ES2697691B2 - Procedure for obtaining a material for bone regeneration and material thus obtained - Google Patents
Procedure for obtaining a material for bone regeneration and material thus obtained Download PDFInfo
- Publication number
- ES2697691B2 ES2697691B2 ES201730965A ES201730965A ES2697691B2 ES 2697691 B2 ES2697691 B2 ES 2697691B2 ES 201730965 A ES201730965 A ES 201730965A ES 201730965 A ES201730965 A ES 201730965A ES 2697691 B2 ES2697691 B2 ES 2697691B2
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- sch
- bone
- preparation
- tcp
- plaster
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
- A61C13/00—Dental prostheses; Making same
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/28—Bones
-
- 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
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- 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
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE UN MATERIAL PARA REGENERACIÓN ÓSEA YPROCEDURE FOR OBTAINING A MATERIAL FOR BONE REGENERATION AND
MATERIAL ASÍ OBTENIDOMATERIAL SO OBTAINED
El objeto de la presente invención es una nueva formulación para la obtención de materiales porosos (no pulidos) de superficie rugosa biocompatibles y bioactivos para su potencial aplicación como sustitutos de un injerto óseo en aquellas situaciones clínicas en donde se requieran estímulos biológicos para conseguir la regeneración ósea.The object of the present invention is a new formulation for obtaining biocompatible and bioactive rough surface porous (non-polished) materials for potential application as substitutes for a bone graft in those clinical situations where biological stimuli are required to achieve regeneration. that is.
La presente invención se encuadra dentro del campo técnico de fabricación de materiales biocompatibles y bioactivos para cirugía reconstructiva ósea en general, en los campos médicos de la traumatología y cirugía ortopédica, cirugía oral, cirugía maxilofacial y neurocirugía.The present invention falls within the technical field of manufacturing biocompatible and bioactive materials for bone reconstructive surgery in general, in the medical fields of traumatology and orthopedic surgery, oral surgery, maxillofacial surgery and neurosurgery.
Estado de la técnica anteriorPrior art
Hasta el día de hoy, el estándar de la sustitución ósea sigue siendo el injerto autólogo de hueso esponjoso. La técnica de uso del autoinjerto consiste en la toma de tejido óseo de otra zona del esqueleto (zona dadora) del mismo paciente, ya sea del mismo hueso o de otro. Los principales inconvenientes de los autoinjertos son los provenientes de la búsqueda y sacrificio de la zona dadora que ocasiona una comorbilidad al paciente de hasta el 25% y disponibilidad limitada cuando se necesitan grandes cantidades de hueso para injertar [1]. Debido a todos estos inconvenientes de los autoinjertos, a lo largo de las últimas décadas, se han estudiado distintas alternativas al uso de estos, como son los «sustitutos óseos» naturales o de síntesis entre los que se incluyen las cerámicas de fosfato cálcico (mono y bifásicas), biovidrios, sulfato cálcico (a-SCH) o yeso de Paris, composites, polímeros, etc. De todas ellos los más utilizados son las biocerámicas y, en concreto, las denominadas de tercera generación, estas son las matrices de moléculas biológicamente activas, que además de ser bioactivas y reabsorbibles, estimulan la regeneración de tejidos vivos mediante una respuesta celular específica. Son los preferidos para ser utilizados como matrices en la ingeniería de tejidos.To this day, the standard of bone replacement remains the autologous sponge bone graft. The technique of using the autograft consists of taking bone tissue from another area of the skeleton (donor area) of the same patient, either of the same bone or another. The main drawbacks of autografts are those arising from the search and sacrifice of the donor zone that causes a comorbidity of the patient of up to 25% and limited availability when large amounts of bone are needed to graft [1]. Due to all these disadvantages of autografts, over the last decades, different alternatives to the use of these have been studied, such as natural or synthetic «bone substitutes», including calcium phosphate ceramics (mono and biphasic), biovidrios, calcium sulfate (a-SCH) or plaster of Paris, composites, polymers, etc. Of these, the most used are bioceramics and, specifically, the so-called third generation, these are the matrices of biologically active molecules, which in addition to being bioactive and reabsorbable, stimulate the regeneration of living tissues through a specific cellular response. They are preferred to be used as matrices in tissue engineering.
Los requisitos de un sustituto óseo ideal son: biocompatibilidad, biodegradabilidad, eficacia mecánica para la aplicación específica, bioconductividad, bioactividad, facilidad para esterilización y almacenaje y relación costo-eficacia razonable. La comparación con el autoinjerto esponjoso, muestra que, si bien la conductividad de la estructura es común, las capacidades osteogénica y osteoinductora están ausentes. La ingeniería de tejidos intenta, añadiendo células y proteínas de señal dotar a estos materiales de las cualidades estándar de los injertos.The requirements of an ideal bone substitute are: biocompatibility, biodegradability, mechanical efficiency for the specific application, bioconductivity, bioactivity, ease of sterilization and storage, and reasonable cost-effectiveness. The comparison with the Spongy autograft, shows that, although the conductivity of the structure is common, osteogenic and osteoinductive abilities are absent. Tissue engineering attempts, adding cells and signal proteins to provide these materials with the standard qualities of grafts.
Como sustituto del tejido óseo, uno de los primeros materiales investigados fue el yeso de París (CaSO4-1/2H2O) [a-SCH]. Este se obtiene por proceso de calcinación de la gipsita natural a temperatura de 110-130°C con el que se pierde el 75% del agua. Fue usado por primera vez en 1892, por Dreesman, para rellenar defectos óseos creados por la osteomielitis tuberculosa. Su proceso de reabsorción provoca un aumento controlado de la porosidad a la vez que se forma hueso nuevo. Su uso es limitado dada su rápida reabsorción (4-8 semanas) y por su pobre estabilidad estructural que lo hace propenso a las fracturas cuando se inicia la carga de forma precoz.As a substitute for bone tissue, one of the first materials investigated was the plaster of Paris (CaSO4-1 / 2H2O) [a-SCH]. This is obtained by the calcination process of the natural gipsite at a temperature of 110-130 ° C with which 75% of the water is lost. It was first used in 1892, by Dreesman, to fill bone defects created by tuberculous osteomyelitis. Its reabsorption process causes a controlled increase in porosity while forming new bone. Its use is limited given its rapid reabsorption (4-8 weeks) and its poor structural stability that makes it prone to fractures when loading begins early.
La materia prima para su fabricación es barata y abundante. Se ha utilizado tanto para relleno de defectos óseos y como vehículo para liberación controlada de fármacos y factores de crecimiento [2].The raw material for its manufacture is cheap and abundant. It has been used both for filling bone defects and as a vehicle for controlled drug release and growth factors [2].
