ES2847893T3 - Parches biomédicos con fibras dispuestas en el espacio - Google Patents

Abstract

Un sistema para producir una estructura que incluye una pluralidad de fibras, comprendiendo el sistema: un colector que tiene un patrón predefinido, donde el colector está cargado a una primera polaridad; un hilador configurado para dispensar un polímero, donde el hilador está cargado a una segunda polaridad sustancialmente opuesta a la primera polaridad de manera que el polímero dispensado por el hilador forma la pluralidad de fibras sobre el patrón predefinido del colector, donde el colector comprende una pluralidad de características, que incluyen al menos una pluralidad de nervaduras y/o una pluralidad de costuras, que se interconectan para formar el patrón de rejilla predefinido, estando la pluralidad de características interconectadas de manera que se forman huecos entre la pluralidad de características, y donde el colector además comprende al menos una superficie que es un relleno de un hueco formado entre las características interconectadas.

Description

DESCRIPCIÓN

Parches biomédicos con fibras dispuestas en el espacio

ANTECEDENTES

[0001] Numerosas condiciones patológicas y procedimientos quirúrgicos dan lugar a defectos sustanciales en diversos órganos, tejidos y estructuras anatómicas. En la mayoría de dichos casos, se requieren cirujanos y médicos para reparar dichos defectos utilizando tipos especializados de mallas, materiales y/o andamiajes quirúrgicos. Por desgracia, el desempeño in vivo de los materiales quirúrgicos conocidos se ve afectado negativamente por varios factores limitantes. Por ejemplo, las mallas quirúrgicas sintéticas existentes normalmente producen una fibrosis o escarificación excesivas que se traducen en una escasa integración del tejido y un mayor riesgo de dolor en el postoperatorio. Al mismo tiempo, los materiales biológicos conocidos pueden inducir reacciones inmunitarias intensas y el crecimiento infiltrante anómalo del tejido, lo que afecta negativamente al desenlace del paciente. Además, las mallas quirúrgicas sintéticas existentes pueden producir escarificación, dolor en el postoperatorio, movilidad limitada, amplitud de movimiento limitado, adherencias, infecciones, erosión, malas propiedades biomecánicas y/o una manipulación intraoperatoria deficiente.

[0002] En la patente de EE. UU. n.° 2012/040581 se da a conocer un método para producir redes nanoporosas y microporosas con una estructura bidimensional y tridimensional que están constituidas por nanofibras en cualquier forma en las que la cobertura o el grado de deposición de las fibras se pretende que sea muy elevado. Se afirma que la formación de la estructura tridimensional está influenciada de una manera dirigida por la densidad de deposición de las nanofibras generadas mediante un proceso de electrohilado, pudiéndose ajustar la densidad de deposición por medio del tiempo de acumulación de las fibras.

[0003] En la patente WO2011159889 se da a conocer una estructura de fibras alineadas (por ejemplo, radialmente y/o poligonalmente). Se pueden crear una o más de las estructuras dadas a conocer en esa memoria mediante un aparato que incluye uno o más primeros electrodos que delimitan una zona y/o demarcan parcialmente una zona. En un aspecto, un único primer electrodo puede cercar la zona, o se puede ubicar una pluralidad de un primer electrodo o primeros electrodos sobre al menos una porción del perímetro de la zona. Un segundo electrodo se ubica dentro de la zona. Los electrodos con superficies redondeadas (por ejemplo, convexas) pueden estar organizados según una disposición, y una estructura fibrosa que se genera mediante dichos electrodos puede incluir una disposición de cavidades en posiciones que corresponden a las posiciones de los electrodos.

[0004] En la patente japonesa 2006/283241 se da a conocer un sistema para producir una estructura que incluye una pluralidad de fibras, comprendiendo el sistema: un colector de polímeros que tiene un patrón predefinido, donde el colector está cargado a una primera polaridad; y un hilador configurado para dispensar un polímero, donde el hilador está cargado a una segunda polaridad sustancialmente opuesta a la primera polaridad de manera que el polímero dispensado por el hilador forma una pluralidad de fibras en el patrón predefinido del colector de fibras, donde el colector comprende una pluralidad de características, que incluyen una pluralidad de nervaduras y ranuras alternantes, que se interconectan para formar el patrón de rejilla predefinido, que comprende nodos.

[0005] Recientemente, como sustrato único para mallas y materiales quirúrgicos implantables se han propuesto mallas de nanofibras o materiales compuestos de fibras poliméricas reabsorbibles de diez a miles de veces más pequeñas que las células humanas individuales. En general, los materiales de nanofibras existentes suelen poseer un desempeño mecánico subóptimo en comparación con las mallas quirúrgicas conocidas. Los materiales de nanofibras existentes no poseen la resistencia a la tracción, la resistencia al desgarro ni la resistencia a la rotura necesaria para numerosas aplicaciones quirúrgicas o para su manipulación intraoperatoria básica antes de su colocación in vivo. Para afrontar esta deficiencia, se forman mallas conocidas aplicando densidades más elevadas de fibra a fin de mejorar la resistencia mecánica. Sin embargo, la utilización de dichas mallas de elevada densidad puede disminuir la eficacia del crecimiento celular infiltrante hacia el interior de la malla, disminuir la integración de la malla con el tejido nativo y reducir la biocompatibilidad del implante polimérico. Como resultado, se necesitan materiales de nanofibras con un mayor espesor y/o resistencia, con una integración celular y/o tisular favorables y con biocompatibilidad, así como un método para producir materiales de nanofibras.

SUMARIO

[0006] Se proporciona un sistema para producir una estructura que incluye una pluralidad de fibras según se define en la reivindicación 1.

[0007] Se proporciona un método para producir una estructura que incluya una pluralidad de fibras. El método incluye proporcionar un sistema según se define en la reivindicación 1, cargar el colector a una primera polaridad, proporcionar un hilador, estando el hilador configurado para dispensar un polímero en el colector proporcionado, cargar el hilador a una segunda polaridad sustancialmente opuesta a la primera, y dispensar un polímero en el colector, de manera que el polímero forma una pluralidad de fibras que delimitan la estructura, donde la estructura tiene al menos dos densidades formadas por la pluralidad de fibras.

[0008] Se da a conocer un método para reparar un defecto de un sustrato. El método incluye proporcionar un sustrato con un defecto, proporcionar una estructura formada por una pluralidad de fibras poliméricas, teniendo la estructura una pluralidad de densidades, y aplicar la estructura al sustrato.

[0009] Se proporciona un método que utiliza el sistema de la reivindicación 1 para producir una estructura para su uso en la reparación de un defecto en un sustrato. El método incluye proporcionar una primera capa formada por una pluralidad de fibras poliméricas, proporcionar una segunda capa formada por una pluralidad de fibras poliméricas, teniendo la segunda capa una pluralidad de densidades, y acoplar la primera capa y la segunda capa entre sí mediante un primer proceso de acoplamiento de manera que la primera y la segunda capas estén configuradas para separarse transcurrido un tiempo predeterminado y/o debido a una condición ambiental.

