ES2912958T3 - Dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida - Google Patents

Dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida Download PDF

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Abstract

Dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida, que comprende un cuerpo del dispositivo que tiene una superficie, en donde el cuerpo del dispositivo está configurado para anclar nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, en su superficie, en donde el cuerpo del dispositivo comprende - nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, unidas a la superficie del cuerpo del dispositivo, en donde las nanopartículas térmicas son capaces de aumentar su temperatura mediante irradiación con luz en un intervalo de longitud de onda que coincide con la longitud de onda de la resonancia óptica, en particular la resonancia plasmónica superficial localizada, de las nanopartículas térmicas, y - una sustancia antimicrobiana, en donde la sustancia antimicrobiana es capaz de liberarse del cuerpo del dispositivo en un estado catiónico en contacto con agua o un fluido corporal y la sustancia antimicrobiana comprende o consiste en un metal o una aleación seleccionados del grupo que consiste en plata, oro, cobre, cinc, titanio y una aleación de los mismos, y en donde las nanopartículas térmicas comprenden o consisten en oro.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida.
Antecedentes de la invención
Las biopelículas son importantes desde el punto de vista médico, ya que pueden ser la causa de la mayoría de las infecciones microbianas en el cuerpo. Por ejemplo, las biopelículas son la causa de muchas de las infecciones que son el resultado de la colonización microbiana de dispositivos, en particular de dispositivos médicos que se proporcionan para inserción permanente o temporal en el cuerpo de un paciente.
Por lo tanto, se han realizado muchos esfuerzos para evitar la colonización de microorganismos en los dispositivos médicos, por ejemplo, usando agentes antimicrobianos tales como antibióticos.
Sin embargo, los microorganismos se adaptan constantemente a nuevas sustancias químicas, desarrollando así resistencia contra ellas. Por tanto, encontrar nuevas soluciones para inhibir o detener la colonización microbiana en dispositivos tales como dispositivos médicos es cada vez más difícil.
El documento WO 2015/049267 A1 se refiere a una superficie modificada capaz de tener actividad bacteriostática, bactericida y antimicrobiana. La superficie comprende un sustrato configurado para anclar nanopartículas térmicas que soportan resonancia plasmónica superficial local y nanopartículas térmicas que soportan resonancia plasmónica superficial local unidas a una superficie del sustrato que forma un recubrimiento térmico. Las nanopartículas térmicas pueden aumentar su temperatura mediante irradiación con luz en un intervalo de longitud de onda que coincide con la longitud de onda de la resonancia plasmónica superficial local de las nanopartículas, por lo que el recubrimiento térmico aumenta su temperatura, lo que permite que el aumento de temperatura del recubrimiento térmico evite la fijación de microorganismos a la superficie del sustrato, para inhibir la formación de una biopelícula sobre la superficie del sustrato y/o destruir una biopelícula ya formada sobre la superficie del sustrato.
Aunque la superficie modificada conocida a partir del documento WO 2015/049267 A1 incorpora una solución potente para inhibir o detener la colonización microbiana en dispositivos tales como dispositivos médicos, todavía existe la necesidad de proporcionar una forma novedosa de prevención de infecciones y/o inhibición de biopelículas y/o destrucción de biopelículas que sea adecuada para cualquier tipo de dispositivo, y cuyas propiedades se mantengan a largo plazo.
El documento WO 2009/024636 A1 describe un material híbrido nanoestructurado que comprende nanopartículas de oro. Las nanopartículas de oro pueden convertir la energía de la luz en calor. El aumento de temperatura resultante se puede usar para llevar a cabo una terapia fototérmica.
El documento US 2013/0018299 A1 describe una nanoconstrucción que comprende un material de núcleo que comprende un polímero, una nanocubierta formada alrededor del material de núcleo y un agente bioactivo. La nanocubierta puede comprender un metal tal como oro. Tras la irradiación, se hace que la nanoconstrucción libere el agente bioactivo.
Además, se sabe que las nanopartículas metálicas y las combinaciones de metales en forma de nanoconjugados, nanoaleaciones y nanocompuestos pueden usarse para controlar biopelículas de la especie Acinetobacter (Richune Singh y col.: “ Nanoparticles for Control of Biofilms of Acinetobacter Species” , Materials, 2016, vol. 9, n.° 5, 383, páginas 1-17).
Objeto y solución
En vista de lo anterior, el objeto subyacente a la presente invención es, por lo tanto, hacer disponible un dispositivo que presenta actividad antimicrobiana, en particular una actividad antimicrobiana optimizada o más potente en comparación con los dispositivos conocidos de la técnica anterior.
Este objeto se logra mediante un dispositivo según la reivindicación independiente 1. Las realizaciones preferidas de la misma se definen en las reivindicaciones dependientes y la presente descripción. La materia objeto y la terminología, respectivamente, de todas las reivindicaciones, se incorpora en la descripción por referencia explícita.
Según un primer aspecto, la invención se refiere a un dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida. El dispositivo puede ser un dispositivo médico o un dispositivo no médico. Como se describe a continuación, el dispositivo de la presente invención es preferiblemente un dispositivo médico.
El dispositivo comprende un cuerpo del dispositivo que tiene una superficie, en donde el cuerpo del dispositivo está configurado para anclar o unir nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, en su superficie, es decir, en la superficie del cuerpo del dispositivo, en donde el cuerpo del dispositivo comprende
- nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, y que están unidas o ancladas a la superficie del cuerpo del dispositivo, en donde las nanopartículas térmicas son capaces de aumentar su temperatura mediante irradiación con luz en un intervalo de longitud de onda que coincide con la longitud de onda de la resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada (LSPR), de las nanopartículas térmicas y
- una sustancia antimicrobiana, en donde la sustancia antimicrobiana es capaz de liberarse, es decir, desprenderse o eliminarse, del cuerpo del dispositivo.
La superficie del cuerpo del dispositivo actúa preferiblemente como una meta-superficie plasmónica que soporta plasmones superficiales a los que se acopla la luz.
Además, las nanopartículas térmicas forman preferiblemente un recubrimiento térmico sobre la superficie del cuerpo del dispositivo, en donde el recubrimiento térmico aumenta su temperatura tras la irradiación con luz de las nanopartículas térmicas a su longitud de onda óptica, en particular la longitud de onda de LSPR, en donde el aumento de temperatura del recubrimiento térmico permite evitar la fijación de microorganismos a la superficie del cuerpo del dispositivo y/o inhibir o detener la formación de una biopelícula sobre la superficie del cuerpo del dispositivo y/o destruir una biopelícula ya formada sobre la superficie del cuerpo del dispositivo.
La oscilación coherente de los electrones de las nanopartículas térmicas impulsada por irradiación con luz provoca un aumento de la temperatura de las nanopartículas, por lo que las nanopartículas térmicas, en particular, un recubrimiento térmico que comprende las nanopartículas térmicas, se calientan de forma adicional por difusión térmica.
