ES2816576T3 - Andamios con oligoelementos para la regeneración de tejidos en mamíferos - Google Patents

Abstract

Un andamio para la implantación en un mamífero para facilitar el crecimiento de vasos en la reparación, regeneración y/o proliferación de tejido corporal, el andamio que comprende: un cuerpo de andamio de material biocompatible en una forma física seleccionada del grupo que consiste en fibras, fibras huecas, tubos, cintas, esferas sólidas, esferas huecas, partículas, partículas adheridas y sus combinaciones, que están adheridas entre sí y que definen un cuerpo de andamio que tenga un peso entre 10 miligramos y 500 gramos, y una resistencia a la compresión superior a 0,4 MPa, en donde: el andamio tiene una porosidad entre aproximadamente 15 y aproximadamente 90 % en volumen para proporcionar el flujo de fluido en el andamio para la absorción de fluidos corporales; el material biocompatible es vidrio o vitrocerámica; y, el material biocompatible comprende: uno o más oligoelementos seleccionados del grupo que consiste en Cu, Fe, Sr y Zn en una concentración entre aproximadamente 0,05 y 5 % en peso por oligoelemento disuelto químicamente en el material biocompatible; de aproximadamente 40 a aproximadamente 80 % en peso de B2O3; uno o más óxidos alcalinos seleccionados del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O y Rb2O; uno o más óxidos alcalinotérreos seleccionados del grupo que consiste en MgO, SrO, BaO y CaO; Cu en una concentración entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso; y no más de 0,1 % en peso de Ca.

Description

DESCRIPCIÓN

Andamios con oligoelementos para la regeneración de tejidos en mamíferos

Campo de la invención

Esta invención se refiere a composiciones biocompatibles para la implantación en la superficie y subsuperficie en mamíferos para facilitar la reparación, regeneración y proliferación de tejidos.

Antecedentes de la invención

Los vidrios a base de silicato se han usado como base para composiciones implantables para brindar soporte a la adhesión, el crecimiento o la génesis del hueso al fomentar un entorno de soporte entre el material y las células progenitoras óseas vivas. Se reconoce ampliamente que los vidrios bioactivos exitosos incluyen calcio y sílice para fomentar el entorno de soporte necesario. Algunas de estas composiciones se consideran bioactivas dado que poseen superficies capaces de fomentar una capa de fosfato de calcio que, a su vez, promueve la adhesión del hueso al material. Por ejemplo, la patente de los Estados Unidos Núm. 5,204,106 describe una composición denominada vidrio 45S5 que se compone de Na2O-CaO-P2O5-SiO2.

La patente de los Estados Unidos núm. 6,709,744 de Day y otros describe materiales biocompatibles para implantación que incluyen materiales cerámicos o de vidrio a base de borato que contienen Na2O, CaO, P2O5, y B2O3. Un ejemplo específico es un vidrio que contiene aproximadamente 22,9 % en peso de Na2O, aproximadamente 22,9 % en peso de CaO, aproximadamente 5,6 % en peso de P2O5y aproximadamente 48,6 % en peso de B2O3. Estos materiales contienen una alta concentración de CaO para facilitar la formación de hidroxiapatita cuando se exponen a fluidos que contienen fósforo in vivo o antes de la implantación. Estos materiales están en forma de partículas sueltas que están empaquetadas de manera suelta, por ejemplo, en un tubo capilar de vidrio para su liberación en un huésped. Liang y otros, Bioactive Borate Glass Scaffold for Bone Tissue Engineering, J. Non-Crystalline Solids 354 (2008), p. 1690-96; y Yao y otros, In-Vitro Bioactive Characteristics of Borate-Based Glasses with Controllable Degradation Behavior, J. Am. Cer. Soc. 90 (2007), p. 303-306 también describen vidrios a base de borato formulados con alto CaO para la formación de hidroxiapatita. Por ejemplo, los vidrios 0B, 1B, 2B y 3B descritos por Yao y otros contienen 0, 17,7, 35,4 y 53 % en peso de borato. El documento US 2004/170692 A1 se refiere a cuerpos de fosfato de calcio y un proceso para fabricar los cuerpos de fosfato de calcio.

Existe una necesidad permanente de materiales biocompatibles que promuevan la reparación rápida del tejido de mamíferos, y especialmente para mejorar la vascularización.

Resumen de la invención

La invención proporciona un andamio de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2.

Otros objetivos y características de la invención son en parte evidentes y en parte se destacan a continuación.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 es una serie de fotografías de los andamios de acuerdo con un Ejemplo.

Las Figuras 2, 3 y 4 cada una contiene una serie de fotografías de los andamios de la Figura 1 después de la implantación.

Las Figuras 5 a 7 son fotografías de los andamios después de la implantación, la extracción, el corte y la tinción para histología (H&E).

La Figura 8 es un gráfico que representa la angiogénesis en función del contenido de CuO en los materiales biocompatibles de la invención.

Descripción de modalidades preferidas

De acuerdo con esta invención, un oligoelemento como se enumera en la reivindicación 1 o la reivindicación 2 se incorpora en un andamio de una composición biocompatible que es implantable en la superficie o subsuperficie de un mamífero. La composición de andamio proporciona iones para uso biológico por parte del mamífero. Estos elementos tienen efectos beneficiosos tales como un efecto sobre la migración de células endoteliales que puede ser útil para la formación de vasos sanguíneos y tiene importancia para la regeneración de tejidos. De esta manera, estos oligoelementos promueven la angiogénesis, que es una función crítica para promover el crecimiento de tejidos, tales como en la cicatrización de heridas. Esto se distingue de la promoción de la osteoconductividad, que se refiere a proporcionar factores de crecimiento óseo a un sitio para promover el crecimiento óseo. La angiogénesis, que implica el aumento de la vascularización, es decir, el crecimiento de vasos, es distinta de la osteoconductividad.

El andamio de la invención comprende un cuerpo de andamio que comprende un material biocompatible en forma de una o más fibras, fibras huecas, tubos, cintas, esferas sólidas, esferas huecas, partículas, partículas adheridas y sus combinaciones. En muchas de las modalidades más preferidas, la forma es fibras sueltas o adheridas, o partículas adheridas. En general, el andamio tiene un peso de entre 10 miligramos y 500 gramos, por ejemplo, entre aproximadamente 20 miligramos y aproximadamente 2500 miligramos. El material biocompatible está basado en borato.

Las fibras, esferas u otros componentes del material biocompatible en algunas modalidades se adhieren entre sí, típicamente mediante calentamiento, para definir un cuerpo de andamio y proporcionar una resistencia a la compresión del cuerpo del andamio superior a 0,4 MPa. La resistencia a la compresión deseada se selecciona de modo que los componentes no fluyan libremente en ningún sentido, y de modo que el cuerpo de andamio pueda manipularse sin desintegrarse en los componentes individuales del cuerpo. La resistencia a la compresión deseada también se selecciona para proporcionar la resistencia que se requiere para permanecer incorporado después de la implantación, ya sea para reparar una parte del cuerpo que soporta carga o una parte que no soporta carga, o una sujeta a impacto o movimiento significativo. En algunas modalidades preferidas, la resistencia a la compresión del cuerpo de andamio es al menos aproximadamente 5 MPa, mientras que en otras modalidades donde se requiere una mayor rigidez, la resistencia a la compresión es al menos aproximadamente 20 MPa, tal como entre aproximadamente 20 y aproximadamente 200 MPa.

El área superficial inicial del andamio varía ampliamente en dependencia de la morfología del andamio, por ejemplo, si son todas las fibras, las dimensiones de las fibras, si son partículas, el tamaño de las partículas, etc. Además, el área superficial cambia durante la biodegradación. En general, los andamios de morfología fibrosa y generalmente de las dimensiones del Ejemplo 1 más abajo tienen un área superficial / volumen de andamio a granel de entre aproximadamente 50 y aproximadamente 1000 cm -1, por ejemplo, entre unos 50 y unos 500 cm -1. El andamio del Ejemplo 1 tiene un área superficial/unidad de volumen aparente de 134 cm -1, basado en sus dimensiones de ser un cilindro de 7 mm de diámetro y 2 mm de alto. El área superficial de las fibras de vidrio de partida fue de 10,27 cm. 2 y el volumen total del cilindro era de 7,7 x 10 -2, cm 3

Uno o más oligoelementos seleccionados se incorporan en el material implantable en una concentración entre aproximadamente 0,05 y aproximadamente 5 % en peso, por ejemplo, entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso (por elemento).

El oligoelemento es uno o más seleccionados del grupo que consiste en Cu, Fe, Sr y Zn. Puede emplearse más de uno de los oligoelementos en una sola composición. Además, algunos de estos elementos pueden estar presentes en mayores cantidades porque no se usan como oligoelementos de acuerdo con esta invención. Por ejemplo, un andamio hecho de un material de vidrio biocompatible que contiene 0,4 % en peso de Cu y 15 % en peso de Sr contiene Cu como oligoelemento de acuerdo con esta invención; y contiene Sr, pero no como oligoelemento de acuerdo con esta invención. Un material de este tipo de hecho satisfaría el requisito en la presente descripción para un oligoelemento según se especifica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en virtud del contenido de Cu del material, independientemente de su contenido de Sr no calificado.

