ES2871526T3

ES2871526T3 - Composiciones de malla y métodos de producción

Info

Publication number: ES2871526T3
Application number: ES17733669T
Authority: ES
Inventors: Hui Xu; Sean Collins; Li Huang; Hua Wan; Yi Chen
Original assignee: LifeCell Corp
Current assignee: LifeCell Corp
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2017-06-09
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2037-06-09
Also published as: WO2017214483A1; US20220305173A1; EP3468629B1; AU2017277941B2; CA3026439A1; US20170354759A1; US10653815B2; EP3468629A1; AU2017277941A1; EP3858394A1; US20200237958A1

Abstract

Un método de producción de un material quirúrgico en forma de una malla recubierta, una espuma porosa recubierta, una esponja recubierta o un armazón tridimensional recubierto, comprendiendo el método: proporcionar un sustrato de material sintético en forma de una malla, una espuma porosa, una esponja o un armazón tridimensional; seleccionar una matriz tisular que contiene colágeno; crear una suspensión con la matriz tisular que contiene colágeno, en donde la creación de la suspensión comprende: someter una parte de la matriz tisular que contiene colágeno a un proceso de hinchamiento con ácido para producir una matriz tisular hinchada con ácido; y mezclar la matriz tisular hinchada con ácido con el resto de la matriz tisular que contiene colágeno para producir una suspensión que tenga entre el 5 % y el 35 % en volumen de la matriz tisular que contiene colágeno en la suspensión como matriz tisular hinchada con ácido; y embeber el sustrato de material sintético en la suspensión para formar el material quirúrgico.

Description

DESCRIPCIÓN

Composiciones de malla y métodos de producción

La presente divulgación se refiere a composiciones y a métodos de tratamiento, y más particularmente, a composiciones de malla recubierta y a métodos de producción de composiciones para tratamiento de acuerdo con los métodos.

Se han utilizado materiales biológicos para la regeneración, el refuerzo o la reparación de tejidos defectuosos o dañados (p. ej., reparación de hernias, reparación de la pared abdominal, reconstrucción de mamas, regeneración del tejido conjuntivo, tratamiento de tendones o ligamentos, o combinaciones de los mismos). En comparación con los materiales sintéticos, los materiales biológicos pueden proporcionar menores riesgos de rechazo, complicaciones e infecciones, al mismo tiempo que permiten la regeneración de la arquitectura y la función normales de los tejidos. Sin embargo, el gasto asociado a materiales biológicos puede aumentar el coste total de los procedimientos quirúrgicos. Y aunque determinados materiales biológicos son increíblemente fuertes y eficaces, sigue existiendo la necesidad de materiales que tengan una resistencia aún mayor y un soporte estructural a largo plazo.

Los materiales sintéticos también son eficaces para algunas aplicaciones. Los materiales sintéticos pueden proporcionar resistencia, coste inferior, disponibilidad inmediata, uniformidad, biocompatibilidad, flexibilidad, y resistencia a los ácidos, a la tensión y al agrietamiento. Sin embargo, los materiales sintéticos, pueden generar una respuesta inflamatoria que puede conducir a un mayor grado de formación de tejido cicatricial u otras complicaciones. Adicionalmente, los materiales sintéticos pueden no soportar la regeneración tisular.

Los dispositivos que incluyen las ventajas de los materiales tanto sintéticos como biológicos son deseables para algunas aplicaciones. Sin embargo, para garantizar un tratamiento fuerte y eficaz, puede ser deseable utilizar una composición que proporcione una fijación o un acoplamiento más fuerte entre los materiales biocompatibles y sintéticos, produciendo una composición que reduzca o impida la separación entre los materiales biológicos y sintéticos. Por consiguiente, se proporcionan métodos de tratamiento que incluyen composiciones, así como también las composiciones utilizadas en los métodos.

De acuerdo con determinadas realizaciones, se proporciona un método de producción de un material quirúrgico (p. ej., una composición). El método incluye proporcionar un sustrato de material sintético y proporcionar una matriz tisular que contiene colágeno (p. ej., un material biológico). El método incluye crear una suspensión con la matriz tisular que contiene colágeno. La creación de la suspensión incluye someter una parte de la matriz tisular que contiene colágeno a un proceso de hinchamiento con ácido para producir una matriz tisular hinchada con ácido. La creación de la suspensión incluye mezclar la matriz tisular hinchada con ácido con el resto de la matriz tisular que contiene colágeno para producir una suspensión que tenga entre el 5 % y el 35 % en volumen de la matriz tisular que contiene colágeno en la suspensión como matriz tisular hinchada con ácido. El método incluye embeber el sustrato de material sintético en la suspensión. En determinadas realizaciones, la suspensión puede tener, p. ej., entre aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 15 % o aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 10 % en volumen de la matriz tisular que contiene colágeno en la suspensión como matriz tisular hinchada con ácido.

De acuerdo con la invención, el material quirúrgico tiene la forma de una malla recubierta, una espuma porosa recubierta, una esponja recubierta o un armazón tridimensional recubierto, y el sustrato de material sintético tiene la forma de una malla, una espuma porosa, una esponja o un armazón tridimensional.

En determinadas realizaciones, el método puede incluir el procesamiento de la matriz tisular que contiene colágeno para reducir un tamaño de partícula a fin de producir un grupo de fragmentos de matriz tisular que contiene colágeno. Al menos una parte del grupo de fragmentos de matriz tisular que contiene colágeno puede incluir extremos deshilachados. En determinadas realizaciones, el proceso de hinchamiento con ácido puede incluir suspender la matriz tisular que contiene colágeno en ácido e incubar la matriz tisular que contiene colágeno en el ácido hasta que se produzca el hinchamiento. El ácido puede ser al menos uno de ácido acético, ácido ascórbico, ácido bórico, ácido carbónico, ácido cítrico, ácido clorhídrico, ácido láctico, ácido tánico, ácido fosfórico y ácido sulfúrico. En determinadas realizaciones, el método puede incluir frotar o mover mecánicamente la suspensión de matriz tisular que contiene colágeno en el sustrato de material sintético. En determinadas realizaciones, el método puede incluir criodesecar el sustrato de material sintético y al menos una parte de la suspensión para formar el material quirúrgico. La criodesecación del sustrato de material sintético y de la al menos una parte de la suspensión puede producir una capa o piel lisa sobre una superficie exterior del material quirúrgico.

El aumento de un porcentaje en volumen de la matriz tisular que contiene colágeno hinchada con ácido en la suspensión puede aumentar la rigidez del material quirúrgico. El método puede incluir realizar un proceso de descelularización para la matriz tisular que contiene colágeno. El método puede incluir volver a suspender la suspensión en un tampón. El método puede incluir incorporar un compuesto antimicrobiano (p. ej., clorhexidina, plata, ácido cítrico, antibiótico triple o tetraciclina) al material quirúrgico. El método puede incluir incorporar un compuesto antiinflamatorio al material quirúrgico.

El sustrato de material sintético puede tener una variedad de formas o configuraciones diferentes. En determinadas realizaciones, el sustrato de material sintético puede incluir al menos uno de una espuma porosa, una malla plana, un material tejido multifilamentoso, un material tejido monofilamentoso, capas de varios niveles o capas multidireccionales. La resistencia a la tracción del sustrato de material sintético puede ser mayor que la resistencia a la tracción de la matriz tisular que contiene colágeno. El sustrato de material sintético puede ser biocompatible. El sustrato de material sintético puede incluir al menos uno de polipropileno, politetrafluoroetileno, poliéster, tereftalato, poliglicólido o poli-4-hidroxibutirato. El sustrato de material sintético puede incluir una o más superficies texturizadas.

En determinadas realizaciones, la matriz tisular que contiene colágeno puede incluir una matriz tisular acelular. En determinadas realizaciones, la matriz tisular que contiene colágeno puede incluir una matriz dérmica acelular. En determinadas realizaciones, la matriz tisular que contiene colágeno puede incluir una matriz tisular porcina.

En determinadas realizaciones, el método puede incluir verter una parte de la suspensión en un molde para cubrir un fondo del molde con la suspensión. Como se utiliza en el presente documento, se entenderá que el término "molde" se refiere a cualquier recipiente o alojamiento en el que se colocan los materiales biológicos y sintéticos para formar las composiciones o los materiales quirúrgicos ilustrativos. El método puede incluir colocar el sustrato de material sintético recubierto con la suspensión en el molde encima de la suspensión. El método puede incluir verter la suspensión sobre el sustrato de material sintético colocado en el molde para cubrir el sustrato de material sintético. En determinadas realizaciones, el método puede incluir criodesecar el material quirúrgico para combinar la matriz tisular que contiene colágeno y el sustrato de material sintético. En determinadas realizaciones, el método puede incluir criodesecar el sustrato de material sintético y al menos una parte de la suspensión para formar el material quirúrgico. La criodesecación del sustrato de material sintético y de al menos una parte de la suspensión produce una capa o piel lisa sobre una superficie exterior del material quirúrgico.

De acuerdo con determinadas realizaciones, se proporciona una composición para tratamiento (es decir, un material quirúrgico en forma de malla recubierta, una espuma porosa recubierta, una esponja recubierta o un armazón tridimensional recubierto). La composición incluye un sustrato de material sintético y un recubrimiento de matriz tisular que contiene colágeno (p. ej., un material biológico) que encapsula, reviste o recubre el sustrato de material sintético. La matriz tisular que contiene colágeno puede estar en forma de esponja desecada que, antes del secado, incluía entre el 5 % y el 35 %, aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 25 %, aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 15 % o aproximadamente el 5 % y aproximadamente el 10 % en volumen de la suspensión de matriz tisular que contiene colágeno sometida a un proceso de hinchamiento con ácido.

En determinadas realizaciones, la matriz tisular que contiene colágeno puede incluir un grupo de fragmentos de matriz tisular que contiene colágeno (p. ej., un tamaño de partícula reducido en comparación con la matriz tisular que contiene colágeno). Al menos una parte del grupo de fragmentos de matriz tisular que contiene colágeno puede incluir extremos deshilacliados. En determinadas realizaciones, la suspensión se puede frotar o mover mecánicamente en el sustrato de material sintético. En determinadas realizaciones, el sustrato de material sintético y al menos una parte de la suspensión se pueden criodesecar para formar un material o una composición quirúrgica. La criodesecación del sustrato de material sintético y de la al menos una parte de la suspensión puede producir una capa o piel lisa sobre una superficie exterior de la composición. En determinadas realizaciones, la composición se puede comprimir tras la criodesecación.

En determinadas realizaciones, la composición puede incluir un compuesto antimicrobiano. En determinadas realizaciones, la composición puede incluir un compuesto antiinflamatorio. El sustrato de material sintético puede definir una forma tridimensional. En determinadas realizaciones, el sustrato de material sintético puede incluir al menos uno de una espuma porosa, una malla plana, un material tejido monofilamentoso, un material tejido multifilamentoso, capas de varios niveles o capas multidireccionales. La resistencia biomecánica del sustrato de material sintético puede ser mayor que la resistencia biomecánica de la matriz tisular que contiene colágeno. El sustrato de material sintético puede ser biocompatible. El sustrato de material sintético puede incluir al menos uno de polipropileno, politetrafluoroetileno, poliéster, tereftalato, poliglicólido, poli-4-hidroxibutirato o combinaciones de los mismos.

En determinadas realizaciones, el sustrato de material sintético puede incluir una o más superficies texturizadas. La matriz tisular que contiene colágeno puede incluir una matriz tisular acelular. La matriz tisular que contiene colágeno puede incluir una matriz dérmica acelular. La matriz tisular que contiene colágeno puede incluir una matriz tisular porcina. El sustrato de material sintético y la suspensión desecada pueden formar una estructura combinada. En determinadas realizaciones, al menos una parte de la suspensión desecada puede incluir una capa o piel lisa sobre una superficie exterior de la composición. En determinadas realizaciones, la composición se puede comprimir para reducir el espesor global de la composición.