Normalmente a disolución local del yeso provoca aumento en la liberación de iones de calcio [Ca] y acidificación del medio que puede afectar a la función de las células óseas (osteoblastos) y por tanto cierto grado de desmineralización ósea in situ. Aunque en alguna ocasión también ha sido descrito un efecto mitógeno sobre células indiferenciadas. Contrariamente, este hecho puede inhibir la actividad osteoclástica provocando un desequilibrio en el balance formación/resorción ósea que tiene lugar en el proceso de remodelación ósea. Con nuestro material, se observa un proceso inverso, es decir, provoca la alcalinización del medio, lo que contrasta con lo que ocurre con la disolución del yeso aislado.Normally, local dissolution of the plaster causes an increase in the release of calcium ions [Ca] and acidification of the medium that can affect the function of bone cells (osteoblasts) and therefore a certain degree of bone demineralization in situ. Although on some occasion a mitogenic effect on undifferentiated cells has also been described. On the contrary, this fact can inhibit osteoclastic activity causing an imbalance in the bone formation / resorption balance that takes place in the process of bone remodeling. With our material, an inverse process is observed, that is, it causes the alkalization of the medium, which contrasts with what happens with the dissolution of the isolated plaster.
Los estudios referidos a aplicaciones preclínicas y clínicas han estado enfocadas a ensayos en animales en el campo de la odontología para tratar defectos periodontales. Para este fin, se han ensayado diversas composiciones:Studies referring to preclinical and clinical applications have been focused on animal trials in the field of dentistry to treat periodontal defects. For this purpose, various compositions have been tested:
- Hueso alogénico desmineralizado y liofilizado (a-SCH) [3]- Demineralized and lyophilized allogeneic bone (a-SCH) [3]
- Matriz ósea desmineralizada (DBM) (a-SCH) [4,5]- Demineralized bone matrix (DBM) (a-SCH) [4,5]
- Hueso autólogo (a-SCH) [6]- Autologous bone (a-SCH) [6]
- Chiotosa (a-SCH) BMP [7] - Chiotosa (a-SCH) BMP [7]
- Fosfato-Ca silicado (a-SCH) [8]- Silicated Phosphate-Ca (a-SCH) [8]
- Hidroxiapatita (a-SCH) [9]- Hydroxyapatite (a-SCH) [9]
- PRP (a-SCH) [10]- PRP (a-SCH) [10]
- Cementos acrílicos (PMMA) (a-SCH) [11]- Acrylic cements (PMMA) (a-SCH) [11]
- Antineoplásicos (metrotexate) (a-SCH) [12].- Antineoplastic (metrotexate) (a-SCH) [12].
- Aloinjertos (a-SCH) [13,14]- Allografts (a-SCH) [13,14]
- Biovidrio (a-SCH) [15]- Biovidrio (a-SCH) [15]
- Carboximetil celulosa (a-SCH) [16]- Carboxymethyl cellulose (a-SCH) [16]
- Ac Hialurónico (a-SCH) [17]- Ac Hyaluronic (a-SCH) [17]
- Ac Poliláctico (a-SCH) [5]- Polylactic Ac (a-SCH) [5]
- Ac. Poliacrílico (a-SCH) [18]- Ac. Polyacrylic (a-SCH) [18]
Lamentablemente, los resultados observados con el uso de los diferentes materiales o composiciones descritas no son comparables por la heterogeneidad de los diseños de los estudios realizados (tipo de animal, duración estudio, estirpes celulares usadas, lugar implantación, etc.).Unfortunately, the results observed with the use of the different materials or compositions described are not comparable due to the heterogeneity of the designs of the studies carried out (type of animal, study duration, cell lines used, implantation site, etc.).
La asociación del a-SCH con otros compuestos inorgánicos en un esfuerzo por mejorar su manejo/manipulación y sus propiedades físicas, no han dado todos los resultados óptimos esperados [19], si bien es cierto en algunas situaciones mejoro su bioactividad. Esta bioactividad expresada como combinación reabsorción/deposición de una neocapa granular en la superficie del material y de composición próxima a la hidroxiapatita es similar la observada con los biovidrios.The association of a-SCH with other inorganic compounds in an effort to improve their handling / manipulation and their physical properties, has not yielded all the optimal results expected [19], although it is true in some situations its bioactivity improved. This bioactivity expressed as a reabsorption / deposition combination of a granular neolayer on the surface of the material and of a composition close to the hydroxyapatite is similar to that observed with the biovidrios.
La adición de TCP para tratar defectos óseos críticos en perros hizo mejorar la reparación del defecto comparándolo con el control no rellenado [20].The addition of TCP to treat critical bone defects in dogs improved the repair of the defect by comparing it with the unfilled control [20].
El yeso posee muchas de las cualidades deseadas de un material regenerador ideal, como es: (a) completa reabsorción a un corto periodo de tiempo (1 mm por semana), (b) excelente biocompatibilidad, (c) aporte abundante de iones de Ca, (d) relativamente barato, fácil de manipulación y de moldear antes de fraguar, (e) excelentes propiedades como transportador para diferentes tipos de moléculas (antibióticos diversos, factores crecimiento, antineoplásicos, etc.). Aunque también muestra algunas desventajas: rápida reabsorción y el contacto con fluidos biológicos enlentece el fraguado lo que podría cuestionar su permanencia en el lugar de implantación. Plaster has many of the desired qualities of an ideal regenerating material, such as: (a) complete resorption at a short period of time (1 mm per week), (b) excellent biocompatibility, (c) abundant supply of Ca ions , (d) relatively cheap, easy to handle and mold before setting, (e) excellent properties as a carrier for different types of molecules (various antibiotics, growth factors, antineoplastic, etc.). Although it also shows some disadvantages: rapid reabsorption and contact with biological fluids slows the setting which could question its permanence at the implantation site.
Aunque una parte de los ensayos referencian la utilidad del yeso en la regeneración ósea, hay algunos informes negativos en estudios en animales [15]. Pero un problema que hace difícil las comparaciones radica en la naturaleza heterogénea de los estudios con yeso. A pesar de ello, el a-SCH hoy día se utiliza para relleno de cavidades óseas en cirugía reconstructiva tanto oral como en otras disciplinas quirúrgicas (ortopedia y traumatología, cirugía maxilofacial, etc.) [21] [22].Although a part of the trials reference the usefulness of gypsum in bone regeneration, there are some negative reports in animal studies [15]. But a problem that makes comparisons difficult lies in the heterogeneous nature of plaster studies. Despite this, a-SCH today is used for filling bone cavities in both oral and other surgical reconstructive surgery (orthopedics and traumatology, maxillofacial surgery, etc.) [21] [22].