[0010] Se proporciona una estructura obtenida mediante el sistema de la reivindicación 1 para su uso en la reparación de un defecto en un sustrato. La estructura incluye una primera capa formada por una pluralidad de fibras poliméricas y una segunda capa acoplada a la primera capa mediante un primer proceso de acoplamiento, teniendo la segunda capa una pluralidad de densidades formadas por una pluralidad de fibras poliméricas, donde la primera y la segunda capas están configuradas para separarse transcurrido un tiempo predeterminado y/o debido a una condición ambiental.

[0011] Se da a conocer un método para reparar un defecto de un sustrato. El método incluye proporcionar un sustrato con un defecto, proporcionar una estructura formada por una pluralidad de fibras poliméricas, comprendiendo la estructura una primera capa formada por una pluralidad de fibras poliméricas, y una segunda capa acoplada a la primera capa, teniendo la segunda capa una pluralidad de densidades formadas por una pluralidad de fibras poliméricas, donde la primera y la segunda capas están configuradas para separarse transcurrido un tiempo predeterminado y/o debido a una condición ambiental, y aplicar la estructura al sustrato.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0012] Las realizaciones descritas en la presente memoria se pueden entender mejor consultando la siguiente descripción junto con los dibujos que la acompañan. En las Figuras 3-4 y 7 se representa una realización que no está cubierta por las reivindicaciones

En la Figura 1 se muestra un diagrama en el que se ilustra un sistema de electrohilado para producir una estructura de fibras dispuestas en el espacio.

En la Figura 2 se muestra un diagrama de un colector retirado del sistema de electrohilado de la Figura 1 que tiene una pluralidad de fibras depositadas en el mismo formando un parche.

En la Figura 3 se muestra una ilustración de un parche biomédico que incluye una pluralidad de fibras electrohiladas dispuestas en el espacio y depositadas sobre un colector que se muestra en la Figura 1.

En la Figura 4 se muestra otra ilustración de un parche biomédico que incluye una pluralidad de fibras electrohiladas dispuestas en el espacio y depositadas sobre un colector que se muestra en la Figura 1.

En la Figura 5 se muestra una ilustración de un hilador de fibras sólidas que se muestra en la Figura 1.

En la Figura 6 se muestra una ilustración de un hilador de fibras coaxiales que se muestra en la Figura 1. En la Figura 7 se muestra una ilustración de un parche biomédico con múltiples capas.

En la Figura 8 se muestra una ilustración de una deslaminación de los parches, como el parche que se muestra en la Figura 7, utilizando diversas resistencias a la fusión a lo largo del tiempo.

En las Figuras 9 y 10 se muestran secciones transversales histológicas de duramadre regenerada que ha sido reparada con un material multilaminar de nanofibras, como un parche que se muestra en la Figura 8.

En las Figuras 11 y 12 se muestran secciones transversales histológicas de duramadre regenerada que ha sido reparada con un material multilaminar de nanofibras, como un parche que se muestra en la Figura 8.

En la Figura 13 se muestra una ilustración de una deslaminación de los parches, como el parche que se muestra en la Figura 7, mediante diversos métodos de fusión y resistencias a lo largo del tiempo.

En la Figura 14 se muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de método 700 para producir una estructura de fibras dispuestas en el espacio mediante el sistema 100 que se muestra en la Figura 1.

En la Figura 15 se muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de método 750 para fusionar o acoplar entre sí estructuras o capas del parche producidas mediante el método 700 que se muestra en la Figura 14.

En la Figura 16 se muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de método 800 para la reparación de un defecto en un tejido biológico utilizando las estructuras producidas mediante los métodos 700 y 750 que se muestran en las Figuras 14 y 15.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0013] Las realizaciones que se proporcionan en la presente memoria facilitan la reparación del tejido biológico o el refuerzo del material biomédico con el uso de un parche biomédico que incluye una pluralidad de fibras. El diámetro de la sección transversal de dichas fibras puede ser muy pequeño (por ejemplo, de 1-3000 nanómetros) y, por lo tanto, se pueden denominar nanofibras y/o microfibras. Aunque los parches biomédicos se describen en la presente memoria con referencia a la duramadre y su uso como malla quirúrgica, las realizaciones descritas se pueden aplicar a cualquier tejido biológico. Además, aunque se describen como parches biomédicos, se pueden usar estructuras con fibras alineadas para otros fines. Por consiguiente, las realizaciones descritas no se limitan a parches biomédicos.

[0014] Cuando actúan, los parches biomédicos que se proporcionan en la presente memoria facilitan el crecimiento celular, proporcionan refuerzo y se les puede denominar «membranas», «andamiajes», «matrices», «mallas», «implantes» o «sustratos». Según se describe en la presente memoria, los parches biomédicos con densidades variables pueden estimular una cicatrización y/o regeneración significativamente más rápidas del tejido, como la duramadre, que los parches existentes fabricados mediante diseños convencionales.

[0015] La duramadre es un tejido conjuntivo membranoso que comprende la capa más externa de las meninges que rodean el cerebro y la médula espinal, que cubre y sostiene los senos durales. Las mallas quirúrgicas a menudo son necesarias durante los procedimientos neuroquirúrgicos, ortopédicos o reconstructivos quirúrgicos para reparar, expandir, reforzar o reemplazar la duramadre incisa, dañada o resecada.

[0016] Aunque se han hecho muchos esfuerzos, el reto de desarrollar una malla quirúrgica adecuada para la reparación de la duramadre apenas se ha logrado. Los autoinjertos (por ejemplo, de fascia lata, fascia temporal y pericráneo) son preferibles porque no provocan reacciones inflamatorias ni inmunitarias intensas. Los autoinjertos presentan como posibles desventajas la dificultad de lograr un cierre hermético, la formación de tejido cicatricial, la disponibilidad insuficiente de materiales de injerto para cerrar defectos durales grandes, un mayor riesgo de infección, la morbilidad del sitio donante y la necesidad de un lecho quirúrgico adicional. Los aloinjertos y los materiales de xenoinjerto con frecuencia se asocian a efectos adversos, como la disolución y la encapsulación del injerto, la reacción al cuerpo extraño, la reacción inmunitaria, la contractura, la formación de tejido cicatricial, la formación de adherencias y los efectos secundarios inducidos por la toxicidad de los tratamientos inmunosupresores. También se ha publicado que la duramadre humana liofilizada, como sustituto dural, es una fuente de enfermedades contagiosas, específicamente con priones, como la enfermedad de Creutzfeldt-Jakob.

[0017] En términos de materiales sintéticos para mallas quirúrgicas, los polímeros sintéticos no absorbibles, como la silicona y el politetrafluoroetileno expandido (PTFEe), a menudo causan complicaciones graves que pueden incluir la inducción de la formación de tejido de granulación debido a la estimulación crónica de la respuesta al cuerpo extraño. Los polímeros naturales absorbibles, incluidos el colágeno, la fibrina y la celulosa, pueden presentar un riesgo de infección y el contagio de enfermedades. A consecuencia de esto, los polímeros absorbibles sintéticos, como el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV), el ácido poliláctico (PLA), el ácido poliglicólico (PGA), el ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), los copolímeros ternarios de PLA-PCL-PGA y los hidrogeles de metacrilato de hidroxietilo recientemente han suscitado atención como materiales para implantes biodegradables para la reparación de la duramadre. Los métodos y sistemas descritos en la presente memoria se pueden practicar con estos materiales y/o cualquier polímero biomédico, tanto si el polímero es absorbible como si no lo es, o si es sintético.