De acuerdo con determinadas realizaciones, se proporciona un método de tratamiento. El método puede incluir seleccionar un sitio anatómico e implantar en o sobre el sitio anatómico una composición como la descrita anteriormente. La composición puede promover el crecimiento infiltrante tisular del tejido que rodea el sitio anatómico. La composición puede reducir la inflamación en el sitio anatómico en comparación con un sustrato de material sintético sin la matriz tisular.

Descripción de los dibujos

La FIG. 1 es un diagrama de flujo de un proceso de preparación ilustrativo de una composición, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 2 es una vista frontal de una composición ilustrativa que incluye el 0 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico;

la FIG. 3 es una vista frontal de una composición ilustrativa que incluye el 5 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 4 es una vista frontal de una composición ilustrativa que incluye el 10 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 5 es una vista frontal de una composición ilustrativa que incluye el 25 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 6 es una vista frontal de una composición ilustrativa que incluye el 50 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico;

la FIG. 7 es una vista frontal de una composición ilustrativa que incluye el 100 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico;

la FIG. 8 es una vista ampliada de una composición ilustrativa que incluye el 0 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico con tinción tricrómica;

la FIG. 9 es una vista ampliada de una composición ilustrativa que incluye el 5 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico con tinción tricrómica, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 10 es una vista ampliada de una composición ilustrativa que incluye el 10 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico con tinción tricrómica, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 11 es una vista ampliada de una composición ilustrativa que incluye el 25 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico con tinción tricrómica, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 12 es una vista ampliada de una composición ilustrativa que incluye el 50 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico con tinción tricrómica;

la FIG. 13 es una vista ampliada de una composición ilustrativa que incluye el 100 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico con tinción tricrómica; la FIG. 14 es una vista en sección transversal de una composición ilustrativa sin comprimir, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 15 es una vista superior de la composición ilustrativa sin comprimir de la FIG. 14, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 16 es una imagen de microscopio electrónico de barrido (MEB) de una composición ilustrativa sin comprimir que muestra un material sintético revestido por un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones; la FIG. 17 es un gráfico de la tensión media al 50 % de deformación de composiciones ilustrativas sin comprimir que incluyen el 3 % y el 7 % en volumen de material biológico sólido y el 5 % en volumen de material biológico hinchado con ácido como un porcentaje del componente de material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones; la FIG. 18 es una vista en sección transversal de una composición ilustrativa comprimida que incluye un material sintético revestido por un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 19 es una imagen de microscopio electrónico de barrido (MEB) de una composición ilustrativa comprimida que muestra un material sintético revestido por un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones; la FIG. 20 es una imagen macroscópica de un explante de una composición que incluye una malla sintética, que muestra un defecto en la pared abdominal de una rata tratado con la composición, con una flecha que muestra la adherencia del tejido a la malla sintética, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 21 es una imagen macroscópica de una sección transversal de un explante de una composición que incluye una malla sintética utilizada para tratar un defecto en la pared abdominal de una rata, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 22 es una imagen macroscópica de un explante de una composición sin comprimir que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, que muestra un defecto en la pared abdominal de una rata tratado con la composición sin comprimir, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 23 es una imagen macroscópica de una sección transversal de un explante de una composición sin comprimir que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, utilizado para tratar un defecto en la pared abdominal de una rata, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 24 es una imagen teñida con hematoxilina y eosina (H y E) de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata tratado con una malla de polipropileno sin un recubrimiento de material biológico;

la FIG. 25 es una imagen teñida con hematoxilina y eosina (H y E) de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata tratado con una composición sin comprimir que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 26 es una sección teñida con hematoxilina y eosina (H y E) que muestra vasos sanguíneos visibles en un explante de composición sin comprimir que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 27 es una sección teñida con actina de músculo liso (SMA, siglas del inglés Smooth Muscle Actin) de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata tratado con una malla de polipropileno sin un recubrimiento de material biológico;

la FIG. 28 es una imagen teñida con actina de músculo liso (SMA) de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata tratado con una composición sin comprimir que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 29 es un gráfico del tamaño de un defecto en la pared abdominal de una rata original y un defecto en la pared abdominal de una rata tratado con una malla de polipropileno sin un recubrimiento de material biológico y una composición sin comprimir que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 30 es una imagen teñida con hematoxilina y eosina (H y E) que muestra composiciones comprimidas que incluyen un material sintético recubierto con un material biológico implantado en un espacio subcutáneo de una rata durante cuatro semanas, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 31 es una imagen de microscopía de material biológico de tamaño reducido que incluye zarcillos o extremos deshilacliados, y el entrelazamiento de los zarcillos o extremos deshilacliados, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 32 es una vista lateral de una composición sin comprimir que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 33 es una vista lateral de una composición comprimida que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 34 es una imagen de microscopía de una composición que incluye un material sintético recubierto con un material biológico sin una capa de piel, de acuerdo con determinadas realizaciones;

la FIG. 35 es una imagen de microscopía de una composición que incluye un material sintético recubierto con un material biológico con una capa de piel, de acuerdo con determinadas realizaciones; y

la FIG. 36 es una vista esquemática de un proceso para formar una capa de piel por ambos lados de una composición que incluye un material sintético recubierto con un material biológico, de acuerdo con determinadas realizaciones.

Descripción de determinadas realizaciones ilustrativas

A continuación, se hará referencia detallada a determinadas realizaciones ilustrativas de acuerdo con la presente divulgación, ilustrándose algunos de estos ejemplos en las figuras adjuntas. Siempre que sea posible, se utilizarán los mismos números de referencia en todos los dibujos para referirse a partes iguales o similares.

Además, el uso de la expresión "que incluye/n", así como otras formas, tales como "incluye" e "incluido/a", no es limitante. Se entenderá que cualquier intervalo descrito en el presente documento incluye los extremos y todos los valores entre los extremos.

La presente divulgación se refiere a composiciones ilustrativas para el tratamiento de defectos estructurales, tales como defectos abdominales. Las composiciones incluyen una combinación de materiales biológicos y sintéticos. En particular, las composiciones ilustrativas incluyen materiales biológicos fijados o embebidos en el material sintético de modo que la composición pueda manipularse durante la cirugía sin separación de los materiales biológicos y sintéticos. Las composiciones se pueden doblar o enrollar para pasar a través de un trócar u otra abertura para cirugía laparoscópica u otra cirugía mínimamente invasiva. La fijación entre los materiales biológicos y sintéticos proporciona resistencia a la composición al mismo tiempo que permite que la composición se doble o manipule de otro modo durante la implantación. Además, el material sintético puede proporcionar un alto nivel de resistencia a la tracción, resistencia al estallido y/o resistencia a la retención de la sutura, mientras que el material biológico proporciona respuestas biológicas mejoradas, incluyendo una reducción de la inflamación, una reducción o impedimento de la formación de tejido cicatricial o fibrótico alrededor del implante, y una reducción o impedimento de la adherencia a vísceras circundantes.

La composición híbrida permite que el material biológico funcione como una barrera para bloquear el reconocimiento por parte del sistema de defensa del hospedador, reduciendo así la respuesta de cuerpo extraño al material sintético. El material biológico puede integrarse con el tejido del hospedador y permitir la vascularización, reduciendo así la posibilidad de infección. Además, la durabilidad del material sintético proporciona ventajas mecánicas (p. ej., resistencia y capacidad de estiramiento limitada) para un sitio de tratamiento, produciendo una reparación duradera del tejido del hospedador.

Materiales biológicos

Se pueden utilizar diferentes tejidos humanos y animales (p. ej., materiales biológicos) para producir productos o composiciones para el tratamiento de pacientes. Por ejemplo, se han producido diferentes productos tisulares para la regeneración, la reparación, el aumento, el refuerzo y/o el tratamiento de tejidos humanos que han sido dañados o perdidos debido a diferentes enfermedades y/o daños estructurales (p. ej., por traumatismos, cirugía, atrofia y/o desgaste y degeneración a largo plazo). Dichos productos pueden incluir, por ejemplo, matrices tisulares acelulares, aloinjertos o xenoinjertos tisulares y/o tejidos reconstituidos (es decir, tejidos al menos parcialmente descelularizados que se han sembrado con células para producir materiales viables).

En determinadas realizaciones, estos productos o composiciones pueden descelularizarse total o parcialmente para producir matrices tisulares acelulares o materiales tisulares extracelulares para su uso en pacientes. Por ejemplo, se pueden descelularizar diferentes tejidos, tales como piel, intestino, hueso, cartílago, músculo (esquelético o de otro tipo), fascia, tejido nervioso de la dermis (p. ej., fibras nerviosas o duramadre), tendones, ligamentos u otros tejidos, total o parcialmente para producir productos tisulares útiles para los pacientes. En algunos casos, estos productos descelularizados se pueden utilizar sin la adición de materiales celulares exógenos (p. ej., células madre). En determinados casos, estos productos descelularizados se pueden sembrar con células de fuentes autólogas u otras fuentes para facilitar el tratamiento. A continuación, se describen procesos adecuados para producir matrices tisulares acelulares.

Los productos tisulares se pueden seleccionar para proporcionar una variedad de propiedades biológicas y mecánicas diferentes. Por ejemplo, se puede seleccionar una matriz tisular acelular u otro producto tisular para permitir el crecimiento infiltrante y la remodelación tisular a fin de ayudar a la regeneración del tejido que normalmente se encuentra en el sitio donde se implanta la matriz. Por ejemplo, se puede seleccionar una matriz tisular acelular que cuando se implante sobre la fascia, o dentro de la misma, permita la regeneración de la fascia sin fibrosis excesiva ni formación de cicatrices. En determinadas realizaciones, el producto tisular se puede formar a partir de ALLODERM® o STRATTICE™, que son matrices dérmicas acelulares humanas y porcinas, respectivamente. Como alternativa, se dispone de otras matrices tisulares acelulares adecuadas, como se describe más adelante. Por ejemplo, Badylak et al. describen diversos materiales de armazón biológico. Badylak et al., "Extracellular Matrix as a Biological Scaffold Material: Structure and Function", Acta Biomaterialia (2008), doi:10.1016/j.actbio.2008.09.013.

La expresión "matriz tisular acelular", (p. ej., MTA) como se utiliza en el presente documento, se refiere, en general, a cualquier matriz tisular que carezca esencialmente de células y/o componentes celulares. Se puede utilizar piel, partes de piel (p. ej., dermis) y otros tejidos tales como vasos sanguíneos, válvulas cardíacas, fascia, cartílago, hueso, fascia, músculo (esquelético o no esquelético) y tejido conjuntivo nervioso para crear matrices acelulares dentro del alcance de la presente divulgación. Las matrices tisulares acelulares se pueden probar o evaluar de varias formas para determinar si carecen esencialmente de células y/o componentes celulares. Por ejemplo, los tejidos procesados se pueden examinar con microscopía óptica para determinar si quedan células (vivas o muertas) y/o componentes celulares. Adicionalmente, se pueden utilizar determinados ensayos para identificar la presencia de células o componentes celulares.

En general, las etapas implicadas en la producción de una matriz tisular acelular incluyen la extracción del tejido de un donante (p. ej., un cadáver humano o una fuente animal) y la eliminación de las células en condiciones que preserven la función biológica y estructural. La MTA se puede producir a partir de cualquier tejido blando que contenga colágeno y tejido músculoesquelético (p. ej., dermis, fascia, pericardio, duramadre, cordón umbilical, placenta, válvulas cardíacas, ligamentos, tendones, tejido vascular (arterias y venas tales como las venas safenas), tejido conjuntivo neuronal, tejido de la vejiga urinaria, tejido del uréter o tejido intestinal), siempre que la matriz conserve las propiedades descritas anteriormente. Por otra parte, en determinadas realizaciones, los tejidos en los que se colocan las MTA anteriores incluyen cualquier tejido que pueda ser remodelado mediante la invasión o infiltración celular. Los tejidos relevantes incluyen, sin limitación, tejidos esqueléticos tales como hueso, cartílago, ligamentos, fascia y tendón. Otros tejidos en los que se puede colocar cualquiera de los aloinjertos anteriores incluyen, sin limitación, piel, encías, duramadre, miocardio, tejido vascular, tejido neuronal, músculo estriado, músculo liso, pared de la vejiga, tejido del uréter, intestino y tejido de la uretra.