Otro aspecto de interés es la alta temperatura que alcanzan determinadas formulaciones como es el caso de los cementos de polimetilmetacrilato (PMMA) durante el proceso de polimerización (fraguado) a los pocos minutos de realizar la mezcla. Este material conserva la misma temperatura igual a la temperatura ambiente (22°C) durante todo el proceso de fraguado, razón por la que descartamos el efecto negativo que las reacciones exotérmicas tienen sobre la adhesión y viabilidad celular y en definitiva sobre los tejidos adyacentes.Another aspect of interest is the high temperature reached by certain formulations such as polymethylmethacrylate (PMMA) cements during the polymerization process (setting) a few minutes after mixing. This material retains the same temperature at room temperature (22 ° C) during the entire setting process, which is why we rule out the negative effect that exothermic reactions have on cell adhesion and viability and ultimately on adjacent tissues.
En estudios preclínicos in vivo que se están llevando a cabo en modelo animal (conejo NZ), se evalúan los efectos del nuevo material en cuanto a su potencial capacidad osteogénica, osteoinductora, osteointegración, grado de reabsorción, etc. En el presente documento se ha evaluado la citotoxicidad, viabilidad o proliferación celular, adsorción de proteínas, bioactividad, liberación iónica, tiempo de fraguado y temperatura registrada o desprendida durante el fraguado del material objeto de la presente invención.In preclinical studies in vivo that are being carried out in an animal model (rabbit NZ), the effects of the new material in terms of its potential osteogenic, osteoinductive capacity, osseointegration, degree of resorption, etc. are evaluated. In this document the cytotoxicity, viability or cell proliferation, protein adsorption, bioactivity, ionic release, setting time and temperature recorded or detached during the setting of the material object of the present invention have been evaluated.
BibliografíaBibliography
[1] Gazdag A, Lane J, Glaser D, Forters R. J Am Acad Orthop Surg. 1995;3:1-8.[1] Gazdag A, Lane J, Glaser D, Forters R. J Am Acad Orthop Surg. 1995; 3: 1-8.
[2] Thomas MV, Pileo D. J Biomed Mater Res Part B: appl Biomater 2009, 88B:597-610.[2] Thomas MV, Pileo D. J Biomed Mater Res Part B: appl Biomater 2009, 88B: 597-610.
[3] Kim CK, Kim HY, Chai JK, et al. J Periodontol 1998, 69:982-988.[3] Kim CK, Kim HY, Chai JK, et al. J Periodontol 1998, 69: 982-988.
[4] Kim CK, Chai JK, Cho KS, et al. J Periodontol 1998, 69:13171324.[4] Kim CK, Chai JK, Cho KS, et al. J Periodontol 1998, 69: 13171324.
[5] Rosen PS, Reinols MA. J. Periodotol 1999, 70:554-561.[5] Rosen PS, Reinols MA. J. Periodotol 1999, 70: 554-561.
[6] Macneill SR, Cobb CM, Rapley JW, et al. J Clin Periodontol 1999, 26:239-245.[6] Macneill SR, Cobb CM, Rapley JW, et al. J Clin Periodontol 1999, 26: 239-245.
[7] Cui X, Zhang B, Wang Y, Gao Y. J Craneofac Surg 2008, 19:459-465.[7] Cui X, Zhang B, Wang Y, Gao Y. J Craneofac Surg 2008, 19: 459-465.
[8] Hing KA, Wilson LF, Buckland T. Spine 2007, 7:475-490.[8] Hing KA, Wilson LF, Buckland T. Spine 2007, 7: 475-490.
[9] Frenkel SR, Simon J, Alexander H, et al. J Biomed Mater Res 2002, 63:706-713.[9] Frenkel SR, Simon J, Alexander H, et al. J Biomed Mater Res 2002, 63: 706-713.
[10] Intini GE. Tissue Eng 2002, 104:384-386.[10] Intini GE. Tissue Eng 2002, 104: 384-386.
[11] Tuzuner T, Uygur I, Sencan I, et al. J Orthop Sci 2007, 12:170-177.[11] Tuzuner T, Uygur I, Sencan I, et al. J Orthop Sci 2007, 12: 170-177.
[12] Vechasilp j. J Orthop Res 2007,15:56-61. [12] Vechasilp j. J Orthop Res 2007.15: 56-61.
[13] Wright HB. University of Kentucky College of Dentistry, 2004, 62p.[13] Wright HB. University of Kentucky College of Dentistry, 2004, 62p.
[14] Sottonanti Calciun sulphate. Compedium 1992, 13:226-228[14] Sottonanti Calciun sulphate. Compedium 1992, 13: 226-228
[15] Melo LG, Nagata MJ, Bosco AF, et al. Clin Oral Implants Res 2005, 16:683-691.[15] Melo LG, Nagata MJ, Bosco AF, et al. Clin Oral Implants Res 2005, 16: 683-691.
[16] Vance GS, Greewell H, Miller RL et al. J Oral Maxillofac Implants 2004, 19:491-497.[16] Vance GS, Greewell H, Miller RL et al. J Oral Maxillofac Implants 2004, 19: 491-497.
[17] Lewis KN, Thomas MV, Puleo DA, et al. J Mater Sci Mater Med 2006, 17:531-537.[17] Lewis KN, Thomas MV, Puleo DA, et al. J Mater Sci Mater Med 2006, 17: 531-537.
[18] Neira-Carrillo, Yazdani-Pedram M, Retuert J, et al. J Colloid Interface Sci 2005;286:134-141.[18] Neira-Carrillo, Yazdani-Pedram M, Retuert J, et al. J Colloid Interface Sci 2005; 286: 134-141.
[19] Huan Z, Chang J. Acta Biomater 2007, 3:952-960.[19] Huan Z, Chang J. Acta Biomater 2007, 3: 952-960.
[20] Urban RM, Turner TM, Hall DJ, et al. Clin Orthop Relat Res 2007, 459:110-117.[20] Urban RM, Turner TM, Hall DJ, et al. Clin Orthop Relat Res 2007, 459: 110-117.
[21] Kelly CM, Wilkins RM. Orthopaedics 2004, 27:131-135[21] Kelly CM, Wilkins RM. Orthopedics 2004, 27: 131-135
[22] Kelly CM, Wilkins RM, Gitelis S, Harjten C, et al. Clin Orthop Relat Res 2001, 42-50[22] Kelly CM, Wilkins RM, Gitelis S, Harjten C, et al. Clin Orthop Relat Res 2001, 42-50
Explicación de la invenciónExplanation of the invention.
