ES2346973T3 - Material protesico oseo medico y procedimiento de produccion del mismo. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento de producción de un material de sustitución ósea constituido predominantemente por carbonato-apatito para uso médico, que comprende la etapa de formar carbonato-apatito poniendo en contacto un bloque de compuesto de calcio con una solución que contiene fosfato, en el que dicho bloque de compuesto de calcio no incluye sustancialmente polvos, tal que los polvos con un diámetro de 20 μm o menor son menos del 0,8% en peso, en el que al menos uno de dicho bloque de compuesto de calcio y dicha solución de fosfato incluye un grupo carbonato, en el que el procedimiento no incluye ninguna etapa de sinterización alguna y preparándose el bloque de compuesto de calcio usando un compuesto de calcio sintetizado de forma artificial.
Description
Material protésico óseo médico y procedimiento
de producción del mismo.
La presente invención se refiere a un
procedimiento de producción de un material de sustitución ósea para
uso médico, y más particularmente a un material de sustitución ósea
para uso en la regeneración o reparación del tejido duro.
En los campos médico y dental hay muchos casos
en los que un defecto óseo provocado por una enfermedad o lesión se
debe reparar o regenerar. El primer enfoque posible para reparar el
defecto óseo puede ser un autoinjerto óseo, pero este enfoque
provoca problemas que incluyen una invasión en el tejido del entorno
propio del autoinjerto óseo así como también limitación
cuantitativa y morfológica del hueso recogido. Por tanto se usan
clínicamente materiales de sustitución ósea producidos de forma
artificial.
Enfoques previos para la producción de
materiales de sustitución ósea artificiales, como se describen en el
documento US-A-4938938, han
incluido aquellos basados en el uso de hidroxilapatito carbonáceo de
orígenes naturales.
Se desea para un material de sustitución ósea
que combine las características de (1) no histotoxicidad, (2)
osteoconductividad, (3) capacidad de reemplazo óseo y (4)
resistencia mecánica requerida en una operación de reconstrucción
ósea. Es indispensable la no histotoxicidad para un biomaterial. La
histotoxicidad se evalúa con la indicación macroscópica o
histopatológica de inflamación en un animal experimental implantado
con un material de sustitución ósea. La histotoxicidad se ve
también influenciada por la resistencia mecánica de un material de
sustitución ósea. Tiene lugar inflamación cristalina si la
resistencia mecánica del material de sustitución ósea es baja de
modo que el material se desintegra parcialmente durante la
reconstrucción ósea en forma de polvo y permanece dentro del
defecto del hueso. La osteoconductividad se define como la propiedad
de un material de sustitución ósea aplicado a un defecto óseo de
promover la formación de nuevo tejido óseo desde el sitio de
aplicación al hueso de modo que cubra el material de sustitución
ósea. La osteoconductividad es una propiedad crucial de un material
de sustitución ósea, la presencia o ausencia de la misma se evalúa
en examen histopatológico de un animal experimental implantado con
el material de sustitución ósea. Se considera en general que si es
promovida la diferenciación de células osteoblastos cultivadas en un
material de sustitución ósea entonces el material posee
osteoconductividad.
La capacidad de reemplazo óseo es crucial para
un material de sustitución ósea. En el reemplazo óseo con el
material de sustitución ósea, es ideal que el proceso de resorción
por células osteoclastos y el proceso de formación de hueso por
células osteoblastos tengan lugar como en la remodelación. El
reemplazo de hueso con el material de sustitución ósea se evalúa
histopatológicamente con un animal experimental implantado con el
material de sustitución ósea. Sin embargo la evaluación de la
capacidad de reemplazo ósea con animales experimentales de este
tipo requiere mucho tiempo para los experimentos. Un material
osteoconductor funciona en base al principio de reemplazo del hueso
cuando tiene lugar la resorción por células osteoclastos. La posible
capacidad de reemplazo óseo de un material de este tipo puede por
tanto determinarse mediante comprobación de las cavidades de
resorción formadas por las células osteoclastos en el material. Es
también crucial para un material de sustitución ósea presentar la
resistencia mecánica necesaria para una operación de reparación de
hueso. Aunque el grado de resistencia mecánica requerido no es
necesariamente definitivo es por supuesto indispensable para que el
material posea una resistencia mecánica suficiente para el
implante.
El hidroxiapatito es en la actualidad el
material de sustitución ósea más estudiado. El componente inorgánico
principal del hueso, dientes u otros tejidos duros de vertebrados
incluyendo humanos es un apatito básicamente compuesto por
hidroxiapatito,
Ca_{10}(PO_{4})_{6}(OH)_{2}. Así
pues se usa clínicamente un material de sustitución ósea
constituido por hidroxiapatito sinterizado preparado mediante
sinterización de hidroxiapatito sintetizado químicamente. Aunque el
hidroxiapatito sinterizado muestra osteoconductividad y por tanto es
un material de sustitución ósea muy útil, se trata de un material
no resorbible que no se resorberá en sitios de defecto óseo incluso
durante el paso del tiempo. El hueso muestra funciones biológicas
tales como hematopoyesis, y es ideal usar un material de
sustitución ósea que sea capaz de reemplazar el hueso.
En determinadas circunstancias se usan también
clínicamente como material de sustitución ósea materiales tales
como fosfato de \beta-tricalcio, sulfato de
calcio, carbonato de calcio y similares. Estos materiales muestran
resorbilidad pero no son osteoconductivos, o son menos
osteoconductivos que el hidroxiapatito. Además cuando se usa un
material de resorción tal como fosfato de
\beta-tricalcio, sulfato de calcio o carbonato de
calcio, la resorción es provocada por disolución físicoquímica o
células gigantes extrañas y el mecanismo de resorción no está
vinculado con la formación de hueso por células osteoblastos. Por
tanto en un caso en el que el defecto del hueso es grave o el sitio
del defecto del hueso es inferior en capacidad de formación de hueso
debido al envejecimiento y otras razones, la resorción ósea tiene
lugar incluso antes de que la formación ósea se lleve a cabo
suficientemente, dado lugar a que el material de sustitución ósea
sea consumido antes de su reemplazo de hueso, y de que el defecto
del hueso comience a ser reparado por tejido conectivo fibroso.
