ES2939266T3 - Matriz de colágeno o mezcla granulada de material sustituto de hueso - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a: - Una matriz de colágeno, en particular para su uso como masilla, tira o tapón, que comprende partículas de un material sustituto óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y un crecimiento epitáctico cerrado. capa de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo del CAP sinterizado, donde los nanocristales que crecen epitácticamente tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, donde la capa cerrada de HAP nanocristalino que crece epitácticamente se deposita en la superficie externa del núcleo del CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas, - un proceso para preparar esa matriz de colágeno, y - una mezcla granulada que comprende partículas de tal material óseo bifásico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Matriz de colágeno o mezcla granulada de material sustituto de hueso
La invención se refiere a una nueva matriz de colágeno, en particular para su uso como masilla, tira o tapón, p. ej., un material de tapón oral, que comprende partículas de un material de sustitución óseo bifásico con una estructura de bicapa a base de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que tiene una superficie externa homogénea, un proceso para preparar esa matriz de colágeno, así como una nueva mezcla granulada que comprende partículas de dicho material óseo bifásico.
En el campo médico, en particular en el campo de la ortopedia, una masilla se define generalmente como un compuesto con una consistencia similar a la de una plastilina con características adecuadas de moldeabilidad y cohesión. Un material de masilla se puede moldear manualmente fácilmente y conserva su forma una vez que se elimina la fuerza externa.
Una tira se define generalmente como un material flexible y de forma estable que puede ajustarse a la curvatura anatómica del sitio del injerto. Una tira se puede comprimir y doblar, pero vuelve a su forma original una vez que se elimina la fuerza externa.
Un tapón se define generalmente como un material de forma cilíndrica o cónica con diferentes dimensiones. El material es flexible y se puede comprimir, pero vuelve a su forma original una vez que se elimina la fuerza externa. Un tapón bucal es un tapón que se puede utilizar en la cavidad bucal. En particular, se puede utilizar para rellenar un agujero o una cavidad, tal como un alvéolo, después de la extracción de un diente.
Antecedentes de la invención
Los defectos en la estructura ósea surgen en una variedad de circunstancias, tales como traumatismos, enfermedades y cirugía, y todavía se requiere de una reparación eficaz de los defectos óseos en diversos campos quirúrgicos.
Se han utilizado numerosos materiales y composiciones naturales y sintéticas para estimular la cicatrización en el lugar de un defecto óseo. Un material de sustitución óseo osteoconductor natural bien conocido que promueve el crecimiento óseo en defectos óseos periodontales y maxilofaciales es Geistlich Bio-Oss®, disponible comercialmente a través de Geistlich Pharma AG. Ese material se fabrica a partir de hueso natural mediante un proceso descrito en la patente estadounidense n.° 5,167,961, que permite conservar la arquitectura trabecular y la estructura nanocristalina del hueso natural, lo que da como resultado una excelente matriz osteoconductora que no se reabsorbe o se reabsorbe muy lentamente.
Los sistemas de fosfato tricálcico/hidroxiapatita (TCP/HAP) y su uso como materiales de sustitución ósea se describen, por ejemplo, en el documento US 6.338.752 que divulga un proceso para preparar un cemento bifásico de a-TCP/HAP calentando una mezcla en polvo de fosfato de amonio y HAP a 1200-1500 °C.
La patente europea EP-285826 describe un proceso para la producción de una capa de HAP sobre cuerpos metálicos y no metálicos para implantes mediante la aplicación de una capa de a-TCP y convirtiendo completamente la capa de a-TCP en HAP por reacción con agua de pH 2 a 7 a 80-100 °C. El producto obtenido es un cuerpo metálico o no metálico recubierto con una capa de HAP.
El documento WO 97/41273 describe un proceso para recubrir un sustrato tal como, en particular, hidroxiapatita (HAP) u otros fosfatos de calcio (CAP) con un recubrimiento de hidroxiapatita carbonatada, es decir, hidroxiapatita en el que los iones fosfato y/o hidroxilo se reemplazan parcialmente por iones bicarbonato, mediante un proceso que comprende (a) sumergir el sustrato en una solución de pH 6.8 a 8.0 que contiene iones de calcio, iones de fosfato y iones de bicarbonato a una temperatura inferior a 50 °C, (b) calentar la porción de la solución en contacto con el sustrato a una temperatura de 50 a 80 °C hasta tener un pH mayor a 8, (c) mantener el sustrato en contacto con la solución alcalina obtenida en la etapa (b) para formar un recubrimiento de hidroxiapatita carbonatada, y (d) tomar el sustrato de la solución y someter el recubrimiento a secado. Se divulga que los iones de bicarbonato actúan como inhibidores del crecimiento de cristales de hidroxiapatita, lo que da como resultado cristales no estequiométricos que contienen defectos y tienen dimensiones bastante pequeñas, a saber, 10-40 nm de largo y 3-10 nm de ancho (véase la página 7, líneas 1-7).
Los componentes de los sistemas de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP), especialmente los sistemas TCP/HAP, difieren en su estabilidad termodinámica. Debido a esta diferencia, cuando los sistemas CAP/HAP se implantan en un mamífero, en particular en un paciente humano, la solubilidad de TCP y otros fosfatos de calcio es mayor en el fluido corporal que la solubilidad de HAP. La diferencia de solubilidad entre los fosfatos de calcio y HAP provoca una ruptura de la estructura de sinterización desordenada del sistema CAP/HAP porque el compuesto CAP mejor soluble (por ejemplo, TCP) se elimina más rápido que HAP. La interconexión sinterizada entre CAP y HAP producida a altas temperaturas también contribuirá notablemente a una mayor solubilidad del dispositivo en el entorno fisiológico. Dos tipos diferentes de reacciones dominan la degradación acelerada in vivo de dichas cerámicas:
disolución química y reabsorción biológica por parte de las células. Ambos procesos provocan la disolución del material cerámico que, además, provoca una sobresaturación local de iones de calcio, por lo que se liberan más iones de calcio que los iones de calcio adsorbidos. El equilibrio natural de los iones de calcio ya no existe, ni en la matriz extracelular ni en el tejido que rodea al implante. La alteración local del equilibrio natural del calcio en términos de sobresaturación de iones de calcio conduce a un aumento de la actividad de los osteoclastos y, por lo tanto, a una reabsorción acelerada y mal controlada del material cerámico y al riesgo de reacciones inflamatorias adversas, especialmente cuando se usa una gran cantidad de material sintético material de sustitución óseo.
Cuando el material de sustitución óseo Geistlich Bio-Oss® se implanta en un paciente humano, el equilibrio natural del calcio prácticamente no se ve afectado, permaneciendo casi constante la concentración de iones de calcio en la superficie del material y dentro del entorno local del mismo. Por lo tanto, la resorción biológica del material no tiene lugar o procede a un ritmo muy lento sin riesgo de reacciones inflamatorias adversas.
El documento EP-B1-2445543 divulga un material de sustitución óseo de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) altamente ventajoso que, al igual que el material de sustitución óseo Geistlich Bio-Oss®, después de fraguar in vivo permite que la concentración de iones de calcio en la superficie del material y dentro del entorno local del mismo permanezca casi constante y, por lo tanto, no conduzca a un aumento de la actividad de los osteoclastos.
De hecho, el equilibrio de calcio natural que es necesario para una regeneración ósea óptima no se altera ni se destruye. Además, el equilibrio natural de la concentración de calcio se mantiene de forma duradera con el material de sustitución óseo hasta que se completa el proceso de regeneración. Cuando se cumplen esas condiciones, no hay aumento de la actividad de los osteoclastos, por lo tanto, no hay riesgo de reacciones inflamatorias adversas.
La invención del documento EP-B1-2445543 se refiere a un material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa uniforme y cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada sobre el núcleo de CAP sinterizado, en el que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, es decir, una longitud de 30 a 46 nm y un ancho de 14 a 22 nm.
El núcleo de CAP sinterizado puede comprender fosfato tricálcico (TCP), en particular a-TCP (a-Ca3(PO4)2) o p-TCP (P-Caa(PO4)2), y/o fosfato tetracálcico (TTCP) Ca4(PO4)2O.
De acuerdo con una realización utilizada con frecuencia, el núcleo de CAP sinterizado consiste esencialmente en TCP, prefiriéndose a-TCP.
La capa de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina es estructural y químicamente casi idéntica al mineral óseo humano natural.
La capa de HAP nanocristalina que crece epitácticamente tiene generalmente un espesor de al menos 15 a 50 nm, preferiblemente al menos de 20 a 40 nm, más preferiblemente al menos de 25 a 35 nm. Ese espesor mínimo corresponde a una capa de nanocristales de HAP en orientación epitaxial.
La capa de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina puede comprender una sola o múltiples capas de nanocristales de HAP en orientación epitaxial. El grosor de la capa de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina, que está relacionado con el número de tales capas de nanocristales de HAP en orientación epitaxial, se seleccionará de acuerdo con la aplicación prevista del material de sustitución óseo como implante o prótesis en diferentes partes cargadas del cuerpo. De hecho, el material de sustitución óseo de esa invención está diseñado para funcionar in vivo como un sistema vivo que transforma progresivamente el núcleo de CAP sinterizado en hidroxiapatita similar en tamaño y morfología al mineral óseo humano, dependiendo esa tasa de transformación de la tasa de liberación de calcio por el núcleo de CAP sinterizado, que está controlado en gran medida por el grosor de la capa de HAP nanocristalina que crece epitácticamente.
Las propiedades del material de sustitución óseo de CAP/HAP están controladas en gran medida por el grosor de la capa de HAP cristalina que crece epitácticamente. El término "propiedades" incluye la capacidad del sustituto óseo de CAP/HAP para liberar una concentración constante de iones de calcio al entorno local in vitro e in vivo.
El grosor de la capa de HAP nanocristalina que crece epitácticamente está relacionado con la relación del material del núcleo de CAP sinterizado con respecto a HAP, estando dicha relación generalmente entre 5:95 y 95:5, preferiblemente de 10:90 a 90:10.
El material de sustitución óseo de CAP/HAP puede ser una partícula o un granulado, teniendo las partículas o gránulos el tamaño y la forma deseados. Generalmente, las partículas o gránulos son aproximadamente esféricos y tienen un diámetro de 250 a 5000 pm.
El material de sustitución óseo de CAP/HAP también puede ser un cuerpo moldeado, p. ej., un tornillo, un clavo, un pasador o una estructura que tiene el perfil de una parte del cuerpo óseo tal como, en particular, una cadera, una
clavícula, una costilla, una mandíbula o una parte del cráneo. Un tornillo, un clavo o un pasador de este tipo pueden utilizarse en cirugía ortopédica reconstructiva para fijar un ligamento a un hueso, por ejemplo, en la rodilla o el codo. Una estructura de este tipo que tenga el perfil de una parte del cuerpo óseo puede usarse en cirugía ortopédica como prótesis para reemplazar un hueso o una parte del hueso faltante o defectuoso.