La presente invención está referida a la obtención de piezas compuestas de a-SCH p-TCP y-C 2 S que actúen como un andamio para promover y dirigir el crecimiento óseo en el lugar de su implantación, facilitando el proceso de regeneración de los tejidos óseos y, como consecuencia, la reparación de los defectos óseos. De igual modo, se pretende mejorar determinadas propiedades como: bioactividad, tiempo de fraguado, adhesión celular y manipulación, comparándolo con el a-SCH que ha sido utilizado, en la presente invención, como material de control por el hecho de ser un material reabsorbible ampliamente utilizado durante décadas, tanto de modo experimental, como en la práctica clínica.The present invention relates to obtaining pieces composed of a-SCH p-TCP and C 2 S that act as a scaffold to promote and direct bone growth at the site of implantation, facilitating the process of regeneration of bone tissues and , as a consequence, the repair of bone defects. Similarly, it is intended to improve certain properties such as: bioactivity, setting time, cell adhesion and manipulation, comparing it with the a-SCH that has been used, in the present invention, as a control material because it is a resorbable material. widely used for decades, both experimentally and in clinical practice.
La invención consiste en la obtención de un material de las características descritas como resultado de la mezcla de tres componentes a-sulfato cálcico hemihidratado (a-SCH) [CaSO 4 -1/2 H 2 O], p-fosfato tricálcico (p-TCP) [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] y silicato dicálcico (y-C 2 S) [2CaO.SiO2] en una proporción determinada. Para los ensayos in vitro se han obtenido piezas compactas de 7,5 mm de diámetro y 2,65 ± 0,2 mm de altura.The invention consists in obtaining a material with the characteristics described as a result of the mixture of three components calcium a-sulfate hemihydrate (a-SCH) [CaSO 4 -1/2 H 2 O], p-tricalcium phosphate (p- TCP) [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] and dicalcium silicate (yC 2 S) [2CaO.SiO2] in a given proportion. For in vitro tests, compact pieces 7.5 mm in diameter and 2.65 ± 0.2 mm in height have been obtained.
En los ensayos preclínicos in vitro, el material ha mostrado ser biocompatible, no observándose signos de citotoxicidad, de igual modo, capaz de absorber proteínas en su superficie y algo en su interior, y ser altamente bioactivo, como se observa a las 24 horas de inmersión en suero humano simulado (simulated body fluid)(SBF). Estos hechos facilitan la adhesión celular sobre la superficie del material al reconocer las integrinas de la pared celular la secuencia glicina, arginina y aspártico (GRD) de las proteínas adheridas. La reacción de las dos fases líquido/polvo correspondiente a los tres componentes no provoca reacción exotérmica que pudiera ocasionar daños celulares o alteración de la capa proteica. Finalmente, el tiempo de fraguado o solidificación no es superior al observado con el a -SCH. Por todo ello, consideramos que este nuevo compuesto trifásico y bioactivo, puede considerarse un material adecuado para su aplicación en el relleno de defectos óseos de cualquier etiología, en aquellos campos de la cirugía reconstructiva ósea, tal como cirugía ortopédica y traumatología, cirugía oral y maxilofacial y neurocirugía.In preclinical in vitro tests , the material has been shown to be biocompatible, with no signs of cytotoxicity being observed, likewise capable of absorbing proteins on its surface and something inside, and being highly bioactive, as observed 24 hours after Immersion in simulated human serum (SBF). These facts facilitate cell adhesion on the surface of the material by recognizing the integrins of the cell wall the glycine, arginine and aspartic (GRD) sequence of the adhered proteins. The reaction of the two phases Liquid / powder corresponding to the three components does not cause an exothermic reaction that could cause cellular damage or alteration of the protein layer. Finally, the setting or solidification time is not longer than that observed with a -SCH. Therefore, we consider that this new three-phase and bioactive compound can be considered a suitable material for application in the filling of bone defects of any etiology, in those fields of bone reconstructive surgery, such as orthopedic surgery and traumatology, oral surgery and Maxillofacial and neurosurgery.
A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra «comprende» y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención esta cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.Throughout the description and the claims the word "comprises" and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention. The following examples and drawings are provided by way of illustration, and are not intended to restrict the present invention. In addition, the present invention covers all possible combinations of particular and preferred embodiments indicated herein.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Next, a series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention that is presented as a non-limiting example thereof is described very briefly.
FIG.1 muestra el aspecto ultraestructural de los componentes de la mezcla del biomaterial objeto de la invención, así como sus respectivos análisis mediante difracción de rayos X (EDX).FIG. 1 shows the ultrastructural aspect of the components of the mixture of the biomaterial object of the invention, as well as their respective analysis by X-ray diffraction (EDX).
FIG.2 muestra de modo esquemático los pasos seguidos para obtener la mezcla adecuada, y previos a agregar fase liquida (A) para obtener un material de características y consistencia similar a la “pasta de dientes”. Aspecto de las piezas fraguando en su molde (B) y finalmente, las piezas del material en forma de disco obtenidas (C).FIG. 2 schematically shows the steps taken to obtain the appropriate mixture, and prior to adding liquid phase (A) to obtain a material with characteristics and consistency similar to the “toothpaste”. Appearance of the pieces setting in their mold (B) and finally, the pieces of the disk-shaped material obtained (C).
FIG.3 muestra de forma esquemática el tiempo de fraguado y comportamiento térmico de la mezcla del material objeto de la invención, incluyendo: la marca perceptible sobre la superficie del material (Fig. 3-A); Fig. 3-B. Imágenes comparativas de las marcas provocadas por la aguja sobre la superficie de los especímenes, a-SCH en contacto con suero bovino (fila superior), a-SCH (fila central) y material de la invención (fila inferior); Fig. 3-C. Variaciones de temperatura registradas durante el proceso de fraguado a temperatura ambienteFIG. 3 schematically shows the setting time and thermal behavior of the mixture of the material object of the invention, including: the mark perceptible on the surface of the material (Fig. 3-A); Fig. 3-B. Comparative images of brands caused by the needle on the surface of the specimens, a-SCH in contact with bovine serum (upper row), a-SCH (central row) and material of the invention (lower row); Fig. 3-C. Temperature variations recorded during the setting process at room temperature
FIG.4 muestra la determinación de la adsorción de proteínas en la superficie del material mediante el test colorimétrico de Coomassie. (a) Coloración azul del material impregnado de proteínas en su superficie (test Coomassie ); (b) Datos de cuantificación de las proteínas absorbidas.FIG. 4 shows the determination of protein adsorption on the surface of the material by the Coomassie colorimetric test. (a) Blue coloration of the protein impregnated material on its surface (Coomassie test); (b) Quantification data of absorbed proteins.
FIG.5 muestra gráficamente los resultados del análisis de liberación iónica (Ca, P, S, Si) y pH del material objeto de la invención sumergido en medio de cultivo completo (DMEM) mediante espectrometría ICP-OES (Inductively coupled plasma-optical emission spectometer). FIG. 5 graphically shows the results of the ionic release analysis (Ca, P, S, Si) and pH of the material object of the invention submerged in complete culture medium (DMEM) by means of ICP-OES spectrometry ( Inductively coupled plasma-optical emission spectometer).
