ES2714782T3 - Procedimiento para crear un implante personalizado que se activa por genes para regenerar tejido óseo - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de construcción de un implante personalizado que se activa por genes para la sustitución de defectos óseos en un mamífero, que comprende tomografía computarizada de un área de injerto óseo, modelado de un defecto óseo o sitio receptor del hueso en base a los datos tomográficos computados, impresión tridimensional de un andamio biocompatible o un molde para la fabricación de un andamio biocompatible, caracterizado porque el andamio biocompatible i) se activa mediante ácidos nucleicos para producir el implante personalizado que se activa por genes y ii) se adapta a la forma y al tamaño del sitio de sustitución del defecto óseo con una diastasis que no excede 1 mm entre el material de dicho andamio biocompatible y las paredes óseas congruentes

Description

DESCRIPCION

Procedimiento para crear un implante personalizado que se activa por genes para regenerar tejido oseo

Tecnica anterior

El problema de tratar pacientes con defectos oseos o atrofia osea es muy urgente en la practica de traumatolog^a y ortopedia, cirug^a maxilofacial y oral [1-3]. Existe una variedad de sustitutos oseos (materiales osteoplasticos) para la curacion de defectos oseos de tamano pequeno, existen procedimientos para optimizarlos mediante la mezcla con tejido oseo autogeno; plasma rico en plaquetas; plasma rico en factores de crecimiento, etc. [1].

Sin embargo, es particularmente problematico y socialmente importante el problema no resuelto del tratamiento eficiente de pacientes con grandes defectos oseos (mas de 1 cm3) que se asocian con deformidades congenitas y desarrollo anormal, traumas, enfermedades inflamatorias, patologfa oncologica y las primeras etapas de su tratamiento quirurgico. En estas situaciones clmicas en las que la funcion osea como organo del cuerpo se deteriora en gran medida o se pierde por completo, es imposible reconstruir la continuidad osea usando sustitutos oseos disponibles comercialmente, dada la pronunciada insuficiencia osteogenica. Solo el hueso autogeno, ya sea libre o vascularizado, un "estandar de oro" del injerto oseo, puede ser eficaz en estos casos [4, 5].

El injerto oseo con autotrasplantes se asocia con causar una lesion adicional, expandir o crear un nuevo abordaje quirurgico, lo que aumenta considerablemente el tiempo de la cirugfa, la tasa de complicaciones y la morbilidad del sitio del donante. Ademas, el injerto oseo autogeno con tecnica microvascular se puede realizar solo por profesionales altamente calificados en el contexto de instituciones medicas especializadas que cuentan con el equipo necesario, no solo para llevar a cabo dichas operaciones, sino tambien para controlar la compatibilidad de las anastomosis vasculares y el desempeno oportuno de los procedimientos de revisualizacion. Al mismo tiempo, a pesar de todas las dificultades, los recursos y fondos gastados, existe una alta probabilidad de trombosis y falla de la anastomosis vascular que causa la perdida de los autoinjertos [6].

Incluso en el caso de indicaciones absolutas para el injerto de autobone, la retencion del injerto y su integracion completa en el sitio receptor, el resultado a largo plazo del tratamiento no es siempre exitoso. En primer lugar, esto se explica por un alto grado de biorresorcion posterior del material que se injerta (hasta un 40 % e incluso mas). En segundo lugar, cuando el defecto oseo o el area de la atrofia osea tienen una forma irregular, es imposible modelar el autoinjerto (un perone, una costilla, una escapula, huesos craneales) precisamente con la forma del defecto que se va a sustituir, es decir, con el fin de que no se exceda en 1 mm la diastasis entre toda la superficie del material que se introduce y las paredes del defecto oseo (sitio receptor del hueso). Esto causa una consolidacion insuficiente del injerto en el area del lecho receptor y tambien la incidencia de deformaciones oseas postquirurgicas, no uniones o una biorresorcion excesiva del autoinjerto.

