo tanto, las reivindicaciones 9, 10, 12, 15, 16 y 22 a 25 carecen de actividad inventiva.

NOVEDAD y ACTIVIDAD INVENTIVA

En cuanto a la reivindicación 13 relativa a la adición de procaína como fármaco en el recubrimiento sol-gel no se ha encontrado divulgado en el estado de la técnica (documentos D01 a D05) un procedimiento de obtención de un recubrimiento de procaína en proporción inferior al 20% en una red de sílice o sílice modificada procedente de un proceso sol-gel como el recogido en esta reivindicación.

Por lo tanto, la reivindicación 13 cumple con los requisitos de novedad y actividad inventiva según los artículos 6.1. y 8.1. de la ley 11/1986 de Patentes.

Informe del Estado de la Técnica Página 5/5