[0018] Con el fin de facilitar la regeneración y/o reparación satisfactorias de la duramadre después de una intervención quirúrgica, una malla quirúrgica o parche biomédico sintéticos deben estimular: i) la adherencia de los fibroblastos durales (el tipo de célula principal presente en la duramadre) a la superficie del parche biomédico; ii) la migración de los fibroblastos durales desde la periferia del parche biomédico hasta el centro del parche; iii) el refuerzo o reemplazo de los tejidos existentes; iv) una respuesta inmunitaria mínima; v) el cierre hermético de la membrana dural/duramadre; vi) el soporte mecánico del tejido dural nativo en el postoperatorio y durante la regeneración del tejido/formación de nuevo tejido dural; vii) el cierre rápido del defecto dural; y viii) la mayor facilidad de uso.

[0019] El electrohilado es una técnica habilitante que puede producir fibras en la nanoescala a partir de un gran número de polímeros. Las nanofibras electrohiladas normalmente se recogen como una esterilla no tejida con una orientación aleatoria. En determinadas condiciones también se pueden lograr disposiciones con una alineación uniaxial o radial de las nanofibras. No obstante, puede que los andamiajes de nanofibras convencionales carezcan de las propiedades mecánicas y biológicas óptimas necesarias para algunas aplicaciones biomédicas o quirúrgicas en el postoperatorio.

[0020] A fin de aumentar la resistencia de los andamiajes de nanofibras, sería sumamente ventajoso la fabricación a medida de andamiajes según patrones concretos. Además, múltiples capas de materiales de nanofibras fusionados/acoplados entre sí de una manera que permita una degradación intencionada de las capas también puede proporcionar resistencia a la vez que es posible la penetración de las células y/o la integración del tejido.

[0021] Existen muchos polímeros disponibles para su uso en electrohilado. En algunas realizaciones descritas en la presente memoria, las nanofibras para sustitutos durales se producen como el polímero electrohilado a partir de poli(£-caprolactona) (PCL), un poliéster semicristalino aprobado por la FDA (Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos) que se puede degradar mediante hidrólisis de sus enlaces éster en condiciones fisiológicas, generando productos de degradación inocuos. Este polímero se ha usado de manera generalizada y se ha estudiado en el cuerpo humano como un material para la fabricación de vehículos para la administración de fármacos, suturas o barreras contra las adherencias. Según se describe en la presente memoria, se pueden usar nanofibras electrohiladas de PCL para generar andamiajes que sean útiles como mallas quirúrgicas.

[0022] Las realizaciones proporcionadas en la presente memoria facilitan la producción de un tipo novedoso de sustituto de tejido artificial que incluye un material de nanofibras poliméricas, el cual se forma mediante un método novedoso de electrohilado. Este material polimérico incluye nanofibras (por ejemplo, fibras que tienen un diámetro de 1-3000 nanómetros) que no están tejidas y que están dispuestas u organizadas y alineadas según patrones en toda una lámina de material.

[0023] En la Figura 1 se muestra un diagrama en el que se ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de sistema de electrohilado 100 para producir una estructura con fibras dispuestas u organizadas en el espacio. El sistema 100 incluye un colector 105 con un patrón 110 predeterminado que incluye una pluralidad de características de refuerzo 112. El sistema 100 incluye también un hilador 120.

[0024] El sistema 100 está configurado para generar un potencial eléctrico entre uno o más colectores 105 y uno o más hiladores 120. En una realización, el colector 105 y las características 112 están configurados para ser cargados eléctricamente a una primera amplitud y/o polaridad. Por ejemplo, el colector 105 y las características 112 pueden estar acoplados eléctricamente a una o más fuentes de alimentación 130 por medio de uno o más conductores 135. La fuente de alimentación 130 está configurada para cargar el colector 105 y las características 112 a la primera amplitud y/o polaridad por medio del conductor 135.

[0025] En la realización que se ilustra en la Figura 1, el colector 105 incluye un patrón 110 que es un patrón de rejilla formado por las características 112, de manera que el colector 105 es sustancialmente rectangular. En otras realizaciones, el colector 105 puede tener cualquier forma, incluidas, entre otras, circular, elíptica, ovular, cuadrada y/o triangular. Las características 112 incluyen nervaduras 114, costuras 116 y superficies 118 configuradas para recibir y/o recoger fibras poliméricas. En una realización, la nervadura 114 es sustancialmente cilíndrica y tiene un perímetro de entre 5 pm y 100 cm, la costura 116 es sustancialmente rectangular y tiene un espesor de entre 5 pm y 100 cm, y la superficie 118 es un relleno de un hueco o espacio característico 119 que se forma entre las nervaduras 114 y/o las costuras 116. En una realización, la superficie tiene un espesor de entre 5 pm y 10 cm. En el ejemplo de realización, las características 112 se fabrican a partir de al menos una porción de una sustancia metálica, incluidas, entre otras, acero, aluminio, estaño, cobre, plata, oro, platino y cualquier aleación o mezcla de los mismos. En una realización, las características 112 incluyen un revestimiento aplicado al colector 105. Los revestimientos pueden incluir, entre otros, anodización, revestimientos químicos, revestimientos con materiales (conductores o no conductores) y revestimientos en gradiente que faciliten la generación de gradientes continuos de fibras. No obstante, cabe señalar que las características 112 (por ejemplo, las nervaduras 114, las costuras 116 y la superficie 118) pueden tener cualquier forma y se pueden fabricar a partir de cualquier material que facilite la producción de parches como los dados a conocer en la presente memoria.

[0026] El patrón 110 se forma mediante la organización en el espacio de las características 112. En una realización, las características 112 (por ejemplo, las nervaduras 114 y las costuras 116) se interconectan en los nodos 115 de tal manera que se forma un espacio 119 característico entre las características 112 en el intervalo de 10 pm y 10 cm. El patrón 110 incluye una pluralidad de espacios 119 de tal manera que se forman múltiples distancias variables entre las características 112. Cabe señalar que el patrón se puede formar para que sea simétrico, repetitivo y asimétrico. En el ejemplo de realización, la forma del colector 105 permite que el parche biomédico formado en el colector incluya propiedades de soporte y/o refuerzo adicionales. Dichas propiedades de soporte y/o refuerzo adicionales se logran generando zonas de deposición de fibras con una densidad elevada sobre las características 112 cargadas y que tienen zonas de deposición de fibras con una densidad baja sobre los espacios 119 característicos.

[0027] Por ejemplo, un colector 105 con forma de rombo que incluye un patrón 110 de disposición con forma de rombo permite producir un parche con forma de rombo sobre el colector 105 con forma de rombo para tener propiedades mecánicas distintas a las de un parche con forma rectangular o circular, como, entre otras, resistencia a la tracción, resistencia al desgarro, deformación terminal, tasas o mecanismos de fallo y/o propiedades anisotrópicas controladas, como una mayor resistencia en un eje con respecto a otro.

