ES2603273T3 - Proceso para producir partículas cargadas con factores de crecimiento, así como las partículas así obtenidas - Google Patents
Proceso para producir partículas cargadas con factores de crecimiento, así como las partículas así obtenidas Download PDFInfo
- Publication number
- ES2603273T3 ES2603273T3 ES08846101.7T ES08846101T ES2603273T3 ES 2603273 T3 ES2603273 T3 ES 2603273T3 ES 08846101 T ES08846101 T ES 08846101T ES 2603273 T3 ES2603273 T3 ES 2603273T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- bmp
- corpuscular
- growth factors
- particles
- process according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
- A61L27/425—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of phosphorus containing material, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
- A61L27/427—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of other specific inorganic materials not covered by A61L27/422 or A61L27/425
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P19/00—Drugs for skeletal disorders
- A61P19/08—Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
- A61L2300/414—Growth factors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
Abstract
Proceso para preparar material inorgánico corpuscular cargado con factores de crecimiento, que consiste en tratar un material inorgánico corpuscular formado por hidroxilapatito, fosfato tricálcico, carbonato cálcico, óxido de luminio o mezclas de ellos con factores de crecimiento en solución acuosa tamponada en el intervalo ácido entre pH 4 y 5 durante un periodo de tiempo de al menos 30 minutos, separarlo de la solución acuosa tamponada y lavarlo como mínimo una vez con al menos el mismo volumen de una solución tampón libre de factores de crecimiento.
Description
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
DESCRIPCION
Proceso para producir partmulas cargadas con factores de crecimiento, as^ como las partmulas as^ obtenidas
La presente invencion se refiere a un proceso para producir material corpuscular (partmulas) cargado con factores de crecimiento, a las partmulas asf obtenidas y a su uso para mejorar la incorporacion de los materiales de implante en la sustancia osea, sobre todo en el caso de los materiales metalicos o ceramicos empleados en implantes tales como huesos y articulaciones artificiales, implantes dentales o incluso implantes de tamano minusculo.
La implantacion de huesos o articulaciones artificiales ha adquirido en los anos recientes una importancia creciente, p.ej. para el tratamiento de displasias o luxaciones de las articulaciones o de enfermedades que pueden aparecer por el desgaste de las articulaciones debido a malas posiciones de las mismas. La funcion de los implantes y de los materiales utilizados para su elaboracion - que ademas de metales como el titanio o aleaciones metalicas tambien pueden comprender ceramica o plasticos como el teflon o las polilactidas - se han ido mejorando continuamente, de manera que tras un proceso de curacion efectivo los implantes pueden alcanzar en el 90-95% de los casos una duracion de 10 anos.
A pesar de estos progresos y de los mejores metodos operativos, una implantacion sigue siendo una intervencion difmil y gravosa, sobre todo porque conlleva un lento proceso de cicatrizacion del implante que suele comprender varios meses de estancias clmicas y curas, incluyendo las medidas de rehabilitacion. Ademas de los dolores, la duracion del tratamiento y la separacion del entorno habitual son grandes molestias para el paciente. Asimismo, el lento proceso de curacion es causa de elevados costes de personal sanitario por la necesidad de una asistencia intensiva.
En los ultimos anos ha aumentado significativamente la comprension de los procesos a nivel molecular que requiere la incorporacion de un implante. Para que un implante sea compatible con los tejidos es decisiva su compatibilidad estructural y superficial. En sentido estricto la biocompatibilidad solo depende de la superficie. Las protemas tienen un papel importante en todos los niveles de la integracion. Como se explica seguidamente, durante la operacion de implantacion determinan todo el desarrollo de la cicatrizacion del implante mediante la formacion de una capa inicial de protemas que se adsorbe y sobre la cual se establecen mas tarde las primeras celulas.
Durante la interaccion molecular entre el implante - tambien denominado biomaterial - y los tejidos se producen multiples reacciones que parecen seguir un orden jerarquico riguroso. Como primera reaccion biologica tiene lugar la adsorcion de protemas a la superficie del biomaterial. A continuacion, moleculas individuales de protemas de la capa proteica formada se transforman en moleculas senalizadoras presentadas en la superficie - por ejemplo mediante variaciones de conformacion - o se liberan mediante reacciones catalfticas (proteoltticas) en forma de fragmentos proteicos que actuan como moleculas senalizadoras.
En la fase siguiente se produce la colonizacion celular desencadenada por las moleculas senalizadoras, la cual puede incluir una serie de celulas tales como leucocitos, macrofagos, inmunocitos, y finalmente tambien celulas de tejidos (fibroblastos, fibrocitos, osteoblastos, osteocitos). En esta fase juegan un papel decisivo otras moleculas senalizadoras, los denominados mediadores, como p.ej. citocinas, quimiocinas, morfogenos, hormonas tisulares y hormonas autenticas. Por ultimo, si hay biocompatibilidad, el implante se integra en todo el organismo e idealmente se logra un implante permanente.
