PT104119B - Membranas bioabsordíveis e flexíveis exibindo uma variação gradual de material osteocondutor ao longo da espessura, respectivo processo de produção e sua utilização - Google Patents
Membranas bioabsordíveis e flexíveis exibindo uma variação gradual de material osteocondutor ao longo da espessura, respectivo processo de produção e sua utilização Download PDFInfo
- Publication number
- PT104119B PT104119B PT104119A PT10411908A PT104119B PT 104119 B PT104119 B PT 104119B PT 104119 A PT104119 A PT 104119A PT 10411908 A PT10411908 A PT 10411908A PT 104119 B PT104119 B PT 104119B
- Authority
- PT
- Portugal
- Prior art keywords
- membrane
- production process
- process according
- membranes
- solvent
- Prior art date
Links
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
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
-
- 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
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/34—Macromolecular materials
-
- 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
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
-
- 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
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- 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
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
-
- 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/404—Biocides, antimicrobial agents, antiseptic agents
- A61L2300/406—Antibiotics
-
- 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/41—Anti-inflammatory agents, e.g. NSAIDs
-
- 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
- A61L2300/414—Growth factors
-
- 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
- A61L2300/62—Encapsulated active agents, e.g. emulsified droplets
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
Abstract
A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE AO PROCESSO PARA A PREPARAÇÃO DE MEMBRANAS COMPÓSITAS FLEXÍVEIS, BIOCOMPATÍVEIS E BIODEGRADÁVEIS, OBTIDAS A PARTIR DE MATERIAIS DE ORIGEM NATURAL OU SINTÉTICA, QUE CONTÊM ELEMENTOS INORGÂNICOS OSTEOCONDUTORES COM UM GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO AO LONGO DA ESPESSURA. ESTAS MEMBRANAS PODEM SER OBTIDAS POR DEPOSIÇÃO GRAVÍTICA DURANTE EVAPORAÇÃO DE SOLVENTE, APROPRIADAS PARA UTILIZAÇÃO IN VIVO EM REGENERAÇÃO GUIADA DE TECIDOS, COMO SELANTES DE DEFEITOS OU DE ESTRUTURAS PARA ENGENHARIA DE TECIDOS OU COMO REVESTIMENTO DE BIOMATERIAIS. ESTAS MEMBRANAS EXIBEM UMA FACE COM PROPRIEDADES OSTEOCONDUTORAS, INTERACTUANDO FAVORAVELMENTE COM O TECIDO MINERALIZADO, E A OUTRA FACE, IMPERMEÁVEL A CÉLULAS, EVITA A PENETRAÇÃO DE OUTROS TIPOS DE TECIDOS.
Description
DESCRIÇÃO
MEMBRANAS BIOABSORVÍVEIS E FLEXÍVEIS EXIBINDO UMA VARIAÇÃO
GRADUAL DE MATERIAL OSTEOCONDUTOR AO LONGO DA ESPESSURA, RESPECTIVO PROCESSO DE PRODUÇÃO E SUA UTILIZAÇÃO
Domínio da Invenção
A presente invenção refere-se à preparação de membranas compósitas flexíveis, biocompativeis e biodegradáveis que contêm elementos inorgânicos osteocondutores com um gradiente de concentração ao longo da espessura.
Desta forma, a presente invenção é aplicável em medicina ou medicina veterinária, permitindo a regeneração ou terapias de substituição em tecidos mineralizados.
Antecedentes da Invenção
A regeneração guiada de tecidos (RGT) é uma terapia já bem estabelecida que permite o tratamento de reconstrução de um novo tecido utilizando uma membrana que resguarda a região do defeito da penetração de outros tecidos, principalmente de tecido conectivo. As doenças periodontais são muito frequentes no Homem e constituem, juntamente com a cárie dentária, a principal causa da perda de dentes. A cicatrização do tecido ósseo e gengival após cirurgias convencionais como exodontia e cirurgias periodontais, normalmente resultam numa maior formação de tecido conjuntivo do que de tecido ósseo. A reabsorção óssea pósexodontia é contínua no osso alveolar, em muitas vezes dificultando implantações e, principalmente, a devolução dos contornos estéticos gengivais.
A RGT tem sido utilizada na reparação de tecidos periodontais (ligamento periodontal, osso alveolar, cimento e dentina) (H.L. Wang, J. Periodont. 76 (2005) 1601) e defeitos maxilofaciais ou em ossos longos. Neste último caso, defeitos ósseos são normalmente preenchidos com enxertos antógenos ou alógenos ou material não biológico osteocondutor.