[0028] En una realización, el patrón 110 delimita un plano 127 del colector y un hilador 120 está desplazado ortogonalmente con respecto al plano 127 del colector a una distancia variable. Por ejemplo, el hilador 120 puede estar desplazado ortogonalmente con respecto al plano 127 del colector a una distancia de 50 micrómetros a 100 centímetros. Como otra posibilidad, el hilador 120 puede estar desplazado con respecto al colector 105 de cualquier manera que facilite la creación de parches como los descritos en la presente memoria, incluidos, entre otros, horizontales y diagonales o sesgados.

[0029] El hilador 120 está configurado para dispensar un polímero 140 mientras está cargado eléctricamente a una segunda amplitud y/o polaridad opuesta a la primera amplitud y/o polaridad. Según se muestra en la Figura 1, el hilador 120 está acoplado eléctricamente a una o más fuentes de alimentación 130 mediante uno o más conductores 145. La fuente de alimentación 130 está configurada para cargar uno o más hiladores 120 a la segunda amplitud y/o polaridad a través del conductor 145. En algunas realizaciones, las fuentes de alimentación 130 proporcionan una corriente directa y/o una tensión estática o variable con el tiempo (por ejemplo, de entre 1 y 50 kilovoltios). En una realización, el conductor 145 tiene carga positiva y el colector 105 también tiene carga positiva. En todas las realizaciones, la fuente de alimentación 130 está configurada para permitir el ajuste de una corriente, una tensión y/o una energía.

[0030] En una realización, el hilador 120 está acoplado a un mecanismo dispensador 150 que contiene el polímero 140 en forma de solución líquida. En dicha realización, el mecanismo dispensador 150 se maneja manualmente mediante una bomba dispensadora 155. Como otra posibilidad, el mecanismo dispensador 150 se puede manejar automáticamente con cualquier mecanismo configurado para dispensar nanofibras según se describe en la presente memoria. En el ejemplo de realización, el hilador 120 incluye una aguja metálica que tiene una abertura de entre 10 micrómetros y 3 milímetros de diámetro para dispensar nanofibras.

[0031] A medida que el mecanismo dispensador 150 presuriza el polímero 140, el hilador 120 dispensa el polímero 140 en un chorro o corriente 160. En una realización, la corriente 160 se dispensa en una corriente horizontal o lateral desde el hilador 120. La corriente 160 tiene un diámetro aproximadamente igual al diámetro de la abertura del hilador 120. La corriente 160 desciende hacia el colector 105 formando un cono de Taylor. Por ejemplo, la corriente 160 puede caer hacia abajo por la acción de la gravedad y/o puede ser atraída hacia abajo por la carga distribuida en las fibras y sobre las características 112. A medida que la corriente 160 desciende, el polímero 140 forma una o más fibras 165 poliméricas sólidas. En el ejemplo de realización, las fibras 165 son sólidas, no obstante, cabe señalar que las fibras 165 pueden tener cualquier estructura, incluidas, entre otras, de núcleo o corteza, porosa, coaxial y coaxial. Como otra posibilidad, la deposición del polímero 140 se puede lograr mediante cualquier otro método de deposición de fibras que incluya, entre otros, el electrohilado con disolvente, el electrohilado por fuerza, el electrohilado por fusión, la extrusión y el soplado por fusión.

[0032] En algunas realizaciones, al colector 105 se le aplica una máscara 164 compuesta de un material conductor o no conductor para manipular la deposición de las fibras 165. Por ejemplo, la máscara 164 se puede ubicar entre el hilador 120 y el colector 105 de manera que no se depositen fibras 165 sobre el colector 105 por debajo de la máscara 164. Además, la máscara 164 se puede utilizar como una máscara de variación con el tiempo mediante el ajuste de su posición entre el hilador y el colector mientras el hilador 120 dispensa el polímero 140, facilitando la variación en el espacio de la densidad de fibras en el colector 105. Aunque la máscara 164 que se muestra es circular, la máscara 164 puede tener cualquier forma (por ejemplo, rectangular o semicircular) y un tamaño adecuado para su uso con el sistema 100. Como otra posibilidad, o además, la deposición de las fibras 165 sobre el colector 105 se puede manipular mediante el ajuste de la posición del colector 105 con respecto al hilador 120 o variando en el espacio el potencial eléctrico aplicado entre el hilador 120 y/o los electrodos que constituyen el colector 105. Por ejemplo, la ubicación de un lado del colector 105 directamente por debajo del hilador 120 puede hacer que se depositen más fibras 165 en ese lado que en el lado opuesto del colector 105 según una distribución gaussiana. Para modular la distribución en el espacio de las fibras que se forman sobre el colector 105, en algunas realizaciones se utiliza un dispositivo de enfoque 138 para enfocar la deposición de las fibras en una región especial concreta. En dicha realización, el dispositivo de enfoque 138 está cargado a una polaridad similar a la del hilador 120 e incluye una abertura que permite que la deposición de las fibras tenga lugar sustancialmente en el espacio que hay por debajo de la abertura. El dispositivo de enfoque 138 puede tener cualquier geometría que permita la recepción de las nanofibras desde el hilador 120 y la deposición de las nanofibras recibidas sobre el colector 105 según se describe en la presente memoria.

[0033] En la Figura 2 se muestra un diagrama del colector 105 retirado del sistema de electrohilado 100 (mostrado en la Figura 1) que tiene una pluralidad de fibras 165 depositadas sobre el mismo formando un parche 170. Las fibras 165 están orientadas de tal manera que corresponden a la posición de las características 112 (mostradas en la Figura 1).

[0034] Para mayor claridad, el parche 170 se ilustra con una pequeña cantidad de fibras 165 en la Figura 2. En algunas realizaciones, el parche 170 incluye miles, decenas de miles, cientos de miles o más fibras 165, distribuidas en el colector 105. Incluso con millones de fibras 165, el parche 170 retiene propiedades predecibles, como la flexibilidad y/o la maleabilidad. Como tal, las propiedades predecibles facilitan la aplicación del parche 170 a superficies de tejido biológico que no sean uniformes, como las superficies de la duramadre.

[0035] La alineación de las fibras 165 ilustra un parche 170 con densidades variables. El parche 170 permite proporcionar refuerzo o integridad estructural en ubicaciones predeterminadas. Por ejemplo, se produce una mayor deposición de fibras en diversas ubicaciones, como la porción 167, lo que proporciona refuerzo estructural. Por consiguiente, el sistema 100 permite la creación de materiales personalizados 170 para aplicaciones biomédicas o clínicas y no clínicas individuales.

