ITMI20092073A1 - Materiali bio-mimetici compositi, relativo processo di preparazione e loro uso per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione di tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo - Google Patents
Materiali bio-mimetici compositi, relativo processo di preparazione e loro uso per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione di tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20092073A1 ITMI20092073A1 IT002073A ITMI20092073A ITMI20092073A1 IT MI20092073 A1 ITMI20092073 A1 IT MI20092073A1 IT 002073 A IT002073 A IT 002073A IT MI20092073 A ITMI20092073 A IT MI20092073A IT MI20092073 A1 ITMI20092073 A1 IT MI20092073A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- collagen
- chitosan
- suspension
- hydroxyapatite
- point
- Prior art date
Links
- 239000002977 biomimetic material Substances 0.000 title claims description 68
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 title claims description 43
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 16
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 title description 7
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 title description 7
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title description 3
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 89
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims description 88
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims description 79
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims description 79
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 74
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 70
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 64
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 40
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 30
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 claims description 27
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 22
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 238000002411 thermogravimetry Methods 0.000 claims description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 10
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 7
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 claims description 5
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 5
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 claims description 4
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 claims description 4
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 66
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 49
- 238000002464 physical blending Methods 0.000 description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 210000005065 subchondral bone plate Anatomy 0.000 description 8
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 8
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 7
- 210000001188 articular cartilage Anatomy 0.000 description 7
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 7
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 7
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 6
- 210000001612 chondrocyte Anatomy 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 5
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 4
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 4
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 4
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 3
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 description 3
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 description 3
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 238000001804 debridement Methods 0.000 description 3
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 210000000968 fibrocartilage Anatomy 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 3
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 3
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 3
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 3
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 3
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 3
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 2
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 description 2
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 description 2
- 241000283073 Equus caballus Species 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 2
- 229920002148 Gellan gum Polymers 0.000 description 2
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 2
- 229920000954 Polyglycolide Polymers 0.000 description 2
- 102000016611 Proteoglycans Human genes 0.000 description 2
- 108010067787 Proteoglycans Proteins 0.000 description 2
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000021736 acetylation Effects 0.000 description 2
- 238000006640 acetylation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 2
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 2
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 2
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 2
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 2
- 210000003035 hyaline cartilage Anatomy 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000392 octacalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 2
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 239000004633 polyglycolic acid Substances 0.000 description 2
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229920002781 resilin Polymers 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F tetracalcium;hydrogen phosphate;diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F 0.000 description 2
- 238000002076 thermal analysis method Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(oxiran-2-ylmethoxy)butoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCCCCOCC1CO1 SHKUUQIDMUMQQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(trifluoromethoxy)pyridine Chemical compound FC(F)(F)OC1=CC=C(Br)C=N1 SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000309551 Arthraxon hispidus Species 0.000 description 1
- 241000238421 Arthropoda Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 206010061728 Bone lesion Diseases 0.000 description 1
- 101100223811 Caenorhabditis elegans dsc-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 206010007710 Cartilage injury Diseases 0.000 description 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 description 1
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 description 1
- 206010061762 Chondropathy Diseases 0.000 description 1
- 102000000503 Collagen Type II Human genes 0.000 description 1
- 108010041390 Collagen Type II Proteins 0.000 description 1
- 241000238424 Crustacea Species 0.000 description 1
- AZKVWQKMDGGDSV-BCMRRPTOSA-N Genipin Chemical compound COC(=O)C1=CO[C@@H](O)[C@@H]2C(CO)=CC[C@H]12 AZKVWQKMDGGDSV-BCMRRPTOSA-N 0.000 description 1
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012981 Hank's balanced salt solution Substances 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 108090000723 Insulin-Like Growth Factor I Proteins 0.000 description 1
- 102000004218 Insulin-Like Growth Factor I Human genes 0.000 description 1
- 229920000288 Keratan sulfate Polymers 0.000 description 1
- 241000237852 Mollusca Species 0.000 description 1
- 241000906034 Orthops Species 0.000 description 1
- 201000009859 Osteochondrosis Diseases 0.000 description 1
- 208000006735 Periostitis Diseases 0.000 description 1
- BELBBZDIHDAJOR-UHFFFAOYSA-N Phenolsulfonephthalein Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1C1(C=2C=CC(O)=CC=2)C2=CC=CC=C2S(=O)(=O)O1 BELBBZDIHDAJOR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 208000013201 Stress fracture Diseases 0.000 description 1
- 101710172711 Structural protein Proteins 0.000 description 1
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 description 1
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000002634 anti-blastic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001028 anti-proliverative effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003443 antiviral agent Substances 0.000 description 1
- 229940121357 antivirals Drugs 0.000 description 1
- 230000002917 arthritic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000386 athletic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 1
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960001714 calcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 230000009816 chondrogenic differentiation Effects 0.000 description 1
- 229940059329 chondroitin sulfate Drugs 0.000 description 1
- 239000000512 collagen gel Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000003246 corticosteroid Substances 0.000 description 1
- 229960001334 corticosteroids Drugs 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000006196 deacetylation Effects 0.000 description 1
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000000763 evoking effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- AZKVWQKMDGGDSV-UHFFFAOYSA-N genipin Natural products COC(=O)C1=COC(O)C2C(CO)=CCC12 AZKVWQKMDGGDSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000000025 haemostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 229920001480 hydrophilic copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005213 imbibition Methods 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 229960003444 immunosuppressant agent Drugs 0.000 description 1
- 239000003018 immunosuppressive agent Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000028709 inflammatory response Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- KXCLCNHUUKTANI-RBIYJLQWSA-N keratan Chemical compound CC(=O)N[C@@H]1[C@@H](O)C[C@@H](COS(O)(=O)=O)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O[C@@H]2[C@H](O[C@@H](O[C@H]3[C@H]([C@@H](COS(O)(=O)=O)O[C@@H](O)[C@@H]3O)O)[C@H](NC(C)=O)[C@H]2O)COS(O)(=O)=O)O[C@H](COS(O)(=O)=O)[C@@H]1O KXCLCNHUUKTANI-RBIYJLQWSA-N 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000000041 non-steroidal anti-inflammatory agent Substances 0.000 description 1
- 229940021182 non-steroidal anti-inflammatory drug Drugs 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000010883 osseointegration Methods 0.000 description 1
- 201000008482 osteoarthritis Diseases 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000000278 osteoconductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003256 osteocytic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009818 osteogenic differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000002138 osteoinductive effect Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 210000003460 periosteum Anatomy 0.000 description 1
- 210000005259 peripheral blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000011886 peripheral blood Substances 0.000 description 1
- 239000002831 pharmacologic agent Substances 0.000 description 1
- 229960003531 phenolsulfonphthalein Drugs 0.000 description 1
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000013047 polymeric layer Substances 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 108010019116 resilin Proteins 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003894 surgical glue Substances 0.000 description 1
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003634 thrombocyte concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/46—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/20—Polysaccharides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
- A61L27/24—Collagen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/06—Materials or treatment for tissue regeneration for cartilage reconstruction, e.g. meniscus
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
Description
DESCRIZIONE
"MATERIALI BIO-MIMETICI COMPOSITI, RELATIVO PROCESSO DI
PREPARAZIONE E LORO USO PER LA REALIZZAZIONE DI
STRUTTURE MONO-, BI- O MULTI-STRATO PER LA RIGENERAZIONE DI TESSUTO OSSEO, CARTILAGINEO O OSTEOCARTILAGINEO"
La presente invenzione riguarda un materiale biomimetico utilizzato per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione del tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo. L'invenzione riguarda altresì un metodo per la realizzazione di tale materiale bio-mimetico.
Già dalla metà del XVIII secolo, era noto che "thà ̈ articular cartilage, once damaged, has a poor capacity to heal" ("la cartilagine articolare, una volta lesionata, presenta una scarsa capacità di riparazione", Hunter, 1743). Dal punto di vista biologico, la cartilagine articolare à ̈ un tessuto altamente differenziato, la cui funzione primaria consiste nell'assorbimento delle forze di carico agenti su di essa e nella loro trasmissione e distribuzione all'osso sub-condrale (L.A. McMahon et al. Regen Med 2008 ;3(5).-743-759). La superficie liscia e lubrificata consente un basso attrito tra i capi articolari agevolandone i movimenti. Ha uno spessore variabile tra 1 e 7 mm, ed à ̈ costituita da diversi strati con diversa composizione, funzioni e proprietà . La cartilagine articolare à ̈ costituita da cellule (condrociti) pari al 2% del volume totale, immerse in una matrice extracellulare costituita da due fasi principali: l'acqua, che rappresenta il 60% del peso totale, e la fase solida (composta da collagene di tipo II per il 15-22%, da altri collageni, ad esempio di tipo VI, IX, XI, in percentuale<2% e da proteoglicani in misura variabile dal 4-7%) , che costituisce una matrice amorfa ed isotropa organizzata in modo ottimale per sopportare le sollecitazioni di compressione (D.W. Jackson et al. J Am Acad Orthop Surg 2001;9:37-52). La cartilagine articolare à ̈ un tessuto non vascolarizzato ed ipocellulare, pertanto a seguito di un trauma o di una patologia degenerativa, il difetto tessutale che ne deriva viene riparato mediante la formazione di un tessuto fibro-cartilagineo, caratterizzato da proprietà biomeccaniche e biologiche inferiori rispetto alla cartilagine ialina nativa (J. Carey-Beth et al. Journal of Athletic Training 2001;36(4):413-419; E.B. Hunziker. Osteoarthritis and Cartilage 2001;10:432-463). In base alla degenerazione dello strato superficiale, si riconoscono quattro stadi dì danno cartilagineo a gravità crescente: 1° grado, in cui il mantello cartilagineo si presenta continuo ma di consistenza molle e talvolta rigonfio; 2° e 3° grado, in cui le fissurazioni interessano completamente o quasi lo spessore del mantello cartilagineo; 4° grado, in cui la cartilagine à ̈ completamente erosa e lascia scoperto l'osso subcondrale sottostante (I.M. Khan et al. Europ Cells Materials 2008;16:26-39).