A la luz de los trabajos realizados en los ultimos anos a nivel molecular de la osteogenesis, han cobrado creciente importancia las moleculas de senalizacion qmmica, las denominadas “protemas morfogenicas del hueso” (BMP-1- bMp-15), que influyen en el crecimiento oseo. Las BMP (en especial BMP-2 y BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMp-7) son protemas osteoinductivas que estimulan la formacion y consolidacion osea promoviendo la proliferacion de celulas precursoras y su diferenciacion en osteoblastos. Ademas favorecen la formacion de fosfatasa alcalina, receptores hormonales, sustancias espedficas del hueso como el colageno de tipo 1, la osteocalcina, la osteopontina, y por ultimo la mineralizacion.
En este proceso las moleculas BMP regulan las tres reacciones clave: la quimiotaxis, la mitosis y la diferenciacion de las correspondientes celulas precursoras. Asimismo las BMP tienen un papel importante en la embriogenesis, la organogenesis del hueso y otros tejidos, cuyas celulas finales conocidas son los osteoblastos, los condroblastos, los mioblastos y las celulas musculares lisas (inhibicion de la proliferacion por BMP-2).
Hasta ahora se conocen 15 BMP, incluyendo multiples isoformas. Exceptuando la BMP-1, las BMP pertenecen a la superfamilia del “factor de crecimiento transformador-beta” (TGF-p), de la cual se detectaron receptores espedficos en las superficies de las respectivas celulas. Como ha demostrado el uso efectivo de BMP-2 y/o BMP-7 humanas recombinantes en ensayos de procesos de consolidacion defectuosos en ratas, perros, conejos y monos, no parece existir ninguna especificidad de especie.
Del estado tecnico se conocen multiples trabajos en el campo de los materiales y partmulas cargadas que se usan para favorecer el crecimiento de la sustancia osea. Los estudios sobre las uniones de la BMP-2 al hidroxilapatito
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
(HAP) se remontan a los ongenes de la investigacion de las BMP, cuando Urist comprobo en 1984 que las BMP se pueden purificar cromatograficamente en una columna de hidroxilapatito. Tambien en el mismo ano Urist describio un agregado de BMP y TCP que induda la formacion de cartflago en ratones (US 4,596,574). En los siguientes 20 anos aparecio una serie de trabajos sobre el uso de una combinacion de fosfatos de calcio (hidroxilapatito, fosfato tricalcico) con BMP-2, en los que se describfa entre otras cosas que la BMP-2 se mezcla en una proporcion definida con colageno o hidroxilapatito (HAP) y la combinacion se liofiliza inmediatamente y se utiliza tras la liofilizacion. En otro trabajo se estudia la adsorcion de rhBMP-2, desnaturalizada en presencia de un agente de desnaturalizacion como la urea, al hidroxilapatito. Sin embargo, incluso en condiciones tan drasticas, solo se unen al hidroxilapatito cantidades muy pequenas de BMP-2.
En el estado tecnico (K. Zurlinden y otros, Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2005, 36, n° 12) se revela ademas que la ubiquitina y la rhBPM-2 se pueden inmovilizar sobre hidroxilapatito una vez activadas qmmicamente.
Actualmente la BMP-2 se puede aplicar terapeuticamente como Induct Os® (Wyeth) sobre una “esponja de colageno absorbible” o en forma del Ossigraft® (Stryker). Sin embargo estos materiales tienen en comun que la concentracion de BMP empleada por unidad de volumen es relativamente pequena, en concreto una demanda volumetrica ~ 2 ml de partfculas o de “esponja” para 1 mg de BMP-2. Solamente pueden disolverse mayores cantidades de BMP-2 en condiciones no fisiologicas, tales como valores extremos de pH en el intervalo alcalino o acido, o en presencia de detergentes a pH neutro. En muchos casos estas cantidades no son suficientes para una aplicacion de la BMP-2 adecuada al tamano de la lesion ni para una estimulacion optima del crecimiento oseo, sobre todo en presencia de otros materiales de sustitucion osea. Ademas, en estas formas de aplicacion es perjudicial que la BMP-2 solo este disponible simultaneamente para el organismo en una unica fase temprana de liberacion (“fase de aceleracion”) a causa de una insuficiente union al colageno.