Se enseña que el material de sustitución óseo de CAP/HAP del documento EP-B1-2445543 se obtiene mediante un proceso que comprende las etapas de
a) preparar un material del núcleo de CAP sinterizado,
b) sumergir el material del núcleo de CAP sinterizado en una solución acuosa a una temperatura entre 10 °C y 50 °C para iniciar el proceso de transformación de CAP a HAP, mediante el cual se forma una capa uniforme y cerrada de crecimiento epitaxial de hidroxiapatita nanocristalina sobre la superficie del material del núcleo de CAP sinterizado, teniendo los nanocristales que crecen epitácticamente el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, c) detener la transformación separando el material sólido de la solución acuosa en un momento en que está presente un recubrimiento uniforme y cerrado de al menos una capa nanocristalina de HAP, pero antes de que el proceso de transformación haya terminado por completo,
d) opcionalmente esterilizar el material separado proveniente de la etapa c).
La preparación del material del núcleo de CAP sinterizado se puede realizar mediante métodos conocidos en la técnica que comprenden primero mezclar polvos de hidrógeno fosfato de calcio (CaHPO4), carbonato de calcio y/o hidróxido de calcio, luego calcinar y sinterizar la mezcla dentro de un intervalo de temperatura apropiada, proporcionando así un material del núcleo de CAP sinterizado a granel (véase, por ejemplo, Mathew M. et al., 1977, Acta. Cryst. B33: 1325; Dickens B. et al., 1974, J. Solid State Chemistry 10, 232; y Durucan C. et al., 2002, J. Mat. Sci., 37:963).
Por lo tanto, se puede obtener un material del núcleo de TCP sinterizado a granel mezclando polvos de hidrógeno fosfato de calcio (CaHPO4), carbonato de calcio y/o hidróxido de calcio en proporción estequiométrica, calcinando y sinterizando la mezcla a una temperatura en el intervalo de 1200-1450 °C, preferiblemente alrededor de 1400 °C.
También se puede obtener un material del núcleo de TTCP sinterizado a granel mediante el proceso descrito anteriormente.
El material de CAP sinterizado a granel preparado por tales métodos puede ser poroso con una porosidad de 2 a 80 % en volumen y una amplia distribución de poros. Los parámetros de porosidad se seleccionarán de acuerdo con la aplicación prevista del material de sustitución óseo de CAP/HAP.
El material del núcleo de CAP sinterizado utilizado en la etapa b) puede ser
- el material del núcleo de CAP sinterizado a granel preparado como se describió anteriormente,
- una partícula o granulado de material del núcleo de CAP sinterizado obtenido a partir del material del núcleo de CAP sinterizado a granel preparado como se describió anteriormente, utilizando métodos convencionales tales como aplastamiento, molienda y/o trituración y tamizado, o
- una preforma de material del núcleo de CAP sinterizado que tiene la forma y el tamaño deseados, p. ej., un tornillo, un clavo, un pasador o una estructura que tiene el perfil de una parte del cuerpo óseo.
Dicha preforma de cualquier forma y tamaño deseados se puede obtener a partir del material del núcleo sinterizado a granel preparado como se describió anteriormente, mediante el uso de técnicas de creación de prototipos bien conocidas, como el fresado CNC o la impresión 3D (véase, por ejemplo, Bartolo P. et al., 2008, Bio-Materials and Prototyping Applications in Medicine, Springer Science New York, ISBN 978-0-387-47682-7, Landers R. et al., 2002, Biomaterials 23(23), 4437, Yeong W.-Y. et al., 2004, Trends in Biotechnology, 22 (12), 643 y Seitz H. et al., 2005, Biomed. Mater. Res. 74B (2), 782).
Se enseña que la solución acuosa de la etapa b) es agua pura, un fluido corporal simulado o un tampón. Es importante que el valor de pH de la solución de inmersión de la etapa b) sea casi neutral y permanezca estable durante todo el proceso de transformación, preferiblemente dentro de un intervalo de pH de 5.5 a 9.0.
El término "fluido corporal simulado" se refiere a cualquier solución que imite un fluido corporal. Preferiblemente, el fluido corporal simulado tiene una concentración de iones similar a la del plasma sanguíneo.
El tampón puede ser cualquier tampón en el intervalo de pH anterior, pero preferiblemente es un tampón de fosfato con o sin calcio, magnesio y/o sodio.
El tampón usado en los Ejemplos (véanse los Ejemplos 4 y 5) es un tampón de fosfato acuoso.
El intervalo de temperatura en la etapa b) está generalmente entre 10 °C y 50°C, preferiblemente entre 25 °C y 45 °C, más preferiblemente entre 35 °C y 40 °C.
La etapa b) de inmersión induce en una primera fase una transición de fase de primer orden del material del núcleo de CAP y por lo tanto la nucleación de precursores de nanocristales de HAP. Durante la segunda fase, los precursores de HAP resultantes de la primera fase crecerán y establecerán una capa compuesta nanocristalina epitáctica cerrada (es decir, completamente cubierta). La primera capa de nanocristales de HAP debe ser uniforme, cerrada y conectada epitaxialmente al material del núcleo de CAP sinterizado.
Durante una tercera fase, la transición de fase de primer orden puede proceder dentro del material compuesto bicapa recién formada para transformar adicionalmente el material del núcleo de CAP sinterizado (TCP o TTCP) en hA p nanocristalina. Durante esta tercera etapa de transición de fase, los iones de calcio se liberarán durante un tiempo controlable mediante un proceso controlado de difusión lenta hasta que una parte del material del núcleo de CAP sinterizado se haya transformado en HAP nanocristalina. El grosor de la capa de HAP y, por lo tanto, la tasa de liberación de calcio puede controlarse mediante la variación del tiempo de transformación.
La capa de HAP nanocristalina que crece epitácticamente de espesor apropiado se preparará in vitro, deteniéndose la transformación de CAP en HAP antes de que se complete.
Tan pronto como el material de sustitución óseo de CAP/HAP se fragua in vivo, el proceso de transformación de CAP en HAP se reactivará por contacto con los fluidos corporales y el material de sustitución óseo funcionará como un sistema vivo formando nueva hidroxiapatita similar en tamaño y morfología al mineral óseo humano. Durante el proceso de transformación de la fase in vivo, los iones de calcio transportados se liberarán en el entorno local apoyando el equilibrio del calcio local, que es importante y beneficioso para los procesos de regeneración ósea.
Debido a los diferentes tiempos de regeneración de los defectos óseos en diferentes regiones del cuerpo cargadas, es importante que se pueda controlar la tasa de liberación de calcio. Esto se puede lograr mediante la variación del espesor de la capa de hidroxiapatita que crece epitácticamente.
La etapa c) es por lo tanto una etapa muy crítica. El tiempo de exposición en la solución acuosa de la etapa b) se basa en el espesor deseado de la capa de HAP. Es necesaria al menos una capa de HAP nanocristalina en orientación epitaxial. Es fundamental que la transformación de CAP en HAP no esté terminada.
El tiempo de exposición adecuado de acuerdo con el espesor deseado se puede calcular utilizando varias ecuaciones diferenciales termodinámicas bien conocidas por los expertos en la técnica de los fosfatos de calcio, cemento y química del hormigón.
Véase, por ejemplo: Pommersheim, J.C.; Clifton, JR (1979) Cem. Conc. Res.; 9:765; Pommersheim, JC; Clifton, JR (1982) Cem. Conc. Res.; 12:765; y Schlüssler, K.H. Mcedlov-Petrosjan, OP; (1990): Der Baustoff Beton, VEB Verlag Bauwesen, Berlín.
La transferencia de la solución de las ecuaciones diferenciales mencionadas anteriormente, al sistema CAP/HAP permite la predicción de la transición de fase de CAP a HAP y el espesor de la capa de manera que la capa epitáctica de HAP se puede preparar de forma estable y reproducible.
La separación del material sólido de la solución acuosa al final de la etapa c) se realiza normalmente mediante filtración, lavado y secado, utilizando técnicas bien conocidas en el arte.
En los Ejemplos del documento EP-B1-2445543 (es decir, el Ejemplo 4 [0057] y el Ejemplo 5 [0058]), el lavado se realiza lavando los gránulos separados del sustituto óseo 3 veces con agua purificada para eliminar los residuos de la solución tamponada.
La etapa de esterilización opcional d) se puede realizar mediante técnicas bien conocidas en el arte, tal como radiación gamma o radiación de rayos X.
Usando como se enseña en los ejemplos 4 y 5 del documento EP-B1-2445543 un tampón de fosfato acuoso para la solución acuosa de la etapa b) y agua purificada para lavar 3 veces los gránulos separados al final de la etapa c), se obtiene un material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositado en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, donde los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa no homogénea que comprende grupos individuales (separados) de plaquetas de cristal planas que consisten en nanocristales de HAP que crecen epitácticamente y áreas lisas entre los grupos individuales de plaquetas de cristal planas, el % de la superficie externa ocupada por las áreas lisas entre los grupos individuales es de plaquetas de cristal planas dependiendo del tiempo de transformación en las condiciones de transformación dadas.
Véase la Figura 1A, que representa una imagen de SEM (microscopía electrónica de barrido) del prototipo 1 (gránulo de 1-2 mm) que tiene un tiempo de transformación de 30 min en el que las áreas lisas representan aproximadamente
el 70 % de la superficie externa total medida por SEM y la Figura 1B, que representa una imagen de SEM del prototipo 2 (gránulos de 1-2 mm) que tiene un tiempo de transformación de 40 min en el que las áreas lisas representan aproximadamente el 50 % de la superficie externa total medida por SEM.
El documento WO 2012/084214 divulga la mezcla de gránulos del material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) preparado en el ejemplo 5 del documento EP-B1-2445543 con 2-25 % de una suspensión de fibras de colágeno derivadas de piel de cerdo.
El documento WO 2015/009154 divulga un método para producir un material osteoconductor con capacidad osteoinductiva mejorada, que comprende someter un material de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) bifásico sinterizado que tiene una topografía superficial que consiste en granos a un tratamiento hidrotérmico bajo una presión de 2-4 bares a una temperatura igual o superior a 125 °C sin controlar el pH durante un tiempo suficiente para cambiar los granos de fosfato de calcio en la superficie del material de partida en agujas de fosfato de calcio de un diámetro de 10-1500 nm. Una temperatura de al menos 125 °C y una presión de al menos 2 bares está lejos de las condiciones (próximas a las fisiológicas del cuerpo humano) utilizadas en el documento EP-B1-2445543 (temperatura 35-40 °C, pH 5.5-9.0, presión ambiental) que permiten el crecimiento epitaxial de nanocristales de HAP. Esas agujas no crecen epitácticamente, sino que se unen o depositan sobre el material del núcleo y solo lo recubren parcialmente (generalmente 40-90 %), aumentando así su superficie específica y su capacidad de albergar proteínas, mejorando así su potencial osteoinductivo.