Aunque se puede fabricar una matriz tisular acelular a partir de uno o más individuos de la misma especie que el receptor del injerto de matriz tisular acelular, este no es necesariamente el caso. Por tanto, por ejemplo, se puede fabricar una matriz tisular acelular a partir de tejido porcino e implantarla en un paciente humano. Las especies que pueden servir como receptoras de matriz tisular acelular y como donantes de tejidos u órganos para la producción de la matriz tisular acelular incluyen, sin limitación, mamíferos, tales como seres humanos, primates no humanos (p. ej., monos, babuínos y chimpancés), cerdos, vacas, caballos, cabras, ovejas, perros, gatos, conejos, cobayas, jerbos, hámsteres, ratas o ratones.

Un método ilustrativo para fabricar (o preparar) una MTA puede incluir las etapas de: proporcionar opcionalmente una muestra tisular de un mamífero; eliminar todas, o esencialmente todas, las células de la muestra tisular produciendo un tejido descelularizado; y poner en contacto el tejido descelularizado con una nucleasa de ADN que elimine todo, o esencialmente todo, el ADN del tejido descelularizado, produciendo una MTA.

La descelularización de un tejido se puede realizar utilizando diversos tratamientos químicos o enzimáticos conocidos en la técnica y descritos en, p. ej., la patente de EE. UU. n.° 5.336.616.

Por ejemplo, las células de un tejido se pueden eliminar incubando el tejido en una solución de procesamiento que contenga determinadas sales (p. ej., altas concentraciones de sales), detergentes (p. ej., detergentes suaves o fuertes), enzimas o combinaciones de cualquiera de los anteriores. Los detergentes fuertes incluyen, p. ej., detergentes iónicos tales como, pero sin limitación: dodecilsulfato de sodio, desoxicolato de sodio y 3-[(3-cloramidopropil)-dimetilamino]-1-propano-sulfonato. Los detergentes suaves incluyen, p. ej., monooleato de sorbitán polioxietilenado (20) y monooleato de sorbitán polioxietilenado (80) (TWEEN 20 y 80), saponina, digitonina, TRITON X-100™, CHAPS y NONIDET-40 (NP40). Se ha demostrado que el uso del detergente TRITON X-100™, un producto de marca registrada de Rohm and Haas Company de Filadelfia, PA, elimina las membranas celulares, como se detalla en la patente de EE. UU. n.° 4.801.299.

Como alternativa, la descelularización se puede realizar utilizando una variedad de enzimas lisogénicas que incluyen, pero sin limitación, dispasa II, tripsina y termolisina.

Un tejido se puede tratar una o más de una vez (p. ej., dos, tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, 10 o más veces) con una solución de procesamiento. Un tejido se puede tratar más de una vez con la misma solución de procesamiento o se puede tratar con varias soluciones de procesamiento diferentes en serie. Por ejemplo, un tejido se puede tratar con una solución de procesamiento varias veces o el tejido se puede tratar con una primera solución de procesamiento y posteriormente con una segunda solución de procesamiento.

Como la solución de procesamiento puede contener sustancias o agentes químicos que serían irritantes o inflamatorios cuando se administraran a un mamífero, se puede realizar un lavado para eliminar esencialmente la solución de procesamiento del tejido. En algunas realizaciones, un tejido se puede lavar una o más (p. ej., dos, tres, cuatro, cinco, seis o más de siete) veces después del tratamiento con una solución de procesamiento o el tejido se puede lavar una o más veces entre los tratamientos con solución de procesamiento. Por ejemplo, un tejido se puede tratar con una primera solución de procesamiento y después lavar tres veces antes del tratamiento con una segunda solución de procesamiento. Como alternativa, en lugar de o además, los componentes de la solución de procesamiento pueden ser neutralizados por inhibidores, p. ej., dispasa II por ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) o tripsina por suero.

En la técnica se conocen métodos para determinar el grado de descelularización e incluyen, p. ej., ensayos de recuento de células/exclusión con azul de tripano (en cualquier célula recogida de un tejido tratado) o diferentes métodos de microscopía, tales como la inmunotinción directa de una sección tisular descelularizada utilizando anticuerpos que se unan a marcadores celulares específicos (p. ej., marcadores del núcleo celular, mitocondrias o citoplasma celular). Dichos métodos se describen, p. ej., en Ramos-Vara, JA (2005) Vet Pathol 42: 405-426 y Hayat (2002) Microscopy, Immunohistochemistry, and Antigen Retrieval Methods: For Light and Electrón Microscopy, 1.a Ed. Springer.

Materiales sintéticos

Los materiales sintéticos analizados en el presente documento se pueden fabricar a partir de una variedad de diferentes materiales biocompatibles y/o reabsorbibles. Por ejemplo, los materiales sintéticos pueden incluir polipropileno (PP), politetrafluoroetileno (PTFE), poliéster (es decir, tereftalato de polietileno (PET)), poliglicólido (PGA), poli-4-hidroxibutirato (P4HB) o combinaciones de los mismos. En determinadas realizaciones, el material sintético puede estar en forma de un sustrato de malla, p. ej., un material tejido multifilamentoso, un material tejido monofilamentoso o combinaciones de los mismos. En determinadas realizaciones, el material sintético puede estar en forma de espuma porosa, capas de múltiples niveles y/o multidireccionales, o combinaciones de las mismas. En determinadas realizaciones, el material sintético se puede imprimir con una impresora tridimensional para producir un armazón tridimensional.

En determinadas realizaciones, el material sintético se puede fabricar a partir de un material no absorbible, un material absorbible o un material que sea una combinación de materiales absorbibles y no absorbibles. En el presente documento, un "material absorbible" puede definirse como cualquier material que pueda degradarse en el cuerpo de un receptor mamífero mediante procesos enzimáticos o celulares endógenos. Dependiendo de la composición particular del material, los productos de degradación pueden reciclarse a través de rutas metabólicas normales o excretarse a través de uno o más sistemas de órganos. En el presente documento un "material no absorbible" puede definirse como cualquier material que no pueda degradarse en el cuerpo de un receptor mamífero mediante procesos enzimáticos o celulares endógenos.

En determinadas realizaciones, el material sintético puede proporcionar la capacidad de producir diferentes texturas (p. ej., bucles y ganchos, texturas rugosas o combinaciones de los mismos) para ayudar en la fijación o manipulación. Por ejemplo, la superficie texturizada del material sintético puede ayudar en la fijación del material biológico al material sintético.

El material sintético puede estar formado por diferentes colores para actuar como una ayuda visual durante la implantación final o para la identificación durante los procedimientos posteriores o si alguna vez se desea un explante. Por ejemplo, el color del material sintético puede diferir del color del material biológico y del tejido circundante para adaptarse mejor a la cavidad del lugar del implante y facilitar la ubicación de la sutura durante la intervención quirúrgica.

El material sintético se puede utilizar para proporcionar un refuerzo controlado (p. ej., una barra de refuerzo), resistencia, espesor, velocidad de degradación biológica, o combinaciones de los mismos, en distintas regiones de la composición. Por ejemplo, el material sintético se puede colocar en áreas de la composición que requieran la mayor resistencia para proporcionar soporte al sitio del defecto.

En determinadas realizaciones, se puede proporcionar cohesión durante la estratificación de los materiales o componentes biológicos y sintéticos. En determinadas realizaciones, las diferentes capas de material sintético pueden estar en ángulos periódicos entre sí (p. ej., similar a la fabricación de madera contrachapada) para producir una resistencia multidireccional dentro de la composición. En particular, el material sintético se puede extender en diferentes direcciones y/o en diferentes ángulos para proporcionar mayor resistencia y soporte a la composición.

Preparación de la composición

Las composiciones analizadas en el presente documento incluyen una combinación de materiales biológicos y materiales sintéticos. En particular, las composiciones generalmente incluyen una lámina de material sintético cubierta por y embebida en materiales biológicos. Las composiciones se pueden utilizar para tratar tejidos defectuosos o dañados, o para reforzar tejidos existentes. Las composiciones proporcionan propiedades beneficiosas aportadas tanto por los materiales biológicos como por los materiales sintéticos, y además proporcionan mejoras en la facilidad de la suturabilidad, resistencia de los puntos de sutura, amplia selección de fabricabilidad (p. ej., forma, tamaño o espesor), disminución de la infección debido al material biológico, incorporación de agentes antimicrobianos, tecnología estratificada para controlar la velocidad de degradación, elución de enzimas y agentes antimicrobianos, y reducción de la inflamación. Las composiciones también proporcionan una fuerte fijación entre los materiales biológicos y sintéticos o su embebimiento. En particular, las composiciones pueden ser flexibles, conservando al mismo tiempo la fijación entre los materiales biológicos y sintéticos, de modo que las composiciones se puedan manipular fácilmente durante la cirugía sin la separación de los componentes. Por ejemplo, las composiciones se pueden enrollar y pasar a través de un trócar a un sitio de implantación sin separar el material sintético del material biológico.

Las composiciones pueden estar en forma de armazones tridimensionales quirúrgicos híbridos biosintéticos para el tratamiento, la fijación, el refuerzo o la reconstrucción de tejidos, reduciendo al mínimo las complicaciones y promoviendo el crecimiento infiltrante tisular, lo que conduce a mejores resultados quirúrgicos a nivel global. La resistencia biomecánica intrínseca del material sintético puede ser mucho mayor que la del material biológico por sí solo. La composición se puede fabricar con cualquier forma y/o tamaño, conservando al mismo tiempo las ventajas biológicas asociadas normalmente a los materiales biológicos (p. ej., revascularización rápida, repoblación celular, migración de glóbulos blancos o combinaciones de las mismas). Por lo tanto, las composiciones ilustrativas se prestan a una amplia gama de aplicaciones quirúrgicas en una variedad de sitios, incluyendo la cirugía abdominal, aplicaciones urológicas, cirugía torácica, cirugía ortopédica, reconstrucción o aumento de mamas, u otras aplicaciones quirúrgicas en las que se puedan utilizar materiales compuestos. Los dispositivos se pueden utilizar en cirugías mínimamente invasivas o abiertas.

Con referencia a la FIG. 1, se proporciona una realización de un proceso de preparación de una composición. El procesamiento del material biológico descrito en el presente documento se puede seleccionar para realizar la eliminación deseada de células o antígenos, al mismo tiempo que se garantiza que el material biológico conserve la capacidad de soportar la regeneración tisular, la revascularización rápida y la repoblación celular, sin inducir una respuesta inflamatoria significativa cuando se implante. Se ha de entender que se pueden omitir una o más etapas del proceso ilustrativo, y se puede cambiar el orden de algunas etapas.

En la etapa 100 de la FIG. 1, el material biológico extraído se puede procesar previamente. Por ejemplo, el material o componente biológico se puede extraer de un sitio tisular tal como la dermis, tejido graso, peritoneo, intestinos, y se puede procesar previamente en preparación para preparar la composición. Dicho procesamiento previo puede incluir la eliminación de tejidos no deseados o estructuras relacionadas y el almacenamiento antes de su uso.