La presente invencion abajo descrita esta basada en la observacion de que mediante la adsorcion de BMP-2 a un material corpuscular - constituido especialmente por material inorganico de sustitucion osea como hidroxilapatito, fosfato tricalcico, carbonato calcico, oxido de aluminio o mezclas de ellos, sobre todo bi- o trifasicas - se puede obtener sobre la fase solida una mayor cantidad de BMP, en particular de BMP-2 por fraccion volumetrica, respecto a los materiales arriba citados, si la etapa de adsorcion se efectua durante un periodo de tiempo suficientemente largo de al menos 30 minutos y a un valor de pH controlado entre 4 y 5. Tras la etapa de adsorcion tiene lugar como segunda etapa, al menos, un crecimiento extensivo con una solucion tampon exenta de factor de crecimiento oseo cuyo volumen es igual como mmimo al volumen empleado de fase solida, preferiblemente con un volumen de lfquido al menos 10 veces superior. De esta manera se puede asegurar la eliminacion de la cantidad de BMP-2 disuelta en la fase lfquida. Asf se puede reducir claramente la llamada fase de aceleracion al 1-2% de la cantidad de BMP-2 adsorbida. Ello permite aplicar dosis elevadas de BMP-2 sobre una minima area. El recubrimiento de la superficie en solucion acuosa tamponada tiene lugar en el intervalo acido entre pH 4 y 5, sobre todo a pH 4,5. Ademas es conveniente que el material corpuscular sea biorresorbible.
En el proceso de la presente invencion, la adsorcion como forma de union qmmica debe distinguirse de:
• Mezcla/combinacion con HAP o con TCP (= mezcla)
• Inclusion/atrapamiento, p.ej. en poros
• Incorporacion: p.ej. mediante liofilizacion del lfquido y precipitacion en el material
• Recubrimiento de metales o materiales ceramicos, tras lo cual se sumergen partfculas o piezas de moldeo p.ej. en una solucion de BMP e inmediatamente se someten a un secado para eliminar la solucion [por tanto la BMP-2 seca sobre la superficie formando una capa (= adhesion, no adsorcion)]
En las condiciones del proceso de la presente invencion se absorbe sobre la superficie una elevada cantidad de factor de crecimiento oseo que no puede eliminarse de las partfculas por lavado. En estudios de fijacion de BMP-2 (tabla 1) a distintos hidroxilapatitos llevados a cabo por los presentes inventores se encontro sorprendentemente que las BMP, en concreto la BMP-2, se pueden unir linealmente al fosfato calcico en grandes cantidades, dentro de un amplio intervalo.
Tabla 1
- Adsorcion de BMP-2 (a pH 4,5) y desorcion de BMP-2 (a pH 7,4) en diferentes materiales granulados de
- sustitucion osea
- BMP-2 en receta
- Algisorb® (80% TCP, Algipore® (98% HAP) Bonit® (13% SiO2, NuOss® (HAP, bovino)
- de incubacion
- 20% HAP) 52% HAP, 35% TCP)
- Control APS Control APS Control APS Control APS
- Adsorcion de BMP-2, mg/g
- 0,1
- 0,53 0,78 0,58 0,81 0,26 0,23 0,45 0,69
- 0,2
- 1,06 1,54 1,27 1,52 0,52 0,39 0,61 1,16
- 0,3
- 1,35 2,14 1,52 2,27 0,67 0,52 0,98 1,41
- Desorcion, t-i/2, dfas
- Vida media
- 20,4 31,6 10,1 5,4 28,2 30,8
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
En la tabla 1 estan representados los resultados de los ensayos de adsorcion a pH 4,5 (acetato Na 20 mM, pH 4,5), en los cuales la adsorcion/incubacion se realiza durante un periodo de tiempo de al menos 30 minutos (t-i/2 = 16 d), preferiblemente durante al menos 1-2 horas (t-i/2 = 19 d) y con especial preferencia durante al menos 4-6 horas (t1/2 = 20 d). Los tiempos de vida media mas largos se observaron para incubaciones de 15-17 (t-i/2 = 23 d).
Tras la adsorcion de la BMP-2 sobre el material corpuscular se mide la liberacion (desorcion). Para ello las muestras se transfieren a 2 ml de tampon (Tris/HCl 50 mM, NaCl 150 mM, pH 7,4). Tras unos tiempos prefijados las muestras se extraen, se lavan en 3 x 2 ml de tampon (Tris/HCl 50 mM, NaCl 150 mM, pH 7,4) y se miden en un contador y. Despues se transfieren a 2 ml de tampon fresco para el siguiente periodo de liberacion. La cantidad de BMP-2 inmovilizada se determina mediante el uso de protema marcada radiactivamente con yodo 125 y la medicion en el contador y.
