ES2949193T3

ES2949193T3 - Composicion de alpha-TCP, silicato y aminoacido fosforilado

Info

Publication number: ES2949193T3
Application number: ES17772726T
Authority: ES
Inventors: Philip Procter; Håkan Engqvist; Michael Pujari-Palmer; Gerard Insley
Original assignee: Biomimetic Innovations Ltd
Current assignee: Biomimetic Innovations Ltd
Priority date: 2016-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: CN110062635A; US20200038545A1; EP3518995C0; SE1651271A1; EP3518995B1; CN110062635B; EP4233923A1; EP3518995A1

Abstract

La presente invención se refiere a una composición acuosa que comprende una solución acuosa, α-TCP, un compuesto de silicato y un aminoácido fosforilado. La composición tiene una resistencia mecánica mejorada y se aplica fácilmente y puede usarse como adhesivo tisular, implante o relleno. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Composición de a-TCP, silicato y aminoácido fosforilado

Campo de la invención

La presente invención se refiere a una composición de a-TCP, un compuesto de silicato y un aminoácido fosforilado donde la composición puede usarse como un adhesivo o un implante como se define por las reivindicaciones. La invención se refiere además a un kit y a una composición adecuados para el tratamiento de tejidos.

Antecedentes

Los fosfatos de calcio (CaP) y en particular la hidroxiapatita (Ca10(PO₄)6(OH)₂, HA), es un mineral que se usa ampliamente en aplicaciones médicas debido a su similitud con los componentes minerales del hueso y los dientes y su biocompatibilidad. Además, la hidroxiapatita no es tóxica, es biocompatible y bioactiva. Esto significa que la hidroxiapatita no es dañina y no se reconoce como un cuerpo extraño y, por otro lado, que puede tener efectos positivos en la remodelación del hueso. Por lo tanto, la hidroxiapatita se ha usado ampliamente en la reparación ósea y como vehículo de administración de fármacos/genes, catalizador, agente de adsorción/intercambio de iones, agente fotoeléctrico, etc. Las nanopartículas reabsorbibles (es decir, partículas que pueden disolverse in vivo) son de especial interés para una serie de aplicaciones, p. ej., rellenos de huecos óseos, vehículos de administración de fármacos, desensibilización de túbulos dentinarios, etc.

El campo de los biomateriales incluye la fijación de implantes a tejidos, así como la reparación de tejidos. La resistencia mecánica limitada de los implantes en adhesivos de combinación sigue siendo un problema en el campo de los implantes y los biomateriales. La reparación de tejidos blandos u órganos internos con adhesivos tampoco ha tenido éxito en general. US2012288446 (US'446) divulga un adhesivo que comprende un compuesto de metal multivalente, un compuesto que comprende un oligómero de fosfoserina o un polímero con caperuza de fosfoserina en donde el último compuesto está presente en un 10-90 % en peso. US'446 divulga datos experimentales usando fosfato tetracálcico (TTCP) como compuesto de metal multivalente y fosfoserina-etilenglicol-diglicidil-fosfoserina, por ejemplo, y obtiene una resistencia adhesiva de hasta 3,76 MPa cuando se adhiere al hueso.

US20130122057 (US'057) divulga una composición restauradora de huesos que comprende especies de fosfato de aminoácidos, un compuesto de metal multivalente y un material de vidrio bioactivo que contiene grupos funcionales iónicos. US'057 divulga ejemplos usando una composición que comprende TTCP como el compuesto de metal multivalente y fosfoserina junto con varias cantidades de vidrio Combeite Bioactive y agua y lo adhieren al hueso. Las resistencias al cizallamiento obtenidas variaron entre 0,75-2,13 MPa.

US8765189 (US'189) enseña una composición adhesiva que comprende un compuesto de metal multivalente y un compuesto similar a la fosfoserina en una cantidad de 10-90 % en peso. US'189 divulga una resistencia al cizallamiento de la adhesión al hueso cortical después de 5 minutos de 130-890 kPa cuando se usa TTCP como el compuesto de metal multivalente y varios compuestos fosforilados y de 650 kPa cuando se usa a-TCP y fosfoserina.

Aunque hay varios adhesivos tisulares disponibles hoy en día en el mercado, ninguno de ellos es un sellador o incluso adhesivo ideal. Los cianoacrilatos han mostrado una buena adhesión, pero han mostrado una respuesta inflamatoria durante la degradación. Los pegamentos de fibrina tienen baja fuerza adhesiva, pero son más biocompatibles. Otros adhesivos luchan con los altos costos y los largos tiempos de curado o la falta de adaptación del tiempo de curado dependiendo del tejido y la situación. El adhesivo para tejidos blandos contiene habitualmente fibrina o gelatina y otros diversos polisacáridos.

Aún así, los adhesivos no pueden soportar ninguna fuerza de cizallamiento importante y ninguno de ellos ha mostrado o implicado que funcionarían también en tejidos blandos. Por lo tanto, existe la necesidad de una composición que pueda usarse como adhesivo tisular, especialmente para tejidos blandos, que también proporcione una alta resistencia al cizallamiento.

Breve resumen de la invención

El objetivo de la presente invención es superar los inconvenientes de la técnica anterior. Por lo tanto, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a una composición acuosa según la reivindicación 1.

En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a un adhesivo tisular biológico.

En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un relleno óseo.

En un cuarto aspecto, la presente invención se refiere a un implante dental.

En un quinto aspecto, la presente invención se refiere a un kit para preparar la composición según la presente invención que comprende al menos dos recipientes en donde uno cualquiera de los recipientes del kit puede contener cualquiera de una solución acuosa, el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato o el a-TCP o una combinación de los mismos, con la condición de que tanto el aminoácido fosforilado como el a-TCP no pueden estar presentes en el mismo recipiente que la solución acuosa; y en donde la cantidad de solución acuosa, aminoácido fosforilado, compuesto de silicato y a-TCP en los recipientes es tal que cuando se mezclan se obtiene la composición según la presente invención.

En un sexto aspecto, la presente invención se refiere a una jeringa que comprende al menos dos compartimentos en donde uno cualquiera de los compartimentos de la jeringa puede contener cualquiera de una solución acuosa, el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato o el a-TCP o una combinación de los mismos, con la condición de que tanto el aminoácido fosforilado como el a-TCP no pueden estar presentes en el mismo compartimento que la solución acuosa; en donde la cantidad de solución acuosa, aminoácido fosforilado, compuesto de silicato y a-TCP en los compartimentos es tal que cuando se mezclan se obtiene la composición según la presente invención; y en donde la jeringa comprende además un dispositivo mezclador configurado para mezclar los componentes de los al menos dos compartimentos.

Todas las realizaciones presentadas en la presente memoria se refieren a todos los aspectos de la presente invención.

Breve descripción de las figuras

Figura 1. Vista esquemática de la estructura química de la interacción calcio-fosfoserina

Figura 2. Tabla de composición química (tejido duro). Cizallamiento cortical (para la adhesión de hueso a hueso) después de 24 horas en solución salina tamponada con fosfato, 37 °C.

Figuras 3A-D. Ampliaciones de las regiones A-D que se muestran en la Figura 2 para la adhesión de hueso a hueso.

Figura 4. Tabla de composición química (tejido blando). Cizallamiento de la junta de la piel (adhesión de tejido blando a tejido blando) después de 1,5 horas en 100 % de humedad, 37 °C.