El aumento de la temperatura de las nanopartículas térmicas, en particular de un recubrimiento térmico que comprende las nanopartículas térmicas, induce la destrucción o alteración de sustancias poliméricas extracelulares que usan los microorganismos para adherirse a la superficie del cuerpo del dispositivo, evitando así su fijación a la superficie del cuerpo del dispositivo. Además, este aumento en la temperatura de la superficie del cuerpo del dispositivo también destruye los microorganismos ya adheridos a la superficie del cuerpo del dispositivo, inhibiendo así la creación de una biopelícula.
La expresión “dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida” , como se usa según la presente invención, se refiere a un dispositivo antimicrobiano, en particular bacteriostático o bactericida.
La expresión “dispositivo antimicrobiano” , como se usa según la presente invención, se refiere a un dispositivo que es capaz de destruir microorganismos o detener su crecimiento, en particular sobre su superficie.
La expresión “dispositivo bacteriostático” , como se usa según la presente invención, se refiere a un dispositivo que es capaz de detener la reproducción de bacterias, en particular sobre su superficie.
La expresión “dispositivo bactericida” , como se usa según la presente invención, se refiere a un dispositivo que es capaz de destruir bacterias, en particular sobre su superficie.
Por consiguiente, la expresión “ sustancia antimicrobiana” , como se usa según la presente invención, se refiere a una sustancia o agente que es capaz de destruir microorganismos o detener su crecimiento, la expresión “ sustancia bacteriostática” , como se usa según la presente invención, se refiere a una sustancia o agente que es capaz de detener la reproducción de bacterias y la expresión “ sustancia bactericida” , como se usa según la presente invención, se refiere a una sustancia o agente que es capaz de destruir bacterias.
Por tanto, según el párrafo anterior, la expresión “sustancia antimicrobiana” , como se usa según la presente invención, también puede denotarse como “agente antimicrobiano” . Por consiguiente, la expresión “sustancia bacteriostática” , como se usa según la presente invención, también puede denotarse como “agente bacteriostático” . Además, la expresión “sustancia bactericida” , como se usa según la presente invención, también puede denotarse como “agente bactericida” .
El término “ microorganismos” , como se usa según la invención, se refiere a cualquier tipo de organismo unicelular que incluye bacterias y/u hongos y/o también se refiere a virus. Preferiblemente, el término “ microorganismos” , como se usa según la presente invención, se refiere a microorganismos patógenos o patógenos, en particular bacterias y/u hongos y/o virus y/o componentes de los mismos.
El término “ nanopartículas” , como se usa según la presente invención, se refiere a partículas que tienen un diámetro medio de partícula de 10 nm a 1 pm, en particular 10 nm a < 100 nm, preferiblemente 10 nm a < 100 nm. El diámetro medio de partícula se puede determinar por métodos convencionales tales como dispersión dinámica de luz, microscopía electrónica de transmisión (TEM) o microscopía electrónica de barrido (SEM).
La expresión “ resonancia plasmónica superficial” (SPR) se refiere a la oscilación resonante colectiva de los electrones de un material excitado por luz incidente (irradiación con luz). La condición de resonancia se establece cuando la frecuencia (intervalo de longitud de onda) de la luz coincide o se acopla con la frecuencia natural (banda de longitud de onda) de los electrones casi libres que oscilan contra la fuerza de restauración de los núcleos positivos. La SPR en nanopartículas de tamaño nanométrico también se denomina resonancia plasmónica superficial localizada (LSPR).
La expresión “ irradiación con luz” o “ irradiado con luz”, como se usa según la presente invención, se refiere al intervalo de longitudes de onda ópticas usadas para aumentar la temperatura de las nanopartículas térmicas. La longitud de onda de esta luz debería solaparse con la longitud de onda de la resonancia óptica, en particular la longitud de onda de la resonancia plasmónica, de las nanopartículas térmicas. Para los dispositivos médicos que están adaptados o proporcionados para una inserción permanente o temporal en el cuerpo de un paciente, en particular para implantes quirúrgicos, el intervalo de longitud de onda irradiada es preferible entre 750 nm y 1200 nm.
La expresión “ nanopartículas térmicas” , como se usa según la presente invención, se refiere a nanopartículas, en particular nanopartículas plasmónicas, diseñadas para generar un campo eléctrico dentro de las nanopartículas tras la irradiación con luz. Las nanopartículas térmicas pueden ser, en particular, nanopartículas plasmónicas diseñadas para absorber en las nanopartículas la luz incidente tras la irradiación con luz y disipar, principalmente en la red de iones, la luz interceptada por las nanopartículas y la energía correspondiente almacenada en la nube de electrones, generando un calentamiento en las nanopartículas.
Por lo tanto, las nanopartículas térmicas de la presente invención están configuradas para generar un campo eléctrico dentro de las nanopartículas térmicas cuando se irradian con luz. Por tanto, el campo eléctrico generado dentro de las nanopartículas térmicas es el responsable de la generación de calor de las nanopartículas térmicas, y la potencia de la generación de calor dentro de las nanopartículas térmicas es directamente proporcional a la sección transversal de absorción.
El término “ biopelícula” , como se usa según la presente invención, se refiere a una acumulación de microorganismos que están incluidos en sustancias extracelulares, preferiblemente en una matriz de polisacárido, y se adhieren a superficies biológicas y/o no biológicas sólidas, tales como superficies de dispositivos médicos, en particular superficies de implantes quirúrgicos.
La presente invención se basa en el sorprendente hallazgo de que la combinación de dos conceptos antimicrobianos, es decir, nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, ancladas o unidas a una superficie de un cuerpo del dispositivo y una sustancia antimicrobiana que es capaz de liberarse de un cuerpo del dispositivo, da como resultado una actividad antimicrobiana considerablemente mejorada y, por tanto, optimizada, de un dispositivo en comparación con dispositivos, en particular dispositivos médicos, que solo realizan uno de estos dos conceptos.
Más específicamente, combinando los dos conceptos anteriores, los inventores podrían confirmar los siguientes efectos inesperados:
- La combinación de nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, y una sustancia antimicrobiana que es capaz de liberarse de un cuerpo del dispositivo dio como resultado un aumento sustancial de temperatura de la superficie del cuerpo del dispositivo bajo irradiación con luz. Este aumento sustancial de temperatura es especialmente ventajoso en términos de mayor prevención de formación de biopelículas y/o destrucción mejorada de biopelículas. Esta mejora inesperada es especialmente relevante en aplicaciones médicas donde la intensidad de la luz aplicada está limitada por el dolor o las lesiones cutáneas y la intensidad que llega al dispositivo está limitada por la atenuación de la luz en los tejidos. Cualquier mejora en este aspecto es entonces importante en términos de eficacia antimicrobiana, en particular bacteriostática y/o bactericida, y de cumplimiento terapéutico del paciente.
- Además, los inventores pudieron confirmar que durante la irradiación con luz del dispositivo se produjo una liberación instantánea y potenciada de la sustancia antimicrobiana. Tal liberación reforzada de la sustancia antimicrobiana también es ventajosa en términos de mayor prevención de formación de biopelículas y/o destrucción optimizada de biopelículas.