Todos los materiales de sustitucion osea se incubaron a temperatura ambiente con la concentracion indicada de BMP-2 en tampon de acetato Na 20 mM, pH 4,5 durante 15 horas. La desorcion se determino en Tris/HCl 50 mM, NaCl 150 mM, pH 7,4. Los tiempos de vida media de la liberacion en la llamada “fase de aceleracion” - que solo afecta al 1-2% de la cantidad de BMP-2 adsorbida - fueron de 0,4-1,1 dfas (no representados). APS: aminopropil- trietoxisilano (no incluido en la presente invencion); Algipore® (densidad ~ 0,63 g/cm3; 1,3 x 104 partfculas/g) y Algisorb® (densidad ~ 0,63 g/cm3; 1,3 x 104 partfculas/g) de la firma Algoss GmbH, Viena; Bonit®, de la firma DOT GmbH, Rostock; matriz de colageno NuOss®, de la firma ACE Surgical Supply Co. (Brockton, MA, USA).
La presente invencion se ilustra con mayor detalle mediante las figuras adjuntas:
Figura 1: muestra la ultraestructura de una partfcula de Algipore® obtenida de algas calcareas (la barra de escala corresponde a 10 pm. El Algisorb® posee la misma estructura. (De “Bone Augmentation in Oral Implantology [Acrecimiento oseo en implantolog^a oral]", Khoury, F. y otros, pagina 349, 2007, ediciones Quintessenz GmbH, Berlin);
Figura 2: deteccion de la actividad biologica de la rhBMP-2 adsorbida sobre Algisorb (C y D) en el cultivo con celulas MC3T3-E1:
A. Algisorb, control negativo - no hay rhBMP-2 soluble en el medio;
B. Algisorb, control positivo - adicion de 50 nM de rhBMP-2 soluble al medio;
C. rh BMP-2 adsorbida sobre Algisorb - (~ 0,5 mg rhBMP-2 por g de Algisorb) (mantenido humedo);
D. rh BMP-2 adsorbida sobre Algisorb - (~ 0,5 mg rhBMP-2 por g de Algisorb) (secado);
Figura 3A: adsorcion hidrofila e hidrofoba de rhBMP-2; y
Figura 3B: liberacion de rhBMP-2 (reaccion de primer orden).
La fig. 1 muestra una fotograffa al microscopio electronico del Algipore® microestructurado procedente de una alga calcarea (de la firma Algoss GmbH, Viena), el cual tiene un comportamiento de incorporacion y resorcion mejor que otros tipos de hidroxilapatito. El CaCO3 original del alga calcarea roja Cochlearia officinalis esta reemplazado por hidroxilapatito (HAP) (Algipore®) o fosfato tricalcico (TCP) (Algisorb®) [1].
Tal como se muestra en la figura 2, la actividad biologica de la rhBMP-2 adsorbida sobre Algisorb se pudo detectar en el cultivo con celulas MC3T3-E1. Para ello se sembraron en condiciones esteriles 5 x 105 celulas MC3T3-E1 recien tripsinizadas sobre partfculas de Algisorb fijadas por el lado inferior con adhesivo de fibrina en los pocillos de una placa de microvaloracion de 48 pocillos y se incubaron en medio Alpha-MEM (Gibco) con SBF al 10%. 6-12 h despues el medio de las celulas desarrolladas de forma confluente sobre las plaquitas se sustituyo por medio Alpha- MEM fresco con 1% de SBF y las celulas siguieron creciendo durante 6 dfas sobre el control de Algisorb o sobre Algisorb (no funcionalizado con APS) con BMP-2 adsorbida. Despues de los 6 dfas, las partfculas de Algisorb colonizadas por las celulas se lavaron con tampon de fosfato Dulbecco y se fijaron con paraformaldehido al 2%. La fosfatasa alcalina (colorante fluorescente verde) se fotografio y se determino con el kit de deteccion de fosfatasa ELF-97 (Molecular Probes, Inc., Oregon, USA) bajo un microscopio de fluorescencia (Nikon Eclipse E400, camara de 10 megapfxeles, Nikon GmbH, Dusseldorf, Alemania, longitud de onda de excitacion 345 nm, longitud de onda de emision 530 nm).
En la figura 3 se puede apreciar lo siguiente respecto a las propiedades de la fase solida de alta densidad cargada con BMP-2 segun la presente invencion. A partir de un numero s 1,3 x 104 de partfculas/g de Algisorb, para una carga de rhBMP-2 de 6,7 mg/g se puede calcular que hay 0,5 pg de rhBMP-2 unidos a cada partfcula. Esto significa que bastan 2 partfculas (= 1 pg) para producir una induccion osea significativa en un ensayo con ovejas [2].
Segun los conocimientos de los presentes inventores las mejores propiedades del Algipore residen en el sistema de poros interconectados y en la existencia de partfculas de hidroxilapatito isotropas (es decir amorfas) al contrario que el hidroxilapatito altamente cristalino de Bio-Oss (de la firma Geistlich). La variante que contiene fosfato tricalcico, el Algisorb®, tiene segun los estudios efectuados hasta la fecha un comportamiento de resorcion aun mejor que el Algipore.