Los inventores de la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 descubrieron que al agregar del 10 al 90 %, preferiblemente del 20 al 60 %, de un alcohol alifático de cadena corta que incluye, entre otros, metanol, etanol, propanol o butanol al tampón de fosfato acuoso de la etapa b) en la preparación del material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) de acuerdo con el documento EP-B1-2445543, la superficie externa no homogénea de la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada sobre la superficie externa del material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) con núcleo de CAP sinterizado, que comprende grupos individuales de plaquetas de cristal planas y áreas lisas entre ellas, se reemplaza por una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas sin ningún grupo de cristales individuales de plaquetas de cristal planas. Esa superficie externa gruesa homogénea generalmente comprende plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada de plaquetas con tamaños de plaquetas individuales de 0.2 a 20 pm, preferiblemente de 0.5 a 5 pm, de acuerdo con lo determinado por SEM, dependiendo de la cantidad de alcohol alifático utilizado.
Como se muestra en las pruebas in vitro de diferenciación osteogénica de células madre mesenquimatosas humanas fetales (hMSC), es probable que la respuesta osteogénica in vivo sea más fuerte para el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que tiene esa superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas que para el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) enseñado por el documento EP-B1-2445543 que tiene una superficie externa no homogénea que comprende grupos individuales de plaquetas de cristal planas y áreas lisas en el medio.
La invención de la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 se refiere, por lo tanto, a un material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, donde los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, donde la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas
Ese material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) muestra una mayor diferenciación osteogénica de células madre mesenquimales humanas fetales (hMSC), lo que es una fuerte indicación de una respuesta osteogénica mejorada in vivo.
El término "capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada sobre la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado" significa que la capa de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina cubre completamente toda la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado.
El término "superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas" significa que macroscópicamente la aspereza de la superficie externa provocada por las plaquetas de cristal planas se distribuye uniformemente estadísticamente en la superficie del núcleo de CAP sin grupos de cristales individuales de plaquetas de cristal planas. Véase la Figura 2 que representa imágenes de SEM de los prototipos 3 a 7 del material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) de la invención con una superficie externa gruesa homogénea con un grado variable de aspereza.
El término "plaquetas de cristal planas" significa ensamblajes de cristal donde la altura (grosor) es considerablemente menor que el ancho y la longitud con respecto a las tres direcciones perpendiculares. Tales plaquetas de cristal planas son claramente visibles en la Figura 3B.
Generalmente, la superficie externa gruesa homogénea comprende plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada de plaquetas con tamaños (ancho y longitud) de 0.2 a 20 |jm de acuerdo con lo determinado por SEM. Cuanto mayor sean los tamaños de las plaquetas, mayor será la aspereza de la superficie externa.
Preferiblemente, la superficie externa gruesa homogénea comprende plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada de plaquetas con tamaños de 0.5 a 5 jm de acuerdo con lo determinado por SEM.
Normalmente, esa superficie externa gruesa homogénea comprende plaquetas de hidroxiapatita de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada que contiene poros entre 0.03 y 2 jm de acuerdo con lo determinado por porosimetría de intrusión de mercurio (MIP). Cuanto mayor sea el volumen de poro entre 0.03 y 2 jm , mayor será la aspereza de la superficie externa.
Generalmente, esa superficie externa gruesa homogénea se puede caracterizar por AFM (Microscopía de fuerza atómica) con una rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM en un intervalo de 50 a 400 nm y una altura máxima promedio del perfil (Rz) en un intervalo de 500 a 2000 nm.
Preferiblemente, la superficie externa gruesa homogénea se puede caracterizar por una rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM en un intervalo de 110 a 150 nm y una altura máxima promedio del perfil (Rz) en un intervalo de 550 a 750 nm.
Generalmente, el porcentaje de HAP en el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) es de 1 a 90 %, medido por XRD.
Preferiblemente, ese porcentaje es de1.5 a 30 %, más preferiblemente de 2 a 15 %, medido por XRD.
El núcleo de CAP sinterizado comprende fosfato tricálcico (TCP), en particular a-TCP (a-Ca3(PO4)2) o p-TCP (p-Caa(PO4)2), y/o fosfato tetracálcico (TTCP) Ca4(PO4)2O.
De acuerdo con una realización utilizada con frecuencia, el núcleo de CAP sinterizado consiste esencialmente en TCP, prefiriéndose a-TCP.
La capa de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina es estructuralmente casi idéntica al mineral óseo humano natural.
El material de sustitución óseo de CAP/HAP puede ser un material particulado o un granulado, teniendo las partículas o los gránulos el tamaño y la forma deseados. Generalmente, las partículas o gránulos tienen un tamaño de 250 a 5000 jm , preferiblemente de 1000 a 2000 jm .
El material de sustitución óseo de CAP/HAP también puede ser un cuerpo moldeado, p. ej., un tornillo, un clavo, un pasador o una estructura que tiene el perfil de una parte del cuerpo óseo tal como, en particular, una cadera, una clavícula, una costilla, una mandíbula o una parte del cráneo. Un tornillo, un clavo o un pasador de este tipo pueden utilizarse en cirugía ortopédica reconstructiva para fijar un ligamento a un hueso, por ejemplo, en la rodilla o el codo. Una estructura de este tipo que tenga el perfil de una parte del cuerpo óseo puede usarse en cirugía ortopédica como prótesis para reemplazar un hueso o una parte del hueso faltante o defectuoso.
La invención de la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 también se refiere a una masilla que comprende partículas o gránulos del sustituto óseo de CAP/HAP definido anteriormente en una matriz adecuada, que generalmente comprende polímeros naturales o sintéticos. Generalmente, las partículas o gránulos tienen un tamaño de 250 a 5000 jm , preferiblemente de 1000 a 2000 jm .
La invención de la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 se relaciona además con un proceso de preparación del material de sustitución óseo de CAP/HAP que comprende las etapas de
a) preparar un material del núcleo de CAP sinterizado,
b) sumergir el material del núcleo de CAP sinterizado en una solución tampón que contiene del 10 al 90 % de un alcohol alifático de cadena corta a una temperatura entre 10 °C y 50 °C para iniciar el proceso de transformación de CAP a HAP mediante el cual se formará una capa de crecimiento epitaxial cerrada de hidroxiapatita nanocristalina sobre la superficie del material del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, donde la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina formada en la superficie del material del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas,
c) detener la transformación separando el material sólido de la solución acuosa en un momento en que está presente un recubrimiento cerrado de al menos una capa nanocristalina de HAP, pero antes de que el proceso de transformación haya terminado por completo, y
d) opcionalmente esterilizar el material separado proveniente de la etapa c).
Se puede seleccionar un alcohol alifático de cadena corta adecuado del grupo que consiste en metanol, etanol, propanol y butanol.
Preferiblemente, el alcohol alifático de cadena corta es etanol.
Preferiblemente, la solución tampón de la etapa b) contiene del 20 al 60 %, más preferiblemente del 30 al 50 %, de un alcohol alifático de cadena corta.
Los parámetros de aspereza de la superficie externa gruesa homogénea de la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada sobre la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, en particular
- los parámetros de AFM: la rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM y la altura máxima promedio del perfil (Rz),
- los tamaños de las plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial de acuerdo con lo determinado por SEM y
- el volumen de poros entre 0.03 y 2 pm determinado por MIP se puede ajustar convenientemente cambiando el porcentaje de alcohol alifático de cadena corta en la solución tampón de la solución de transformación.
Cuanto mayor es ese porcentaje, menor es la rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM y la altura máxima promedio del perfil (Rz), menores son los tamaños de las plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial de acuerdo con lo determinado por SEM y el más pequeño es el volumen de poros entre 0.03 y 2 pm determinado por MIP.
La solución tampón de la etapa b) que contiene del 10 al 90 % de un alcohol alifático de cadena corta se obtiene mezclando una solución tampón acuosa con cantidades variables de un alcohol alifático de cadena corta. La solución tampón acuosa se elige de manera que el valor de pH de la solución de inmersión de la etapa b), que además contiene del 10 al 90 % de un alcohol alifático de cadena corta, sea casi neutro y permanezca estable durante todo el proceso de transformación, preferiblemente dentro de un intervalo de pH de 5.5 a 9.0, más preferiblemente de 7.0 a 8.0. El tampón puede ser cualquier tampón en el intervalo de pH anterior, pero preferiblemente es un tampón de fosfato con o sin calcio, magnesio y/o sodio.
Una solución tampón adecuada es p. ej., una solución acuosa 0.05 - 0.3 M de dihidrógeno fosfato de sodio (NaH2PO4) con un valor de pH de 7.3 a 7.6.
El intervalo de temperatura en la etapa b) está generalmente entre 10 °C y 50 °C, preferiblemente entre 25 °C y 45°C, más preferiblemente entre 35 °C y 40 °C.
Preferiblemente, la etapa b) se lleva a cabo a una temperatura de 35 °C a 40 °C en una solución tampón de fosfato de pH de 7.0 a 8.0 que contiene del 20 al 60 % de un alcohol alifático de cadena corta.
La preparación del material del núcleo de CAP sinterizado se puede realizar mediante métodos conocidos en la técnica que comprenden primero mezclar polvos de hidrógeno fosfato de calcio (CaHPO4), carbonato de calcio y/o hidróxido de calcio, luego calcinar y sinterizar la mezcla dentro de un intervalo de temperatura apropiado, proporcionando así un material del núcleo de CAP sinterizado a granel (véase, por ejemplo, Mathew M. et al., 1977, Acta. Cryst. B33: 1325; Dickens B. et al., 1974, J. Solid State Chemistry 10, 232; y Durucan C. et al., 2002, J. Mat. Sci., 37:963). Por lo tanto, se puede obtener un material del núcleo de TCP sinterizado a granel mezclando polvos de hidrógeno fosfato de calcio (CaHPO4), carbonato de calcio y/o hidróxido de calcio en proporción estequiométrica, calcinando y sinterizando la mezcla a una temperatura en el intervalo de 1200 - 1450 °C, preferiblemente alrededor de 1400 °C. También se puede obtener un material del núcleo de TTCP sinterizado a granel mediante el proceso descrito anteriormente.