Cuando se desea Cu, la fuente de Cu para el vidrio o el material biocompatible cristalino puede ser un óxido de cobre como CuO o Cu2O u otros compuestos de cobre como el nitrato de cobre o el sulfato de cobre, por ejemplo. En una modalidad, el Cu se incorpora al vidrio en una concentración de entre aproximadamente 0,05 y aproximadamente 5 % en peso (aproximadamente 0,06 - 6 % en peso de CuO; aproximadamente 0,055 - 5,5 % en peso de Cu2O), como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso (aproximadamente 0,12-3 % en peso de CuO; aproximadamente 0,1 1-3 % en peso de Cu2O). Hay modalidades preferidas que emplean de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 2 % en peso de Cu, según se proporciona por entre aproximadamente 1,2 % en peso y aproximadamente 2,4 % en peso de CuO.

Cuando se desee Sr, la fuente de Sr para el vidrio o material biocompatible cristalino puede ser un óxido como SrO u otros compuestos de Sr como SrCU3, por ejemplo. En una modalidad, el Sr se incorpora al vidrio en una concentración de entre aproximadamente 0,05 y aproximadamente 5 % en peso (aproximadamente 0,06 a 5,90 % en peso de SrO), tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso (aproximadamente 0,12 a 2,95 % en peso de SrO). Hay modalidades preferidas que emplean de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 2 % en peso de Sr, según se proporciona por entre aproximadamente 1,18 % en peso y aproximadamente 2,36 % en peso de SrO. Cuando se desee Zn, la fuente de Zn para el vidrio o material biocompatible cristalino puede ser un óxido como ZnO u otros compuestos de Zn como Zn3(PO4)2-xH2O, por ejemplo. En una modalidad, el Zn se incorpora al vidrio en una concentración de entre aproximadamente 0,05 y aproximadamente 5 % en peso (aproximadamente 0,06 a 6,0 % en peso de ZnO), tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso (aproximadamente 0,12 a 3,0 % en peso de ZnO). Hay modalidades preferidas que emplean de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 2 % en peso de Zn, según se proporciona por entre aproximadamente 1,20 % en peso y aproximadamente 2,40 % en peso de ZnO.

Cuando se desea Fe, la fuente de Fe para el vidrio o material biocompatible cristalino puede ser un óxido como FeO, Fe3O4, Fe2O3, u otros compuestos de Fe como FeSO4-7H2O, por ejemplo. En una modalidad, el Fe se incorpora al vidrio en una concentración de entre aproximadamente 0,05 y aproximadamente 5 % en peso (aproximadamente 0,06 a 6,45 % en peso de FeO), tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso (aproximadamente 0,13 a 3,23 % en peso de FeO). Hay formas de modalidad preferidas que emplean de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 2 % en peso de Fe, según se proporciona entre aproximadamente 1,29 % en peso y aproximadamente 2,58 % en peso de FeO.

El oligoelemento y la composición biocompatible se seleccionan y formulan cuidadosamente para proporcionar una liberación cronometrada específica de oligoelementos basada en el flujo de sangre u otros fluidos fisiológicos a través del andamio a medida que la composición biocompatible se biodegrada en el huésped mamífero. El oligoelemento es un componente integral de la composición biocompatible y se disuelve químicamente en el material. Esto está en marcado contraste con estar en forma de un recubrimiento sobre el vidrio o simplemente adsorberse sobre el material como, por ejemplo, adsorberse sobre un compuesto implantable insoluble en agua. Dado que el oligoelemento se disuelve químicamente en el material de vidrio, se libera en el mamífero huésped de forma incremental a medida que el vidrio se biodegrada, y durante el mismo período durante el cual el vidrio se biodegrada. Por el contrario, un recubrimiento o material adsorbido se libera más rápidamente y su liberación no puede controlarse mediante el control de la composición del material de vidrio total. En una modalidad, el oligoelemento está generalmente presente de manera macro-homogénea en la composición biocompatible para facilitar la liberación durante toda la vida de degradación de la composición. A medida que la sangre u otros fluidos fluyen a través del andamio y el andamio se biodegrada en el mamífero huésped, el oligoelemento se libera para proporcionar su efecto angiogénico ventajoso a lo largo del tiempo al promover beneficios para el huésped en el área de la implantación. Entonces, por ejemplo, a medida que se biodegrada la composición a base de borato, libera oligoelementos para promover la angiogénesis.

Los formadores de vidrio en ciertas modalidades de la invención tienen una concentración equilibrada para impartir la biodegradabilidad deseada. Por ejemplo, en la composición de B3-Cu1 del Ejemplo 1 más abajo, las concentraciones de los formadores de vidrio borato, silicato y fosfato se equilibran a 52,95 % en peso, 0 % en peso y 4,0 % en peso, respectivamente, con respecto a sí mismos y con respecto a los demás componentes del material Na2O, CaO y K2O. Equilibrar con respecto a esto abarca equilibrar la concentración de un formador de vidrio con otros componentes, como los vidrios de la Tabla 3 que contienen borato y otros componentes, pero no fosfato ni silicato.

En muchas modalidades preferidas del andamio, las concentraciones de formadores de vidrio se equilibran de manera que al menos aproximadamente 20 % en peso del material biocompatible se biodegrada dentro de las seis semanas posteriores a la implantación en su huésped mamífero. Por ejemplo, las concentraciones de formadores de vidrio se equilibran de manera que al menos aproximadamente 20 % en peso del material biocompatible se biodegrada dentro de las seis semanas posteriores a la implantación en una rata Fisher 344 que tiene una edad entre 9 y 11 semanas y un peso entre 200 y 300 gramos. De acuerdo con esta medida, la prueba se realiza en ratas con una desviación estándar de 25 % (relativa) del material biocompatible y un tamaño de población de 10. En otras palabras, cuando 10 de estos andamios se implantan en los sitios subcutáneos de las ratas, como promedio al menos 20 % en peso del material de los andamios se biodegrada en seis semanas; y en al menos 68 % de las ratas al menos 15 % en peso del andamio se biodegrada; y en al menos 90 % de las ratas al menos 10 % en peso del andamio se degrada. La implantación para este y los siguientes estándares se realiza de acuerdo con el protocolo que se describe más abajo en el Ejemplo 1. En la mayoría de los casos, la biodegradación se manifiesta como la pérdida de peso del andamio, pero también puede manifestarse como otra reacción del material del andamio que implica un cambio de la composición que da como resultado la liberación de oligoelementos en el huésped.

De manera similar, en otro aspecto, las concentraciones de formadores de vidrio se equilibran de manera que al menos aproximadamente el 20 % en peso de la concentración de oligoelementos en el andamio se libere del andamio al hospedador dentro de las seis semanas de la implantación en su huésped Por ejemplo, las concentraciones de formadores de vidrio se equilibran de manera que al menos aproximadamente el 20 % en peso de la concentración de oligoelementos en el andamio se libere del andamio al huésped dentro de las seis semanas posteriores a la implantación en una rata Fisher 344 que tiene una edad entre 9 y 11 semanas y un peso entre 200 y 300 gramos. De acuerdo con esta medida, la prueba se realiza en ratas con una desviación estándar de 25 % (relativa) del material biocompatible y un tamaño de población de 10. En otras palabras, cuando se implantan 10 de estos andamios en los sitios subcutáneos de las ratas, en promedio al menos el 20 % en peso de la concentración de oligoelementos de los andamios se libera en seis semanas; y en al menos el 68 % de las ratas se libera al menos el 15 % en peso de la concentración de oligoelementos de los andamios; y en al menos el 90 % de las ratas se libera al menos el 10 % en peso de la concentración de oligoelementos de los andamios.

Por otro lado, el andamio no se biodegrada tan rápidamente en el huésped que no pueda proporcionar oligoelementos durante un período lo suficientemente largo como para promover adecuadamente la angiogénesis. Por ejemplo, al menos 50 % en peso del material del andamio permanece durante al menos dos semanas y no se biodegrada en dos semanas. Es decir, las concentraciones de formadores de vidrio se equilibran de manera que al menos aproximadamente 50 % en peso del material biocompatible permanece durante al menos dos semanas después de la implantación en una rata Fisher 344 que tiene una edad entre 9 y 11 semanas y un peso entre 200 y 300 gramos. De acuerdo con esta medida, la prueba se realiza en ratas con una desviación estándar de 25 % (relativa) del material biocompatible y un tamaño de población de 10. En otras palabras, cuando 10 de estos andamios se implantan en las ratas, como promedio al menos 50 % en peso del material de los andamios no se biodegrada en dos semanas; y en al menos 68 % de las ratas al menos 37,5 % en peso del andamio no se biodegrada en dos semanas; y en al menos 90 % de las ratas al menos 25 % en peso del andamio no se biodegrada en dos semanas.