En el caso de un trasplante de hueso autógeno el
mecanismo de reemplazo óseo con el hueso trasplantado es el mismo
que el de remodelación del hueso vivo. Por tanto la resorción ósea
es adelantada por células osteoclastos mientras que la formación
ósea es llevada a cabo por células osteoblastos. En hidroxiapatito
sinterizado que muestra osteoconductividad, aunque tenga lugar el
proceso de formación ósea por células osteoblastos, no tiene lugar
reemplazo óseo alguno debido a que el hueso no es resorbido por
células osteoclastos. La resorción por osteoclastos se lleva a cabo
mediante la formación de lagunas de Howship, en cuyo interior es
inducido un pH bajo que da lugar a la descomposición de apatito del
hueso. El apatito del hueso es carbonato-apatito que
contiene un grupo carbonato y por tanto se puede descomponer en el
ambiente a pH bajo inducido por células osteoclastos. Por el
contrario debido a que el hidroxiapatito sinterizado no contiene
grupo carbonato, este no se descompone en ambiente a pH bajo
inducido por células osteoclastos. Por tanto el hidroxiapatito
sinterizado que se encuentra en la actualidad en uso clínico como
un material de sustitución ósea no tiene capacidad de reemplazo
óseo parcialmente debido a que es un apatito que no contiene
carbonato.
En vista de estas consideraciones el
carbonato-apatito sería un material de sustitución
ósea ideal. No obstante, no se ha establecido tecnología de
producción de carbonato-apatito como un material de
sustitución ósea alguna que se pueda usar en la práctica. Más
específicamente los usos conocidos o propuestos de
carbonato-apatito se encuentran limitados a
aquellos como absorbentes o vehículos de biomateriales y similares,
y como materiales de resorción para huesos y dientes [por ejemplo,
publicación de solicitud de patente japonesa nº
1995-61861 (referencia de patente nº 1),
publicación de solicitud de patente japonesa nº
1998-36106 (referencia de patente nº 2),
publicación de solicitud de patente japonesa nº
1999-180705 (referencia de patente nº 3)]. Este
último uso es sólo a título de relleno de los sitios defectuosos de
huesos o dientes, y no se ha desarrollado material principalmente
compuesto por carbonato-apatito que satisfaga los
prerrequisitos de un material de sustitución ósea para uso médico,
incluyendo la capacidad de reemplazo óseo y la no histotoxicidad sin
provocar inflamación.
Referencia de patente nº 1: publicación de
solicitud de patente japonesa nº 1995-61861
Referencia de patente nº 2: publicación de
solicitud de patente japonesa nº 1998-36106
Referencia de patente nº 3: publicación de
solicitud de patente japonesa nº 1999-180705
El objeto de la presente invención es
proporcionar un procedimiento de producción de un material de
sustitución ósea para uso médico que satisfaga todos los
requerimientos de (1) no histotoxicidad, (2) osteoconductitividad,
(3) capacidad de reemplazo óseo y (4) resistencia mecánica necesaria
para una operación de reconstrucción ósea.
Mediante estudios extensivos los presentes
inventores descubrieron que se puede obtener un material de
sustitución ósea para uso médico que satisface todos los
requerimientos citados anteriormente con la formación de
carbonato-apatito a partir de un compuesto de
calcio y una solución de fosfato (una solución acuosa) en presencia
de grupo funcional carbonato en las condiciones descritas en la
reivindicación 1, con lo que se consigue la presente
invención.
invención.
Por tanto, de acuerdo con la presente invención
se proporciona un procedimiento de producción de un material de
sustitución ósea constituido predominantemente por
carbonato-apatito para uso médico, que comprende la
etapa de formar carbonato-apatito poniendo en
contacto un bloque de compuesto de calcio con una solución que
contiene fosfato, en la que dicho bloque de compuesto de calcio no
contiene sustancialmente polvos de modo que los polvos con un
diámetro de 20 \mum o menor constituyen menos del 0,8% en peso, en
el que al menos uno de dicho bloque de compuesto de calcio y dicha
solución de fosfato contiene un grupo carbonato, y en el que el
procedimiento no incluye etapa de sinterización alguna, y en el que
el bloque de compuesto de calcio es uno preparado usando un
compuesto de calcio sintetizado de forma artificial, lo más
preferiblemente un compuesto de calcio espumado.
La presente invención también proporciona un
material de sustitución ósea constituido predominantemente por
carbonato-apatito para uso médico, producido con el
procedimiento anteriormente citado, que contiene grupo carbonato en
una cantidad de 0,5% o más en peso.
La presente invención proporciona un material de
sustitución ósea para uso médico que satisface todos los
requerimientos de (1) no histotoxicidad, (2) osteoconductividad, (3)
capacidad de reemplazo óseo y (4) resistencia mecánica necesaria
para una operación de reconstrucción ósea.
La figura 1 ilustra un diagrama de difracción de
rayos X de polvo de un material de sustitución ósea para uso médico
producido en el ejemplo 1.
La figura 2 ilustra un espectro infrarrojo de
transformada de Fourier de un material de sustitución ósea para uso
médico producido en el ejemplo 1.
La figura 3 ilustra un diagrama de difracción de
rayos X de polvo del material de sustitución ósea para uso médico
producido en el ejemplo 3.
La figura 4 ilustra un espectro infrarrojo de
transformada de Fourier del material de sustitución ósea para uso
médico producido en el ejemplo 3.
La figura 5 ilustra un diagrama de difracción de
rayos X de polvo del material de sustitución ósea para uso médico
producido en el ejemplo comparativo 2.
La figura 6 ilustra un espectro infrarrojo de
transformada de Fourier del material de sustitución ósea para uso
médico producido en el ejemplo comparativo 2.
La figura 7 muestra una fotografía de
microscopio electrónico del material de sustitución ósea producido
en el ejemplo 4.
La figura 8 ilustra un diagrama de difracción de
rayos X de polvo del material de sustitución ósea para uso médico
producido en el ejemplo 4.
La figura 9 ilustra un espectro infrarrojo de
transformada de Fourier del material de sustitución ósea para uso
médico producido en el ejemplo 4.
La presente invención se dirige a la formación
de carbonato-apatito poniendo en contacto un
compuesto de calcio y una solución de fosfato en presencia de grupo
carbonato, que se caracteriza por los ítems (I) a (III) citadas a
continuación, con lo que se proporciona por vez primera un material
de sustitución ósea para uso médico que satisface todos los
requerimientos de (1) no histotoxicidad, (2) osteoconductividad, (3)
capacidad de reemplazo óseo y (4) resistencia mecánica necesaria
para una operación de prótesis ósea.
- (I)
- El primer rasgo característico del procedimiento de producción de un material de sustitución ósea para uso médico de acuerdo con la presente invención reside en la utilización de un bloque de compuesto de calcio que no contiene sustancialmente polvo como el compuesto de calcio de partida. Tal como se usa en esta invención, el término "bloque" se refiere a una sustancia que está en estado sólido pero no en forma de polvo, como se ejemplifica con cuerpos de gránulos, sólidos y porosos. Por tanto, el bloque presenta un diámetro de partícula medio numérica (tamaño de partícula) de preferiblemente 0,2 mm o mayor, lo más preferiblemente 0,5 mm o mayor y lo más preferiblemente y completamente satisfactorio 1 mm o mayor. Un ejemplo particularmente preferido de compuesto de calcio para uso en la presente invención es un compuesto de calcio espumado. Tal como se usa en esta invención respecto a la presente invención con la frase "no contiene sustancialmente polvos" significa que el bloque como se citó anteriormente contiene polvos con un diámetro de 20 \mum o menor en una cantidad de menos del 1% en peso.