FIG.6 muestra diversos aspectos de la caracterización del material llevado a cabo mediante: (FIG.6A) aspecto ultra estructural del material mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) a diferentes aumentos y tabla con resultados del microanálisis; (FIG.6B) difracción de rayos X (EDX); y (FIG.6C) infrarrojo por transformada de Fourier-Reflactancia Total Atenuada (FTIR).FIG. 6 shows various aspects of the characterization of the material carried out by: (FIG. 6A) ultra structural aspect of the material by scanning electron microscopy (SEM) at different magnifications and table with results of the microanalysis; (FIG. 6B) X-ray diffraction (EDX); and (FIG. 6C) infrared by Fourier transform-Attenuated Total Reflactance (FTIR).
FIG.7 En el ensayo de bioactividad realizado, muestra mediante SEM el aspecto de la superficie del material, (a) Límite de la capa de apatita neoformada sobre la superficie del material (flecha), (b) Espesor de la capa en una sección perpendicular a la superficie, (c) núcleos de cristalización depositados, (d) detalle de la imagen anterior a mayor aumento (barra 3 ^m).FIG. 7 In the bioactivity test carried out, it shows by SEM the appearance of the surface of the material, (a) Limit of the layer of neoformed apatite on the surface of the material (arrow), (b) Thickness of the layer in a section perpendicular to the surface, (c) deposited crystallization nuclei, (d) detail of the previous image at higher magnification (3 ^ m bar).
FIG.8: (a) los resultados obtenidos en los ensayos de citotoxicidad comparados con yeso de Paris mediante SEM y (b) test de proliferación celular sobre el material mediante la reducción de la sal de tetrazolio (MTT) a 1, 3, 5, 7 días.FIG. 8: (a) the results obtained in cytotoxicity tests compared with Paris plaster using SEM and (b) cell proliferation test on the material by reducing the tetrazolium salt (MTT) to 1, 3, 5 , 7 days.
Exposición de un modo detallado de realización de la invención y ejemploStatement of a detailed embodiment of the invention and example
La presente invención está referida a un procedimiento para la obtención de un material trifásico biocompatible y bioactivo obtenido por la mezcla de a-SCH (componente principal) pTCP Y-C 2 S en la proporción o ratios 4:1:1 (66.6, 16.6 y 16.6 w%, respectivamente) para su potencial uso en la regeneración del tejido óseo.The present invention relates to a process for obtaining a three-phase biocompatible and bioactive material obtained by mixing a-SCH (main component) pTCP YC 2 S in the 4: 1: 1 ratio or ratios (66.6, 16.6 and 16.6 w%, respectively) for its potential use in bone tissue regeneration.
Una vez realizada la mezcla de la fase solida (polvos) se le añadió agua desionizada en la proporción establecida líquido/Polvo de 0.33 ml g-1. A continuación, el material adquiere un aspecto pastoso similar a la “pasta de dientes” de densidad media, y es cuando se vierte sobre el molde y se dejó fraguar-secar en estufa a 37°C durante 24 horas. Finalmente, las muestras fueron retiradas de los moldes y guardadas en un contenedor sellado en ambiente seco en estufa. El nuevo material obtenido muestra una forma discoidea de 7.5 mm de diámetro y 2.65 ± 0.2 mm de altura y de peso medio 216 ± 5 mg, de aspecto compacto que evita las complicaciones técnicas ocasionadas por dispersión del material durante su posterior manipulación cuando se llevan a cabo los estudios in vitro y en los ensayos in vivo (implantación intraósea). Por las características del material, y su comportamiento in vitro, se prevé que este sea potencialmente reabsorbible a medio plazo (4-6 meses), por lo que no precisaría su posterior retirada del lugar en donde ha sido implantado.After mixing the solid phase (powders), deionized water was added in the established liquid / powder ratio of 0.33 ml g-1. Then, the material acquires a pasty appearance similar to the "toothpaste" of medium density, and that is when it is poured onto the mold and allowed to set in a stove at 37 ° C for 24 hours. Finally, the samples were removed from the molds and stored in a sealed container in a dry oven environment. The new material obtained shows a discoid shape of 7.5 mm in diameter and 2.65 ± 0.2 mm in height and of average weight 216 ± 5 mg, of compact appearance that avoids the technical complications caused by dispersion of the material during its subsequent handling when carried carry out in vitro studies and in vivo tests (intraosseous implantation). Due to the characteristics of the material, and its in vitro behavior, it is expected that it will be potentially absorbable in the medium term (4-6 months), so it would not require its subsequent removal from the place where it has been implanted.
La figura 1 muestra aspecto ultra estructural de los componentes de la mezcla (P-fosfato tricálcico (P-TCP) [Ca 3 (PO 4 ) 2 ], silicato dicálcico (y-C2S) [2CaO.SiO2], y a-SCH), así como sus respectivos microanálisis mediante EDX. La figura 2, por otro lado, muestra de modo esquemático los pasos seguidos para obtener la mezcla adecuada, y previos a agregar fase liquida (A) para obtener un material de características y consistencia similar a la “pasta de dientes”. Aspecto de las piezas fraguando en su molde (B) y finalmente, las piezas del material en forma de disco obtenidas (C).Figure 1 shows the ultra structural aspect of the components of the mixture (P-tricalcium phosphate (P-TCP) [Ca 3 (PO 4 ) 2 ], dicalcium silicate ( and -C2S) [2CaO.SiO2], and a-SCH ), as well as their respective microanalysis using EDX. Figure 2, on the other hand, schematically shows the steps taken to obtain the appropriate mixture, and prior to adding liquid phase (A) to obtain a material with characteristics and consistency similar to the “toothpaste”. Appearance of the pieces setting in their mold (B) and finally, the pieces of the disk-shaped material obtained (C).