Además, en estas modalidades, al menos el 50 % en peso de la concentración de oligoelementos del andamio permanece durante al menos dos semanas. Es decir, las concentraciones de formadores de vidrio se equilibran de manera que al menos aproximadamente el 50 % en peso del oligoelemento permanece durante al menos dos semanas después de la implantación en una rata Fisher 344 que tiene una edad entre 9 y 11 semanas y un peso entre 200 y 300 gramos. De acuerdo con esta medida, la prueba se realiza en ratas con una desviación estándar de 25 % (relativa) del material biocompatible y un tamaño de población de 10. En otras palabras, cuando se implantan 10 de estos andamios en las ratas, en promedio al menos el 50 % en peso de la concentración de los oligoelementos de los andamio permanecen durante al menos dos semanas; y en al menos el 68 % de las ratas permanece al menos el 37,5 % en peso de la concentración de los oligoelementos de los andamios durante al menos dos semanas; y en al menos el 90 % de las ratas permanece al menos el 25 % en peso de la concentración de los oligoelementos de los andamios durante al menos dos semanas.

En una modalidad de la invención, la composición biocompatible libera el oligoelemento a una velocidad particular de liberación de oligoelemento, por gramo de vidrio, por día en un huésped mamífero. En efecto, la velocidad de liberación puede "marcarse" al determinar la cantidad deseada de oligoelemento que se liberará dentro del huésped y luego seleccionar una composición biocompatible o una combinación de composiciones para lograr esta velocidad. Como indicó anteriormente, los formadores de vidrio tienen una concentración equilibrada para impartir la biodegradabilidad deseada. En un aspecto relacionado, el área superficial por unidad de volumen puede controlarse para controlar la velocidad de liberación, ya que una mayor área superficial aumenta la reactividad y por lo tanto la velocidad de liberación. Un experto en la técnica apreciará que la velocidad de biodegradación del material de vidrio es diferente de un huésped a otro, de un vidrio a otro, de un oligoelemento a otro, y de cualquier otra manera depende de varios factores. Por ejemplo, un huésped más físicamente activo con una frecuencia cardíaca promedio más rápida puede estimular la biodegradación y, por lo tanto, la liberación de oligoelementos a una velocidad más rápida. En una modalidad, la composición tiene una velocidad de liberación de oligoelementos (Cu) de entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 100 E-7 moles de oligoelemento, por gramo de vidrio, por día; por ejemplo, entre aproximadamente 1 y aproximadamente 25 E-7 moles de oligoelemento, por gramo de vidrio, por día; tales como entre aproximadamente 1 y aproximadamente 20 E-7 moles de oligoelemento, por gramo de vidrio, por día, o entre aproximadamente 3 y aproximadamente 12 E-7 moles de oligoelemento, por gramo de vidrio, por día.

Como una perspectiva alternativa sobre la liberación de oligoelementos para esta invención, en una modalidad para ciertas aplicaciones, la velocidad de liberación está entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 60 micromolar; es decir, se liberan entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 60 micromoles de oligoelemento por litro de flujo a través de la composición. En otras modalidades, la composición se formula para proporcionar una velocidad de liberación de entre aproximadamente 0,5 y aproximadamente 30 micromolar, tal como entre aproximadamente 3 y aproximadamente 12 micromolar. Por ejemplo, en una modalidad en la que el oligoelemento es Cu y la composición es un andamio a base de borato, la composición del andamio se prepara para producir una velocidad de liberación de Cu durante el flujo sanguíneo a través del mismo de entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 60 micromolar, tal como entre aproximadamente 0,5 y 30 micromolar, o entre aproximadamente 3 y aproximadamente 12 micromolar.

Como indicó anteriormente, los materiales biocompatibles de los andamios de la invención se biodegradan en los fluidos fisiológicos. Sin embargo, en comparación con los artículos caracterizados como "solubles en agua" que se disuelven relativamente rápido (durante un período de, por ejemplo, tres semanas o menos) en soluciones acuosas, los materiales biocompatibles de la invención no son solubles en agua, es decir, son resistentes a una rápida solubilidad en agua. Por ejemplo, los andamios fabricados a partir de ellos que tienen un área superficial y un tamaño de aplicación práctica para el uso como andamio implantable no se disuelven completamente en menos de varias semanas (por ejemplo, seis semanas) a 37 °C en una solución acuosa de fosfato o una solución acuosa con un solvente miscible tal como metanol, etanol, isopropanol, acetona, éteres o similares. Como se entiende en la técnica, los materiales que son "solubles en agua" están sujetos a una solubilidad relativamente rápida; y los materiales que son "insolubles en agua" son completamente insolubles en agua o al menos solo pueden disolverse con dificultad. Generalmente, los materiales de los andamios no son insolubles en agua y no son solubles en agua según esta caracterización; más bien, son de solubilidad intermedia en agua.

El material es biocompatible en el sentido de que no es tóxico o de cualquier otra manera dañino para el tejido vivo de su huésped. Algunas de las composiciones preferidas (sin Ca) de la invención tampoco son bioactivas, en el sentido de que no se forma hidroxiapatita. Es decir, carecen de bioactividad, donde la bioactividad se refiere a la capacidad de un material en los fluidos de mamíferos que contienen fósforo para fomentar el crecimiento de una capa de fosfato de calcio o convertirse en compuestos de fosfato de calcio precursores de los huesos que, a su vez, promueven la unión del hueso al material.

En un ejemplo de referencia, el material biocompatible en el que se incorpora el oligoelemento es un material de vidrio a base de borato que contiene lo siguiente, aproximadamente, todos los por cientos en la presente descripción son en peso, a menos que se indique de cualquier otra manera:

b ?o 3 40 a 80

Na20 0 a 25

U¿0 0 ^a 25

K20 0 a 25

Rb20 0 ^a 25

CaO 0 a 40

MgO 0 ^a 25

SrO 0 ^a 40

BaO 0 a 50

L_í20 Na20 K20 Rb;20 0 a 50 acumulativo

MgO SrO BaO CaO 0 a 50 acumulativo

Ps05 0 ^a 10

S ¡02 0 ^a 18

A l203 0 ^a 3

F 0 ^a 4

Elementos de metal de transición 0 a 10 acumulativo

Las concentraciones de K2O y MgO en algunos de estos ejemplos de referencia son cada uno de aproximadamente 1 a aproximadamente 25 % en peso. El uno o más de U2O, Na2O, K2O y Rb2O puede estar presente en una concentración acumulativa entre aproximadamente 1 y aproximadamente 50 % en peso, tal como entre aproximadamente 5 y aproximadamente 20 % en peso; y uno o más de MgO, SrO, BaO y CaO están presentes en una concentración acumulativa entre aproximadamente 1 y aproximadamente 50 % en peso, tal como entre aproximadamente 5 y aproximadamente 40 % en peso. Cuando el Cu es el oligoelemento, esta composición contiene además de 0,05 a 5; o 0,01 a 2,5 % en peso de Cu; como CuO, Cu2O u otro compuesto de Cu. Los elementos de metal de transición son aquellos en los que la banda d contiene menos de su número máximo de diez electrones por átomo e incluye, entre otros, Co y Ni. De hecho, algunos de los oligoelementos usados de acuerdo con esta invención, tales como Zn y Fe, son metales de transición. Por lo tanto, en las formulaciones en las que se establece que la concentración de oligoelemento de estos oligoelementos se encuentra en un intervalo particular, tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso, por supuesto, la concentración de oligoelementos está en ese intervalo independientemente del hecho de que los elementos de transición pueden ser entre los oligoelementos, y si Zn y Fe están presentes en una cantidad superior al 2,5 % en peso, no son oligoelementos.

Algunos ejemplos de materiales de vidrio de referencia son los siguientes:

Tabla 1: Vidrios Biocompatibles de Borato que contienen oligoelementos (% en peso)

En la mayoría de las modalidades el material biocompatible consiste solo o esencialmente en componentes que cumplen estos requisitos de composición u otras descripciones más limitadas en la presente descripción. Pero en términos generales, para algunas modalidades otros materiales que no cumplen con estas descripciones pueden incorporarse a los andamios.

Los materiales adicionales a base de borato dentro de esta descripción, en los que puede incorporarse el Cu u otro oligoelemento indicado de acuerdo con esta invención, contienen, en % en peso, lo siguiente, teniendo en cuenta que uno o más de los otros oligoelementos pueden incluirse en adición de Cu en concentraciones análogas:

Tabla 2: Composición de % en peso de Vidrios de Borato Adicionales

A, B, C, E y F son ejemplos de referencia.

Si bien los materiales biocompatibles anteriores y posteriores se describen como que contienen varios óxidos en % en peso, los expertos en la técnica entienden que en el vidrio final o la composición de vidrio/cristalino, los compuestos de óxido se disocian y los óxidos específicos, por ejemplo, B2O3, SO2, P2O5, etc., no son identificables por separado o incluso necesariamente están presentes por separado. Sin embargo, es convencional en la técnica referirse a la composición final como que contiene un % dado de los óxidos individuales, de modo que aquí se hace así. Por tanto, desde esta perspectiva, las composiciones en la presente descripción están en una base equivalente.

