PT1488817E

PT1488817E - Substratos contendo polifosfazeno com superfície microestruturada

Info

Publication number: PT1488817E
Application number: PT40208563T
Authority: PT
Inventors: Michael Grunze
Original assignee: Celonova Biosciences Germany Gmbh
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2013-07-16
Also published as: JP2004531231A; DE10100961B4; ATE283075T1; WO2002064666A3; US8007821B2; EP1488817A1; EP1488817B1; PT1349582E; EP1349582A2; US20040096969A1; ES2421135T3; DK1349582T3; CA2434596A1; EP1349582B1; DE50201619D1; DE10100961A1; ES2233803T3; AU2002224994A1; WO2002064666A2; CA2434596C

Description

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DESCRIÇÃO

"SUBSTRATOS CONTENDO POLIFOSFAZENO COM SUPERFÍCIE MICROESTRUTURADA" A presente invenção refere-se a substratos contendo polifosfazeno com uma superfície de formação como matriz para a preparação de material biológico implantável num mamífero, e substratos contendo polifosfazeno com uma superfície microestruturada. 0 cultivo de células, nomeadamente de células endoteliais com o objetivo de fazer crescer órgãos artificiais, é um desenvolvimento relativamente novo em implantologia. Uma vantagem particular desta técnica é a esperada biocompatibilidade completa dos implantes que são produzidos desta forma. Uma vez que as recolha de células cultivadas ex vivo não apresentam a forma ou a resistência mecânica desejada do implante posterior como órgãos, vasos sanguíneos, etc, esses implantes são, em primeira instância, pré-formados num substrato de moldagem. Os substratos comuns, nos quais essas células são cultivadas e representam a estrutura de suporte primária para um implante desse tipo, são, por exemplo, polilactidas, polietilenoglicóis, poliuretanos, Teflon e substratos inorgânicos.

Ficou conhecida da técnica anterior e foi analisada uma variedade de materiais, que são utilizados para a produção desses suportes primários e/ou substratos de suporte. Por exemplo no pedido de patente WO 98/56312, ficou conhecido um invólucro expansível de ε-PTFE, que pode ser utilizado para a criação de vasos sanguíneos artificiais. Outros materiais para esta utilização são descritos nos pedidos de patente dos EP-A-0 810 845, US-Patente 4,883,699 e US-Patent 4,911,691. Outros polímeros com a finalidade acima são, por exemplo, a 2 poliacrilonitrila hidrolisada (patente dos EUA 4,480,642), o poliéter hidrofílico (patente dos EUA 4,798,876), o diacrilato de poliuretano (patente dos EUA 4,424,395). Além disso, são conhecidos vários hidrogéis que podem ser utilizados como revestimento para esta finalidade. O número de materiais potencialmente aplicáveis podem ainda ser suplementado com polivinilpirrolidona (PVP), álcool polivinilico (PVA), óxido de polietileno (PEO) e poli-hidroxietil metacrilato p (HEMA). Além disso, na técnica anterior encontra-se descrita a aplicação de uma série de materiais normalizados, como o poliuretano, o polietileno e o polipropileno, como materiais possiveis para esses substratos. Bem como misturas destes materiais. Uma série de outros materiais é conhecida a partir do pedido de patente EP-A-0 804 909.

Em virtude das caracteristicas inerentes a estes materiais serem diferentes, pode presumir-se que cada um destes materiais, ou qualquer uma destas substâncias possui propriedades especificas para determinadas aplicações no desenvolvimento de implantes artificiais. É o exemplo do PVA, muito solúvel no liquido e absorvido rapidamente. Outros materiais apresentam uma compatibilidade com o sangue. Ainda outros materiais são particularmente elásticos. Infelizmente, no entanto, todos os materiais têm desvantagens em diferentes áreas. O PVA, por exemplo, não apresenta uma compatibilidade com o sangue particularmente boa. 0 ε-PTFE, por exemplo, é muito elástico, e tem também uma boa compatibilidade com o sangue, sendo, contudo, muito dificil de manusear e a preparação de substratos de apoio feitos deste material requer uma série de passos específicos de processamento (ver WO 96/00103). Também, a superfície em substrato de suporte em ε-PTFE assim obtido é muito porosa, de modo que as células crescem muito fortes neste material e a separação das células de cultivo como 3 implante deste substrato de suporte é quase inevitável. Noutros materiais, podem ser conseguidas propriedades elásticas, que são, em alguns casos, importantes para um substrato de suporte deste tipo, apenas pela adição de plastificantes, reduzindo assim a compatibilidade com o sangue e com o corpo; o que representa um efeito adverso do crescimento de células através do rubor a "plastificante".

