MXPA99008432A - Sistema de flujo a presion y metodo para tratar una pieza de trabajo permeable al fluido tal como un hueso - Google Patents

Abstract

Se proporcionan un sistema y método de flujo a presión para poner en contacto el interior de una pieza de trabajo permeable al fluido, v.g., porosa. El sistema incluye una cámara de presión de fluido que tiene un orificio de entrada y una abertura formada en una de las paredes de la cámara. Un sello ajustable capaz de proporcionar un sello hermético al fluido alrededor del exterior de una pieza de trabajo que tiene una superficie no uniforme, se coloca dentro de la abertura. Se suministra fluido bajo presión a la cámara de presión para forzar el fluido a fluir a través de la matriz interna de la pieza de trabajo. En una modalidad preferida, la pieza de trabajo es un hueso o una sección del mismo y el fluido es forzado a fluir desde la porción endóstica del hueso hasta la porción perióstica del hueso a través de las vasculatura y la estructura porosa del hueso para remover desde el hueso y la sangre, la médulaósea y/o cualquier otro constituyente(s) que no sea de hueso. De manera alternativa, el fluido se puede seleccionar para descontaminar y/o desmineralizar el hueso, para teñir el hueso a fin de mejorar la visualización de la microvasculatura del hueso y para impregnar con agentes farmacológicos (antibióticos, factores de crecimiento de hueso, etc.) a fin de que el hueso pueda actuar como un sistema de suministro.

Description

"SISTEMA DE FLUJO A PRESIÓN Y MÉTODO PARA TRATAR UNA PIEZA DE TRABAJO PERMEABLE AL FLUIDO TAL COMO UN HUESO" ANTECEDENTES 1. CAMPO TÉCNICO Esta invención se relaciona con un aparato y un método para tratar v.g. limpiar, el interior de una de pieza de trabajo permeable al fluido estableciendo un flujo de fluido usando diferenciales de presión. De manera más especifica, la presente invención proporciona un sistema de flujo a presión para dar acceso a la matriz porosa interna del hueso que se destina para implantación con uno o más fluidos de tratamiento para de manera variable limpiar, desgrasar, esterilizar e inactivar viralmente, desinfectar y/o desmineralizar el hueso, para facilitar la visualizació-n de su estructura o para impregnar el hueso con uno o más agentes farmacológicos antibióticos, factores de crecimiento de hueso, etc. de manera que el hueso pueda actuar como un sistema de suministro de droga. 2. ANTECEDENTES DE LA TÉCNICA RELACIONADA La preparación del tejido del hueso para implantación subsecuente involucra uno o más procedimientos - - de limpieza asépticos que se destina a reducir al minimo el riesgo de transferir los organismos de enfermedad potencialmente perjudiciales a receptores de tejido, y para reducir la antigenicidad relacionada con el trasplante. Los procedimientos de limpieza de hueso conocido no siempre son completa y/o consistentemente efectivos. Por consiguiente, hay un riesgo de que al emplear cualesquiera de los procedimientos de limpieza de hueso conocidos, los microorganismos perjudiciales y/o el material antigénico pueda continuar residiendo en el hueso. La Patente Norteamericana Número 5,333,626 da a conocer un método para preparar el hueso para trasplante, en donde el hueso primero se pone en contacto con un agente de descontaminación y subsecuentemente se pone en contacto con el detergente bajo condiciones de lavado a alta presión a temperaturas elevadas. Las Patentes Norteamericanas Números 5,513,662 y 5,556,379 dan a conocer la aplicación de una presión menor que la presión ambiente, es decir, un vacio para facilitar el desplazamiento del material removible de la matriz interna del hueso, como un método para preparar el hueso para trasplante. Aún cuando los métodos anteriormente descritos han tenido cierto éxito, se han encontrado dificultades para penetrar uniformemente de manera profunda en la matriz del hueso en donde pueden - - estar presentes agentes infecciosos y/o macro-moléculas inmunogénicas . Por consiguiente, existe una necesidad para un aparato y proceso mejorados para limpiar y descontaminar un hueso, que reduce al minimo la exposición de un recipiente de trasplante a enfermedades potencialmente perjudiciales y antigenicidad relacionada con el trasplante. El sistema dado a conocer además proporciona un método para tratar el hueso con agentes que pueden dar por resultado caracteristicas de funcionamiento mejoradas, para actuar como un medio para suministrar uno o más agentes bioactivos a un cuerpo en donde se implante el hueso para permitir el teñido del hueso para diagnóstico o fines de investigación o estudiar las caracteristicas del flujo del fluido del hueso y su microvasculatura.