Neste contexto, biomateriais bioactivos são geralmente reconhecidos como dispositivos que interagem favoravelmente com o tecido mineralizado circundante e permitem uma melhor osteointegração, induzindo a formação de tecido saudável e evitando a ocorrência de necroses.
Em muitas situações de enxertos ósseos existe pressão exercida pelos tecidos adjacentes e a propensão desses para invadir região do defeito. Tem havido assim um esforço em desenvolver melhorar dispositivos e métodos para facilitar a regeneração ou de tecidos em regiões definidas, minimizando o efeito da pressão existente ou eliminando o efeito da penetração de tecido conjuntivo ou epitelial.
Uma área em franco desenvolvimento corresponde à utilização de estratégias de engenharia de tecidos para a regeneração de tecidos e órgãos. 0 procedimento envolve o implante de um sistema híbrido que combina um material de suporte, normalmente poroso ou um hidrogél, e células. Muitas vezes apenas a componente material é implantada e espera-se que a regeneração se possa realizar com a infiltração de células e tecido circundante. Em algumas situações será benéfica a utilização de membranas para selar e isolar a região com o dispositivo de engenharia de tecidos implantado dos tecidos circundantes.
Membranas derivadas de poli(ácido láctico) foram propostas para RGT, mas, apesar de mostrarem boa tolerância biológica, não reportam quaisquer propriedades osteocondutoras, conforme referido, por exemplo, no documento WO9324097. Sistemas mais avançados para RGT, como o referido no documento US2006149392, apresentam a utilização de materiais porosos contendo factores de crescimento que também promovem o desenvolvimento de tecido ósseo ou cartilagíneo.
Paralelamente, sistemas compósitos de poli(D,L ácido láctico) contendo Bioglass® (um vidro bioactivo) , têm sido propostos para regeneração de tecido ósseo (J.A. Roether, et al. Biomaterials 23 (2002) 3871), incluindo na forma de filmes (O. Tsigkou et al. J. Biomated. Mater. Res. 80A (2007) 837). Membranas finas de colagénio mineralizadas também foram propostas para aplicações em RGT, como referido no documento US6417166. A tecnologia utilizada para processar estas membranas compósitas não permitiu processar filmes com gradientes ou assimetrias de concentração da componente inorgânica.
Como o tipo de ambiente biológico sentido pelas duas faces das membranas nas aplicações já referidas é muito diferente, tem existido algum trabalho com o objectivo de desenvolver membranas para RGT exibindo com propriedades distintas nas duas faces. O documento CN1586637 propõe a preparação de membranas flexíveis com duas camadas, contendo colagénio e ácido hialurónico, para RGT. No documento W01999/019005 membranas (não bioactivas) com multicamadas de colagénio são propostas para RGT, para aplicações em cartilagem e osso.
Para o caso de aplicações em ortopedia e odontologia será interessante combinar membranas assimétricas com osteocondutividade. O documento US2008044449 descreve membranas flexíveis que exibem, em pelo menos uma das faces, material granulado inorgânico contendo cálcio, de forma a favorecer a bioactividade. Essa face osteocondutora é caracterizada por uma topografia protuberante e não-uniforme visto as partículas estarem expostas. Membranas nanocompósitas combinando nanofibras de gelatina e hidroxiapatite foram desenvolvidas para RGT (HaeWon Kim e tal. Adv. Funct. Mater. 15 (2005) 1988); é referido o interesse em desenvolver sistemas com um gradiente composicional de hidroxiapatite, considerando uma solução que envolva multicamadas. S. Liao et al. (Biomaterials 26 (2005) 7564; Dental
Mater. 23 (2007) 1120) propõem novas membranas compósitas e compactas, caracterizadas por uma concentração diferente de nanoparticuias de hidroxiapatite carbonatada nas duas faces; neste caso as membranas são compostas por três camadas. As estratégias envolvendo membranas com osteocondutividade propostas até agora estão baseadas na sobreposição de membranas compósitas homogéneas.
A presente invenção, ao propor uma membrana biodegradável de uma única camada em que o gradiente de concentração da componente bioactiva varia de forma continua ao longo da sua espessura, fabricada num único passo, representa uma vantagem relativamente ao estado-da-arte já que diminui a complexidade e tempo de produção da membrana, prevenindo possíveis problemas de delaminação presentes nas soluções multi-camadas.