Los materiales biocompatibles de la invención que contienen el oligoelemento se basan en borato porque contienen entre aproximadamente 40 y aproximadamente 80 % en peso de B2O3, tal como entre aproximadamente 50 y aproximadamente 80 % en peso de B2O3. Los materiales a base de borato tienen varias ventajas importantes para uso biológico, tales como su facilidad de preparación, la capacidad de convertirse en partículas de vidrio, microesferas o fibras a temperaturas relativamente bajas sin cristalización y, particularmente, su biocompatibilidad. Los materiales a base de borato descritos en la presente descripción, en comparación con los materiales a base de silicato, tienen velocidades de reacción significativamente más rápidas, temperaturas de fusión más bajas, resistencia a la cristalización y, en ciertos casos, ausencia de sílice, que solo se degrada lentamente en el cuerpo. Entonces, aunque ciertas modalidades emplean hasta aproximadamente el 18 % en peso de SiO2 en muchas otras modalidades preferidas en la presente descripción, los materiales están libres de silicato, que contienen menos de 0,1 % en peso de silicato o incluso no contienen silicato. Los vidrios de borato forman fibras huecas al reaccionar in vivo, mientras que los vidrios de silicato no; y facilitan la angiogénesis in vivo. Los materiales de borato descritos en la presente descripción también liberan boro in vivo a medida que reaccionan con los fluidos corporales.

Hay una modalidad que tiene preferencia específica en ciertas aplicaciones y en donde la concentración de Ca (elemental o en CaO u otros compuestos) en el material se controla a menos de aproximadamente 5 % en peso. Ciertas modalidades preferidas controlan estrictamente la concentración de Ca a menos de aproximadamente 0,5 % en peso, tal como a menos de 0,2 % en peso, e incluso a menos de 0,1 % en peso. La ventaja en esta modalidad para controlar estrictamente la concentración de Ca es que se evita la formación de compuestos de fosfato cálcico, compuestos de tipo apatita y fosfato cálcico amorfo (ACP) relacionado tras la exposición a fluidos fisiológicos que contienen fósforo. Dichos compuestos de apatita incluyen la hidroxiapatita Ca5(PO4)3(0H), fluoroapatita Ca5(PO^F, fosfato de calcio amorfo (ACP) y otros compuestos que contienen calcio. Por tanto, en determinadas aplicaciones es ventajoso evitar la formación de compuestos de Ca-apatita porque tienen una radiopacidad relativamente menor que, por ejemplo, los compuestos análogos de Sr o Ba. En determinadas situaciones, es ventajoso evitar los compuestos de Ca-apatita para formar compuestos que se degraden más rápidamente, o quizás incluso más lentamente. También puede ser ventajoso evitar el Ca con el fin de controlar las características de fusión, como la viscosidad, la temperatura de fusión y/o la tendencia a la cristalización. Las composiciones libres de Ca carecen de bioactividad, donde la bioactividad se refiere a la capacidad de un material en los fluidos de mamíferos que contienen fósforo para fomentar el crecimiento de una capa de fosfato de calcio o convertirse en compuestos de fosfato de calcio precursores de los huesos.

Ciertas modalidades contienen niveles bajos de Ca, como se describió anteriormente; mientras que otros están sustancialmente libres de Ca y contienen esencialmente no o menos de 0,1 % en peso de Ca.

En una modalidad preferida, el material contiene entre aproximadamente 50 y aproximadamente 80 % en peso de B2O3; entre aproximadamente 5 y aproximadamente 20 % en peso de componente de óxido alcalino seleccionado del grupo que consiste en U2O, Na2O, K2O, Rb2O y sus combinaciones; y entre aproximadamente un 5 y aproximadamente un 40 % de componente alcalinotérreo seleccionado del grupo que consiste en MgO, SrO, BaO y sus combinaciones. Los lantánidos se excluyen específica y estrictamente de ciertas modalidades preferidas. En algunas modalidades, el material biocompatible consiste esencialmente en entre aproximadamente 50 y aproximadamente 80 % en peso de B2O3; entre aproximadamente 5 y aproximadamente 20 % en peso del componente de óxido alcalino seleccionado del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O, Rb2O y sus combinaciones; entre aproximadamente 5 y aproximadamente 40 % en peso de componente alcalinotérreo seleccionado del grupo que consiste en MgO, SrO, BaO y sus combinaciones, y entre aproximadamente 0,05 y 5 % en peso de Cu, como CuO, Cu2O u otro compuesto de Cu

Los materiales libres de Ca a base de borato ilustrativos, en los que puede incorporarse el Cu de acuerdo con esta invención, contienen, en % en peso, lo siguiente, teniendo en cuenta que uno o más de los otros oligoelementos pueden incluirse además del Cu en concentraciones de análogos:

Tabla 3: Composición de % en peso de Vidrios de Borato libres de Ca

En ciertas modalidades de la invención, el material biocompatible se selecciona para incluir al menos dos de los óxidos alcalinos Li2O, Na2O, K2O y/o Rb2O en una concentración acumulativa de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 25 % en peso, tal como entre aproximadamente 8 y 20 % en peso. Se ha descubierto que es ventajoso incluir dos o más de tales compuestos alcalinos con el fin de reducir la tendencia a la cristalización, lo que finalmente mejora la trabajabilidad y la capacidad de fabricación de los vidrios, que pueden ser importantes para la fabricación de andamios. Mediante el uso de más de un tipo de álcali (es decir, álcali mixto) puede reducir el costo de un vidrio, modificar su velocidad de reacción con los fluidos corporales y proporcionar elementos adicionales beneficiosos para el crecimiento y la regeneración de los tejidos.

Una característica adicional de ciertas modalidades es que la concentración acumulativa de los óxidos alcalinotérreos del grupo que consiste en MgO, SrO, BaO, CaO y sus combinaciones está en el intervalo de 1 a aproximadamente 50 % en peso, tal como en el intervalo de 1 a 30 % en peso o incluso aproximadamente 8 a 25 % en peso. Algunas de estas modalidades contienen dos o más de tales óxidos alcalinotérreos en un intervalo de 1 a 45 % en peso acumulativamente, tal como en el intervalo de 5 a 25 % en peso. Si el SrO está presente en una concentración que produce una concentración de Sr por encima del 10 % en peso, no califica como un oligoelemento de acuerdo con esta invención.

Algunas modalidades consisten esencialmente en B2O3 de aproximadamente 40 a aproximadamente 80 % en peso, óxidos alcalinos mixtos seleccionados del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O y Rb2O y uno de MgO, SrO, BaO o CaO, más el compuesto que contiene Cu. Otras modalidades consisten esencialmente en B2O3 de aproximadamente 40 a aproximadamente 80 % en peso, dos o más óxidos alcalinos seleccionados del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O y Rb2O, y dos o más óxidos alcalinotérreos del grupo formado por MgO, SrO, BaO y CaO, más el compuesto que contiene Cu. Por ejemplo, la composición A en la Tabla 2 consiste esencialmente en B2O3 de aproximadamente 40 a aproximadamente 80 % en peso, dos o más óxidos alcalinos mixtos seleccionados del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O y Rb2O en un % en peso acumulativo entre 5 y 25 %, y dos o más de entre MgO, SrO, BaO y CaO en un % en peso acumulativo entre 8 y 25 %. Otras modalidades incluyen opcionalmente uno o más de P2O5, SiO2, AhO3, F y elementos de metal de transición.

La invención incluye la incorporación de Cu y opcionalmente otro oligoelemento en materiales biocompatibles con una composición de B2O3 especialmente alta, preferentemente de aproximadamente 70 a aproximadamente 80 % en peso. Estas modalidades emplean un óxido alcalino seleccionado del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, y sus combinaciones acumulativamente de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 % en peso, tal como de aproximadamente 5 a aproximadamente 25 % en peso, e incluso de aproximadamente 8 a aproximadamente 20 % en peso; e incluso opcionalmente dos o más de tales óxidos acumulativamente en este intervalo. También emplean opcionalmente óxidos alcalinotérreos del grupo que consiste de MgO, SrO, BaO, CaO y sus combinaciones en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 % en peso, tal como en el rango de 1 a 30 % en peso, o incluso aproximadamente 8 al 25 % en peso, e incluso dos o más de tales óxidos acumulativamente en este intervalo. Algunas de estas modalidades consisten esencialmente en estos componentes, tales como las composiciones II, III, IV y VII de la Tabla 3; mientras que otras modalidades incluyen opcionalmente uno o más de P2O5, SÍO2, AI2O3, F y elementos de metal de transición.