El material de CAP sinterizado a granel preparado por tales métodos puede ser poroso con una porosidad de 2 a 80 % en volumen y una amplia distribución de poros. Los parámetros de porosidad se seleccionarán de acuerdo con la aplicación prevista del material de sustitución óseo de CAP/HAP.
El material del núcleo de CAP sinterizado utilizado en la etapa b) puede ser
- el material del núcleo de CAP sinterizado a granel preparado como se describió anteriormente,
- una partícula o granulado de material del núcleo de CAP sinterizado obtenido a partir del material del núcleo de CAP sinterizado a granel preparado como se describe anteriormente, utilizando métodos convencionales como trituración, molienda y/o molienda y tamizado, o
- una preforma de material del núcleo de CAP sinterizado que tiene la forma y el tamaño deseados, p. ej., un tornillo, un clavo, un pasador o una estructura que tiene el perfil de una parte del cuerpo óseo.
Dicha preforma de cualquier forma y tamaño deseados se puede obtener a partir del material del núcleo sinterizado a granel preparado como se describió anteriormente, mediante el uso de técnicas de creación de prototipos bien conocidas, tales como el fresado CNC o la impresión 3D (véase, por ejemplo, Bartolo P. et al., 2008, Bio-Materials and Prototyping Applications in Medicine, Springer Science New York, ISBN 978-0-387-47682-7, Landers R. et al., 2002, Biomaterials 23(23), 4437, Yeong W.-Y. et al., 2004, Trends in Biotechnology, 22 (12), 643 y Seitz H. et al., 2005, Biomed. Mater. Res. 74B (2), 782).
La etapa de inmersión b) induce en una primera fase una transición de fase de primer orden del material del núcleo de CAP y por lo tanto la nucleación de precursores de nanocristales de HAP. Durante la segunda fase, los precursores de HAP resultantes de la primera fase crecerán y establecerán una capa compuesta nanocristalina epitáctica cerrada (es decir, completamente recubierta). La primera capa de nanocristales de HAP debe ser uniforme, cerrada y epitácticamente conectada al material del núcleo de c Ap sinterizado.
Durante una tercera fase, la transición de fase de primer orden puede proceder dentro del material compuesto por una bicapa recién formada para transformar adicionalmente el material del núcleo de CAP sinterizado (TCP o TTCP) en HAP nanocristalina. Durante esta tercera etapa de transición de fase, los iones de calcio se liberarán durante un tiempo controlable mediante un proceso controlado de difusión lenta hasta que una parte del material del núcleo de c A p sinterizado se haya transformado en HAP nanocristalina. El grosor de la capa de HAP y, por lo tanto, la tasa de liberación de calcio puede controlarse mediante la variación del tiempo de transformación.
La capa de HAP nanocristalina que crece epitácticamente de espesor apropiado se preparará in vitro, deteniéndose la transformación de CAP en HAP antes de que se complete.
Tan pronto como el material de sustitución óseo de CAP/HAP se endurece in vivo, el proceso de transformación de CAP en HAP se reactivará por contacto con los fluidos corporales y el material de sustitución óseo funcionará como un sistema vivo formando nueva hidroxiapatita similar en tamaño y morfología al mineral óseo humano. Durante el proceso de transformación de la fase in vivo, los iones de calcio transportados se liberarán en el entorno local apoyando el equilibrio del calcio local, que es importante y beneficioso para los procesos de regeneración ósea.
Debido a los diferentes tiempos de regeneración de los defectos óseos en diferentes regiones del cuerpo cargadas, es importante que se pueda controlar la tasa de liberación de calcio. Esto se puede lograr mediante la variación del espesor de la capa de hidroxiapatita que crece epitácticamente.
La etapa c) es por lo tanto una etapa muy crítica. El tiempo de exposición en la solución acuosa de la etapa b) se basa en el espesor deseado de la capa de HAP. Es necesaria al menos una capa de HAP nanocristalina en orientación epitaxial. Es fundamental que la transformación de CAP en HAP no esté terminada.
El tiempo de exposición adecuado de acuerdo con el espesor deseado se puede calcular utilizando varias ecuaciones diferenciales termodinámicas bien conocidas por los expertos en la técnica de los fosfatos de calcio y la química del cemento y el hormigón.
Véase, por ejemplo: Pommersheim, J.C.; Clifton, JR (1979) Cem. Conc. Res.; 9:765; Pommersheim, JC; Clifton, JR (1982) Cem. Conc. Res.; 12:765; y Schlüssler, K.H. Mcedlov-Petrosjan, OP; (1990): Der Baustoff Beton, VEB Verlag Bauwesen, Berlín.
La transferencia de la solución de las ecuaciones diferenciales mencionadas anteriormente al sistema CAP/HAP permite la predicción de la transición de fase de CAP a HAP y el grosor de la capa de manera que la capa epitáctica de HAP se puede preparar de forma estable y reproducible.
La separación del material sólido de la solución acuosa normalmente se realiza mediante filtración y secado, utilizando técnicas bien conocidas en el arte.
La etapa de esterilización opcional d) se puede realizar mediante técnicas bien conocidas en el arte, tales como la radiación gamma o la radiación de rayos X.
Ventajas del material de sustitución óseo de CAP/HAP de la invención de la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 y el proceso de preparación del mismo.
Ese material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) de la invención con una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas muestra una mayor diferenciación
osteogénica de células madre mesenquimales fetales humanas (hMSC), en particular una mayor expresión de marcadores de diferenciación osteopontina (OPN) y osteocalcina (OCN), en comparación con el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) enseñado por el documento EP-B1-2445543 que tiene una superficie externa no homogénea que comprende grupos individuales de plaquetas de cristal planas y áreas lisas en el medio. Esta es una fuerte indicación de una respuesta osteogénica in vivo mejorada.
Esto está en línea con los resultados publicados por R.A. Gittens et al. en Biomaterials, 2011 May, 32(13): 3395-3403, que muestran que la introducción de estructuras a nanoescala en combinación con rugosidad a escala micro-submicro mejora la diferenciación de osteoblastos y la producción de factores locales, lo que a su vez indica el potencial para mejorar la osteointegración del implante in vivo.
El proceso de preparación del material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) de la invención permite ajustar convenientemente los parámetros de aspereza de la superficie externa gruesa homogénea de la capa cerrada epitácticamente crecida de hAp nanocristalina depositada sobre la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, en particular
- los parámetros de AFM: rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM y altura máxima promedio del perfil (Rz),
- los tamaños de las plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial de acuerdo con lo determinado por SEM y
- el volumen de poros entre 0.03 y 2 pm determinado por MIP,
ajustando el porcentaje de alcohol alifático de cadena corta en la solución tampón de la solución de transformación.
Cuanto mayor es ese porcentaje, menor es la rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM y la altura máxima promedio del perfil (Rz), menores son los tamaños de las plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial de acuerdo con lo determinado por SEM y el más pequeño es el volumen de poros entre 0.03 y 2 pm determinado por MIP.
Sumario de la invención
Como se estableció anteriormente, la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 divulga un material de masilla que comprende partículas o gránulos del sustituto óseo de CAP/HAP definido anteriormente en una matriz adecuada, que generalmente comprende polímeros naturales o sintéticos. Generalmente, las partículas o gránulos tienen un tamaño de 250 a 5000 pm, preferiblemente de 1000 a 2000 pm. No se enseña ningún polímero sintético o natural específico para la matriz de masilla.
Esa solicitud internacional no menciona ninguna tira, ningún tapón o ninguna mezcla granulada de ese sustituto óseo de CAP/HAP.
El solicitante ha encontrado ahora cómo preparar una masilla con propiedades de manipulación adecuadas que comprende partículas o gránulos del material de sustitución óseo de Ca P/HAP definido anteriormente en una matriz de colágeno y ha probado tal masilla en una fusión espinal posterolateral (PLF) de conejo.
El solicitante también ha descubierto cómo preparar una tira y un tapón de ese material de sustitución óseo de CAP/HAP en una matriz de colágeno y una nueva mezcla de granulado de ese material de sustitución óseo de CAP/HAP.
Por lo tanto, la invención se refiere a una matriz de colágeno que comprende partículas de un material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositado en la superficie externa del núcleo de c A p sinterizado, en el que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas.
Esta matriz de colágeno es útil en particular para formar un material de masilla, tira o tapón.
El colágeno puede ser un colágeno entrecruzado de forma natural que ha sido tratado con una solución ácida, normalmente a un pH de 2 a 5. Dicho tratamiento es útil para la molienda húmeda del colágeno con el fin de obtener una suspensión homogénea que pueda luego ser mezclada con las partículas del material de sustitución óseo de CAP/HAP, en un ambiente ácido, generalmente a un pH de 2 a 5, o en un ambiente alcalino, generalmente a un pH de 11 a 13. El procedimiento anterior permite dar a la matriz de colágeno las características de moldeabilidad y cohesión que se requieren para una masilla.
Un colágeno entrecruzado de forma natural adecuado con un alto grado de naturalidad se describe en la patente de Estados Unidos No. 5.837.278. Tal colágeno está disponible comercialmente bajo el nombre de Geistlich Bio-Gide® (Geistlich Pharma AG, Suiza).
El colágeno también puede ser colágeno atelopéptido obtenido por digestión enzimática de un colágeno entrecruzado naturalmente nativo con enzimas proteolíticas tales como tripsina o pepsina.
Cuando la matriz de colágeno se usa como una tira o un tapón, el colágeno es generalmente un colágeno entrecruzado de forma natural que ha sido rigidizado por entrecruzamiento físico usando un tratamiento deshidrotérmico (DHT) o, alternativamente, por entrecruzamiento químico, p. ej., utilizando EDC/NHS.
Generalmente, la matriz de colágeno comprende 60-97 % p/p de material de sustitución óseo y 3-40 % p/p de colágeno, preferiblemente 75-85 % p/p de material de sustitución óseo y 15-25 % p/p de colágeno.
Como se enseña en la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704, el material de sustitución óseo bifásico CAP/HAP definido anteriormente muestra una excelente capacidad para promover la formación ósea.
Generalmente, la superficie externa gruesa homogénea comprende plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada de plaquetas con tamaños (ancho y longitud) de 0.2 a 20 pm de acuerdo con lo determinado por SEM. Cuanto mayor sean los tamaños de las plaquetas, mayor será la aspereza de la superficie externa.
Preferiblemente, la superficie externa gruesa homogénea comprende plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada de plaquetas con tamaños de 0.5 a 5 pm de acuerdo con lo determinado por SEM.