[0036] En el ejemplo de realización, las fibras 165 tienen un diámetro de 1-3000 nanómetros. En una realización, las fibras tienen un diámetro de aproximadamente 220 nanómetros (por ejemplo, de 215 nm a 225 nm). Cabe señalar que el diámetro de las fibras 165, el espesor del parche 170 y/o la densidad de fibras dentro del parche 170 pueden afectar a la durabilidad (por ejemplo, la resistencia a la tracción, la resistencia al desprendimiento de la sutura, la conformabilidad, etc.) del parche 170. Como tal, el diámetro de las fibras 165, el espesor del parche 170 y/o la densidad de fibras dentro del parche 170 se pueden seleccionar conforme a los requisitos de la aplicación final del material. El parche 170 se puede producir con diversas propiedades mecánicas variando el espesor y/o la densidad de fibras, el patrón en el espacio, la composición del polímero y/o el número de capas del parche 170 haciendo funcionar el sistema de electrohilado 100 durante períodos de tiempo relativamente más largos o más cortos, modificando la solución polimérica, modificando la composición química, modificando el colector 105, modificando el diseño del colector y/o modificando el modo de deposición de las fibras.

[0037] En la Figura 3 se muestra una ilustración 305 de un parche 170 que incluye una pluralidad de fibras electrohiladas depositadas sobre el colector 105 y en la Figura 4 se muestra una ilustración 405 de un parche 170 que incluye una pluralidad de fibras electrohiladas depositadas sobre el colector 105. En el ejemplo de realización, los colectores 105 proporcionan respectivamente una mayor deposición de fibras sobre y sustancialmente cerca de las características 112. Dichas propiedades de soporte y/o refuerzo adicionales se logran generando zonas de deposición de fibras con una densidad elevada sobre las características 112 cargadas y que tienen zonas de deposición de fibras con una densidad baja sobre los espacios 119 característicos. Cabe señalar que el colector 105 puede incluir cualquier patrón o combinación de patrones, como el patrón de rejilla que se muestra en la Figura 3 y el patrón hexagonal o en forma de panal que se muestra en la Figura 4.

[0038] Con referencia a las Figuras 1-4, las fibras 165 pueden ser sólidas, coaxiales, porosas o tener una estructura de núcleo/corteza. En algunas realizaciones, el tamaño y/o la estructura de las fibras 165 vienen determinados por el diseño y/o el tamaño del hilador 120, y/o la solución de polímero, lo que incluye la viscosidad, el disolvente o el método de preparación de la solución, el voltaje o la carga eléctrica, la distancia entre el hilador 120 y el colector 105 y la velocidad de deposición. En la Figura 5 se muestra una ilustración de un hilador de fibras sólidas 120A. El hilador de fibras sólidas 120A incluye un cuerpo 180 cónico truncado que delimita una línea central 182. En el extremo dispensador 184, el cuerpo 180 incluye una anilla 186. La anilla 186 delimita una abertura 190A circular, a través de la cual se puede dispensar el polímero 140. Las fibras 165 producidas con el hilador de fibras sólidas 120A tienen una composición sólida.

[0039] En la Figura 6 se muestra una ilustración de un hilador de fibras coaxiales 120B. Al igual que el hilador de fibras sólidas 120A, el hilador de fibras coaxiales 120B incluye un cuerpo 180 cónico truncado con una anilla 186 en un extremo dispensador 184. El hilador de fibras coaxiales 120B también incluye un cuerpo central 188B ubicado dentro de la anilla 186. La anilla 186 y el cuerpo central 188B delimitan una abertura 190B de la anilla. Por consiguiente, cuando el polímero 140 se dispensa por un hilador de fibras coaxiales 120B, las fibras 165 tienen una composición coaxial, con una pared exterior que rodea a una cavidad. La pared exterior de una fibra 165 dispensada por un hilador de fibras coaxiales 120B delimita un diámetro exterior que corresponde al diámetro interior de la anilla 186 y un diámetro interior que corresponde al diámetro del cuerpo central 188B. Por consiguiente, el diámetro exterior y el diámetro interior de las fibras 165 coaxiales se pueden ajustar mediante el ajuste de los diámetros de la anilla 186 y el cuerpo central 188B.

[0040] Los hiladores de fibras 120A y 120B facilitan la incorporación de una sustancia, como un agente biológico, un factor de crecimiento y/o un fármaco (por ejemplo, un antineoplásico), en el parche 170. Por ejemplo, la sustancia se puede depositar dentro de una cavidad delimitada por las fibras 165 coaxiales del parche 170. En una realización, el polímero 140 se selecciona para crear fibras 165 porosas y/o semisolubles, y la sustancia se dispensa desde la cavidad a través de las fibras 165. En otra realización, el polímero 140 es degradable y la sustancia se dispensa a medida que las fibras 165 se degradan in vivo. Por ejemplo, las fibras 165 pueden estar configuradas para degradarse en un espacio de tiempo de 1 segundo a 1 segundo a 12 meses. En una realización, se produce una liberación por reventón de la sustancia al entrar en un sistema y tiene lugar una elución durante un período de tiempo predeterminado. La velocidad de degradación del polímero 140 se puede manipular mediante cualquier método de carga y/o liberación, como ajustar una relación de polímeros constituyentes dentro del polímero 140, cargar el agente en la mayor parte del material, funcionalizar el agente en la superficie de las fibras, y/o liberar el agente mediante la degradación del polímero o mediante la difusión del agente desde el polímero. En otra realización, las fibras 165 sólidas administran una sustancia. Por ejemplo, se puede crear una fibra 165 sólida a partir de un polímero 140 que incluya la sustancia en solución. A medida que la fibra 165 sólida se degrada, la sustancia se libera al tejido circundante.

[0041] Como se muestra en las Figuras 5 y 6, la anilla 186 es perpendicular a la línea central 182. En una realización alternativa, la anilla 186 es oblicua (por ejemplo, está orientado según un ángulo agudo u obtuso) con respecto a la línea central 182. El diámetro exterior de las fibras 165 puede estar determinado por el diámetro interior de la anilla 186.

[0042] En la Figura 7 se muestra una ilustración de un parche 435 biomédico con múltiples capas. El parche 435 incluye una capa de parche biomédico con una pluralidad de fibras 420 simétricas organizadas espacialmente y una capa de parche biomédico con una pluralidad de fibras organizadas espacialmente que tienen densidades 425 variables, como porciones 430 con una densidad más elevada. Según se muestra en la Figura 7, las capas 420 y 425 del parche biomédico se combinan (por ejemplo, se fusionan, se unen, se adhieren, se superponen) para producir el parche biomédico 435 con múltiples capas con fibras de refuerzo. Se debe observar que cualquier combinación, número o tipo de capas de fibras se puede combinar para crear el parche 435 biomédico. La combinación de los parches, especialmente las capas 420 y 425, facilita la provisión de un parche biomédico que estimula la migración celular a un centro del parche biomédico a la vez que posee una durabilidad potencialmente mayor (por ejemplo, resistencia a la tracción) que un parche biomédico que solamente tiene fibras estándares organizadas aleatoriamente. Cabe señalar que el parche 435 puede estar formado por capas que tienen varias densidades y/o espesores (tanto individualmente como colectivamente), organizaciones de las fibras, composiciones del polímero, recubrimientos de la superficie y tipos de concentraciones de agentes y/o fármacos.