- Un descubrimiento sorprendente de la presente invención es que el uso de "un bloque de compuesto de calcio que no contiene sustancialmente polvos" de este tipo puede producir un material de sustitución ósea que no presenta histotoxicidad sin provocar reacción inflamatoria. Esto es posiblemente debido a que en la implantación del material de sustitución ósea, fagotitos tales como células gigantes oxógenas engloban partículas de polvo de carbonato-apatito de pequeño tamaño, con lo que no se induce la respuesta inflamatoria. En términos de histocompatibilidad los polvos con un diámetro de 20 \mum o menor que pueden estar contenidos en el material bloque es preferiblemente menos de 0,8% en peso y más preferiblemente menos de 0,5% en peso. Por el contrario en los usos convencionales de carbonato-apatito tales como en adsorbentes, el compuesto de calcio de partida está en estado de polvo. Por ejemplo, en la publicación de solicitud de patente japonesa nº 1998-36106 (referencia de patente nº 2) se requiere que el carbonato de calcio como el material de partida tuviera un diámetro de partícula medio en el intervalo de 1 a 50 \mum. El carbonato de calcio de un material de partida en polvo de este tipo nunca producirá un material de sustitución ósea práctico al que se refiera la presente invención.
- (II)
- El segundo rasgo característico del procedimiento de producción de una prótesis ósea para uso médico de acuerdo con la presente invención es que sólo comprende la etapa de formar carbonato-apatito poniendo en contacto un compuesto de calcio, como se explica en el punto (I) anterior, con una solución de fosfato, en las condiciones en las que al menos uno del compuesto de calcio y de la solución de fosfato contiene grupo carbonato, sin etapa subsiguiente alguna de sinterización.
- En un sistema de reacción al que se dirige la presente invención, en el que el carbonato-apatito es termodinámicamente estable en comparación con carbonato de calcio, se forma carbonato-apatito con una dureza suficiente, incluso a una temperatura baja en la que no tiene lugar la sinterización. A la inversa, la sinterización no producirá el carbonato-apatito deseado debido a que el grupo carbonato se elimina de forma irreversible durante la etapa de sinterización. Además la sinterización avanzará la cristalinidad lo que reduce el área de superficie específica, dando lugar a la dificultad en la resorción por células osteoclastos así como tampoco o sólo de forma extremadamente lenta reemplazo óseo. Por tanto el carbonato de apatito sinterizado como se propone convencionalmente (por ejemplo, el que se describe en la publicación de solicitud de patente japonesa nº 1995-61861, referencia de patente nº 1, en la que se sinteriza carbonato de apatito en polvo a una temperatura de 600 a 850ºC) no es efectivo para uso en un material de sustitución ósea para uso médico de la presente invención que presenta una capacidad de reemplazo óseo excelente.
- (III)
- Con el fin de obtener un material de sustitución ósea para uso médico de acuerdo con la invención que satisface todos los requerimientos citados anteriormente, es necesario tener en cuenta la pureza de un compuesto de calcio como material de partida, además de los ítems (I) y (II) anteriormente citados.
La fuente conductora de histotoxicidad que
provoca inflamación en una prótesis ósea son impurezas o sustancias
antigénicas contenidas en el compuesto de calcio de partida. A este
respecto, como el material de calcio de partida para uso en la
presente invención se prefiere un compuesto de calcio sintetizado
artificialmente debido a que es intrínsecamente bajo en impurezas.
Por el contrario a esto, se ha propuesto producir
carbonato-apatito mediante la fragmentación de
compuestos de calcio de origen natural. Por ejemplo, en la
publicación de solicitud de patente japonesa nº
1999-180705 (referencia de patente nº 3), se usan
piedras de lima pulverizadas o similares como el material de
partida de carbonato-apatito para uso en adsorbentes
o vehículos de biomateriales. No obstante, tales materiales de
origen natural no pueden producir un material de sustitución ósea de
la presente invención que no provoque inflamación debido a la
histotoxicidad, ya que contienen impurezas inherentemente naturales
además de los polvos desfavorables (aquellos que presentan un
diámetro de 20 \mum o menor) como se explica en el punto (I)
anterior.
Se detallarán a continuación realizaciones de la
presente invención en referencia a los elementos constitucionales
del material de sustitución ósea y al procedimiento de producción
del mismo de acuerdo con la presente invención.
Como se usa en este documento respecto a la
presente invención "un compuesto de calcio sintetizado
artificialmente" se refiere a un compuesto de calcio que se ha
sintetizado con un procedimiento químico o similar, tal como un
reactivo. Un compuesto de calcio de origen natural o derivado de
organismo no es "el material artificialmente sintetizado". Por
ejemplo, aunque polvos de yeso naturales o harinas de hueso son
compuestos de calcio, estos no son compuestos de calcio
sintetizados de forma artificial. No obstante, un compuesto de
calcio que se ha producido mediante procesamiento de yeso natural,
hueso o similar mediante, por ejemplo, un procedimiento de
disolución-refinamiento es un compuesto sintetizado
de forma artificial.
Como se ha usado en este documento respecto a la
presente invención "un compuesto de calcio" se refiere a un
compuesto que contiene calcio, ejemplificado por calcio metal,
hidróxido de calcio, carbonato de calcio, cloruro de calcio,
acetato de calcio, benzoato de calcio, fluoruro de calcio, formiato
de calcio, gluconato de calcio, hidruro de calcio, yoduro de
calcio, lactato de calcio, apatito, fosfato de tricalcio, fosfato
de tetracalcio, hidrogenofosfato de calcio, silicato de calcio y
similares. Se puede usar también un compuesto de calcio simple
aunque también se puede usar una mezcla de una pluralidad de
compuestos de calcio.
Tal como se usa en este documento respecto a la
presente invención, "un fosfato" se refiere a un compuesto que
contiene grupo fosfato, ejemplificado con ácido fosfórico, fosfato
de triamonio, fosfato de tripotasio, fosfato de trisodio,
amoniofosfato de disodio, diamoniofosfato de sodio,
dihidrogenofosfato de amonio, dihidrogenofosfato de potasio,
dihidrogenofosfato de sodio, fosfato de trimagnesio,
hidrogenofosfato de amonio y sodio, hidrogenofosfato de diamonio,
hidrogenofosfato de dipotasio, hidrogenofosfato de disodio,
hidrogenofosfato de magnesio - fosfato de tridiacetilo, fosfato de
difenilo, fosfato de dimetilo, fosfato de celulosa, fosfato ferroso,
fosfato férrico, fosfato de tetrabutilamonio, fosfato de cobre,
fosfato de trietilo, fosfato de tricresilo, fosfato de
tris-trimetilsililo, fosfato de trifenilo, fosfato
de tributilo, fosfato de trimetilo, fosfato de guanidina, fosfato de
cobalto y similares. Se puede usar un compuesto que contiene
fosfato único aunque también se puede usar una mezcla de una
pluralidad de compuestos que contienen fosfato.