Por lo tanto, a pesar de ser un "estandar de oro" de los materiales sustitutos oseos, los autoinjertos oseos tienen un uso limitado, no son siempre eficientes y se asocian con una alta frecuencia de complicaciones. Una de las principales desventajas de su uso y una de las razones de su eficiencia insuficiente es que no se pueden modelar con precision en forma y tamano del defecto oseo. Al mismo tiempo, el contacto cercano de cualquier sustituto oseo sobre toda la superficie del defecto oseo o el area de atrofia osea y la inmovilizacion completa son los principios fundamentales del injerto oseo [1]. Cuando el injerto de autobone no es factible o resulta ineficiente, los medicos tienen que usar la osteogenesis por distraccion, las protesis o abandonar este tipo de tratamientos que reduce considerablemente la calidad de vida de los pacientes.

En este sentido, es altamente urgente desarrollar un nuevo sustituto oseo mas eficiente que sea capaz de reemplazar o al menos convertirse en una alternativa en terminos de eficiencia al uso de autoinjertos oseos, incluidos los vascularizados. De acuerdo con los hallazgos de la investigacion de los inventores, este problema se puede resolver construyendo materiales biocompatibles y biodegradables porosos que se activan por genes caracterizados por un ajuste exacto con la forma y el tamano de los defectos oseos para sustituirlos de los que se hicieron usando cualquier tecnologfa de impresion tridimensional (3D) disponible tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Estado de la tecnica

Se conoce una variedad de sustitutos oseos comunes, tales como matrices oseas alogenicas y xenogenicas de diversas tecnologfas de procesamiento (desmineralizado, desproteinizado, etc.), ceramicos de fosfato de calcio, silicatos, polfmeros de acidos organicos y analogos sinteticos o componentes naturales de las sustancias organicas y minerales de la matriz osea. Sin embargo, todos tienen solo la accion osteoconductiva porque no hay componentes biologicamente activos en ellos. En este sentido, se usan solo para sustituir los defectos oseos de tamano bajo (volumen bajo) debido a su capacidad solo para optimizar la osteogenesis reparadora que no puede proporcionar su induccion [7]. Los productos de dicho grupo en forma de bloques personalizados para la reparacion de grandes defectos oseos casi no se usan en la practica clmica.

Otra categona son los sustitutos oseos activados que se pueden dividir en grupos de materiales que contienen factores de crecimiento (protemas), celulas vivas o construcciones genicas (acidos nucleicos).

Los sustitutos oseos con los factores de crecimiento tienen una accion osteoinductora moderada que permite activar la osteogenesis reparadora. Sin embargo, dado que los factores de crecimiento son de corta duracion y de corta distancia, y se sabe que se degradan rapidamente en la herida operatoria en condiciones inflamatorias, la eficiencia general de los productos parece ser insuficiente para sustituir los grandes defectos oseos. En este sentido, no hay numerosos estudios que usen la tecnologfa de impresion tridimensional para construir los sustitutos oseos de un tamano y una forma predeterminados con factores de crecimiento, y en todos los casos se produjeron productos de tamano bajo (aproximadamente 1 cm3) con mucho menos que eficacia optima [8].

Los ejemplos de otro enfoque mas eficiente se asocian con el desarrollo de injertos oseos personalizados de ingeniena tisular. Los investigadores han fabricado matrices personalizadas que luego se combinaron con celulas vivas, usando diversas tecnologfas para construir andamios con un tamano y forma predeterminados. De esta manera, los andamios de un tamano y forma predeterminados obtienen cierta capacidad osteogenica y, en teona, pueden proporcionar una induccion reparadora pronunciada de la osteogenesis. Sin embargo, el potencial terapeutico de las celulas vivas que forman parte de los injertos oseos personalizados se limita por la demanda de oxigenacion. En otras palabras, muchos estudios han demostrado ser mas eficientes en este tipo de injertos oseos de ingeniena de tejidos que se imprimen en 3D de tamano pequeno (hasta 1 cm3) en comparacion con los materiales ordinarios. Sin embargo, en el caso de la sustitucion de grandes defectos oseos, no se ha logrado ningun efecto incluso con el modelado ideal de la forma y el tamano del andamio a la geometna del defecto porque la celula inevitablemente murio sin el suministro de sangre adecuado.