En la etapa 102, se puede reducir el tamaño de partícula del material biológico. Por ejemplo, el tamaño del material biológico extraído inicialmente se puede reducir para producir un grupo de fragmentos de material biológico. En determinadas realizaciones, para reducir el tamaño de partícula del material biológico se puede utilizar una picadora/trituradora de carne o tejido. El tamaño de partícula del material biológico se puede reducir de modo que el grupo de fragmentos de material biológico tenga un tamaño y/o una configuración esencialmente similar o que esté dentro de un intervalo de tamaño preseleccionado. En determinadas realizaciones, el tamaño y/o la configuración de los fragmentos de material biológico se pueden regular en función de la selección de la trituradora, el tamaño del rotor o el tamaño del estator utilizado para la trituración; como alternativa, el tejido se puede filtrar o seleccionar para producir distribuciones de tamaño deseadas. En algunas realizaciones, para reducir el tamaño de partícula del material biológico en un líquido a temperatura ambiente se puede utilizar una picadora/trituradora de carne, un molino u otro dispositivo de procesamiento mecánico similar.

En determinadas realizaciones, el tamaño del material biológico se puede reducir de modo que los fragmentos o las fibras del material biológico tengan extremos deshilacliados. En determinadas realizaciones, para producir los zarcillos o extremos deshilacliados deseados de los fragmentos de material biológico se puede utilizar un ajuste predeterminado del rotor y del estator de la trituradora. La FIG. 31 es una imagen de microscopía de materiales biológicos de tamaño reducido con un aumento aproximado de 30 veces. Los fragmentos del material biológico incluyen zarcillos o extremos deshilacliados 186. La FIG. 31 ilustra un ejemplo del enredamiento o entrelazamiento 187 de los zarcillos o extremos deshilacliados 186 de los fragmentos. Como ejemplo, los fragmentos con extremos deshilacliados 186 pueden formarse por cizalla durante el proceso de picado y/o trituración. Los extremos deshilacliados 186 pueden promover el entrelazamiento 187 entre los fragmentos de material biológico durante la formación de la composición, produciendo una fuerte estructura global de la composición.

En la etapa 104, los fragmentos de material biológico también se pueden procesar. En determinadas realizaciones, los fragmentos de material biológico se pueden procesar para eliminar células y/o materiales antigénicos, tales como ADN, epítopos antigénicos (p. ej., restos de alfa-galactosa). En determinadas realizaciones, el procesamiento se puede realizar antes de reducir el tamaño del material biológico mediante procesamiento mecánico. Como alternativa, el procesamiento tisular (tal como la eliminación de células) se puede realizar antes de la formación de los fragmentos o simultáneamente a la misma. En determinadas realizaciones, se pueden recubrir los extremos deshilachados (o una parte de los extremos deshilachados) de los fragmentos de material biológico con un compuesto antiinflamatorio o mezclarse con dichos compuestos para impedir o reducir la inflamación debida a la implantación o a la intervención quirúrgica.

El orden de las etapas de procesamiento inicial y de reducción de tamaño puede variar. En determinadas realizaciones, el material biológico se puede procesar previamente (p. ej., como se describe en la etapa 100), se puede realizar una reducción de tamaño del material biológico después del procesamiento previo (p. ej., como se describe en la etapa 102) y se pueden realizar etapas de procesamiento adicionales tras la reducción de tamaño del material biológico (p. ej., como se describe en la etapa 104). En determinadas realizaciones, el material biológico se puede procesar previamente, se pueden realizar etapas de procesamiento adicionales tras el procesamiento previo, y la reducción del tamaño del material biológico se puede realizar después de las etapas tanto de procesamiento previo como de procesamiento. En determinadas realizaciones, inicialmente, se puede realizar la reducción de tamaño del material biológico, el procesamiento previo del material biológico se puede realizar tras la reducción de tamaño y el procesamiento adicional se puede realizar tras la etapa de procesamiento previo.

En la etapa 106, se puede preparar una suspensión con los fragmentos de material biológico. En determinadas realizaciones, debido a la reducción de tamaño del material biológico, los fragmentos pueden formar la suspensión desvelada en una solución. En determinadas realizaciones, después de la etapa 104, los fragmentos de material biológico se pueden centrifugar tras cada etapa durante el procesamiento para sedimentar el tejido y eliminar la solución antigua. Después de añadir la siguiente solución, el sedimento se puede volver a suspender y permitir opcionalmente permitir la incubación o el lavado en la nueva solución. La nueva solución se puede eliminar de la suspensión mediante centrifugación. Este proceso se puede repetir durante cada etapa de procesamiento. El proceso de preparación de la suspensión incluye un procedimiento de hinchamiento con ácido de al menos una parte (p. ej., cinco por ciento) de los fragmentos de material biológico. El procedimiento de hinchamiento con ácido puede incluir las etapas de seleccionar una parte (p. ej., 5 %) de la suspensión de material biológico (en función del volumen de la suspensión de material biológico), centrifugar la suspensión seleccionada para sedimentar el material biológico, eliminar la solución antigua, volver a suspender el sedimento en un volumen de solución de ácido que sea igual al volumen de la solución antigua eliminada en la etapa anterior, incubar la suspensión (p. ej., durante 1 8 horas a aproximadamente 33-40 °C) y combinar el material biológico hinchado con ácido, con el resto de la suspensión de material biológico no hinchado con ácido.

En determinadas realizaciones, la concentración de la solución de ácido utilizada para el procedimiento de hinchamiento con ácido puede afectar a las características finales de la composición. Por ejemplo, una determinada concentración de la solución de ácido puede dar lugar a una suspensión que tenga múltiples fibras dérmicas visibles, mientras que una concentración diferente de la solución de ácido puede dar lugar a una suspensión con una consistencia más líquida con menos fibras dérmicas visibles. Las diferentes concentraciones resultantes pueden afectar a la fijación del material biológico al material sintético. En particular, la cantidad en volumen de tejido biológico hinchado con ácido y la concentración de la solución de ácido pueden afectar a la estabilidad estructural de la composición resultante. En determinadas realizaciones, la formación de la suspensión de material biológico puede incluir, p. ej., entre 5-25 %, 5-20 %, 5-15 % o 5-10 %, en volumen, de tejido biológico hinchado con ácido, produciendo una fuerte estabilidad estructural de la composición.

En determinadas realizaciones, la suspensión de material biológico puede incluir, p. ej., 5-35 %, 5-30 %, 5-25 %, 5 20 %, 5-15 % o 5-10 %, en volumen, de material biológico hinchado con ácido, incluyendo la suspensión restante material no hinchado con ácido. Demasiado material hinchado con ácido (p. ej., superior a aproximadamente 35 % en volumen), puede producir niveles superiores de inflamación y degradación biológica tras la implantación. Por el contrario, una cantidad insuficiente de material hinchado con ácido (p. ej., inferior a aproximadamente 5 % en volumen) puede producir una falta de estabilidad estructural de la composición. Por lo tanto, la cantidad de material biológico hinchado con ácido se puede controlar para reducir la inflamación y proporcionar suficiente estabilidad estructural a la composición. La tolerancia a la inflamación y la necesidad de estabilidad estructural pueden variar en función del uso previsto.

Los fragmentos de material biológico se pueden lavar una o más veces y centrifugar para eliminar el exceso de agua o de tampón. El sedimento de material biológico se puede volver a suspender en ácido cítrico e incubarse a aproximadamente 37 °C durante aproximadamente cuatro horas hasta que se produzca el hinchamiento. En determinadas realizaciones, el pH del ácido en el que se vuelve a suspender el material biológico puede estar en el intervalo de aproximadamente 1-6, aproximadamente 1-4, aproximadamente 1,8-2,2 o aproximadamente 2. El volumen de ácido utilizado puede ser esencialmente igual al volumen de solución eliminado después de la centrifugación para mantener el mismo porcentaje de sólido en el material biológico.

Después del hinchamiento con ácido, el material biológico hinchado se mezcla con material biológico no hinchado para formar una suspensión que contenga un porcentaje específico de material biológico hinchado. Como ejemplo, una suspensión puede incluir fragmentos de tejido acelular dérmico resuspendidos en un líquido, y la variación del porcentaje de material biológico hinchado en la suspensión afecta a las propiedades de la composición final. Por ejemplo, el aumento del porcentaje en volumen de material biológico hinchado con ácido en una suspensión, puede aumentar la rigidez de la composición resultante.

En determinadas realizaciones, el material biológico se puede someter a una o a varias etapas de procesamiento adicionales. El procesamiento del material biológico se puede seleccionar para realizar la eliminación deseada de células o antígenos, al mismo tiempo que se garantiza que el material biológico conserve la capacidad de soportar la regeneración tisular, revascularización rápida, repoblación celular, migración de glóbulos blancos o combinaciones de las mismas, sin inducir una respuesta inflamatoria significativa cuando se implante. El procesamiento del material biológico se puede realizar en una o más etapas del proceso descrito en el presente documento.

Una vez formada la suspensión de material biológico hinchado y no hinchado con ácido, la suspensión se puede colocar en un tampón apropiado. Por ejemplo, un tampón adecuado puede ser un tampón de citrato de sodio, PBS u otros tampones. En determinadas realizaciones, la suspensión de material biológico puede tener aproximadamente el tres por ciento o siete por ciento en volumen de material biológico sólido. En determinadas realizaciones, se puede volver a suspender la suspensión en el tampón de citrato de sodio antes del hinchamiento con ácido.

En la etapa 108, la suspensión de material biológico se puede incorporar a un material sintético para cubrir las superficies exteriores del material sintético. En particular, la suspensión de material biológico se puede forzar, frotar o procesar mecánicamente de modo que al menos una parte del material biológico sea forzada a entrar por las aberturas de la superficie exterior del material sintético, formando así una película de material biológico sobre las superficies exteriores del material sintético.

En determinadas realizaciones, a la suspensión de material biológico y/o al material sintético se pueden incorporar compuestos antimicrobianos (p. ej., clorhexidina, plata, ácido cítrico, antibiótico triple, tetraciclina o combinaciones de los mismos) y/o compuestos antiinflamatorios (p. ej., para la reducción de la inflamación y/o anticicatriciales), fibronectina o combinaciones de los mismos). En determinadas realizaciones, el material sintético puede estar en forma de una construcción tridimensional (p. ej., una espuma porosa, una malla, capas de múltiples niveles y/o multidireccionales, o combinaciones de las mismas) que proporcione un armazón tridimensional para el material biológico. El material o componente sintético proporciona resistencia y suturabilidad a la composición, mientras que el material biológico puede enmascarar al material sintético para promover el crecimiento infiltrante tisular, reducir la inflamación y/o la formación de cicatrices y minimizar las complicaciones.

En determinadas realizaciones, la suspensión de material biológico se puede incorporar al material sintético forzando o procesando mecánicamente (p. ej., frotando físicamente, moviendo mecánicamente de otro modo, o similar) al menos una parte de la suspensión de material biológico en el material sintético. El hecho de forzar o procesar mecánicamente la suspensión de material biológico en el material sintético puede crear una fijación o un acoplamiento más fuerte entre el material biológico y sintético, impidiendo así la separación entre los materiales durante el uso. El hecho de forzar o procesar mecánicamente la suspensión de material biológico en el material sintético fuerza partes del material biológico hacia las aberturas de la superficie exterior del material sintético y crea un recubrimiento delgado del material biológico sobre las superficies exteriores del material sintético.

Se puede verter una parte de la suspensión de material biológico en un molde de modo que el fondo del molde quede cubierto por la suspensión. Como se analiza en el presente documento, el molde puede ser cualquier estructura o recipiente utilizado para dar forma a la composición resultante tras el proceso de secado. En determinadas realizaciones, el molde puede definir una configuración esencialmente rectangular, circular, ovalada, cuadrada, poligonal o curvilínea. El material sintético recubierto o embebido se puede colocar dentro del molde encima de la suspensión y se puede verter una suspensión de material biológico adicional sobre el material sintético de modo que la suspensión cubra el material sintético. Se ha de entender que la cantidad de suspensión vertida sobre el fondo del molde y sobre el material sintético se puede seleccionar en función del espesor deseado de la composición final.