Con particolare riferimento alla patologia osteocondrale a carico dell'articolazione del ginocchio, l'approccio chirurgico sostitutivo, ovvero mediante protesi metallica, viene generalmente utilizzato in caso di degenerazione tessutale molto grave ed in pazienti generalmente anziani. In pazienti giovani e nei casi di degenerazione limitata, viene invece preferito un approccio chirurgico ricostruttivo: possono essere combinati concetti classici di riallineamento dell'asse meccanico ai nuovi concetti di medicina rigenerativa e ricostruzione degli elementi articolari danneggiati. Questo approccio terapeutico à ̈ possibile grazie all'impiego di sostituti osteo-condrali, siano essi di origine biologica, quali il trapianto autologo, omologo, etereologo, o di origine sintetica, con funzione di matrici che sostengono strutturalmente e favoriscono la rigenerazione guidata del tessuto (I. Martin at al. Journal of Biomechanics 2007;40:750-765).
A seconda della tipologia e gravità della lesione cartilaginea (superficiale, profonda o con interessamento dell'osso subcondrale) vengono attualmente utilizzati i seguenti approcci chirurgici: shaving cartilagineo (o debridement), che consiste nella pulizia del focolaio di lesione della cartilagine articolare, mediante raschiamento del tessuto malacico. Può essere eseguita sia mediante approccio artrotomico "a cielo aperto", sia per via artroscopica. Il tessuto che va a rigenerarsi in seguito, non possiede, però, 1 'idrofilicità e l'elasticità caratteristiche della cartilagine nativa, pertanto non risponde alle esigenze biologiche e meccaniche dell'articolazione. Questa tecnica trova indicazione nelle lesioni di piccole dimensioni e non a tutto spessore (grado 1°, 2° e grado 3° solo in casi selezionati);
- curettage, che consiste nella pulizia del focolaio di lesione con asportazione completa del tessuto lesionato o patologico, eseguita sia per via artrotomica, sia artroscopica. Questa tecnica ha lo scopo di eliminare le possibilità di blocco articolare, diminuire il gonfiore ed alleviare il dolore, almeno per un certo periodo di tempo. Anche in questo caso il tessuto cartilagineo di riparazione à ̈ di tipo fibro-cartilagineo e pertanto con proprietà inferiori rispetto al tessuto nativo. Questa tecnica trova indicazione nelle lesioni a tutto spessore (grado 3°-4°), ma solo di piccole dimensioni;
- microfratture, tecnica che associa al curettage e/o debridement l'esecuzione di perforazioni dell'osso subcondrale attraverso l'ausilio di appositi puntali. In questo modo si induce il sanguinamento del letto osseo sottostante il tessuto lesionato asportato, in modo tale che le cellule progenitrici mesenchimali provenienti dal midollo osseo possano colonizzare il difetto osteocartilagineo, proliferare, differenziare in senso condrocitario e osteocìtario, ripristinando sia il tessuto condrale, sia osseo. Il tessuto di riparazione che si genera à ̈ di tipo fibro-cartilagineo, privo della resistenza e dell'efficacia della cartilagine ialina originale esistente prima dell'insulto. Questo trattamento trova indicazione nelle lesioni a tutto spessore (grado 3° e 4°), di dimensioni fino a 1,5 - 2 c„„m2;
mosaicoplastica, à ̈ una tecnica che consiste nell'utilizzo della cartilagine del paziente stesso per riparare la zona danneggiata. Tale procedura implica l'utilizzo di cilindri di tessuto osteo-condrale autologo prelevati da zone di non carico della superficie articolare e posizionati in sostituzione al tessuto malacico, fino a ricoprire l'intera area lesionata. La mosaicoplastica à ̈ indicata per le lesioni della cartilagine a tutto spessore (grado 3° e 4°), ma di piccola e media grandezza (idealmente difetti di dimensioni 1 - 4 cm<2>). Questa tecnica, sebbene in grado di ricostruire cartilagine simil-ialina nella sede riparata, può provocare la comparsa di morbidità del sito donatore, fino all'insorgenza di patologie artrosiche fortemente invalidanti;
- allograft osteo-condrali, che consistono in prelievi osteo- condrali da donatore cadavere forniti dalle Banche del Tessuto Muscoloscheletrico. Sono utilizzati in clinica da molti anni per le ricostruzioni articolari complesse e per il trattamento di lesioni osteo-condrali gravi (grado 3° e 4°). Le maggiori problematiche associate a questo approccio sono rappresentate dalla non costante e garantita disponibilità di materiale da parte delle Banche e dalla possibilità di rischi residui di trasmissione di patogeni da donatore a ricevente;
- trapianto di condrociti autoioghi (ACI), che prevede un primo intervento durante il quale viene prelevato, in artroscopia, un frammento di cartilagine sana da una zona di non carico articolare del ginocchio, successivamente trattato in laboratorio. I condrociti derivanti dal frammento cartilagineo vengono espansi in laboratorio per circa 30-40 giorni e successivamente si procede con il secondo intervento: in artroscopia viene eseguito curettage e/o debridement della cartilagine danneggiata per rendere la superficie articolare adatta a ricevere il trapianto delle cellule espanse, iniettate al di sotto di un flap periostale. La tecnica prevede quindi due interventi chirurgici ed il prelievo di frammento di periostio da sito donatore (generalmente, metafisi prossimale tibiale) con conseguente morbidità del sito stesso. Inoltre, tale trattamento à ̈ applicabile solo per lesioni condrali superficiali (grado 1° e 2°), ma non per lesioni coinvolgenti il tessuto osseo sottostante;
- trapianto di condrociti autoioghi veicolati da matrice (MACI), che rappresenta un'evoluzione della tecnica ACI, prevedendo infatti la semina di condrociti espansi in laboratorio su appositi biomateriali allo scopo di favorire la riparazione di lesioni cartilaginee senza l'ausilio di flap periostale di copertura. Entrambe le tecniche, ACI e MACI, si sono dimostrate in grado di ricostituire un tessuto cartilagineo simil-ialino, limitatamente al trattamento di lesioni cartilaginee di grado 1° e 2°, ma rimangono comunque procedure non costeffective , in quanto caratterizzate da due interventi chirurgici, da una fase di espansione cellulare in laboratorio per circa 30-40 giorni e dal prelievo da sito donatore con elevato rischio di morbidità associata.
Per il trattamento di ampi difetti osteocondrali à ̈ stato proposto l'utilizzo di scaffolds o strutture tridimensionali in grado di mimare l'intero comparto osteocondrale, caratterizzati da composizione, porosità , architettura e proprietà bio-meccaniche ben definite (J.K. Sherwood et al. Biomaterials 2002;23(24):4739-4751; M.M. Stevens. Materials Today 2008;11:18-25). La porzione superficiale esterna (condrale) à ̈ generalmente costituita da uno strato polimerico, mentre la porzione più interna (ossea sub-condrale) à ̈ costituita da un materiale composito polimerico che incorpora una componente minerale inorganica.
Grazie agli enormi progressi raggiunti nel campo della medicina rigenerativa e della bioingegneria tissutale, recentemente à ̈ stata sviluppata una serie di materiali bio-mimetici definiti "intelligenti", ovvero in grado di replicare sia la composizione chimica (bio-mimesi chimica), sia l'architettura (bio-mimesi fisica) della cartilagine e dell'osso naturale. Queste matrici vengono comunemente definite come "biologically inspired materiale" , ovvero biomateriali che vengono prodotti ispirandosi ai tessuti biologici naturali, sintetizzati in condizioni tali da riprodurre una struttura ed un ambiente del tutto simili a quelli fisiologici, perciò in grado di favorire la rigenerazione piuttosto che la riparazione tissutale (A. Tampieri et al . Key Engineering Materials 2008:361-363:927-930; A. Tampieri et al. Cartilaginiform and osteochondral substitute comprising a multilayer structure and use thereof . Patent PCT W02006/092718).
Alla luce di questo nuovo concetto di rigenerazione tissutale mediata da scaffold bio-mimetici "intelligenti", il problema alla base della presente invenzione à ̈ quello di mettere a disposizione sostituti condrali, ossei oppure osteocondrali alternativi o, comunque, dotati di caratteristiche migliorate rispetto a quelli noti. In particolare, il problema dell'invenzione à ̈ di mettere a disposizione sostituti condrali, ossei oppure osteocondrali dotati di idonea stabilità biomeccanica, biocompatibilità e degradabilità , in grado di integrarsi efficacemente con i tessuti nativi circostanti la lesione e promuovere una completa rigenerazione tissutale senza evocare o indurre alcuna risposta infiammatoria e/o immunitaria da parte dell'organismo umano ricevente.
Tale problema à ̈ risolto da un materiale bio-mimetico utilizzato come struttura per la rigenerazione del tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo come delineato nelle annesse rivendicazioni. Il problema à ̈ anche risolto da un metodo di produzione del materiale bio-mimetico come indicato nelle annesse rivendicazioni. Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente dalla seguente descrizione dettagliata dell'invenzione effettuata anche con riferimento alle annesse figure in cui:
la Figura 1 mostra una vista schematica in prospettiva di un materiale bio-mimetico bi-strato in accordo con una forma realizzativa dell'invenzione;
la Figura 2 riporta un grafico in cui sono mostrati i risultati di esperimenti comparativi di rigonfiamento: materiale bio-mimetico bi-strato preparato con metodo tri-fasico dell'invenzione comparato con materiale biomimetico bi-strato preparato con il metodo noto del blending fisico;
la Figura 3 mostra una fotografia SEM di un materiale bio-mimetico costituito da solo collagene di tipo I;
la Figura 4 mostra una fotografia SEM di un materiale bio-mimetico costituito da solo chitosano;
la Figura 5 mostra una fotografia SEM dello strato cartilagineo di un materiale bio-mimetico bi-strato preparato con il metodo tri-fasico secondo l'invenzione;
la Figura 6 mostra una fotografia SEM dello strato cartilagineo di un materiale bio-mimetico bi-strato preparato con il metodo noto di blending fisico;
la Figura 7 mostra una fotografia SEM dello strato osseo di un materiale bio-mimetico bi-strato preparato con il metodo tri-fasico secondo l'invenzione;
la Figura 8 mostra una fotografia SEM dello strato osseo di un materiale bio-mimetico bi-strato preparato con il metodo noto di blending fisico;
la Figura 9 mostra i risultati a confronto delle analisi TGA di uno strato cartilagineo di materiali biomimetici bi-strato preparati, rispettivamente, con metodo tri-fasico dell'invenzione e blending fisico;
la Figura 10 mostra i risultati a confronto delle analisi TGA di uno strato osseo di materiali biomimetici bi-strato preparati, rispettivamente, con metodo tri-fasico dell'invenzione e blending fisico;
la Figura 11 mostra i risultati a confronto delle analisi TGA di materiali bio-mimetici bi-strato in tota preparati, rispettivamente, con metodo tri- fasico dell'invenzione e blending fisico;
- la Figura 12 riporta un grafico in cui sono mostrati i risultati di esperimenti comparativi relativi al test di water solution uptake ratio (velocità di assorbimento di soluzione acquosa): materiale bio-mimetico bi-strato preparato con metodo tri-fasico dell'invenzione comparato con blending fisico.