La tecnica anterior mas cercana de la invencion que se reivindica es el sustituto oseo que se activa por genes que consiste en un andamio y acidos nucleicos, es decir, la construccion genica que codifica el factor o factores de crecimiento [9]. Los andamios que se imprimen en 3D biodegradables que comprenden estructuras de poros internos se conocen a partir del documento WO 2015/002707 A1, en el que los autores de dicho documento determinaron la porosidad del andamio que facilita la siembra de celulas uniformes y la posterior formacion de hueso vascularizado.

Un sustituto oseo que se activa por genes comprende un complejo "andamio-acido nucleico" cuyos componentes se combinaron mediante diversas tecnicas: union qmmica [7], usar adyuvantes (por ejemplo, biopolfmero en gel) [11], inclusion inmediata del acido nucleico en el andamio durante su proceso de smtesis, etc.

Tales productos tienen la accion osteoinductora, no se limitan por la demanda de oxigenacion porque no conteman celulas vivas en ellos. Sin embargo, muchos investigadores piensan que la intensidad de su accion osteoinductora y, como resultado, su eficiencia cuando se usan para sustituir los defectos oseos es menor que la de los injertos oseos de ingeniena de tejidos. La razon es una baja eficiencia de transfeccion de las celulas del sitio receptor mediante las construcciones genicas y tambien el uso de la "fuerza terapeutica" solo de uno o dos factores que se codifican mediante las construcciones genicas para inducir el proceso reparador, mientras que las celulas de los materiales de ingeniena tisular tienen de un mecanismo de accion mas amplio.

Debido a la ineficiencia y los inconvenientes de los enfoques tecnicos que se mencionan anteriormente, muchos grupos de investigacion han emprendido el camino de complicar los productos al producir los sustitutos oseos que comprenden portadores complejos y combinaciones de componentes biologicamente activos: construcciones genicas y celulas, celulas y factores de crecimiento, factores de crecimiento y construcciones genicas, e incluso factores de crecimiento, construcciones genicas y celulas en un solo elemento. Sin embargo, la produccion de dichos materiales es excesivamente costosa y su eficiencia para sustituir los grandes defectos oseos sigue siendo insuficiente.

Breve descripcion de los dibujos

La Fig. 1 muestra esquematicamente un material personalizado que se activa por genes adecuado para sustituir un defecto del hueso craneal en el conejo: A: vista superior; B: vista transversal a traves del centro en el plano frontal. La Fig. 2 muestra un material personalizado construido que se activa por genes adecuado para sustituir un defecto del hueso craneal en el conejo.

La Fig. 3 muestra un material personalizado que se activa por genes que sustituye un defecto oseo; 6,5 meses despues de la implantacion: 1 - implante; 2 - tejido oseo recien formado; A - tomograffa computarizada; reconstruccion 3D; B - imagen histologica (tincion: hematoxilina, eosina).

La Fig. 4 muestra un material personalizado que no se activa por construcciones genicas que sustituyen un defecto oseo; 6,5 meses despues de la implantacion: 1 - implante, 2 - tejido oseo recien formado. Imagen histologica (tincion: hematoxilina, eosina).

La Fig. 5 muestra esquematicamente un material personalizado que se activa por genes con dispositivos de localizacion, adecuado para sustituir un gran defecto de los huesos de la canilla del conejo.

La Fig. 6 muestra un implante personalizado que se activa por genes, que se fija en un defecto oseo con miniplaca y minitornillos.

La Fig. 7 muestra un material personalizado que se activa por genes con dispositivos de localizacion que sustituyen un defecto oseo; 3 meses despues de la implantacion: 1 - implante, 2 - tejido oseo recien formado. Imagen histologica (tincion: hematoxilina, eosina).