As dificuldades mais conhecidas envolvidas no desenvolvimento de células para os implantes são, portanto, a reacção com o substrato de suporte ou com os produtos de decomposição resultantes neste caso. São conhecidas, por exemplo, que na dissolução e/ou absorção e decomposição de alguns materiais da conhecidos da técnica anterior podem ocorrer reações inflamatórias no recetor (van der Giessen, Circulation Band 94, N° 7, 1996) . Isto resulta quer pela falta parcial de compatibilidade desses substratos de suporte como da reação aos produtos de decomposição, formados durante a decomposição destas substâncias. Além disso, podem ocorrer fissuras e quebras no implante acabado de desenvolver se este for produzido fora do substrato de suporte. Este efeito desvantajoso é particularmente devido ao fato de que as células que crescem para o implante sere submetidas a um ligação muito próxima com o substrato de suporte, em particular por exemplo com a polilactita, e devido à estrutura dos poros formada quer pela dissolução ou pelas propriedades básicas da superfície do substrato de suporte, e que aumentam com o substrato de suporte, não sendo praticamente possível a remoção sem danificar o implante cultivado.

Um papel importante no cultivo sem problemas dos referidos implantes, em particular das células, é o comportamento contra bactérias e proteínas que se depositam sobre as superfícies do substrato de suporte, uma vez que estes depósitos podem levar significativamente à inflamação nos pacientes e a outros problemas no crescimento e no 4 desenvolvimento das células.

Um aspecto essencial especialmente na preparação de implantes vasculares, essas fissuras, que podem ocorrer durante a remoção do substrato de suporte do implante vascular cultivado. Estas fissuras são pontos de partida, por exemplo, para a formação reforçada de trombos no recetor e/ou pacientes e outros detritos (proteínas, macrófagos, etc), que podem constituir um risco para o recetor e/ou paciente após o implante. 0 pedido de patente WO 99/45096 descreve um recipiente de cultura de plástico, que está previsto para a cultura de células e culturas de tecidos. A superfície de crescimento é microestruturada e tem saliências cuja altura é inferior a 110 ym. O pedido de patente WO 01/80919 divulga um polímero biocompatível e antitrombogénico, cuja utilização para a produção de revestimentos e películas é parte integrante dos dispositivos terapêuticos para prevenir a proliferação celular excessiva.

Assim, a presente invenção baseia-se no objetivo de proporcionar um novo sistema para a produção de implantes a partir de material biológico, que consiste em garantir um crescimento possivelmente seletivo de células desejadas e uma separação substancialmente livre de danos do implante cultivado a partir de células desejadas do substrato de suporte utilizado.

Este objetivo é solucionado através das formas de realização caracterizadas nas reivindicações. É preparado, nomeadamente, um substrato com uma superfície microestruturada, que compreende, pelo menos e parcialmente, um polímero biocompatível possuindo a seguinte fórmula geral (I), 5 R1 R2 R3

I I I --P=N-P=N—P=N-- 0) R4 R5 R6 — Jn em que n é para 2 até °°, R1 a R6 são iguais ou diferentes e representam um radical de alcoxi, alquilsulfonilo, dialquilamino ou ariloxi ou um radical de heterocicloalquilo ou heteroarilo com azoto como heteroátomo, e em que as estruturas de superfície têm uma dimensão no intervalo de 10 nm a 100 ym.