La presente invenzione riguarda un materiale biomimetico mono-, bi- oppure multi-strato utilizzato come sostituto condrale, osseo oppure osteocondrale, ottenuto mediante un processo di sintesi detto "tri-fasico pH-dipendente", descritto in dettaglio nel prosieguo della domanda di brevetto.
Il materiale bio-mimetico dell'invenzione comprende almeno uno strato comprendente collagene e chitosano. Il materiale à ̈ caratterizzato da un grado di rigonfiamento all'equilibrio, a seguito di immersione in soluzione fisiologica a 37°C, compreso tra 1450 e 1700% e da un'unica transizione di fase nell'intervallo di temperatura compresa tra 200°C e 400°C determinata mediante analisi termogravimetrica (TGA).
II grado di rigonfiamento à ̈ misurato mediante il test di rigonfiamento (test di swelling) riportato in dettaglio nella parte sperimentale della presente domanda di brevetto nel paragrafo intitolato "swelling test".
Tale test à ̈ stato condotto secondo K. Tuzlakoglu et al. Macromol . Biosci. 2004;4:811-819.
Il test di rigonfiamento consiste nell 'immergere campioni di materiale bio-mimetico in una soluzione fisiologica a circa 37°C per intervalli di tempo compresi tra 2 minuti e 24 minuti. I campioni di materiale biomimetico sono rimossi dall'immersione in soluzione fisiologica e pesati ad intervalli costanti di 2-4 minuti, partendo da un minimo di 2 minuti ed arrivando ad un massimo di 24 minuti.
La percentuale di rigonfiamento à ̈ calcolata con la seguente formula matematica:
%S = (Mw-Md)/Md x 100
dove :
Mw à ̈ il peso del campione umido
Md à ̈ il peso del campione secco.
In questo modo si determina una curva di rigonfiamento percentuale del campione in funzione del tempo, dalla quale si può estrapolare il grado di rigonfiamento all'equilibrio (valore percentuale corrispondente al plateau della curva).
Mediante la curva, si determina anche l'intervallo di tempo che il campione impiega per raggiungere tale equilibrio.
L'analisi termogravimetrica condotta al fine di determinare la transizione di fase del materiale biomimetico secondo l'invenzione si basa sulla modalità Max Resolution, J. Payà et al. Mettler-Toledo UserCom 2000;1:15-17; Mettler-Toledo Datasheet.
Tale analisi à ̈ descritta in dettaglio nella parte sperimentale della presente domanda di brevetto, nel paragrafo intitolato "Analisi termogravimetrica (TGA) ". L'analisi TGA à ̈ stata eseguita in atmosfera di aria in un intervallo di temperatura compreso tra 40°C e 1000°C eseguendo il riscaldamento ad una velocità di 20°C/min, rallentando ad l°C/min in corrispondenza delle varie perdite di peso dei campioni analizzati.
Il materiale bio-mimetico dell'invenzione comprendente chitosano e collagene à ̈ impiegato come struttura sostitutiva della cartilagine articolare, in particolare per il trattamento di difetti cartilaginei articolari o per favorire la neo-formazione di tessuto cartilagineo. Nel materiale bio-mimetico mono-strato il collagene à ̈ compreso in una quantità tra 30 e 90%, preferibilmente tra 50% e 80% in peso, ed il chitosano à ̈ compreso in una quantità tra 10 e 70% in peso, preferibilmente tra 20 e 50% in peso, rispetto al peso complessivo dei componenti polimerici.
Tale materiale ha uno spessore compreso tra 1 e 6 mm, preferibilmente tra 2 e 4 mm.
In una forma preferita di realizzazione il materiale bio-mimetico mono-strato sopra descritto comprende, oltre a collagene e chitosano, anche idrossiapatite.
In quest'ultimo caso, il materiale à ̈ impiegato come struttura sostitutiva del tessuto osseo, in particolare per il trattamento di difetti ossei o per favorire la neo-formazione di tessuto osseo subcondrale articolare. Preferibilmente, il collagene ed il chitosano impiegati nel bio-materiale mono-strato sono in forma di fibre. L'idrossiapatite à ̈ vantaggiosamente impiegata in forma di cristalli o granuli nano- e micro-dimensionali intimamente collocati all'interno della matrice organica fibrosa creata dal chitosano e dal collagene.
Preferibilmente, i granuli di idrossiapatite hanno dimensioni comprese tra 10Î1⁄4m e 30nm.
In questa particolare forma di realizzazione, il materiale bio-mimetico mono-strato comprende idrossiapatite in quantità tra 50 e 400% in peso, preferibilmente tra 70 e 300% in peso, rispetto al peso complessivo dei componenti polimerici.
Tale materiale mono-strato ha uno spessore compreso tra 2 e 8 mm, preferibilmente tra 3 e 6 mm.
In una forma preferita di realizzazione dell'invenzione il materiale bio-mimetico comprende una struttura bistrato o multi-strato, in grado di mimare sia la componente cartilaginea, sia la componente ossea subcondrale.
In particolare, il materiale bio-mimetico comprende almeno due strati, preferibilmente due strati, in cui lo strato che verrà posto a contatto con la lesione condrale comprende chitosano e collagene, mentre lo strato che verrà posto a contatto con la lesione ossea comprende chitosano, collagene ed idrossiapatite.
Il materiale bio-mimetico osteocartilagineo bi-strato à ̈ monolitico e risulta costituito dall'unione fisica dei due precedenti sostituti mono-strato, uno definito come cartilagineo e l'altro come osseo (Figura 1).
Il materiale bio-mimetico osteocartilagineo bi-strato o multi-strato ha uno spessore compreso tra 3 e 14 mm, preferibilmente tra 5 e 10 mm.
Questo materiale bio-mimetico bi- o multi-strato à ̈ utilizzato per la preparazione di sostituti cartilaginei e ossei per il trattamento contemporaneo di difetti osteocondrali articolari o per favorire la neoformazione di tessuto cartilagineo e osseo subcondrale. II materiale bio-mimetico mono-, bi- o multi-strato utilizzato come sostituto osseo, cartilagineo o osteocondrale funge da impalcatura ("scaffold") temporanea per l'adesione, la proliferazione ed il differenziamento condrogenico e/o osteogenico in situ delle cellule staminali mesenchimali e/o progenitrici indifferenziate provenienti dal sangue midollare contenuto nel tessuto osseo spugnoso subcondrale, secondo il concetto della cosiddetta "rigenerazione tissutale guidata" (E.T. Baran et al. J Mater Sci Mater Med 2004;15(2):161-165; A.J. Salgado et al. Macromolecular Bioscience 2004;4:743-765; I.C. Bonzani et al. Current Opinion in Chemical Biology 2006;10:568-575).
Pertanto, per favorire la rigenerazione dei tessuti osseo e/o condrale, il materiale bio-mimetico dell'invenzione può comprendere sangue periferico, sangue midollare in toto, concentrato di sangue midollare, concentrato piastrinico (PRP), fattori di crescita o in generale fattori in grado di favorire e promuovere l'adesione, la proliferazione e il differenziamento cellulare, quali ad esempio b-FGF, TGF, IGF-1 e -2, PDGF, EGF, VEGF, BMP ecc. Altri materiali biologici che possono essere combinati con il materiale bio-mimetico dell invenzione per favorire la rigenerazione ossea e/o condrale sono cellule staminali mesenchimali e/o progenitrici indifferenziate autologhe oppure mantenute in coltura in vitro per un periodo di tempo necessario alla loro moltiplicazione e/o al loro differenziamento in osteoblasti e/o condrociti articolari.
II materiale bio-mimetico à ̈, quindi, impregnato o miscelato con i suddetti materiali biologici prima del suo impianto all'interno dei tessuti connettivi e/o delle articolazioni del paziente.
In una realizzazione preferita, il materiale biomimetico mono-, bi- o multi-strato può venire associato con componenti presenti nella struttura cartilaginea, ad esempio, mediante impregnazione o rivestimento esterno o blending fisico con bio-polimeri idrofilici, quali acido ialuronico e derivati (cross-linkati, esteri, solfatati), keratan-solfato, condroitin-solfato, alginato di sodio, gellano, gelatina, elastina, resilina e derivati.
Tale addizione consente di migliorare le proprietà di biocompatibilità , flessibilità e idrofilicità del materiale bio-mimetico e, quindi, di stabilità nel sito anatomico di applicazione.
In alternativa o in aggiunta, il materiale mono-, bi- o multi-strato può venire associato con componenti affini al tessuto osseo: acido polilattico (PLA), acido L-polilattico (PLLA), acido poliglicolico (PGA), acido lattico-co-glicolico (PLLGA), policaprolattone (PCL), polietilenglicole (PEG), gellano, alginati, pectina, elastina, resilina e derivati, al fine di migliorarne la flessibilità e le proprietà meccaniche; matrice ossea demineralizzata di origine umana (hDBM) o eterologa (eDBM), al fine di migliorarne il potenziale osteoinduttivo ; oppure tricalcio-fosfato (a-TCP, β-TCP) od ottacalcio-fosfato (OCP), al fine di aumentarne il potenziale osteoconduttivo.