Los efectos anteriores pueden lograrse de forma ventajosa de manera no invasiva y/o repetidamente, si se desea, y/o en cualquier momento cuando sea necesario y/o durante un largo periodo de tiempo y/o de forma localmente confinada, si fuera necesario.
Los efectos anteriores se evidenciaron con éxito por los inventores usando mallas quirúrgicas como cuerpos de dispositivo.
La sustancia antimicrobiana puede ser una sustancia bacteriostática o bactericida.
La sustancia antimicrobiana es capaz de liberarse del cuerpo del dispositivo en un estado catiónico en contacto con agua o un fluido corporal tal como sangre, orina, líquido tisular o similares.
Principalmente, la sustancia antimicrobiana puede estar presente en el cuerpo del dispositivo en un estado neutro o no iónico y puede transferirse al estado catiónico antes y/o después de su liberación del cuerpo del dispositivo. Preferiblemente, la sustancia antimicrobiana puede transferirse al estado catiónico en contacto con agua o un fluido corporal tal como sangre, orina, líquido tisular o similares.
En una realización adicional de la invención, la sustancia antimicrobiana está presente en el cuerpo del dispositivo en un estado catiónico.
La expresión “estado catiónico” , como se usa según la presente invención, comprende o define cationes metálicos, en particular cationes metálicos monovalentes o divalentes, o cationes de aleación, en particular cationes de aleación monovalentes o divalentes, de la sustancia antimicrobiana.
La expresión “cationes metálicos” , como se usa según la presente invención, se refiere a cationes, en particular cationes monovalentes o divalentes, que comprenden o consisten en un metal. Con respecto a los posibles metales, se hace referencia a la siguiente descripción.
Por consiguiente, la expresión “cationes de aleación” , como se usa según la presente invención, se refiere a cationes, en particular cationes monovalentes o divalentes, que comprenden o consisten en una aleación. Con respecto a las posibles aleaciones, se remite también a la siguiente descripción.
La sustancia antimicrobiana comprende o consiste en un metal o una aleación.
El término “aleación” , como se usa según la presente invención, se refiere a una combinación de metales, es decir, una combinación de al menos dos metales diferentes, o a una combinación de al menos un metal y al menos un material no metálico tal como silicio.
El metal o aleación se selecciona del grupo que consiste en plata, oro, cobre, cinc, titanio y aleaciones de los mismos. Más preferiblemente, el metal es plata. En ese sentido, las ventajas de la presente invención son especialmente evidentes. En combinación, la sustancia antimicrobiana puede comprender un óxido metálico. El óxido metálico puede seleccionarse del grupo que consiste en óxido de plata, óxido de oro, óxido de cobre, óxido de cinc, óxido de titanio y combinaciones de los mismos.
Además, la sustancia antimicrobiana puede comprender o consistir en un material diferente que las nanopartículas térmicas.
En una realización adicional de la invención, la sustancia antimicrobiana se realiza o define como cationes metálicos, en particular cationes metálicos de intercambio iónico. Los cationes metálicos pueden ser cationes metálicos monovalentes o divalentes. Los cationes metálicos se seleccionan del grupo que consiste en iones de plata, iones de oro, iones de cobre, iones de cinc, iones de titanio y combinaciones de los mismos.
En una realización adicional de la invención, el cuerpo del dispositivo comprende además un portador, preferiblemente un portador para la sustancia antimicrobiana. En otras palabras, la sustancia antimicrobiana está soportada preferiblemente por un portador.
El término “ portador” , como se usa según la presente invención, se refiere a un material o estructura que está adaptado para transportar o soportar la sustancia antimicrobiana.
Mediante la presencia de un portador, se puede inducir de forma ventajosa alguna rugosidad superficial del cuerpo del dispositivo, en particular en la superficie del cuerpo del dispositivo, introduciendo preferiblemente una potenciación en la interacción de la luz con las nanopartículas térmicas. Además, mediante la presencia de un portador, el comportamiento óptico del cuerpo del dispositivo hacia la luz (transmisión y/o dispersión y/o reflexión) puede modificarse de forma ventajosa, induciendo de esta manera un mejor rendimiento de conversión de luz en calor por las nanopartículas térmicas. Preferiblemente, el portador no es capaz de liberarse, es decir, desprenderse o eliminarse, del cuerpo del dispositivo. En particular, el portador puede estar firmemente unido al cuerpo del dispositivo, en particular a un material del cuerpo del dispositivo. Con respecto a los materiales adecuados para el cuerpo del dispositivo, se hace referencia a la siguiente descripción.
Más preferiblemente, el portador es un portador particulado, es decir, un portador que se define o realiza como partículas, en particular micropartículas. En ese sentido, de forma adicional fue sorprendente que cuanto mayor sea la proporción de la sustancia antimicrobiana en el cuerpo del dispositivo, mayor es el aumento de temperatura de la superficie del cuerpo del dispositivo durante la irradiación con luz. Las partículas pueden tener un diámetro medio de 100 nm a 20 pm, en particular 500 nm a 10 pm, preferiblemente 1 pm a 5 pm. El diámetro medio de partícula se puede determinar por métodos convencionales tales como dispersión dinámica de luz, microscopía electrónica de transmisión (TEM) o microscopía electrónica de barrido (SEM)
En una realización adicional de la invención, el portador es poroso, preferiblemente dê poros abiertos. En particular, el portador puede comprender poros que tienen un diámetro medio de 1 Á a 500 Á, en particular 1 Á a 100 Á, preferiblemente 1 Á a 20 Á. El diámetro medio de poro también se puede determinar por métodos convencionales tales como dispersión dinámica de luz, microscopía electrónica de transmisión (TEM) o microscopía electrónica de barrido (SEM).
Además, la sustancia antimicrobiana se adsorbe o ubica preferiblemente sobre una superficie del portador y/o está contenida preferiblemente en o dentro de poros y/o huecos del portador.
Más preferiblemente, la sustancia antimicrobiana se une no covalentemente al portador, en particular a una superficie exterior y/o porosa del portador. De forma especial, preferiblemente, la sustancia antimicrobiana se une al portador, en particular a una superficie exterior y/o porosa del portador, por medio de interacciones iónicas. Por tanto, una liberación potenciada de la sustancia antimicrobiana durante la irradiación con luz del dispositivo puede facilitarse y/o mantenerse de forma ventajosa durante un periodo de tiempo prolongado.
Principalmente, el portador puede comprender una proporción variable o diferente de la sustancia antimicrobiana que puede liberarse del cuerpo del dispositivo, en particular en contacto con agua o un líquido que contiene agua, tal como un líquido corporal.
En una realización adicional de la invención, la sustancia antimicrobiana tiene una proporción del 0,01 % en peso al 15 % en peso, en particular el 1 % en peso al 5 % en peso, preferiblemente el 0,5 % en peso al 3 % en peso, más preferiblemente el 0,5 % en peso al 2,5 % en peso, respecto al peso total del portador, es decir, del portador que incluye la sustancia antimicrobiana.