En la etapa 110, el material sintético recubierto y la suspensión de material biológico se pueden secar, por ejemplo, mediante criodesecación. Durante el proceso de criodesecación, el recubrimiento de material biológico que cubre las superficies exteriores del material sintético permite una fijación o acoplamiento más fuerte entre la suspensión de material biológico que rodea el material sintético en el molde y el material sintético. En particular, el material biológico forzado o comprimido en el material sintético y que forma el recubrimiento proporciona una superficie contra la cual puede fijarse la suspensión de material biológico. Además, el material biológico forzado o comprimido en el material sintético crea una fijación o un acoplamiento más fuerte entre el material biológico y el material sintético durante el proceso de criodesecación debido al entrelazamiento del material biológico alrededor del material sintético. El proceso de criodesecación se puede realizar en condiciones que mantengan las propiedades biológicas y estructurales deseadas asociadas a los materiales biológicos y sintéticos.

En determinadas realizaciones, cuando la suspensión de material biológico y el material sintético se colocan en el molde para la criodesecación, un lado de la composición se coloca contra una superficie interior del molde, mientras que el lado opuesto de la composición está expuesto al aire (p. ej., aire al vacío). Durante el proceso de criodesecación, se forman gradualmente fibrillas de colágeno a través de cada capa de la composición y se adhieren al material adyacente para crear una fijación. Cuando las fibrillas de colágeno alcanzan la capa más superior y expuesta de la composición, ya que no hay material adicional al que adherirse, las fibrillas de colágeno forman una capa, superficie o piel esencialmente lisa y plana. En general, las superficies más inferiores y laterales colocadas dentro del molde forman los enlaces de fibrillas de colágeno, pero dan lugar a una superficie más rugosa que la capa lisa formada sobre la capa superior y expuesta. A diferencia de las superficies rugosas que crean mayor fricción y que pueden descamarse durante el uso, la capa lisa reduce o impide la descamación de la composición debido a la fricción reducida y a la fuerte fijación. Como ejemplo, la FIG. 34 muestra una imagen de microscopía de una esponja híbrida sin una superficie o capa de piel lisa, y la FIG. 35 muestra una imagen de microscopía de una esponja híbrida con una superficie o capa de piel lisa.

En determinadas realizaciones, se puede formar una capa de piel lisa sobre o añadida a la composición durante el proceso de criodesecación. En determinadas realizaciones, en lugar de utilizarse una estructura de molde que encierre todas las superficies excepto la superficie superior, la composición se puede criodesecar en una estructura de molde que proporcione espacio alrededor de los lados de la composición (p. ej., exponga varios lados de la esponja o de la composición). Por tanto, solo se coloca la superficie inferior contra el molde y las superficies restantes pueden exponerse al aire de modo que se puedan formar superficies o piel lisas en la mayoría de las superficies exteriores de la composición. En determinadas realizaciones, en lugar de utilizarse un molde que encierre todas las superficies excepto la superficie superior, la composición se puede criodesecar sobre una estructura de soporte esencialmente plana que permita que la parte superior y los lados de la composición estén expuestos al aire. Por tanto, se pueden formar superficies o piel lisas sobre la mayoría de las superficies exteriores de la composición.

En determinadas realizaciones, tras la formación de las superficies lisas encima y a los lados de la composición, la composición se puede suspender o volver a colocar para exponer la superficie inferior al aire de modo que se pueda formar una superficie o piel lisa sobre la superficie inferior. Por tanto, se pueden formar superficies o piel lisas sobre todas las superficies de la composición. En determinadas realizaciones, se puede variar la orientación de la composición una o más veces durante el proceso de criodesecación de modo que se formen superficies o piel lisas sobre todas las superficies de la composición. En determinadas realizaciones, solo se puede recubrir un lado de la composición con la suspensión de material biológico para la criodesecación y, una vez que se haya formado la superficie o capa lisa, se puede dar la vuelta a la composición, y se puede recubrir el lado opuesto con la suspensión de material biológico para la criodesecación, logrando así superficies o piel lisas por ambos lados del material biológico. En determinadas realizaciones, la composición se puede colocar sobre una de las superficies laterales durante el proceso de criodesecación de modo que la superficie superior e inferior de la composición formen las superficies o piel lisas. En determinadas realizaciones, una estructura de soporte puede suspender o sujetar la composición durante el proceso de criodesecación en una configuración que exponga todos los lados (o al menos los lados superior e inferior) de la composición para permitir que los lados expuestos formen superficies o piel lisas. Las superficies de baja fricción dan lugar a una composición estructuralmente más fuerte, con una descamación reducida o nula del material.

En determinadas realizaciones, en lugar o además de utilizar un proceso de secado que exponga varios lados de la composición, se puede retirar una capa de piel de una esponja sin comprimir y volver a colocarla de modo que el lado de la piel esté en contacto con la superficie inferior interior del molde (p. ej., no expuesto a la atmósfera), se vierte la suspensión de material biológico sobre la primera piel dentro del molde, y se coloca una segunda composición (que incluye un material sintético recubierto con la suspensión de material biológico) sobre la suspensión de material biológico de modo que la suspensión de material biológico que recubre el material sintético quede expuesta en la abertura del molde. Se vuelve a realizar la criodesecación. El lado de la segunda composición expuesto a la atmósfera forma la capa de piel, mientras que la capa de piel previamente colocada mantiene su composición y se fija a la segunda composición mediante la suspensión de material biológico, formando así una composición con capas de piel sobre lados opuestos.

La FIG. 36 muestra una vista esquemática del proceso para formar la superficie o capa de piel lisa sobre una composición (p. ej., una esponja híbrida). Inicialmente, en la etapa A, se forma una primera composición 188 híbrida mediante la criodesecación de la composición 188 en un molde 190. Tras la criodesecación, la primera composición 188 híbrida incluye una primera capa de piel 192 (p. ej., una capa superior de la primera esponja 188 híbrida) formada sobre la superficie de la composición 188 expuesta a través de la abertura superior del molde 190. En determinadas realizaciones, la primera composición 188 híbrida se puede formar a partir tanto de un material biológico como de un material sintético, y la primera capa de piel 192 se puede eliminar mientras se desechan el resto de partes de la composición 188. En determinadas realizaciones, la composición 188 puede formarse únicamente a partir del material biológico sin el material sintético. Por tanto, tras la eliminación de la primera capa de piel 192 de la composición 188, puede desecharse solo una parte del material biológico sin necesidad de desechar el material sintético, produciendo un proceso más rentable.

En la etapa B, se puede retirar la primera composición 188 híbrida del molde 190, y se retira la primera capa de piel 192 (p. ej., se corta) de la primera composición 188 híbrida (p. ej., en forma de una lámina). Tras eliminar la primera capa de piel 192 de la primera composición 188 híbrida, la primera capa de piel 192 incluye una superficie exterior con la superficie lisa y una superficie interior que inicialmente estaba dirigida hacia el interior de la primera composición 188 híbrida. En la etapa C, se invierte la primera capa de piel 192 y se coloca dentro de un molde 190 de modo que la superficie lisa de la primera capa de piel 192 esté dirigida hacia la superficie interior del fondo del molde 190. Se vierte una suspensión de material biológico sobre la superficie interior de la primera capa de piel 192. Se coloca un material sintético 194 recubierto con material biológico sobre la suspensión de material biológico sobre la primera capa de piel 192, y se vierte una suspensión de material biológico adicional encima del material sintético 194. El material sintético 194, la suspensión de material biológico y la primera capa de piel 192, pueden criodesecarse para formar la composición híbrida 198 final. La suspensión de material biológico dentro del molde 190 promueve la fijación de la superficie interior de la primera capa de piel 192 al material sintético 194. Adicionalmente, la suspensión de material biológico aumenta el espesor de la composición híbrida 198 final (tanto antes como después de la compresión).

La superficie de la composición híbrida 198 final expuesta en la abertura del molde 190 forma una segunda capa de piel 196. En la etapa D, la composición híbrida 198 se puede retirar del molde 190. Por lo tanto, la composición híbrida 198 incluye una superficie con la primera capa de piel 192 y una superficie opuesta con la segunda capa de piel 196. Se ha de entender que las capas de piel se pueden formar sobre diferentes superficies de la composición híbrida y que no es necesario disponerlas sobre superficies opuestas de la composición híbrida. Adicionalmente, el proceso se puede repetir para producir varias capas de piel que se puedan utilizar para recubrir las superficies interiores del molde, produciendo de este modo, una composición híbrida que incluye varios lados con capas de piel.

En la etapa 112, la composición se puede estabilizar mediante etapas adicionales para formar una matriz de armazón tridimensional estable. En determinadas realizaciones, la estabilización adicional se puede realizar para mantener la integridad estructural de la composición cuando se exponga a líquidos. Por ejemplo, los procesos de estabilización adecuados pueden incluir varios entrecruzamientos u otros procesos para producir una forma tridimensional (3-D). En determinadas realizaciones, durante el uso, la composición se puede manipular (p. ej., enrollar) para introducir la composición en una ubicación de implante, y la composición se puede rehidratar adicionalmente para expandirse en la configuración original o natural.

En determinadas realizaciones, en la etapa 114, además de, o como alternativa a, forzar o procesar mecánicamente la suspensión de material biológico en el material sintético, se puede realizar una etapa de compresión para incorporar la suspensión de material biológico con el material sintético y/o para aumentar la densidad del material biológico que embebe o recubre el material sintético. Aunque en la FIG. 1 se muestra ocurriendo después de la etapa 112, se ha de entender que la etapa 114 puede tener lugar en cualquier etapa del proceso. La etapa de compresión se puede realizar generalmente en una composición o esponja hidratada (p. ej., la composición se puede hidratar después de la etapa de criodesecación o la composición se puede estabilizar en carbodiímida). En determinadas realizaciones, la etapa de compresión se puede realizar en una composición criodesecada. En particular, se puede colocar un recubrimiento de la suspensión de material biológico sobre uno o más lados del material sintético. A continuación, la composición se puede criodesecar. Tras la criodesecación, la composición se puede comprimir por ambos lados a una presión predeterminada. En determinadas realizaciones, se puede hidratar una esponja o composición sin comprimir y se puede colocar una carga predeterminada sobre la esponja o composición hidratada sin comprimir durante un período de tiempo específico (p. ej., aproximadamente dos minutos). En determinadas realizaciones, la esponja o composición se puede volver a colocar en un criodesecador para que se seque de nuevo. En determinadas realizaciones, en lugar o además de la criodesecación, la esponja o composición se puede secar al aire. En particular, después del procedimiento de criodesecación inicial en la etapa 110 que forma la estructura esponjosa o porosa, el secado de la composición se puede realizar mediante criodesecación, secado al aire, o ambos.

El espesor de la esponja o composición se puede ajustar modificando el espesor de la esponja o composición sin comprimir, la carga utilizada para la compresión, el tiempo de compresión, la cantidad de suspensión de material biológico utilizada antes de la criodesecación, o combinaciones de los mismos. Como ejemplo, el espesor inicial de la suspensión de material biológico criodesecado puede ser de aproximadamente 1 cm antes de la compresión y se puede reducir hasta aproximadamente 0,25 cm después de la compresión. Por ejemplo, las FIG. 32 y 33 son vistas laterales de una esponja híbrida sin comprimir y una esponja híbrida comprimida.