In una realizzazione preferita dei sostituti mono-, bio multi-strato, vengono impiegati radiazioni ultraviolette (UV) e/o agenti reticolanti/crosslinkanti, quali glutaraldeide, formaldeide, genipina, eteri, bis-epossidi (ad esempio: 1,4 butanedioldiglycidil etere - BDDGE) e acido ialuronico e derivati, per conferire maggiori proprietà meccaniche e viscoelastiche.
I sostituti cartilaginei, ossei o osteocondrali dell'invenzione possono essere: sagomati e adattati in funzione delle dimensioni del danno cartilagineo, osseo e/o osteocondrale; applicati indifferentemente mediante tecniche artroscopiche o artrotomiche; fissati o meno con l'ausilio di suture assorbibili e non assorbibili, colle chirurgiche di derivazione biologica e sintetica; caricati con principi farmacologicamente attivi, quali ad esempio anti-infiammatori corticosteroidi, FANS, immunosoppressori, antibiotici, antiblastici, antiproliferativi e antivirali.
Il materiale bio-mimetico dell'invenzione à ̈ dotato di adeguata stabilità meccanica nel sito di impianto, à ̈ degradabile e bio-riassorbibile (con riferimento soprattutto alla componente organica polimerica) e osteointegrabile (con riferimento soprattutto alla componente inorganica calcio-fosfatica).
Nel contesto della presente invenzione, con il termine "collagene" si intende una proteina strutturale fibrosa che rappresenta la maggior componente della matrice extracellulare dei tessuti connettivi del corpo umano. Il collagene di tipo I rappresenta la tipologia di collagene più abbondante in natura, maggior costituente di numerosi tessuti connettivi adulti, quali cute, osso, tendine, legamento e cornea. Il collagene utilizzato nella presente invenzione può essere di tipo I, di tipo Il o miscele degli stessi, con possibili aggiunte di collagene di tipo V, VI, IX e XI; può derivare da fonti diverse, ad esempio di derivazione bovina, suina, equina o sintetica (ricombinante).
L'impiego del chitosano per la preparazione dei sostituti bio-mimetici condrali, ossei e osteocondrali dell'invenzione deriva dalle sue note proprietà emostatiche (Rao S.B. et al. Journal of Biomedicai Materials Research 1997;34 (1):21-28; Harish Prashanth K.V. et al. Trends in Food Science & Technology 2007;18:117-131) e dal fatto che la peculiare struttura di questo polisaccaride risulta chimicamente simile a quella dei proteoglicani del tessuto osseo, dei glucosamminoglicani e dell'acido ialuronico presenti nella matrice extra-cellulare della cartilagine articolare (Jong Eun Lee et al. Tissue Engineering and Regenerative Medicine 2005;2(1):41-49).
Con il termine "idrossiapatite" si intende, in generale, sia 1'idrossiapatite stechiometrica Ca10 (P04) 6 (OH)2ad alto o basso grado di cristallinità , sia l'idrossiapatite avente sostituzioni chimiche, arricchita con ioni Magnesio (Mg<2+>), Carbonato (C03<2~>), Citrato (C6H507<~>), Stronzio (Sr<2+>) e/o Silicio (Si<4+>).
Con il termine "chitosano" si intende una poliglucosammina parzialmente acetilata, ottenuta mediante incompleta deacetilazione della chitina. È un copolimero idrofilo delle unità (1—>4)-2-ammino-2-deossi-β-D-glucopiranosio e (1—>4)-2-acetammido-2-deossi-β-D-glucopiranosio, con distribuzione statistica delle due unità all'interno della catena polimerica e proporzione determinante il grado di acetilazione. La formula chimica del chitosano à ̈ (C6H1104N)n, con peso molecolare tra 50 e 300 KDa, grado di acetilazione < 30%, di origine animale (insetti, artropodi, molluschi, crostacei) o preferibilmente micro-organica (batteri, lieviti) .
Il materiale bio-mimetico comprendente almeno uno strato à ̈ realizzato mediante un processo di sintesi tri-fasico pH-dipendente , comprendente i passaggi di:
a) preparare una sospensione acida di collagene ad una temperatura compresa tra 30 e 45°C;
b) portare il pH della sospensione di collagene ad un valore inferiore al punto isoelettrico del collagene mediante aggiunta di una soluzione basica;
c) portare il pH della sospensione di collagene del punto b) ad un valore superiore al punto isoelettrico del collagene ma inferiore al punto isoelettrico del chitosano mediante aggiunta di una soluzione di chitosano oppure di una sospensione di chitosanoidrossiapatite;
d) portare il pH della sospensione chitosano-collagene o chitosano-collagene-idrossiapatite del punto c) ad un valore superiore al punto isoelettrico del chitosano mediante aggiunta di una soluzione basica o di un tampone basico;
e) lasciare maturare la sospensione collagenechitosano o collagene-chitosano- idrossiapatite fino all'ottenimento del prodotto finale.
Il processo di sintesi tri-fasico pH-dipendente del materiale bio-mimetico comprendente almeno uno strato può, eventualmente, comprendere ulteriormente il passaggio di:
f) sottoporre la sospensione chitosano-collagene o chitosano-collagene- idrossiapatite del punto e) a reticolazione chimica mediante l'aggiunta alla sospensione di un agente reticolante.
Inoltre, il processo si può concludere con la liofilizzazione dello strato chitosano-collagene o chitosano-collagene- idrossiapatite e/o il confezionamento e la sterilizzazione (passaggio g).
In una forma preferita di realizzazione, il processo di preparazione del materiale bio-mimetico comprende un passaggio h) in cui almeno uno strato comprendente chitosano-collagene secondo il punto e) oppure il punto f) ed almeno uno strato comprendente chitosanocollagene-idrossiapatite secondo il punto e) oppure il punto f) sono posizionati fisicamente uno sull'altro e lasciati riposare fino all'ottenimento, mediante azione di gravità , di una struttura bi-strato o multi-strato monolitica .
Preferibilmente, la struttura bi-strato o multi-strato ottenuta nel passaggio h) à ̈ sottoposta a liofilizzazione e/o confezionamento e sterilizzazione (passaggio i)). La sospensione di collagene del punto a) viene preparata riscaldando il polimero in una soluzione di acido organico, preferibilmente acido acetico, per un tempo ≤ 20 minuti ad una temperatura inferiore a quella di denaturazione del collagene.
La variazione di pH del punto b) Ã ̈ ottenuta aggiungendo alla sospensione di collagene una soluzione acquosa di una base forte, preferibilmente idrossido di sodio, fino ad un pH < 5. L'aggiunta della base forte avviene mediante lento gocciolamento.
La sospensione collagene-chitosano o collagenechitosano-idrossiapatite del punto c) Ã ̈ ottenuta mediante aggiunta alla sospensione di collagene del punto b) una sospensione di chitosano o chitosanoidrossiapatite in modo da ottenere un pH compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6 e 6,5, nel caso della sospensione di chitosano, oppure preferibilmente tra 6,5 e 7 nel caso della sospensione chitosano-idrossiapatite. L'aggiunta viene effettuata mediante lento gocciolamento della sospensione di chitosano o chitosanoidrossiapatite.
La sospensione di chitosano-idrossiapatite viene ottenuta aggiungendo idrossiapatite in polvere ad una soluzione di chitosano in modo tale che la miscela raggiunga un valore di pH superiore al punto di dissoluzione dell<1>idrossiapatite. Preferibilmente il pH della sospensione chitosano- idrossiapatite à ̈ compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6,5 e 7.
La variazione di pH del punto d) si ottiene aggiungendo alla sospensione di collagene-chitosano o collagenechitosano- idrossiapatite una soluzione acquosa di una base forte, preferibilmente idrossido di sodio, oppure una soluzione di tampone basico, preferibilmente un tampone carbonato.
La sospensione così ottenuta viene mantenuta in agitazione per un tempo compreso tra 5 e 20 minuti, preferibilmente tra 5 e 10 minuti.
La maturazione della sospensione chitosano-collagene o chitosano-collagene-idrossiapatite avviene per un tempo compreso tra 30 minuti e 2 ore, preferibilmente tra 30 minuti e 1 ora.
La reticolazione della sospensione collagene-chitosano o collagene-chitosano-idrossiapatite del punto f) viene, preferibilmente, effettuata dopo lavaggio con acqua e setacciamento della sospensione. La reticolazione viene condotta preferibilmente utilizzando l'agente reticolante BDDGE.
Il pH della fase di reticolazione à ̈ compreso tra 8 e 11; la temperatura à ̈ compresa tra 0 e 40°C; il tempo di reazione à ̈ compreso tra 24 e 96 ore.
La fase di liofilizzazione del punto g) e del punto i) à ̈, preferibilmente, preceduta da un lavaggio con acqua e setacciamento. La liofilizzazione à ̈ condotta portando la sospensione ad una temperatura compresa tra -30 e -40°C, sottoponendola ad un vuoto compreso tra 0,1 e 1 mbar, preferibilmente tra 0,2 e 0,6 mbar. Si riscalda poi la sospensione ad una temperatura compresa tra 20 e 30°C mantenendola sotto vuoto.
La sterilizzazione del prodotto finito mono-strato, bio multi -strato à ̈ condotta, preferibilmente, mediante radiazione gamma.
Forma oggetto dell'invenzione un materiale bio-mimetico comprendente almeno uno strato comprendente chitosanocollagene o chitosano-collagene-idrossiapatite ottenibile con il metodo di preparazione sopra riportato.
Forma oggetto dell'invenzione un materiale bio-mimetico comprendente almeno due strati dei quali almeno uno comprende chitosano-collagene ed almeno un altro comprende chitosano-collagene-idrossiapatite, ottenibile mediante il processo sopra riportato. In una forma preferita, il materiale bio-mimetico ottenibile mediante il processo sopra descritto comprende due strati (bistrato) dei quali uno strato comprende chitosanocollagene e l'altro strato comprende chitosanocollagene-idrossiapatite .