Descripcion detallada de la invencion

La invencion se expone en las reivindicaciones adjuntas. Las realizaciones de la descripcion que no estan dentro del alcance de dichas reivindicaciones se proporcionan solo con fines ilustrativos y no forman parte de la presente invencion.

En vista de la experiencia de otros investigadores y de la tecnica anterior, sena logico suponer que los materiales, tanto ordinarios como activados, que comprenden los factores de crecimiento o celulas o construcciones genicas no pueden ser eficientes en la reparacion de defectos oseos grandes debido a los aspectos que se mencionan anteriormente del mecanismo de accion de los productos y la eficiencia impredecible en la sustitucion de defectos de tamano bajo y moderado.

Sin embargo, a pesar de la opinion comun y las tendencias (que se dirigen a producir materiales osteoplasticos mas complejos y de componentes multiples) en desarrollo, nuestro grupo de investigacion ha adoptado una forma diferente de combinar los enfoques quirurgicos y biomedicos para lograr el resultado optimo.

La esencia del producto y el proceso para su fabricacion que se propone en la presente invencion es la construccion de una matriz personalizada de materiales biocompatibles y biorreabsorbibles y su combinacion con un componente biologicamente activo, las construcciones genicas. Un aspecto clave de la invencion que lo distingue de la tecnica anterior mas cercana [9] es el uso de procesos de impresion 3D para producir un producto personalizado que se ajusta exactamente con la forma y el tamano al sitio receptor, es decir, el area del defecto oseo o atrofia osea. En otras palabras, el producto se produce de una manera que despues de la implantacion en el area del receptor, la diastasis entre el material y las paredes oseas congruentes no excedio 1 mm. Los procesos de impresion 3D se usan para lograr los parametros personalizados y la correspondencia precisa de un tamano y forma. Un componente adicional del producto puede ser una estructura de fijacion (placas de reconstruccion, tornillos, miniplacas, minitornillos, alambres, pasadores, etc.) que se incorporan en el material en alguna etapa de la fabricacion del implante. La presencia de este componente es obligatoria si se eligio un material bioabsorbible con caractensticas mecanicas insuficientes como un andamio para construcciones genicas que impidio la fijacion confiable en el sitio receptor con cualquier tecnica estandar (construcciones metalicas, etc.).

El proceso que se propone para la construccion de materiales personalizados que se activan por genes incluye las siguientes etapas, cuyo orden puede variar:

1. Determinar la forma y el tamano exactos de un defecto oseo o area de atrofia osea. Para este fin se pueden usar procedimientos radiologicos estandar, como tomograffa computarizada, examen de rayos X, radiograffa, etc.

2. Producir un andamio personalizado de la forma y el tamano predeterminados a partir de materiales biorreabsorbibles usando cualquier proceso de impresion 3D que incluya estereolitograffa, fotopolimerizacion, etc.

3. Combinar el andamio con las construcciones genicas en cualquier etapa de produccion del andamio personalizado o despues de producirlo.

La primera etapa se dirige a la planificacion de los parametros morfometricos del producto que se fabricara y requiere los mismos procedimientos de investigacion que los que se usan habitualmente en la planificacion de una intervencion quirurgica. La opcion que mas se prefiere es la tomograffa computarizada, una parte esencial del diagnostico de patologfa de los huesos del esqueleto que proporciona los datos para la planificacion de los procedimientos de reparacion osea. La informacion que se obtiene en el curso de la tomograffa computarizada estandar se puede usar para modelar la forma y el tamano del defecto oseo y, en consecuencia, la forma y el tamano del implante personalizado que se activa por genes usando un software que se configura especialmente (por ejemplo, "3D Slicer" disponible en NHI, USA). Sobre la base de la informacion morfometrica que se obtiene, se forma un archivo maestro para la impresora 3D o cualquier otro aparato capaz de producir un implante tridimensional con parametros predeterminados a partir del material bioabsorbible que se requiere. Teniendo en cuenta la organizacion morfologica y funcional y la regeneracion del tejido oseo, los materiales mas preferidos para construir el andamio pueden comprender fosfatos de calcio, hidroxiapatita, colageno, materiales ceramicos de vidrio bioactivo, poffmeros de acidos organicos y otros materiales que incluyen combinaciones de los mismos. Los materiales bioabsorbibles que se eligen para construir los implantes personalizados que se activan por genes pueden tener cualquier estado agregativo y las propiedades ffsicas solo influyen en la eleccion de un proceso de impresion 3D particular.