En las modalidades de álcali mixto y alto contenido de borato descritas anteriormente, la concentración de Ca puede controlarse estrictamente a menos de aproximadamente 5 % en peso, incluso a menos de 0,5 % en peso, tal como a menos de 0,2 % en peso o menos de 0,1 % en peso. para evitar la formación de compuestos de Ca, de la manera discutida anteriormente. Alternativamente, hay ejemplos de referencia que contienen dos o más óxidos alcalinos que también contienen CaO en una cantidad de hasta aproximadamente 40 % en peso para facilitar la formación de hidroxiapatita, otros compuestos de fosfato cálcico, fosfato cálcico amorfo u otros compuestos que contienen calcio. Algunos materiales ilustrativos de la invención, tales como los que se muestran en los ejemplos de trabajo, contienen, aproximadamente, 40 a 80 % en peso de B2O3, 0,05 a 5 % de CuO y Na2O, K2O, MgO y P2O5. Los ejemplos más específicos contienen o incluso consisten esencialmente en 40 a 80 % en peso de B2O3, 0,1 a 5 % de CuO, 1 a 25 % en peso de Na2O, 1 a 25 % en peso de K2O, 1 a 25 % en peso de MgO y 1 a 10 % en peso de P2O5.

Un ejemplo de referencia abarca una composición biocompatible para implantación en un mamífero para facilitar el crecimiento de vasos en la reparación, regeneración y/o proliferación del tejido corporal, en donde el material biocompatible está basado en fosfato o silicato y es al menos parcialmente soluble en fluidos corporales de mamíferos, y el Cu se incorpora al material biocompatible en una concentración como se describe anteriormente. En estos ejemplos de referencia, P2O5 y/o SiO2 son formadores de vidrio y constituyen aproximadamente del 20 al 65 % en peso de P2O5 o de aproximadamente 20 a aproximadamente 60 % en peso de SiO2. Estos materiales también contienen un componente de óxido de metal alcalino de, por ejemplo, uno o más de Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, o una mezcla de los mismos en una concentración de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 55 % en peso, tal como aproximadamente 10 a aproximadamente 52 % en peso. Muchos de estos vidrios a base de fosfato y silicato también contienen un componente de calcio, uno de CaO, CaF2, o mezclas de los mismos. Por ejemplo, muchos de estos vidrios contienen de aproximadamente 5 a aproximadamente 40 % en peso de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos, tal como aproximadamente 10 a aproximadamente 30 % en peso de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos, o aproximadamente 10 a aproximadamente 15 % en peso de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos. En consecuencia, uno de estos ejemplos de referencia contiene aproximadamente 20 a aproximadamente 65 % en peso de P2O5, y uno o más de Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, o una mezcla de los mismos en una concentración de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 55 % en peso, y un componente de calcio en una concentración de aproximadamente 5 a aproximadamente 40 % en peso de CaO o CaF2y Cu en una concentración de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 % en peso, tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso. Otro ejemplo de referencia contiene aproximadamente 20 a aproximadamente 65 % en peso de P2O5, y uno o más de Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, o una mezcla de los mismos en una concentración de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 52 % en peso, un componente de calcio de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos en una concentración de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 40 % en peso de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos, y Cu en una concentración de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 % en peso, tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso. Otro ejemplo de referencia contiene de aproximadamente 20 a aproximadamente 65 % en peso de P2O5, y uno o más de Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, o una mezcla de los mismos en una concentración de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 55 % en peso, un componente de calcio de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos en una concentración de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 % en peso de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos, y Cu en una concentración de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 % en peso, tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso. Otro de estos ejemplos de referencia contiene aproximadamente 20 a aproximadamente 60 % en peso de SiO2, y uno o más de Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, o una mezcla de los mismos en una concentración de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 55 % en peso, un componente de calcio de CaO en una concentración de aproximadamente 5 a aproximadamente 40 % en peso de CaO o CaF2y Cu en una concentración de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 % en peso, tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso. Otro ejemplo de referencia contiene aproximadamente 20 a aproximadamente 60 % en peso de SiO2, y uno o más de Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, o una mezcla de los mismos en una concentración de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 52 % en peso, un componente de calcio de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos en una concentración de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 40 % en peso de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos, y Cu en una concentración de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 % en peso, tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso. Otro ejemplo de referencia contiene aproximadamente 20 a aproximadamente 60 % en peso de SiO2, y uno o más de Li2O, Na2O, K2O, Rb2O, Cs2O, o una mezcla de los mismos en una concentración de aproximadamente 8 % en peso a aproximadamente 55 % en peso, un componente de calcio de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos en una concentración de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 % en peso de CaO o CaF2 o mezclas de los mismos, y Cu en una concentración de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 5 % en peso, tal como entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso. En algunos de estos ejemplos de referencia, el CaF2 se evita estrictamente y el componente de calcio es CaO.

Ejemplos de material biocompatible a base de silicato que contiene Cu y otros oligoelementos son los siguientes:

Tabla 4: Por ciento de composición en peso de vidrios biocompatibles a base de silicato (% en peso)

En la Tabla 5 se muestran Ejemplos de vidrio biocompatible a base de fosfato que contienen Cu.

Tabla 5: Por ciento de composición en peso de vidrios biocompatibles a base de fosfato

Estas formulaciones a base de fosfato demuestran situaciones en las que es ventajoso incluir al menos dos de los óxidos alcalinos Li2O, Na2O, K2O y/o Rb2O en una concentración acumulativa de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 25 % en peso, tal como entre aproximadamente 8 y 20 % en peso. Como se señaló anteriormente, se ha descubierto que es ventajoso incluir dos o más de tales compuestos alcalinos para reducir la tendencia a la cristalización, lo que en última instancia mejora la capacidad de trabajo y fabricación de los vidrios, lo que puede ser importante para fabricar andamios. Mediante el uso de más de un tipo de álcali (es decir, álcali mixto) puede reducir el costo de un vidrio, modificar su velocidad de reacción con los fluidos corporales y proporcionar elementos adicionales beneficiosos para el crecimiento y la regeneración de los tejidos.

Una característica adicional de estos ejemplos de referencia a base de fosfato es que la concentración acumulativa de los óxidos alcalinotérreos del grupo que consiste en MgO, SrO, BaO, CaO y sus combinaciones, está en el intervalo de 1 a aproximadamente 50 % en peso, tal como en el intervalo de 1 a 30 % en peso o incluso aproximadamente 8 a 25 % en peso. Algunos de estos ejemplos de referencia contienen dos o más de tales óxidos alcalinotérreos en un intervalo de 1 a 45 % en peso acumulativamente, tal como en el intervalo de 5 a 25 % en peso.

Los materiales biocompatibles de la invención están en forma de fibras sólidas, fibras huecas, cintas, esferas sólidas, esferas huecas, partículas y sus combinaciones. En una modalidad especialmente preferida para muchas aplicaciones, la composición está en forma de un cuerpo de andamio que incluye fibras, y en ciertas modalidades de este tipo es un cuerpo de andamio que consiste esencialmente en componentes que son fibras. Las fibras tienen una relación de aspecto de longitud:dimensión transversal (por ejemplo, diámetro) de al menos 2:1 y más típicamente al menos 5:1, tal como mayor que 10:1. En ciertas modalidades de la invención, los componentes del cuerpo de andamio son principalmente una forma, tal como fibras, en combinación con un constituyente minoritario de una segunda forma de las opciones anteriores, tales como microesferas.

También hay una opción con esta invención de emplear composiciones de componentes distintos para impartir estratégicamente ciertas propiedades. Por ejemplo, la composición en algunas modalidades de la composición emplea del 10 al 90 % en peso de componentes que tienen una composición seleccionada entre las anteriores, y del 10 al 90 % en peso de componentes de una composición diferente. O incluso pueden emplearse más de dos de tales tipos de componentes. Es decir, el material puede contener al menos 10 % en peso de componentes que comprenden un primer material componente dentro de las composiciones contempladas y al menos 10 % en peso de componentes que comprenden un segundo material componente, en donde el primer y segundo materiales componentes tienen composiciones distintas entre sí de manera medible. Y se contempla que solo el primer material componente puede contener Cu y/u otro oligoelemento, o que el Cu puede estar presente en ambos materiales en diferentes cantidades. Esto permite la selección, por ejemplo, de fibras de reacción más rápida en combinación con fibras de reacción más lenta; o la selección de fibras que contienen Ca con fibras libres de Ca. Por lo tanto, se pueden seleccionar componentes de composición estándar y combinarlos con componentes de composición no estándar para personalizar o dopar eficazmente el andamio para la aplicación presentada o para las necesidades particulares del huésped. Alternativamente, las esferas huecas que contienen un factor de crecimiento o fármaco para el suministro al huésped pueden incorporarse con otros componentes estructurales, tales como fibras.

