ES2639385T3 - Dispositivo médico revestido y método de revestimiento de un dispositivo médico para reducir, fibrosis y formación de cápsulas - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo médico que comprende un revestimiento, en donde el revestimiento comprende proteínas adhesivas celulares que tienen la capacidad de reducir la reacción fibrosa, proteínas que están compuestas de colágeno o compuestas de fibronectina o vitronectina o combinaciones de fibronectina y vitronectina, estando dicho revestimiento en forma de islotes separados que tienen un área individual que es inferior a 12 μm2 y en donde la distancia entre los islotes está entre 1 μm y 50 μm.
Description
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DESCRIPCION
Dispositivo medico revestido y metodo de revestimiento de un dispositivo medico para reducir, fibrosis y formacion de capsulas
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere a una tecnologfa de revestimiento que modula la adhesion celular sobre la superficie de dispositivos medicos. El revestimiento evita la formacion de capsulas y disminuye la fibrosis inducida por cuerpos extranos tales como dispositivos medicos.
Antecedentes de la invencion
Los dispositivos medicos en contacto con celulas y tejidos vivos inducen una reaccion de cuerpo extrano debido a sus propiedades ffsicas y qmmicas. Este proceso da como resultado una formacion de capsulas alrededor del implante que a menudo se contraen y da como resultado un mal funcionamiento del dispositivo y complicaciones clmicamente relevantes tales como dolor y dismorfia del paciente que en ultima instancia requieren operaciones quirurgicas adicionales.
La reaccion de las celulas con un material extrano tal como, por ejemplo, un implante estetico y de mama de silicona, una banda gastrica, un implante dental, un implante ortopedico, una valvula cardiaca, etc., que no puede ser fagocitado, digerido enzimaticamente o eliminado de otro modo, es la formacion de una capsula fibrotica a su alrededor.
Ha sido reportado por Prantl L., y al. (Condiciones clmicas y morfologicas en contractura capsular formadas alrededor de implantes mamarios de silicona, Plast Reconstr Surg 2007, 120: 275-284) que en hasta 20-30% de protesis implantadas desarrollan formacion de capsulas. La formacion de la capsula es excesiva y conduce a contracturas clmicamente relevantes, dolorosas alrededor del dispositivo. Los pacientes con formacion capsular excesiva necesitan recibir una segunda operacion para retirar la capsula alrededor del dispositivo, lo que aumenta considerablemente la morbilidad y los costes. Este proceso acorta significativamente la vida util del dispositivo.
Esta capsula es el resultado de un proceso inflamatorio cronico alrededor del material que se resuelve solo despues de la formacion de la propia capsula. Los miofibroblastos juegan un papel principal en la formacion de capsulas y la contraccion en los tejidos de curacion. La propia capsula es depositada y contrafda por miofibroblastos. En el proceso de curacion de heridas, estas celulas altamente activas proliferan y crecen para ocupar defectos de tejido y los reemplazan con una cicatriz. Alrededor del implante, el miofibroblasto deposita las fibras de colageno alrededor del material extrano y eventualmente lo contrae. Esta reaccion produce una contraccion capsular.
El problema de la formacion de capsulas tambien se ha discutido en la literatura de patentes. En el documento US 4,772,285 se describe una protesis de tejido blando revestida con colageno para reducir la formacion de capsulas. Aunque esta patente propone una estrategia para disminuir la formacion de capsulas, no se proporciona ningun mecanismo a efecto de la formacion de miofibroblastos. Ademas, la evidencia clmica es escasa. US 4,955,907; 4,731,081; 5,571,183; 5,207,709; 5,354,338; 4,428,082 y 4,298,998 tambien proponen soluciones para evitar o disminuir la formacion de capsulas.
Todos estos documentos tienen varios denominadores comunes que tienen el potencial de hacerlos inadecuados para resolver este problema en seres humanos.