COMPENDIO- De conformidad con la exposición presente, se proporcionan un sistema y un método de flujo a presión para tratar una pieza de trabajo permeable al fluido. El sistema incluye por lo menos un subsistema de fluido para suministrar un fluido de tratamiento a una cámara de presión de fluido. La cámara de presión de fluido se construye teniendo un orificio de entrada y una abertura formada en una de las paredes de la cámara. Un sello ajustable capaz de proporcionar un sello hermético al fluido alrededor del exterior de una pieza de trabajo permeable al fluido que tiene una superficie exterior no uniforme se coloca dentro de la abertura. El fluido de tratamiento bajo presión se suministra a la cámara de presión desde el subsistema de fluido para forzar el fluido a fluir a través de la- matriz interna de la pieza de trabajo a fin de alterar, modificar o de otra manera afectar cierto aspecto de la pieza de trabajo. En una modalidad preferida, la pieza de trabajo permeable al fluido es un hueso o una sección del mismo y el fluido es un fluido de limpieza o desinfectante que es forzado a fluir a través de la vasculatura y estructura porosa del hueso para efectuar la remoción, desde el hueso, de la sangre, la médula ósea y/u otro constituyente (s) que no sea del hueso y/o esterilizar e inactivar viralmente el hueso. De manera alternativa, el sistema de flujo a presión puede emplearse para desmineralizar el hueso, para teñir la microvasculatura del hueso a fin de mejorar su visualización o para introducir agentes bioactivos. La expresión "pieza de trabajo permeable al fluido" como se usa en la presente se comprenderá que incluye cualquier articulo, dispositivo material o semejante que permita el paso de un fluido bajo presión a - - través del mismo. El término "fluido" incluye todas las substancias de tratamiento liquidas y gaseosas y sus mezclas, que son fluentes bajo las condiciones de operación del sistema de flujo a presión.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Se describen en la presente varias modalidades preferidas con referencia a los dibujos, en las cuales: La Figura 1 es una vista esquemática de una modalidad del sistema de flujo a presión; La Figura 2 es una vista en perspectiva lateral de la cámara de limpieza del sistema de flujo a presión mostrado en la Figura 1; La Figura 3 es una vista en perspectiva lateral con piezas separadas de la cámara de limpieza del sistema de flujo a presión mostrado en la Figura 2; La Figura 4 es una vista en sección transversal que se toma por la linea 4—4 de la Figura 3; La Figura 5 es una vista en sección transversal parcial lateral de un extremo de la cámara de limpieza con la placa de extremo removida y una pieza de trabajo permeable al fluido, espécificamente una sección de hueso, colocada dentro de la abertura de la cámara; - - La Figura 6 es una vista en sección transversal parcial lateral de un extremo de la cámara de limpieza con una sección de hueso asegurada en la misma; La Figura 7 es , una vista en sección transversal parcial lateral de la cámara de limpieza con una sección de hueso asegurada en la misma y el fluido a presión siendo forzada a través de la pieza de trabajo; La Figura 8 es una fotografía de una sección transversal de una porción de hueso no tratada; La Figura 9 es una fotografía de una sección transversal de una porción del hueso tratada usando el sistema de flujo a presión de esta invención; La Figura 10 es una fotografía de una sección transversal de una porción de hueso tratada usando el método de vacio; y La Figura 11 es una fotografía de una sección transversal de una porción del hueso tratada usando el método de rociadura de alta presión.