El Cu y, opcionalmente, otro oligoelemento se incorpora a los materiales y se forma un andamio para que tenga una porosidad que se selecciona para proporcionar un flujo de fluido al interior del andamio para facilitar la absorción de los fluidos corporales, manteniendo al mismo tiempo la resistencia suficiente para la manipulación y la implantación. La porosidad está entre aproximadamente 15 % en volumen y aproximadamente 90 % en volumen. Existen diferentes niveles de porosidad, por ejemplo, entre aproximadamente 15 y aproximadamente 30 % en volumen, o entre aproximadamente 30 y aproximadamente 60 % en volumen, o entre aproximadamente 60 y aproximadamente 90 %, que se prefieren para diferentes aplicaciones. La porosidad depende de o está controlada por muchos factores tales como la orientación de la fibra, la forma de las partículas o las microesferas y el tratamiento térmico (tiempo/temperatura) usado para adherir los elementos. Independientemente de esta porosidad aparente, la interconectividad también es importante en las modalidades de la invención que están en forma de andamios. Debido a que la reparación del tejido está fuertemente influenciada por el flujo de fluidos corporales al interior del andamio, se prefiere tener un alto nivel de interconectividad de poros dentro del andamio y un bajo nivel de poros cerrados. Es decir, es importante que la mayoría de los poros estén conectados a otros poros, y que exista una trayectoria directa o indirecta desde la mayoría de los poros hasta la superficie exterior del andamio. En ciertas modalidades, al menos aproximadamente 80 % en volumen, tal como al menos aproximadamente 90 %, del volumen de los poros del andamio es directa o indirectamente a través de otros poros accesibles desde el exterior del andamio y por lo tanto accesibles a los fluidos corporales.

El método para fabricar los materiales biocompatibles no es estrictamente crítico para la invención. A manera de ejemplo, al preparar los materiales biocompatibles, los componentes individuales de grado reactivo analítico se pesan, se mezclan minuciosamente y se funden en un crisol de platino a temperaturas entre 1000 y aproximadamente 1500°C, dependiendo de la composición durante aproximadamente una a cuatro horas. Después la masa fundida se enfría, por ejemplo, sobre una placa de acero o cobre para formar el vidrio que puede molerse hasta partículas de un tamaño deseado. Las partículas pueden moldearse para formar microesferas de un diámetro elegido. El material de composición preferido cuando está en forma de masa fundida puede formarse fácilmente en fibras. Si se fabrican fibras de vidrio de borato, estas pueden extraerse de manera manual directamente de la masa fundida o extraerse a través de un cojinete mediante un tambor giratorio.

Los componentes pueden autoadherirse para formar andamios tridimensionales simplemente mediante el calentamiento de un conjunto de partículas en un horno y permitiendo que las fibras/partículas/esferas se ablanden y se adhieran entre sí. Después del tiempo asignado a la temperatura, la construcción se retira del horno y se enfría a temperatura ambiente. Muchos vidrios biocompatibles anteriores, tales como el 45S5, son difíciles de autoadherir debido a la cristalización del vidrio. Por lo tanto, la capacidad de autoadhesión de los vidrios de borato que comprenden Cu es una clara ventaja sobre otros materiales biocompatibles actualmente en uso.

En una modalidad de la invención que emplea materiales biocompatibles que contienen Cu, los materiales que contienen Cu están en forma de un andamio de tejido preparado a partir de fibras que se alinean de modo que la mayoría de las fibras están sustancialmente alineadas en una dirección paralela. El andamio se prepara mediante la colocación y orientación de las fibras de manera unidireccional en un molde. Las fibras en el molde se calientan a una temperatura donde las fibras se ablandan y se adhieren entre sí. En una modalidad preferida, las fibras se autoadhieren en el sentido de que no se usa adhesivo, soldadura fuerte u otro agente de unión externo para la adhesión. Una modalidad alternativa emplea un agente biocompatible o adhesivo para facilitar la adhesión, de manera que las fibras no se autoadhieren, al menos en parte. Tras el enfriamiento, el conjunto de fibras adheridas es lo suficientemente rígido y fuerte como para que el conjunto pueda retirarse del molde y manipularse. El andamio es lo suficientemente rígido como para poder implantarse en un mamífero donde facilita la reparación y regeneración de tejido duro tal como hueso (que incluye los corticales y los esponjosos) o el tejido blando tal como músculo, cartílago, piel, órgano u otro tejido duro o blando.

La orientación de las fibras en una dirección longitudinal en el andamio autoadhesivo proporciona canales longitudinales (o poros conectados) entre las fibras, canales que proporcionan la captación en el andamio de células madre, factores de crecimiento, medicamentos, glóbulos rojos y otros fluidos corporales y componentes transportados en fluidos corporales. Las fibras se disponen de modo que definen canales dentro del andamio que facilitan el flujo de fluido hacia y longitudinalmente dentro del andamio de un extremo al otro. La orientación también proporciona canales en una dirección transversal generalmente perpendicular a la dirección longitudinal de las fibras orientadas, para facilitar la captación de fluidos del interior o núcleo del andamio desde la superficie exterior. Estos canales longitudinales y transversales ejercen fuerzas capilares significativas sobre un líquido que provocan que el líquido sea arrastrado hacia el andamio. Esta acción capilar facilita la distribución de estos fluidos y componentes de manera relativamente uniforme a través del andamio y permite que los fluidos fluyan de un extremo del andamio al otro o entren en el andamio desde su superficie y transmitan el líquido a sus extremos.

La invención en una modalidad emplea fibras que tienen un diámetro, antes del moldeo y ablandamiento, entre aproximadamente 20 y aproximadamente 5000 micras, tal como entre aproximadamente 50 y aproximadamente 5000 micras. En una modalidad el andamio se prepara a partir de fibras que tienen diámetros entre aproximadamente 100 y aproximadamente 450 micras, tal como entre aproximadamente 100 y aproximadamente 300 micras. En una modalidad alternativa, el andamio se prepara a partir de fibras que tienen diámetros de hasta aproximadamente 3000 o 5000 micras (3 a 5 mm), que pueden considerarse más parecidas a varillas que a fibras en algunos contextos, pero para los propósitos de la discusión de esta invención caen dentro de la definición de "fibras".

En un aspecto de la invención que emplea fibras coalineadas, al menos aproximadamente 75 u 85 % en volumen de las fibras en el andamio están coalineadas longitudinalmente. En este sentido las fibras están coalineadas longitudinalmente, donde "coalineadas longitudinalmente" y las frases similares (por ejemplo, "en coalineación longitudinal") aplicadas a un grupo de fibras adyacentes, agrupadas o unidas en esta solicitud significa que la alineación de cada fibra en el grupo en cualquier lugar a lo largo de al menos aproximadamente 75 % de su longitud no se desvía más de aproximadamente 25 grados de la paralela al eje central del andamio. En una modalidad preferida, cada fibra en el grupo en cualquier lugar a lo largo de al menos aproximadamente 75 % de su longitud no se desvía más de aproximadamente 15 grados de la paralela al eje central del andamio. En otra modalidad preferida, cada fibra en el grupo en cualquier lugar a lo largo de al menos aproximadamente 75 % de su longitud no se desvía más de aproximadamente 10 grados del eje central del andamio. Por tanto, es evidente que este aspecto de coalineación no requiere una coalineación 100 % precisa de todas las fibras. El aspecto de coalineación longitudinal también permite alguna desviación menor de segmentos específicos de fibras individuales hacia una orientación fuera de estos requisitos de 25, 15 y 10 grados. Esto se refleja en el requisito de que la coalineación longitudinal sea de cada fibra a lo largo de al menos 75 % de su longitud, en lugar de necesariamente a lo largo de su longitud total. Por tanto, hasta aproximadamente 25 % de la longitud de una fibra individual puede estar desalineada porque, por ejemplo, se dobló durante el proceso de fabricación del andamio o de otra manera. Cada fibra en el andamio no es absolutamente recta, ni se encuentra a lo largo de una línea absolutamente recta estrictamente paralela a todas las otras fibras en el andamio. Y cada fibra se orienta generalmente en la misma dirección, pero cada una no se orienta exactamente en la misma dirección. Por otra parte, el propio andamio en ciertas modalidades es curvo, doblado o de otra manera no es recto, en cuyo caso el eje central del andamio respecto al cual la alineación de las fibras está dentro de 25 grados de la paralela también es curvo, doblado o no es recto. En ciertas modalidades un andamio recto o curvo se tornea en una forma más compleja, en cuyo caso el eje central del andamio se refiere al eje central como moldeado y antes del torneado.

Para permitir la acción capilar y la formación de canales, el andamio contiene teóricamente al menos tres fibras, aunque el andamio típicamente comprende docenas e incluso cientos de fibras. Las fibras se encuentran generalmente longitudinales al eje central A del andamio (es decir, se encuentran generalmente en la dirección del eje central) y generalmente están libres de orientación helicoidal alrededor del eje central del andamio. Esta disposición se aplica al menos a aproximadamente 75 % en volumen de las fibras y preferentemente a sustancialmente todas las fibras.