El comportamiento de fijacion no es exclusivo del Algipore y del Algisorb, en otros tipos de hidroxilapatito tambien se encuentra un comportamiento semejante. La peculiaridad del Algipore y del Algisorb es que las cantidades fijadas puede ser de 1-2 mg/g y superiores. Tales valores no eran conocidos hasta la fecha en el estado tecnico. El proceso
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
de la presente invencion permite obtener mas de 7 mg de BMP2/g de partmula (2,8-4,4 mg/cm3) (fase solida de alta densidad cargada con bMP-2).
De la referencia [1] se pueden obtener informaciones sobre los materiales Algipore y Algisorb utilizados conforme a la presente invencion. Entre ellos se puede emplear especialmente segun la presente invencion el Algipore®: 98% de hidroxilapatito HA - monofasico, y el Algisorb®: 80% de fosfato tricalcico p-TCP, 19,3% de HA, 0,7% de calcita, CaCO3 - bi/trifasico. Del ultimo se pueden usar todas las variantes bi/trifasicas de p-TCP y HA con igual estructura electromicroscopica. En ellas el contenido de calcita es del 0,3-0,7%.
Las investigaciones de los presentes inventores sobre las propiedades de la fase solida de alta densidad cargada con BMP-2 han dado como resultado que a partir de un numero s 1,3 x 104 de partmulas/g de Algisorb, para una carga de rhBMP-2 de 6,7 mg/g (fig. 1) se puede calcular que hay 0,5 |jg de rhBMP-2 unidos a cada partmula. Esto significa que bastan 2 partmulas (= 1 jg) para producir una induccion osea significativa en un ensayo con ovejas [2]. Asf se puede aplicar rhBMP-2 in vivo y clmicamente de forma nueva y racional, sin perdidas por difusion.
La preparacion de la fase solida de alta densidad cargada con BMP-2 conforme a la presente invencion corresponde entonces a un nivel en que el contenido de BMP-2 por unidad de volumen es superior a la concentracion que se puede alcanzar en soluciones acuosas. Para ello las soluciones tamponadas de BMP, preferentemente de BMP-2, se usan preferiblemente a una concentracion de 0,1 hasta 1,5 mg/ml de solucion tampon, sobre todo de 0,5 hasta 1,5 mg/ml de solucion tampon. Una solucion tampon con esta concentracion de BMP se anade a las partmulas en una cantidad apropiada para obtener la carga deseada en mg de BMP por g de partmula. Por ejemplo, si se desea una carga de 2,5 mg de BMP por g de partmula, hay que anadir 5 ml de una solucion tampon que contenga 1 mg de BMP por ml a 2 g de partmulas. No obstante, si el volumen de la preparacion aumenta respecto a la pesada, por ejemplo el cuadruple, entonces solo se fijan 7 mg/g de partmula en vez de 10 mg/g de partmula.
Otros estudios aun no concluidos de los presentes inventores demuestran que se pueden alcanzar valores mas altos (desde 4-5 mg de BMP hasta 8-10 mg de BMP por g de partmula). Por lo tanto se puede usar una cantidad en ml de solucion tampon ajustada a la concentracion de su contenido en BMP. Por consiguiente, para la aplicacion de las partmulas cargadas con factores de crecimiento oseo segun la presente invencion es suficiente el uso de unos pocos granulos del compuesto BMP-HAP (p.ej. junto con un implante o en un acrecimiento oseo del seno maxilar) para producir una induccion osea. Los ensayos in vitro de los presentes inventores demuestran que la BMP-2 unida al hAp es biologicamente activa. Actualmente los presentes inventores estan llevando a cabo otras pruebas con ovejas.
Para evitar la fase de aceleracion, es decir la liberacion excesiva de factores de crecimiento oseo no adsorbidos en la superficie de las partmulas, sino simplemente depositados sobre ella, tras la etapa de adsorcion las partmulas se lavan preferiblemente 3 veces con un volumen 10 veces superior al del material corpuscular en una solucion tampon exenta de factores de crecimiento oseo (tampon de acetato Na 20 mM, pH 4,5). Despues tiene lugar un lavado quintuple en tampon de PBS de pH 7,4 (NaCl 137 mM, Na2HPO4 8,1 mM, KCl 2,7 mM, KH2PO41,5 mM, pH 7,4).