En la presente invención el uso de un compuesto
que contiene grupo carbonato asegura que al menos uno de entre el
bloque de compuesto de calcio y la solución de fosfato contenga
grupo(s) carbonato. Tal como se usa en esta invención un
"compuesto que contiene grupo carbonato" se refiere a dióxido
de carbono (CO_{2}) o un compuesto de grupo carbonato
(CO_{3}^{2-}) y catión, ejemplificado con gas dióxido de
carbono, hielo seco, hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de
disodio, hidrogenocarbonato de potasio, carbonato de dipotasio,
hidrogenocarbonato de amonio, carbonato de diamonio, carbonato de
calcio y similares. Se puede usar un compuesto que contenga grupo
carbonato único, aunque también se puede usar una mezcla de una
pluralidad de compuestos que contienen grupo carbonato.
Tal como se usa en este documento respecto a la
presente invención, "apatito" se refiere a un compuesto que
presenta una estructura básica expresada con la fórmula
A_{10}(BO_{4})_{6}C_{2}, en la que en A se
denota Ca^{2+}, Cd^{2+}, Sr^{2+}, Ba^{2+}, Pb^{2+},
Zn^{2+}, Mg^{2+}, Mn^{2+}, Fe^{2+}, H^{+},
H_{3}O^{+}, Na^{+}, K^{+}, Al^{3+}, Y^{3+}, Ce^{3+},
Nd^{3+}, La^{3+}, C^{4+} o similares, BO_{4} denota
PO_{4}^{3-}, CO_{3}^{2-}, CrO_{4}^{3-},
AsO_{4}^{3-}, VO_{4}^{3-}, UO_{4}^{3-},
SO_{4}^{2-}, SiO_{4}^{4-}, GeO_{4}^{4-} o similares, C
denota OH^{-}, OD^{-}, F^{-}, Br^{-}, BO^{2-},
CO_{3}^{2-}, O^{2-}, o similares. Tal como se usa en este
documento respecto a la presente invención, "hidroxiapatito"
es Ca_{10}(PO_{4})_{6}(OH)_{2}.
Tal como se usa en este documento respecto a la presente invención
"carbonato-apatito" ("carbonato de
apatito") se refiere a un apatito en el que una parte o todos
los grupos fosfonato o grupos hidroxilo en los mismos están
reemplazados con grupos carbonato. El apatito en el que se
reemplazan los grupos fosfato con grupos carbonato se denominan
carbonato-apatito de tipo B, mientras que el
apatito en el que están reemplazados los grupos hidroxilo con grupos
carbonato se denominan carbonato-apatito de tipo
A.
Tal como se usa en este documento respecto a la
presente invención, "espumado o forma espumada" se refiere a
una estructura en tres dimensiones con poros continuos (la
denominada esponja) tal como en espuma de poliuretano.
Se puede producir un bloque de compuesto de
calcio para uso en la presente invención, por ejemplo, mediante las
calcinaciones de un compuesto de calcio sintetizado de forma
artificial, la reacción de endurecimiento de un cemento que se
endurece con aire o la reacción de endurecimiento de un cemento
hidráulico.
La producción de un bloque de compuesto de
calcio mediante la calcinación de un compuesto de calcio se puede
llevar a cabo, por ejemplo, como sigue: se moldean uniaxialmente por
compresión polvos de fosfato de tricalcio, seguido de calcinación
del resultante a 1500ºC durante seis horas, de modo que se produce
bloque de fosfato de tricalcio. En la presente invención la
producción de un bloque de fosfato de calcio de este tipo es para
el fin de proporcionar un componente de calcio para un material de
sustitución ósea para uso médico que se compone predominantemente
de carbonato-apatito y por tanto no hay necesidad de
un dispositivo especial tal como HIP o CIP para la prevención de la
eliminación del grupo carbonato, si bien el uso de tal dispositivo
no se excluye del todo. Por tanto debido a que no hay necesidad de
HIP o CIP, el coste de producción es bajo, haciendo posible la
producción en masa, a la vez que se puede producir un material de
sustitución ósea de una forma deseada.
La producción de un bloque de compuesto de
calcio mediante la reacción de endurecimiento de un cemento que se
endurece con aire se ejemplifica con la reacción de hidróxido de
calcio y dióxido de carbono: el hidróxido de calcio es moldeado
uniaxialmente por compresión, y luego se hace reaccionar el cuerpo
comprimido resultante con dióxido de carbono bajo una corriente de
vapor con lo que se produce bloque de carbonato de calcio como
precipitado en el que el hidróxido de calcio comprimido es
reemplazado parcial o completamente con carbonato de calcio.
La producción de un bloque de compuesto de
calcio mediante la reacción de endurecimiento de un cemento
hidráulico se ejemplifica con el uso de yeso: el yeso es amasado
con agua, y el resultante se vierte en un molde deseado donde el
yeso se endurece para producir bloque de sulfato de calcio. La
producción de un bloque de compuesto de calcio de este tipo en un
cemento hidráulico tal como yeso es ventajosa en cuanto a que
permite la producción de un bloque de compuesto de calcio en una
forma deseada de manera sencilla.
El bloque de compuesto de calcio se forma
incluso naturalmente en abundancia, por ejemplo, como coral, mármol,
yeso natural o similares. No obstante como se citó previamente,
estos compuestos de calcio de origen natural no son adecuados como
un biomaterial debido a las impurezas contenidas, y por tanto para
la producción del compuesto de calcio para uso en la presente
invención se debe usar un material de partida muy puro que se haya
sintetizado artificialmente mediante una síntesis química o similar.
Igualmente no son adecuados materiales derivados de organismos como
el biomaterial debido a la antigenicidad.
Aunque no hay restricción específica en la forma
del bloque de compuesto de calcio se prefiere una forma porosa
debido a que es ventajosa en la aceleración de la tasa de reemplazo
óseo. En el caso de un cuerpo poroso, la porosidad es
preferiblemente del 10% o más, más preferiblemente 30% o más, y lo
más preferiblemente 50% o más. El bloque de compuesto de calcio
particularmente preferido es uno en forma espumada debido a que
proporciona un material de sustitución ósea con un reemplazo óseo
acelerado. Se puede producir un bloque de compuesto de calcio
espumado con un procedimiento conocido, por ejemplo, mediante el
procedimiento descrito en "Development of Porous Ceramics"
(editado por S. Hattori y A. Yamanaka, publicado por CMC Co. Ltd.,
páginas 277 a 294 (1991)). Más específicamente la espuma de
poliuretano blanda sin membrana celular es sumergida en una
suspensión de compuesto de calcio, con la que se hace que el
compuesto de calcio se adhiera a la superficie de la trabécula de
la espuma de poliuretano. La espuma de poliuretano adherida al
compuesto de calcio se calcina a una temperatura deseada para
sinterizar el compuesto de calcio mientras se quema la espuma de
poliuretano, con lo que se produce el compuesto de calcio
espumado.