Normalmente, esa superficie externa gruesa homogénea comprende plaquetas de hidroxiapatita de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada que contiene poros entre 0.03 y 2 pm de acuerdo con lo determinado por porosimetría de intrusión de mercurio (MIP). Cuanto mayor sea el volumen de poro entre 0.03 y 2 pm, mayor será la aspereza de la superficie externa.
Generalmente, esa superficie externa gruesa homogénea se puede caracterizar por AFM (microscopía de fuerza atómica) con una rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM en un intervalo de 50 a 400 nm y una altura máxima promedio del perfil (Rz) en un intervalo de 500 a 2000 nm.
Preferiblemente, la superficie externa gruesa homogénea puede caracterizarse por una rugosidad cuadrática media (Rq) derivada de AFM en un intervalo de 110 a 150 nm y una altura máxima promedio del perfil (Rz) en un intervalo de 550 a 750 nm.
Preferiblemente, ese porcentaje de HAP medido por XRD es de1.0 a 10.0 %, o de 2.0 a 5.0 %.
El núcleo de CAP sinterizado comprende fosfato tricálcico (TCP), en particular a-TCP (a-Ca3(PO4)2) o p-TCP (p-Caa(PO4)2), y/o fosfato tetracálcico (TTCP) Ca4(PO4)2O.
De acuerdo con una realización utilizada con frecuencia, el núcleo de CAP sinterizado consiste esencialmente en TCP, prefiriéndose a-TCP.
La capa de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina es estructuralmente casi idéntica al mineral óseo humano natural.
El material de sustitución óseo de CAP/HAP puede ser un material en partículas o granulado, teniendo las partículas o los gránulos el tamaño y la forma deseados. Generalmente, las partículas o gránulos tienen un tamaño de 250 a 5000 pm, preferiblemente de 500 a 2000 pm.
La matriz de colágeno anterior puede comprender una mezcla de partículas del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP anterior de acuerdo con la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 con un bajo contenido de HAP (como máximo 6.0 %) que son rápidamente reabsorbibles, favoreciendo así la formación de hueso nuevo, y partículas de un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP de acuerdo con el documento EP-B1-2445543 con un alto contenido de HAP (al menos 10.0 %) que son lentamente reabsorbibles, o partículas de un material derivado de hueso que se reabsorbe lentamente, teniendo tal material reabsorbible lentamente un efecto osteoconductor.
Un material de reabsorción lenta muy conocido derivado de hueso natural es Geistlich Bio-Oss®, que se fabrica a partir de hueso natural mediante un proceso descrito en la patente de Estados Unidos No. 5,167,961 produciendo un mineral óseo que retiene sustancialmente la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, mientras que tiene un contenido de impurezas orgánicas por debajo de 150 partes por millón y un contenido de proteína por debajo de 135 partes por millón.
La invención se refiere así a una matriz de colágeno que comprende:
- partículas de un material de sustitución óseo bifásico (CAP/HAP) (A) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas cristalinas planas, en el que el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 %, y
- partículas de un material de sustitución óseo (B) seleccionado del grupo que consiste en:
- un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano , en el que el % de HAP medido por XRD es del 10 al 40 %, o
- un mineral óseo derivado del hueso natural y que retiene sustancialmente la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, mientras que tiene un contenido de impurezas orgánicas por debajo de 150 partes por millón y un contenido de proteína por debajo de 135 partes por millón.
Preferiblemente, cuando esa matriz de colágeno se usa como material de masilla para la fusión espinal posterolateral (PLF):
- el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 % en las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) y
- las partículas de un material de sustitución óseo (B) son partículas de un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que el % de HAP medido por XRD es del 30 al 40 %.
Normalmente, cuando esa matriz de colágeno se usa como material de tapón oral:
- el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 % en las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) y
- las partículas de un material de sustitución óseo (B) son partículas de un mineral óseo derivado del hueso natural y que retienen sustancialmente la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, mientras que tienen un contenido de impurezas orgánicas por debajo de 150 partes por millón y un contenido de proteínas por debajo de 135 partes por millón.
En general, la proporción p/p de las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) con respecto a las partículas de un material de sustitución óseo (B) es de 0.1 a 9.9.
Preferiblemente, cuando esa matriz de colágeno se usa como material de masilla para PLF, la proporción p/p de las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) con respecto a las partículas de un material de sustitución óseo (B) es de 0.4 a1.0.
Preferiblemente, cuando esa matriz de colágeno se usa como material de tapón oral, la proporción p/p de las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) con respecto a las partículas de un material de sustitución óseo (B) es de 0.8 a 4.
Generalmente, esa matriz de colágeno se prepara mediante un proceso que comprende la dispersión de fibras de colágeno de un colágeno entrecruzado natural nativo en una solución ácida a un pH de 2 a 5 o en una solución básica a un pH de 11 a 13 para producir una suspensión de colágeno, mezclando esa suspensión de colágeno con el material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP anterior y homogeneización.
A continuación, el colágeno - suspensión de CAP/HAP normalmente se liofiliza y esteriliza mediante irradiación con rayos gamma o rayos X, o tratamiento con óxido de etileno.
Antes de la implantación, la masilla liofilizada y esterilizada generalmente se rehidrata con sangre o una solución salina isotónica.
La invención también se refiere a un proceso de preparación de la matriz de colágeno anterior para su uso como material de masilla, que comprende dispersar fibras de colágeno de un colágeno nativo entrecruzado naturalmente en una solución ácida a un pH de 2 a 5 para producir una suspensión de colágeno, mezclando y homogeneizando esa
suspensión de colágeno con partículas del material de sustitución óseo bifásico CAP/HAP anterior, como para producir una suspensión de colágeno-CAP/HAP, liofilizar esa suspensión y esterilizar mediante rayos gamma o irradiación de rayos X o etileno tratamiento de óxido
Preferiblemente, la suspensión de colágeno ácido se muele en húmedo en un molino coloidal, un molino mezclador o un molino cortador.
La invención también se refiere a una mezcla de granulado, en particular para usar como material de sustitución óseo, que es una mezcla de partículas del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP anterior de acuerdo con la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 con un bajo contenido de HAP (como máximo 6.0 %) que son rápidamente reabsorbibles, promoviendo así la formación de hueso nuevo, y partículas de un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP de acuerdo con el documento EP-B1-2445543 con un alto contenido de HAP (al menos 10.0 %) que son lentamente reabsorbibles o partículas de un material derivado de hueso natural que es lentamente reabsorbible, teniendo tal material lentamente reabsorbible un efecto osteoconductor.
Un material de reabsorción lenta muy conocido derivado de hueso natural es Geistlich Bio-Oss®, que se fabrica a partir de hueso natural mediante un proceso descrito en la patente de los Estados Unidos 5,167,961 produciendo un mineral óseo que retiene sustancialmente la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, mientras que tiene un contenido de impurezas orgánicas por debajo de 150 partes por millón y un contenido de proteína por debajo de 135 partes por millón.
Por lo tanto, la invención se refiere a una mezcla granulada que comprende:
- partículas de un material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositado en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, donde los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas, en el que el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 %, y - partículas de un material de sustitución óseo (B) seleccionado del grupo que consiste en:
- un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que el % de HAP medido por XRD es del 10 al 40 %, o
- un mineral óseo derivado del hueso natural y que retiene sustancialmente la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, mientras que tiene un contenido de impurezas orgánicas por debajo de 150 partes por millón y un contenido de proteína por debajo de 135 partes por millón.
Preferiblemente, en esa mezcla de granulado:
- el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 % en las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) y
- las partículas de un material de sustitución óseo (B) son partículas de un material de sustitución óseo bifásico CAP/HAP que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que el % de HAP medido por XRD es del 30 al 40 %.
En general, la proporción p/p de las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) con respecto a las partículas de un material de sustitución óseo (B) es de 0.1 a 9.9.
Descripción detallada de la invención
Breve descripción de los dibujos
La invención se describirá con mayor detalle a continuación con referencia a ejemplos ilustrativos de realizaciones preferidas de la invención y las figuras de los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1A representa una imagen de SEM del prototipo 1 (gránulos de 1-2 mm) de un material de sustitución óseo divulgado por el documento EP-B1-2445543 y preparado en el Ejemplo 1 que tiene un tiempo de transformación de 30 min en el que las áreas lisas representan aproximadamente el 70 % de la superficie externa total medida por SEM. La Figura 1B que representa una imagen de SEM del prototipo 2 (gránulos de 1-2 mm) de un material de sustitución óseo divulgado por el documento EP-B1-2445543 y preparado en el Ejemplo 1 que tiene un tiempo de transformación
de 40 min en el que las áreas lisas representan aproximadamente el 50 % de la superficie externa total medida por SEM.
Las Figuras 2A-2E representan imágenes de SEM del prototipo 3 (Figura 2A): 20 % de etanol, gránulo de 1-2 mm), prototipo 4 (Figura 2B): 30 % de etanol, gránulo de 1-2 mm), prototipo 5 (Figura 2C): 40 % de etanol, gránulo de 1-2 mm), prototipo 6 (Figura 2D): 50 % de etanol, gránulo de 1-2 mm) y el prototipo 7 (Figura 2E): 60 % de etanol, gránulo de 1-2 mm ) de materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención.
Todas las imágenes de SEM de la Figura 1 y las Figuras 2A-2E tienen un aumento de 3500.
La Figura 3A representa una imagen de SEM de una sección transversal del prototipo 5 (40 % de etanol, gránulo de 1-2 mm) a bajo aumento (1000x). La esquina inferior derecha muestra la superficie exterior del gránulo y el centro del gránulo se encuentra hacia la esquina superior izquierda.
La Figura 3B representa una imagen de SEM de una sección transversal del prototipo 5 (40 % de etanol, gránulo de 1-2 mm) con mayor aumento (14.000 x).
La Figura 4 representa imágenes de SEM (las dos imágenes superiores) e imágenes de AFM (las otras cuatro imágenes) de los prototipos 3a (izquierda: 20 % de etanol) y 6a (derecha: 50 % de etanol) de discos no porosos de materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención preparados en el Ejemplo 2.
Las Figuras 5A-5B representan las respuestas de la osteocalcina (OCN, Figura 5A) y la osteopontina (OPN, Figura 5B) de células madre mesenquimales humanas fetales (hMSC) en contacto con materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención en comparación con materiales de sustitución ósea de la técnica anterior en una prueba in vitro.
La Figura 6 representa diagramas de MIP de gránulos de 1-2 mm de los prototipos 3 (20 % de etanol), 5 (40 % de etanol) y 7 (60 % de etanol) de los gránulos de 1-2 mm de materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención preparados en el Ejemplo 2 y a-TCP puro producido como se describe en el Ejemplo 1.