Figuras 5A-C. Tabla de composición química para la adhesión metal a metal, en este caso aluminio. Tiempo de curado 24 horas en solución salina tamponada con fosfato, 37 °C. Estas ampliaciones muestran los valores máximos de cizallamiento para las regiones correspondientes a las regiones B-D mostradas en la Figura 3 para la adhesión de hueso a hueso.

Figura 6. Tiempo de curado para la formulación A de silicato mixto (25 % en peso de Pser, 58 % en peso de aTCP y 17 % en peso de cemento gris Portland (% de contenido sólido) con 17 % de líquido (% en peso total)). Tiempo de curado por cizallamiento cortical (curado en agua destilada a 21 °C), fuerza normalizada a la resistencia a las 24 horas.

Figura 7. Tiempo de curado para la formulación B de silicato mixto (56 % en peso de Pser, 35 % en peso de aTCP y 9 % en peso de cemento blanco Portland (% de contenido sólido) con 17 % de líquido (% en peso total)) (tejido blando). Tiempo de curado por cizallamiento de la piel (curado en 100 % de humedad a 21 °C), fuerza normalizada a la resistencia a las 1,5 horas.

Figura 8. Resistencia adhesiva por contenido de agua, cemento gris Portland (mezcla de silicatos dicálcicos y tricálcicos donde los elementos mayoritarios son SiO²(19,5 %), AbO₃(5,2 %) y CaO (63,9 %)) (tejido duro). Resistencia al cizallamiento cortical con contenido de agua creciente (curado en agua destilada a 21 °C), fuerza normalizada a la resistencia en el contenido de agua más bajo.

Figura 9. Resistencia adhesiva por contenido de agua, cemento gris Portland (tejido blando). Resistencia al cizallamiento de la piel con contenido de agua creciente (curado en 100 % de humedad a 21 °C), fuerza normalizada a la resistencia en el contenido de agua más bajo.

Figura 10. Resistencia a la adherencia (cizallamiento) del cemento gris Portland y sin mezclar (tejido duro). Resistencia al cizallamiento cortical (24 horas, 100 % de humedad, 21 °C) con silicatos de calcio mixtos, silicato tricálcico o silicato dicálcico.

Figura 11. Resistencia de la adherencia al tejido propio (cizallamiento de solapado) del cemento blanco Portland (mezcla de silicatos dicálcicos y tricálcicos donde los elementos mayoritarios son SiO₂(24,5 %), AbO₃(2,1 %) y CaO (69,1 %)) (tejido blando). Resistencia al cizallamiento del solapado de los tejidos blandos (tiempo de curado de 90 minutos a 37 °C) adheridos al tipo de tejido propio. La fuerza de la unión fue mayor que la fuerza cohesiva del tejido para el hígado y el corazón, como lo indica un signo ">", lo que indica que la precisión está limitada por la resistencia a la falla de la unión del tejido al instrumento (el tejido se rompe del dispositivo de fijación antes de que falle la unión adhesiva). La formulación adhesiva incluía silicato de calcio mixto.

Figura 12. Resistencia de adherencia (cizallamiento) del propio tejido del cemento gris Portland (tejido duro). Resistencia al cizallamiento del tejido duro (24 horas, 100 % de humedad, 21 °C) con silicato de calcio mixto. Figura 13. Resistencia de adherencia (cizallamiento) por tipo de líquido/disolvente de cemento gris Portland (tejido duro). Efecto del tipo de líquido sobre la resistencia al curado del hueso cortical (prueba de cizallamiento, formulación de silicato mixto, curado durante 24 horas en agua destilada a 21 °C).

Figura 14A. Fuerza de extracción del cemento gris Portland y tornillos en modelos de aumento de hueso esponjoso (tejido duro). Fuerza de extracción de tornillos ortopédicos de hueso esponjoso aumentado (curado a 21 °C, 100 % de humedad, 24 horas).

Figura 14B. Fuerza de cizallamiento (empuje) interfacial del cemento gris Portland en cizallamiento plut de hueso esponjoso (tejido duro) (curado a 21°C, 100 % de humedad, 2 horas).

Figura 15. Resistencia de adherencia del hueso cortical a biomateriales de uso común, con cemento gris Portland (mezcla de silicatos dicálcicos y tricálcicos) (tejido duro). Reactividad de varias sales iónicas con fosfoserina, probada en el rango de 20-80 % de fosfoserina (% en peso).

Figura 16. Retardo del tiempo de trabajo del cemento gris Portland por citrato de sodio (SC) o ácido cítrico (CA). Figura 17. Distribución del tamaño de partícula de los polvos determinada por tamizado.

Figura 18. Supervivencia de células de fibroblastos humanos después de la exposición a extractos de lixiviación.

Descripción detallada de la invención

En la presente solicitud, la palabra "solución acuosa" también abarca agua y agua de cualquier pureza. El agua puede ser, pero no se limita a, agua del grifo, agua destilada o agua desionizada. La solución acuosa también puede ser un tampón tal como PBS o cualquier tampón salino adecuado.

La composición

La composición según la presente invención es una composición acuosa que comprende una solución acuosa, a-TCP, un compuesto de silicato y un aminoácido fosforilado como se define en la reivindicación 1.

Los presentes inventores han descubierto que esta composición proporciona una resistencia mecánica mejorada y un fácil manejo. También se ha mostrado que la composición es adecuada para adherir tejido blando a tejido duro o a un implante o armazón sintético, pero también tejido blando a tejido blando. Esta última es una necesidad sentida desde hace mucho tiempo dentro del campo y la presente invención no solo facilita la adherencia de tejido blando a tejido blando, sino que la resistencia mecánica del adhesivo es inesperadamente alta.

Sorprendentemente, los presentes inventores encontraron que las mejoras de la presente composición solo eran ciertas para a-TCP, pero no para p-TCP. El a-TCP se puede usar en cualquier forma o figura, pero preferiblemente en forma de un polvo que tiene un tamaño medio de partícula de 5-5.000 nm, tal como 20 nm o más, 50 nm o más, 100 nm o más, o 300 nm o más, o 500 nm o más, u 800 nm o más, o 3.000 nm o menos, o 1.500 nm o menos, o 1.000 nm o menos. Las partículas pueden ser esféricas o en forma de escamas. El compuesto de silicato se puede usar en cualquier forma o figura, pero preferiblemente en forma de un polvo que tiene un tamaño medio de partícula de 5-5.000 nm, tal como 20 nm o más, 50 nm o más, 100 nm o más, o 300 nm o más, o 500 nm o más, u 800 nm o más, o 3.000 nm o menos, o 1.500 nm o menos, o 1.000 nm o menos. Preferiblemente, los tamaños del a-TCP y de los compuestos de silicato son similares para evitar la sedimentación.

Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que el compuesto de silicato en combinación con el a-TCP aumenta la resistencia mecánica del material formado. El compuesto de silicato también facilita la adaptación del tiempo de curado, ya que existen múltiples formas de silicato de calcio, cada una con diferentes velocidades de reacción y propiedades de manejo. Por ejemplo, la forma tricálcica del silicato de calcio reacciona muy rápidamente, mientras que la forma dicálcica reacciona mucho más lentamente y se informa que contribuye más a la resistencia de curado a largo plazo. El silicato monocálcico (metasilicato) reacciona tan lentamente que no se aprecia fácilmente ninguna reacción. Las propiedades de manejo también difieren para cada forma.