La Figura 3 hace referencia al tiempo de fraguado y comportamiento térmico. Se utilizó una técnica modificada de Gillmore [Kokubo T, Shigematsu M, Nagashima Y, Tashiro M, Nakamura T, Yamamuro T, et al. Bull. Inst. Chem. Res. Kyoto Univ., 60, 260, 1982] para obtener datos cualitativos. La punta del indentador tiene 1 mm de diámetro y concentra una carga de 50 gramos. Definiendo como tiempo de fraguado, el tiempo transcurrido desde que se realiza la mezcla Líquido/Polvo y la pasta obtenida se deposita en los moldes, hasta que la aguja no deja una indentación o marca perceptible sobre la superficie del material. (Fig. 3-A) El ensayo se ha realizado sobre 5 muestras (n=5) de cada material. Los resultados han permitido afirmar que el tiempo de fraguado del material objeto de la invención fue de doce minutos, similar al del a-SCH. Este tiempo se incrementó notablemente cuando se sustituyó el agua desionizada por suero bobino fetal para simular un ambiente biológico en contacto con fluidos orgánicos (Fig. 3B, fila superior).Figure 3 refers to the setting time and thermal behavior. A modified technique of Gillmore [Kokubo T, Shigematsu M, Nagashima Y, Tashiro M, Nakamura T, Yamamuro T, et al. Bull. Inst. Chem. Res. Kyoto Univ., 60, 260, 1982] to obtain qualitative data. The indenter tip is 1 mm in diameter and concentrates a 50 gram load. Defining as setting time, the time elapsed since the Liquid / Powder mixture and the paste obtained is deposited in the molds, until the needle does not leave an indentation or noticeable mark on the surface of the material. (Fig. 3-A) The test was performed on 5 samples (n = 5) of each material. The results have allowed us to affirm that the setting time of the material object of the invention was twelve minutes, similar to that of a-SCH. This time was significantly increased when the deionized water was replaced by fetal bovine serum to simulate a biological environment in contact with organic fluids (Fig. 3B, top row).
Para determinar las posibles variaciones de temperatura durante el proceso de fraguado se utilizó un termómetro infrarrojo Flash III-Ther-L02. La toma de datos se hizo coincidir en el tiempo con las realizadas para determinar en grado de fraguado del material (Fig. 3-C).A Flash III-Ther-L02 infrared thermometer was used to determine the possible temperature variations during the setting process. The data collection was made to coincide in time with those made to determine the degree of setting of the material (Fig. 3-C).
La Figura 4 muestra la determinación de la adsorción de proteínas en la superficie del material mediante el test colorimétrico de Coomassie. (a) Nivel de penetración de la tinción equivalente a la absorción de proteína. (b) Ensayo cuantitativo mediante analizador elemental de nitrógeno LECO FP-528 y expresado mediante diagrama de barras. Ensayos realizados a 1h y 24 horas de inmersión del material en suero bovino fetal y mantenidos en incubadora a 37°C durante ese periodo.Figure 4 shows the determination of protein adsorption on the surface of the material by the Coomassie colorimetric test. (a) Level of staining penetration equivalent to protein absorption. (b) Quantitative test by elemental nitrogen analyzer LECO FP-528 and expressed by bar chart. Tests carried out at 1h and 24 hours of immersion of the fetal bovine serum material and kept in an incubator at 37 ° C during that period.
La Figura 5 representa gráficamente los resultados del análisis de liberación iónica (Ca, P, S, Si) y pH del material objeto de la invención sumergido en medio de cultivo completo (DMEM) mediante espectrometría ICP-OES (Inductively coupled plasma-optical emission spectometer). Determinaciones realizadas a 1, 3, 6 horas y 1, 2, 3, 4 y 7 días. Los cambios más relevantes, mayor liberación de iones, se observan a la 24h de inmersión que ocasionan una ligera alcalinización del medio de cultivo (pH 8.16-8.2).Figure 5 graphically depicts the results of the ionic release analysis (Ca, P, S, Si) and pH of the material object of the invention submerged in complete culture medium (DMEM) by means of ICP-OES spectrometry ( Inductively coupled plasma-optical emission spectometer). Determinations made at 1, 3, 6 hours and 1, 2, 3, 4 and 7 days. The most relevant changes, greater release of ions, are observed at 24h of immersion that cause a slight alkalization of the culture medium (pH 8.16-8.2).
Los valores de pH fueron medidos usando un electrodo de un pH metro digital. Antes de realizar cualquier medida el pH metro fue calibrado con solución de pH estándar. Las muestras fueron colocadas en tubos de Falcon 15 ml conteniendo 10 ml de tampón PBS. Las mediciones de pH de estas soluciones se realizaron a temperatura ambiente a 1 y 24 horas de inmersión.The pH values were measured using an electrode of a digital pH meter. Before taking any measurement, the pH meter was calibrated with a standard pH solution. The samples were placed in 15 ml Falcon tubes containing 10 ml of PBS buffer. The pH measurements of these solutions were made at room temperature at 1 and 24 hours immersion.
La Tabla I, recoge los datos referentes al proceso de dilución del material objeto de la invención comparándolo con el material a-SCH. El ensayo se llevó a cabo sobre seis discos (n=6) de cada material. Estos fueron pesados individualmente antes de depositarlos en sus respectivos pocillos de una placa de 24 pocillos y mantenidos en su posición mediante rejilla. Se sumergieron en agua desionizada MilliQ y en agitación magnética de forma continuada durante 24 horas. Seguidamente, se retiró el sobrenadante, se secaron en estufa a 60°C y, finalmente, se volvieron a pesar de forma individual.Table I collects the data related to the dilution process of the material object of the invention by comparing it with the a-SCH material. The test was carried out on six discs (n = 6) of each material. These were weighed individually before depositing them in their respective wells of a 24-well plate and held in position by grid. They were immersed in MilliQ deionized water and in magnetic stirring continuously for 24 hours. Then, the supernatant was removed, dried in an oven at 60 ° C and finally, weighed again individually.
Los resultados obtenidos se muestran en la tabla inferior como la media de los datos registrados expresados en gramos. The results obtained are shown in the table below as the average of the recorded data expressed in grams.
El análisis de estos datos revela que, aunque se parte de igual peso en la fase de polvo, y usando algún tipo de molde en la fase de pasta después de añadir agua, los pesos después de secado, por término medio, son inferiores en el material de la invención. Además, en ocasiones, no existe relación directa entre la pieza que más pesa con la cantidad de material perdido o diluido, es decir, que a mayor peso no hay mayor tasa de dilución. Finalmente, el material objeto de la invención presenta una pérdida del 4,76% superior al a-SCH (0,009 g).The analysis of these data reveals that, although part of equal weight in the powder phase, and using some type of mold in the paste phase after adding water, the weights after drying, on average, are lower in the material of the invention. In addition, sometimes, there is no direct relationship between the piece that weighs the most with the amount of material lost or diluted, that is, at a higher weight there is no higher dilution rate. Finally, the material object of the invention exhibits a loss of 4.76% higher than a-SCH (0.009 g).
La figura 6 muestra diversos aspectos de la caracterización del material llevado a cabo mediante: (FIG.6A) aspecto ultra estructural del material mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) a diferentes aumentos y tabla con resultados del microanálisis; (FIG.6B) difracción de rayos X (EDX); y (FIG.6C) infrarrojo por transformada de Fourier-Reflactancia Total Atenuada (FTIR).Figure 6 shows various aspects of the characterization of the material carried out by: (FIG. 6A) ultra structural aspect of the material by scanning electron microscopy (SEM) at different magnifications and table with results of the microanalysis; (FIG. 6B) X-ray diffraction (EDX); and (FIG. 6C) infrared by Fourier transform-Attenuated Total Reflactance (FTIR).