La Figura 7 representa una radiografía de la columna vertebral de un conejo 12 semanas después de la implantación del prototipo de masilla de matriz de colágeno de acuerdo con la invención preparado en el Ejemplo 63).
La Figura 8 representa una fotografía de microscopía de fluorescencia de histología de resina de un procedimiento de PLF en un conejo con el prototipo de masilla de matriz de colágeno de acuerdo con la invención preparado en el Ejemplo 63) 12 semanas después de la implantación.
Los siguientes ejemplos ilustran la invención sin limitar su alcance.
Ejemplo 1. Preparación de materiales de sustitución ósea bifásicos de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) de acuerdo con el documento EP-B1-2445543.
Se preparó un material sinterizado a granel de alfa-TCP, gránulos porosos del mismo con un tamaño de partícula de1.0 -2.0 mm y gránulos transformados que tenían un revestimiento de HAP de crecimiento epitaxial de forma similar a los Ejemplos 1,2 y 4 del documento EP-B1-2445543.
Se mezclaron 364 g de polvo anhidro de fosfato dicálcico, 136 g de polvo de carbonato de calcio y 220 ml de agua desionizada durante 5 min a 700 rpm utilizando un agitador de laboratorio. La suspensión del proceso de mezcla se transfirió inmediatamente a una copa de platino estable a alta temperatura. La copa de platino llena se colocó en un horno frío. El horno se calentó a 1400 °C utilizando una velocidad de calentamiento de 100 °C por hora. Esta temperatura se mantuvo durante 12 horas y luego el horno se enfrió a 800 °C con una velocidad de enfriamiento de 500 °C por hora, luego se enfrió a 300 °C con una velocidad de enfriamiento de 125 °C por hora y finalmente se enfrió a temperatura ambiente al apagar el horno. El material sinterizado a granel (a-Ca3(PO4)2 en fase pura) se retiró del horno y de la copa de platino. El control de la pureza de fase se realizó mediante análisis de difracción de rayos X de polvo.
El producto a granel se trituró usando una trituradora de mandíbulas (las distancias de las mandíbulas variaron de 10 a 1 mm). Los gránulos producidos se tamizaron utilizando una máquina tamizadora e insertos de tamiz con aberturas de malla de 2 mm y 1 mm. Después del tamizado, los gránulos se enjuagaron con etanol para separar los residuos de polvo fino adsorbidos en los gránulos. Los gránulos porosos se secaron durante 1 hora a 80 °C en un secador de gabinete. La limpieza de las superficies de las partículas después del enjuague se controló mediante la observación de la superficie mediante microscopía electrónica de barrido.
Se preparó una solución tamponada adecuada para el proceso de recubrimiento y transformación de fase disolviendo 0.4 mol/l de dihidrogenofosfato de sodio (NaH2PO4) en agua destilada. El pH de la solución se ajustó a 7.45 a temperatura ambiente usando hidróxido de sodio (NaOH). Los gránulos producidos de acuerdo con los párrafos anteriores se sumergieron en la solución preparada y se almacenaron en un baño de agua bien templado (40 °C) durante 30 min (prototipo 1) respectivamente 40 min (prototipo 2). Después de la inmersión, los gránulos se enjuagaron 3 veces con agua destilada para detener el proceso de transformación de fases y eliminar los residuos de la solución tamponada. Los gránulos porosos se secaron a 100 °C en un secador de gabinete durante 2 horas.
Se realizó SEM con un aumento de 3500 x en gránulos del prototipo 1 y prototipo 2.
Como se desprende de las Figuras 1A y 1B, que representan imágenes de SEM de los prototipos 1 y2. la superficie externa de los gránulos no es homogénea y comprende grupos individuales (separados) de plaquetas de cristal planas que consisten en nanocristales HAP de crecimiento epitaxial y áreas lisas entre los cristales.
Al medir la superficie ocupada por los grupos individuales y las áreas lisas en las imágenes de SEM para cada uno de los prototipos 1 y 2, se determinó que las áreas lisas representan alrededor del 70 % de la superficie externa para el prototipo 1 y alrededor del 50 % de la superficie externa para el prototipo 2.
Ejemplo 2. Preparación de materiales de sustitución ósea bifásicos de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) de acuerdo con la invención de la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704.
1) Preparación de gránulos de material de sustitución óseo
Se produjeron gránulos porosos de a-TCP de fase pura de 1-2 mm de tamaño como se describió anteriormente en el Ejemplo 1.
La etapa de transformación de fase y recubrimiento se realizó en matraces de vidrio colocados en un baño de agua ajustado a 40 °C. El tampón de transformación fue una solución acuosa de dihidrogenofosfato de sodio (NaH2PO4) mezclada con diferentes proporciones de etanol. La molaridad de la solución acuosa de dihidrogenofosfato de sodio se varió entre 0.05 M y 0.3 M y el contenido de etanol entre 20 y 60 % p/p. El pH de la solución de transformación estaba entre 7.3 y 7.6.
Los matraces de vidrio se llenaron con el tampón de transformación y se añadieron gránulos de alfa-TCP en una proporción de 1:40 a 1:80 (gránulos a solución de transformación). Los gránulos se sumergieron en la solución de transformación a 40 °C durante un período de entre 24 y 72 horas. Después de la inmersión, los gránulos se enjuagaron 5 veces con agua desionizada (la proporción de gránulos con respecto al agua es de 1:10 con respecto al peso) y 2 veces con etanol (99.9%, la proporción de gránulos con respecto a etanol es de 1:10 con respecto al peso) para detener el proceso de transformación de fase y eliminar los residuos de la solución tamponada. Los gránulos porosos se secaron a 100 °C en un secador de gabinete durante 2 horas.
La morfología de la superficie después del proceso de recubrimiento y transformación de fase se observó mediante SEM.
La Figura 2 representa imágenes de SEM con un aumento de 3500 x del prototipo 3 (20 % de etanol), prototipo 4 (30 % de etanol), prototipo 5 (40 % de etanol), prototipo 6 (50 % de etanol) y prototipo 7 (60 % de etanol) de materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención. Puede verse comparando las Figuras 1A y 1B con la Figura2. que la superficie externa no homogénea de los prototipos 1 y 2 con los grupos individuales de plaquetas de cristal planas y áreas lisas entre ellas se reemplaza por una superficie externa gruesa homogénea sin ningún grupo de cristales individuales. La superficie externa gruesa homogénea está formada por una red entrelazada de plaquetas de hidroxiapatita que crecen epitácticamente. Los tamaños de las plaquetas individuales disminuyen aumentando el contenido de etanol en la solución de transformación de acuerdo con lo observado en el análisis de SEM, disminuyendo así la asperesa o rugosidad de la superficie externa.
La Figura 3A representa una imagen de SEM de una sección transversal del prototipo 5 (40 % de etanol, gránulos de 1-2 mm) a bajo aumento (1000 x). La esquina inferior derecha muestra la superficie exterior del gránulo y el centro del gránulo se encuentra hacia la esquina superior izquierda.
La Figura 3B representa una imagen de SEM de una sección transversal del prototipo 5 (40 % de etanol, gránulos de 1-2 mm) con mayor aumento (14.000 x) donde se pueden ver claramente las plaquetas de cristal planas individuales que son los bloques de construcción de la superficie gruesa.
No hay diferencia entre la superficie externa gruesa en el centro del gránulo y la superficie externa gruesa en la superficie exterior del gránulo.
Determinación de la distribución del tamaño de poro por porosimetría de intrusión de mercurio (MIP)
La distribución del tamaño de poro de los gránulos se determinó usando porosimetría de intrusión de mercurio (MIP). MIP es una técnica de caracterización estándar utilizada para determinar la distribución del tamaño de poro de los materiales porosos. La técnica es bien conocida en el arte y se describe, por ejemplo, en Gregg, S. J. y Sing, K. S. W., Adsortion, Surface Area and Porosity, 2a ed., Academic Press Inc. (1982), 173-190.
La Figura 6 representa diagramas MIP de los prototipos 3, 5 y 7 de materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención en comparación con a-TCP puro (producido de acuerdo con el ejemplo 1 y material del núcleo de los prototipos 3, 5 y 7). Todas las medidas se realizaron con gránulos de 1-2 mm.
Puede verse que la muestra de a-TCP puro no tiene poros en el intervalo de 0.03 a 2 |jm debido a su superficie lisa. Todos los materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención contienen poros en el intervalo de 0.03 a 2 jm debido a la naturaleza porosa de la superficie externa gruesa homogénea que está formada por una red entrelazada de plaquetas de hidroxiapatita que crecen epitácticamente. El volumen de poros de la superficie externa gruesa, que corresponde al área bajo la curva de MIP en el intervalo de 0.03 a 2 jm , depende de los tamaños de plaquetas individuales de la red entrelazada. Cuanto más grandes son las plaquetas individuales, mayor es el volumen de poros incluido en la red entrelazada. Por lo tanto, el volumen de poro incluido de la red entrelazada se puede correlacionar directamente con la aspereza de la superficie. Cuanto mayor sea el volumen de poro en el intervalo de 0.03 a 2 jm en el diagrama de MIP, mayor será la aspereza de la superficie. El prototipo 3 tiene el mayor volumen de poros (área bajo la curva) en el intervalo de 0.03 a 2 jm de los prototipos mostrados, seguido por los prototipos 5 y 7. Se confirma mediante el análisis de SEM en las Figuras 2A-2E que la aspereza de los prototipos está disminuyendo del prototipo 3 al prototipo 5 y 7.
2) Preparación de discos no porosos de material de sustitución óseo
Los gránulos de 1-2 mm de tamaño de a-TCP de fase pura producidos como se describe en el Ejemplo 1 anterior se molieron con un molino planetario durante 20 horas a 150 rpm para obtener un polvo fino. El polvo fino se llenó en un molde de prensado y se compactó con una prensa manual con una carga de 1 tonelada. El cuerpo verde se retiró del molde y se transfirió a un horno de alta temperatura. El horno se calentó a 1450 °C utilizando una velocidad de calentamiento de 250 °C por hora. Esta temperatura se mantuvo durante 24 horas y luego el horno se enfrió a 800 °C con una velocidad de enfriamiento de 500 °C por hora y luego se enfrió a temperatura ambiente con una velocidad de enfriamiento de 150 °C por hora. El material no poroso sinterizado a granel (a-Ca3(PO4)2 de fase pura) se retiró del horno. El control de la pureza de la fase se realizó mediante análisis de difracción de rayos X en polvo y las características de la superficie se analizaron mediante SEM. La transformación de fase y el recubrimiento de los discos preparados se realizó como se describió anteriormente en 1), con la única diferencia de que la relación en peso de a-TCP con respecto a la solución de transformación fue de 1 a 3.5.