El aspecto de esta modalidad de que las fibras estén coalineadas longitudinalmente contempla que las fibras se coloquen de modo que tengan una alineación similar, cuya alineación similar puede ser recta, doblada o curvada. En la mayoría de las modalidades son no helicoidales. En un aspecto separado y distinto de ciertas modalidades preferidas, esta alineación común se limita a una alineación generalmente recta a lo largo de al menos aproximadamente 75 %, 85 % o 95 % de la longitud de las fibras. En otras palabras, al menos aproximadamente 75 %, 85 % o 95 % de cada fibra es generalmente recta, es decir, al menos aproximadamente 75 %, 85 % o 95 % de la longitud de cada fibra tiene una alineación que está dentro de 10 grados de un eje central recto promedio para la fibra. Por tanto, hasta 5 %, 15 % o 25 % de la longitud de cada fibra puede ser curva, doblada o de otra manera desviarse más de 10 grados de la recta en relación con la longitud total de la fibra, pero el resto de cada fibra es generalmente recta dado que se desvía menos de 10 grados. En una modalidad preferida, sustancialmente la longitud total de cada fibra es generalmente recta dado que se desvía menos de 10 grados del eje central promedio de la fibra. El "eje central recto promedio" es el eje central imaginario de la fibra que es absolutamente recto y es un promedio de todos los ejes a lo largo de la longitud de la fibra.

Las fibras en el andamio de estas modalidades se seleccionan de modo que tengan características adecuadas para la aplicación específica. En una modalidad, las fibras tienen una longitud entre aproximadamente 6 mm y aproximadamente 150 mm, tal como entre aproximadamente 12 mm y aproximadamente 100 mm o entre aproximadamente 25 mm y aproximadamente 75 mm. Cada fibra tiene una longitud que es al menos aproximadamente 10 veces su diámetro. El "diámetro" tal como se usa en la presente descripción se refiere a la dimensión más grande de la fibra transversal a su longitud y no implica que las fibras tengan una sección transversal perfectamente circular. Por lo tanto, cada fibra tiene una dimensión longitudinal de la fibra que es al menos aproximadamente 10 veces la dimensión transversal de la fibra, por ejemplo, el diámetro. En una modalidad, la longitud de la fibra se selecciona de modo que todas, sustancialmente todas, o al menos aproximadamente 85 % en volumen de las fibras individuales se extiendan por la longitud total del andamio. Las fibras pueden seleccionarse para que tengan una longitud de unión y moldeado previas que corresponda a la longitud del andamio. O en la mayoría de las modalidades, la longitud de las fibras es más larga que la longitud final deseada del andamio, y el andamio se corta a la longitud deseada después del moldeo y la unión. En una modalidad alternativa, la longitud de una porción sustancial (por ejemplo, al menos 40 % en volumen) o todas las fibras es significativamente menor que la longitud total del andamio. El andamio en estas modalidades se fabrica para que tenga una alta porosidad suficientemente abierta e interconectada de un extremo a otro del andamio para facilitar el flujo capilar de fluidos tales como fluidos corporales y medicamentos y componentes que se transportan a lo largo del andamio, así como también generalmente transversal desde las paredes exteriores del andamio hacia el interior del andamio en direcciones generalmente transversales a la dimensión longitudinal de las fibras. Y el andamio se fabrica de modo que la porosidad final sea lo suficientemente baja como para que el andamio haya requerido la resistencia para su manipulación, implantación y servicio después de la implantación. Si la porosidad es demasiado alta, el andamio corre el riesgo de romperse en funcionamiento, en dependencia de dónde se implante y las cargas que encuentre. En una modalidad preferida, la porosidad medida en volumen está entre aproximadamente 10 % y aproximadamente 35 %, por ejemplo, entre aproximadamente 10 % y aproximadamente 30 % o entre aproximadamente 10 % y aproximadamente 25 %. La porosidad se controla principalmente al controlar el grado de ablandamiento de las fibras, ya que las fibras muy ablandadas se fusionan más completamente para formar una estructura con menor porosidad. El grado de ablandamiento y fusión se controlan al controlar la temperatura y el tiempo de unión. La porosidad también se ve afectada por el diámetro de la fibra y por el intervalo en el diámetro de la fibra dentro de un andamio dado. La porosidad tiende a aumentar con un intervalo creciente en el diámetro de la fibra.

El material biocompatible puede ser de naturaleza vítrea o vitrocerámica. Sin embargo, se prefiere el estado vítreo en esta invención porque, en términos generales, los materiales vítreos son más fáciles de conformar en diferentes formas, se adhieren a temperaturas más bajas y son más homogéneos químicamente que sus equivalentes cristalinos o parcialmente cristalinos de la misma composición. Por lo tanto, se prefiere que el material biocompatible sea sustancialmente vidrio en el que menos de aproximadamente 5 % en peso, con mayor preferencia menos de 1 % en peso, del material componente es material cristalino. Más particularmente, se prefiere que haya menos de 5 % en peso, preferentemente menos de 1 % en peso, de cristalización cuando el material se calienta a una temperatura necesaria para adherir entre sí las partículas de vidrio individuales. A manera de ejemplo, en una modalidad es preferente que haya menos del 5 % en peso, preferentemente menos del 1 % en peso, de cristalización cuando el material se calienta a 800°C a una velocidad de calentamiento promedio de 20 °C/min, mantenido a esa temperatura durante 10 minutos, luego enfriado a temperatura ambiente por exposición a condiciones STP de temperatura ambiente y presión atmosférica. Con mayor preferencia, el vidrio contendrá menos de 5 % en peso de cristalización, incluso con mayor preferencia menos de 1 % en peso de cristalización, después de calentarse a 575 °C con una velocidad de rampa de 20 °C/min, y mantenerse a esa temperatura durante 20 minutos, después se enfría a temperatura ambiente por exposición a condiciones STP. Las fibras usadas en muchas modalidades de la invención, de acuerdo con la descripción anterior, son al menos 99 % en peso de un sólido amorfo o no cristalino, por ejemplo, preparadas mediante la fusión de una mezcla de óxidos tales como uno o más de SiO2, B2O3, P2O5 (conocidos como óxidos formadores de vidrio) con óxidos básicos como los óxidos alcalinos y alcalinotérreos, junto con el compuesto de Cu. En una modalidad alternativa, las fibras incluyen fibras de cerámica de vidrio que contienen regiones tanto vítreas como cristalinas que en muchos aspectos funcionan de la misma manera que una fibra que es completamente (100 %) no cristalina. Es aceptable en algunas aplicaciones si la fibra de vidrio cristaliza durante la etapa de adhesión. Alternativamente, las fibras pueden ser vidrios biocompatibles de reacción previa tales como fibras de vidrio de reacción previa, por ejemplo, para tener una capa superficial delgada de hidroxiapatita.

Ejemplo 1 (Ejemplo de Referencia)

Se prepararon varios vidrios a base de borato que contienen CuO en varias cantidades de acuerdo con las siguientes concentraciones:

Vidrios Biocompatibles de Borato dopados con oligoelementos (% en peso)

Los andamios preparados a partir de los vidrios A, B, C, D, E y F, que se representan en la Figura 1, se implantaron por vía subcutánea en el lomo de las ratas, durante períodos de tiempo seleccionados, y se examinaron en busca de vascularización. Las ratas eran ratas Fisher 344 con una edad entre 9 y 11 semanas y un peso entre 200 y 300 gramos. Antes de la implantación, los andamios se lavaron dos veces con alcohol etílico y se esterilizaron con calor a 250°C durante 2,5 horas en un horno de caja pequeña. Para la implantación, se afeitó el lomo de la rata, se esterilizó con yodo y se lavó con etanol al 70 %. Cada rata fue anestesiada con una mezcla de isofluorina y oxígeno de grado médico. La implantación se realizó por vía subcutánea en un bolsillo formado en el lomo de cada rata. Cada bolsillo era lo suficientemente grande para asegurar que cada andamio pudiera insertarse lejos del sitio de la incisión. Las incisiones se cerraron con superpegamento (Krazy® Glue, Elmers Products inc. Columbus, OH). Después de la implantación, se inyectó 0,1 ml de Penicilina G Procaína en cada muslo de la rata para prevenir la infección. Las ratas se colocaron sobre una almohadilla térmica en una jaula con aire fresco durante la recuperación.

La Figura 2 muestra los andamios implantados después de dos semanas; y la Figura 3 muestra los andamios implantados después de cuatro semanas. La Figura 4 muestra los andamios implantados de B3 (sin Cu), B3 Cu-1 (0,1 % en peso de CuO) y B3 Cu-3 (0,4 % en peso de CuO) después de seis semanas. La designación "w/MSC" se refiere a andamios sembrados con 50000 células madre mesenquimales (MSC), y "w/o MSC" designa sin siembra. El efecto del aumento del contenido de Cu sobre el aumento de la vascularización fue evidente.

Ejemplo 2 (Ejemplo de Referencia)

Los andamios sembrados con 50 000 células madre mesenquimales (msc) se analizaron después de retirarlos de la rata. Los andamios se seccionaron y se tiñeron para histología (H&E). El grado de formación de vasos se determinó en 20 puntos seleccionados al azar a lo largo de las secciones, como se indica en los recuadros de la Figura 5 (B3; sin CuO), Figura 6 (B3 Cu-1; 0,1 % en peso de CuO) y Figura 7 (B3 Cu-3; 0,4 % en peso de CuO). La Figura 8 es un gráfico que compara el área vascular total en función de la concentración de CuO en el vidrio. El vidrio que no contenía CuO tenía un total de 14000 pm2 de área vascular; el vidrio que contenía 0,1 % CuO tenía un total de 16000 pm2 de área vascular; y el vidrio que contenía 0,4 % de CuO tenía un total de 40000 pm2 de área vascular. Hubo un aumento de casi un 300 % en el área vascular al comparar el vidrio que contiene 0,4 % de CuO con el vidrio que no contiene CuO.