La impresion 3D de un andamio se puede realizar mediante dos procedimientos fundamentalmente diferentes. El primero es la impresion directa de un andamio a partir del material elegido. El segundo involucra la impresion de los elementos de conformacion, las grnas, (de materiales adecuados) y su uso como moldes para "moldear" (smtesis) un andamio de forma y tamano predeterminados.

Una etapa crucial para producir un material personalizado que se activa por genes es combinar los andamios y las construcciones genicas (por ejemplo, ADN plasirndico). Esta parte del proceso se puede implementar tambien mediante una serie de procedimientos que se pueden definir en parte por la naturaleza del material bioabsorbible que se elige para producir el andamio. Si el portador se produce a partir de un material lfquido (gel, sol, solucion) o un material que se encuentra temporalmente en una fase lfquida, la construccion genica se puede introducir allf antes o durante la impresion 3D. Si se usa un material solido (por ejemplo, granulado), se pueden agregar construcciones genicas en una solucion lfquida o como parte de cualquier material de gel que las contenga antes o durante la impresion 3D. El procedimiento mas simple y factible en la mayona de los casos es combinar el andamio personalizado que se produce con las construcciones genicas despues de la impresion 3D. Con este fin, las construcciones genicas en diversas concentraciones en forma de solucion o como parte de un gel se pueden incubar bajo diferentes condiciones (temperatura, tiempo de exposicion, impacto mecanico) con el andamio "impreso".

Si las construcciones genicas se combinan con el andamio antes o durante su impresion 3D, se prefiere realizar la impresion 3D en condiciones esteriles, es decir, en salas limpias de clase A o B. Sin embargo, si las construcciones genicas se combinan con el andamio despues de que se haya producido, la impresion 3D se podna realizar en las salas de cualquier clase con la posterior esterilizacion del andamio personalizado resultante que se combina con las construcciones genicas en condiciones esteriles mas adelante.

Se ha descubierto sorprendentemente en las investigaciones, que se describen en parte en los ejemplos, que los resultados optimos se podnan lograr usando material personalizado que se activa por genes, que se produce mediante el proceso de impresion 3D incluso en caso de reparacion de defectos oseos grandes. En otras palabras, es precisamente la congruencia y la adherencia estrecha del material que se activa por genes a todas las superficies del sitio receptor lo que permite su eficiencia. Al mismo tiempo, el andamio personalizado identico sin construcciones genicas era completamente ineficiente y el implante que se activa por genes no personalizado que se hace de los mismos materiales y que tema un tamano y forma estandar no era lo suficientemente eficiente.

El efecto ventajoso que los presentes inventores obtienen se explicara posiblemente por el hecho de que una vez que se implantan en el area de un gran defecto oseo, las construcciones genicas del material que se activa por genes no personalizado de tamano estandar, no se pusieron directamente en contacto con las celulas del lecho receptor y no logran alcanzar las celulas objetivo. Ademas, la diastasis de mas de 1 mm entre las paredes oseas y el material que se activa por genes permite que la mayona de las construcciones genicas que se liberan se destruyan y eliminen rapidamente mediante las enzimas de coagulo de sangre y el lfquido inflamatorio que se siente en este espacio. Al mismo tiempo, la migracion de celulas residentes al implante no es lo suficientemente activa debido al espacio significativo entre la superficie del producto y las paredes del defecto oseo. Como resultado, considerando la baja eficiencia de transfeccion, especialmente en el caso de un ADN plasmfdico, los acidos nucleicos no ingresan a las celulas en cantidades suficientes para permitir un efecto terapeutico.