[0043] En algunas realizaciones, se pueden combinar múltiples capas 410-425 del parche biomédicos para crear un parche biomédico con múltiples capas. Por ejemplo, con referencia a las Figuras 1-4, tras depositar un primer conjunto de fibras en el colector 105, cabe esperar que el primer conjunto de fibras 165 solidifique completamente o se cure y a continuación se deposite un segundo conjunto de fibras 165 en el colector 105. El segundo conjunto de fibras 165 se puede depositar directamente sobre el primer conjunto de fibras 165 en el colector 105. Como otra posibilidad, el primer conjunto de fibras 165 se puede eliminar del colector 105, y el segundo conjunto de fibras 165 se puede depositar en la superficie conductora 162 y/o el colector 105 y a continuación eliminarse y adherirse/superponerse sobre el primer conjunto de fibras 165. Dichas realizaciones facilitan un mayor refuerzo estructural o mecánico del parche en ubicaciones predeterminadas, y el control espacial adicional de la migración/actividad celular conferida por las capas bidimensionalmente y las capas apiladas tridimensionalmente. En algunas realizaciones, una capa intermedia sin nanofibras (por ejemplo, un andamiaje polimérico o de hidrogel) puede estar dispuesta entre las capas del parche biomédico 400 y/o las capas del parche biomédico 410.

[0044] En el ejemplo de realización, las capas individuales están fusionadas o acopladas de manera que las capas se deslaminan o se separan en condiciones específicas temporales o del entorno. Dicha deslaminación controlada maximiza la estabilidad mecánica del material de nanofibras y la interacción biológica (por ejemplo, crecimiento celular infiltrante, integración del tejido, exposición celular, etc.) entre capas adyacentes de nanofibras. En el ejemplo de realización, el proceso de fusión o acoplamiento de las capas incluye, entre otros, el calentamiento, la aplicación de tensión/presión mecánica, la aplicación de un adhesivo, el procesamiento químico, la reticulación y la funcionalización.

[0045] En una realización, las capas adyacentes se fusionan de manera similar o variable, se adhieren o se unen de tal manera que cada capa se deslamina o se separa a una velocidad sustancialmente similar dentro del parche 435. Como otra posibilidad, las capas se pueden fusionar entre sí mediante métodos variables de manera que cada capa se deslamina a velocidades distintas. En la Figura 8 se ilustra la deslaminación de los parches 440, 445 y 450 con diversas resistencias a la fusión a lo largo del tiempo. En el ejemplo de realización, se aplica una adherencia con una resistencia baja 455, como, entre otros, el tratamiento o la reticulación química suave, la laminación física a presiones bajas o el procesamiento térmico a temperaturas bajas, para fusionar las capas del parche 440 entre sí. De manera similar, se aplica una adherencia con una resistencia moderada 460, como, entre otros, la reticulación química moderada, el procesamiento térmico prolongado, el enredado mecánico moderado, la aplicación de adhesivos moderados o la laminación física a presiones elevadas para fusionar las capas del parche 445 entre sí, y se aplica una adherencia con una resistencia elevada 465, como, entre otros, la reticulación química considerable, el procesamiento térmico considerable a temperaturas elevadas, el enredado mecánico considerable, el entretejido o tricotado de las fibras o la aplicación de adhesivos agresivos para fusionar las capas del parche 450 entre sí. En el ejemplo de realización, se muestra una separación 470 de los parches 440, 445 y 450 tras un período de tiempo breve, como, entre otros, de 1 a 30 días, y se muestra una separación 475 de los parches 440, 445 y 450 tras un período de tiempo prolongado, como, entre otros, de 30 días a 3 años. Según se muestra, el parche 440 se separa 470 sustancialmente tras un período de tiempo breve, actuando como una separación acelerada, el parche 445 se separa 475 sustancialmente tras un período de tiempo prolongado, actuando como una separación retardada, y el parche 450 no proporciona sustancialmente ninguna separación.

[0046] En las Figuras 9 y 10 se muestran las secciones transversales histológicas 500 y 502 de duramadre reparada con material de nanofibras multilaminar, como el parche 440 que se muestra en la Figura 8. Con referencia a la Figura 9, el parche 440 se muestra introducido en la duramadre 504 dos semanas tras la intervención quirúrgica. Se ha demostrado que el tejido dural 504 regenerativo («neoduramadre») se extiende sobre y alrededor del material de nanofibras 440 implantado. También se aprecia que los fibroblastos durales regenerativos han penetrado en la mayor parte del material de nanofibras 440, lo que demuestra la celularización progresiva de la construcción de nanofibras implantada. Dos semanas tras la implantación del material de nanofibras 440 con múltiples capas, en el examen histológico del tejido explantado no se observa deslaminación. El material de nanofibras 440 se aprecia como un bloque homogéneo de material con un crecimiento celular infiltrante de bajo a moderado, pero no se observa ninguna capa de nanofibras individual ni separación de las capas de nanofibras. En la Figura 10 se ilustra la deslaminación controlada del parche 440 seis semanas tras la intervención quirúrgica y la integración del parche dentro del tejido dural 504 nativo y/o regenerado. El tejido dural 504 regenerativo («neoduramadre») se aprecia extendiéndose sobre y alrededor del material de nanofibras 440 implantado. Además, se aprecia tejido dural regenerativo («neoduramadre») que se extiende entre las capas deslaminadas del material de nanofibras. Se aprecia que los fibroblastos durales regenerativos han penetrado significativamente en la mayor parte del material de nanofibras 440, lo que demuestra una celularización e integración robusta de la construcción de nanofibras implantada. En el examen histológico del tejido explantado se observa la deslaminación de las capas de nanofibras individuales dentro de la construcción del implante. El material de nanofibras 440 se aprecia como dos capas heterogéneas de material separadas por una capa delgada de tejido dural regenerado que se extiende a lo largo de la superficie contigua de las monocapas de nanofibras. La deslaminación controlada tras la intervención quirúrgica del material implantado se demuestra específicamente al observar que múltiples capas del material permanecen fusionadas en la proximidad de las suturas utilizadas para fijar el material al tejido nativo.

[0047] En las Figuras 11 y 12 se muestran las secciones transversales histológicas 506 y 508 de duramadre regenerada reparada con material de nanofibras multilaminar, como el parche 450 que se muestra en la Figura 8. Con referencia a la Figura 11, el parche 450 se muestra introducido en la duramadre 504 dos semanas tras la intervención quirúrgica. Se ha demostrado que el tejido dural 504 regenerativo («neoduramadre») se extiende sobre y alrededor del material de nanofibras 450 implantado. También se aprecia que los fibroblastos durales regenerativos han penetrado en la mayor parte del material de nanofibras 450, lo que demuestra la celularización de la construcción de nanofibras implantada. En el examen histológico del tejido explantado no se observa deslaminación. El material de nanofibras 450 se aprecia como un bloque homogéneo de material con un crecimiento celular infiltrante de bajo a moderado, pero no se observa ninguna capa de nanofibras individual ni separación de las capas de nanofibras. En la Figura 12 se ilustra que la adherencia con una elevada resistencia ha permitido que las capas del parche 450 permanezcan sustancialmente fusionadas entre sí seis semanas tras la intervención quirúrgica a medida que el tejido dural 504 se regenera alrededor del parche 450. Una vez más se demuestra que el tejido dural 504 regenerativo («neoduramadre») se extiende sobre y alrededor del material de nanofibras 450 implantado. Los fibroblastos durales penetran sustancialmente en la mayor parte del material de nanofibras 450, lo que demuestra la celularización robusta de la construcción de nanofibras implantada. A diferencia del parche de nanofibras 440, en el examen histológico del tejido explantado tras la implantación crónica no se observa deslaminación del parche 450 de nanofibras. El material de nanofibras 450 se aprecia como un material compuesto sujeto, lo que demuestra el crecimiento celular infiltrante, pero sin que haya separación y sin que se observen capas de nanofibras individuales.