Ejemplo 3 (Ejemplo de referencia)

Se calcularon las velocidades de liberación de oligoelementos de cobre para los vidrios B3 Cu-3 (0,4 % en peso de CuO) y B3 Cu-1 (0,1 % en peso de CuO). La masa del andamio fue de 70 mg (0,070 g). Por tanto, el andamio que tenía 0,4 % en peso de CuO contenía 0,00028 g de CuO/andamio, lo que equivale a 0,00022 g de Cu/andamio. El número de moles de Cu se calculó como 0,00022 g/(63,55 g/mol), lo que equivale a 3,52E-6 moles de Cu. Suponiendo seis semanas (42 días) para que el andamio reaccionara completamente, la velocidad de disolución fue de 3,52E-6 moles de Cu en 42 días, lo que significa que se liberaron o disolvieron 8,387E-8 moles de Cu del vidrio por día. Se midió que la cantidad de tejido nuevo crecido era 0,05 g de tejido / andamio. Basado en Amer. J. Phys. 214, 1968, la velocidad de flujo sanguíneo a través del tejido adiposo de ratas no anestesiadas fue de un mínimo de 0,1 y un máximo de 0,4 ml/min/gramo de tejido.

B3 Cu-3 (0,4 % en peso de CuO)

El andamio que tenía 0,4 % en peso de CuO contenía 0,00028 g de CuO/andamio, que es equivalente a 0,00022 g de Cu/andamio. El número de moles de Cu se calculó como 0,00022 g/(63,55 g/mol), lo que equivale a 3,52E-6 moles de Cu. Suponiendo una velocidad de reacción lineal durante 42 días para que el andamio libere completamente todo el cobre, la velocidad de liberación de Cu fue 8,387E-8 moles/día. Esto equivale a 1,2E-6 moles de Cu/gramo de vidrio/día.

B3 Cu-1 (0,1 % en peso de CuO)

Mediante el uso de un cálculo similar para el andamio B3 Cu-1, la velocidad de liberación calculada para el cobre fue de 2,095E-8 moles/día. La velocidad equivalente es 3,0E-7 moles de Cu/gramo de vidrio/día.

Las velocidades de flujo sanguíneo en el tejido adiposo subcutáneo de rata se midieron entre 0,1 y 0,4 ml/min/gramo y se informado por Herd y otros en Blood flow rates through adipose tissue of unanesthetized rats. American journal of physiology, 1968. 214: p. 263- 268. Mediante el uso de las velocidades de liberación de Cu para los andamios B3 Cu-1 y B3 Cu-3 descritos anteriormente, se calcularon las concentraciones de Cu de los fluidos corporales de rata. Los valores calculados para la concentración de Cu en los fluidos corporales de rata estaban en el intervalo de concentración de Cu de los medios de cultivo celular dopados con Cu que promovieron la proliferación de células endoteliales in vitro informados por Hu y otros en Copper Stimulates Proliferation of Human Endothelial Cells Under Culture. Journal of Cellular Biochemistry, 1998. 69: p. 326-335 y mayores velocidades de migración de células endoteliales in vitro informadas por McAuslan y otros en Endothelial Cell Phagokinesis in Response to Specific Metal lons. Experimental Cell Research, 1980. 130: p. 147-157.

Para el andamio de CuO al 0,4 % en peso la velocidad mínima de flujo sanguíneo, los litros de flujo a través del andamio se calcularon de la siguiente manera: 1440 min/día (0,1 ml/min*g) (1 día) (0,05 g) = 7,2 ml = 0,0072 l. Dado que hubo una liberación diaria de Cu de 8,387E-8 moles en un flujo sanguíneo de 0,0072 l, la velocidad de liberación de Cu se calculó como 8,387E-8 moles/día Cu/0,0072 l = 1 ,165E-5 mol/l =1 1,65 micromolar Cu.

Para el andamio de 0,4 % en peso de CuO a la velocidad máxima de flujo sanguíneo (4 x 0,0072 l = 0,0288 l), la velocidad de liberación de Cu se calculó como 8,387E-8 moles/día Cu/ 0,0288 l = 2,91E-6 mol/l = 2,91 micromolar Cu. Para el andamio de 0,1 % en peso de CuO a la velocidad mínima de flujo sanguíneo (0,0072 l), la velocidad de liberación de Cu se calculó como 2,095E-8 moles/día Cu/ 0,0072 l = 2,91E- 6 mol/l = 2,91 micromolar Cu.

Para el andamio de 0,1 % en peso de CuO a la velocidad máxima de flujo sanguíneo (4 x 0,0072 l= 0,0288 l), la velocidad de liberación de Cu se calculó como 2,095E-8 moles/día Cu/ 0,0288 l = 7,3E-7 mol/l = 0,73 micromolar de Cu. Ejemplo 4 (Ejemplo de referencia)

Se preparó un andamio de fibras mezcladas a partir de una mezcla 50:50 en peso de fibras de dos o más composiciones distintas:

En vista de lo anterior, se observará que varios objetivos de la invención se logran y se consiguen otros resultados ventajosos.

Cuando se introducen los elementos de la presente invención o la(s) modalidad(es) preferida(s) de la misma, los artículos "un", "uno/una", "el/la" y "dicho/dicha" significan que existe uno o más de los elementos. Se entiende que los términos “comprende(n)”, “incluye(n)” y “tiene(n)” son incluyentes e indican que puede haber elementos adicionales que los elementos enumerados.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un andamio para la implantación en un mamífero para facilitar el crecimiento de vasos en la reparación, regeneración y/o proliferación de tejido corporal, el andamio que comprende:

   un cuerpo de andamio de material biocompatible en una forma física seleccionada del grupo que consiste en fibras, fibras huecas, tubos, cintas, esferas sólidas, esferas huecas, partículas, partículas adheridas y sus combinaciones, que están adheridas entre sí y que definen un cuerpo de andamio que tenga un peso entre 10 miligramos y 500 gramos, y una resistencia a la compresión superior a 0,4 MPa, en donde:

   el andamio tiene una porosidad entre aproximadamente 15 y aproximadamente 90 % en volumen para proporcionar el flujo de fluido en el andamio para la absorción de fluidos corporales;

   el material biocompatible es vidrio o vitrocerámica;

   y,

   el material biocompatible comprende:

   uno o más oligoelementos seleccionados del grupo que consiste en Cu, Fe, Sr y Zn en una concentración entre aproximadamente 0,05 y 5 % en peso por oligoelemento disuelto químicamente en el material biocompatible; de aproximadamente 40 a aproximadamente 80 % en peso de B2O3; uno o más óxidos alcalinos seleccionados del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O y Rb2O;

   uno o más óxidos alcalinotérreos seleccionados del grupo que consiste en MgO, SrO, BaO y CaO;

   Cu en una concentración entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 2,5 % en peso; y no más de 0,1 % en peso de Ca.
2. 2. Un andamio para la implantación en un mamífero para facilitar el crecimiento de vasos en la reparación, regeneración y/o proliferación de tejido corporal, el andamio que comprende:

   un cuerpo de andamio de material biocompatible en una forma física seleccionada del grupo que consiste en fibras, fibras huecas, tubos, cintas, esferas sólidas, esferas huecas, partículas, partículas adheridas y sus combinaciones, que están adheridas entre sí y que definen un andamio que tiene un peso entre 10 miligramos y 500 gramos, y una resistencia a la compresión superior a 0,4 MPa;

   en donde el andamio tiene una porosidad entre aproximadamente el 15 y aproximadamente 90 % en volumen para proporcionar el flujo de fluido en el andamio para la absorción de fluidos corporales; y

   en donde el material biocompatible comprende:

   de aproximadamente 40 a aproximadamente 80 % en peso de B2O3;

   de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 % en peso de uno o más óxidos alcalinos seleccionados del grupo que consiste en Li2O, Na2O, K2O y Rb2O;

   de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 % en peso de uno o más óxidos alcalinotérreos seleccionados del grupo que consiste en MgO, SrO y BaO y CaO; y

   Cu en una concentración entre aproximadamente 0,05 y 5 % en peso disuelto químicamente en el material biocompatible,

   en donde el biomaterial es vidrio o vitrocerámica, y

   en donde la concentración de Ca en el material biocompatible es más del 0,1 % en peso y menos del 5 % en peso.
3. 3. El andamio de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la composición tiene forma de fibras o partículas adheridas.
4. 4. El andamio de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el andamio tiene una porosidad entre aproximadamente 15 y aproximadamente 30 % en volumen.
5. 5. El andamio de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el andamio tiene una porosidad entre aproximadamente 30 y aproximadamente 60 % en volumen.
6. 6. El andamio de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde el andamio tiene una porosidad entre aproximadamente 60 y aproximadamente 90 % en volumen.