Sumário da Invenção
Na continuação do esforço de desenvolvimento de novos materiais e conceitos para RGT, é proposta nesta invenção a produção e aplicação de membranas biodegradáveis contendo uma componente bioactiva com um gradiente de concentração ao longo da sua espessura em vez de resultar da acumulação de multicamadas, preparada, por exemplo, num único passo. Esta característica previne possíveis problemas de delaminação e diminui a complexidade e tempo de produção destas membranas.
O método proposto inclui: (i) o processo para obter membranas poliméricas para aplicações in-vivo contendo um gradiente ou assimetria de concentração de elementos osteocondutores ao longo da espessura; (ii) a utilização dessas membranas biodegradáveis de bioactividade assimétrica para aplicações relacionadas com regeneração guiada de tecidos, medicina regenerativa ou reconstrutiva, ou revestimento de biomateriais para aplicações em ortopedia ou odontologia.
Breve Descrição das Figuras
A Fig. 1 mostra a superfície com maior concentração de BG da membrana após imersão em SBF durante 5 (A) e 21 dias (B)
A Fig. 2 mostra a superfície com menor concentração de BG da membrana após imersão em SBF durante 21 dias.
Descrição Geral da Invenção
A presente invenção refere-se à preparação de membranas compósitas flexíveis, biocompatíveis e biodegradáveis, obtidas a partir de materiais de origem natural ou sintética, que contêm elementos inorgânicos osteocondutores com um gradiente de concentração ao longo da espessura. Estes elementos inorgânicos osteocondutores na forma granular serão aqui designados por partículas.
A membrana é constituída por, pelo menos, um material polimérico e um material osteocondutor.
material polimérico é seleccionado de entre o conjunto de polímeros biodegradáveis sintéticos (por exemplo poliésteres como os derivados de poli(ácido láctico) ou poli(ácido glicólico)) ou macromoléculas de origem natural, incluindo polissacáridos (por exemplo derivados de quitina ou glucosaminoglicanos), proteínas (por exemplo, colagénio ou fibroína), incluindo proteínas recombinantes, ou combinações entre todos eles. Agentes de reticulação podem também ser adicionados na formulação líquida final e a reacção pode ocorrer durante ou após o processamento da membrana.
O polímero seleccionado é solubilizado num solvente adequado, incluindo solventes de base aquosa ou solventes orgânicos.
material osteocondutor é seleccionado de entre sistemas naturais ou inorgânicos que se possam processar na forma de partículas. Exemplos são alguns fosfatos de cálcio, como a hidroxiapatite ou o fosfato tricálcico, fosfatos de cálcio deficientes em cálcio ou dopados com outros elementos, o Bioglass®, o sulfato de cálcio, ou combinações entre eles. Exemplos de materiais de origem natural são partículas de osso ou de materiais contendo cálcio derivado de corais ou algas mineralizadas. É possível utilizar partículas com diferentes graus de cristalinidade ou composição de fases, através de processos térmicos adequados. 0 processo é compatível com as várias geometrias de partículas, regulares ou irregulares, e podem ser claramente anisotrópicas, incluindo geometrias com forma de fibras ou placas. As dimensões variam entre os 5 nanómetros e os 2 milímetros, mais geralmente entre os 50 nanómetros e os 500 nanómetros.
A superfície das partículas pode ser modificada com o objectivo de melhorar a sua interacção com a componente polimérica. Desta forma incluem-se métodos de modificação química ou por plasma para alterar a química da superfície, a carga eléctrica superficial ou a molhabilidade, ou o enxerto do mesmo polímero com que a membrana será produzida, iniciando, por exemplo, a reacção de polimerização à superfície.
O polímero encontra-se no início em solução num solvente líquido, orgânico ou não, em concentrações entre 0,1 e 20% em massa polímero/volume solvente, geralmente entre 0,5% e 5% em massa de polímero/volume solvente. As partículas são suspensas nessa solução, de preferência sob agitação, numa concentração que pode variar entre 0,5 e 60% em massa de partículas/volume solução, e geralmente entre 5% e 20% em massa de partículas/volume solução. As concentrações dos materiais e a quantidade de formulação utilizada determinarão a espessura final da membrana. A suspensão deve ser, no início, homogénea, de forma a garantir que a membrana final tenha uma concentração constante de material osteocondutor em toda a sua superfície.
É também possível incluir outras substâncias na formulação contendo os componentes polimérico e osteocondutor, incluindo sais, correctores de pH, agentes dispersantes, tensioactivos ou espessantes, que permitem o controlo da dispersão das partículas e do gradiente na concentração das partículas ao longo da espessura da membrana final.