Il metodo sopra descritto à ̈ un processo di fibrazione progressiva tri-fasica delle miscele collagene-chitosano o collagene-chitosano-idrossiapatite . L'aggiunta, alla sospensione collagenica, di una soluzione o sospensione di chitosano avente pH compreso tra 6 e 7 determina il superamento del punto isoelettrico del collagene e la sua precipitazione, con il conseguente parziale inglobamento dello stesso chitosano nelle fibre collageniche in maturazione. Il successivo incremento di pH a valori pari o superiori a 9 determina la completa maturazione delle fibre di collagene:
â– fase I —> pH < punto isoelettrico del collagene => precipitazione precoce del collagene (sub-fibrille),<â– >fase II -» pH > punto isoelettrico del collagene e < al punto isoelettrico del chitosano => precipitazione completa del collagene (fibrille) e inglobamento di chitosano (combinato o meno con idrossiapatite),
■fase III —> pH > punto isoelettrico del chitosano => maturazione completa del collagene (fibre) e suo rivestimento (coating) con fibre/aggregati di chitosano residuo (deposizione di chitosano).
Il processo di fibrazione tri-fasica consente una totale integrazione ed inter-connessione chimico-fisica di collagene e chitosano, ottenendo materiali bio-mimetici costituiti da fibre e lamine miste a morfologia ordinata caratterizzati da idrofilia (water uptake/swelling) , adattabilità e stabilità spaziale nel sito di impianto, omogeneità /ordine strutturale e memoria di forma (ritorno elastico alla manipolazione) superiori rispetto a scaffold realizzati mediante il metodo noto di semplice accoppiamento fisico (blending fisico) di collagene e chitosano o collagene, chitosano e idrossiapatite .
Per quanto riguarda la miscelazione di collagene e chitosano (oppure di collagene e chitosanoidrossiapatite) a pH prossimo alla neutralità , compreso tra 6 e 7, in letteratura viene riportata la combinazione fisica di gel di collagene e chitosano a pH acidi e successivamente si favorisce la loro precipitazione mediante incrementi di pH con soluzioni di NaOH (blending fisico). In queste ultime condizioni, però, à ̈ ipotizzabile che la precipitazione delle fibre di collagene tenda ad essere stericamente impedita dalla presenza del chitosano e si ottengano dei sostituti aventi struttura più irregolare, disordinata e disomogenea, nonché performance chimico-fisiche inferiori rispetto al processo tri-fasico dell invenzione.
L'utilizzo di una soluzione di chitosano in acido acetico/sodio acetato, a pH compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6,5 e 7 favorisce il processo di fibrazione (come riportato nella parte sperimentale). La coppia acido acetico/sodio acetato consente di raggiungere pH prossimi alla neutralità senza causare intorbidimento della soluzione di chitosano e la sua iniziale precipitazione-aggregazione. Infatti, generalmente una sospensione acida di chitosano tenderebbe a intorbidirsi e precipitare innalzando il pH a valori compresi tra 6 e 7, non consentendone una miscelazione omogenea con la sospensione di collagene. Inoltre, la sua combinazione con idrossiapatite crea una sospensione uniforme il cui pH, superiore a quello di dissoluzione dell'idrossiapatite stessa, non subisce un incremento tale da alterare l'efficacia del processo di fibrazione progressiva tri-fasica.
L’utilizzo di soluzione tampone carbonato o NaOH per incrementare lentamente il pH delle miscele di collagene-chitosano o collagene-chitosano-idrossiapatire fino a valori compresi tra 9 e 9,5 favorisce il processo di fibrazione. A questi valori di pH, infatti, si ottiene la maturazione completa delle fibre collagene. PARTE SPERIMENTALE
Preparazione del collagene
Il collagene [(ad esempio, collagene di tipo I di origine equina (Baxter Healthcare Corp., Opocrin S.p.A., ecc .), di origine bovina (Southern Lights Bio, Devro Medicai Ltd, Sigma-Aldrich, ecc.) o di origine suina (SunMax Biotechnology Co. Ltd, ColBar Life Science Ltd, Nitta Gelatin, Inc., ecc.)] viene reperito sul mercato come prodotto standard. Dopo il processo di purificazione, viene disciolto in un volume calcolato di acido acetico (1% in acqua) fino ad ottenere una sospensione omogenea (concentrazione tra 0,5 e 2%, preferibilmente 1%) avente un pH acido, preferibilmente < 3,5. Punto isoelettrico del collagene, pH=5,5; denaturazione del collagene, T s 54°C.
Preparazione del chitosano
Il chitosano viene reperito sul mercato come prodotto di derivazione animale (ad esempio, prodotto da Sigma-Aldrich, Hawaii Chitopure, Norwegian Chitosan, Altakitin, ecc.) o micro-organica (preferibilmente estratto da lieviti, ad esempio prodotto da KitoZyme)), in polvere. Dopo solubilizzazione in un volume calcolato di acido acetico (1% in acqua), la sospensione di chitosano viene combinata con sodio acetato (30% in acqua) fino ad ottenere una miscela omogenea (concentrazione tra 1 e 4%, preferibilmente 2%) avente un pH compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6,5 e 7 (soluzione di chitosano). Punto isoelettrico del chitosano, pH=8,7.
Preparazione dell'idrossiapatite
L'idrossiapatite (ad esempio, prodotta da Sigma-Aldrich, Merck Co., Berkeley Advanced Biomaterials Ine., Fluidinova, ecc.), stechiometrica o drogata (arricchita con ioni carbonato, citrato, stronzio, silicio, preferibilmente magnesio), viene reperita sul mercato come prodotto standard. Dissoluzione dell 'idrossiapatite, pH < 5,5.
Preparazione del materiale bio-mimetico cartilagineo mono -strato
Le procedure di miscelazione sono eseguite con l'ausilio di un agitatore magnetico termostatato, velocità di rotazione compresa tra 250 e 750 rpm, preferibilmente 500 rpm.
A) 100 g di Collagene 1% in acido acetico vengono riscaldati a T inferiore a quella di denaturazione del collagene, preferibilmente tra 25 e 45°C, per almeno 20 minuti, al fine di fluidificare la sospensione polimerica .
B) Il pH della sospensione acida di collagene viene incrementato ad un valore inferiore al punto isoelettrico del collagene, preferibilmente pH < 5, mediante lento gocciolamento di 30 cc di una soluzione acquosa di NaOH 0,1M (pH=13).
C) Alla sospensione collagenica vengono addizionati 21 g di soluzione di chitosano 2%, mediante lento gocciolamento, in modo tale da incrementare il pH della sospensione collagenìca ad un valore superiore al punto isoelettrico del collagene, ma inferiore al punto isoelettrico del chitosano, pH compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6 e 6,5.
D) Il pH della sospensione collagene-chitosano viene incrementato ad un valore superiore al punto isoelettrico del chitosano, pH compreso tra 9 e 13, preferibilmente tra 9 e 9,5, mediante lento gocciolamento di 75 cc di una soluzione tampone carbonato (1% in acqua, pH=10) o soluzione acquosa di NaOH 0,1M (pH=13). La sospensione viene mantenuta in agitazione per un tempo compreso tra 5 e 20 minuti, preferibilmente tra 5 e 10 minuti.
E) La sospensione fibrosa collagene-chitosano viene lasciata maturare in condizioni statiche per un tempo compreso tra 30 minuti e 2 ore, preferibilmente tra 30 minuti e 1 ora.
F) La sospensione fibrosa collagene-chitosano viene lavata con acqua, setacciata e sottoposta a reticolazione chimica mediante miscelazione con una soluzione di BDDGE 0,5% in soluzione tampone (preferibilmente, tampone carbonato) a pH compreso tra 8 e 11 (preferibilmente, pH=10), a temperatura compresa tra 0 e 40°C (preferibilmente, 37°C), per un tempo compreso tra 24 e 96 ore (preferibilmente, 48 ore).
G) La sospensione fibrosa collagene-chitosano reticolata viene lavata con acqua, setacciata e sottoposta a liofilizzazione. In particolare, la sospensione viene portata ad una temperatura compresa tra -30 e -40°C (preferibilmente, -35°C), sottoposta ad un vuoto compreso tra 0,1 e 1 mbar (preferibilmente, tra 0,2 e 0,6 mbar) e riscaldata fino a temperatura ambiente (preferibilmente, compresa tra 20 e 30°C), mantenendo il grado di vuoto.
H) Il sostituto cartilagineo mono-strato viene confezionato in doppia busta e sterilizzato mediante γradiazione a 25 kGy.
Preparazione del materiale bio-mimetico osseo monostrato
Le procedure di miscelazione sono eseguite con l'ausilio di un agitatore magnetico termostatato, velocità di rotazione compresa tra 250 e 750 rpm, preferibilmente 500 rpm.
A) 100 g di Collagene 1% in acido acetico vengono riscaldati a T inferiore a quella di denaturazione del collagene, preferibilmente tra 30 e 45°C, per almeno 20 minuti, al fine di fluidificare la sospensione polimerica.
B) Il pH della sospensione acida di collagene viene incrementato ad un valore inferiore al punto isoelettrico del collagene, preferibilmente pH < 5, mediante lento gocciolamento di 30 cc di una soluzione acquosa di NaOH 0,1M (pH-13).
C) Una sospensione di chitosano-idrossiapatite viene ottenuta aggiungendo lentamente 2 g di polvere di idrossiapatite a 16,5 g di soluzione di chitosano 2%, mediante agitazione magnetica, in modo tale che il pH della miscela raggiunga un valore superiore al punto di dissoluzione dell'idrossiapatite, pH compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6,5 e 7.
D) Alla sospensione collagenica viene addizionata la sospensione di chitosano-idrossiapatite, mediante lento gocciolamento, in modo tale da incrementare il pH della sospensione collagenica ad un valore superiore al punto isoelettrico del collagene, ma inferiore al punto isoelettrico del chitosano, pH compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6,5 e 7.
E) Il pH della sospensione collagene-chitosanoidrossiapatite viene incrementato ad un valore superiore al punto isoelettrico del chitosano, pH compreso tra 9 e 13, preferibilmente tra 9 e 9,5, mediante lento gocciolamento di 75 cc di una soluzione tampone carbonato (1% in acqua, pH=10) o soluzione acquosa di NaOH 0,1M (pH=13). La sospensione viene mantenuta in agitazione per un tempo compreso tra 5 e 20 minuti, preferibilmente tra 5 e 10 minuti.