Las mezclas de las muchas formas de silicato pueden producir velocidades de reacción y manejo óptimas que pueden ser difíciles o imposibles de obtener usando una sola fase de silicato. Alternativamente, la adición de más solución acuosa puede ralentizar la reacción, debido parcialmente a cambios en la solubilidad. La Figura 10 muestra la resistencia al cizallamiento para diferentes silicatos de calcio.

El compuesto de silicato puede ser cualquier compuesto adecuado que comprenda un silicato, es decir, un compuesto de silicio aniónico. Los silicatos pueden estar en la forma de cemento tal como cemento gris Portland o cemento blanco Portland. La mezcla de silicato dicálcico y tricálcico puede comprender entre 0-100 % en peso de silicato dicálcico y entre 0-100 % en peso de silicato tricálcico tal como 30-70 % en peso de silicato dicálcico y 30-70 % en peso de silicato tricálcico. Las pruebas con diferentes compuestos de silicato se divulgan en la Figura 10. En la técnica anterior, no se ha sugerido una mezcla de compuestos de silicato dicálcico y tricálcico. La Figura 15 muestra que solo el a-TCP y los di y tri-silicatos muestran alguna reacción adhesiva junto con la fosfoserina.

La cantidad de compuesto de silicato y a-TCP puede ser 10-85 % en peso del contenido sólido de la composición. En una realización, la cantidad es 20-50 % en peso, tal como 25-40 % en peso. En otra realización, la cantidad es 50-85 % en peso, tal como 60-80 % en peso. La cantidad depende de la aplicación y del tejido. La relación en peso del compuesto de silicato y el a-TCP debe ser 1:0,001-100 (compuesto de silicato: a-TCP). Los presentes inventores han descubierto que la relación en peso óptima depende del tejido o de la aplicación. En una realización, la relación en peso es 1:0,05-15. En otra realización, la relación en peso es 1:0,05-0,4, tal como 1:0,1 -0,3. En otra realización más, la relación en peso es 1:5-20, tal como 1:9-15. En otra realización, la relación en peso es 1:1-4 tal como 1:1,5-3,5. En otra realización más, la relación en peso es 1:15-25.

La fosforilación es la adición de un grupo fosfato (PO⁴³-) a un aminoácido o cualquier otra molécula. Los aminoácidos fosforilados según la presente invención pueden ser, por ejemplo, serina, treonina o tirosina fosforiladas, pero también pueden ser otros aminoácidos. En una realización, el aminoácido fosforilado es serina fosforilada, también conocida como fosfoserina (pSer). Los aminoácidos fosforilados según la presente invención pueden estar funcionalizados o no funcionalizados. Los aminoácidos fosforilados según la presente invención pueden ser monómeros o dímeros o trímeros.

Se cree que el aminoácido fosforilado actúa como un agente de curado proporcionando una resistencia mecánica mejorada a la composición. La cantidad de aminoácido fosforilado debe ser 15-90 % en peso del contenido sólido de la composición. Con el fin de equilibrar las diferentes propiedades de los componentes inherentes de la composición, la cantidad de aminoácido fosforilado puede depender de la relación entre el compuesto de silicato y el a-TCP. En una realización, una cantidad preferida de aminoácidos fosforilados es 15-50 % en peso, tal como 22 % en peso o más, o 25 % en peso o más, o 30 % en peso o más, pero 45 % en peso o menos, o 40 % en peso o menos, o 35 % en peso o menos, por ejemplo, 20-40 % en peso o 22-35 % en peso. En una realización, esta cantidad preferida de aminoácido fosforilado se usa cuando la relación de compuesto de silicato y a-TCP es 1:5-15. En una realización, la cantidad es 22-30 % en peso. En otra realización, una cantidad preferida es 30-75 % en peso, tal como el 35 % en peso o más, o el 40 % en peso o más, o el 45 % en peso o más, pero el 65 % en peso o menos, o el 60 % en peso o menos, o el 55 % en peso o menos. Esta última cantidad preferida de aminoácido fosforilado se puede usar cuando la relación de compuesto de silicato y a-TCP es 1:0,05-0,4.

La composición puede comprender cualquier cantidad adecuada de solución acuosa, por ejemplo 5-95 % en peso del peso total de la composición, tal como el 10 % en peso o más, o el 15 % en peso o más, o el 20 % en peso o más, o el 90 % en peso o menos, o el 80 % en peso o menos, o el 70 % en peso o menos, o el 60 % en peso o menos, o el 50 % en peso o menos, o el 40 % en peso o menos, o el 30 % en peso o menos, o el 25 % en peso o menos. El efecto de la cantidad de agua se muestra en las Figuras 7 y 8. El agua puede ser agua destilada o desionizada o cualquier agua de alta pureza, pero también se puede usar agua del grifo, Figura 13. La solución acuosa también puede estar en forma de hidrogel, tal como ácido hialurónico, alcohol polivinílico, quitosán, colágeno o una combinación de los mismos. Usando un hidrogel como solución acuosa, la composición puede permanecer más fácilmente en la localización deseada durante el curado.

Una ventaja de la presente invención es que el tiempo de curado se puede adaptar para que se cure en el momento adecuado. Esto depende de la aplicación. A veces, la composición debe curar muy rápidamente y, a veces, la composición debe mezclarse o moldearse durante un tiempo y, cuando se aplica, puede necesitar algún ajuste y, por lo tanto, debe posponerse el curado.

Para tejidos blandos, se puede usar una composición que comprende una solución acuosa, a-TCP, un compuesto de silicato y un aminoácido fosforilado en donde la cantidad de solución acuosa es 10-30 % en peso del peso total de la composición. La relación en peso entre el compuesto de silicato y el a-TCP es 1:0,1-10 en la composición y en donde la cantidad de aminoácido fosforilado es 50-85 % en peso del contenido sólido. Esta composición proporciona una buena adhesión a los tejidos blandos como se observa en la figura 4.

Para tejidos duros, se puede usar una composición que comprende una solución acuosa, a-TCP, un compuesto de silicato y un aminoácido fosforilado en donde la cantidad de solución acuosa es 10-30 % en peso del peso total de la composición. La relación en peso entre el compuesto de silicato y el a-TCP es 1:1-50 y en donde la cantidad de aminoácido fosforilado es 20-50 % en peso del contenido sólido. Esta composición proporciona una buena adhesión al tejido duro como se observa en la figura 2, figuras 3A-D y Tabla 2. Según criterios tales como la resistencia adhesiva final (resistencia al cizallamiento), la trabajabilidad y el tiempo de curado en aplicaciones de adhesión ósea, se obtuvieron resultados particularmente buenos para composiciones que comprenden:

- 28-39 % en peso de aminoácido fosforilado (fosfoserina) y 61-72 % en peso de silicato y a-TCP, y en donde la relación en peso entre el compuesto de silicato y el a-TCP era 82-92 % en peso (región indicada como A en la figura 2, figuras 3A-D y Tabla 2);

- 40-48 % en peso de aminoácido fosforilado (fosfoserina) y 52-60 % en peso de silicato y a-TCP, y en donde la relación en peso era 28-33 % en peso de silicato (región indicada como B en la figura 2, figuras 3A-D y Tabla 2);

- 22-28 % en peso de aminoácido fosforilado (fosfoserina) y 72-78 % en peso de silicato y a-TCP, y en donde la relación en peso era 28-33 % en peso de silicato (región indicada como C en la figura 2, figuras 3A-D y Tabla 2);

- 23-29 % de aminoácido fosforilado (fosfoserina) y 71-77 % en peso de silicato y a-TCP, y en donde la relación en peso era 2-6 % en peso de silicato (región indicada como D en la figura 2, figuras 3A-D y Tabla 2).