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades preferidas del sistema de flujo a presión dado a conocer en la actualidad ahora se describirá en detalle haciendo referencia a los dibujos en los cuales los números de referencia semejantes designan elementos - - idénticos o correspondientes en cada una de las varias vistas . La Figura 1 ilustra una modalidad del sistema de flujo a presión dado a conocer en la actualidad que se muestra generalmente como 10. Abreviando, el sistema 10 de flujo a presión incluye por lo menos una cámara 12 de presión que tiene una entrada 14 que se comunica con un extremo de un colector 16 de suministro de fluido. El otro extremo del colector 16 se comunica con una fuente 18 de suministro de agua y una pluralidad de subsistemas 20, 22 y 24 de fluido de tratamiento. Los subsistemas 20, 22 y 24 que suministran los fluidos de tratamiento a la cámara 12 de presión para tratar una pieza de trabajo permeable al fluido montada parcialmente en la misma. Aún cuando el sistema 10 se da a conocer como teniendo tres subsistemas de fluido, pueden proporcionarse una mayor o menor cantidad de subsistemas para adaptarse al proceso especifico que se está usando. El agua de la fuente 18 de suministro de agua es suministrado a través de la válvula 7 de agua al colector 16 mediante la bomba 19. El controlador 35 de flujo se comunica con el transductor 33 de presión montado en la cámara 12 de presión para controlar la velocidad de la bomba 19 a fin de mantener una presión constante en la cámara 12. El transductor 32 de flujo se coloca en el colector 16 entre la bomba 19 y el subsistema 20 para medir el régimen de flujo de agua a través del colector 16 en aguas arriba de los subsistemas 20, 22 y 24. Los subsistemas 20, 22 y 24 se describirán en mayor detalle a continuación. Haciendo ahora referencia a las Figuras 2 a 4, la cámara 12 de presión incluye un cuerpo 59 de cámara que tiene una abertura 60 formada en una de las paredes de la cámara y dimensionada para recibir una pieza de trabajo 62 permeable al fluido. En la modalidad mostrada, la pieza de trabajo es un hueso o una sección de un hueso, la estructura interna porosa del cual permite el flujo del fluido a presión a través de la misma. Aún cuando se ha ilustrado como teniendo una forma cilindrica, la cámara 12 puede ser rectangular, semejante a una caja de cualquier otra forma capaz de sostener el hueso 62 y de recibir un fluido presionizado. La cámara 12 puede también tener aberturas múltiples de tal manera que varias de las piezas de trabajo se puedan acomodar en la misma cámara. De preferencia, la abertura 60 se forma en la tapa 64 de extremo removible y se asegura en un extremo de la cámara 12, usando sujetadores fácilmente removibles conocidos en la técnica. La placa 64 de extremo es removible para tener acceso al interior de la cámara 12 para colocar en la misma la sección 62 de hueso y para limpiar el interior de la cámara 12. La banda 65 puede usarse para asegurar la placa - 64 de extremo en el cuerpo 59. Un sello 66 ajustable capaz de proporcionar un sello hermético al fluido alrededor del exterior del hueso (que tiene una sección transversal algo irregular) rodea la abertura 60. El sello 66 puede ser cualquier tipo de sello que satisfaga los requisitos anteriormente citados y ventajosamente es un sello neumático o hidráulicamente ajustable que puede presionizarse selectivamente a fin de acoplar sellablemente la superficie exterior del hueso independientemente de que tan irregular sea su sección transversal. El sello 66 se sostiene dentro del collarín 68 colocado dentro de la placa 64 de extremo y el miembro 70 separador. Una placa de retención 72 que tiene una collarín 74 de bloqueo se sostiene en las varillas 76 adelante de la abertura 60. El collarín 74 de bloqueo, de preferencia queda alineado con la abertura 60 para acoplar un extremo de la pieza de trabajo 62 para impedir que la pieza de trabajo se desplace dentro de la abertura 60 para dar por resultado un diferencial de presión a través del sello 66. Un miembro 78 de señal que puede ser una almohadilla elastomérico capaz de deformarse alrededor del extremo de la pieza de trabajo 62, puede ajustarse en el collarín 28 de bloqueo para proporcionar un sello hermético al fluido alrededor de un extremo de la pieza de trabajo 62. Las tuercas 80 de retención se aseguran moviblemente en las - - varillas 76 para permitir el ajuste de la placa 72 