F) La sospensione fibrosa collagene-chitosanoidrossiapatite viene lasciata maturare in condizioni statiche per un tempo compreso tra 30 minuti e 2 ore, preferibilmente tra 30 minuti e 1 ora.
G) La sospensione fibrosa collagene-chitosanoidrossiapatite viene lavata con acqua, setacciata e sottoposta a reticolazione chimica mediante miscelazione con una soluzione di BDDGE 0,5% in soluzione tampone (preferibilmente, tampone carbonato) a pH compreso tra 8 e 11 (preferibilmente, pH=10), a temperatura compresa tra 0 e 40°C (preferibilmente, 37°C), per un tempo compreso tra 24 e 96 ore (preferibilmente, 48 ore).
H) La sospensione fibrosa collagene-chitosanoidrossiapatite reticolata viene lavata con acqua, setacciata e sottoposta a liofilizzazione. In particolare, la sospensione viene portata ad una temperatura compresa tra -30 e -40°C (preferibilmente, -35°C), sottoposta ad un vuoto compreso tra 0,1 e 1 mbar (preferibilmente, tra 0,2 e 0,6 mbar) e riscaldata fino a temperatura ambiente (preferibilmente, compresa tra 20 e 30°C), mantenendo il grado di vuoto.
I) il sostituto osseo mono-strato viene confezionato in doppia busta e sterilizzato mediante γ-radiazione a 25 kGy.
Preparazione_ del_ materiale_ bio -mimetico osteocartilagineo bi-strato
In una forma di attuazione preferita, si procede alla preparazione delle sospensioni collagene-chitosano e collagene-chitosano-idrossiapatite, rispettivamente secondo i punti A) - F) e A) - G).
J) Le sospensioni fibrose reticolate vengono lavate con acqua distillata, setacciate e posizionate fisicamente una sull'altra, in modo tale da creare, sotto l'azione della forza di gravità , una struttura bistrato monolitica caratterizzata da uno strato inferiore osseo ed uno strato superiore cartilagineo.
K) Il sostituto osteocartilagineo bi-strato viene sottoposto a liofilizzazione, in particolare viene portato ad una temperatura compresa tra -30 e -40°C (preferibilmente, -35°C) , sottoposto ad un vuoto compreso tra 0,1 e 1 mbar (preferibilmente, tra 0,2 e 0,6 mbar) e riscaldato fino a temperatura ambiente (preferibilmente, compresa tra 20 e 30°C), mantenendo il grado di vuoto.
L) Il sostituto osteocartilagineo bi-strato viene confezionato in doppia busta e sterilizzato mediante γradiazione a 25 kGy.
Analisi chimico-fisiche del materiale bio-mimetico.
II materiale bio-mimetico osteocartilagineo bi-strato prodotto mediante il processo tri-fasico sopra descritto e mostrato in Figura 1, à ̈ stato caratterizzato dal punto di vista chimico-fisico e meccanico mediante test di bagnabilità (water uptake/swelling, secondo K. Tuzlakoglu et al. Macromol. Biosci. 2004;4:811-819), micrografia elettronica a scansione SEM (LEO modello 14 30) , analisi termogravimetrica TGA (Mettler-Toledo modello TGA/DSC 1, secondo B. Benzler. Mettler-Toledo UserCom 2001;1:7,8; J. Payà et al. Mettler-Toledo UserCom 2000;1:15-17; Mettler-Toledo Datasheet. MaxRes Thermal Analysis from www.mt.com/ta) e misura della velocità di assorbimento di una soluzione acquosa (water uptake ratio).
La medesima caratterizzazione à ̈ stata eseguita su un materiale osteocartilagineo preparato durante le medesime sedute sperimentali, impiegando le stesse materie prime nelle stesse proporzioni in peso percentuale, seguendo un protocollo analogo a quello riportato nel precedente paragrafo, con l'unica differenza che i singoli strati (cartilagineo e osseo) sono stati prodotti mediante un procedimento di miscelazione fisica a pH acido e co-precipitazione a pH neutro (blending fisico) riportato in letteratura (D. Shi et al. Chin Med J 2005;118(17):1436-1443; X. Wang et al. Key Engineering Materials 2007;330-332:415-418; X. Wang et al. J Biomed Mater Res A. 2009 Jun 15;89 (4):1079-87), anziché mediante il processo di sintesi tri-fasico pH-dipendente oggetto della presente invenzione (metodo tri-fasico).
Risultati sperimentali
Swellinq-test
L'idrofilia dei sostituti osteocartilaginei preparati con processo di sintesi tri-fasico pH-dipendente (metodo tri-fasico) e co-precipitazione (blending fisico) à ̈ stata valutata in triplicato mediante test di swelling (rigonfiamento a seguito di assorbimento di liquido), immergendoli in soluzione salina fisiologica a 37°C per vari intervalli di tempo e pesandoli mediante bilancia elettronica, fino al raggiungimento dell'equilibrio. Il grado di rigonfiamento à ̈ stato calcolato tramite la seguente formula:
Percentuale di Swelling = %S = (Mw - Md)/Md x 100,
dove :
Mw à ̈ il peso del campione umido,
Md à ̈ il peso del campione secco.
In Figura 2 vengono riportati i risultati del test eseguito su due preparazioni rappresentative: il sostituto osteocartilagineo ottenuto mediante processo di sintesi tri-fasico pH-dipendente mostra un rigonfiamento graduale nei primi 8 minuti, raggiungendo l'equilibrio in 12 minuti; il sostituto ottenuto per blending fisico mostra un più rapido rigonfiamento, raggiunge l'equilibrio in 8 minuti, attestandosi su % di swelling medio nettamente inferiori (mediamente, 132% in meno) .
La più alta % di swelling ed il più lento rigonfiamento riscontrati per il sostituto osteocartilagineo preparato mediante processo tri-fasico dovrebbero garantire, una volta posizionato all'interno del difetto tissutale, sia una maggior stabilità meccanica in situ, sia un miglior adattamento alle specifiche caratteristiche geometriche dei tessuti adiacenti.
Micrografia elettronica a scansione SEM
La morfologia dei sostituti osteocartilaginei preparati con processo di sintesi tri-fasico pH-dipendente (metodo tri-fasico) e co-precipitazione (blending fisico) à ̈ stata valutata mediante analisi microfotografica al microscopio elettronico a scansione, nell'intento di evidenziare differenze significative in termini di omogeneità , porosità , distribuzione spaziale e struttura tridimensionale delle fibre di collagene e/o chitosano, combinate o meno con idrossiapatite, a seconda che si trattasse dello strato osseo o cartilagineo.
A tal scopo, sono stati valutati anche scaffold costituiti da solo collagene (Figura 3) o solo chitosano (Figura 4): i primi risultano caratterizzati da lamine a disposizione e margini irregolari ("frastagliati") (Figura 3A, B), frammiste a strutture fibrose di interconnessione a vario grado di complessità e dimensione (sub-fibrille, fibrille, fibre) (Figura 3C, D) ; i secondi, invece, mostrano una struttura caratterizzata principalmente da ampie lamine parallele a margini regolari ("lisci") (Figura 4A,C), collegate da sottili filamenti a inserzione triangolare (Figura 4D). Lo strato cartilagineo del materiale bio-mimetico prodotto con metodo tri-fasico mostra una morfologia estremamente omogenea e ordinata (Figura 5A) , caratterizzata da ampie lamine parallele a margini irregolari (Figura 5B), connesse da strutture fibrose filamentose di medie dimensioni (Figura 5C): di fatto, un materiale bio-mimetico a morfologia intermedia, nata dall'interazione chimico-fisica e stabile integrazione tra collagene e chitosano.
Lo strato cartilagineo del materiale bio-mimetico prodotto mediante blending fisico presenta una morfologia più disomogenea e disordinata (Figura 6A), caratterizzata dall'accoppiamento di strutture ben distinte, riconducibili a quelle osservate nei materiali a base di solo collagene o solo chitosano. In particolare, si distinguono sia lamine a margini irregolari e strutture fibrose a vario grado di organizzazione spaziale (tipiche del collagene), sia lamine di maggiori dimensioni con margini più regolari (Figura 6B, C).
Lo strato osseo del materiale prodotto con metodo trifasico mostra una struttura regolare, caratterizzata da una distribuzione omogenea e uniforme dei granuli di idrossiapatite (Figura 7A). Questi ultimi risultano inglobati a vari livelli di profondità nelle fibre e lamine organiche (di collagene/chitosano) (Figura 7B), al punto tale da non riuscire a distinguere chiaramente i loro margini (Figura 7C); i granuli più superficiali, inoltre, risultano chiaramente rivestiti da un layer di materiale organico, plausibilmente chitosano (Figura 7D) .
Lo strato osseo del materiale prodotto mediante blending fisico evidenzia una struttura più irregolare e disordinata, caratterizzata da una distribuzione più disomogenea dei granuli di idrossiapatite (Figura 8A), i quali non risultano inglobati nella componente organica, bensì principalmente su di essa adagiati (Figura 8B, C). A più forte ingrandimento, infatti, à ̈ possibile distinguere chiaramente i margini di suddetti granuli (Figura 8D), che, di conseguenza, interagiscono in maniera più labile con le fibre e le lamine di collagene e chitosano. Inoltre, à ̈ chiaramente osservabile come, a parità di quantità in peso di idrossiapatite addizionata in fase di preparazione, lo strato osseo prodotto mediante blending fisico (Figura 8C) sia caratterizzato, rispetto al metodo tri-fasico (Figura 7B), da una minor densità di granuli, a riprova della loro più debole interazione con la componente organica del materiale. Analisi termogravimetrica (TGA)
Le analisi TGA sono state effettuate con due diverse modalità :
A) in atmosfera di aria, con velocità di flusso di 80 ml/min, in un intervallo di temperatura compreso tra 40 e 1000°C, eseguendo il riscaldamento con le seguenti velocità (V) (modalità Standard, secondo B. Benzler. Mettler-Toledo UserCom 2001,-1:7,8):
- 40÷150°C, V=20°C/min;
- 150÷700°C, V=5°C/min;
- 700÷1000<0>C, V=20°C/min.