Además, la sustancia antimicrobiana y el portador pueden tener, en conjunto, una proporción del 0,01 % en peso al 20 % en peso, en particular el 1 % en peso al 10 % en peso, preferiblemente el 2 % en peso al 5 % en peso, respecto al peso total del dispositivo o el cuerpo del dispositivo.
Además, el portador puede tener una forma que se selecciona del grupo que consiste en una forma de varilla, una forma cilíndrica, una forma triangular, una forma piramidal, una forma cúbica, una forma esférica, una forma de estrella y una combinación de las mismas.
En una realización adicional de la invención, el portador es una zeolita. La zeolita puede ser una zeolita natural o una zeolita sintética.
El término “zeolita” , como se usa según la presente invención, se refiere a un aluminosilicato que tiene una estructura básica tridimensional que está representada por la fórmula: XM2/nO-Al2O3-YSiO2-ZH2O, en donde M representa un ion de intercambio iónico, generalmente un ion metálico monovalente o divalente, n representa la valencia atómica del ion (metálico), X e Y representan coeficientes de óxido metálico y sílice, respectivamente, y Z representa el número de agua de cristalización.
En particular, la zeolita como se usa según la presente invención puede seleccionarse del grupo que consiste en zeolita de tipo A, zeolita de tipo X, zeolita de tipo Y, zeolita de tipo T, zeolita de alta-sílice, sodalita, mordenita, analcita, clinoptilolita, chabasita y erionita.
De forma especial, preferiblemente, el portador es un aluminosilicato cristalizado microporoso. Este tipo de zeolita es de forma ventajosa estable a temperaturas muy altas para ser utilizada, por ejemplo, durante un proceso de coextrusión con un material polimérico.
Por ejemplo, la zeolita puede ser una zeolita disponible comercialmente bajo la notación “AW10D” , que es un tipo de zeolita AW de Agion, que comprende una proporción de iones de plata del 0,5 % en peso al 0,6 % en peso, con respecto al peso total de la zeolita, es decir, de la zeolita que incluye los iones de plata. Alternativamente, la zeolita puede ser un tipo de zeolita AJ de Agion, que comprende una proporción de iones de plata del 2,5 % en peso o de aproximadamente el 2,5 % en peso, con respecto al peso total de la zeolita, es decir, de la zeolita que incluye los iones de plata.
Además, la zeolita puede prepararse reemplazando algunos o todos los iones de intercambio iónico en la zeolita (p. ej., iones sodio y/o iones calcio y/o iones potasio y/o iones hierro) con iones plata y/o iones cobre y/o iones cinc. Más específicamente, la zeolita como se usa según la presente invención puede prepararse como se describe en el documento US-4.911.898, cuya descripción se incorpora en la presente memoria por referencia.
Además, la sustancia antimicrobiana, en particular la sustancia antimicrobiana junto con el portador está preferiblemente dispersada o distribuida dentro de o por todo el cuerpo del dispositivo.
Más específicamente, la sustancia antimicrobiana, en particular la sustancia antimicrobiana junto con el portador puede dispersarse o distribuirse homogéneamente dentro de o por todo el cuerpo del dispositivo.
Alternativamente, la sustancia antimicrobiana, en particular la sustancia antimicrobiana junto con el portador puede dispersarse o distribuirse de manera no homogénea dentro de o por todo el cuerpo del dispositivo. Por ejemplo, la sustancia antimicrobiana, en particular la sustancia antimicrobiana junto con el portador puede tener una proporción más alta en una región o capa del cuerpo del dispositivo que está cerca de la superficie del cuerpo del dispositivo que en una región o capa del cuerpo del dispositivo que está lejos de la superficie del cuerpo del dispositivo. Por tanto, la liberación de la sustancia antimicrobiana durante la irradiación con luz del dispositivo puede potenciarse de forma adicional.
Además, la sustancia antimicrobiana puede definirse o realizarse como partículas, en particular nanopartículas y/o micropartículas. Las partículas pueden tener un diámetro medio de 1 nm a 1000 nm, en particular 10 nm a 300 nm, preferiblemente 5 nm a 20 nm. El diámetro medio se puede determinar por métodos convencionales tales como dispersión dinámica de luz, microscopía electrónica de transmisión (TEM) o microscopía electrónica de barrido (SEM).
Además, la sustancia antimicrobiana puede tener una forma que se selecciona del grupo que consiste en una forma de varilla, una forma cilíndrica, una forma triangular, una forma piramidal, una forma cúbica, una forma esférica, una forma de estrella, una forma irregular y una combinación de las mismas.
Además, la sustancia antimicrobiana puede tener una forma diferente a la de las nanopartículas térmicas. Las posibles formas para las nanopartículas térmicas se describirán en la siguiente descripción.
Principalmente, las nanopartículas térmicas pueden estar unidas o ancladas a la superficie del cuerpo del dispositivo de diferentes maneras. Por ejemplo, las nanopartículas térmicas pueden anclarse o unirse mediante un enlace covalente, en particular usando una molécula funcional, o mediante una interacción electrostática, o mediante una reacción de formación de complejos. También se puede contemplar una combinación de estas diferentes maneras para anclar o unir las nanopartículas térmicas sobre la superficie del cuerpo del dispositivo dentro del alcance de la presente invención. La molécula funcional es convenientemente una molécula bifuncional o una molécula que tiene al menos dos terminaciones reactivas.
En una realización adicional de la invención, las nanopartículas térmicas están unidas o ancladas de forma firme o no liberable, en particular covalentemente, a la superficie del cuerpo del dispositivo.
De forma ventajosa, las nanopartículas térmicas son no citotóxicas. Por ejemplo, después de la implantación del dispositivo en un cuerpo, las nanopartículas térmicas pueden absorber luz visible a través del tejido sin dañarla. La energía luminosa se transforma en calor y, por lo tanto, puede destruir microorganismos que están en contacto con las nanopartículas térmicas. Este aumento de temperatura por irradiación con luz es un método no invasivo y convierte el dispositivo en un dispositivo que tiene una superficie antimicrobiana, en particular, bacteriostática o bactericida. Este tratamiento no invasivo puede realizarse fácil y repetidamente en cualquier momento después de la implantación durante un largo periodo de tiempo.
Cuando la actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida, se dirige a implantes quirúrgicos para aplicaciones humanas, la irradiación con luz es preferible en el espectro infrarrojo para reducir el daño en el tejido sano circundante. Solo como referencia, la correspondencia de la longitud de onda con la energía fotónica se muestra en la tabla 1 a continuación.
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Tabla 1: correspondencia de la longitud de onda con la energía fotónica
Además, las nanopartículas térmicas pueden tener un diámetro medio de 10 nm a 1 pm, en particular 10 nm a < 100 nm, preferiblemente 10 nm a < 100 nm.
Además, las nanopartículas térmicas pueden tener una forma seleccionada del grupo que consiste en una forma de varilla, una forma cilíndrica, una forma triangular, una forma piramidal, una forma cúbica, una forma esférica, una forma de estrella y una combinación de las mismas.
Preferiblemente, las nanopartículas térmicas tienen forma de varilla.