En determinadas realizaciones, la suspensión de material biológico se puede frotar, recubrir o embeber sobre el material sintético de modo que esencialmente todas las superficies exteriores del material sintético estén recubiertas con la suspensión de material biológico, se puede verter una cantidad predeterminada de suspensión de material biológico en el fondo de un molde, se puede colocar el material sintético recubierto sobre la suspensión de material biológico en el molde, y se puede verter una cantidad predeterminada de suspensión de material biológico sobre el material sintético recubierto. El molde se puede criodesecar para formar la composición híbrida. Tras la criodesecación, se puede retirar la composición del molde y se puede impartir una carga sobre la composición para comprimir la composición. La cantidad de suspensión de material biológico colocada en el fondo del molde y sobre el material sintético recubierto se puede seleccionar basándose en el espesor final deseado de la composición. Por ejemplo, se pueden colocar las mismas cantidades de la suspensión de material biológico en el fondo del molde y sobre el material sintético recubierto para garantizar que el material sintético esté en el medio de la composición final. Sin embargo, la cantidad de suspensión de material biológico en el fondo del molde puede ser diferente de la cantidad sobre el material sintético recubierto si se desea que el material sintético esté más cerca de un lado de la composición. Se pueden realizar varias etapas de compresión repitiendo el proceso de adición de suspensión de material biológico en el fondo del molde, recubrimiento de la composición, adición de una suspensión de material biológico sobre la composición y criodesecación de la nueva composición antes de la compresión. La adición de más suspensión de material biológico da lugar a una composición final más espesa. El espesor final deseado de la composición generalmente dicta la cantidad de suspensión de material biológico que se añade antes y después de la primera compresión (y compresiones posteriores).

La compresión del material biológico contra el material sintético embebe el material biológico en el material sintético y produce un recubrimiento más denso del material biológico, fortaleciendo así la estructura global de la composición. La compresión de la suspensión de material biológico contra el material sintético también estabiliza la forma global de la composición y promueve la estabilidad estructural después de la formación. Durante la etapa de criodesecación descrita anteriormente, el material biológico embebido en material sintético y que forma un recubrimiento mejora la fijación de la suspensión de material biológico al material sintético y mejora la fijación de los materiales biológicos entre sí.

En determinadas realizaciones, se puede repetir la etapa de compresión. Por ejemplo, se puede verter la suspensión de material biológico en el fondo de un molde, se puede recubrir la composición previamente comprimida con una capa posterior de la suspensión de material biológico y colocarse dentro del molde, y se puede verter la suspensión de material biológico sobre la composición previamente comprimida. El molde se puede criodesecar para formar la composición híbrida. A continuación, la composición recién formada se puede comprimir contra la composición previamente comprimida, embebiendo o incorporando así el material biológico adicional en el material biológico comprimido. En algunas realizaciones, en la etapa 116, tras la etapa de compresión, la composición se puede estabilizar.

Se puede aplicar una cantidad predeterminada de fuerza durante la fase de compresión y se puede utilizar un período predeterminado de tiempo de compresión. En particular, se utilizó un peso de aproximadamente 1020 gramos durante una etapa de compresión inicial de aproximadamente un minuto y, en una etapa de compresión posterior, se añadió un peso de aproximadamente 2040 gramos y la composición se comprimió durante otro minuto. Se colocaron aproximadamente 25 ml de suspensión de material biológico en el molde debajo del fondo del material sintético recubierto, y se colocaron aproximadamente 25 ml de suspensión de material biológico encima del material sintético recubierto antes de la criodesecación. El uso de dichas cantidades de suspensión de material biológico dio lugar a una composición híbrida de aproximadamente 1 cm de altura. Cabe señalar que la altura de la composición híbrida también depende de la altura del molde. Por ejemplo, el mismo volumen de suspensión de material biológico produce una composición híbrida más delgada en un molde más grande. En determinadas realizaciones, en lugar de añadir suspensión de material biológico adicional tras la primera compresión, se puede añadir peso adicional para aumentar la fuerza de compresión en la segunda fase de compresión. Las fuerzas y cantidades son solo ejemplos y se pueden variar de acuerdo con el tamaño de las muestras y los rasgos distintivos deseados del producto.

En determinadas realizaciones, se pueden incorporar varias etapas de compresión al proceso de formación de la composición para añadir materiales o componentes alternativos (p. ej., no suspensión de material biológico) a cualquier lado de la composición híbrida. Por ejemplo, se puede colocar una capa del material alternativo en el fondo de un molde, se puede colocar la composición comprimida en el molde sobre el material alternativo, y se puede colocar otra capa del material alternativo sobre la composición comprimida. El molde se puede colocar en un criodesecador para formar una composición posterior. Tras la criodesecación, se puede retirar la composición del molde y comprimir.

En determinadas realizaciones, en la etapa 118, se puede añadir un recubrimiento superficial a la composición comprimida. Por ejemplo, el recubrimiento superficial puede ser un 100 % de suspensión de material biológico hinchado con ácido, gelatina o combinaciones de las mismas. El recubrimiento superficial proporciona una superficie más lisa de la composición, produciendo una descamación menor o nula de la superficie de la composición.

Ejemplos

Con referencia a las FIG. 2-7, se proporcionan vistas frontales de composiciones ilustrativas 150 en forma de esponjas que tienen diferentes porcentajes en volumen de material biológico hinchado con ácido (p. ej., tejido). El material biológico en estos experimentos se formó con matriz dérmica acelular porcina. La formación del material biológico implicó las etapas 100-106 y la etapa 110 como se muestra en la FIG. 1 y como se ha descrito anteriormente. En particular, el proceso de producción de composiciones con diferentes porcentajes (en volumen) de material biológico hinchado con ácido implica las etapas que se describen a continuación. Se redujo el tamaño de partícula del material biológico. Se cortó el tejido a mano en muestras de cuadrados de aproximadamente 2,54 cm x 2,54 cm (1 pulgada x 1 pulgada). Las muestras se cargaron a través de a una picadora de carne. Se añadió solución salina tamponada con fosfato (PBS) a los tejidos triturados y las muestras se cargaron adicionalmente a través de un instrumento de corte giratorio, lo que se repitió 3-5 veces para triturar los tejidos hasta el tamaño uniforme deseado. Se congelaron los tejidos triturados.

A continuación, se preparó una suspensión de material biológico con el material biológico procesado. Se combinaron el sedimento y un tampón en un mezclador. Se pulsó el mezclador para lograr una suspensión homogénea. Con un analizador de humedad/sólido CEM®, se midió el porcentaje de sólido diana (3 %). A continuación, se sometió el tejido a un procedimiento de hinchamiento con ácido. Se retiró el porcentaje deseado de la suspensión que se iba a hinchar (5 %, 10 %, etc.), se centrifugó y se decantó. Se anotó el volumen de sobrenadante decantado. Se añadió un volumen de ácido d igual al volumen del sobrenadante decantado, y se mezcló bien la mezcla para volver a suspender el sedimento. Se incubó el sedimento. Se volvió a añadir la suspensión de tejido hinchado a la suspensión de tejido no hinchado y se mezcló bien. Se vertieron 20-50 ml de la suspensión mezclada en moldes o bandejas de pocillos de acero inoxidable. A continuación, se criodesecó la composición. Los moldes de pocillos de acero inoxidable llenos se colocaron en estantes de liofilización y se liofilizó el material.

La suspensión de material biológico se utilizó además para producir las composiciones híbridas sintéticas-biológicas, como se describe a continuación. En particular, se preparó el sedimento de material biológico utilizando el proceso descrito anteriormente, y se preparó la suspensión de material biológico con el sedimento. Se homogeneizó mecánicamente un sedimento con tampón. La diana era un porcentaje de sólido del 5 % para frotar en la malla (de polipropileno) sintética. La diana era un porcentaje de sólido del 3 % para su uso como una esponja biológica en la parte superior e inferior de la malla (de polipropileno) sintética. Se realizó el proceso de hinchamiento con ácido tanto para la suspensión biológica del 3 % como para la del 5 % (en volumen). El proceso incluyó retirar el porcentaje deseado de la suspensión que se iba a hinchar (5 %-25 %), y centrifugar y decantar. Se anotó el volumen de sobrenadante decantado. Se añadió un volumen de ácido igual al volumen del sobrenadante decantado. Se mezcló bien la mezcla para volver a suspender el sedimento y se incubó. Se volvió a añadir la suspensión de tejido hinchado a la suspensión de tejido no hinchado y se mezcló bien.

A continuación, se incorporó la suspensión de material biológico al material sintético. Se cortó la malla de polipropileno sintético 5 mm más pequeña que los moldes de pocillos de acero inoxidable. Se incorporó una suspensión del 5 % de sólido (con el porcentaje de tejido hinchado deseado) a la malla de polipropileno sintética precortada frotando la suspensión en la malla con la mano. Se vertió la mitad del volumen total deseado de la suspensión del 3 % (con el porcentaje de tejido hinchado deseado) en el molde de 2 pocillos superiores de acero inoxidable y se convirtió en la capa inferior de la esponja biológica. Se colocó la malla sintética que contenía el material en suspensión del 5 % incorporado en el molde sobre la suspensión del 3 % vertida. Se tuvo cuidado de lograr la colocación plana del material sintético sobre la suspensión del 3 % vertida sin atrapar bolsas de aire. Se recomienda la colocación de un frente de onda. Para crear la capa superior de la esponja biológica, se vertió la segunda mitad del volumen total de la suspensión del 3 % en los moldes de pocillos de acero inoxidable. Dado que se utilizó un volumen total de 50 ml, en esta fase, se vertieron 25 ml de la suspensión. A continuación, la composición se criodesecó.

Las FIG. 2-7 muestran los Ejemplos 1-6 de las composiciones 150 que incluyen aproximadamente el 0 %, 5 %, 10 %, 25 %, 50 % y 100 %, respectivamente, en volumen de material biológico hinchado con ácido en la suspensión utilizada para formar la composición 150, incluyendo el resto material biológico no hinchado. Como se ha indicado anteriormente, un aumento en el porcentaje de material biológico hinchado con ácido da lugar a un aumento de la rigidez de la composición 150. Como tal, la composición 150 de la FIG. 2 presenta una mayor flexibilidad que la composición 150 de la FIG. 7. Cada composición 150 tiene unas dimensiones de aproximadamente cinco centímetros por cinco centímetros (dos pulgadas por dos pulgadas) y ha sido procesada para estabilizar la forma. La cantidad de material biológico hinchado con ácido afecta a la flexibilidad de la composición o esponja. Las esponjas que contienen un mayor porcentaje de material biológico hinchado con ácido se vuelven progresivamente más rígidas y menos flexibles que las composiciones o esponjas que contienen menos material biológico hinchado con ácido.

Las FIG. 8-13 muestran vistas ampliadas de composiciones ilustrativas que incluyen el 0 %, 5 %, 10 %, 25 %, 50 % y 100 % en volumen de material biológico hinchado con ácido, respectivamente. En particular, las FIG. 8-13 muestran la degradación del colágeno de la esponja evaluada mediante tinción tricrómica. Las esponjas que contienen hasta y que incluyen el 50 % en volumen de tejido hinchado con ácido demuestran una degradación mínima del colágeno mediante tinción tricrómica. En determinadas realizaciones, la tinción tricrómica se puede utilizar para recoger colágeno degradado o dañado. Por el contrario, el colágeno degradado (indicado por las flechas en la FIG. 13) era claramente visible en las esponjas producidas con el 100 % en volumen de material biológico hinchado con ácido.

Las composiciones formadas colocando la suspensión de material biológico alrededor del material sintético sin frotar físicamente ni mover mecánicamente de otro modo el material biológico en el material sintético, sin compresión del material biológico contra el material sintético, y sin la formación de superficies lisas, produjo una fijación débil entre los materiales biológicos y sintéticos, conduciendo en última instancia a que el material biológico se separara y se desprendiera del material sintético. En particular, aunque el material biológico permaneció intacto alrededor del material sintético, falló la fijación entre el material biológico y el material sintético.