Se obtuvieron valores máximos de cizallamiento para:

• A: 31,6 % Pser, 88,6 % relación Silicato/TCP

• B: 44,7 % Pser, 29,6 % relación Silicato/TCP

• C: 24,8 % Pser, 22,4 % relación Silicato/TCP

• D: 26,7 % Pser, 4,5 % relación Silicato/TCP

Todas las formulaciones se podían mezclar y aplicar en 15-60 segundos, y alcanzaban una alta resistencia adhesiva (cizallamiento) en 24 horas.

Las composiciones que comprenden 25-50 % en peso de aminoácido fosforilado y en donde la relación en peso entre el compuesto de silicato y el a-TCP es de alrededor de 1:0,8-4 han mostrado que funcionan bien tanto para tejidos blandos como duros. Esto podría ser muy interesante cuando se va a pegar o adherir un tejido blando a un tejido duro, por ejemplo, un tendón a un hueso o un ligamento a un hueso.

En cuanto a los adhesivos de metal a metal, los mejores valores de cizallamiento se obtuvieron para concentraciones similares de los constituyentes que para los adhesivos de hueso a hueso, como se puede observar en las Figuras 5A-C que divulgan las regiones B-C. Para la región A, las pruebas de metal a metal no estaban completamente terminadas, pero las pruebas iniciales indicaron que el mismo tipo de correlación para los valores máximos de cizallamiento y los constituyentes también se podía ver entre la región A de metal a metal y de hueso a hueso.

Todas las formulaciones se podían mezclar y aplicar en 15-60 segundos, y alcanzaban una alta resistencia adhesiva (cizallamiento) en 1 hora.

Se puede añadir un retardante tal como citrato de sodio a la mezcla de reacción y la cantidad puede ser 1 -10 % en peso (contenido sólido) o 0,8-8 % en peso del peso total de la composición. En una realización, la cantidad del retardante es 3,5-7 % en peso del contenido de sólidos. El retardante puede ser, pero no se limita a, citrato de sodio o ácido cítrico. Preferiblemente, el retardante está en forma líquida. En tal caso, reemplazará al líquido, es decir, no formará parte del contenido sólido. La masa total es entonces aproximadamente el 9 % e inferior. Por lo tanto, el retardante nunca supera el 10 % de la masa total. Una cantidad de retardante tan baja como 2 3 % también funciona, aunque 4-6 % es un rango preferido.

La composición puede comprender además aditivos tales como factores de crecimiento, nutrientes, antioxidantes, etc. Pero la composición funciona sin retardantes ni aditivos y, en una realización, al menos el 95 % en peso del contenido sólido de la composición comprende a-TCP, aminoácido fosforilado y compuesto de silicato, tal como al menos el 98 % en peso o al menos el 99 % en peso.

Preparación y curado de la composición

La composición se forma mezclando los componentes sólidos compuesto de silicato, a-TCP y aminoácido fosforilado con la solución acuosa.

La preparación de la composición se puede realizar mezclando previamente los polvos de silicato, fosfoserina (pSer) y a-TCP. El mezclado se puede realizar agitando, amasando o removiendo usando cualquier medio adecuado. La solución acuosa se añade entonces y se mezcla. Las formulaciones con mayores cantidades de pSer son fáciles de mezclar, mientras que algunas formulaciones requieren fuerza mecánica para obtener una buena mezcla. El mezclado se realiza durante un par de segundos, tal como 10-30 segundos, y luego se puede dejar reposar durante un par de segundos, 5-120 segundos, antes de la aplicación.

El curado se puede realizar a cualquier temperatura adecuada. En una realización, el mezclado se realiza a temperatura ambiente o inferior, 10-25 °C, y se mantiene a 25 °C o inferior, tal como 10-20 °C. Después de aplicar la composición, la temperatura de curado se aumenta preferiblemente hasta 37 °C o más.

El curado de la composición ocurrirá cuando se mezclen los componentes sólidos compuesto de silicato, a-TCP y aminoácido fosforilado con la solución acuosa. La reacción de curado conducirá a la formación de una pasta espesa y finalmente a un cemento sólido.

La composición según la presente invención proporciona una resistencia mecánica mejorada y puede tener una resistencia al cizallamiento de la piel de al menos 20 kPa, o al menos 40 kPa, o al menos 60 kPa, o al menos 80 kPa, o al menos 1.000 kPa cuando se mide después de 1,5h de curado al 100 % de humedad y 37 °C.

La composición según la presente invención puede tener una resistencia al cizallamiento del hueso de al menos 1,5 MPa, o al menos 2 MPa, o al menos 2,5 MPa, o al menos 3 MPa, o al menos 3,5 MPa cuando se mide después de 24h de curado al 100 % de humedad y 37 °C.

Aplicaciones

La composición según la presente invención se puede usar para una variedad de aplicaciones. Debido a la facilidad de aplicación de la composición y a la resistencia mecánica de la composición curada, la composición puede usarse como adhesivo para tejido biológico. Aplicando la composición al tejido blando se puede adherir otro tejido blando o el mismo tejido blando y se forma una resistencia mecánica suficiente entre los dos tejidos blandos. El tejido blando puede seleccionarse de, pero no se limita a, tendón, ligamento, cartílago, fascia, piel, tejido fibroso, músculo, grasa, nervio, vaso sanguíneo, hígado, estómago, intestinos, vejiga, cerebro, ojos, útero, pulmones, esófago, corazón, pulmón, riñón, bazo y glándulas. En una realización, el tejido blando se selecciona de fascia, piel, tejido fibroso, músculo, grasa, nervio, vaso sanguíneo, hígado, estómago, intestinos, vejiga, cerebro, ojos, útero, pulmones, esófago, corazón, pulmón, riñón, bazo y glándulas. En una realización, el tejido blando es cartílago o tendón. En una realización, el tejido blando es un tejido que tiene una matriz extracelular, colágeno y elastina. En otra realización, el tejido blando es un tejido que tiene un epitelio. El tejido también puede ser un tejido duro tal como un hueso o un diente. Las Figuras 10 y 11 divulgan la fuerza máxima cuando la presente composición se usa para diferentes tejidos blandos y duros.

Varios implantes y rellenos pueden comprender la composición según la presente invención. Por ejemplo, un relleno óseo puede comprender la composición y, opcionalmente, también otros materiales biológicamente activos, tales como factores de crecimiento. La composición se puede aplicar a cualquier hueco óseo para llenar el hueco, asegurar o anclar un implante o para estabilizar una fractura. Los implantes dentales tales como una corona, un puente, una dentadura postiza, un tornillo, un relleno radicular o un material de anclaje también pueden comprender la composición según la presente invención.