Podem ainda ser incorporadas moléculas terapêuticas, incluindo fármacos (por exemplo, antibióticos ou anti-inflamatórios) , factores de crescimento/diferenciação ou outras proteínas terapêuticas. Essas moléculas podem ser dispersas directamente na formulação líquida ou previamente encapsuladas em nano ou micropartículas. Este pré-encapsulamento permite também a criação de gradientes dessas partículas durante o processamento da membrana, estendendo as propriedades de assimetria desses dispositivos. Desta forma, para além de uma das faces da membrana ter maiores capacidades osteocondutoras, esse mesmo lado libertará em maior quantidade as moléculas terapêuticas. As moléculas podem também ser introduzidas após o processamento da membrana, por imersão numa solução contendo as moléculas terapêuticas na forma livre ou previamente encapsuladas em nanopartículas.
Durante a eliminação do solvente as partículas são depositadas numa das faces da membrana. Esse processo pode ser induzido por gravidade, mas também pela acção de outros campos (por exemplo eléctricos ou magnéticos, no caso das partículas responderem a estes estímulos). 0 gradiente na concentração das partículas é obtido através do balanço entre a velocidade de solidificação da membrana, mediada essencialmente pela valocidade da eliminação do solvente, e a velocidade de deposição das partículas osteocondutores no sentido de uma das faces da membrana. No caso da deposição por gravidade, a velocidade de extracção do solvente deve ser superior à velocidade de deposição das partículas. A densidade das partículas deve estar entre os 0,8 e 6, e ser superior à densidade da suspensão. A suspensão é preferencialmente colocada numa câmara de temperatura e pressão controladas, onde exista também exaustão do vapor resultante da evaporação do solvente. A velocidade de evaporação pode ser incrementada através do aumento de temperatura ou diminuição da pressão.
As membranas flexíveis obtidas por este método são posteriormente secas numa estufa de vácuo.
A espessura da membrana pode variar entre 20 micrómetros e 2 milímetros, e geralmente entre os 100 e os 500 micrómetros.
Estes métodos de produção permitem assim produzir membranas com uma variação contínua na concentração de partículas ao longo da espessura, por processos onde existe um único passo de eliminação de solvente.
As partículas bioactivas não devem forçosamente estar expostas à superfície da membrana. Se estiverem envolvidas pelo polímero a sua concentração deve ser suficientemente elevada para que o sistema exiba propriedades bioactivas nessa fase. Esse processo pode ser facilitado se o polímero conseguir absorver meios aquosos.
Esta invenção permite a membranas homogéneas com áreas superiores a 20x20 cm2. A forma da base sobre a qual a membrana é produzida irá naturalmente afectar a sua geometria, podendo-se obter membranas com geometrias mais complexas, por exemplo côncavas ou convexas.
As duas superfícies da membrana podem ser modificada independentemente, ou não, por métodos fisico-quimicos (incluindo combinação de diferentes métodos) de forma a alterar as suas caracteristicas, incluindo molhabilidade, energia superficial ou rugosidade. Podem também ser enxertadas ou adsorvidas biomoléculas, como péptidos ou proteínas, para controlo da adesão celular. As modificações podem também ser induzidas em toda a membrana, durante ou após a sua preparação; por exemplo, a reticulação do polímero pode ser efectuada com agente apropriados de forma a alterar as propriedades mecânicas, de capacidade de inchamento ou de permeabilidade da membrana.
A membrana obtida pode ser cortada com a forma desejada para a aplicação em vista.
Para além do recorte do contorno, podem ser produzidos orifícios na membrana para que um implante revestido por essa membrana possa estar parcialmente em contacto com o tecido.
Depois da sua produção as membranas podem ser esterilizadas e embaladas. As membranas podem ser esterilizadas, por exemplo, com radiação gama ou óxido de etileno. A maioria das operações deve ser realizadas em condições de assepsia, por exemplo, numa sala limpa.
Durante a aplicação a membrana pode ser combinada com outras membranas (biológicas ou sintéticas), por deposição em camadas.
As membranas podem ser fixas (por exemplo através de sutura ou colagem, por exemplo com cola de fibrina) ou não (por exemplo por fixação com outra membrana biológica ou sintética que é colocada sobre a membrana).
As membranas podem ser produzidas com polímeros com capacidade de absorver líquidos, como por exemplo quitosano. Neste caso as membranas são impermeáveis a células mas permitem a difusão de nutrientes para células e de fluidos.