Las FIG. 14 y 15 muestran vistas en sección transversal y superior de un prototipo de composición 170 ilustrativo y alternativo que incluye un material biológico 172 y un material sintético 174 dispuesto entre el material biológico 172 (p. ej., una esponja o composición híbrida sin comprimir). En determinadas realizaciones, la formación del material biológico 172b puede implicar las etapas 100-106 y la etapa 110 como se muestra en la FIG. 1 y como se ha descrito anteriormente. En determinadas realizaciones, tras la etapa 112 de la FIG. 1, la esponja híbrida se puede cortar por ambos lados hasta un espesor deseado conservando al mismo tiempo el material sintético 174 en el medio de la esponja híbrida. Aunque se ilustra con una forma esencialmente rectangular, en determinadas realizaciones, la composición 170 se puede formar en una variedad de configuraciones dependiendo de la aplicación de la composición 170. En determinadas realizaciones, la configuración de la composición 170 puede estar determinada por el molde utilizado durante la formación de la composición 170. En determinadas realizaciones, la composición 170 puede tener una configuración esencialmente rectangular, y un usuario puede recortarla o personalizarla manualmente dependiendo de la aplicación deseada.

La composición 170 incluye aproximadamente el siete por ciento en volumen de contenido de sólido, p. ej., el material biológico 172, y aproximadamente el cinco por ciento en volumen de material biológico hinchado con ácido. En determinadas realizaciones, la composición 170 se puede formar mediante el proceso descrito en la FIG. 1. En particular, la suspensión de material biológico 172 se frotó físicamente o se movió mecánicamente en el material sintético 174 de modo que el material biológico 172 fue forzado a entrar en partes del material sintético 174 y creó un recubrimiento delgado sobre las superficies exteriores del material sintético 174. Por lo tanto, el material biológico 172 se incorporó a la malla del material sintético 174 y creó una fijación más fuerte entre los materiales biológico y sintético 172, 174 para impedir la separación posterior de los materiales biológico y sintético 172, 174 durante el uso. En composiciones que incluían el 100 % en volumen de material biológico 172 hinchado con ácido, se encontró que se necesitaba una cantidad significativa de fuerza para retirar o separar el material biológico 172 del material sintético 174. En determinadas realizaciones, se utilizó el frotamiento del material biológico 172 para retirar el material biológico 172 del material sintético 174.

Durante el análisis ampliado de las composiciones formadas, se descubrió que la interconexión entre los materiales biológico y sintético 172, 174 se produjo durante la etapa de frotamiento físico y/o compresión. Dicha interconexión proporcionó una mayor integridad estructural de la composición al permitir que el material biológico 172 restante revistiera al material sintético 174 durante el proceso de criodesecación. En particular, en lugar de fijarse directamente al material sintético 174, el material biológico 172 vertido sobre o usado para recubrir el material sintético 174 pudo revestir partes del material sintético 174 durante la fase de frotamiento y/o compresión.

La FIG. 16 es una imagen de microscopio electrónico de barrido (MEB) de la composición 170 de las FIG. 14 y 15 que muestran un material sintético 174 revestido por un material biológico 172. Se realizó una experimentación para determinar los valores de compresión o tensión para la composición 170 a aproximadamente el 50 % de deformación. En particular, en la FIG. 17, se proporciona la tensión media al 50 % de deformación de esponjas o composiciones sin comprimir que contienen el 3 % y 7 % en volumen de un material sólido y el 5 % en volumen de material biológico. La composición que incluye el 3 % en volumen del material sólido tiene un valor de tensión medio de aproximadamente 1,27 kPa, y la composición 170 que incluye el 7 % en volumen del material sólido tiene un valor de tensión medio de aproximadamente 3,88 kPa. Adicionalmente, basándose en los resultados, se determinó que los valores de tensión se pueden modular variando el porcentaje del material biológico en la composición.

Estudios en ratas in vivo

Se utilizaron modelos de rata para estudios in vivo de las composiciones ilustrativas descritas en el presente documento. Las composiciones incluían aproximadamente el siete por ciento en volumen de material biológico sólido y aproximadamente el cinco por ciento en volumen de material biológico hinchado con ácido. La prueba in vivo se realizó para investigar la respuesta biológica del modelo de rata a una malla de polipropileno en comparación con una composición de malla híbrida (p. ej., el material biológico frotado físicamente y/o comprimido en el material sintético, y los materiales biológicos y sintéticos moldeados juntos) al reparar un defecto en la pared abdominal del modelo de rata.

Se emplearon ratas Lewis para la experimentación. Se realizó una incisión longitudinal en la mitad del abdomen para exponer un área de la pared abdominal que medía aproximadamente 4 cm x 3 cm. Se creó un defecto bilateral de espesor total orientado longitudinalmente (de aproximadamente 4 cm x 3 cm) en la pared abdominal mediante la extracción de todos los tejidos, incluyendo la fascia membranosa de Scarpa, el músculo recto, la fascia transversal y el peritoneo. Se reparó cada defecto de la pared abdominal con una malla de polipropileno (p. ej., un grupo de control) o una composición híbrida (p. ej., 7 % en volumen de material biológico sólido, sin procesamiento con haz de electrones - un grupo de prueba) esencialmente igual al tamaño del defecto (p. ej., de aproximadamente 4 cm x 3 cm). En particular, la malla de polipropileno y la composición híbrida se implantaron interposicionalmente para cubrir el defecto en los respectivos modelos de rata. La malla y la composición se implantaron en seco y se rehidrataron al final del procedimiento. Se utilizaron tres ratas para cada tipo de implante. Se estudiaron puntos temporales de tres y seis semanas. Cada una de las ratas sobrevivió durante tres o seis semanas después de la implantación. Después de tres o seis semanas, las ratas se sacrificaron y los implantes, con al menos 1 cm de tejido normal circundante, se retiraron para análisis macroscópico e histológico.

Estudio de tres semanas

Se observó adherencia para solo la malla de polipropileno (p. ej., la flecha de la FIG. 20) y no se observó adherencia intestinal para la composición de malla híbrida. Adicionalmente, el material biológico mantuvo una fuerte fijación al material sintético debido al frotamiento físico y/o a la compresión del material biológico en el material sintético durante la fabricación. Antes de la implantación de la malla de polipropileno y de la composición, el tamaño de los implantes era de aproximadamente 4 cm en la dirección Y y de 3 cm en la dirección X. Tres semanas después de la implantación en el modelo de rata, la composición híbrida se contrajo hasta aproximadamente 3,2 cm en la dirección Y y aproximadamente 2,8 cm en la dirección X. Tres semanas después de la implantación en el modelo de rata, la malla de polipropileno se contrajo hasta aproximadamente 2,5 cm en las direcciones Y y X (p. ej., FIG. 29). Por lo tanto, la composición híbrida se contrajo menos que la malla de polipropileno sola. Por lo tanto, la composición híbrida puede mantener la configuración global durante períodos de tiempo más largos para proporcionar el soporte necesario al defecto en el modelo de rata después de la implantación.

Se obtuvieron imágenes macroscópicas e imágenes teñidas con hematoxilina y eosina (H y E) de la malla de polipropileno y de la composición híbrida tras la implantación en el modelo de rata. Según la medición, el espesor de la composición del explante híbrido fue dos o más veces mayor que el espesor de los explantes de malla de polipropileno (p. ej., FIG. 21 y 23). Adicionalmente, la malla de polipropileno mostró una mayor cantidad de inflamación que la composición híbrida (p. ej., FIG. 24 y 25). Tanto la malla de polipropileno como la composición híbrida tuvieron una buena integración con el tejido del hospedador. En particular, la composición híbrida permitió el crecimiento infiltrante tisular a partir del tejido del hospedador. Sin embargo, la superficie de contacto entre el implante y el hospedador de la malla de polipropileno incluyó inflamación alrededor de la unión entre la malla de polipropileno y el tejido del hospedador. Por tanto, la composición híbrida se integra con el tejido del hospedador a la vez que impide o reduce la cantidad de inflamación.

Las vistas teñidas con H y E de la malla de polipropileno y de la composición híbrida tres semanas después de la implantación en el modelo de rata también mostraron que la malla de polipropileno incluía una mayor cantidad de inflamación que la composición híbrida. Se formaron múltiples vasos sanguíneos de gran tamaño en la composición híbrida desde el crecimiento infiltrante tisular (p. ej., flechas de la FIG. 26). Se obtuvieron secciones de tejido teñidas con vimentina de la malla de polipropileno y de la composición híbrida tres semanas después de la implantación en el modelo de rata. La tinción intensa tanto en la malla de polipropileno como en la composición híbrida indicó que estaban presentes varios tipos de fibroblastos. Se ha de entender que los implantes podrían incluir fibroblastos y/o miofibroblastos. Las secciones de tejido teñidas con actina de músculo liso de la malla de polipropileno de tres semanas y los explantes de composición híbrida mostraron además una tinción más intensa en la malla de polipropileno, lo que indica que hay más miofibroblastos presentes en la malla de polipropileno que en la composición híbrida (p. ej., FIG. 27 y 28). La tinción muestra además la formación de vasos sanguíneos tanto en la malla de polipropileno como en la composición híbrida.

Resultados del estudio de tres semanas

El estudio histológico de tres semanas indicó propiedades ventajosas de la composición híbrida en comparación con la malla de polipropileno. En particular, la malla de polipropileno mostró inflamación, mayor contracción, presentación de hematomas, y adherencia intestinal, e incluyó la presencia de tejido graso en cada uno de los tres explantes. La malla de polipropileno también tenía solo una capa delgada de tejido conjuntivo que rodeaba la malla. Por el contrario, la malla de composición híbrida incluyó menos inflamación, menos contracción, ninguna adherencia intestinal y crecimiento infiltrante tisular bueno/sano en cada uno de los tres explantes.

La tinción con vimentina mostró resultados similares de fibroblastos o miofibroblastos tanto en la malla de polipropileno como en la composición híbrida. La tinción con SMA fue más intensa en la malla de polipropileno que en la composición híbrida, lo que indica que había más miofibroblastos en la malla de polipropileno que en la composición híbrida. La tinción con SMA también se correlacionó con las observaciones de contracción en la malla de polipropileno. Había una abundancia de células endoteliales tanto en la malla de polipropileno como en la composición híbrida. Cabe señalar además que el espesor de la composición híbrida se dimensionó dos o más veces mayor que el de la malla de polipropileno. Basándose en estos resultados, la composición híbrida proporciona el soporte necesario al área del defecto a la vez que reduce o impide la inflamación y además promueve un crecimiento infiltrante tisular sano.

Estudio de seis semanas

Se obtuvieron explantes de la malla de polipropileno y de la composición híbrida tras seis semanas. No se observó adherencia intestinal para la composición. Adicionalmente, el material biológico mantuvo una fuerte fijación al material sintético debido al frotamiento físico y/o a la compresión del material biológico en el material sintético durante la fabricación.

Las vistas teñidas con H y E de la malla de polipropileno y de la composición híbrida indicaron que el espesor de la composición híbrida era dos o más veces mayor que el espesor de la malla de polipropileno. Adicionalmente, la malla de polipropileno mostró una mayor cantidad de inflamación que la composición híbrida. Cualquier inflamación presente en la composición híbrida se concentró alrededor de las fibras de malla sintética. Cabe señalar que la composición híbrida tuvo menos inflamación que la histología de tres semanas descrita anteriormente.

Las vistas teñidas con H y E de la malla de polipropileno y de la composición híbrida mostraron además que la malla de polipropileno tuvo una buena integración con el tejido del hospedador en la superficie de contacto entre el implante y el hospedador. Aunque la composición híbrida tuvo una mala superficie de contacto entre el implante y el hospedador, esto se atribuyó a una técnica quirúrgica inadecuada. Si la técnica quirúrgica se realiza correctamente, se espera que la superficie de contacto entre el implante y el hospedador de la composición híbrida tenga un crecimiento infiltrante tisular fuerte y sano, así como bajos niveles de inflamación.