de retención con respecto a la placa 64 de extremo. Las varillas 76 también se pueden usar para asegurar la placa 64 de extremo, el collarín 68 y el miembro separador 70 en la cámara 12, aún cuando pueden también usarse para este objeto otros dispositivos de fijación. La cámara 12 se proporciona con un calibrador de presión 82, una válvula 84 de entrada de fluido, una válvula 86 de ventilación de aire y un canal de desagüe (no mostrado) . Las válvulas 84 y 86 pueden ser válvulas accionadas eléctricamente controlables desde el controlador 58 maestro (véase la Figura 1) . Haciendo ahora referencia a las Figuras 5 a 7, la sección 62 de hueso se asegura dentro de la cámara 12 removiendo la tapa 64 de extremo desde el cuerpo 59 de la cámara y haciendo deslizar el primer extremo 88 de la sección 6-2 del hueso a través de loa abertura 60 en la tapa 64 de extremo hacia la placa 72 de retención. El primer extremo 88 se coloca dentro del collarín 74 de bloqueo en la placa 72 de retención. De preferencia, la posición de la placa 72 de retención se ajusta en las varillas 76 para colocar la mayor porción de la longitud de la sección 62 de hueso al exterior de la abertura 60, con solamente una porción pequeña del hueso estando colocada dentro de la cámara 12. Después de que la placa 72 de retención se ajusta apropiadamente, la tapa 64 de extremo puede - - asegurarse al cuerpo 59 de la cámara moviendo la tapa de extremo en la dirección indicada por la flecha A en la Figura 5. Haciendo referencia a la Figura 6, el collarín 68 incluye un orificio con válvula 90 para presionizar el sello 66 ajustable. Después de que la sección 62 de hueso se ha colocado apropiadamente en la cámara de presión 12 y la tapa 64 de extremo se asegura en el cuerpo 59 de la cámara, la presión de fluido se suministra al sello 66 ajustable para proporcionar un sello hermético al fluido dentro de La abertura 60 alrededor del hueso. Como se ilustra en la Figura 7, después de que la sección de hueso 62 ssella apropiadamente, el fluido a una presión predeterminada se suministra a través de la entrada 14 hacia la cámara 12. Debido al diferencial de presión a través del sello 66 ajustable, el fluido presionizado dentro de la cámara 12 es forzado dentro d-e la cámara 12 a través de la matriz interna porosa del hueso. Haciendo de nuevo referencia a-la Figura 1, el sistema 10 de flujo a presión es particularmente apropiado para tratar huesos, incluyendo huesos largos cadavéricos, el íleo, las costillas, etc. destinadas para implantación quirúrgica. En una modalidad preferida el sistema 10 de flujo a presión para tratar el hueso, un subsistema de fluido, v.g. un subsistema 20 de fluido incluye un agente - - tensioactivo de la variedad aniónica, catiónica, anfotérica y/o no iónica. De preferencia, el agente tensioactivo es un etanol 26 de polietoxi octilfenoxi no iónico apropiado para remover proteína y lípidos del hueso, tal como Tritón X-100 (Rohm and Haas Co . ) ', aún cuando pueden también usarse otros agentes tensioactivos. La bomba 28 de fluido que de preferencia es una bomba peristáltica aún cuando pueden usarse otras clases de bombas, suministra el agente tensioactivo al colector 16 a través de la válvula 30 eléctricamente controlada. El controlador 34 de flujo se conecta funcionablemente con el transductor 32 de flujo a fin de controlar la velocidad de la bomba 28 y de esta manera controlar la concentración del agente tensioactivo dentro del colector 16. Los agentes tensioactivos catiónicos que pueden emplearse incluyen compuestos de amino cuaternario o nitrógeno; sales de amonio cuaternario tales como cloruro de benzalconio, sales de alquiltrimetilamonio y sales del alquilpiridinio; mono-di y poliaminas alifáticas, aminas derivadas de colofonia, óxidos de amina tales como aminas de alquilo y alicíclicas de polioxietileno, diaminas de etileno N,N,N,N-tetrakis-substituidas, aminas enlazadas a amida, de preferencia aquellas preparadas mediante la condensación de un ácido carboxílico con una di- o poli-amina, y tauro-24, 25-dihidrofusidato de sodio.