Por ejemplo, el documento US 4,298,998 describe la formacion de una capsula a una distancia predeterminada y controlada desde la superficie del implante, dando como resultado la misma capsula, pero en un lugar diferente. El resultado final clmicamente parece ser una capsula dura para el paciente y no resuelve el problema.
De forma similar, el implante descrito en el documento US 5,207,709 incluye una pluralidad de proyecciones finas que se extienden desde la superficie exterior dispuesta en un patron similar al de una cesta, en forma de espiga u otro patron adecuado para crear una trayectoria sinuosa para la formacion de colageno alrededor del dispositivo implantado. Parece que este implante realmente crea o invita a la formacion de colageno de nuevo en otra ubicacion alrededor del implante y, de nuevo, por lo tanto, no esta resolviendo el problema.
Aun otras patentes se refieren al implante que esta rodeado por un elastomero de calidad medica o como se describe en el documento US 4,944,749 un revestimiento de gel viscoso con las membranas construidas de un material adecuado tal como caucho de silicona de grado medico que no reacciona con tejido humano. La membrana externa contiene una cantidad de gel viscoso, por ejemplo, un gel de caucho de silicona de grado medico.
Al final parece que esta patente todavfa tiene una interfaz de tejido de silicona que ha representado problemas.
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El documento US 4,610,690 se dirige a un implante con una capa lubricante de una radiacion de poKmero de acrilamida unida a por lo menos una superficie de pared de una envoltura o bolsa de silicona. No se discuten los efectos potenciales a largo plazo en seres humanos de una interfaz polimerica de acrilamida.
Todas estas patentes mencionadas continuan teniendo productos qmmicos no naturales como interfaz con el tejido humano, que es exactamente lo que los pacientes no quieren en su cuerpo y lo que normalmente causa problemas.
En el documento US 4,995,882 se propone una solucion de relleno organico para resolver el problema. El implante propone el uso de una sustancia de relleno de trigliceridos como aceite de cacahuete o aceite de semilla de girasol como sustancia de relleno.
Ha sido reportado por Parker J.A.T.C. Et al. (Respuesta de tejidos blandos a silicona micro textura e implantes de poli-L-acido lactico: tratamiento de pre-revestimiento de fibronectina frente al tratamiento de descarga de radiacion de radiofrecuencia, Biomaterials 23, 2002. 3545-3553) que los implantes de silicona y acido poli-L-lactico que estan modelados con microsurcos de 1 micra de profundidad y 10 micras de ancho que estan recubiertas con una capa de fibronectina, no mejoraron significativamente la reaccion tisular alrededor de los implantes.
Aunque algunos implantes de este tipo se implantaron en Europa, nunca fueron autorizados para ser implantados en los Estados Unidos y posteriormente fueron sacados del mercado mundial debido a varios problemas.
Aunque se han desarrollado muchas estrategias para reducir la formacion de capsulas, desde las modificaciones de la superficie de los implantes hasta los revestimientos qmmicos, solo se han reportado resultados mixtos y, con el aumento de la demanda de dispositivos implantables, el problema clmico esta en aumento.
Resumen de la invencion
Por lo tanto, un objeto de la invencion es proporcionar un revestimiento de un dispositivo medico y un metodo para producirlo, con lo que la fibrosis y la contraccion de la capsula pueden disminuirse o incluso evitarse.
Esto puede conseguirse mediante un dispositivo medico en donde una superficie del dispositivo medico esta recubierta con protemas adhesivas celulares depositadas en una matriz de islotes como se describe en la reivindicacion 1.
Esta superficie recubierta, que se supone que entra en contacto con celulas y tejidos vivos para modular la adhesion celular se compone de dos regiones espedficas:
1. Area (islotes) donde la celula (tejido) puede fijar espedficamente (parte recubierta), y
2. Otra region donde la celula (tejido) no puede fijarse espedficamente (parte no recubierta).
Esta invencion se refiere en general a un metodo y dispositivo para guiar la adhesion celular en dispositivos medicos. La invencion se refiere a un metodo que comprende islotes proteicos para recubrir dispositivos (implantables y externos) en contacto con cualquier celula y tejido del cuerpo.