Numa forma de realização preferida da presente invenção, o polimero biocompativel é preparado de acordo om fórmula (I) como um revestimento no substrato para formar a superfície de moldagem. Nesta forma de realização de acordo com a invenção, o substrato usado não apresenta qualquer limitação particular e pode ser de qualquer material como plásticos, metais, ligas de metal e materiais cerâmicos. Por exemplo, o revestimento biocompativel tem uma espessura de cerca de 1 nm a cerca de 1000 ym, de preferência até cerca de 10 ym e mais preferencialmente até cerca de 1 ym. Numa outra forma de realização preferida da presente invenção, o substrato é um corpo moldado feito do polímero biocompativel da fórmula geral (I) com uma superfície moldada. O grau de polimerização do polimero biocompativel de acordo com a fórmula geral (I) encontra-se de preferência num intervalo de 20 a 200.000, mais preferivelmente de 40 a 100.000.

De preferência, pelo menos um dos radicais R1 a R6 é no polímero utilizadoéum radical de alcoxi, que é substituído com pelo menos um átomo de flúor.

Os radicais de alquilo nos radicais de alcoxi, alquilsulfonilo e dialquilamino são, por exemplo, os radicais de alquilo de cadeia ramificada-linear de 1 a 20 6 átomos de carbono, endo que os radicais de alquilo podem ter, por exemplo, pelo menos um átomo de halogénio como um átomo de flúor.

Exemplos de radicais de alcoxi são os grupos de metoxi, etoxi, propoxi e butoxi, que podem ser preferencialmente substituídos com pelo menos um átomo de flúor. Particularmente preferido é o grupo 2,2,2-trifluoroetoxi. Exemplos de radicais de alquilsulfonilo são os grupos de metilo, etilo, propilo e butilsulfonilo. Exemplos de radicias de dialquilamino são os grupos de dimetílico, dietilico, dipropílico e dibutilamino. 0 radical de arilo no radical de ariloxi é, por exemplo, um composto tendo um ou mais sistemas de anéis aromáticos, sendo que o radical de arilo pode ser substituído, por exemplo, por pelo menos um radical de alquilo como definido acima. Exemplos de radicais de ariloxi são os grupos de fenoxi e naftoxi, e seus derivados. 0 grupo heterocicloalquilo é, por exemplo, um grupo 3 - a 7 - sistema de anel contendo orno, em que pelo menos um átomo do anel é um átomo de azoto. 0 radical de heterocicloalquilo pode ser substituído, por exemplo, com pelo menos um radical de alquilo, como definido acima. Exemplos de radicais de heterocicloalquilo são os grupos de piperidinilo, piperazinilo, pirrolidinilo e morfolinilo, e seus derivados. 0 radical de heteroarilo é, por exemplo, um composto tendo um ou mais sistemas de anéis aromáticos, em que pelo menos um átomo de anel é um átomo de azoto. 0 radical de heteroarilo pode ser substituído, por exemplo, com pelo menos um radical de alquilo, como definido acima. Exemplos de radicais de heteroarilo são os grupos de pirrolilo, piridinilo, piridinolilo, isoquinolinilo e quinolina, e seus derivados.

Numa outra forma de realização preferida da invenção é colocada uma camada entre a superfície do substrato e o 7 revestimento biocompatível do derivado de polifosfazeno contendo um promotor de adesão. 0 promotor de adesão e/ou o espaçador compreende de preferência um grupo terminal polar. Exemplos são grupos de hidroxi, carboxilo, carboxilo, amino ou nitro. Mas também podem ser utilizados os grupos terminais do tipo O-ED, em que O-ED representa um radical de alcoxi, alquilsulfonilo, dialquilamino ou ariloxi ou um radical de heterocicloalquilo ou heteroarilo como heteroátomo e, de forma diferente, ser, por exemplo, substituído por átomos de halogéneo, especialmente de flúor.