Una estructura espumada de poro continuo es
bastante útil en el procedimiento de producción de un material de
sustitución ósea de acuerdo con la presente invención, en el que se
usa un bloque de compuesto de calcio espumado de modo que las
células óseas penetran en el interior del bloque efectuando el
reemplazo de óseo en tres dimensiones. A la vista de la penetración
de células del hueso, el bloque de compuesto de calcio espumado
presenta un diámetro de poro medio preferiblemente en el intervalo
de 50 \mum a 1000 \mum, más preferiblemente en el intervalo de
100 \mum a 500 \mum, y lo más preferiblemente en el intervalo de
200 \mum a 300 \mum.
El bloque de compuesto de calcio producido de la
forma anteriormente citada se pone luego en contacto con una
solución que contiene un fosfato. La solución de fosfato presenta
por lo general un pH de 4,5 o mayor. El contacto se lleva a cabo,
por ejemplo, sumergiendo el compuesto de calcio en la solución o
pulverizando la solución sobre el compuesto de calcio. En general
la inmersión es la más conveniente y económica.
Al poner en contacto un bloque de compuesto de
calcio con una solución que contiene fosfato, en el caso en el que
el bloque de compuesto de calcio sea de una composición que no
contenga grupo carbonato, es indispensable añadir un componente que
contiene grupo carbonato a la solución que contiene fosfato. En el
caso de un bloque de compuesto de calcio que contiene grupo
carbonato tal como bloque de carbonato de calcio, no se requiere
necesariamente para la solución que contiene fosfato contener grupo
carbonato. No obstante es bastante aceptable para la solución que
contiene fosfato contener también un grupo carbonato con el fin de
ajustar el contenido en grupo carbonato del material de sustitución
ósea que se va a producir. Se puede disolver un componente que
contiene grupo carbonato en la solución que contiene fosfato o se
puede añadir a esta incluso en una cantidad que exceda la
saturación. En cualquier caso, se requiere que el contenido en grupo
carbonato sea suficiente para que se produzca el material de
sustitución ósea.
Aunque no hay restricción en la temperatura a la
que se pone en contacto un bloque de compuesto de calcio con una
solución que contiene fosfato, cuanto mayor es la temperatura más
rápidamente tiene lugar la producción de material de sustitución
ósea para uso médico constituido predominantemente por
carbonato-apatito. Por tanto, la temperatura de
reacción es preferiblemente 50ºC o mayor, y más preferiblemente 80ºC
o mayor. La síntesis hidrotérmica a 100ºC o más es particularmente
preferida debido a que la formación de
carbonato-apatito tiene lugar incluso internamente
y la velocidad de producción se ve acelerada también. No obstante,
como se describió previamente, no se requiere etapa de
sinterización en el procedimiento de producción de un material de
sustitución ósea de acuerdo con la presente invención.
No hay restricciones en el periodo de tiempo
durante el que el bloque de compuesto de calcio está en contacto
con la solución que contiene fosfato. Tal periodo de tiempo para el
contacto se puede determinar según se estime apropiado en función
de la composición de material de sustitución ósea para uso médico
que se va a producir.
El mecanismo por el que un material de
sustitución ósea para uso médico, predominantemente constituido por
carbonato-apatito, se puede producir de acuerdo con
el procedimiento de la presente invención, aún no ha elucidado por
completo. No obstante se considera, como se describió previamente,
que en un caso en el que está presente el grupo carbonato, el
carbonato-apatito asume termodinámicamente la fase
más estable, y por tanto el compuesto de calcio se transforma en
carbonato-apatito.
Si bien no se imponen restricciones particulares
en relación al contenido de carbonato-apatito en el
material de sustitución ósea producido, se prefiere, a la vista de
la tasa de reemplazo óseo y otros factores, que el contenido en
carbonato-apatito en la composición sea del 50% o
más en peso, y más preferiblemente de 70% en peso en la
composición. Es particularmente preferido que el
carbonato-apatito esté contenido en 90% o más en
peso en la composición.
El contenido en grupo carbonato en el material
de sustitución ósea producido ejerce una gran influencia en la tasa
de reemplazo óseo. Cuando el contenido en grupo carbonato aumenta,
la tasa de reemplazo óseo se acelera. La presente invención permite
la producción de carbonato-apatito que presenta un
contenido en grupo carbonato de 0,5% o más en peso con una tasa de
reemplazo de hueso mucho mayor en comparación con el hidroxiapatito
sinterizado conocido convencionalmente. El contenido en grupo
carbonato en el material de sustitución ósea es preferiblemente del
2% o más en peso, más preferiblemente del 4% o más en peso y lo más
preferiblemente del 6% o más en peso.
Aunque la presente invención se explicará con
mayor detalle en referencia a los ejemplos y ejemplos comparativos
dados a continuación, la presente invención no se limita a tales
ejemplos.
En lo que respecta a polvos que presentan un
diámetro de partícula de 20 \mum o menor contenidos en los
bloques de carbonato-apatito preparados en los
ejemplos y los ejemplos comparativos, el porcentaje de contenido en
polvo se determinó como sigue: se sumergieron bloques de
carbonato-apatito que pesan aproximadamente 10 g en
200 ml de agua destilada, seguido de agitación cuidadosa con una
varilla de agitación de modo que los bloques de
carbonato-apatito no colisionan con el recipiente o
la varilla de agitación. Entonces se tamizó el agua destilada total
con los bloques de carbonato-apatito sumergidos en
su interior a través de un tamiz de malla 140, seguido de arrastre
de los bloques de carbonato-apatito que quedan en el
tamiz de malla 140 con 100 ml de agua. Esta operación se repitió
tres veces. El agua destilada y los polvos tamizados a través del
tamiz de malla 140 se filtraron luego a través de seis papeles de
filtro diferentes normalizados según JIS P3801, seguido de
operaciones de secado y pesaje. Se suspendieron los polvos secados
en agua destilada para analizar la distribución del tamaño de poro
usando un analizador de tamaño de partícula por sedimentación. Por
tanto, en lo que respecta a los polvos que presentan un tamaño de
partícula (diámetro de partícula) de 20 \mum o menor contenidos
en el carbonato-apatito, el contenido en polvo se
determinó con el porcentaje de tales polvos en la distribución así
como también el peso total del carbonato-apatito
tamizado a través del tamiz de malla 140.