Además, las nanopartículas térmicas pueden presentar una resonancia plasmónica superficial longitudinal (LSR), con una absorbancia máxima en un intervalo de longitud de onda de 500 nm a 1200 nm, preferiblemente de 750 nm a 1200 nm, más preferiblemente de 750 nm a 900 nm. La longitud de onda del máximo de LSR depende del tamaño, la forma y el material de las nanopartículas térmicas. En el caso de la forma de la varilla, la intensidad de la LSR es particularmente alta y la posición puede ser fácilmente sintonizable por la relación de aspecto de la varilla. Por ejemplo, la forma de varilla puede tener una relación de aspecto de 1 a 10, en particular de 2 a 7, preferiblemente de 3 a 5.
Las nanopartículas térmicas comprenden o consisten en oro.
En otras palabras, las nanopartículas térmicas son nanopartículas térmicas que comprenden o consisten en oro.
Además, las nanopartículas térmicas pueden anclarse o unirse a la superficie del cuerpo del dispositivo en una densidad de 10 nanopartículas térmicas/pm2 a 1000 nanopartículas térmicas/pm2. La densidad de las nanopartículas térmicas puede depender de la forma y/o geometría y/o sección transversal de las nanopartículas térmicas.
Además, puede usarse cualquier fuente de luz que sea capaz de generar la longitud de onda óptica dentro del espectro de longitud de onda deseable de las nanopartículas térmicas para irradiar el dispositivo. Por ejemplo, una lámpara fluorescente o de halógeno, un láser, una luz pulsada intensa, un diodo emisor de luz, una luz incandescente o de quimioluminiscencia o una combinación de las mismas puede usarse como una fuente de luz dentro del alcance de la presente invención.
Para aplicaciones médicas, la luz irradiada está preferiblemente dentro del espectro infrarrojo porque el tejido humano es transparente a la luz infrarroja hasta unos pocos centímetros de profundidad. Por lo tanto, es posible aumentar la temperatura de la superficie del cuerpo del dispositivo mediante irradiación con luz, por ejemplo, desde el exterior de un cuerpo.
El dispositivo puede comprender cualquier tipo de cuerpo del dispositivo que pueda anclar o unir nanopartículas térmicas a las que se pueda acoplar la luz. Para ese propósito, el cuerpo del dispositivo puede activarse previamente usando cualquier método de modificación de superficie conocido en la técnica. Solo como ejemplos ilustrativos, en la presente memoria se describen métodos físico-químicos tales como un tratamiento con gases y vapores activos o irradiación (plasma), deposición de polímeros a partir de gases y vapores activos (deposición química de vapor), tratamientos con gases activos o iones acelerados (oxidación en fase gaseosa con ozono y/o haz de iones), reticulación de moléculas superficiales, métodos mecánicos tales como desbaste, métodos químicos tales como absorción física, conjugación química con grupos superficiales, modificación química de la superficie, polimerización de injerto con iniciación por radiación o iniciación química, recubrimiento de la superficie con un componente activo o una matriz de recubrimiento que contiene componentes activos.
El cuerpo del dispositivo o las nanopartículas térmicas también pueden contener grupos funcionalizados o pueden funcionalizarse mediante un proceso de activación, con grupos reactivos. Los grupos reactivos pueden seleccionarse del grupo que consiste en fluoruro, cloruro, bromuro, yoduro, carbaldehído, ceto, carboxilato, ciano, nitro, amida, hidroxilo, amina, sulfato, sulfuro, fosfato, fosfito, oxi, mercapto y tio.
Otros grupos útiles pueden seleccionarse del grupo que consiste en grupos formadores complejos, grupos capaces de formar enlaces de hidrógeno, moléculas que contienen grupos iónicos para adsorción iónica y una combinación de los mismos.
Son ejemplos de alternativas reticulantes comunes como los reticulantes de imidoéster eomo el dimetil suberimidato, n-hidroxisuccinimida-éster, formaldehído, glutaraldehído o similares. Otros reticulantes bifuncionales útiles pueden ser un compuesto que contiene BOC-amino, tiol, mercapto-1 -butanol o similares.
Además, la superficie de las nanopartículas térmicas también puede modificarse para unirse a la superficie del cuerpo del dispositivo como se describe en la presente memoria. Esta modificación puede realizarse usando moléculas hetero- u homofuncionales capaces de unirse por un lado a la superficie de las nanopartículas térmicas y por el otro lado al cuerpo del dispositivo, por ejemplo, la modificación de una superficie de nanopartículas térmicas que comprenden o que consisten en oro con reactivos que contienen tiol que tienen en el otro lado el grupo funcional deseado capaz de unirse al cuerpo del dispositivo ya sea covalentemente o mediante interacción iónica. Estas moléculas hetero- u homofuncionales incluyen preferiblemente todos los grupos funcionales HS-R, donde -R se refiere a cualquier cadena de alquilo o de polietilenglicol y los grupos funcionales se refieren a cualquier grupo químico capaz de activarse y acoplarse a la superficie del cuerpo del dispositivo. Especialmente HS-R-COOH, HS-R-NH2, HS-R-SH, HS-R-SO3H and HS-R-N(CH2)3+ son adecuados para el propósito de anclar o unir las nanopartículas térmicas a la superficie del cuerpo del dispositivo. La superficie de las nanopartículas térmicas también puede modificarse mediante polivinilpirrolidona y un gran número de polímeros.
Alternativamente, puede que el cuerpo del dispositivo no necesite ser activado, ni requiera el uso de una molécula funcional. En tal caso, el cuerpo del dispositivo puede, a modo de ejemplo, estar hecho de un polímero o un copolímero que tenga grupos activos, tales como grupos amino libres, en y/o sobre su superficie. Estos grupos activos pueden anclarse o unirse directamente a las nanopartículas térmicas sin necesidad de preparar previamente el cuerpo del dispositivo. Preferiblemente, el método de anclaje no es reversible.
Además, la superficie del cuerpo del dispositivo puede activarse mediante polimerización en plasma fría, por ejemplo, activada por la deposición de moléculas como PFM (metacrilato de pentafluorofenilo) y/o etilendiamina.
Además, el cuerpo del dispositivo o las nanopartículas térmicas pueden funcionalizarse con una molécula funcional, siendo la molécula funcional preferiblemente un derivado de diamina.
Con respecto a otras características y ventajas de las nanopartículas térmicas que soportan la resonancia plasmónica superficial localizada y los métodos para anclar o unir dichas nanopartículas sobre la superficie de un sustrato adecuado, se hace referencia al documento WO 2015/049267 A1.
En una realización adicional de la invención, el cuerpo del dispositivo comprende además un material, preferiblemente un material no degradable o no absorbible. El material también puede denotarse como un material base o material de matriz del cuerpo del dispositivo.
El material puede seleccionarse, en particular, del grupo que consiste en un polímero, un plástico, una resina, un metal, un óxido metálico, una aleación tal como acero, un vidrio, un material cerámico y una combinación de los mismos.
El polímero puede seleccionarse en particular del grupo que consiste en polipropileno, polietileno, polietileno de baja densidad, polietileno de alta densidad, polietileno de alto peso molecular, polietileno de peso molecular ultra alto, tereftalato de polietileno, tereftalato de polipropileno, tereftalato de polibutileno, politetrafluoroetileno y una combinación de los mismos.