También se puede adherir un implante o un armazón a un tejido usando la composición según la presente invención. El implante o armazón puede estar hecho de material sintético o biológico o una combinación de los mismos. Los materiales sintéticos pueden ser metales, polímeros o cerámicas donde los metales pueden ser titanio, niobio o aleaciones de los mismos u óxido de aluminio, acero inoxidable, donde los polímeros pueden ser poliuretano, poliésteres (p. ej., ácido poliláctico, ácido poliglicólico, policaprolactona), poliacrilatos (p. ej., polimetilmetacrilato, poli(2-hidroxietilmetacrilato)), poliéteres (p. ej., polietilenglicol), polisiloxanos, hidrogeles (p. ej., alcohol polivinílico) y polivinilos (p. ej., polietileno, polipropileno, poliisbutileno, poliestireno) y donde las cerámicas pueden ser fosfatos de calcio (p. ej., hidroxiapatita, monetit, fosfato tetracálcico), óxidos metálicos (p. ej., óxidos de aluminio, óxidos de circonio, óxidos de titanio) o biovidrio. Los materiales biológicos pueden ser, pero no se limitan a, colágeno, ácido hialurónico, quitosán, células, tejido, tejido descelularizado, plasma rico en plaquetas, Matrigel®, hueso desmineralizado, fibrina, celulosa, seda sintética o natural, etc. El material puede tener la forma de partículas, fibras o una superficie sólida.

Durante el proceso de curación después de tratar el tejido dañado, el tejido o la cicatriz carecen de la suficiente resistencia mecánica y el tejido reparado puede perder fluidos corporales. La presente invención se puede usar para fortalecer aún más el tejido durante la curación o la formación de cicatrices e incluso se puede usar para sellar el tejido con el fin de minimizar la fuga de fluidos corporales. Por ejemplo, en combinación con suturas, la presente composición se puede añadir a la sección de tejido que se va a suturar con el fin de proporcionar mayor resistencia y sellado.

La adhesión de un primer tejido a una segunda superficie se puede realizar aplicando el adhesivo tisular o la composición según la presente invención al primer tejido. Esto puede ser, por ejemplo, dos o más tejidos o un tejido en una superficie tal como un implante o armazón. La composición también se puede aplicar a la segunda superficie. El adhesivo se puede dejar durante un período de tiempo adecuado antes de poner en contacto entre sí los dos o más tejidos o superficies. El tiempo depende del contenido del adhesivo y del tiempo de curado y también de los tejidos o materiales, pero los ejemplos no limitantes son 10 segundos o más, o 30 segundos o más, o 1 minuto o más, o 5 minutos o más. En una realización, la composición se deja durante 20 segundos a 60 segundos antes de poner en contacto entre sí los dos o más tejidos o superficies. A continuación, las superficies se ponen en contacto entre sí y, si es necesario, se puede aplicar presión. La presión se aplica dependiendo del tejido/material y el tiempo de curado de la composición, pero los ejemplos no limitantes son 10 segundos o más, o 30 segundos o más, o 1 minuto o más, o 5 minutos o más. En una realización, se aplica presión durante 1-3 minutos. Con el fin de curar la composición, se puede aplicar energía más rápida a la composición o a la parte del tejido a la que se ha aplicado la composición. Esto se puede hacer aplicando UV, calor o radiación de cualquier tipo adecuado durante un par de segundos hasta minutos. A continuación, se deja curar el adhesivo o la composición hasta obtener la composición curada final. El adhesivo puede curarse completamente después de 5 minutos hasta 48 horas, dependiendo de la composición y del tejido o la superficie. Las Figuras 5 y 6 muestran la fuerza máxima después de diferentes tiempos de curado.

El tiempo de curado depende de las relaciones de los componentes inherentes, sin embargo, debido a que la composición comienza a curar cuando se mezcla, la composición se mezcla en un momento adecuado antes del uso o la aplicación. En ciertas aplicaciones, la composición debería curarse rápidamente después de la aplicación de la composición y en otras aplicaciones se desea un curado más lento. La presente invención facilita la adaptación del tiempo de curado para que el usuario pueda preparar la composición de antemano sin tener una composición completamente curada cuando sea el momento de aplicarla o prepararla para obtener una composición que aún se puede moldear o para preparar una composición que cura casi al instante.

El método se puede realizar in vivo o in vitro, pero algunos de los pasos se pueden realizar in vitro seguidos de pasos realizados in vivo. Por ejemplo, se pueden adherir piezas de hueso entre sí usando la composición o el adhesivo según la presente invención y curarlas in vitro antes de colocarlas in vivo. Las lesiones que requieren el reemplazo de piezas grandes de hueso (>2-20 mm) no pueden curarse sin intervención. Actualmente, no se pueden cultivar piezas de hueso tan grandes para implantarlas porque el oxígeno y los nutrientes no pueden penetrar a más de 500 um-2 mm de profundidad. Un ejemplo de una solución a este problema es hacer crecer múltiples piezas de hueso más pequeñas y adherirlas juntas (in vitro o ex vivo), inmediatamente antes de la implantación in vivo usando la composición según la presente invención. Las construcciones de ingeniería tisular, tales como los armazones óseos, a menudo están limitadas por el tamaño porque los canales vasculares que permiten que el oxígeno y los nutrientes penetren apropiadamente en construcciones grandes no se pueden imprimir, tallar o crear fácilmente. Un ejemplo de una solución es imprimir módulos o piezas más pequeñas de una construcción grande y cultivarlas individualmente antes de ensamblarlas en construcciones cada vez más grandes, in vitro, a través de un adhesivo según la presente invención. A continuación, la construcción final se puede implantar, in vivo, después de un período adecuado de aclimatación y crecimiento in vitro.

El aumento con tornillos se emplea cuando el hueso debilitado o lesionado requiere refuerzo, a menudo con placas de metal, alambres u otros dispositivos de fijación ortopédica. Un desafío importante sin resolver en el campo es la fijación de hueso de mala calidad. Un adhesivo óseo podría aumentar la fuerza de unión tornillohueso, especialmente en huesos débiles, sobre los agentes de aumento actualmente disponibles (derivados de poli-metil-metacrilato (PMMA) y fosfatos de calcio) porque ninguno tiene éxito en la formación de uniones fuertes con el hueso.

La Figura 14A demuestra que el adhesivo de silicato mixto puede aumentar la fuerza de extracción del tornillo en comparación con el hueso no tratado (no aumentado), el hueso tratado con fosfato de calcio (aumentado), e incluso puede aumentar la fuerza de extracción en un modelo "despojado", donde el tornillo se ha vuelto a insertar después de haberlo extraído. Este segundo modelo demuestra que incluso cuando el orificio de aumento ha sido completamente "despojado" del área de contacto entre el tornillo y el hueso que normalmente proporciona la resistencia a la extracción, el adhesivo puede restaurar la resistencia a la extracción.

Los fosfatos tetracálcicos reaccionan demasiado rápido, especialmente en grandes cantidades (por encima de 1 gramo), para aplicarlos fácilmente. En un quirófano real, un médico requerirá un mínimo de 2-5 minutos desde el inicio hasta la aplicación del adhesivo, para tener en cuenta la dificultad del mezclado, las complicaciones quirúrgicas, etc.

El tiempo de trabajo se puede dividir en tres fases: la fase de mezclado y pegajosidad, la fase de masa y la fase final de curado. Durante la fase de mezclado y pegajosidad, la mezcla se mezcla fácilmente y fluye con poca resistencia. El período de aplicación preferido está cerca del final de la fase de pegajosidad y el comienzo de la fase de masa. La fase de masa se caracteriza por un aumento de la cohesión y una disminución de la adherencia. Durante la fase de masa, el tejido adherido se puede reorganizar, alinear o incluso separar y volver a unir fácilmente con un efecto menor en la fuerza de unión final. Sin embargo, durante la fase de masa, la aplicación de la mezcla espesada y más cohesiva puede ser más difícil, por lo que la fase de pegajosidad es el período de aplicación preferido, mientras que la fase de masa es el momento preferido para la reorganización. Finalmente, durante la fase de curado final, el adhesivo ya no se mueve con facilidad, si es que lo hace, y las revisiones pueden afectar significativamente la fuerza de unión final.