En contraste, el material personalizado que se activa por genes se adhiere fuertemente a todas las superficies del lecho receptor con un "espacio libre" de menos de 1 mm de longitud. Esto facilita, por un lado, una migracion mas rapida y masiva de celulas a la estructura del producto y, por otro lado, acorta la distancia que las construcciones genicas tienen que cubrir en el camino hacia las celulas objetivo. Debido a la falta de espacio entre el material que se activa por genes y las paredes del defecto oseo, este acortamiento de la distancia proporciona la preservacion de mas construcciones genicas, lo cual es extremadamente importante para lograr un efecto terapeutico.

Por lo tanto, el cumplimiento total entre la forma y el tamano del producto y los parametros del lecho receptor, precisamente en el caso del material que se activa por genes es de importancia clave para lograr el efecto terapeutico del producto. Descubrir este hecho se ha convertido en un tipo de descubrimiento que nos permitio desarrollar un sustituto oseo eficaz para la reparacion de defectos oseos grandes (de mas de 1 cm3). Sin embargo, los mecanismos detallados de la eficiencia descubierta de materiales precisos y personalizados que se activan por genes necesitan mas investigacion y elaboracion.

Habiendo resuelto en parte el problema de la sustitucion de defectos oseos grandes en el aspecto de los procedimientos biomedicos, enfrentamos otro problema, uno quirurgico. El problema es que el material que se activa por genes para implementar su accion osteoinductora no solo tiene que adherirse firmemente a todas las superficies del lecho receptor inmediatamente despues de la implantacion, sino que debe permanecer tambien en esa posicion todo el tiempo hasta su completa integracion con el tejido oseo circundante. En otras palabras, el injerto oseo personalizado se debe fijar de manera segura en el sitio receptor, de lo contrario, se desplazara inevitablemente y los espacios se formaran entre el implante y el area del receptor que podnan afectar la accion biologica, dar lugar a la motilidad e incluso a la cafda. Este problema se resuelve facilmente en los casos en que el andamio consiste en un material mecanicamente fuerte que permite una fijacion estandar (tornillos, minitornillos, microtornillos, pasadores, agujas): cualquier accesorio se podna atornillar o insertar directamente durante la cirugfa sin destruir el implante. Sin embargo, los materiales de los andamios son a menudo fragiles y no lo suficientemente fuertes como lo fue en algunas de las investigaciones que realizamos. Por ejemplo, los andamios porosos de fosfatos de calcio se rompieron facilmente al intentar perforar para la fijacion. Es extremadamente diffcil o simplemente imposible reparar directamente tales materiales durante la cirugfa.

Para este punto, se desarrollaron etapas de proceso adicionales y variantes de los materiales personalizados que se activan por genes que se hacen de los andamios con falta de resistencia mecanica. La solucion es localizar los elementos de fijacion en el injerto oseo personalizado que se activa por genes dentro de las etapas de la fabricacion del andamio que se puede realizar de dos maneras. La primera consiste en introducir un nucleo especial que se hace de un metal o un material bioabsorbible fuerte en la estructura interior del andamio que puede tener los orificios para los elementos de fijacion (tornillos, minitornillos, microtornillos, pasadores, agujas, etc.). Los canales que conducen al nucleo (u orificios en el nucleo) se deben formar en la superficie del implante desde donde se supone que se debe fijar el producto. La segunda opcion es colocar un sistema de fijacion externo (por ejemplo, una miniplaca con minitornillos) en una posicion predeterminada y producir el andamio de una forma y tamano predeterminados ya con elementos de fijacion. Como resultado, el material personalizado que se activa por genes puede comprender dispositivos internos (nucleo) o externos.