B) in atmosfera di aria, con velocità di flusso di 80 ml/min, in un intervallo di temperatura compreso tra 40 e 1000°C, eseguendo il riscaldamento ad una velocità di 20°C/min, rallentando ad l°C/min in corrispondenza delle varie perdite di peso dei campioni analizzati (modalità MaxResolution, J. Payà et al. Mettler-Toledo UserCom 2000;1:15-17; Mettler-Toledo Datasheet. MaxRes Thermal Analysis from www.mt.com/ta).
L'analisi Standard effettuata sullo strato cartilagineo dei materiali prodotti con metodo tri-fasico e blending fisico (Figura 9A) ha evidenziato tre perdite di peso, relative alla perdita di acqua, alla degradazione ed alla successiva combustione della componente organica (collagene e chitosano). L'analisi in derivata prima (Figura 9A') ha evidenziato come gli inflection point relativi rispettivamente alla perdita dell'acqua di idratazione ed alla degradazione della componente organica siano avvenuti, nel caso del materiale preparato con metodo tri-fasico, a temperature superiori rispetto al blending fisico. L'analisi MaxResolution (Figura 9B), nell'intervallo di temperatura compreso tra 200 e 400°C (relativo alla degradazione della componente organica), ha mostrato un'unica perdita di peso (ascrivibile ad una sola struttura chimico-fisica omogenea) nel caso del materiale bio-mimetico preparato con metodo tri-fasico, mentre sono state evidenziate tre distinte perdite di peso (ascrivibili ad una struttura chimico-fisica più disomogenea, costituita da almeno tre entità organiche con temperature di degradazione differenti) nel caso del blending fisico.
L'analisi Standard effettuata sullo strato osseo dei materiali prodotti con metodo tri-fasico e blending fisico (Figura 10A) ha evidenziato tre perdite di peso (perdita di acqua, degradazione e successiva combustione della componente organica) e la presenza di un residuo finale inorganico stabile ad alta temperatura (relativo all'idrossiapatite) . Tale residuo à ̈ risultato essere di circa il 55% nel caso del materiale preparato con metodo tri-fasico e di circa il 40% nel caso del blending fisico: come mostrato dall'analisi al SEM, questo aspetto evidenzia come, a parità di quantità in peso di idrossiapatite addizionata in fase di preparazione, lo strato osseo prodotto mediante metodo tri-fasico sia caratterizzato, rispetto al blending fisico, da una più forte ed efficace interazione tra le componenti inorganica ed organica che si traduce nella capacità , per il materiale ottenuto con il processo tri-fasico, di inglobare e trattenere una maggiore quantità di componente inorganica (idrossiapatite).
L'analisi in derivata prima (Figura 10A') ha evidenziato temperature relative agli inflection point (corrispondenti alla perdita dell'acqua di idratazione ed alla degradazione della componente organica) più alte nel caso del materiale bio-mimetico preparato con metodo tri-fasico. L'analisi MaxResolution (Figura 10B), nell'intervallo di temperatura compreso tra 200 e 400°C, ha rivelato un'unica perdita di peso (ascrivibile ad una sola struttura chimico-fisica omogenea) nel caso del materiale preparato con metodo tri-fasico, mentre tre evidenti e distinte perdite di peso (ascrivibili ad una struttura chimico-fisica decisamente più disomogenea, costituita da almeno tre entità organiche) nel caso del blending fisico.
Le analisi Standard e MaxResolution eseguite sui materiali bio-mimetici bi-strato in foto prodotti con metodo tri-fasico e blending fisico (Figura 11) hanno rivelato profili termici analoghi a quelli ottenuti per gli strati singoli cartilagineo ed osseo, sottolineando ancora il fatto che, a differenza del blending fisico, il metodo tri-fasico consenta l'ottenimento di strutture più omogenee, ordinate, caratterizzate da una forte interazione chimico-fisica e da una stabile integrazione tra collagene, chitosano e, nel caso dello strato osseo, componente inorganica.
Water Uptake Ratio test
La capacità di assorbimento dei materiali bio-mimetici osteocartilaginei preparati con processo di sintesi trifasico pH-dipendente (metodo tri-fasico) e coprecipitazione (blending fisico) à ̈ stata valutata in triplicato mediante test di water solution uptake ratio (velocità di assorbimento di soluzione acquosa) , immergendo in soluzione acquosa salina (medium di coltura HANK'S Balance Salt Solution, contenente rosso fenolo) materiali bio-mietici di dimensioni 4x2x0,8 cm (LxPxH), fino a completa imbibizione. In particolare, una volta immerso ciascun campione in posizione verticale all'interno di un beaker contenente un adeguato volume di HANK'S Solution, à ̈ stato cronometrato il tempo necessario affinché la soluzione raggiungesse, per capillarità , la superficie superiore del materiale, imbibendolo. In Figura 12 vengono riportati i risultati del test eseguito su due preparazioni rappresentative: il materiale osteocartilagineo ottenuto mediante processo di sintesi tri-fasico pH-dipendente mostra un tempo di water uptake medio di 9 secondi, mentre il materiale ottenuto per Blending fisico si attesta su un valore medio di 11 secondi, pari al 22,2% in più.
Il tempo di water uptake nettamente inferiore riscontrato per il materiale osteocartilagineo preparato mediante processo tri-fasico,risulta direttamente correlato alla sua omogeneità , uniformità strutturale, ordine e organizzazione spaziale, superiori rispetto al materiale ottenuto per blending fisico.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Materiale bio-mimetico comprendente almeno uno strato comprendente collagene e chitosano, detto materiale essendo caratterizzato da un grado di rigonfiamento all'equilibrio, a seguito di immersione in soluzione fisiologica a 37°C, compreso tra 1450 e 1700% e da un'unica transizione di fase nell'intervallo di temperatura compresa tra 200°C e 400°C determinata mediante analisi termogravimetrica (TGA).
- 2. Materiale bio-mimetico secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno uno strato comprende ulteriormente idrossiapatite .
- 3. Materiale bio-mimetico secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente almeno due strati, dei quali almeno un primo strato comprende chitosano e collagene ed almeno un secondo strato comprende chitosano, collagene ed idrossiapatite.
- 4. Materiale bio-mimetico secondo la rivendicazione 3 comprendente due strati, dei quali uno strato comprende chitosano e collagene e l'altro strato comprende chitosano, collagene ed idrossiapatite.
- 5. Materiale bio-mimetico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 4, in cui detto collagene à ̈ compreso in una quantità tra 30 e 90%, preferìbilmente tra 50% e 80% in peso, e detto chitosano à ̈ compreso in una quantità tra 10 e 70% in peso, preferibilmente tra 20 e 50% in peso, rispetto al peso complessivo dei componenti polimerici.
- 6. Materiale bio-mimetico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 2 alla 5, in cui detta idrossiapatite à ̈ compresa in quantità tra 50 e 400% in peso, preferibilmente tra 70 e 300% in peso, rispetto al peso complessivo dei componenti polimerici.
- 7 . Materiale bio-mimetico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 6, per l'uso come struttura sostitutiva della cartilagine e/o dell'osso e/o del tessuto osteocartilagineo, in particolare per il trattamento di difetti cartilaginei e/o ossei e/o osteocartilaginei o per favorire la neo-formazione di tessuto cartilagineo e/o osseo e/o osteocartilagineo.
- 8. Processo per la preparazione del materiale biomimetico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 7, comprendente i passaggi di: a) preparare una sospensione acida di collagene ad una temperatura compresa tra 25 e 45°C; b) portare il pH della sospensione di collagene ad un valore inferiore al punto isoelettrico del collagene mediante aggiunta di una soluzione basica; c) portare il pH della sospensione di collagene del punto b) ad un valore superiore al punto isoelettrico del collagene ma inferiore al punto isoelettrico del chitosano mediante aggiunta di una soluzione di chitosano oppure di una sospensione di chitosanoidrossiapatite; d) portare il pH della sospensione chitosano-collagene o chitosano-collagene-idrossiapatite del punto c) ad un valore superiore al punto isoelettrico del chitosano mediante aggiunta di una soluzione basica o di un tampone basico; e) lasciare maturare la sospensione collagenechitosano o collagene-chitosano-idrossiapatite fino all'ottenimento del prodotto finale.
- 9. Processo secondo la rivendicazione 8, comprendente ulteriormente il passaggio di: f) sottoporre la sospensione chitosano-collagene o chitosano-collagene-idrossiapatite del punto e) a reticolazione chimica mediante l'aggiunta alla sospensione di un agente reticolante.
- 10. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 9, comprendente ulteriormente un passaggio h) in cui almeno uno strato comprendente chitosanocollagene secondo il punto e) oppure il punto f) ed almeno uno strato comprendente chitosano-collageneidrossiapatite secondo il punto e) oppure il punto f) sono posizionati fisicamente uno sull'altro e lasciati riposare fino all'ottenimento, mediante azione di gravità , di una struttura bi-strato o multi-strato monolitica .
- 11. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 8 alla 10, in cui la variazione di pH del punto b) à ̈ ottenuta aggiungendo alla sospensione di collagene una soluzione acquosa di una base forte, preferibilmente idrossido di sodio, fino ad un pH ≤ 5; la sospensione collagene-chitosano o collagenechitosano-idrossiapatite del punto c) à ̈ ottenuta mediante aggiunta alla sospensione di collagene del punto b) una sospensione di chitosano o chitosanoidrossiapatite ottenendo un pH compreso tra 6 e 7, preferibilmente tra 6 e 6,5 oppure tra 6,5 e 7; la variazione di pH del punto d) si ottiene aggiungendo alla sospensione di collagene-chitosano o collagenechitosano-idrossiapatite una soluzione acquosa di una base forte, preferìbilmente idrossido di sodio, oppure una soluzione dì tampone basico, preferibilmente un tampone carbonato.