La Figura 15 indica que las altas concentraciones de citrato de sodio, pero no de ácido cítrico, son capaces de prolongar el tiempo de pegajosidad, masa y curado de la formulación de silicato mixto. Cuando se mezcla citrato de sodio en el líquido, entre el 5 % y el 50 % en peso, tal como 20-33 % en peso, la fase de pegajosidad se alarga. Esta extensión le permite al usuario final 3-4 veces más tiempo durante el período de pegajosidad (desde 40 segundos hasta 3 minutos) y hasta 7 veces más tiempo durante la fase de masa (desde 1 minuto hasta 7 minutos).

Kit para preparar la composición

Se puede usar un kit que comprende los diferentes componentes de la composición para preparar la presente composición. El kit puede comprender al menos dos recipientes donde los recipientes pueden ser cualquier tipo de recipiente adecuado tal como un cuenco, bolsa, plato, placa, vaso de precipitados, matraz, lata, taza o botella y pueden ser de cualquier tamaño y forma. Uno cualquiera de los recipientes del kit puede contener cualquiera de una solución acuosa, el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato o el a-TCP o una combinación de los mismos, con la condición de que tanto el aminoácido fosforilado como el a-TCP no pueden estar presentes en el mismo recipiente que la solución acuosa. En otras palabras, un recipiente puede comprender la solución acuosa, mientras que un segundo recipiente o uno adicional puede comprender los componentes sólidos (el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato y el a-TCP), o un recipiente puede comprender la solución acuosa y uno de los componentes sólidos y el segundo recipiente comprende los otros dos componentes sólidos, o un recipiente comprende la solución acuosa y uno de los componentes sólidos y el segundo recipiente comprende la solución acuosa y los otros dos componentes (con la condición de que los otros dos componentes no sean a-TCP y el aminoácido fosforilado). El compuesto de silicato puede estar en forma de dos o más reactantes que pueden reaccionar para formar el compuesto de silicato. Los dos o más reactantes pueden estar en el mismo compartimento o pueden estar en compartimentos separados. En una realización, el kit comprende tres o más recipientes. La cantidad de solución acuosa, aminoácido fosforilado, compuesto de silicato y a-TCP en los recipientes es tal que cuando se mezclan la composición según la presente invención.

El kit también puede tener la forma de una jeringa que tiene al menos dos compartimentos. Los compartimentos de la jeringa pueden contener cualquiera de una solución acuosa, el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato o el a-TCP o una combinación de los mismos. Sin embargo, tanto el aminoácido fosforilado como el a-TCP no pueden estar presentes en el mismo compartimento que la solución acuosa. En otras palabras, un compartimento puede comprender la solución acuosa, mientras que un segundo compartimento o uno adicional puede comprender los componentes sólidos (el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato y el a-TCP), o un compartimento puede comprender la solución acuosa y uno de los componentes sólidos y el segundo compartimento comprende los otros dos componentes sólidos, o un compartimento comprende la solución acuosa y uno de los componentes sólidos y el segundo compartimento comprende la solución acuosa y los otros dos componentes (con la condición de que los otros dos componentes no sean a-TCP y el aminoácido fosforilado). En una realización, el kit comprende tres o más compartimentos. La cantidad de solución acuosa, aminoácido fosforilado, compuesto de silicato y a-TCP en los compartimentos es tal que cuando se mezclan la composición según la presente invención.

La jeringa comprende además un dispositivo mezclador que está configurado para mezclar los componentes de los compartimentos durante la aplicación de los componentes. El dispositivo mezclador puede estar dispuesto en la punta de la jeringa o dentro de los compartimentos.

Ejemplos

Ejemplo 1

Las composiciones se prepararon mezclando previamente los polvos del compuesto de silicato (0,0216 g, cemento gris Portland que contenía silicato dicálcico y tricálcico, con un 90 % de distribución del tamaño de partículas por debajo de 50 |jm), pSer (0,0318 g) y a-TCP (0,075 g, con el 90 % de la distribución del tamaño de partícula por debajo de 75 jm ) agitando con una espátula. A continuación, se añadió a la premezcla agua destilada (0,0266 ml, 17,5 % en peso del peso total) y se mezcló mediante agitación durante 30 segundos.

La composición se extendió sobre una superficie de cubo cortical (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,3-1 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se sumergió en agua destilada mantenida a 37C, en los 60 segundos de la adición del líquido. El ensayo mecánico se realizó en una máquina Shimadzu® AGS-X, con software trapezium liteX, a una velocidad de cabeza transversal de 1 mm/minuto. Después del ensayo, se midió con calibradores el área de superficie de cada cubo cubierto con adhesivo y la fuerza máxima registrada se dividió por el área de superficie para producir fuerza por área de superficie (N/cm2).

Los resultados se divulgan en la Figura 2.

Ejemplo 2

Las composiciones se prepararon mezclando previamente los polvos del compuesto de silicato (0,0228 g, cemento gris Portland que contenía silicato dicálcico y tricálcico, con un 85 % de distribución del tamaño de partículas por debajo de 50 um), pSer (0,1439 g) y a-TCP (0,0909 g, con el 90 % de la distribución del tamaño de partícula por debajo de 75 um) agitando con una espátula. A continuación, se añadió a la premezcla agua destilada (0,0533 ml, 17,5 % en peso del peso total) y se mezcló mediante agitación durante 30 segundos.

La formulación se extendió sobre dos tiras de piel porcina (1 cm x 1,5 cm) con una espátula, se selló con pinzas manuales y se puso en un recipiente sellado que mantenía una humedad relativa del 100 %, en los 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 90 minutos. El ensayo mecánico se realizó en una máquina Shimadzu® AGS-X, con software trapezium liteX, a una velocidad de cabeza transversal de 5 mm/minuto. Después del ensayo, se midió con calibradores el área de superficie de cada tira de piel cubierta con adhesivo y la fuerza máxima registrada se dividió por el área de superficie para producir fuerza por área de superficie (N/cm2).

Los resultados se divulgan en la Figura 4.

Ejemplo 3

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre una superficie de cubo cortical (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,3-1 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se sumergió en agua destilada mantenida a 21C, en 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 10, 60, 240 o 14.400 minutos.

Los resultados se divulgan en la Figura 6.

Ejemplo 4

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,1439 g de fosfoserina, 0,0228 g de cemento gris Portland y 0,0909 g de a-TCP (0,257 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre dos tiras de piel porcina (1 cm x 1,5 cm) con una espátula, se selló con clips manuales y se puso en un recipiente sellado que mantenía una humedad relativa del 100 %, en los 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 10, 90 o 240 minutos.

Los resultados se divulgan en la Figura 7.

Ejemplo 5

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 %, 29,3 % o 45,3 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre una superficie de cubo cortical (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,3-1 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se sumergió en agua destilada mantenida a 21C, en 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 24 horas.

Los resultados se divulgan en la Figura 8.

Ejemplo 6

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,1439 g de fosfoserina, 0,0228 g de cemento gris Portland y 0,0909 g de a-TCP (0,257 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 %, 29,3 % o 45,3 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre dos tiras de piel porcina (1 cm x 1,5 cm) con una espátula, se selló con clips manuales y se puso en un recipiente sellado que mantenía una humedad relativa del 100 %, en los 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 90 minutos a 21C.