Las vistas teñidas con H y E de la malla de polipropileno y de la composición híbrida mostraron que la malla de polipropileno contenía una gran cantidad de inflamación, mientras que la composición híbrida contenía una inflamación mínima, estando la inflamación centrada principalmente alrededor de las fibras sintéticas. Se formaron múltiples vasos sanguíneos en la malla de polipropileno debido a la inflamación, mientras que, en la composición híbrida, se formaron múltiples vasos sanguíneos debido al crecimiento infiltrante tisular. En conjunto, la composición híbrida a las seis semanas tuvo menos inflamación y una matriz tisular más densa que la malla de polipropileno a las seis semanas o la composición híbrida a las tres semanas.

Se obtuvieron secciones de tejido teñidas con actina de músculo liso (SMA) de la malla de polipropileno y de la composición híbrida seis semanas después de la implantación en el modelo de pared abdominal de rata. La tinción más intensa en la malla de polipropileno indicó que hay más miofibroblastos presentes en la malla de polipropileno que en la composición híbrida. La tinción mostró además una abundancia de formación de vasos sanguíneos en la composición híbrida, lo que indica un fuerte crecimiento infiltrante tisular e integración con el tejido del hospedador. Resultados del estudio de seis semanas

El estudio histológico de seis semanas indicó propiedades ventajosas de la composición híbrida en comparación con la malla de polipropileno. En particular, la malla de polipropileno mostró una persistencia de la inflamación del explante de tres semanas, la presencia de hematomas, tejido adiposo revistiendo la parte interior de la malla de polipropileno y una capa delgada de tejido conjuntivo rodeando la malla de polipropileno en cada uno de los tres explantes. Por el contrario, la composición híbrida incluyó una reducción de la inflamación en comparación con el explante de tres semanas (a excepción de una ligera inflamación alrededor de las fibras sintéticas), mostró una fuerte respuesta celular y un crecimiento infiltrante tisular (p. ej., abundantes vasos presentes, una matriz densa en comparación con el explante de tres semanas y similares), y siguió con un espesor dimensionado de más del doble que el de la malla de polipropileno.

Basándose en estos resultados, la composición híbrida conservó la resistencia a la tracción del material sintético o malla durante todo el procesamiento. La composición híbrida también indujo una mejor respuesta biológica que la malla de polipropileno sin recubrimiento. Por lo tanto, la composición híbrida promovió el crecimiento infiltrante tisular, redujo la adherencia a los órganos, redujo la contracción y redujo la inflamación. Por tanto, la composición híbrida proporciona una respuesta biológica mejorada tras la implantación y conserva una fuerte fijación entre los materiales sintéticos y biológicos a lo largo del tiempo.

Las FIG. 20 y 21 muestran imágenes macroscópicas de un explante de malla sintética y las FIG. 22 y 23 muestran un explante de composición o esponja híbrida sin comprimir. La malla sintética y la composición híbrida sin comprimir se utilizaron para reparar un defecto en la pared abdominal de la rata. La FIG. 20 muestra un defecto reparado con la malla sintética y la FIG. 22 muestra un defecto reparado con la composición sin comprimir, mientras que la FIG. 21 muestra una imagen en sección transversal de la malla sintética explantada y la FIG. 23 muestra una imagen en sección transversal de la composición sin comprimir explantada. La malla sintética explantada define una anchura menor que la composición sin comprimir. Adicionalmente, se observaron adherencias intestinales (mostradas por la flecha en la FIG. 20) a la malla sintética en el 33 % de los defectos reparados con la malla sintética. No se observaron adherencias en los defectos reparados con las composiciones sin comprimir.

La FIG. 24 es una imagen con hematoxilina y eosina (H y E) de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata reparado con una malla sintética, y la FIG. 25 es una imagen con H y E de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata reparado con una composición sin comprimir. Los explantes de malla sintética mostraron una multitud de células inflamatorias alrededor del material sintético, así como en el resto del área reparada. Los explantes de composición sin comprimir mostraron una inflamación mínima alrededor del material sintético con una infiltración uniforme y abundante de células fibroblásticas en el resto de las áreas reparadas. La FIG. 26 es una imagen de H y E que muestra vasos sanguíneos visibles en un explante de composición sin comprimir. En particular, las flechas de la FIG. 26 muestran los abundantes vasos sanguíneos formados y visibles en el explante de composición sin comprimir.

La FIG. 27 muestra una tinción con actina de músculo liso (SMA) de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata reparado con una malla sintética, y la FIG. 28 es una tinción con SMA de un explante de un defecto en la pared abdominal de una rata reparado con una composición sin comprimir. La SMA está presente tanto en los miofibroblastos como en las células endoteliales. El explante de malla sintética de la FIG. 27 muestra una abundancia de células que contienen SMA, muchas de las cuales también se alinean (en una dirección diagonal), lo que indica una fuerte presencia de miofibroblastos. También hay algunos vasos sanguíneos presentes, como lo muestra la tinción parda circular. La composición híbrida sin comprimir de la FIG. 28 muestra áreas dispersas y localizadas de células que contienen ^sM^a, lo que indica una falta de miofibroblastos y presencia de vasos sanguíneos.

La FIG. 29 es un gráfico del tamaño de un defecto original en la pared abdominal de una rata y un defecto reparado en la pared abdominal de una rata para los defectos reparados con una malla sintética y con una composición sin comprimir. La barra de la izquierda para cada material indica la medida en la dirección de la cabeza a la cola, mientras que la barra de la derecha de cada material indica la medida en la dirección de lado a lado del defecto de la pared abdominal. Los datos de la FIG. 29 indican que el material previo al implante o el defecto original de la pared abdominal tiene las mayores medidas, la composición híbrida sin comprimir tiene las siguientes medidas más bajas y la malla sintética tiene las medidas más bajas para el defecto reparado en la pared abdominal. Los defectos reparados solo con malla sintética se contrajeron más y se volvieron más pequeños que los reparados con composiciones híbridas sin comprimir. Se encontró que estos datos coincidían con los datos de tinción con SMA que mostraban más miofibroblastos (células responsables de la contracción) en el explante de malla sintética que en el explante de composición híbrida sin comprimir.

La FIG. 18 es una vista en sección transversal de una esponja o composición híbrida comprimida 180 ilustrativa. La composición 180 incluye un material sintético 184 dispuesto entre, y comprimido por, el material biológico 182. La FIG. 19 es una imagen de MEB de la composición comprimida 180 que muestra el material sintético 184 revestido por el material biológico 182.

La FIG. 30 es una imagen con H y E que muestra composiciones comprimidas implantadas en un espacio subcutáneo de rata durante cuatro semanas. La esponja o composición híbrida comprimida mostró una inflamación mínima alrededor del material sintético con una infiltración uniforme y abundante de células fibroblásticas y vasos en el resto de las áreas reparadas, similar a la respuesta biológica producida hacia las composiciones sin comprimir. Estos datos sugieren que la compresión no afecta negativamente a la respuesta biológica.

La composición híbrida biosintética proporciona un armazón quirúrgico tridimensional para la reparación, fijación, refuerzo y reconstrucción de tejidos, o combinaciones de los mismos, que minimiza ventajosamente las complicaciones y promueve el crecimiento infiltrante tisular, lo que conduce a un mejor resultado quirúrgico a nivel global. La resistencia biomecánica intrínseca debida al material o componente sintético (absorbible o no absorbible) puede ser de varios órdenes de magnitud mayor que la del material biológico solo. El material o componente biológico se puede fabricar con cualquier forma, tamaño, porosidad o rigidez, conservando al mismo tiempo las ventajas biológicas asociadas a los materiales biológicos (p. ej., revascularización rápida, repoblación celular, migración de glóbulos blancos o combinaciones de las mismas). Por lo tanto, las composiciones ilustrativas se pueden utilizar en una amplia selección de aplicaciones, tales como de trócar, laparoscópicas, hemostáticas, en hernias, pared abdominal, reparación de tejidos blandos, fístulas, prolapso de órganos pélvicos o histerectomía.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de producción de un material quirúrgico en forma de una malla recubierta, una espuma porosa recubierta, una esponja recubierta o un armazón tridimensional recubierto, comprendiendo el método: proporcionar un sustrato de material sintético en forma de una malla, una espuma porosa, una esponja o un armazón tridimensional;

seleccionar una matriz tisular que contiene colágeno;

crear una suspensión con la matriz tisular que contiene colágeno, en donde la creación de la suspensión comprende: someter una parte de la matriz tisular que contiene colágeno a un proceso de hinchamiento con ácido para producir una matriz tisular hinchada con ácido; y

mezclar la matriz tisular hinchada con ácido con el resto de la matriz tisular que contiene colágeno para producir una suspensión que tenga entre el 5 % y el 35 % en volumen de la matriz tisular que contiene colágeno en la suspensión como matriz tisular hinchada con ácido; y

embeber el sustrato de material sintético en la suspensión para formar el material quirúrgico.

2. El método de la reivindicación 1, que comprende colocar la suspensión en un tampón.

3. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende:

incorporar un compuesto antimicrobiano al material quirúrgico; y/o

incorporar un compuesto antiinflamatorio al material quirúrgico.

4. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el sustrato de material sintético comprende al menos uno de una espuma porosa, una malla plana, un material tejido monofilamentoso, un material tejido multifilamentoso, capas de varios niveles o capas multidireccionales.

5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde una resistencia a la tracción del sustrato de material sintético es mayor que la resistencia a la tracción de la matriz tisular que contiene colágeno.

6. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el sustrato de material sintético es biocompatible.

7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el sustrato de material sintético comprende al menos uno de polipropileno, politetrafluoroetileno, poliéster, tereftalato, poliglicólido o poli-4-hidroxibutirato.

8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el sustrato de material sintético comprende superficies texturizadas.

9. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde:

la matriz tisular que contiene colágeno comprende una matriz tisular acelular; y/o

la matriz tisular que contiene colágeno comprende una matriz dérmica acelular.

10. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, que comprende procesar la matriz tisular que contiene colágeno para producir un grupo de fragmentos de matriz tisular que contiene colágeno, incluyendo al menos una parte de los fragmentos de matriz tisular que contiene colágeno, extremos deshilacliados, extremos deshilacliados que se entrelazan o enredan durante la creación de la suspensión y durante el embebimiento del sustrato de material sintético en la suspensión.

11. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que comprende:

verter una parte de la suspensión en un molde para cubrir un fondo del molde con la suspensión;

colocar el sustrato de material sintético recubierto en el molde sobre la suspensión dentro del molde; y

verter la suspensión sobre el sustrato de material sintético recubierto en el molde para cubrir el sustrato de material sintético recubierto.

12. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, que comprende criodesecar el sustrato de material sintético y al menos una parte de la suspensión para formar el material quirúrgico, en donde la criodesecación del sustrato de material sintético y de al menos la parte de la suspensión produce una capa o piel lisa sobre una superficie exterior del material quirúrgico.

13. El método de la reivindicación 12, que comprende además comprimir la matriz tisular que contiene colágeno y el sustrato de material sintético tras la criodesecación para embeber al menos una parte de la suspensión en el sustrato de material sintético.

14. Un material quirúrgico en forma de malla recubierta, una espuma porosa recubierta, una esponja recubierta o un armazón tridimensional recubierto, que comprende:

un sustrato de material sintético en forma de una malla, una espuma porosa, una esponja o un armazón tridimensional; y

una matriz tisular que contiene colágeno que reviste el sustrato de material sintético;

en donde la matriz tisular que contiene colágeno está en forma de una suspensión desecada que, antes del secado, incluía entre el 5 % y el 35 % en volumen de la matriz tisular que contiene colágeno sometida a un proceso de hinchamiento con ácido.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde el embebimiento del sustrato de material sintético en la suspensión comprende mover o frotar mecánicamente la suspensión en el sustrato de material sintético para forzar a al menos parte de la suspensión a entrar por las aberturas de una superficie exterior del sustrato de material sintético.