Se amasó sulfato de calcio hemihidratado
(Nacalai Tesque Inc.) con agua destilada a una relación de agua de
0,4 (ml/g) para producir bloques de sulfato de calcio. Se sumergió
el sulfato de calcio así preparado en una solución de
hidrogenofosfato de diamonio 1 M (en la que se había suspendido el
carbonato de amonio) durante dos días a 80ºC.
El diagrama de difracción de rayos X (figura 1)
y el espectro de infrarrojos de transformada de Fourier (figura 2)
del producto en bloque mostraron que estaba constituido por
carbonato-apatito. Se encontró también mediante
medida con un analizador CHN que el contenido en grupo carbonato era
de 7% en peso. La resistencia a la tracción indirecta del material
de sustitución ósea producido se encontró que era de 1,2 MPa. En lo
que respecta a los polvos que presentan un tamaño de partícula de
20 \mum o menor contenidos en el material de sustitución ósea
producido, el contenido en polvo era de aproximadamente 0,002% en
peso.
Los bloques de carbonato-apatito
producidos se inocularon con células osteoblastos, y se llevó a cabo
el cultivo. El valor de osteocalcina, un criterio de
osteoconductividad, fue de 11 ng/ml en el 15º día y era notablemente
mayor que el valor del disco de cultivo celular, 3 ng/ml, lo que
demuestra que el producto presentaba osteoconductividad. El cultivo
de células osteoclastos en los bloques de
carbonato-apatito dio lugar a la formación de
cavidades de resorción, lo que sugiere que el material de
sustitución ósea presentaba capacidad de reemplazo óseo. No había
señal alguna de inflamación cuando el material protésico se implantó
en una tibia de rata. Se reconoció también de la observación
histopatológica que se inducía osteoconducción con el bloque de
carbonato-apatito producido.
Se amasó una mezcla de igual cantidad en peso de
sulfato de calcio hemihidratado (Nacalai Tesque Inc.) y carbonato
de calcio (Nacalai Tesque Inc.) con agua destilada a una relación de
agua de 0,4 (ml/g) para producir bloques de calcio. Se sumergieron
los bloques de sulfato de calcio así producidos en una solución de
hidrogenofosfato de diamonio 1 M (en la que se había suspendido el
carbonato de amonio) durante dos días a 80ºC.
El diagrama de difracción de rayos X y el
espectro de infrarrojos de transformada de Fourier del producto en
bloque mostraron que estaba constituido por
carbonato-apatito. Se encontró también mediante
medida con un analizador CHN que el contenido en grupo carbonato
era de 8% en peso. La resistencia a la tracción indirecta del
material de sustitución ósea producido se encontró que era de 4,8
MPa. En lo que respecta a los polvos que presentan un tamaño de
partícula de 20 \mum o menor contenidos en el bloque de
carbonato-apatito producido, el contenido en polvo
era de aproximadamente 0,005% en peso.
Los bloques de carbonato-apatito
producidos se inocularon con células osteoblastos, y se llevó a cabo
el cultivo. El valor de osteocalcina, un criterio de
osteoconductividad, fue de 12 ng/ml en el 15º día y era notablemente
mayor que el valor del disco de cultivo celular, 3 ng/ml, lo que
demuestra que el producto presentaba osteoconductividad. El cultivo
de células osteoclastos en los bloques de
carbonato-apatito dio lugar a la formación de
cavidades de resorción, lo que sugiere que el material de
sustitución ósea presentaba capacidad de reemplazo óseo. No había
señal alguna de inflamación cuando el material protésico se implantó
en una tibia de rata. Se reconoció también de la observación
histopatológica que se inducía osteoconducción con el bloque de
carbonato-apatito producido.
Ejemplo comparativo
1
Este ejemplo se refiere a la producción de
bloque de apatito que no contiene grupo carbonato, con el fin de
demostrar los efectos ventajosos de la presente invención.
Se amasó sulfato de calcio (Nacalai Tesque Inc.)
con agua destilada a una relación de agua de 0,4 (ml/g) para
producir bloques de sulfato de calcio. Se sumergieron los bloques de
sulfato de calcio así producidos en una solución de
hidrogenofosfato de diamonio 1 M (en la que se había reemplazado el
nitrógeno) durante dos días a 80ºC.
El diagrama de difracción de rayos X y el
espectro de infrarrojos de transformada de Fourier del producto en
bloque mostraron que estaba constituido por apatito que no contiene
grupo carbonato. Se encontró que la resistencia a la tracción
indirecta del material de sustitución ósea producido era de 1,8 MPa.
En lo que respecta a los polvos que presentan un tamaño de
partícula de 20 \mum o menor contenidos en el bloque de apatito
producido, el contenido en polvo era de aproximadamente 0,005% en
peso.
Los bloques de apatito producidos se inocularon
con células osteoblastos, y se llevó a cabo el cultivo. El valor de
osteocalcina, un criterio de osteoconductividad, fue de 8 ng/ml en
el 15º día y era notablemente mayor que el valor del disco de
cultivo celular, 3 ng/ml, lo que demuestra que el producto
presentaba osteoconductividad, pero el valor era menor que los de
los materiales de sustitución ósea producidos en los ejemplos 1 y 2.
No se observaron cavidades de resorción por parte de células
osteoclastos, lo que indica que no había reemplazo óseo con el
material de sustitución ósea de este ejemplo comparativo 1, que
queda fuera del alcance de la presente invención. No había señal
alguna de inflamación cuando el material protésico se implantó en
una tibia de rata. Se reconoció también de la observación
histopatológica que se inducía osteoconducción con el bloque de
apatito producido.
Se moldeó por compresión 0,2 g de hidróxido de
calcio (Nacalai Tesque Inc.) en un molde circular a una presión de
compresión axial de 20 kg/cm^{2} y se sometió el cuerpo comprimido
resultante a carbonación en una corriente de dióxido de carbono con
una humedad relativa del 100% para producir bloques de carbonato de
calcio. El diagrama de difracción de rayos X y el espectro
infrarrojo de transformada de Fourier del producto en bloque
mostraron que estaba constituido por carbonato de calcio. Los
bloques de carbonato de calcio se sumergieron en una solución de
hidrogenofosfato de disodio 1 M a 60ºC durante siete días, para
producir bloques de la misma forma que el bloque de carbonato de
calcio.
El diagrama de difracción de rayos X (figura 3)
y el espectro de infrarrojos de transformada de Fourier (figura 4)
del producto en bloque mostraron que estaba constituido por
carbonato-apatito. Se encontró también mediante
medida con un analizador CHN que el contenido en grupo carbonato era
de 11% en peso. La resistencia a la tracción indirecta del material
de sustitución ósea producido se encontró que era de 1,8 MPa. En lo
que respecta a los polvos que presentan un tamaño de partícula de
20 \mum o menor contenidos en el bloque de
carbonato-apatito producido, el contenido en polvo
era de aproximadamente 0,005% en peso.