El aporte de la fase solida de alta densidad cargada con BMP permite aplicar especialmente la rhBMP-2 in vivo y clmicamente de forma nueva y racional, sin perdidas por difusion. Se ha comprobado que, una vez liofilizada, la fase solida de alta densidad cargada con BMP-2 se puede almacenar durante varias semanas sin que pierda actividad (vease fig. 2). Los primeros estudios de los presentes inventores demuestran que la fase solida de alta densidad cargada con BMP se puede conservar almacenada hasta 1-2 anos. Durante este tiempo se mantiene la actividad biologica de la BMP gracias, segun los presentes inventores, al uso preferente de los materiales en condiciones esteriles.
Literatura
[1] Spassova, E., Gintenreiter, S., Halwax, E., Moser, D., Schopper, C., & Ewers, R. (2007) Chemistry, Ultrastructure and Porosity of Monophasic and Biphasic Bone Forming Materials Derived from Marine Algae [Qumica, ultraestructura y porosidad de materiales monofasicos y bifasicos formadores de hueso procedentes de algas marinas], Materialwiss. Werkstofftech., 38, 1027-1034.
[2] Lichtinger, T.K., Muller, R.T., Schurmann, N., Wiemann, M., Chatzinikoleidou, M., Rumpf, H.M., & Jennissen, H.P. (2001) Osseointegration of Titanium Implants by Addition of Recombinant Bone Morphogenetic Protein 2 (rhBMP-2) [Integracion osea de implantes de titanio mediante la adicion de la prote^na morfogenica de hueso 2 recombinante (rhBMP-2)]. Materialwiss. Werkstofftech., 32, 937-941.
Claims (8)
- 510152025REIVINDICACIONES1. Proceso para preparar material inorganico corpuscular cargado con factores de crecimiento, que consiste en tratar un material inorganico corpuscular formado por hidroxilapatito, fosfato tricalcico, carbonato calcico, oxido de aluminio o mezclas de ellos con factores de crecimiento en solucion acuosa tamponada en el intervalo acido entre pH 4 y 5 durante un periodo de tiempo de al menos 30 minutos, separarlo de la solucion acuosa tamponada y lavarlo como mmimo una vez con al menos el mismo volumen de una solucion tampon libre de factores de crecimiento.
- 2. Proceso segun la reivindicacion 1, en el cual el material corpuscular se seca despues de la etapa de lavado con la solucion tampon libre de factores de crecimiento.
- 3. Proceso segun la reivindicacion 2, en el cual la etapa de secado incluye una liofilizacion.
- 4. Proceso segun la reivindicacion 1, 2 o 3, en el cual la solucion acuosa tamponada tiene un valor de pH de 4,3 hasta 4,7, sobre todo de 4,5.
- 5. Proceso segun una de las reivindicaciones 1 hasta 4, en el cual el material corpuscular tiene un tamano de partfcula comprendido en el intervalo de 10 hasta 500 pm y una estructura de poros interconectados.
- 6. Proceso segun una de las reivindicaciones anteriores, en el cual se emplea BMP-2 o BMP-7 como factor de crecimiento.
- 7. Material corpuscular obtenible mediante el proceso segun una de las reivindicaciones anteriores.
- 8. Uso del material corpuscular segun la reivindicacion 7 para preparar una composicion farmaceutica destinada a incrementar el crecimiento oseo.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102007051914 | 2007-10-29 | ||
DE102007051914A DE102007051914A1 (de) | 2007-10-29 | 2007-10-29 | Verfahren zur Herstellung von mit Wachstumsfaktoren beladenen Partikeln sowie die so erhaltenen Partikel |
PCT/EP2008/064677 WO2009056567A2 (de) | 2007-10-29 | 2008-10-29 | Verfahren zur herstellung von mit wachstumsfaktoren beladenen partikeln sowie die so erhaltenen partikel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2603273T3 true ES2603273T3 (es) | 2017-02-24 |
Family
ID=40229930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES08846101.7T Active ES2603273T3 (es) | 2007-10-29 | 2008-10-29 | Proceso para producir partículas cargadas con factores de crecimiento, así como las partículas así obtenidas |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20100255042A1 (es) |
EP (1) | EP2209505B1 (es) |
JP (1) | JP5596548B2 (es) |
KR (1) | KR20100085982A (es) |
CN (1) | CN101883593A (es) |
AU (1) | AU2008320842B2 (es) |
CA (1) | CA2704123C (es) |
DE (1) | DE102007051914A1 (es) |
ES (1) | ES2603273T3 (es) |
HK (1) | HK1146812A1 (es) |