De manera importante, los elementos de fijacion se tienen que elegir ya en la primera etapa de la produccion personalizada de implantes que se activan por genes, en base con el plan quirurgico que el medico propone. Para este fin, un modelo 3D oseo se puede fabricar inicialmente con el area de defecto, atrofia o sitio patologico cuya correccion conllevara la formacion de un defecto oseo. Este modelo se tiene que poner a disposicion del medico que planifica la cirugfa. Un medico reproducira las manipulaciones que se planifican (reseccion de un fragmento oseo, rectificacion de las paredes del defecto oseo, etc.) y ubicara los elementos de fijacion (estructuras que se hacen de metales o materiales bioabsorbibles fuertes) en el modelo para inmovilizar los fragmentos oseos y el implante personalizado que se activa por genes. El modelo con los dispositivos de localizacion que se aseguran en el mismo en una posicion correcta se usa para calcular los parametros morfometricos en la fabricacion del implante personalizado que se activa por genes.

Ejemplos

Ejemplo 1

Material personalizado que se activa por genes sin elementos de fijacion "incorporados"

Antes de fabricar una de las variantes del material personalizado que se activa por genes sin dispositivos de fijacion mediante el procedimiento que se propone en el presente documento, se tema que definir un modelo biologico adecuado del defecto oseo que tema dimensiones cnticas. Nos guiamos por los siguientes criterios para elegir el modelo de investigacion: 1) el defecto oseo tema que ser de dimensiones maximas; 2) permitfa que el bloque se fijara de manera confiable sin usar construcciones metalicas en el area de implantacion. Teniendo en cuenta los criterios que se citan anteriormente, se desarrollo un modelo experimental del defecto de los huesos craneales del conejo con un diametro de 20 mm. La osteotoirna craneal se realizo con un taladro para formar el defecto oseo sin danar la duramadre del cerebro y preservar 1 mm en fragmentos anchos de la placa cortical interna que sobresale 1 mm hacia el centro del defecto a 1, 5, 7 y 11 o proyecciones del reloj. La preservacion de estos fragmentos oseos en dichas posiciones como puntos de apoyo en combinacion con las dimensiones del defecto oseo se han convertido en la caractenstica distintiva del modelo. Tal modelo permitio que el implante personalizado que se activa por genes se inmovilizara dentro del defecto oseo sin usar tecnicas de fijacion adicionales.

La tomograffa computarizada multiespiral del craneo de conejo se realizo antes de la cirugfa. Realizamos la segmentacion manual del defecto oseo planificado con el centro que se ubica en la proyeccion de la sutura sagital de manera equidistante de las suturas frontoparietal y parietooccipital, usando el software 3D Slicer (NHI, EE. UU.). Teniendo en cuenta los parametros morfometricos que se calculan del defecto oseo planificado, se realizo una impresion 3D del bloque de fosfato de octacalcio. El bloque tema la forma de un disco convexo de 1,3 mm de grosor, 20 mm de diametro y se proporcionaba de 17 perforaciones para la descompresion cerebral despues de la sustitucion del hueso craneal (Fig. 1, Fig. 2).

El andamio que se produce mediante impresion 3D se combino con una construccion genica (un ADN plasmfdico con un gen que codifica el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF)) de acuerdo con el protocolo de laboratorio predefinido que se basa en la union qmmica de los acidos nucleicos al calcio del andamio:

1) lavar el andamio (incubacion con tampon de fosfato 0,5 M en un volumen de 5 ml a 37°C con agitacion continua durante 12 horas);

2) equilibrado (tratamiento con tampon de fosfato 10 MM en un volumen de 5 ml a 37°C con agitacion continua, 3 veces durante 10 minutos cada vez);

3) secar el andamio (incubacion a 37°C hasta que se seque completamente durante 3 horas);

4) aplicar las construcciones genicas (incubacion con la solucion de ADN plasirndico en tampon de fosfato 10 mM a una concentracion de 1 pg/pl a 37°C con agitacion continua durante 12 horas);

5) lavar el ADN plasirndico no unido (tratar un volumen de 5 ml con solucion de fosfato 5 MM 3 veces) del producto;

6) secar (incubacion a 37°C hasta secar por completo durante 3 horas).