Los bloques de carbonato-apatito
producidos se inocularon con células osteoblastos, y se llevó a cabo
el cultivo. El valor de osteocalcina, un criterio de
osteoconductividad, fue de 13 ng/ml en el 15º día y era notablemente
mayor que el valor del disco de cultivo celular, 3 ng/ml, lo que
demuestra que el producto presentaba osteoconductividad. El cultivo
de células osteoclastos dio lugar a la formación de cavidades de
resorción, lo que sugiere que el material de sustitución ósea
presentaba capacidad de reemplazo óseo. No había señal alguna de
inflamación cuando el material protésico se implantó en una tibia
de rata. Se reconoció también de la observación histopatológica que
se inducía osteoconducción con el bloque de
carbonato-apatito producido.
Ejemplo comparativo
2
Este ejemplo se refiere a la producción de
hidroxiapatito sinterizado que no contiene grupo carbonato, con el
fin de demostrar los efectos ventajosos de la presente
invención.
Se moldearon por compresión polvos de
hidroxiapatito (Taihei Chemicals Ltd.) a una presión axial de 20
kg/cm^{2}. Se calentó el cuerpo comprimido resultante hasta
1250ºC a la velocidad de 4ºC por minuto y se mantuvo a 1250ºC
durante seis horas, seguido de enfriamiento para producir
hidroxiapatito sinterizado.
El diagrama de difracción de rayos X (figura 5)
y el espectro de infrarrojos de transformada de Fourier (figura 6)
del cuerpo de hidroxiapatito sinterizado producido mostraron que
estaba constituido por apatito que no contiene grupo carbonato. Se
encontró que la resistencia a la tracción indirecta del material de
sustitución ósea producido era de 90 MPa. En lo que respecta a los
polvos que presentan un tamaño de partícula de 20 \mum o menor
contenidos en el bloque de apatito producido, el contenido en polvo
era de aproximadamente 0,001% en peso.
Los bloques de apatito producidos se inocularon
con células osteoblastos, y se llevó a cabo el cultivo. Se
determinó el valor de osteocalcina, un criterio de
osteoconductividad. El valor de osteocalcina, un criterio de
osteoconductividad, fue de 8 ng/ml en el 15º día y era notablemente
mayor que el valor del disco de cultivo celular, 3 ng/ml, lo que
demuestra que el producto presentaba osteoconductividad, pero el
valor era menor que los de los materiales de sustitución ósea
producidos en los ejemplos 1, 2 y 3. No se observaron cavidades de
resorción por parte de células osteoclastos, lo que indica que no
había reemplazo óseo con el material de sustitución ósea de este
ejemplo comparativo 2, que queda fuera del alcance de la presente
invención. No había señal alguna de inflamación cuando el material
protésico se implantó en una tibia de rata. Se reconoció también de
la observación histopatológica que se inducía osteoconducción con el
bloque de apatito producido.
Ejemplo comparativo
3
Este ejemplo se refiere a la producción de
bloque de apatito de un material de origen natural, con el fin de
demostrar los efectos ventajosos de la presente invención: se
sumergieron piedras de caliza naturales molidas que presentan un
tamaño de partícula de aproximadamente 1 mm en una solución de
hidrogenofosfato de disodio 1 M a 60ºC durante siete días para
producir bloques de la misma forma que las piedras de caliza molidas
de partida.
El diagrama de difracción de rayos X y el
espectro de infrarrojos de transformada de Fourier del producto en
bloque mostraron que estaba constituido por
carbonato-apatito. Se encontró también mediante
medida con un analizador CHN que el contenido en grupo carbonato
era del 10% en peso. En lo que respecta a los polvos que presentan
un tamaño de partícula de 20 \mum o menor contenidos en el bloque
de carbonato-apatito producido, el contenido en
polvo era de aproximadamente 1,2% en peso. Se observó señal clara de
inflamación cuando se implanta el producto en una tibia de rata
debido presumiblemente a impurezas contenidas inherentemente en el
material de origen natural. De la observación histológica no se
reconoció osteoconducción con el producto en bloque de
carbonato-apatito.
Ejemplo comparativo
3-2
Este ejemplo se refiere a la producción de
bloque de carbonato-apatito que se encuentra fuera
del alcance de la presente invención, con el fin de demostrar los
efectos ventajosos de la presente invención, de forma particular en
términos del estado del polvo. Para el fin de eliminar polvos que
presentan un tamaño de partícula de 20 \mum o menor contenidos en
los bloques de carbonato-apatito como se producen en
el ejemplo comparativo 3, los bloques de
carbonato-apatito producidos se dispusieron en un
tamiz de malla 140, seguido de arrastre con agua de modo que los
polvos finos pasaron a través del tamiz. Se secaron los bloques de
carbonato-apatito que quedan en el tamiz. El bloque
de carbonato-apatito así producido presentaba un
contenido en polvo de aproximadamente 0,05% en peso respecto a los
polvos que presentan un tamaño de partícula de 20 \mum o
menor.
Se observó señal clara de inflamación cuando se
implanta el producto en una tibia de rata debido presumiblemente a
impurezas contenidas inherentemente en el material de origen
natural. Si bien la inflamación era leve en comparación con la del
ejemplo comparativo 3, de la observación histológica no se reconoció
aquí tampoco osteoconducción con el producto de
carbonato-apatito.
Se mezclaron polvos de fosfato de
\alpha-tricalcio (Taihei Chemicals Ltd.) con agua
a una relación de 1:1 en peso para preparar una suspensión. Se
sumergió la espuma de poliuretano (Bridgestone Corp.) en la
suspensión de polvos de fosfato de
\alpha-tricalcio, seguido de secado. Se calcinó la
espuma de poliuretano así preparada con los polvos de fosfato de
\alpha-tricalcio adheridos a la trabécula a 1500ºC
durante cinco horas aumentando la temperatura a la velocidad de 1ºC
por minuto hasta 400ºC y luego a la velocidad de 5ºC, una vez se
enfrió el producto calcinado. Por tanto se produjo espuma de
fosfato de \alpha-tricalcio sinterizado.
Se sumergió la espuma de fosfato de
\alpha-tricalcio producida en una solución acuosa
en la que se suspenden carbonato de sodio e hidrogenofosfato de
disodio, para someterlo a tratamiento hidrotérmico a 200ºC durante
doce horas.
La figura 7 muestra el compuesto espumado
obtenido. El diagrama de difracción de rayos X (figura 8) y el
espectro de infrarrojos de transformada de Fourier (figura 9) del
compuesto espumado mostraron que estaba constituido por
carbonato-apatito. Se encontró también mediante
medida con un analizador CHN que el contenido en grupo carbonato
era de 6% en peso. La resistencia a la tracción indirecta se
encontró que era de 0,3 MPa. En lo que respecta a los polvos que
presentan un tamaño de partícula de 20 \mum o menor contenidos en
el bloque de carbonato-apatito producido, el
contenido en polvo era de aproximadamente 0,001% en peso.