Se prepararon así los prototipos 3a (20 % de etanol) y 6a (50 % de etanol) de materiales de sustitución ósea de acuerdo con la invención.
La morfología de la superficie después del proceso de recubrimiento y transformación de fase se observó mediante SEM. Los parámetros de rugosidad correspondientes se determinaron utilizando microscopía de fuerza atómica AFM.
Las imágenes de SEM en la Figura 4 confirman que la morfología de la superficie externa gruesa homogénea de los discos no porosos es idéntica a la superficie externa gruesa de los gránulos producidos con el contenido de etanol correspondiente del Ejemplo 2 párrafo 1 (prototipos 3 y 3a y prototipos 6 y 6a).
Microscopía de fuerza atómica (AFM)
Las mediciones de superficie a nanoescala se evaluaron usando microscopía de fuerza atómica (TT-AFM, taller de AFM) en modo de derivación. Los análisis de AFM se realizaron en atmósfera ambiente usando discos cilíndricos no porosos con un diámetro de 11 mm y una altura de 1 mm. Se utilizó una frecuencia de resonancia de 190 kHz y un radio de punta de hasta 10 nm. Cada análisis de AFM se realizó en un área de 50 jm * 50 jm y se escanearon tres muestras de cada grupo. Los datos originales se nivelaron en un plano para eliminar la inclinación mediante la aplicación de una corrección numérica y los valores medios de la raíz cuadrática media de la rugosidad (Rq) y la altura máxima promedio del perfil (Rz) se determinaron utilizando el software Gwyddion.
Una caracterización superficial similar de la superficie se describe, por ejemplo, en el documento US-2013-0045360-A1.
La Figura 4 representa imágenes de AFM de los prototipos 3a (20 % de etanol, lado izquierdo) y 6a (50 % de etanol, lado derecho) de discos no porosos preparados de acuerdo con la invención. Los valores de rugosidad derivados de AFM para los prototipos 3a y 6a se pueden encontrar en la siguiente Tabla 1.
Tabla 1
Como se ve en la Tabla1. el valor medio de la raíz cuadrada media de la rugosidad (Rq) disminuyó de 237 nm a 130 nm y la altura máxima promedio del perfil (Rz) disminuyó de 1391 nm a 630 nm al aumentar el contenido de etanol del 20% al 50%.
Ejemplo 3. Ensayo in vitro de diferenciación osteogénica de células madre mesenquimales fetales humanas (hMSC).
Para evaluar si los prototipos de material de sustitución óseo preparados en los Ejemplos 1 y 2 apoyan la diferenciación osteogénica, aproximadamente 200.000 hMSC aisladas de un fémur fetal humano después de 22 semanas de gestación (disponibles comercialmente de ScienCell: Catálogo #7500, Lote #6890 ) se sembraron en gránulos de 320 mg de esos prototipos de material de sustitución óseo y se cultivaron durante tres semanas. Los primeros siete días de cultivo se utilizó el medio de expansión de hMSC disponible comercialmente (MSCM Medium, Cat# 7501, ScienCell) para apoyar de manera óptima la proliferación celular. Durante los siguientes 14 días se cambió el medio a DMEM complementado con FBS al 10% y Penicilina/Estreptomicina. No se añadieron agentes osteogénicos adicionales al medio de cultivo celular. Después de tres semanas de cultivo de hMSC, se aisló el ARNm total, se transcribió en ADNc y se realizó una PCR cuantitativa en tiempo real. La expresión génica se calculó después del método AACT (véase Livak K.J. y Schmittgen T.D., Analysis of relative gene expression data using real time quantitative PCR and the 2-AACT method, 2001, Methods 2-AACT, 2001, Methods 25, pp. 402-408) usando GAPDH como un gen de mantenimiento. Se midió la expresión de los marcadores de diferenciación osteogénica osteopontina (OPN) y osteocalcina (OCN) para todos los prototipos de material de sustitución óseo en forma granular (1-2 mm) preparados en los Ejemplos 1 y 2.
Esas mediciones mostraron una expresión significativamente mayor de marcadores de diferenciación osteogénica OPN y OCN para los prototipos de material de sustitución óseo de acuerdo con la invención del Ejemplo 2 que para los prototipos de material de sustitución óseo de la técnica anterior del Ejemplo 1 (véanse las Figuras 5A-5B) .
Basándose en estos resultados in vitro, cabe esperar una respuesta osteogénica mejorada para los prototipos de materiales de sustitución ósea de acuerdo con esta invención in vivo. Ejemplo 4. Comparación del tamaño y la morfología de los cristales para los nanocristales de HAP del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP de la invención de la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 y mineral óseo humano. El análisis del tamaño de los cristales se realizó utilizando como en el documento EP-B1-2445543 un refinamiento de los datos de difracción de rayos X aplicando el método de Bragg en muestras del prototipo 3 y en mineral óseo humano natural.
La invención y el mineral óseo humano tienen la misma morfología y el mismo tamaño de cristal.
Véase la Tabla 2 a continuación.
Tabla 2
Ejemplo 5. Preparación de una matriz de colágeno de acuerdo con la invención que comprende partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP que contiene un 3.0 % p/p de HAP de acuerdo con la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704.
1) Preparación de un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP de absorción rápida que contiene 3.0 % p/p de HAP
Se produjeron gránulos porosos de 0.5 - 2 mm de tamaño de material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio /hidroxiapatita (CAP/HAP) de acuerdo con la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 mediante un proceso similar al descrito en el Ejemplo 2 anterior. El tampón de transformación fue una solución 0.1 M de dihidrogenofosfato de sodio (NaH2PO4) que contenía 50 % de etanol. El contenido de HAP proveniente de la transformación de la superficie medido por XRD fue de 3.0 % p/p.
2) Preparación de una matriz de colágeno de acuerdo con la invención para su uso como masilla
Se dispersó una cantidad seleccionada de fibras de colágeno (3 % p/p) en agua desionizada. La fuente de las fibras de colágeno para producir el material de masilla era la misma que en el producto comercialmente disponible Geistlich Bio-Gide® de Geistlich Pharma AG. Posteriormente, el valor de pH de la suspensión se ajustó con una solución de ácido clorhídrico 2 M a pH = 3.5. Luego, la suspensión se molió en húmedo utilizando un molino coloidal. En una etapa siguiente, los gránulos de material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP preparado en 1) anterior se añadieron a la suspensión de colágeno con una proporción de 80 % p/p de material de sustitución óseo y 20 % p/p de colágeno. La suspensión se homogeneizó después de añadir el material de sustitución óseo a mano con una espátula. Luego, la suspensión se llenó en moldes metálicos (23 mm x 23 mm x 6 mm) y luego se liofilizó (congelación a -40 °C, secado primario a -5 °C y 300 pbar durante 24 h, secado secundario a 20 °C) y 10 pbar durante 11 h). El material liofilizado se esterilizó con radiación de rayos X.
Se obtuvo un prototipo de masilla con buenas propiedades de manejo por rehidratación con sangre o una solución salina isotónica.
Procedimiento para evaluar las propiedades de manipulación de los prototipos de masilla:
Los materiales de masilla se pusieron en contacto con una cantidad específica de sangre heparinizada y luego el protocolo de prueba incluyó las siguientes etapas:
1. Humectabilidad: La espuma se puede humedecer con sangre heparinizada en 4 min (sin manipulación).
2. Exprimir: se puede exprimir sangre adicional.
3. Adhesividad: La masa de masilla no se pega a los guantes ni a los instrumentos.
4. Cohesión: La masilla es cohesiva y no se deshace.
5. Moldeabilidad: la masilla moldeable se puede conformar fácilmente en la forma deseada (bola como forma más desafiante).
6. Resistencia a la presión: el material no fue empujado hacia un lado al aplicar presión.
3) Preparación de una matriz de colágeno de acuerdo con la invención para uso como tira o tapón
El material liofilizado obtenido en 2) de este ejemplo anterior se sometió a un tratamiento deshidrotérmico (DHT) a 0.1 10 mbar y 80-140 °C durante 12-96 horas. Para obtener el material del tapón, los moldes metálicos en 2) de este ejemplo fueron de forma cilíndrica o cónica con un diámetro de 8 a 12 mm y una profundidad de 8 a 16 mm.
Ejemplo 6. Preparación de una matriz de colágeno que comprende una mezcla de partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP de acuerdo con la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 que contiene 3.0 % p/p de HAP y partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP de acuerdo con el documento EP-B1-2445543 que contiene 35 % p/p de HAP.
1) Preparación de un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP de reabsorción lenta de acuerdo con el documento EP-B1-2445543 que contiene 35 % de HAP
Se produjeron gránulos porosos de 0.5 - 2 mm de tamaño del material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) de acuerdo con el proceso descrito en el documento EP-B1-2445543. El tampón de transformación fue una solución 0.15 M de dihidrogenofosfato de sodio (NaH2PO4) con un pH de 7.45 ± 0.1. Los gránulos de alfa-TCP se sumergieron en la solución de transformación a 40 °C durante 24 horas. Después de la transformación de la superficie, los gránulos se lavaron y secaron en una secadora de gabinete. El contenido de HAP procedente de la transformación de la superficie medido por XRD fue del 35 % p/p.
2) Preparación de una mezcla de granulado, mezcla de partículas de absorción rápida y de absorción lenta de material de sustitución óseo bifásico
Partículas porosas de 0.5 - 2 mm de tamaño del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP de acuerdo con la solicitud de patente internacional PCT WO-2019/115704 que contiene 3.0 % p/p de HAP preparado en el Ejemplo 5 bajo el número 1), y partículas porosas de tamaño 0.5 - 2 mm del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP de acuerdo con el documento EP-B1-2445543 que contenía 35% p/p de HAP preparado en este Ejemplo bajo el numeral 1) anterior en una relación p/p de 40:60. La mezcla de granulado se homogeneizó en un mezclador agitador Turbula.
3) Preparación de una matriz de colágeno de acuerdo con la invención para su uso como masilla
Se dispersó una cantidad seleccionada de fibras de colágeno de Geistlich Bio-Gide® (3% p/p) en agua desionizada. Posteriormente, el valor de pH de la suspensión se ajustó con una solución de ácido clorhídrico 2 M a pH = 3.5. Luego, la suspensión se molió en húmedo utilizando un molino coloidal. En una etapa siguiente, la mezcla granulada de material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP preparado en este ejemplo bajo el numeral 2) anterior se añadió a la suspensión de colágeno con una proporción de 80% p/p de material de sustitución óseo y 20% p/p de colágeno. La suspensión se homogeneizó después de añadir el material de sustitución óseo a mano con una espátula. Luego, la suspensión se llenó en moldes metálicos (23 mm x 23 mm x 6 mm) y luego se liofilizó (congelación a -40 °C, secado primario a -5 °C y 300 pbar durante 24 h, secado secundario a 20 °C y 10 pbar durante 11 h). A continuación, el material se esterilizó con radiación de rayos X.