A membrana preparada de acordo com esta invenção pode ser utilizada em medicina ou medicina veterinária nas seguintes formas:
- como material para guiar a regeneração de tecido mineralizado, em que o crescimento celular é encorajado por uma das faces da membrana compósita, e todo o conjunto inibe o crescimento e migração de células indesejadas, para além de oferecer uma barreira mecânica que resulta de diferenças de pressão entre as duas faces da membrana. A face contendo maior concentração de elementos osteocondutores é exposta na região do defeito ou da região onde se pretende a condução de tecido mineralizado. Após a implantação espera-se uma melhor osteointegração da membrana nessa face. Durante a degradação da membrana a concentração dos elementos osteocondutores em contacto com o tecido mineralizado tenderá a diminuir, em consonância com o progressivo decréscimo da necessidade na deposição de apatite, à medida que osteointegração ou crescimento de tecido mineralizado se desenvolve. A outra face constitui uma barreira impermeável células nativas, que não conseguem penetrar ou crescer através dessa barreira, e permite também a libertação de moléculas terapêuticas para o tecido circundante.
como selante de células ou material osteocondutor incorporado no defeito ósseo ou dentário.
como selante de incluindo materiais um dispositivo para engenharia de tecidos, porosos, granulares ou hidrogéis, com ou sem células.
- como membrana para envolver implantes com reduzida capacidade de osteointegração e que sejam utilizadas em ortopedia ou odontologia. Neste caso a face não osteocondutora pode ter propriedades adesivas ou colada à superfície do implante. A membrana deve ser suficientemente flexível para poder envolver superfícies de implantes não totalmente planos.
Descrição Detalhada da Invenção
Como validação desta invenção apresenta-se o exemplo da preparação de uma membrana flexível, com cerca de 0,1 mm, e osteocondutora apenas numa das faces, através da formação de um gradiente de concentração de partículas osteocondutoras. Esta membrana pretende ser utilizada em regeneração guiada de tecido ósseo. Por isso, deve ser suficientemente flexível para se poder adaptar a possíveis curvaturas da zona de implantação. A membrana deverá ter uma rigidez e resistência mecânicas suficientes para que seja garantida a sua integridade geométrica e mecânica durante a sua utilização, bem como assegurar a possibilidade de poder ser suturada. Optou-se propositadamente por escolher materiais que estão já autorizados para implantação.
Neste caso escolheu-se um material polimérico biodegradável baseado em poli(ácido láctico) - o poli(D,L-ácido láctico), PDLLA. A validação deste processo é assim facilmente extensível com a utilização de outras membranas baseadas em outros poliésteres alifáticos.
Quanto ao material osteocondutor optou-se pela utilização de 45S5 Bioglass®, BG. O BG tem a seguinte composição, em % mássica: 45 Si02, 24,5 CaO, 24,5 Na2O e 6,0 P2O5. O BG tem sido amplamente utilizado em diferentes aplicações ortopédicas e está aprovado pela FDA para utilização em humanos.
Pretende-se que a membrana obtida consiga prevenir a deposição de um filme de fosfato de cálcio numa das faces até, pelo menos, 14 dias, num ensaio de bioactividade in vitro. Pretende-se, ainda, que a outra face da membrana possa fomentar a deposição de apatite no mesmo teste, idealmente a partir do 5o dia de imersão num fluido com composição inorgânica semelhante à do plasma humano.
Preparação da membrana e caracterização g de PDLLA, com massas moleculares de Mn=31750 e Mw=100000, e g de partículas de BG, com dimensões abaixo de 20 micrómetros são dissolvidos e dispersos em 30 g de clorofórmio. A mistura é transferida para uma caixa de Petri (de 9 cm de diâmetro) e colocado de forma a facilitar a formação de uma membrana com espessura uniforme, obtida por evaporação de solvente. A membrana é seca na estufa de vácuo durante 48h a 40°C, e é depois retirada da caixa de Petri.