Em particular, o promotor de adesão pode, por exemplo, ser um composto orgânico de silicio, de preferência um silano com terminação em amino e/ou com base em silano de amino, alcenos com terminação em amino, e silanos ou um ácido alquilfosfónico. Preferencialmente preferido é o aminopropiltrimetoxissilano. 0 promotor de adesão melhora a adesão do revestimento à superfície do substrato por meio de acoplamento do promotor de adesão à superfície do substrato, por exemplo por meio de ligações iónicas e/ou covalentes e por meio de um acoplamento adicional do promotor de adesão ao polímero descrito de acordo com a fórmula (I) do revestimento , por exemplo por ligações iónicas e/ou covalentes. 0 termo "material biológico" inclui, por exemplo, as células eucarióticas, uma ou várias camadas de células, tecidos ou constituintes de células de origem mamífera, em particular humano. Numa forma de realização preferida, o dador de material de fonte biológica é idêntico ao recetor do material biológico implantado. Exemplos do material de partida biológico e/ou material biológico são as células endoteliais de origem diferente (por exemplo, de pele, prepúcio, veias como aorta, tecido adiposo, olho, sistema gastrointestinal, cordão umbilical, varizes ou semelhantes), células epiteliais de diferentes origens (por exemplo, de estômago, intestino ou semelhantes), células ósseas, células de cartilagem, células aderentes ou todas as células em que a aderência é induzível, agregados de células ou tecidos (por exemplo, artificiais, pele pré-cultivada ou tecidos semelhantes), tecido natural, assim como proteínas, lípidos e moléculas de açúcar. Usando o substrato com superfícies moldadas podem ser preparados órgãos, veias, ossos, cartilagens, bainhas de mielina, etc.

Num processo para a preparação de substratos como os definidos acima com uma superfície de moldagem, é conhecido da técnica anterior um revestimento do polímero biocompatível de acordo com a fórmula (I) na superfície de um corpo moldado e/ou substrato de suporte.

Por exemplo, a produção do substrato com uma superfície de moldagem de acordo com uma forma de realização preferida é, em geral, realizada com os seguintes passos: (a) Uma solução contendo pelo menos um composto de fórmula geral (I) numa concentração de 0,1% - 99%, fornecida num solvente, sendo este solvente orgânico e polar. Por exemplo, podem ser usados solventes como acetato de etilo, acetona, THF, tolueno ou xileno. Do mesmo modo, podem também ser usadas misturas destes solventes ou podem ser complementadas por outros solventes. Esta solução é adicionada a um substrato que não tem ou tem fraca aderência ao polímero, por exemplo o vidro, silício, vários cerâmicas ou outros materiais adequados, como polímeros (PDMS, Teflon, PMMA, policarbonatos ou silicones) . As superfícies dos substratos listados acima podem também ser quimicamente modificadas, por exemplo através da introdução de grupos funcionais específicos(-NH2, -OH, -COOH, -COH, -COOMe, -CF3 usw.). (b) A evaporação do solvente pode ter lugar sem quaisquer outras medidas, no entanto, na melhor das hipóteses, a concentração do vapor do solvente é controladamente 9 ajustada com o substrato, como a pressão e a temperatura. No início da fase inicial de secagem, a atmosfera sobre o substrato revestido deve ser saturada com o vapor do solvente, em que a concentração do vapor do solvente é então lentamente reduzido ao longo de várias horas. A temperatura pode variar de -30°C a +90°C. A pressão pode passar, durante a fase inicial de secagem, um gradiente de pressão normal até um vácuo de jato de água (20 Torr). Após a fase inicial de secagem, o substrato revestido é ainda seco durante um tempo predeterminado no vácuo da bomba de óleo (0,1 Torr). O substrato de acordo com a fórmula (I) revestido com polímero biocompatível pode, então, sem ou após a esterilização, ser novamente usado. Dependendo da concentração da solução de polímero e das condições referidas durante a fase inicial de secagem, são obtidas diferentes camadas de espessura de 0,1 ym a 300 ym ou superior, de preferência no intervalo de 0,5 ym a 30 ym, e mais preferencialmente 5 ym. A presente invenção refere-se a um substrato com uma superfície microestruturada, que, pelo menos e parcialmente, compreende um polímero biocompatível de acordo com a fórmula (I) , tal como definido acima, e em que as estruturas de superfície têm uma dimensão no intervalo de 10 nm a 100 ym. Numa forma de realização preferida, o polímero biocompatível está presente como revestimento com uma superfície microestruturada externa sobre a superfície do substrato. A estruturação da superfície não é particularmente limitado. Assim, todas as estruturas podem ser preparadas, podendo ser formadas por fotolitografia ou por feixe de electrões ou feixe de iões ou com um laser ou por outras técnicas. A microestruturação da superfície do substrato e/ou O revestimento pode também ser obtido por "modelação de fusão", caracterizado por um fio fino na temperatura de 10 fusão do polímero biocompatível, que então derrete a estrutura desejada por meio de contato directo com a superfície do revestimento ou o corpo de moldagem.