Los bloques de carbonato-apatito
producidos se inocularon con células osteoblastos, y se llevó a cabo
el cultivo. El valor de osteocalcina, un criterio de
osteoconductividad, fue de 13 ng/ml en el 15º día y era notablemente
mayor que el valor del disco de cultivo celular, 3 ng/ml, lo que
demuestra que el producto presentaba osteoconductividad. La
formación de cavidades de resorción por células osteoclastos
indicaba que el material de sustitución ósea producido presentaba
capacidad de reemplazo óseo. No había señal alguna de inflamación
cuando el material protésico se implantó en una tibia de rata. Se
reconoció también de la observación histopatológica que se inducía
osteoconducción con el bloque de carbonato-apatito
producido.
Ejemplo comparativo
4
Este ejemplo se refiere a la producción de
espuma de carbonato-apatito mediante procedimiento
de sinterización, tal proceso se encuentra fuera del alcance de la
presente invención, con el fin de demostrar los efectos ventajosos
de la presente invención. Los polvos de
carbonato-apatito de partida se sintetizaron por
procedimiento húmedo: se añadieron concurrentemente por goteo cinco
litros de una solución de hidrogenocarbonato de sodio, preparada
disolviendo hidrogenocarbonato de sodio en una solución acuosa de
0,6 moles de hidrogenofosfato de sodio, y cinco litros de una
solución acuosa de acetato de calcio 1 M a tres litros de agua
sometida a intercambio de iones mantenida a 80ºC, mientras se
controla que el pH del agua sometida a intercambio iónico se
encuentra entre 9,0 y 9,5. Una vez se completa la adición por goteo
se mantuvo el resultante a 80ºC durante doce horas para que
envejezca, seguido de operaciones de filtración y lavado de modo que
se eliminan iones de Na^{+}. Se secaron los polvos así obtenidos
a 110ºC durante doces horas. El diagrama de difracción de rayos X y
el espectro de infrarrojo de transformada de Fourier del producto
en polvo mostraron que estaba constituido por
carbonato-apatito. Se encontró también mediante
medida con un analizador CHN que el contenido en grupo carbonato
era del 9% en peso.
Se mezclaron polvos de
carbonato-apatito producidos con agua destilada a
una relación de 1:1 en peso para preparar una suspensión. Se
sumergió espuma de poliuretano (Bridgestone Corp.) en la suspensión
de polvos de carbonato-apatito, seguido de secado.
Se calcinó a 900ºC la espuma de poliuretano así preparada con los
polvos de carbonato-apatito adheridos a la trabécula
durante cinco horas aumentando la temperatura a la velocidad de 1ºC
por minuto hasta 400ºC y luego a la velocidad de 5ºC, una vez se
enfrió el producto calcinado. Si bien se confirmó que se había
formado una estructura espumada en el horno, esta colapsó tras
retirada del horno. Se evidenció así que no es posible producir una
espuma de carbonato-apatito deseada. Los resultados
son similares incluso con una temperatura de calcinación de 1000ºC,
1100ºC, 1200ºC o 1300ºC.
Ejemplo comparativo
5
Este ejemplo se refiere a la producción de
espuma de carbonato-apatito mediante procedimiento
de sinterización, tal proceso se encuentra fuera del alcance de la
presente invención, con el fin de demostrar los efectos ventajosos
de la presente invención.
Se mezclaron los polvos de
carbonato-apatito preparados en el ejemplo
comparativo 3 con agua destilada a una relación de 1:1 para
preparar una suspensión. Se sumergió espuma de poliuretano
(Bridgestone Corp.) en la suspensión de polvos de
carbonato-apatito, seguido de secado. Se calcinó a
1400ºC la espuma de poliuretano así preparada con los polvos de
carbonato-apatito adheridos a la trabécula durante
cinco horas aumentando la temperatura a la velocidad de 1ºC por
minuto hasta 400ºC y luego a la velocidad de 5ºC por minuto, una
vez se enfrió el producto calcinado. Aunque el producto era frágil,
se controló la retirada del horno. El diagrama de difracción de
rayos X y el espectro de infrarrojos de transformada de Fourier del
producto mostraron que estaba constituido por hidroxiapatito, y se
encontró también mediante analizador CHN que el producto no
contenía grupo carbonato. No se observaron cavidades de resorción
por células osteoclastos, lo que indica que no se indujo reemplazo
óseo con el material de sustitución ósea producido.
\newpage
Ejemplo comparativo
6
Con el fin de demostrar los efectos ventajosos
de la presente invención el polvo de
carbonato-apatito producido en el ejemplo
comparativo 4 (que presenta un tamaño de partícula medio de 1 \mum
o menor) se implantó en sitio de defecto de hueso formado en una
tibia de rata. A dos días del implante había una señal clara de
inflamación, es decir, la piel en el sitio de implante comenzó a
hincharse. Mediante incisión en la piel se observó una efusión
transparente amarillenta humoral. No había polvo de
carbonato-apatito presente en el sitio del defecto
del hueso, ni en absoluto señal de osteoconducción alguna.
Claims (4)
1. Un procedimiento de producción de un material
de sustitución ósea constituido predominantemente por
carbonato-apatito para uso médico, que comprende la
etapa de formar carbonato-apatito poniendo en
contacto un bloque de compuesto de calcio con una solución que
contiene fosfato, en el que dicho bloque de compuesto de calcio no
incluye sustancialmente polvos, tal que los polvos con un diámetro
de 20 \mum o menor son menos del 0,8% en peso, en el que al menos
uno de dicho bloque de compuesto de calcio y dicha solución de
fosfato incluye un grupo carbonato, en el que el procedimiento no
incluye ninguna etapa de sinterización alguna y preparándose el
bloque de compuesto de calcio usando un compuesto de calcio
sintetizado de forma artificial.
2. El procedimiento de producción de un material
de sustitución ósea para uso médico como se reivindica en la
reivindicación 1, en el que el bloque de compuesto de calcio
preparado usando un compuesto de calcio sintetizado de forma
artificial es un compuesto de calcio espumado, en el que el
compuesto de calcio espumado tiene un diámetro de poro medio en el
intervalo de 50 \mum a 1000 \mum.
3. El procedimiento de producción de un material
de sustitución ósea para uso médico como se reivindica en la
reivindicación 1 o reivindicación 2, en el que la solución que
contiene fosfato incluye un grupo carbonato.
4. El procedimiento de producción de un material
de sustitución ósea para uso médico como se reivindica en una
cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 3, en el que
la solución que contiene fosfato es una solución acuosa de
hidrogenofosfato de disodio.
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