A membrana obtida exibe uma assimetria de concentração de partículas de BG. Para aferir a assimetria de bioactividade, ensaios in vitro foram realizados. A membrana foi imersa durante diferentes tempos em simulated body fluid, SBF, uma solução cuja composição em iões é semelhante à do plasma humano. As composições para os dois casos são as seguintes:
ião | SBF | Plasma sanguíneo |
Na+ | 142,0 | 142,0 |
K+ | 5,0 | 5,0 |
Mg2 + | 1,5 | 1,5 |
Ca2 + | 2,5 | 2,5 |
Cl- | 147,8 | 103, 0 |
HCO3 - | 4,2 | 27,0 |
HPO4 3- | 1,0 | 1,0 |
SO4 2- | 0,5 | 0,5 |
Depois da imersão as duas faces da membrana foram analisadas. Esta técnica permite avaliar o carácter bioactivo da superfície, que se afere pela velocidade e magnitude da precipitação de uma camada de hidroxiapatite carbonatada (HA) sobre a superfície do material, e estará directamente correlacionado com o carácter osteocondutor in vivo (e.g. T. Kokubo and H. Takadama, Biomaterials 27 (2006) 2907).
Para o caso da membrana produzida os tempos de imersão estudados foram 1, 3, 7, 14 e 21 dias. Os dois lados da superfície foram analisados por microscopia electrónica de varrimento (SEM) e a natureza do filme precipitado foi analisado por espectroscopia de infravermelhor (FTIR) e difracção de raios-X (XRD).
Resultados
Na Fig. 1 apresenta-se a micrografia da face mais osteocondutora da membrana após imersão de 5 e 21 dias em SBF. Pode observar-se que uma camada cerâmica foi depositada para os dois casos - a morfologia desta camada é compatível com o observado em materiais bioactivos onde uma camada de HA é precipitada, com morfologia em couve-flor constituída por cristais de HA nanométricos. Não foi observada qualquer calcificação para a outra face da membrana, mesmo após 21 dias de imersão em SBF (Fig. 2)
Por FTIR foi possível caracterizar o precipitado observado na
Fig. 1, que foi analisado depois de raspado da superfície da membrana.
Foram identificadas as bandas de absorção para os grupos fosfato e carbonato, um resultado compatível com a
HA carbonatada. Por
XRD foi possível observar que os picos de difracção são compatíveis com os da
HA. Para além disso esses picos apresentam pouca intensidade e são largos, semelhantes ao sinal observado da HA que é formada no osso humano.
Pode-se concluir que a membrana produzida possui uma bioactividade claramente assimétrica: após imersão em SBF formase em menos de dias uma camada homogénea de HA na face mais osteocondutora, onde a concentração de BG é superior; na outra face, onde conteúdo de BG é inferior não se observa mesmo após 21 dias de imersão em SBF.
Guimarães, 29
Claims (22)
- REIVINDICAÇÕES1. Membranas bioabsorviveis e flexíveis para aplicações em medicina regenerativa ou reconstrutiva constituídas, pelo menos, por uma base macromolecular de suporte e material osteocondutor na forma de partículas, caracterizadas por apresentarem uma variação gradual de concentração do material osteocondutor ao longo da espessura da membrana, de forma a que a membrana exiba maior osteocondutividade numa das faces.
- 2. Membranas de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas por o material osteocondutor estar presente no interior da membrana, não se encontrando à superfície.
- 3. Membranas de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizadas por possuírem uma espessura compreendida entre 20 micrómetros e 2 milímetros, preferencialmente entre os 100 e os 500 micrómetros.
- 4. Membranas de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizadas por a base de suporte ser de origem macromolecular e biodegradável, seleccionada de entre polímeros sintéticos ou de origem natural, preferencialmente poliésteres biodegradáveis ou polissacáridos.
- 5. Membranas de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizadas por o material osteocondutor ser de base inorgânica, preferencialmente partículas cerâmicas ou vítreas, de origem sintética ou natural.
- 6. Processo de produção de membranas de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por incluir os seguintes passos:ί - combinação de polímero, solvente e material osteocondutor sob a forma de partículas, em que o polímero é dissolvido e o material osteocondutor forma uma suspensão;- remoção do solvente;- deposição das partículas de forma controlada;- modificação química.
- 7. Processo de produção de membranas de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por incluir apenas a combinação de polímero, solvente e material osteocondutor, a remoção de solvente e a deposição das partículas, i.e., dispensando o passo de modificação química posterior.
- 8. Processo de produção de membranas de acordo com as reivindicações6 e 7, caracterizado por a remoção do solvente ocorrer a partir de fase sólida ou líquida.
- 9. Processo de produção de membranas de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por a remoção do solvente ocorrer por indução por temperatura e pressão ou por adição de um não-solvente.
- 10. Processo de produção de membranas de acordo com as reivindicações 6 e 7, caracterizado por a deposição das partículas ocorrer através de indução por um campo externo gravítico, eléctrico ou magnético.