Además, el cuerpo del dispositivo puede comprender o consistir en un polímero degradable o absorbible, en particular seleccionado del grupo que consiste en polilactida, poliglicolida, policaprolactona, poli(carbonato de trimetileno), polidioxanona, poli-3-hidroxi butirato, poli-4-hidroxi butirato y una combinación de los mismos.
En una realización adicional de la invención, el cuerpo del dispositivo comprende o es una estructura textil. La estructura textil comprende preferiblemente o es un hilo, un material textil tejido, una malla, tejido tricotado, un tejido de punto (hilos entrelazados) tales como un tejido de punto por urdimbre o un no tejido.
El hilo puede ser un monofilamento, un pseudo monofilamento o un multifilamento.
Preferiblemente, la estructura textil comprende o es una malla, en particular una malla tricotada. Por ejemplo, la malla puede ser una malla disponible comercialmente bajo la notación “ Malla Optilene®” , es decir, una malla hecha de monofilamentos que comprenden polipropileno como material base o que consisten en polipropileno, en donde la malla tiene un peso cuadrado de 60 g/m2 y un diámetro de poro de 1,5 mm. Alternativamente, la malla puede ser una malla disponible comercialmente bajo la notación “ Malla LP Optilene®” , es decir, una malla hecha de monofilamentos que comprenden polipropileno como material base o que consisten en polipropileno, en donde la malla tiene un peso cuadrado de 36 g/m2 y un diámetro de poro de 1,0 mm. Alternativamente, la malla puede ser una malla disponible comercialmente bajo la notación “ Malla elástica Optilene®” , es decir, una malla hecha de monofilamentos que comprenden polipropileno como material base o que consisten en polipropileno, en donde la malla tiene un peso cuadrado de 48 g/m2 y un tamaño de poro de 3,6 x 2,8 mm.
En una realización adicional de la invención, el dispositivo es un dispositivo médico, en particular un dispositivo médico para aplicaciones humanas o veterinarias. Preferiblemente, el dispositivo médico es un implante quirúrgico.
En particular, el dispositivo médico puede ser una malla quirúrgica, un apósito para heridas, una sutura, una prótesis vascular, un stent, un injerto de stent, un acceso vascular, un catéter, una herramienta médica, pinzas rectas, un conector, un tubo médico, una bolsa, una aguja médica, una sonda o un instrumento médico.
La malla quirúrgica puede seleccionarse del grupo que consiste en una malla quirúrgica para reparación de una hernia, una malla quirúrgica para reparación de un prolapso y una cinta para incontinencia.
El catéter puede ser un catéter intravascular, en particular un catéter arterial o un catéter venoso, o un catéter urinario.
El tubo médico puede ser un tubo endotraqueal o un tubo de drenaje tal como un tubo de drenaje de la cavidad abdominal.
Alternativamente, el dispositivo puede ser un dispositivo no médico.
Según un segundo aspecto, se describe un método para fabricar un dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida, en particular según el primer aspecto de la invención, comprendiendo el método las etapas de:
- preparar un cuerpo del dispositivo para anclar nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, en donde el cuerpo del dispositivo comprende una sustancia antimicrobiana, en donde la sustancia antimicrobiana es capaz de liberarse, es decir, desprenderse o eliminarse, del cuerpo del dispositivo,
- seleccionar nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, y
- unir las nanopartículas térmicas seleccionadas al cuerpo del dispositivo, preferiblemente formando de este modo un recubrimiento térmico,
en donde las nanopartículas térmicas son capaces de aumentar su temperatura mediante irradiación con luz en un intervalo de longitud de onda que coincide con la longitud de onda de la resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, de las nanopartículas térmicas, por lo que preferiblemente el recubrimiento térmico aumenta su temperatura tras la irradiación con luz de las nanopartículas térmicas, en donde el aumento de temperatura del recubrimiento térmico permite evitar la fijación de microorganismos a la superficie del cuerpo del dispositivo y/o inhibir o detener la formación de una biopelícula sobre la superficie del cuerpo del dispositivo y/o destruir una biopelícula ya formada sobre la superficie del cuerpo del dispositivo.
El cuerpo del dispositivo puede prepararse mezclando un material, en particular un material de base o matriz, y la sustancia antimicrobiana, en particular la sustancia antimicrobiana soportada por un portador, y posteriormente formando la mezcla al cuerpo del dispositivo. La mezcla puede formarse al cuerpo del dispositivo, a modo de ejemplo, por medio de un molde de inyección o similar. Con respecto al material, en particular, el material de base o matriz, como se menciona en este párrafo, se hace referencia en su totalidad a los materiales ya descritos en términos del cuerpo del dispositivo en la descripción anterior.
Alternativamente, la sustancia antimicrobiana puede añadirse a un cuerpo del dispositivo ya fabricado, por ejemplo, por medio de una técnica de remojo o inmersión.
Además, el cuerpo del dispositivo puede prepararse
- activando una superficie del cuerpo del dispositivo por un método de modificación de superficie y/o
- funcionalizando una superficie del cuerpo del dispositivo con una molécula funcional, que tiene al menos dos extremos reactivos y/o
- funcionalizando una superficie de las nanopartículas térmicas con una molécula funcional, que tiene al menos dos extremos reactivos.
Para características y ventajas adicionales del método, se hace referencia en su totalidad a la descripción del primer aspecto de la invención. Las características y ventajas allí mencionadas, en particular en términos del dispositivo, cuerpo del dispositivo, nanopartículas térmicas y sustancia antimicrobiana, se aplican, mutatis mutandis, al método según el segundo aspecto de la invención.
Breve descripción de las figuras
Para una mejor comprensión de lo que se ha descrito, se adjuntan algunas figuras que, de manera esquemática o gráfica, y únicamente a modo de ejemplo no limitativo, muestran un caso práctico de realización.
La Figura 1 muestra gráficamente la evolución del aumento de temperatura de las mallas en °C/W, en función del contenido de nanopartículas de oro en NR/pm2.
La malla con la notación “ Malla” es la Malla LP Optilene® que comprende nanopartículas de oro con forma de varilla unidas a su superficie, pero que carecen de iones de plata liberables.
La malla con la notación “ Malla-Ag 1” es la Malla LP Optilene® que comprende nanopartículas de oro con forma de varilla unidas a su superficie, y que comprende una zeolita (AW10D) que contiene iones de plata liberables.
La malla con la notación “ Malla-Ag 2” es la Malla LP Optilene® que comprende nanopartículas de oro con forma de varilla unidas a su superficie, y que comprende una zeolita (AW10D) que contiene iones de plata liberables, en donde el contenido de iones de plata liberables es mayor que el contenido de iones de plata liberables de la “ Malla-Ag 1 ” .
Los resultados mostrados en la Figura 1 confirman claramente un aumento sustancial de temperatura bajo la luz en el caso de “ Malla-Ag 1” y “ Malla-Ag 2” en comparación con “ Malla” . Además, los resultados mostrados en la Figura 1 confirman que el aumento de temperatura es mayor en el caso de la “ Malla-Ag 2” que en el caso de la “ Malla-Ag 1 ” .