WO (1) | WO2009056567A2 (es) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102006060958A1 (de) | 2006-12-20 | 2008-06-26 | Jennissen, Herbert P., Prof. Dr. | Verfahren zur Herstellung einer Polymermatrix, daraus bestehende Implantate sowie deren Verwendung |
WO2012177759A1 (en) | 2011-06-20 | 2012-12-27 | Rdc Holdings, Llc | System and method for repairing joints |
US8998925B2 (en) | 2011-06-20 | 2015-04-07 | Rdc Holdings, Llc | Fixation system for orthopedic devices |
CN116764058A (zh) | 2012-07-27 | 2023-09-19 | 瑞思迈私人有限公司 | 患者接口与用于制造它的方法 |
KR101461159B1 (ko) * | 2013-01-29 | 2014-11-24 | 단국대학교 산학협력단 | 약물 전달층을 포함하는 임플란트의 제조방법 및 이를 포함하는 생체이식용 임플란트 조성물 |
KR101405859B1 (ko) | 2013-04-24 | 2014-06-12 | 오스템임플란트 주식회사 | pH 완충 물질과 술폰기를 갖는 유기 양친성 물질의 혼합 용액으로 코팅된 치과용 임플란트 및 그 제조방법 |
US10130678B2 (en) * | 2014-12-29 | 2018-11-20 | Bioventus, LLC. | Systems and methods for improved delivery of osteoinductive molecules in bone repair |
CN113226386A (zh) * | 2018-12-25 | 2021-08-06 | 奥梭瑞贝斯株式会社 | 具有由多种电纺纤维形成的棉絮状结构的骨再生材料 |
CN110368521B (zh) * | 2019-08-20 | 2022-08-19 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 三维成型的复合骨再生材料及其制备方法和应用 |
CN114404651A (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-29 | 中科南京绿色制造产业创新研究院 | 一种碳酸钙复合的二肽水凝胶支架及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4563489A (en) * | 1984-02-10 | 1986-01-07 | University Of California | Biodegradable organic polymer delivery system for bone morphogenetic protein |
US4596574A (en) | 1984-05-14 | 1986-06-24 | The Regents Of The University Of California | Biodegradable porous ceramic delivery system for bone morphogenetic protein |
MX9203083A (es) * | 1991-06-21 | 1994-08-31 | Genetics Inst | Formulaciones farmaceuticas de proteinas osteogenicas. |
US5385887A (en) * | 1993-09-10 | 1995-01-31 | Genetics Institute, Inc. | Formulations for delivery of osteogenic proteins |
US5741329A (en) * | 1994-12-21 | 1998-04-21 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Method of controlling the pH in the vicinity of biodegradable implants |
US6635269B1 (en) * | 1997-11-24 | 2003-10-21 | Morphoplant Gmbh | Immobilizing mediator molecules via anchor molecules on metallic implant materials containing oxide layer |
SE520688C2 (sv) * | 2000-04-11 | 2003-08-12 | Bone Support Ab | Ett injicerbart ersättningsmaterial för benmineral |
DE10037850A1 (de) * | 2000-08-01 | 2002-02-21 | Herbert P Jennissen | Verfahren zur Herstellung bioaktiver Implantatoberflächen |
WO2003043673A1 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Scil Technology Gmbh | Device having osteoinductive and osteoconductive properties |
GB0205868D0 (en) * | 2002-03-13 | 2002-04-24 | Univ Nottingham | Polymer composite with internally distributed deposition matter |
EP1462126A1 (en) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | BIOPHARM GESELLSCHAFT ZUR BIOTECHNOLOGISCHEN ENTWICKLUNG VON PHARMAKA mbH | Improved Osteoinductive Materials |
CN101052360B (zh) * | 2003-09-23 | 2012-05-16 | 奥索康公司 | 可吸收的植入体和它们用于止血和治疗骨缺损的方法 |
WO2005072125A2 (en) * | 2004-01-16 | 2005-08-11 | Massachusetts Institute Of Technology | Composite materials for controlled release of water soluble products |
US8911759B2 (en) * | 2005-11-01 | 2014-12-16 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Bone matrix compositions and methods |
EP1880739B1 (en) * | 2005-12-23 | 2017-09-13 | Herbert P. Prof. Dr. Jennissen | Process for the immobilization of proteins on an implant |
US8637064B2 (en) * | 2006-09-20 | 2014-01-28 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Compression molding method for making biomaterial composites |
DE102007007865A1 (de) * | 2007-02-14 | 2008-08-21 | Jennissen, Herbert, Prof. Dr. | Verfahren zur Herstellung von lagerfähigen Implantaten mit einer ultrahydrophilen Oberfläche |
US7931455B2 (en) * | 2008-10-10 | 2011-04-26 | Mold-Masters (2007) Limited | Injection molding apparatus having magnetic valve pin coupling |
-
2007
- 2007-10-29 DE DE102007051914A patent/DE102007051914A1/de not_active Withdrawn
-
2008
- 2008-10-29 JP JP2010531518A patent/JP5596548B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2008-10-29 CA CA2704123A patent/CA2704123C/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-10-29 CN CN2008801144864A patent/CN101883593A/zh active Pending