Los resultados se divulgan en la Figura 9.

Ejemplo 7

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. La porción de cemento gris Portland se reemplazó por completo con silicato dicálcico o silicato tricálcico para muestras posteriores (ejemplos comparativos). Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre una superficie de cubo cortical (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,3-1 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se sumergió en agua destilada mantenida a 21C, en 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 24 horas.

Los resultados se divulgan en la Figura 10.

Ejemplo 8

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,1439 g de fosfoserina, 0,0228 g de cemento gris Portland y 0,0909 g de a-TCP (0,257 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre dos tiras de corazón, tendón, hígado o colágeno seco (1 cm x 1,5 cm) con una espátula y se colocó en un recipiente sellado que mantenía una humedad relativa del 100 %, en 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 90 minutos a 37C.

Los resultados se divulgan en la Figura 11.

Ejemplo 9

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre una superficie de cubo cortical (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,3-1 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se colocó en un recipiente sellado que mantenía una humedad relativa del 100 % a 21C, en 60 segundos de la adición del líquido. Las muestras de cartílago se prepararon mezclando previamente 0,636 g de fosfoserina, 0,432 g de cemento gris Portland y 1,5 g de a-TCP en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. El adhesivo se vertió en un molde cuadrado (1 cm x 1 cm x 0,5 cm) y la cara del cartílago se presionó contra el adhesivo. Cada muestra se curó durante 24 horas.

Los resultados se divulgan en la Figura 12.

Ejemplo 10

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada o agua del grifo (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre una superficie de cubo cortical (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,3-1 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se sumergió en agua destilada mantenida a 21C, en 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 24 horas.

Los resultados se divulgan en la Figura 13.

Ejemplo 11

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,636 g de fosfoserina, 0,432 g de cemento gris Portland y 1,5 g de a-TCP en polvo en una jeringa de 5 mL. Se añadió una solución disuelta previamente de citrato de sodio en agua destilada (líquido es 17,5 % en peso del peso total, citrato de sodio 3,4 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 20 segundos. La formulación se inyectó en orificios perforados previamente (6 mm de diámetro, 10 mm de profundidad) en hueso esponjoso y se insertó un tornillo para hueso esponjoso HB6.0 en el orificio hasta una profundidad de 5 mm. Para las muestras no aumentadas se usó un procedimiento idéntico, sin la inyección de adhesivo. En el caso de las muestras despojadas, las muestras no aumentadas se probaron hasta el fallo, luego la muestra se aumentó como se ha descrito anteriormente, seguido de la inserción del tornillo y la nueva prueba de la fuerza de extracción. Las muestras se colocaron en un recipiente sellado que mantenía una humedad relativa del 100 % a 21C, en los 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 24 horas.

Los resultados se divulgan en la Figura 14A.

Ejemplo 12

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,636 g de fosfoserina, 0,432 g de cemento gris Portland y 1,5 g de a-TCP en polvo. Se añadió una solución disuelta previamente de citrato de sodio en agua destilada (líquido es 17,5 % en peso del peso total, citrato de sodio 3,4 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 20 segundos. La formulación se extruyó manualmente en un espacio de 3 mm entre un cubo de hueso esponjoso y un tapón cilindrico que se había perforado previamente con un taladro de corona de 2 cm. Las muestras se colocaron en un recipiente sellado que mantenía una humedad relativa del 100 % a 21C, en los 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 2 horas.

Los resultados se divulgan en la Figura 14B.

Ejemplo 13

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. La formulación se extendió sobre una superficie de cubo cortical (1 cm x 1 cm) y la superficie de material correspondiente (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,1-0,6 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se sumergió en agua destilada mantenida a 21C, en 60 segundos de la adición del líquido. Cada muestra se curó durante 24 horas.

Reactividad de varias sales iónicas con fosfoserina, probada en el rango de 20-80 % de fosfoserina (% en peso).

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. Se añadió agua destilada (17,5 % en peso del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 30 segundos. Se ensayó la adhesión y la cohesión de cada formulación mediante observación visual de la presencia o ausencia de una fase de pegajosidad. Las sales que generan una fase de pegajosidad dentro de los 10 minutos, o antes del endurecimiento, se consideraron "reactivas".

Los resultados se divulgan en la Figura 15.

Ejemplo 14

Cada muestra se preparó mezclando previamente 0,0318 g de fosfoserina, 0,0216 g de cemento gris Portland y 0,075 g de a-TCP (0,1285 g en total) en polvo. Se añadió una solución mezclada previamente que contenía citrato de sodio y agua destilada (líquido 17,5 % en peso del peso total, con citrato de sodio % en peso del 0 %, 0,001 %, 3,4 % o 5,7 % del peso total), seguido de mezclado con una espátula durante 10 minutos. La fase de pegajosidad se definió como el período en el que la mezcla parece pegajosa, fluida y se puede separar del volumen usando la espátula para "sacar" las fibrillas. La fase de masa se definió como el período en el que la mezcla parece menos pegajosa, no es fluida, pero todavía se mezcla fácilmente con la espátula y es difícil extraer fibrillas. La fase de curado se definió como el período durante el cual era imposible mezclar la formulación.

Los resultados se divulgan en la Figura 16.

Ejemplo 15

Cada polvo se tamizó usando puntos de corte de 25 um, 50 um, 75 um y 100 um para separar y pesar cada fracción del polvo. Se usó un agitador de tamiz Retsch AS200, a una amplitud de 60 durante 30 minutos, dos veces, para tamizar cada polvo.

Cada polvo se pesó (0,01 g) y se extendió sobre cinta de carbono con una espátula. Se obtuvo una imagen de la morfología de las partículas en un SEM AS02 Zeiss 1550, usando un detector de electrones secundarios, a 4 kEV.

Los resultados se divulgan en la Figura 17.

Ejemplo 16

Se expusieron células de fibroblastos dérmicos humanos (HDFn) a extractos de lixiviación de formulaciones que contenían silicato y fosfato tricálcico, según lo recomendado por los estándares ISO 10993-5, 10993-12. Las formulaciones adhesivas, como se describe en la tabla 3, se mezclaron, pesaron y expusieron al líquido después de un tiempo de curado de 120 segundos. Se añadió 1 mL de medio líquido por cada 0,2 g de adhesivo y se incubó durante 24 horas a 37°C. A continuación, se centrifugó el líquido para eliminar los residuos, se neutralizó el pH (solo para formulaciones "neutras") y se filtró de forma estéril. El medio líquido se diluyó con 1 volumen (dilución de 2 veces, barras blancas) o 3 volúmenes de medio líquido (dilución de 4 veces, barras negras), luego se expuso a células HDFn durante 24 horas. La toxicidad puede surgir debido a muchos factores, por lo tanto, era necesario distinguir entre la toxicidad debida a los elementos químicos presentes en la lixiviación y la toxicidad debida al pH de la lixiviación. Cada formulación se ensayó por separado tal como se obtuvo, o después de la neutralización (formulaciones "neutras", lado derecho del gráfico).