[0048] En la Figura 13 se ilustra la separación de las capas dentro de los parches 600, 602 y 604 a velocidades variables. Cada uno de los parches 600, 602 y 604 incluye una primera capa 606, una segunda capa 608, una tercera capa 610 y una cuarta capa 612. Se debe observar que, aunque los parches 600, 602 y 604 se muestran con cuatro capas, se pueden fabricar parches que tengan cualquier número de capas. Con referencia al parche 600, se aplica una adherencia con una resistencia baja 455 para fusionar las capas 606, 608 y 610 entre sí y se aplica una adherencia con una resistencia elevada 465 para fusionar las capas 610 y 612 entre sí. Tras un breve período de tiempo, se produce una separación 614 de las capas 606, 608 y 610 y las capas permanecen sustancialmente fusionadas entre sí. Como se muestra en el parche 602, se aplica una adherencia con una resistencia moderada 460 para fusionar las capas 606 y 608 entre sí, mientras que se aplica una adherencia con una resistencia elevada 465 para fusionar las capas 608, 610 y 612 entre sí. Se produce una separación 616 de las capas 606 y 608 tras un período de tiempo prolongado, mientras que sustancialmente no se produce separación entre las capas 608, 610 y 612. Con referencia al parche 604, se aplica una adherencia con una resistencia elevada 465 entre las capas 606, 608, 610 y 612 de manera que sustancialmente no se produce separación entre las capas.

[0049] Un parche biomédico con múltiples capas puede resultar útil para injertos durales, así como en otras aplicaciones de ingeniería de tejidos. Las capas secuenciales de fibras se pueden crear con órdenes variables (por ejemplo, alineadas radialmente, reforzadas u orientadas aleatoriamente), densidades (por ejemplo, baja, elevada o mezcla de densidad de fibras), patrones o refuerzo, y composiciones (polímero), que podrían permitir que tipos específicos de células se infiltren y pueblen capas seleccionadas del parche biomédico artificial. Por ejemplo, los parches biomédicos con una elevada densidad de fibras por lo general evitan la migración y la infiltración celular, mientras que los parches biomédicos con una baja densidad de fibras por lo general favorecen la migración y la infiltración celular. Dichas propiedades de soporte y/o refuerzo adicionales se logran generando una deposición de fibras con una elevada densidad que se opone a la penetración celular y que tiene zonas de deposición de fibras con una baja densidad que estimulan la penetración y/o el crecimiento celular.

[0050] En general, la capacidad para formar materiales de fibras con múltiples capas, según se describe en la presente memoria, puede ser extremadamente beneficiosa en la construcción de parches biomédicos diseñados para recrear la estructura multilaminar natural de, no solo la duramadre, sino también otros tejidos biológicos, como la piel, las valvas de las válvulas cardiacas, el pericardio y/o cualquier otro tejido biológico. Además, se pueden fabricar una o más capas de un parche biomédico a partir de polímeros biorreabsorbibles de manera que los materiales de nanofibras resultantes se reabsorben por completo tras su implantación. La manipulación de la composición química de los polímeros utilizados para fabricar estos andamiajes además puede permitir el control específico de la velocidad de degradación y/o resorción de un parche biomédico tras su implantación.

[0051] En la Figura 14 se muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de método 700 para producir una estructura de fibras organizadas en el espacio mediante el sistema 100 que se muestra en la Figura 1. Aunque en la Figura 14 se muestra una realización del método 700, se contempla que cualquiera de las operaciones que se ilustran se pueden omitir y que las operaciones se pueden llevar a cabo en un orden diferente al mostrado. En el ejemplo de realización, el método 700 incluye cargar eléctricamente 705 el colector 105 a una primera amplitud y/o polaridad (por ejemplo, con carga negativa o puesta a tierra). El hilador 120 se carga eléctricamente 710 a una segunda amplitud y/o polaridad opuesta a la primera amplitud y/o polaridad (por ejemplo, con carga positiva). Desde el hilador 120 se dispensa 715 un polímero (por ejemplo, un polímero líquido). En el ejemplo de realización, los polímeros dispensados 715 se recogen 720 en el colector 105 para formar una pluralidad de fibras poliméricas sobre o sustancialmente cerca de las características 112 que crean una estructura o parche. Una vez los polímeros dispensados 615 se han recogido 720 y se ha creado una estructura, la estructura se puede someter a un procesamiento posterior 725. Dicho procesamiento posterior 725 puede incluir, entre otros, laminación, apilamiento de capas, acoplamiento y/o fusión, tratamiento químico y aplicación de un agente biológico, factor de crecimiento y/o fármaco.

[0052] En la Figura 15 se muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de método 750 para fusionar o acoplar entre sí estructuras o capas del parche producidas mediante el método 700 que se muestra en la Figura 14. El método 750 incluye proporcionar 755 una primera, una segunda y una tercera capas del parche. La primera capa del parche se acopla 760 a la segunda capa del parche mediante una primera técnica de acoplamiento. La primera y la segunda capas acopladas 760 a continuación se acoplan 765 a la tercera capa del parche mediante una segunda técnica de acoplamiento distinta a la primera técnica de acoplamiento. En el ejemplo de realización, las técnicas de acoplamiento incluyen, entre otras, el calentamiento, la aplicación de presión/tensión mecánica, el procesamiento químico, la reticulación y la funcionalización. Aunque el método 750 ilustra una primera capa del parche acoplada a una segunda capa del parche, cabe señalar que se pueden acoplar múltiples capas (por ejemplo, 3, 5, 6,) simultáneamente. Además, el proceso se puede repetir para añadir capas a las estructuras producidas mediante el método 750.

[0053] En la Figura 16 se muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de método 800 para la reparación de un defecto en un sustrato utilizando una estructura producida mediante los métodos 700 y 750 que se muestran en las Figuras 14 y 15. En una realización, el método 800 incluye proporcionar 805 una sustancia como sustrato con un defecto. El defecto puede incluir un hueco, un defecto del tejido, una lesión, un traumatismo y/o cualquier otra afección que dé lugar a una función mermada del tejido biológico. En el ejemplo de realización, el sustrato es un tejido biológico. Como otra posibilidad, el sustrato puede ser cualquier sustrato, incluidos, entre otros, medios de filtración, telas, medios de membrana y revestimientos. En una realización, el defecto proporcionado 805 incluye un hueco creado mediante incisión quirúrgica para proporcionar acceso a un tejido subyacente (por ejemplo, un tumor). En otra realización, se crea 805 un hueco mediante resección de tejido necrótico (por ejemplo, células cutáneas). En el ejemplo de realización, se seleccionan 810 uno o más parches con la capacidad de cubrir el defecto. Por ejemplo, se puede seleccionar 810 una pluralidad de parches biomédicos para un defecto grande y/o complejo (por ejemplo, con una forma irregular). En el ejemplo de realización, se selecciona 810 un parche biomédico que tiene un diámetro mayor que el diámetro de un defecto aproximadamente circular. Como otra posibilidad, se selecciona 810 un parche y se adapta, antes de la intervención quirúrgica o durante esta, para ajustarse al defecto. Se debe observar que se puede aplicar cualquier tamaño, forma y/o geometría a la estructura en la selección 810 del parche.