En la FIG.6B se observa el patrón de difracción por rayos X del a-SCH y de la invención. El material objeto de la invención presenta, mayoritariamente, picos correspondientes con yeso deshidratado y yeso hemihidratado (fichas ASTM n°33-0311 y 41-0224 respectivamente). El resto de fases se encuentran, principalmente, solapadas con el yeso, aunque se puede apreciar la presencia de las fases p-TCP y y-C 2 S (Fichas ASTM n° 55-0898 y 87-1257 respectivamente) en los picos que surgen a 27,8 20 y 32,5 - 32,6 20, y en el aumento de intensidad del pico situado a 29,720, efecto producido por la presencia de y-C 2 S.The pattern of X-ray diffraction of the a-SCH and of the invention is observed in FIG. 6B. The material object of the invention has, for the most part, corresponding peaks with dehydrated plaster and hemihydrated plaster (ASTM sheets No. 33-0311 and 41-0224 respectively). The rest of the phases are mainly overlapped with the plaster, although the presence of the p-TCP and yC 2 S phases (ASTM sheets n ° 55-0898 and 87-1257 respectively) can be seen in the peaks that arise at 27.8 20 and 32.5 - 32.6 20, and in the increase in intensity of the peak located at 29,720, an effect produced by the presence of yC 2 S.
La FIG.6C muestra los diferentes espectros de los materiales p-TCP, y-C 2 S, yeso y el material de la invención obtenidos mediante un equipo IRTF-ATR (Infrarrojo por Transformada de Fourier - Reflectancia Total Atenuada). Como podemos observar, en el espectro obtenido del material de la invención se puede ver la presencia tanto del yeso como del p-TCP y del y-C 2 S. El yeso es el componente mayoritario, como cabría esperar, y el p-TCP y el y-C 2 S aparecen en el intervalo de 1200 a 800 cm-1.FIG. 6C shows the different spectra of the p-TCP, and C 2 S materials, plaster and the material of the invention obtained by an IRTF-ATR (Fourier Transformed Infrared - Total Reflectance Attenuated) equipment. As we can see, in the spectrum obtained from the material of the invention you can see the presence of both the plaster and the p-TCP and the yC 2 S. The plaster is the major component, as expected, and the p-TCP and the and C 2 S appear in the range of 1200 to 800 cm-1.
La capacidad de formación de una capa de apatita sobre la superficie del material cuando éste entra en contacto con el SBF es un procedimiento in vitro utilizado siempre para determinar la bioactividad de un biomaterial con vistas a su aplicación en la reparación ósea. Este ensayo se realizó sumergiendo el material durante 24 horas con SBF siguiendo el protocolo de Kokubo et al. [Kokubo T, Shigematsu M, Nagashima Y, Tashiro M, Nakamura T, Yamamuro T, et al. Bull. Inst. Chem. Res. Kyoto Univ., 60, 260, 1982]. La FIG.7 muestra el aspecto de la superficie del material, (a) Límite de la capa de apatita neoformada sobre la superficie del material (flecha), (b) Espesor de la capa en una sección perpendicular a la superficie, (c) núcleos de cristalización depositados y (d) detalle de la imagen anterior a mayor aumento (Magnificación barra 3 ^m).The ability to form a layer of apatite on the surface of the material when it comes into contact with the SBF is an in vitro procedure always used to determine the Bioactivity of a biomaterial with a view to its application in bone repair. This test was performed by submerging the material for 24 hours with SBF following the protocol of Kokubo et al. [Kokubo T, Shigematsu M, Nagashima Y, Tashiro M, Nakamura T, Yamamuro T, et al. Bull. Inst. Chem. Res. Kyoto Univ., 60, 260, 1982]. FIG. 7 shows the appearance of the material surface, (a) Boundary of the neoformed apatite layer on the surface of the material (arrow), (b) Thickness of the layer in a section perpendicular to the surface, (c) deposited crystallization nuclei and (d) detail of the previous image at higher magnification (Magnification bar 3 ^ m).
La Figura 8 se representa los resultados obtenidos en los ensayos de citotoxicidad comparados con yeso de Paris mediante microscopia electrónica de barrido y test de proliferación celular mediante la reducción de la sal de tetrazolio (MTT) a 1, 3, 5, 7 dias. Se utilizaron células indiferenciadas multipotentes de la medula ósea crioconservadas que fueron donadas por la unidad de terapia celular del Hospital U. V. Arrixaca. El ensayo se llevó a cabo siguiendo la normativa ISO-10993-5, mediante test directos e indirectos utilizando insertos y placas de 24 pocillos que permitieron mantener el material sin contacto con las células madre adultas cultivadas en los pocillos a una densidad de 5 x 103 células cm-2. La incubación se llevó a cabo en condiciones estándar de temperatura, CO 2 y humedad relativa. (A) Imágenes representativas de la adhesión de las células madre mesenquimales adultas (MSCs-A) sobre la superficie del material a las 24h de incubación. (B) Morfología poligonal con extensas prolongaciones citoplasmáticas (filopodia) de las células a los 7 días en cultivo. (Barra 100 ^m). (C) Resultados del ensayo de proliferación celular (MTT) comparándolo con el crecimiento sobre yeso a 1, 3 y 7 días en cultivo.Figure 8 shows the results obtained in the cytotoxicity tests compared with plaster of Paris by scanning electron microscopy and cell proliferation test by reducing the tetrazolium salt (MTT) at 1, 3, 5, 7 days. Multipotent undifferentiated cells of the cryopreserved bone marrow were used and donated by the cell therapy unit of the Arrixaca UV Hospital. The test was carried out in accordance with ISO-10993-5, through direct and indirect tests using 24-well inserts and plates that allowed to keep the material without contact with adult stem cells cultured in the wells at a density of 5 x 103 cm-2 cells. Incubation was carried out under standard conditions of temperature, CO 2 and relative humidity. (A) Representative images of the adhesion of adult mesenchymal stem cells (MSCs-A) on the surface of the material at 24 hours of incubation. (B) Polygonal morphology with extensive cytoplasmic extensions (phylopodia) of the cells at 7 days in culture. (100 ^ m bar). (C) Results of the cell proliferation assay (MTT) compared with growth on plaster at 1, 3 and 7 days in culture.