Seis meses y medio despues del injerto oseo con el sustituto personalizado que se activa por genes, la integridad del hueso craneal del conejo se reparo completamente. El implante no se reabsorbio, pero sus areas perifericas estaban completamente integradas con el tejido oseo circundante. Ademas, se formo un tejido oseo recien formado de 3-6 mm de longitud a lo largo de las superficies internas y externas del injerto personalizado que se activa por genes. Tanto de acuerdo con la tomograffa computarizada como con el estudio histologico, se detecto que el tejido oseo recien formado se adhirio firmemente al implante sin formar ninguna capa intermedia o capsula de tejido conectivo (Fig. 3).

En ausencia de construcciones que se activan por genes, el volumen de tejido oseo recien formado fue considerablemente menor y el hueso procedente de la periferia no supero 1-2 mm (Fig. 4).

Ejemplo 2

Material personalizado que se activa por genes con elementos de fijacion "incorporados".

Con el fin de estudiar esta variante del material personalizado que se activa por genes, se desarrollo otro modelo: un defecto de 36 mm de longitud de los huesos de la canilla del conejo con fragmentos de hueso proximal y distal con bordes escalonados.

El implante personalizado que se activa por genes (Fig. 5) se creo usando el procedimiento de la invencion.

En la primera etapa, se llevo a cabo la impresion 3D para fabricar los elementos de conformacion en los que se colocaron la miniplaca y los minitornillos que se destinan a fijar el implante. Usando el molde resultante, el andamio se sintetizo a partir de fosfato tricalcico que se ajustaba exactamente a los parametros del molde y contema los elementos de fijacion. El implante se combino con la construccion genica (un ADN plasmfdico con genes vegf y sdf (que codifica el factor de crecimiento celular del estroma)) de acuerdo con el protocolo que se menciona anteriormente. El sustituto personalizado que se activa por genes resultante con un sistema de fijacion "incorporado" se implanto en el defecto de los huesos de la canilla del conejo y se ajusto exactamente a los parametros del implante (Fig. 6).

Tres meses despues, se restauro completamente la capacidad de soporte de la extremidad. El implante no se reabsorbio al final de este tiempo, pero sus areas perifericas estaban completamente integradas con los fragmentos de hueso (Fig. 7).

Por lo tanto, el procedimiento que se desarrollo para construir un material personalizado que se activa por genes y sus variantes hace posible fabricar el producto medico eficaz para la sustitucion de defectos oseos, incluidos los grandes.

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Claims (4)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de construccion de un implante personalizado que se activa por genes para la sustitucion de defectos oseos en un mai^ero, que comprende tomograffa computarizada de un area de injerto oseo, modelado de un defecto oseo o sitio receptor del hueso en base a los datos tomograficos computados, impresion tridimensional de un andamio biocompatible o un molde para la fabricacion de un andamio biocompatible, caracterizado porque el andamio biocompatible

i) se activa mediante acidos nucleicos para producir el implante personalizado que se activa por genes y ii) se adapta a la forma y al tamano del sitio de sustitucion del defecto oseo con una diastasis que no excede 1 mm entre el material de dicho andamio biocompatible y las paredes oseas congruentes.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque durante la fabricacion del andamio biocompatible, los elementos se incorporan en el mismo para la fijacion posterior del producto en el area de implantacion: placas, miniplacas, tornillos, minitornillos, pasadores, agujas, varillas y sus analogos de metales y materiales bioabsorbibles.

3. Un implante personalizado que se activa por genes para sustituir los defectos oseos en un marnffero, producido mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1.

4. Un implante personalizado que se activa por genes de acuerdo con la reivindicacion 3, para su uso en el tratamiento de defectos oseos o atrofia del tejido oseo en dicho mairnfero.