Por tanto, los resultados mostrados en la Figura 1 respaldan que el aumento de temperatura de un dispositivo modificado con nanopartículas térmicas bajo irradiación con luz se puede potenciar de forma adicional en presencia del portador de zeolita que contiene iones de plata que se pueden liberar del dispositivo. Además, los resultados de la Figura 1 respaldan que el aumento de temperatura bajo irradiación con luz es mayor, cuanto mayor es el contenido o la proporción del portador que contiene iones de plata liberables.
La Figura 2 muestra esquemáticamente una sección de un corte transversal o longitudinal de un dispositivo médico según la presente invención bajo irradiación con luz y los posibles procesos que pueden tener lugar en estas circunstancias en la superficie del dispositivo.
El dispositivo 10 comprende un cuerpo 20 del dispositivo. El cuerpo 20 del dispositivo comprende nanopartículas 30 térmicas de oro que soportan resonancia plasmónica superficial localizada que están ancladas o unidas a una superficie 22 del cuerpo 20 del dispositivo. Preferiblemente, las nanopartículas 30 térmicas de oro tienen forma de varilla.
Además, el cuerpo 20 del dispositivo comprende partículas 40 de zeolita que soportan iones de plata liberables, en donde los iones de plata pueden adsorberse sobre una superficie de las partículas 40 de zeolita y/o pueden estar contenidos dentro de los poros y/o huecos de las partículas 40 de zeolita. Al entrar en contacto con agua o líquidos corporales, los iones de plata se liberan del cuerpo 20 del dispositivo.
Tras la irradiación 1 con luz, se induce un aumento de temperatura de las nanopartículas 30 térmicas de oro, en particular de un recubrimiento térmico que está formado o que comprende las nanopartículas 30 térmicas de oro y, por lo tanto, de la superficie 22 del cuerpo 20 del dispositivo. El aumento de temperatura es de forma ventajosa significativamente mayor en comparación con un dispositivo médico que carece de iones de plata liberables.
Además, la liberación potenciada de iones de plata se induce bajo la irradiación 1 con luz en comparación con un dispositivo médico que carece de las nanopartículas térmicas de oro.
De forma ventajosa, las partículas 40 de zeolita inducen cierta rugosidad superficial del cuerpo 20 del dispositivo, introduciendo así una potenciación en la interacción de la luz con las nanopartículas 30 térmicas de oro, por ejemplo, en forma de luz difusa 3 y/o luz reflejada 5 que soporta el aumento de temperatura y, en particular, la liberación potenciada de iones de plata.
Preferiblemente, el dispositivo 10 es un dispositivo médico, en particular un implante quirúrgico, preferiblemente una malla quirúrgica, por ejemplo, una malla quirúrgica para la reparación de una hernia o un prolapso.
La Figura 3 muestra esquemáticamente la liberación de iones de plata en ng/mg de malla bajo irradiación con luz (láser, 810 nm, 16 W/cm2 - 3 x segundos) en función del tiempo (h) de una malla quirúrgica. La malla con la notación “ malla combinada de Au-Ag” está modificada con nanopartículas de oro ancladas a la superficie de la malla y, además, con iones de plata liberables. La malla con la notación “ malla combinada de Ag” está modificada con nanopartículas de oro ancladas a la superficie de la malla, pero carece de iones de plata liberables.
La liberación de iones de plata se realizó en tampón de acetato 10 mM a pH 7 con 3 ciclos de iluminación láser (810 nm) con tres pulsos de 1 s a 16 W/cm2 cada uno.
Se muestra la cantidad acumulativa de iones de plata liberados y los resultados muestran claramente que el calentamiento de “ malla combinada de Au-Ag” tras la irradiación con luz induce una liberación potenciada de iones de plata al medio externo.
La Figura 4 muestra microscopía SEM (Microscopía Electrónica de Barrido) de la superficie de la Malla LP Optilene®, en donde la superficie está modificada con nanopartículas de oro ancladas a la superficie de malla pero carecen de iones de plata liberables.
La Figura 5 muestra microscopía SEM (Microscopía Electrónica de Barrido) de la superficie de la Malla LP Optilene®, en donde la superficie de la malla está modificada con nanopartículas de oro ancladas a la superficie de la malla y en donde la malla está modificada adicionalmente con portadores de zeolita que contienen iones de plata liberables.
Ejemplo 1: Preparación de superficies modificadas de mallas con o sin el agente antimicrobiano
La funcionalización de tres mallas de plata diferentes de polipropileno Optilene® se llevó a cabo mediante polimerización en plasma frío para obtener grupos amino reactivos en la superficie de malla polimérica y nanopartículas de oro estabilizadas con citrato que tienen forma de varilla se anclaron a la superficie de la malla. Se han empleado las siguientes tres mallas diferentes:
1. Malla LP Optilene® (sin iones de plata)
2. Malla de plata LP Optilene® con 125 ppm de iones de plata (en total) y
3. Malla de plata LP Optilene® con 250 ppm de iones de plata (en total)
Los iones de plata de las mallas enumeradas en los apartados 2. y 3. están soportados por un portador de zeolita. Para fines de reproducibilidad, los tres tipos de malla se incubaron en el mismo baño de nanopartículas de oro con forma de varilla en tampón citrato 20 mM a pH 6,5. Se utilizó un exceso de nanopartículas de oro con forma de varilla para no quedar limitados por la cantidad de nanopartículas de oro con forma de varilla. Se realizó una determinación del contenido de nanopartículas de oro con mediciones ICP-OES (Inductively Coupled Plasma - Optical Emission Spectrometry [Espectrometría de Emisión Óptica de Plasma Acoplado Inductivamente]) y se hicieron los cálculos correspondientes del número de nanopartículas de oro con forma de varilla por pm2:
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Tabla 2: Resultados experimentales de la modificación superficial de la malla
Mediante SEM no se encontraron diferencias significativas en la fijación de las nanopartículas de oro con forma de varilla en términos de cantidad y/u organización en las mallas que contienen iones de plata. La fijación de las nanopartículas de oro con forma de varilla a la superficie de la malla no se efectuó mediante partículas de zeolita que contenían iones de plata en la matriz de polipropileno (véanse las Figuras 4 y 5).
Ejemplo 2: Aumento de temperatura de una malla quirúrgica tras irradiación con luz, potenciación del calentamiento Dos mallas Optilene® cada una de las cuales comprende nanopartículas de oro ancladas a la superficie de la malla y que comprenden de forma adicional iones de plata liberables pero difieren en términos de contenido de los iones de plata liberables (125 ppm y 250 ppm, respectivamente) se sometieron a iluminación láser (810 nm) durante 30 segundos. El mismo procedimiento de iluminación se aplicó a una malla Optilene® modificada con nanopartículas de oro unidas a su superficie pero que carece de iones de plata liberables.