La viabilidad celular se determinó reemplazando el medio líquido con una solución al 10 % de alamar azul, en medio líquido, e incubando durante 1 hora. La intensidad fluorescente a 560 nm se restó de la intensidad a 590 nm, que representa la cantidad de alamar azul que se reduce por las actividades celulares, incluido el metabolismo. La cantidad de reducción está directamente relacionada con el número de células y, por lo tanto, se usa para indicar el número de células viables. Los valores porcentuales indican la cantidad de células viables en cada grupo de tratamiento, normalizadas al grupo no tratado (control).

Los resultados del experimento se muestran en la Figura 18, que indica que la toxicidad celular observada se debe a la acidez del adhesivo fraguado. Todos los grupos de tratamiento se usaron tal como se obtuvieron (barras de la izquierda), o después de neutralizar (barras de la derecha, "Neutro"). Cuando la concentración se mantuvo constante, pero el pH se neutralizó, se eliminó la toxicidad celular.

El pH de la lixiviación de las composiciones mencionadas anteriormente se muestra en la Tabla 1 a continuación.

*El número de células aumentó, lo que sugiere un ligero aumento en la proliferación de fibroblastos.

La Tabla 1 enumera las propiedades físicas y químicas de cada formulación probada en fibroblastos humanos. La resistencia al cizallamiento del adhesivo se mantuvo alta para todas las formulaciones probadas, a pesar de los valores dispares de pH y composición (% en peso).

Ejemplo 17

Las composiciones se prepararon mezclando previamente polvos del compuesto de silicato (0,021, 0,0216 o 0,0042 g para las composiciones B, C o D, cemento gris Portland que contenía silicato dicálcico y tricálcico, con un 90 % de distribución del tamaño de partícula por debajo de 50 μm), pSer (0,0574, 0,0318 o 0,03429 g para las composiciones B, C o D) y a-TCP (0,05, 0,075 o 0,09 g para las composiciones B, C o D, con un 90 % de la distribución del tamaño de partícula por debajo de 75 μm) agitando con una espátula . A continuación, se añadió a la premezcla agua destilada (0,0266 ml, 17,5 % en peso del peso total) y se mezcló mediante agitación durante 30 segundos. La composición se extendió sobre una superficie de cubo de aluminio (1 cm x 1 cm), a aproximadamente 0,3-1 mm de espesor con una espátula, se selló con clips manuales y se sumergió en agua destilada mantenida a 37C, en 60 segundos de la adición del líquido. El ensayo mecánico se realizó en una máquina Shimadzu® AGS-X, con software trapezium liteX, a una velocidad de cabeza transversal de 1 mm/minuto. Después del ensayo, se midió con calibradores el área de superficie de cada cubo cubierto con adhesivo y la fuerza máxima registrada se dividió por el área de superficie para producir fuerza por área de superficie (N/cm2).

Los resultados se divulgan en las Figuras 5A-C, que muestran los resultados de las pruebas con las composiciones B, C y D. Dichas composiciones representan las composiciones con valor máximo de cizallamiento para la adhesión al metal.

La Fórmula 1 comprende 22-28 % en peso de aminoácido fosforilado (fosfoserina) y 20-24 % en peso de silicato (silicato significa relación en peso entre el compuesto de silicato y a-TCP)

La Fórmula 2 comprende 23-29 % en peso de aminoácido fosforilado (fosfoserina) y 2-6 % en peso de silicato. La Fórmula 3 comprende 40-48 % en peso de aminoácido fosforilado (fosfoserina) y 28-33 % en peso de silicato, La Tabla 2 a continuación enumera todas las composiciones adhesivas de hueso a hueso y de metal a metal que se muestran en las Figuras 3A-D y 5A-C.

Tabla 1 - Composiciones adhesivas de hueso a hueso y de metal a metal mostradas en las Figuras 3A-D y 5A-C, así como sus respectivos valores de resistencia al cizallamiento. El componente de silicato y alfa-TCP representa el resto del contenido sólido, es decir, 24 % en peso de fosfoserina significa que el componente de silicato y alfa-TCP representa el 76 % en peso del contenido sólido.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una composición acuosa que comprende una solución acuosa, un compuesto de silicato, a-TCP y un aminoácido fosforilado;

en donde la cantidad de aminoácido fosforilado es 15-90 % en peso del contenido sólido, la cantidad combinada de compuesto de silicato y a-TCP es 10-85 % en peso del contenido sólido, en donde la relación en peso del compuesto de silicato y a-TCP es 1:0,001-100, y en donde el compuesto de silicato es una mezcla de silicato dicálcico y tricálcico.

2. La composición acuosa según la reivindicación 1, en donde la cantidad de aminoácido fosforilado es 15-50 % en peso, preferiblemente 20-40 % en peso o preferiblemente 22-35 % en peso, del contenido sólido.

3. La composición acuosa según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en donde la relación en peso del compuesto de silicato y a-TCP es 1:0,05-0,4 tal como 1:0,1 -0,3, o en donde la relación en peso del compuesto de silicato y a-TCP es 1:5-15, tal como 1:9-12.

4. La composición acuosa según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el aminoácido fosforilado es fosfoserina.

5. La composición acuosa según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cantidad de solución acuosa es 5-20 % en peso del peso total de la composición.

6. La composición acuosa según la reivindicación 1, en donde la composición comprende 20-70 % en peso de aminoácido fosforilado y en donde la relación en peso del compuesto de silicato y a-TCP es 1:0,05-0,4 o 1:5-15 y en donde el compuesto de silicato es una mezcla de silicato dicálcico y tricálcico.

7. La composición acuosa según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición comprende además un hidrogel.

8. Un adhesivo tisular biológico que comprende la composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el tejido es preferiblemente un tejido blando seleccionado preferiblemente de tendón, ligamento, cartílago, fascia, piel, tejido fibroso, músculo, grasa, nervio, vaso sanguíneo, hígado, estómago, intestinos, vejiga, cerebro, ojos, útero, pulmones, esófago, corazón, pulmón, riñón, bazo y glándulas o en donde el tejido es preferiblemente hueso.

9. Un relleno óseo que comprende la composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

10. Un implante dental que comprende la composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

11. Un kit para preparar la composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 que comprende al menos dos recipientes en donde

uno cualquiera de los recipientes del kit puede contener cualquiera de una solución acuosa, el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato o el a-TCP o una combinación de los mismos, con la condición de que tanto el aminoácido fosforilado como el a-TCP no pueden estar presentes en el mismo recipiente que la solución acuosa; y

en donde la cantidad de solución acuosa, aminoácido fosforilado, compuesto de silicato y a-TCP en los recipientes es tal que cuando se mezclan se obtiene la composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.

12. Una jeringa que comprende al menos dos compartimentos en donde

uno cualquiera de los compartimentos de la jeringa puede contener cualquiera de una solución acuosa, el aminoácido fosforilado, el compuesto de silicato o el a-TCP o una combinación de los mismos, con la condición de que tanto el aminoácido fosforilado como el a-TCP no pueden estar presentes en el mismo compartimento que la solución acuosa;

en donde la cantidad de solución acuosa, aminoácido fosforilado, compuesto de silicato y a-TCP en los compartimentos es tal que cuando se mezclan se obtiene la composición según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8; y

en donde la jeringa comprende además un dispositivo mezclador configurado para mezclar los componentes de los al menos dos compartimentos.

13. La jeringa según la reivindicación 12, en donde uno cualquiera de los compartimentos comprende además un hidrogel inyectable o en donde uno cualquiera de los compartimentos comprende además un primer componente precursor para un hidrogel y cualquier segundo compartimento comprende además un componente precursor complementario para el primer precursor.