- 11. Processo de produção de membranas de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o passo de modificação química ocorrer durante ou após a remoção do solvente.
- 12. Processo de produção de membranas de acordo com a reivindicação11, caracterizado por a modificação química se processar em uma, em ambas as faces da membrana, ou em todo o polímero.•
- 13. Processo de produção de membranas de acordo com as reivindicações11 e 12, caracterizado por a modificação química ocorrer por reticulação do polímero, alteração do carácter ácido-básico do polímero, alteração da molhabilidade ou enxerto de biomoléculas, como péptidos ou proteínas, para o controlo da adesão celular.
- 14. Processo de produção de membranas de acordo com as reivindicações 6 e 7, caracterizado por serem adicionalmente introduzidas moléculas terapêuticas.
- 15. Processo de produção de membranas de acordo com a reivindicação14, caracterizado por as moléculas terapêuticas serem introduzidas durante a combinação de polímero, solvente e material osteocondutor ou após o último passo, por imersão numa solução com moléculas terapêuticas.
- 16. Processo de produção de membranas de acordo com as reivindicações14 e 15, caracterizado por as moléculas terapêuticas serem introduzidas na forma livre.16. Processo de produção de membranas de acordo com a reivindicação14 e 15, caracterizado por as moléculas terapêuticas serem encapsuladas previamente à sua introdução.
- 17. Utilização da membrana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser aplicada por colocação ou fixação cirúrgica sobre um defeito de um tecido, onde a face osteocondutora é colocada do lado onde é pretendida a regeneração, protecção ou reconstrução de tecido mineralizado.
- 18. Utilização da membrana de acordo com a reivindicação 17, caracterizada por o defeito poder ser preenchido previamente com material sintético ou biológico que permita a regeneração do tecido.
- 19. Utilização da membrana de acordo com a reivindicação 18, caracterizada por o material sintético ou biológico ser uma estrutura porosa ou um hidrogel.
- 20. Utilização da membrana de acordo com as reivindicações 17 a 19, caracterizada por o material de preenchimento conter células ou factores de crescimento, em estratégias de engenharia de tecidos e medicina regenerativa.
- 21. Utilização da membrana de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser aplicada no revestimento total ou parcial de um implante numa aplicação em ortopedia ou odontologia.
- 22. Utilização da membrana de acordo com as reivindicações 17 e 21, caracterizada por ser aplicada em cirurgia maxilo-facial reconstrutiva.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PT104119A PT104119B (pt) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Membranas bioabsordíveis e flexíveis exibindo uma variação gradual de material osteocondutor ao longo da espessura, respectivo processo de produção e sua utilização |
PCT/IB2009/052812 WO2010001328A2 (en) | 2008-06-30 | 2009-06-29 | Bioresorbable and flexible membranes exhibiting asymmetric osteoconductive behavior in both faces |
US13/002,265 US20110153029A1 (en) | 2008-06-30 | 2009-06-29 | Bioresorbable and flexible membranes exhibiting asymmetric osteoconductive behavior in both faces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PT104119A PT104119B (pt) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Membranas bioabsordíveis e flexíveis exibindo uma variação gradual de material osteocondutor ao longo da espessura, respectivo processo de produção e sua utilização |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
PT104119A PT104119A (pt) | 2011-08-03 |
PT104119B true PT104119B (pt) | 2012-07-12 |
Family
ID=41151786
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PT104119A PT104119B (pt) | 2008-06-30 | 2008-06-30 | Membranas bioabsordíveis e flexíveis exibindo uma variação gradual de material osteocondutor ao longo da espessura, respectivo processo de produção e sua utilização |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110153029A1 (pt) |
PT (1) | PT104119B (pt) |
WO (1) | WO2010001328A2 (pt) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2703015A1 (en) | 2012-08-29 | 2014-03-05 | Straumann Holding AG | Bioresorbable membrane |
CN107596448B (zh) * | 2017-11-14 | 2020-06-05 | 四川大学 | 可梯度降解的生物膜支架材料及其制备方法 |