La energía utilizada para las mallas sin iones de plata liberables, en lo sucesivo abreviada como “ malla de Au” , fue de 0,435 W/cm2. La energía utilizada para la malla que comprende tanto las nanopartículas de oro como los iones de plata liberables, en lo sucesivo abreviada como “ malla de Au-Ag” , fue de 0,355 W/cm2 para evitar la fusión. No hubo diferencias significativas en las nanopartículas de oro (forma de varilla) detectables en la superficie de la malla en términos de cantidad y/u organización en las diferentes superficies.
Sorprendentemente, el aumento de temperatura fue mayor para las “ mallas de Au-Ag” . Estos hallazgos se muestran en la siguiente tabla 3: (véanse también las figuras 1 y 2)
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Tabla 3: Resultados resumidos del aumento de temperatura (promedio de 20 mediciones para cada malla) Ejemplo 3: Liberación potenciada de iones de plata en un experimento de iluminación comparando una “ malla de Au-Ag” con una “ malla de Ag” :
Malla de Ag: 125 ppm de Ag en polipropileno, malla de Au-Ag: 125 ppm de Ag combinada con nanopartículas de oro con forma de varilla ancladas a la superficie de la malla.
Se colocaron cuatro piezas de cada malla en placas de petri que contenían 40 ml de tampón acetato 10 mM con pH 7. Las muestras de malla se iluminaron a 1,8, 3,8 y 5,8 horas y el medio se analizó mediante ICP-MS (Espectrometría de Masas de Plasma Acoplado Inductivamente) a las 2, 4 y 6 horas. La iluminación se realizó usando luz láser a 810 nm con 16 W/cm 2 con tres disparos de 1 s cada uno (véase la Figura 3).
Resumen
Los ejemplos descritos anteriormente confirman un aumento sustancial del calentamiento de mallas quirúrgicas bajo irradiación con luz, en donde las mallas comprenden nanopartículas térmicas de oro que soportan resonancia plasmónica superficial localizada ancladas a la superficie de la malla y en donde las mallas comprenden de forma adicional iones de plata liberables (como sustancia antimicrobiana) en comparación con mallas que tienen nanopartículas térmicas de oro unidas a la superficie de la malla pero que carecen de iones de plata liberables. De forma adicional, podría detectarse una liberación de iones de plata potenciada bajo irradiación con luz para mallas quirúrgicas que comprenden tanto nanopartículas térmicas de oro que están ancladas a la superficie de la malla como iones de plata liberables, en comparación con mallas quirúrgicas que simplemente están modificadas con nanopartículas térmicas de oro que están ancladas a la superficie de la malla (es decir, que carecen de iones de plata liberables). Esto conduce de forma ventajosa a una actividad antimicrobiana optimizada, en particular potenciada, en particular bacteriostática o bactericida, de las mallas quirúrgicas. Además, el proceso de irradiación permite un control de los conceptos antimicrobianos combinados (concepto antimicrobiano físico, que es inducido por las nanopartículas térmicas de oro, y concepto antimicrobiano químico, que es inducido por los iones de plata liberables). En otras palabras, la combinación de nanopartículas térmicas de oro y los iones de plata liberables da como resultado un calentamiento potenciado y una liberación reforzada de iones de plata de las mallas equipadas respectivas durante la irradiación con luz, cuando sea necesario de manera no invasiva, tantas veces como se desee, siempre que sea necesario y, si se desea, de forma localmente confinada.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Dispositivo capaz de tener actividad antimicrobiana, en particular bacteriostática o bactericida, que comprende un cuerpo del dispositivo que tiene una superficie, en donde el cuerpo del dispositivo está configurado para anclar nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, en su superficie, en donde el cuerpo del dispositivo comprende
    - nanopartículas térmicas que soportan resonancia óptica, en particular resonancia plasmónica superficial localizada, unidas a la superficie del cuerpo del dispositivo, en donde las nanopartículas térmicas son capaces de aumentar su temperatura mediante irradiación con luz en un intervalo de longitud de onda que coincide con la longitud de onda de la resonancia óptica, en particular la resonancia plasmónica superficial localizada, de las nanopartículas térmicas, y
    - una sustancia antimicrobiana, en donde la sustancia antimicrobiana es capaz de liberarse del cuerpo del dispositivo en un estado catiónico en contacto con agua o un fluido corporal y la sustancia antimicrobiana comprende o consiste en un metal o una aleación seleccionados del grupo que consiste en plata, oro, cobre, cinc, titanio y una aleación de los mismos,
    y en donde las nanopartículas térmicas comprenden o consisten en oro.
  2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que la sustancia antimicrobiana está presente en un estado catiónico.
  3. 3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la sustancia antimicrobiana se realiza como cationes metálicos, en particular cationes metálicos de intercambio iónico, seleccionados del grupo que consiste en iones de plata, iones de oro, iones de cobre, iones de cinc, iones de titanio y combinaciones de los mismos.
  4. 4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la sustancia antimicrobiana está soportada por un portador, preferiblemente por un portador particulado.
  5. 5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que el portador se realiza como partículas que tienen un diámetro medio de 100 nm a 20 pm, en particular 500 nm a 10 pm, preferiblemente 1 pm a 5 pm.
  6. 6. Dispositivo según la reivindicación 4 o 5, caracterizado por que el portador es un portador de poros abiertos que comprende^ en particular, poros que tienen un diámetro medio de 1 Á a 500 Á, particularmente 1 Á a 100 Á, preferiblemente 1 Á a 20 Á.
  7. 7. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado por que la sustancia antimicrobiana tiene una proporción del 0,01 % en peso al 15 % en peso, en particular el 1 % en peso al 5 % en peso, preferiblemente el 0,5 % en peso al 3 % en peso, con respecto al peso total del portador.
  8. 8. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado por que la sustancia antimicrobiana y el portador tienen, en conjunto, una proporción del 0,01 % en peso al 20 % en peso, en particular el 1 % en peso al 10 % en peso, preferiblemente el 2 % en peso al 5 % en peso, con respecto al peso total del cuerpo del dispositivo.
  9. 9. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado por que el portador es una zeolita.
  10. 10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cuerpo del dispositivo comprende además un material preferiblemente no degradable o no absorbible, en particular seleccionado del grupo que consiste en un polímero, un plástico, una resina, un metal, un óxido metálico, una aleación tal como acero, un vidrio, un material cerámico y una combinación de los mismos.
  11. 11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el cuerpo del dispositivo comprende o es una estructura textil, en donde la estructura textil preferiblemente comprende o es un hilo, un material textil tejido, una malla, un tejido tricotado, un tejido de punto tal como un tejido de punto por urdimbre o un no tejido.
  12. 12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo es un dispositivo médico, en particular seleccionado del grupo que consiste en un implante quirúrgico, una malla quirúrgica tal como una malla quirúrgica para la reparación de una hernia o un prolapso, una cinta para incontinencia, un apósito para heridas, una sutura, una prótesis vascular, un stent, un injerto de stent, un catéter tal como un catéter intravascular, una herramienta médica, pinzas rectas, un tubo interno tal como un tubo endotraqueal, una bolsa, una aguja médica, una sonda y un instrumento médico.
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