[0054] En una realización, una sustancia, como un factor de crecimiento y/o un fármaco (por ejemplo, un antineoplásico) se aplica 815 al parche biomédico. En el ejemplo de realización, se aplica 815 un fármaco y/o un factor de crecimiento antes de la intervención quirúrgica. No obstante, cabe señalar que el factor de crecimiento y/o un fármaco se pueden aplicar 815 en cualquier momento, incluidos, entre otros, durante la intervención quirúrgica y tras esta. En una realización, el parche biomédico se puede sumergir en la sustancia para permitir que la sustancia ocupe una cavidad dentro de las fibras coaxiales del parche biomédico, dopar el polímero que comprende las fibras en el parche biomédico o recubrir la superficie de las fibras dentro del parche biomédico.

[0055] En el ejemplo de realización, el parche se aplica 820 en (por ejemplo, superpuesto sobre) el tejido biológico para cubrir, reparar, reforzar y/o rellenar al menos una porción del defecto. Por ejemplo, el parche biomédico se puede aplicar 820 al tejido dural, al tejido cardíaco y/o a cualquier tejido biológico que incluya un defecto. En una realización, el perímetro del parche biomédico se extiende más allá del perímetro del defecto, de manera que todo el defecto queda cubierto por el parche biomédico. En algunas realizaciones, el parche biomédico se acopla 825 al tejido biológico con una pluralidad de suturas, adhesivo y/o cualquier otro medio para unir el parche biomédico al tejido biológico (inlay). En una realización alternativa, se permite simplemente que el parche biomédico se fusione con el tejido biológico, como mediante la adherencia de las células biológicas al parche biomédico (onlay). En otra realización, el parche biomédico puede estar directamente acoplado al borde del tejido sin que haya superposición. En una realización, el parche biomédico se puede superponer en la parte superior de una herida/defecto o lesión cubriendo la totalidad del defecto o la lesión sin llenar el defecto.

[0056] En una realización, una vez se ha aplicado 820 el parche biomédico y opcionalmente se acopla 825 al tejido biológico, el tejido biológico se cubre 830. Como otra posibilidad, el parche puede ser la cubierta terminal. En dicha realización, se puede acoplar al parche un reverso que sea impermeable o permeable al parche. En una realización, otro tejido que se superpone al defecto (por ejemplo, la dermis y/o la epidermis) se repara (por ejemplo, se cierra con una sutura). En otra realización, se aplican una o más capas protectoras sobre el tejido biológico. Por ejemplo, se puede aplicar una venda a un injerto de piel, con o sin una sustancia protectora, como un gel, un ungüento y/o un agente antibacteriano. En una realización, la capa protectora incluye, entre otros, una cubierta, un tejido como película, un apósito, una malla y una estructura de nanofibras, como un parche biomédico adicional, según se describe en la presente memoria.

[0057] Las realizaciones descritas en la presente memoria se pueden poner en práctica con cualquier procedimiento quirúrgico que conlleve la reparación, el reemplazo o la expansión de la duramadre, incluidos, entre otros, un procedimiento transesfenoidal (por ejemplo, extirpación quirúrgica de adenomas hipofisarios), varios tipos de intervenciones quirúrgicas en la base del cráneo y/o extirpación quirúrgica de tumores craneales o espinales (por ejemplo, meningiomas y/o astrocitomas). En una realización, se puede aplicar un parche biomédico a una fractura ósea (por ejemplo, una fractura compleja). En otra realización, se puede aplicar un parche biomédico a un defecto en la piel (por ejemplo, una quemadura).

[0058] Además, dichas realizaciones proporcionan un sustituto de duramadre, un parche biomédico para un injerto de piel (por ejemplo, dérmico o epidérmico), un parche biomédico para la reparación de la tráquea, un andamiaje para una valva de una válvula cardíaca artificial, una malla artificial para la reparación quirúrgica de un tubo digestivo (por ejemplo, una hernia abdominal o una úlcera), una malla artificial para la reparación quirúrgica de defectos cardíacos. Las realizaciones descritas en la presente memoria facilitan la provisión de un parche cardíaco con suficiente flexibilidad para permitir el movimiento del parche biomédico por un tejido biológico (por ejemplo, cardiomiocitos o tejido cardíaco, músculo, piel, tejido conjuntivo, tejido intestinal, tejido estomacal, huesos, tubo digestivo y mucosa).

[0059] En algunas realizaciones, un parche biomédico tiene un espesor mayor o menor que el espesor del tejido biológico que se está reparando. Los parches biomédicos con fibras poliméricas organizadas en el espacio facilitan la reducción en el gasto de la reparación del tejido, mejorando el tiempo de cicatrización del tejido y reduciendo o eliminando el riesgo de infección zoonótica. Además, dichos parches biomédicos son relativamente fáciles de fabricar, lo que permite la personalización de la forma, el tamaño y la composición química, así como una mejor disponibilidad y ausencia de inmunogenia. Además, los parches biomédicos con fibras poliméricas organizadas en el espacio poseen excelentes propiedades de manipulación debido a su composición similar a un paño, hacen que no sea necesario llevar a cabo una segunda intervención quirúrgica para obtener tejido para un injerto autólogo y reducen el riesgo de contractura y adherencia en comparación con los productos conocidos. Además, los parches descritos en la presente memoria facilitan el refuerzo, el sostén, la laminación y/o el sellado en diversas aplicaciones, como, entre otras, aplicaciones clínicas y no clínicas.

Claims (3)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para producir una estructura que incluye una pluralidad de fibras, comprendiendo el sistema:

un colector que tiene un patrón predefinido, donde el colector está cargado a una primera polaridad; un hilador configurado para dispensar un polímero, donde el hilador está cargado a una segunda polaridad sustancialmente opuesta a la primera polaridad de manera que el polímero dispensado por el hilador forma la pluralidad de fibras sobre el patrón predefinido del colector,

donde el colector comprende una pluralidad de características, que incluyen al menos una pluralidad de nervaduras y/o una pluralidad de costuras, que se interconectan para formar el patrón de rejilla predefinido, estando la pluralidad de características interconectadas de manera que se forman huecos entre la pluralidad de características, y

donde el colector además comprende al menos una superficie que es un relleno de un hueco formado entre las características interconectadas.

2. Un sistema según la reivindicación 1, que además comprende una fuente de alimentación configurada para cargar eléctricamente el colector y el hilador.

3. Un sistema según la reivindicación 1, en el que el patrón predefinido está configurado para producir una estructura con al menos dos densidades de fibra.