Espedficamente, la invencion contempla el uso de tal tecnica en combinacion con dispositivos implantados o aplicados externamente al cuerpo.
Esta propuesta esboza una nueva estrategia basada en islas de protemas para disminuir la formacion de la reaccion de fibrosis y la contraccion alrededor de los dispositivos medicos.
De acuerdo con una realizacion preferida de la invencion, el dispositivo medico comprende silicona como un material del dispositivo medico.
Otras realizaciones preferidas incluyen el uso de plastico, metal y/o colageno como material del dispositivo medico.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, el dispositivo medico segun la invencion comprende islotes de protemas con formas geometricas uniformes.
Otra posibilidad sena el uso de diferentes formas geometricas.
En general, para reducir la diferenciacion de miofibroblastos y la fibrosis, el area de los islotes individuales es menor de 12 |im2.
La topograffa de los islotes que mejor reduce la fibrosis esta compuesta por islotes individuales, en donde los islotes tienen preferiblemente una longitud que es <6 |im, una anchura que es <2 |im y una distancia entre ellos de <6 |im
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En una realizacion preferida de la invencion, el dispositivo medico comprende ademas un sustrato adicional para facilitar la transferencia de los islotes de protemas.
El sustrato que se aplica preferiblemente al dispositivo medico antes de revestirlo con protemas podna ser silicona, plastico, materiales bioresistentes, etc...
Ademas, la invencion describe un metodo de revestimiento de un dispositivo medico, en donde el dispositivo medico esta recubierto con protemas adhesivas celulares en forma de islotes individuales.
Como ya se ha mencionado, podna ser en algunas realizaciones de ventaja si el dispositivo medico esta recubierto por un sustrato antes de ser recubierto por las protemas.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, las protemas se aplican al dispositivo medico mediante una plantilla o molde (una plantilla con orificios del tamano y distribucion de los islotes).
Para aplicar las protemas de acuerdo con otra realizacion, la plantilla o molde podna ponerse en contacto con la superficie del dispositivo medico y las protemas son transferidas a la superficie a traves de los orificios de la plantilla.
La fijacion de las protemas al dispositivo medico podna hacerse por cualquier posibilidad conocida en la tecnica. Como ejemplo, se debe mencionar la union covalente, electro deposicion o precipitacion de protemas sobre el dispositivo medico y/o el sustrato.
El dispositivo medico tal como se describe puede usarse, por ejemplo, para implantes mamarios, expansores tisulares, protuberancias inflables, implantes, transplantes, protesis, bombas de insulina, sistemas de suministro de farmacos, dispositivos cardiovasculares, sustitutos de la piel, vendajes para heridas y/o tubos.
Descripcion detallada de la invencion
Estos y otros objetos, caractensticas, aspectos y ventajas de la presente invencion resultaran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada de la presente invencion cuando se toma en conjuncion con los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra un dispositivo medico antes y despues de ser recubierto de acuerdo con una realizacion de la invencion; y
La figura 2 muestra ejemplos de formas de islotes de acuerdo con una realizacion preferida de la invencion.
La invencion describe un nuevo metodo de micro deposicion de protemas y moleculas adhesivas celulares sobre la superficie de dispositivos medicos (tales como, pero no limitados a silicona), titanio, plastico, poliuretano y generalmente todos los materiales utilizados para dispositivos medicos e implantes.
Los islotes micro-depositados de protemas grnan la adhesion celular en dispositivos medicos con el objetivo de reducir la reaccion fibrotica de las celulas y tejidos en contacto con el dispositivo.
Como se muestra en la figura 1 de acuerdo con una realizacion de la invencion, una plantilla o molde micro perforado se utiliza para transferir protemas para recubrir un dispositivo 1 medico. La deposicion de las protemas y moleculas esta en forma de islotes 2 espedficos. Los islotes de protemas incluyen cualquier posible forma geometrica y organizacion espacial y area individual. Los islotes (2) de protemas se depositan para modular la adhesion celular y tisular a dispositivos (1) medicos.