- 2008-10-29 ES ES08846101.7T patent/ES2603273T3/es active Active
- 2008-10-29 EP EP08846101.7A patent/EP2209505B1/de not_active Not-in-force
- 2008-10-29 WO PCT/EP2008/064677 patent/WO2009056567A2/de active Application Filing
- 2008-10-29 US US12/740,007 patent/US20100255042A1/en not_active Abandoned
- 2008-10-29 AU AU2008320842A patent/AU2008320842B2/en not_active Ceased
- 2008-10-29 KR KR1020107010886A patent/KR20100085982A/ko active Search and Examination
-
2011
- 2011-01-24 HK HK11100684.8A patent/HK1146812A1/zh not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101883593A (zh) | 2010-11-10 |
WO2009056567A3 (de) | 2009-10-15 |
AU2008320842A1 (en) | 2009-05-07 |
DE102007051914A1 (de) | 2009-05-07 |
US20100255042A1 (en) | 2010-10-07 |
HK1146812A1 (zh) | 2011-07-15 |
WO2009056567A2 (de) | 2009-05-07 |
AU2008320842B2 (en) | 2011-09-22 |
JP5596548B2 (ja) | 2014-09-24 |
CA2704123C (en) | 2015-12-22 |
CA2704123A1 (en) | 2009-05-07 |
JP2011500299A (ja) | 2011-01-06 |
KR20100085982A (ko) | 2010-07-29 |
EP2209505A2 (de) | 2010-07-28 |
EP2209505B1 (de) | 2016-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2603273T3 (es) | Proceso para producir partículas cargadas con factores de crecimiento, así como las partículas así obtenidas | |
He et al. | Enhanced healing of rat calvarial defects with MSCs loaded on BMP-2 releasing chitosan/alginate/hydroxyapatite scaffolds | |
Woo et al. | Enhancement of bone growth by sustained delivery of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in a polymeric matrix | |
Chen et al. | Periodontal regeneration using novel glycidyl methacrylated dextran (Dex-GMA)/gelatin scaffolds containing microspheres loaded with bone morphogenetic proteins | |
Sowmya et al. | Role of nanostructured biopolymers and bioceramics in enamel, dentin and periodontal tissue regeneration | |
Han et al. | BMP2-encapsulated chitosan coatings on functionalized Ti surfaces and their performance in vitro and in vivo | |
US10201634B2 (en) | Nanotubes and compositions thereof | |
ES2242600T3 (es) | Composiciones de pasta osteogenica y sus usos. | |
Guo et al. | Multiscale design and synthesis of biomimetic gradient protein/biosilica composites for interfacial tissue engineering | |
Yang et al. | Apatite-coated collagen scaffold for bone morphogenetic protein-2 delivery | |
Teng et al. | Controlled release of BMP-2 from titanium with electrodeposition modification enhancing critical size bone formation | |
Thein-Han et al. | Calcium phosphate cement with biofunctional agents and stem cell seeding for dental and craniofacial bone repair | |
Lee et al. | Accelerated bony defect healing by chitosan/silica hybrid membrane with localized bone morphogenetic protein-2 delivery | |
Song et al. | Loading icariin on titanium surfaces by phase-transited lysozyme priming and layer-by-layer self-assembly of hyaluronic acid/chitosan to improve surface osteogenesis ability | |
Li et al. | Improving the osteointegration of Ti6Al4V by zeolite MFI coating | |
JP6224579B2 (ja) | 増殖因子の多相放出を行うためのシステムおよび方法 | |
Fardjahromi et al. | Enhancing osteoregenerative potential of biphasic calcium phosphates by using bioinspired ZIF8 coating | |
ES2873098T3 (es) | Sistema y método de liberación multifásica de factores de crecimiento | |
KR100879704B1 (ko) | 골유착 및 골형성을 증진시키는 올리고펩타이드 | |
Ro et al. | Osteogenic priming of mesenchymal stem cells by chondrocyte-conditioned factors and mineralized matrix | |
KR100977214B1 (ko) | 약물-함입 인산칼슘 복합박막 | |
WO2014130517A2 (en) | Modular, bioactive peptides for binding native bone and improving bone graft osteoinductivity | |
Li et al. | Cranial bone defects regeneration using platelet-derived growth factor-BB-loaded chitosan/SBA-15 composite scaffold in a rat model | |
RU2623171C1 (ru) | Способ получения оптимизированного твердого ген-активированного материала, способ получения твердого матрикса носителя, оптимизированный твердый ген-активированный материал для регенерации тканей | |
Yang et al. | Osteogenesis induced by bioactive porous materials and the related molecular mechanism |