4) Preparación de una matriz de colágeno de acuerdo con la invención para uso como tira o tapón
El material liofilizado obtenido en 3) de este ejemplo anterior se sometió a un tratamiento deshidrotérmico (DHT) a 0.1 10 mbar y 80-140 °C durante 12 - 96 horas. Para obtener el material del tapón, los moldes metálicos en 3) de este Ejemplo fueron de forma cilíndrica o cónica con un diámetro de 8 a 12 mm y una profundidad de 8 a 16 mm.
Ejemplo 7. Ensayo de una masilla de acuerdo con la invención en un modelo de fusión espinal posterolateral (PLF) de conejo
La matriz de colágeno obtenida en el Ejemplo 63) anterior se probó como una masilla en el modelo PLF de conejo divulgado por W.R. Walsh et al., 2009, Eur. Spine J. 18:1610-1620, comparativamente con la masilla MastergraftMC (gránulos de fosfato de calcio bifásico en una matriz de colágeno, comercializada por Medtronic) y la masilla Actifuse ABX (hidroxiapatita sustituida con Si en matriz de poloxámero, comercializada por Baxter).
• La masa fusionada era radiológicamente claramente visible para cada una de esas masillas 12 semanas después de la implantación. La masilla Mastergraft mostró una mayor tasa de degradación.
Véase la Figura 7 donde la masa de fusión es claramente visible para la masilla de acuerdo con la invención.
• Como se muestra en la Figura 8, las partículas del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que contenía 3.0 % p/p de HAP se reabsorbieron más rápidamente que las partículas del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que contenía 35% p/p de HAP (que parecen más grandes en tamaño y más uniformes en forma en la Figura 8), proporcionando espacio para el crecimiento interno de hueso nuevo.
• En la Figura 8 se puede observar la formación de hueso nuevo a través del defecto.
Claims (15)
1. Una matriz de colágeno que comprende partículas de un material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas.
2. Una matriz de colágeno de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el colágeno es un colágeno entrecruzado naturalmente que ha sido tratado con una solución ácida.
3. Una matriz de colágeno de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el colágeno es un colágeno entrecruzado de forma natural que ha sido entrecruzado físicamente mediante tratamiento deshidrotérmico (DHT) o entrecruzado químicamente.
4. Una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende 60-97 % p/p de material de sustitución óseo y 3-40 % p/p de colágeno.
5. Una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que en el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP) la superficie gruesa comprende plaquetas de hidroxiapatita nanocristalina de crecimiento epitaxial que forman una red entrelazada de plaquetas con tamaños de 0.2 a 20 |jm de acuerdo con lo determinado por microscopía electrónica de barrido (SEM).
6. Una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que en el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP), la superficie externa gruesa homogénea comprende plaquetas de hidroxiapatita que crecen epitácticamente formando una red entrelazada que contiene poros entre 0.03 y 2 jm de acuerdo con lo determinado por la porosimetría de intrusión de mercurio (MIP).
7. Una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que en el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP), la superficie externa gruesa homogénea se caracteriza por microscopía de fuerza atómica (AFM) con rugosidad cuadrática media Rq derivada de AFM en un intervalo de 50 a 400 nm y una altura máxima promedio del perfil de Rz en un intervalo de 500 a 2000 nm.
8. Una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que, en el material de sustitución óseo bifásico de fosfato de calcio/hidroxiapatita (CAP/HAP), el porcentaje de HAP es de 1.0 a 10.0 % medido por XRD.
9. Una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende:
- partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas, en el que el % de HAP medido por x Rd es de 2.0 a 6.0 %, y
- partículas de un material de sustitución óseo (B) seleccionado del grupo que consiste en:
- un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que el % de HAP medido por XRD es del 10 al 40 %, y
- un mineral óseo derivado de hueso natural y que retiene la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, mientras que tiene un contenido de impurezas orgánicas inferior a 150 partes por millón y un contenido de proteína inferior a 135 partes por millón.
10. Una matriz de colágeno de acuerdo con la reivindicación 9, en la que
- el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 % en las partículas de un material de sustitución óseo CAP/HAP (A), y
- las partículas de un material de sustitución óseo (B) son partículas de un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que el % de HAP medido por XRD es del 30 al 40 %.
11. Una matriz de colágeno de acuerdo con la reivindicación 9, en la que
- el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 % en las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) y
- las partículas de un material de sustitución óseo (B) son partículas de un mineral óseo derivado del hueso natural y que conservan la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, aunque tienen un contenido de impurezas orgánicas inferior a 150 partes por millón y un contenido de proteínas inferior a 135 partes por millón.
12. Una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en la que la proporción p/p de las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) con respecto a las partículas de un material de sustitución óseo (B) es de 0.1 a 9.9.
13. Un proceso de preparación de una matriz de colágeno de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 y 4 a 12 para su uso como masilla, que comprende dispersar fibras de colágeno de un colágeno nativo entrecruzado naturalmente en una solución ácida a un pH de 2 a 5 tal como para producir una suspensión de colágeno, mezclar y homogeneizar esa suspensión de colágeno con partículas del material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP anterior, tal como para producir una suspensión de colágeno/CAP/HAP, liofilizar y esterilizar esa suspensión mediante rayos gamma o irradiación de rayos X o tratamiento con óxido de etileno.
14. Una mezcla de granulados que comprende una mezcla de:
- partículas de un material de sustitución óseo bifásico (CAP/HAP) (A) que comprende un núcleo de CAP sinterizado y una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que la capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado tiene una superficie externa gruesa homogénea que comprende plaquetas de cristal planas, en el que el % de HAP medido por XRD es de 2.0 a 6.0 %, y
- partículas de un material de sustitución óseo (B) seleccionado del grupo que consiste en:
- un material de sustitución óseo bifásico de CAP/HAP que comprende un núcleo de CAP sinterizado y al menos una capa cerrada de crecimiento epitaxial de HAP nanocristalina depositada en la superficie externa del núcleo de CAP sinterizado, por lo que los nanocristales de crecimiento epitaxial tienen el mismo tamaño y morfología que el mineral óseo humano, en el que el % de HAP medido por XRD es del 10 al 40 %, y
- un mineral óseo derivado de hueso natural y que retiene la estructura cristalina original y la microestructura mineral del hueso natural, mientras que tiene un contenido de impurezas orgánicas inferior a 150 partes por millón y un contenido de proteína inferior a 135 partes por millón.
15. Una mezcla granulada de acuerdo con la reivindicación 14, en la que la proporción p/p de las partículas de un material de sustitución óseo de CAP/HAP (A) con respecto a las partículas de un material de sustitución óseo (B) es de 0.1 a 9.9.
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60220056A (ja) * | 1984-04-18 | 1985-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 人工歯 |
| CA1260391A (en) * | 1985-03-28 | 1989-09-26 | Karl A. Piez | Xenogeneic collagen/mineral preparations in bone repair |
| US4865602A (en) | 1986-11-06 | 1989-09-12 | Collagen Corporation | Gamma irradiation of collagen/mineral mixtures |
| DE3711426A1 (de) | 1987-04-04 | 1988-10-13 | Mtu Muenchen Gmbh | Implantat mit bioaktivem ueberzug |
| GB8813033D0 (en) | 1988-06-02 | 1988-07-06 | Geistlich Soehne Ag | Chemical compound |
| WO1993016657A1 (en) | 1992-02-28 | 1993-09-02 | Collagen Corporation | Injectable ceramic compositions and methods for their preparation and use |
| US5763092A (en) | 1993-09-15 | 1998-06-09 | Etex Corporation | Hydroxyapatite coatings and a method of their manufacture |
| GB9400163D0 (en) | 1994-01-06 | 1994-03-02 | Geistlich Soehne Ag | Membrane |
| IT1288038B1 (it) | 1996-04-30 | 1998-09-10 | Flametal S P A | Procedimento per la preparazione di rivestimenti di idrossiapatite |
| US6338752B1 (en) | 2000-04-20 | 2002-01-15 | Purzer Pharmaceutical Co., Ltd. | α-TCP/HAP biphasic cement and its preparing process |
| US20030026770A1 (en) | 2001-07-25 | 2003-02-06 | Szymaitis Dennis W. | Periodontal regeneration composition and method of using same |
| US20070026030A1 (en) | 2005-07-27 | 2007-02-01 | Berkeley Advanced Biomaterials, Inc. | Method of preparing rheological materials for bone and cartilage repair |
| EP2079401B1 (en) | 2006-10-24 | 2019-05-22 | Biomet 3i, LLC | Deposition of discrete nanoparticles on a nanostructured surface of an implant |
| US8734524B2 (en) * | 2009-06-23 | 2014-05-27 | Geistlich Pharma Ag | Bone substitute material |
| WO2011094604A1 (en) | 2010-01-29 | 2011-08-04 | Georgia Tech Research Corporation | Surface modification of implant devices |
| US9107983B2 (en) | 2010-10-27 | 2015-08-18 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Osteoconductive matrices comprising statins |
| DK2654816T3 (en) | 2010-12-22 | 2015-03-23 | Geistlich Pharma Ag | BONE SUBSTITUTE MATERIAL |
| GB201122405D0 (en) | 2011-12-23 | 2012-02-08 | Univ Aberdeen | Calcium phosphate material |
| ES2709324T3 (es) | 2013-05-15 | 2019-04-16 | Euroresearch Srl | Polvo de colágeno, composición y uso |
| NL2011195C2 (en) | 2013-07-18 | 2015-01-21 | Xpand Biotechnology B V | Method for producing an osteoinductive calcium phosphate and products thus obtained. |
| EP2826495A1 (en) | 2013-07-19 | 2015-01-21 | Geistlich Pharma AG | Biomimetic collagen-hydroxyapatite composite material |
| JP2016011247A (ja) * | 2014-06-03 | 2016-01-21 | 株式会社豊田中央研究所 | 板状リン酸化合物粒子、それを含む板状リン酸化合物粉体、及び、板状リン酸化合物粉体の製造方法、並びに板状リン酸化合物粉体を用いた結晶配向アパタイトの製造方法 |
| CN106046399A (zh) * | 2016-07-20 | 2016-10-26 | 太原理工大学 | 一种壳聚糖微球表面矿化的制备方法 |
| CN106754665A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 浙江大学 | 促进间充质干细胞分化的微纳米拓扑结构制备及分化方法 |
| CN111465418B (zh) | 2017-12-14 | 2021-07-09 | 盖斯特里希医药公司 | 骨替代材料 |
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