Podem ser conseguidas vantagens particulares através dessa mesma estruturação, em que as estruturas estão em relevo na superfície do revestimento e/ou do substrato, o que torna o comportamento de fluxo dos fluidos particularmente favorável (por exemplo, pele de tubarão ou efeito Lótus). 11

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para a conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento de Patente Europeia. Embora tenha sido tomado muito cuidado na compilação das referências, não se poderão excluir erros e omissões e o EPO nega qualquer responsabilidade neste sentido.

Documentos de Patente citados na descrição • WO 9856312 A [0003] • EP 0810845 A [0003] • US 4883699 A [0003] • US 4911691 A [0003] • US 4480642 A [0003] • US 4798876 A [0003] • US 4424395 A [0003] • EP 0804909 A [0003] • WO 9600103 A [0005] • WO 9945096 A [0009] • WO 0180919 A [0010]

Literatura não relacionada com patentes referida na descrição: • VAN DER GIE5EN. Circulation, 1996, vol. 94 (7 [0006]

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Substrato com uma superfície de moldagem microestruturada como matriz para a preparação de materiais biológicos implantáveis num mamífero, gue tem, pelo menos e parcialmente, um polímero biocompatível, com a seguinte fórmula geral (I), R* R2 R3 0) i ( l -P=N-P=N-P=N-i . 1« * * R1 2 Rs R3 —i n em que n representa 2 até °°, R1 a R3 são iguais ou diferentes e representam um radical de alcoxi, alquilsulfonilo, dialquilamino ou ariloxi ou um radical de heterocicloalquilo ou heteroarilo com azoto como heteroátomo, e em que as estruturas de superfície têm uma dimensão no intrevalo de 10 nm a 100 ym.

2. Substrato de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por estar presente o polímero biocompatível como revestimento com uma superfície microestruturada externa sobre a superfície do substrato.

3. Substrato de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por, entre a superfície do substrato e o revestimento feito de polímero biocompatível, estar disposta uma camada que compreende um promotor de aderência. 1 Substrato de acordo com a reivindicação 3, 2 caracterizado por o promotor de aderência ser um composto 3 contendo um grupo terminal polar, especialmente um composto de silício orgânico. 2

5. Substrato de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a ligação de silicio orgânico ser aminopropiltrimetoxisilano.

6. Uso de um substrato com uma superfície microestruturada, que compreende, pelo menos e parcialmente, um polímero biocompatível possuindo a seguinte fórmula geral (I), (I) r ψ ψ -P =N“P —N —P —Ν Α4 RJ R6 n em que n representa 2 até °°, R1 a R6 são iguais ou diferentes e representam um radical de alcoxi, alquilsulfonilo, dialquilamino ou ariloxi ou um radical de heterocicloalquilo ou heteroarilo com azoto como heteroátomo, e em que as estruturas de superfície têm uma dimensão no intervalo de 10 nm a 100 ym.

7. Uso de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por estar presente polímero biocompatível como revestimento com uma superfície microestruturada externa sobre a superfície do substrato.

8. Uso de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por, entre a superfície do substrato e o revestimento feito de polímero biocompatível, está disposta uma camada que compreende um promotor de aderência.

9. Uso de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o promotor de aderência ser um composto contendo um grupo terminal polar, especialmente um composto de silício orgânico. 3

10. Substrato de acordo com a reivindicação caracterizado por a ligação de silicio orgânico aminopropiltrimetoxisilano. 9, ser