La distancia entre los islotes puede variar de 1 a 50 |im. El area de los islotes individuales es menor de 12 |im2.
La distribucion de islotes de protema segun una realizacion preferida de la invencion para reducir mejor la fibrosis incluye islotes individuales, en donde los islotes tienen una longitud que es <6 |im, una anchura que es <2 |im y una distancia entre ellos que es <6 |im.
En otra realizacion, los islotes depositados podnan tener cualquier forma geometrica. Ejemplos a los que la invencion no esta limitada se ilustran en la figura 2.
El molde o una plantilla para transferir los islotes es micro fabricada usando tecnologfa como por ejemplo fotolitograffa, grabado en seco y en humedo, corte por laser.
Como tipo de molde o plantilla deben mencionarse plantillas blandas hechas de silicona y polfmeros flexibles y plantillas duras de silicio, polfmero duro y metal.
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Para depositar protemas en un dispositivo medico como por ejemplo una superficie de implante, La plantilla se pone primero en contacto conformado con la superficie y luego las protemas se transfieren en la superficie a traves de los micro-agujeros de la plantilla por union covalente usando 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES) y glutaraldelddo o formaldelddo. Despues de la reticulacion de las protemas, la plantilla se retira y el patron permanece sobre la superficie del implante.
Otro metodo posible es la precipitacion o electro deposicion de protemas en la superficie del implante o del dispositivo medico a traves de los micro-agujeros de la plantilla o molde. Estas posibilidades son solo ejemplos y no deben limitar la invencion a este enfoque de deposicion.
Nuestros resultados in vitro e in vivo ilustran la importancia del tamano de los islotes en la reduccion de la fibrosis y la contraccion alrededor de los implantes que demuestran la relevancia de esta invencion. Encontramos que el principal mecanismo responsable de limitar la diferenciacion de los fibroblastos dermicos humanos en los miofibroblastos (la celula principal responsable de la fibrosis y la contraccion) es el area de adhesion.
En nuestros experimentos, los islotes representan areas de adhesion (adherencias focales) para las celulas y dimensiones de los islotes de una longitud que es <6 |im, una anchura que es <2 |im y la distancia entre ellos que es <6 |im perjudico la formacion de miofibroblastos (Figura 3).
El tamano y distribucion espedficos de los islotes con una longitud <6 |im, una anchura <2 |im y una distancia entre ellos <6 |im no permite que los fibroblastos ejerzan fuerzas sobre la superficie donde se fijan y se convierten en miofibroblastos (la celula principal responsable de la fibrosis y la contraccion). In vitro, se demostro que este tamano espedfico y la distribucion de las protemas redujo 10 veces la diferenciacion de los fibroblastos dermicos humanos a miofibroblastos en comparacion con los dispositivos recubiertos con otro tamano y la distribucion de las protemas (Figura 4). La deposicion de islotes de mayor tamano permitio la diferenciacion de los fibroblastos en los miofibroblastos. Estas ultimas celulas se observaron en alto porcentaje (hasta 20%) cuando la superficie se recubna con islotes mayores que los espedficos proporcionados por esta invencion (figura 5).
In vivo, las almohadillas de silicona (1x1 cm) recubiertas covalentemente con una plantilla o molde, como se describe en los metodos, en ambos lados con islotes de protema con una longitud <6 |im, una anchura <2 |im y una distancia entre ellos <6 |im, se insertaron en bolsas subcutaneas, en ratas hembra Wistar (250-350 g). En la region escapular del dorso de estos animales, se colocaron 4 almohadillas de silicona recubiertas. Cada animal recibio cuatro implantes: dos implantes recubiertos con islotes con una longitud <6 |im, una anchura <2 |im y una distancia entre ellos <6 |im; y dos implantes de silicona no recubiertos, alternando la localizacion en animales sucesivos. Los resultados a los 6 meses muestran una disminucion de 3 veces en la formacion de capsulas alrededor de los implantes revestidos con islotes de protemas con una longitud <6 |im, una anchura <2 |im y una distancia entre ellos <6 |im (Figura 6).