US11008453B2 (en) * | 2018-01-16 | 2021-05-18 | Arkema France | Polymeric composite articles comprising the heterogeneous surface/bulk distribution of discrete phase |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4302708C2 (de) * | 1993-02-01 | 1995-06-01 | Kirsch Axel | Abdeckmembran |
US6300315B1 (en) * | 1999-08-28 | 2001-10-09 | Ceramedical, Inc. | Mineralized collagen membrane and method of making same |
WO2007008250A2 (en) * | 2004-12-07 | 2007-01-18 | Gelwell Biotech Corporation | Biomaterials for guided tissue regeneration and target drug delivery |
US8524265B2 (en) * | 2006-08-17 | 2013-09-03 | Warsaw Orthopedic, Inc. | Medical implant sheets useful for tissue regeneration |
-
2008
- 2008-06-30 PT PT104119A patent/PT104119B/pt active IP Right Grant
-
2009
- 2009-06-29 WO PCT/IB2009/052812 patent/WO2010001328A2/en active Application Filing
- 2009-06-29 US US13/002,265 patent/US20110153029A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010001328A3 (en) | 2010-09-16 |
US20110153029A1 (en) | 2011-06-23 |
PT104119A (pt) | 2011-08-03 |
WO2010001328A2 (en) | 2010-01-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Saska et al. | Bacterial cellulose‐hydroxyapatite nanocomposites for bone regeneration | |
CN110665063A (zh) | 3d生物打印墨水及其制备方法、组织工程支架及其制备方法 | |
KR100650453B1 (ko) | 골대체용 복합재료 | |
JP6793908B2 (ja) | 骨再生のための組成物 | |
Salmasi et al. | Suppl-3, M8: nanohydroxyapatite effect on the degradation, osteoconduction and mechanical properties of polymeric bone tissue engineered scaffolds | |
Masaeli et al. | Efficacy of the biomaterials 3 wt%-nanostrontium-hydroxyapatite-enhanced calcium phosphate cement (nanoSr-CPC) and nanoSr-CPC-incorporated simvastatin-loaded poly (lactic-co-glycolic-acid) microspheres in osteogenesis improvement: An explorative multi-phase experimental in vitro/vivo study | |
GB2461125A (en) | A silk membrane for bone graft material | |
BR102013034085B1 (pt) | Compósitos biocompatível e reabsorvível para osteossíntese e seu método para fabricar | |
Sareethammanuwat et al. | Effects of beta‐tricalcium phosphate nanoparticles on the properties of a thermosensitive chitosan/collagen hydrogel and controlled release of quercetin | |
Iannazzo et al. | Hybrid ceramic/polymer composites for bone tissue regeneration | |
Yu et al. | Mechanistically Scoping Cell‐free and Cell‐dependent Artificial Scaffolds in Rebuilding Skeletal and Dental Hard Tissues | |
Chen et al. | Reconstruction of calvarial defect using a tricalcium phosphate-oligomeric proanthocyanidins cross-linked gelatin composite | |
El-Kady et al. | In-vitro and in-vivo evaluation for the bio-natural Alginate/nano-Hydroxyapatite (Alg/n-HA) injectable hydrogel for critical size bone substitution | |
Öksüz et al. | Novel bioactive glass/graphene oxide-coated surgical sutures for soft tissue regeneration | |
Pina et al. | Biocomposites and bioceramics in tissue engineering: beyond the next decade | |
Peng et al. | Guided bone regeneration in long-bone defect with a bilayer mineralized collagen membrane | |
Lagopati et al. | Hydroxyapatite scaffolds produced from cuttlefish bone via hydrothermal transformation for application in tissue engineering and drug delivery systems | |
PT104119B (pt) | Membranas bioabsordíveis e flexíveis exibindo uma variação gradual de material osteocondutor ao longo da espessura, respectivo processo de produção e sua utilização | |
Valarmathi et al. | Copper–strontium hydroxyapatite/chitosan/polyvinyl alcohol/gelatin electrospun composite and its biological studies for orthopedic applications | |
Menarbazari et al. | 3D-printed polycaprolactone/tricalcium silicate scaffolds modified with decellularized bone ECM-oxidized alginate for bone tissue engineering | |
Kamaci et al. | A Review polylactic acid and gelatin biomaterial GBR (Guided Bone Regeneration) and multilayer GBR membranes | |
Jebahi et al. | Repair of bone defect using bioglass-chitosan as a pharmaceutical drug: An experimental study in an ovariectomised rat model | |
IT202000016579A1 (it) | Struttura bioattiva integrata core-shell per la rigenerazione di tessuti | |
WO2014032800A1 (en) | Bioresorbable membrane | |
Chen et al. | Premixed injectable calcium phosphate cement with excellent suspension stability |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 20081027 |
|
BB1Z | New authorized publication of laying open patent application |
Effective date: 20110729 |
|
FG3A | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20120706 |