Por tanto, tal y como ha quedado indicado, los ensayos de citotoxicidad llevados a cabo indican que el material desarrollado exhibe gran potencial para su aplicación en la reconstrucción ósea, sin esperar una respuesta inmunitaria adversa que conlleve a un daño celular. El material objeto de la invención muestra un grado de bioactividad muy superior al a-SCH como se puede observar después de permanecer 24 horas en contacto con el SBF. La liberación iónica por parte del material de la invención es máxima a las 24 horas y no provoca cambios relevantes, salvo ligera alcalinización en el pH del medio.Therefore, as indicated, the cytotoxicity tests carried out indicate that the material developed exhibits great potential for application in bone reconstruction, without waiting for an adverse immune response that leads to cellular damage. The material object of the invention shows a degree of bioactivity much higher than a-SCH as can be observed after remaining 24 hours in contact with the SBF. The ionic release by the material of the invention is maximum at 24 hours and does not cause relevant changes, except slight alkalization in the pH of the medium.
El tiempo fraguado ha resultados ser igual para ambos materiales. Un tiempo prolongado de fraguado puede ocasionar una dificultad para mantener su estructura en el momento de su implantación en el defecto óseo a reparar, dando lugar indirectamente a una pérdida de resistencia mecánica, al menos inicialmente. No se ha detectado cambios de temperatura durante el proceso de fraguado, conservando o disminuyendo ligeramente con respecto a la temperatura ambiente. El hecho de que no se desencadene una reacción exotérmica lo consideramos favorecedor tanto para la adhesión de proteínas como para la adhesión celular. La presencia o contacto de los materiales con fluidos biológicos como el suero bobino fetal (Fetal calf serum) (FCS) en sustitución del agua desionizada enlentece considerablemente el tiempo de fraguado.The setting time has results be the same for both materials. A prolonged setting time may cause a difficulty in maintaining its structure at the time of its implantation in the bone defect to be repaired, resulting indirectly in a loss of mechanical resistance, at least initially. No temperature changes were detected during the setting process, keeping or decreasing slightly with respect to room temperature. The fact that an exothermic reaction is not triggered is considered favorable for both protein adhesion and cell adhesion. The presence or contact of the materials with biological fluids such as fetal calf serum (FCS) instead of deionized water considerably slows the setting time.
Este material fue diseñado, desarrollado y testado con intención de incrementar el grado de bioactividad y proliferación celular, sin variar el tiempo de fraguado, manteniendo las propiedades de histocompatibilidad, comparándolo con el a-SCH. This material was designed, developed and tested with the intention of increasing the degree of bioactivity and cell proliferation, without varying the setting time, maintaining histocompatibility properties, comparing it with a-SCH.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201730965A ES2697691B2 (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | Procedure for obtaining a material for bone regeneration and material thus obtained |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ES201730965A ES2697691B2 (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | Procedure for obtaining a material for bone regeneration and material thus obtained |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ES2697691A1 ES2697691A1 (en) | 2019-01-25 |
ES2697691B2 true ES2697691B2 (en) | 2019-10-11 |
Family
ID=65024216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ES201730965A Active ES2697691B2 (en) | 2017-07-24 | 2017-07-24 | Procedure for obtaining a material for bone regeneration and material thus obtained |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
ES (1) | ES2697691B2 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE528360C2 (en) * | 2004-09-10 | 2006-10-24 | Doxa Ab | Resorbable ceramic compositions intended for medical implants |
CN101124178B (en) * | 2005-03-25 | 2010-11-10 | 创新生物陶瓷公司 | Hydraulic cement compositions and methods of making and using the same |
US7553362B2 (en) * | 2005-10-31 | 2009-06-30 | Innovative Bioceramix, Inc. | High strength biological cement composition and using the same |
WO2008048182A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-04-24 | Doxa Ab | Injectable resorbable ceramic compositions |
JP2012087013A (en) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | Kyushu Univ | Hydraulic powder excellent in fluidity, and hydraulic composition |
-
2017
- 2017-07-24 ES ES201730965A patent/ES2697691B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ES2697691A1 (en) | 2019-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bouler et al. | Biphasic calcium phosphate ceramics for bone reconstruction: A review of biological response | |
El-Rashidy et al. | Regenerating bone with bioactive glass scaffolds: A review of in vivo studies in bone defect models | |
JP5450063B2 (en) | Bioactive bone graft substitute | |
US7534451B2 (en) | Bone restorative carrier mediums | |
Cabrejos-Azama et al. | Magnesium substitution in brushite cements for enhanced bone tissue regeneration | |
JP5759370B2 (en) | Three-dimensional matrix of monetite with structured porosity for tissue engineering and bone regeneration, and method for preparing the three-dimensional matrix | |
Nihouannen et al. | Osteogenic properties of calcium phosphate ceramics and fibrin glue based composites | |
US20090317447A1 (en) | Biodegradable bone graft for orthopedic use | |
Lee et al. | Incorporation of BMP-2 loaded collagen conjugated BCP granules in calcium phosphate cement based injectable bone substitutes for improved bone regeneration | |
PT2117617E (en) | A collagen/hydroxyapatite composite scaffold, and process for the production thereof | |
US8940203B2 (en) | Method for preparing composition comprising porous ceramic with thermo-response hydrogel | |
Gu et al. | Influences of doping mesoporous magnesium silicate on water absorption, drug release, degradability, apatite-mineralization and primary cells responses to calcium sulfate based bone cements | |
Shen et al. | Characterization and cytocompatibility of biphasic calcium phosphate/polyamide 6 scaffolds for bone regeneration | |
Moussi et al. | Injectable macromolecule-based calcium phosphate bone substitutes | |
Bodde et al. | Investigation as to the osteoinductivity of macroporous calcium phosphate cement in goats | |
ES2803976T3 (en) | Bone substitute material | |
ES2885104T3 (en) | Bone regeneration material | |
ES2939266T3 (en) | Collagen matrix or granulated mixture of bone substitute material | |
Hu et al. | Degradable and bioactive scaffold of calcium phosphate and calcium sulphate from self-setting cement for bone regeneration | |
Alshaaer et al. | Physicochemical and Microstructural Characterization of Injectable Load‐Bearing Calcium Phosphate Scaffold | |
Daculsi et al. | The essential role of calcium phosphate bioceramics in bone regeneration | |
ES2697691B2 (en) | Procedure for obtaining a material for bone regeneration and material thus obtained | |
Axrap et al. | Study on adhesion, proliferation and differentiation of osteoblasts promoted by new absorbable bioactive glass injection in vitro | |
KR20200010190A (en) | Preparation of Porous Glass and Glass-Ceramic Particulate Structures by Gel Casting | |
Lim et al. | Development and characterization of fast-hardening composite cements composed of natural ceramics originated from horse bones and chitosan solution |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2697691 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20190125 |
|
FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2697691 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B2 Effective date: 20191011 |