- 12. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 9 alla 11, in cui la reticolazione della sospensione collagene-chitosano o collagene-chitosanoidrossiapatite del punto f) Ã ̈ condotta ad un pH compreso tra 8 e 11, ad una temperatura compresa tra 0 e 40°C e per un tempo di reazione compreso tra 24 e 96 ore.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI2009A002073A IT1396934B1 (it) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | Materiali bio-mimetici compositi, relativo processo di preparazione e loro uso per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione di tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo |
| PCT/IB2010/055387 WO2011064724A1 (en) | 2009-11-25 | 2010-11-24 | Biomimetic composite materials, preparation process thereof and use thereof to produce mono-, bi- or multi -layer structures for the regeneration of bone, cartilaginous and osteocartilaginous tissue |
| ARP100104372A AR082451A1 (es) | 2009-11-25 | 2010-11-25 | Materiales biomimeticos compuestos, proceso de preparacion de los mismos y uso de los mismos para producir estructuras mono, bi o multi-capa para la regeneracion del tejido oseo, osteocartilaginoso o cartilaginoso |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI2009A002073A IT1396934B1 (it) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | Materiali bio-mimetici compositi, relativo processo di preparazione e loro uso per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione di tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20092073A1 true ITMI20092073A1 (it) | 2011-05-26 |
| IT1396934B1 IT1396934B1 (it) | 2012-12-20 |
Family
ID=42289821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ITMI2009A002073A IT1396934B1 (it) | 2009-11-25 | 2009-11-25 | Materiali bio-mimetici compositi, relativo processo di preparazione e loro uso per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione di tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AR (1) | AR082451A1 (it) |
| IT (1) | IT1396934B1 (it) |
| WO (1) | WO2011064724A1 (it) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2750605C (en) | 2009-01-23 | 2019-01-22 | Royal College Of Surgeons In Ireland | Layered scaffold suitable for osteochondral repair |
| ITMI20130636A1 (it) | 2013-04-18 | 2014-10-19 | Novagenit S R L | Metodo per la preparazione di biomateriali biocompatibili e biodegradabili a base di collagene e granuli di idrossiapatite/¿-tricalcio fosfato per uso in chirurgia ortopedica e biomateriali così ottenuti |
| US20200368027A1 (en) | 2018-01-02 | 2020-11-26 | Cartiheal (2009) Ltd. | Implantation Tool and Protocol for Optimized Solid Substrates Promoting Cell and Tissue Growth |
| CN108478871B (zh) * | 2018-04-17 | 2020-10-13 | 四川大学 | 一体化骨-软骨修复支架及其制备方法 |
| CN110575821B (zh) * | 2019-10-30 | 2022-09-06 | 上海师范大学 | 一种羟基磷灰石/壳聚糖复合材料及其制备方法和应用 |
| CN111793225B (zh) * | 2020-06-19 | 2022-05-27 | 郑州大学 | 一种明胶/结冷胶/羟基磷灰石复合水凝胶及其制备方法 |
| CN112494463B (zh) * | 2020-11-23 | 2022-10-18 | 潍坊医学院 | 一种小檗碱/矿化胶原复合膜及其制备方法和应用 |
| CN114344565A (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-15 | 陕西科技大学 | 一种壳聚糖-明胶骨修复支架及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006057011A2 (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Genis Ehf. | Use of chitosan for stimulating bone healing and bone formation |
| WO2006092718A2 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-08 | Fin-Ceramica Faenza S.P.A. | Cartilaginiform and osteochondral sustitute comprising a multilayer structure and use thereof |
| WO2007045954A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Fin-Ceramica Faenza S.P.A. | A plurisubstituted hydroxyapatite and the composite thereof with a natural and/or synthetic polymer, their preparation and uses thereof |
| WO2008025122A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | The University Of British Columbia | Bioceramic composite coatings and process for making same |
-
2009
- 2009-11-25 IT ITMI2009A002073A patent/IT1396934B1/it active
-
2010
- 2010-11-24 WO PCT/IB2010/055387 patent/WO2011064724A1/en active Application Filing
- 2010-11-25 AR ARP100104372A patent/AR082451A1/es unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006057011A2 (en) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Genis Ehf. | Use of chitosan for stimulating bone healing and bone formation |
| WO2006092718A2 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-08 | Fin-Ceramica Faenza S.P.A. | Cartilaginiform and osteochondral sustitute comprising a multilayer structure and use thereof |
| WO2007045954A1 (en) * | 2005-10-18 | 2007-04-26 | Fin-Ceramica Faenza S.P.A. | A plurisubstituted hydroxyapatite and the composite thereof with a natural and/or synthetic polymer, their preparation and uses thereof |
| WO2008025122A1 (en) * | 2006-08-30 | 2008-03-06 | The University Of British Columbia | Bioceramic composite coatings and process for making same |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| CUI KAI ET AL: "A porous scaffold from bone-like powder loaded in a collagen-chitosan matrix", JOURNAL OF BIOACTIVE AND COMPATIBLE POLYMERS, LANCASTER, PA, US, vol. 19, no. 1, 1 January 2004 (2004-01-01), pages 17 - 31, XP009086038 * |
| H. NITZSCHE ET AL: "Characterization of scaffolds for Tissue Engineering by Benchtop-Magnetic Resonance Imaging", TISSUE ENGINEERING: PART C, vol. 15, no. 3, 31 August 2009 (2009-08-31), pages 513 - 521, XP002591627, DOI: 10. 1089/ten.tec.2008.0488 * |
| KHANNA H J ET AL: "Novel design of a chitosan-collagen scaffold for hepatocyte implantation", ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, 2000. PROCEEDINGS OF THE 22ND ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE 23-28 JULY 2000, PISCATAWAY, NJ, USA,IEEE, vol. 2, 23 July 2000 (2000-07-23), pages 1295 - 1298, XP010529166, ISBN: 978-0-7803-6465-3 * |
| LEE J E ET AL: "Effects of the controlled-released TGF-beta1 from chitosan microspheres on chondrocytes cultured in a collagen/chitosan/glycosam inoglycan scaffold", BIOMATERIALS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS BV., BARKING, GB LNKD- DOI:10.1016/J.BIOMATERIALS.2003.10.057, vol. 25, no. 18, 1 August 2004 (2004-08-01), pages 4163 - 4173, XP004497077, ISSN: 0142-9612 * |
| NIU X ET AL: "Porous nano-HA/collagen/PLLA scaffold containing chitosan microspheres for controlled delivery of synthetic peptide derived from BMP-2", JOURNAL OF CONTROLLED RELEASE, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL LNKD- DOI:10.1016/J.JCONREL.2008.11.020, vol. 134, no. 2, 4 March 2009 (2009-03-04), pages 111 - 117, XP025987468, ISSN: 0168-3659, [retrieved on 20081203] * |
| Y. WANG ET AL.: "Synthesis and characterization of collagen-chitosan-hydroxyapatite artificial bone matrix", JOURNAL OF BIOMEDICAL MATERIALS RESEARCH PART A, vol. 86A, no. 1, 13 December 2007 (2007-12-13), pages 244 - 252, XP002591628, DOI: 10.1002/jbm.a.31758 * |
| ZHI HUANG ET AL: "A bone-like nano-hydroxyapatite/collagen loaded injectable scaffold", BIOMEDICAL MATERIALS, INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING, BRISTOL, GB LNKD- DOI:10.1088/1748-6041/4/5/055005, vol. 4, no. 5, 1 October 2009 (2009-10-01), pages 55005, XP020166334, ISSN: 1748-605X * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AR082451A1 (es) | 2012-12-12 |
| IT1396934B1 (it) | 2012-12-20 |
| WO2011064724A1 (en) | 2011-06-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Saravanan et al. | Chitosan based biocomposite scaffolds for bone tissue engineering | |
| Yuan et al. | A novel bovine serum albumin and sodium alginate hydrogel scaffold doped with hydroxyapatite nanowires for cartilage defects repair | |
| JP5289772B2 (ja) | 多層構造を有する軟骨様構造および骨軟骨代替物、ならびにその使用 | |
| Fini et al. | The healing of confined critical size cancellous defects in the presence of silk fibroin hydrogel | |
| Levengood et al. | Chitosan-based scaffolds for bone tissue engineering | |
| Li et al. | Collagen-based implants reinforced by chitin fibres in a goat shank bone defect model | |
| ITMI20092073A1 (it) | Materiali bio-mimetici compositi, relativo processo di preparazione e loro uso per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione di tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo | |
| Meng et al. | Effects of adding resorbable chitosan microspheres to calcium phosphate cements for bone regeneration | |
| CA2591464C (en) | Biocompatible material comprising poly(e-caprolactone) and a hyaluronic acid derivative for the replacement, repair or regeneration of the meniscus | |
| Chen et al. | Biodegradable composite scaffolds of bioactive glass/chitosan/carboxymethyl cellulose for hemostatic and bone regeneration | |
| DE60311379T2 (de) | Körperverträgliches Stützgerüst zur Wiederherstellung von Bändern oder Sehnen | |
| US20140287014A1 (en) | High density fibrous polymers suitable for implant | |
| Cui et al. | A novel nano/micro-fibrous scaffold by melt-spinning method for bone tissue engineering | |
| Oryan et al. | Effectiveness of mesenchymal stem cell-seeded onto the 3D polylactic acid/polycaprolactone/hydroxyapatite scaffold on the radius bone defect in rat | |
| Gleeson et al. | Composite scaffolds for orthopaedic regenerative medicine | |
| Liu et al. | A biomimetic bi-layered tissue engineering scaffolds for osteochondral defects repair | |
| CA2807581C (en) | Self-expandable biopolymer-mineral composite for repairing mineralized tissue | |
| Zhang et al. | Self-assembling peptide and nHA/CTS composite scaffolds promote bone regeneration through increasing seed cell adhesion | |
| Tian et al. | A flexible and biocompatible bombyx mori silk fibroin/wool keratin composite scaffold with interconnective porous structure | |
| Gorgieva et al. | Textile-based biomaterials for surgical applications | |
| Song et al. | Bioinspired protein/peptide loaded 3D printed PLGA scaffold promotes bone regeneration | |
| CN114028620A (zh) | 一种矿化人工骨膜及其制备方法和应用 | |
| Geetha et al. | Synthesis and characterization of bioscaffolds using freeze drying technique for bone regeneration | |
| Nainar et al. | A review on bioscaffolds for tissue engineering application | |
| He et al. | Silk Fibroin Scaffolds Facilitating the Repair of Rat Abdominal Wall Defect |