Los resultados in vitro e in vivo muestran que la transformacion de los fibroblastos en miofibroblastos es crucial en el desarrollo de la fibrosis y la contraccion de la capsula alrededor de los implantes medicos y subrayan la importancia de esta invencion que limita espedficamente este evento.
La deposicion optimizada de islotes de protema con, por ejemplo, una longitud <6 |im, una anchura <2 |im y una distancia entre ellos <6 |im puede aplicarse a cualquier dispositivo medico tal como, pero sin limitarse a:
• Implantes mamarios de silicona
• Expansores de tejidos y bombas inflables
• Implantes oseos y de cartflago y ortopedicos
• Trasplantes, sustitutos e implantes de tendones, nervios y ligamentos
• Bombas implantables, como bombas de insulina y sistemas de administracion de farmacos
• Dispositivos cardiovasculares, tales como marcapasos, protesis vasculares, valvulas cardfacas, stents vasculares
• Sustitutos de la piel y andamios de celulas
• Apositos para heridas, incluidos los vendajes y las interfaces de heridas conectadas a un vado (apositos de presion negativa)
• Ondas acusticas (como la terapia de ondas de choque)
• Implantes de ofdo, garganta, nariz y ojo
• Implantes y protesis del sistema nervioso central y periferico
• Tubos, tubos de conexion, sistemas de tubos de drenaje
Claims (11)
- 510152025REIVINDICACIONES1. Un dispositivo medico que comprende un revestimiento, en donde el revestimiento comprende protemas adhesivas celulares que tienen la capacidad de reducir la reaccion fibrosa, protemas que estan compuestas de colageno o compuestas de fibronectina o vitronectina o combinaciones de fibronectina y vitronectina, estando dicho revestimiento en forma de islotes separados que tienen un area individual que es inferior a 12 |im2 y en donde la distancia entre los islotes esta entre 1 |im y 50 |im.
- 2. El dispositivo medico de acuerdo con la reivindicacion 1, en donde la distancia entre los islotes es inferior a 6 |im.
- 3. Dispositivo medico segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde los islotes tienen una forma geometrica uniforme.
- 4. Dispositivo medico segun una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, en donde los islotes tienen una forma geometrica no uniforme.
- 5. Dispositivo medico segun una de las reivindicaciones anteriores, en donde los islotes tienen una longitud inferior a 6 |im, una anchura inferior a 2 |im y una distancia entre islotes inferior a 6 |im.
- 6. El dispositivo medico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 que comprende un sustrato adicional, que esta adaptado para facilitar la transferencia de los islotes de protemas.
- 7. Un procedimiento para fijar un revestimiento como se define en una de las reivindicaciones anteriores sobre un dispositivo medico, comprendiendo dicho procedimiento una etapa durante la cual las protemas son aplicadas/transferidas mediante una plantilla.
- 8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, en donde dicha plantilla se pone en contacto con la superficie del dispositivo medico y las protemas se fijan a la superficie a traves de agujeros en la plantilla.
- 9. Una plantilla o molde que se utilizara con el procedimiento de la reivindicacion 7 u 8, estando dicha plantilla o molde obtenida opcionalmente por fotolitograffa, grabado en seco o en humedo o corte por laser, en donde la plantilla o molde tiene orificios de un tamano y distribucion para producir islotes separados que tienen un area individual que es menor de 12 |im2 y en donde la distancia entre los islotes esta entre 1 |im y 50 |im.
- 10. La plantilla de acuerdo con la reivindicacion 9, que es suave y esta hecha de silicona o un polfmero flexible.
- 11. La plantilla de acuerdo con la reivindicacion 9, que es dura y esta hecha de silicio, un polfmero duro o metal.
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