- - Los agentes tensioactivos aniónicos que pueden emplearse incluyen sulfatos tales como sulfatos de alquilo (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio) , grasa y aceites sulfatadas, ácido oleico sulfatado, alcanolamidas sulfatadas, esteres sulfatados y sulfatos de alcohol, sulfonatos tales como alquilarilsulfonatos, sulfonatos de olefina, sulfatos de alcohol etoxilados y sulfonatos de alquilfenoles etoxilados, sulfatos de esteres grasos; sulfatos y sulfonatos de alquilfenoles; lignosulfonatos; sulfonatos y naftalenos condensados, sulfonatos de naftaleno, sulfosuccinatos de dialquilo, de preferencia derivados de sodio, derivados de sodio de sulfo-succinatos tales como semi-éster de nonilfenol etoxilado de disodio del ácido sulfosuccínico; el semiéster del alcohol etoxilado de disodio (10 a 11 átomos de carbono) de los ácido sulfosuccinicos, los sulfonatos de petróleo tales como sales alcalinas de sulfonatos de petróleo; por ejemplo, sulfonato de petróleo de sodio (Acto 632) ; esteres de fosfato tales como esteres de fosfato de alquilo y una sal de potasio del éster de fosfato (Tritón H66) ; esteres de alquilo sulfonados (por ejemplo, Tritón GR 7); carboxilatos tales como aquellos de la fórmula (RCOO)-(M)+, en donde R es un grupo de alquilo que tiene de 9 a 21 átomos de carbono, y M es un metal o una amina; y el ácido carboxilico polimérico de sodio (Ta ol 731) y semejantes.

- - Los agentes tensioactivos no iónicos que se pueden emplear incluyen, polioexietilenos, alquilfenoles etoxilados, alcoholes alifáticos etoxilados, esteres de ácido carboxílico tales como esteres de glicerol, esteres de polietilenglicol y esteres de ácido graso de polioxietileno, esteres de anhidrosorbitol y esteres de anhidrosorbitol etoxilados; esteres de glicol de ácidos grasos; grasos naturales etoxilados, aceites y ceras; amidas carboxílicas tales como condensados de dietanolamina, y condensados de monoalcanolamina; amidas de ácido graso de polioxietileno, copolímeros de bloque de óxido de polialquileno, de preferencia copolímeros de bloque de óxido de polietileno y polipropileno; y copolímeros de polisiloxano-polioxialquileno; monolaurato de polietilenglicol de 1-dodecilazacieloheptan-ona; y el agente tensioactivo no iónico SEPA de Macrochem. Los agentes tensioactivos no iónicos preferidos son los productos de condensación de óxido de etileno (polioxietileno) que contienen más de dos, y de preferencia por lo menos cinco grupos de óxido de etileno, con por lo menos un grupo de extremo del mismo, terminándose mediante reacción con ya sea un alcohol, alquifenol o un ácido graso de cadena larga. Un agente tensioactivo no iónico, particularmente preferido es un agente tensioactivo de polietoxietanol de octilfenoxi, conocido como Tritón X-100.

Los agentes tensioactivos anfotéricos incluyen el ácido N-coco-3-aminopropiónico y su sal de sodio; las sales de disodio de M-cebo-3-inmunodipropionato y N-lauril-3-iminodipropionato; hidróxido de N-carboximetil-N-cocoalquil-N-dimetilamonio; hidróxido de N-carboxilmetil-N-dimetil-N- (9 octadecenil) amonio; hidróxido de (1-carboxiheptadecilo) trimetilamonio; hidróxido de (1-carboxiundecil) trimetilamonio; sales de sodio de N-cocoamidoetil-N-hidroxietilglicina y N-hidroxietil-N-esteramido-glicina; sodio de las sales de N-hidroxietil-N-lauramido-B-alanina y N-cocoamida-N-hidroxietil-B-alanina; sales de sodio de aminas aliciclicas mezcladas, sales de sodio etoxiladas y sulfatadas o ácidos libres de hidróxido de 2-alquil-l-carboximetil-l-hidroxietil-2-imidazolinio; la sal de disocio de hidróxido de 1, 1-bis (carboximetil) -2-undecil-2-imidazolinio; y la sal de sodio de un condensado de etilendiamina-ácido oleico propoxilado y sulfatado. Otro subsistema de fluido v.g. el subsistema 22 de fluido puede incluir una fuente de ácido 36 que se suministra al colector 16 a través de las válvulas 38 y 40 de entrada y de salida mediante la bomba 42. Un controlador 44 de pH se asocia funcionablemente con el transductor 46 de pH montado en el colector 16 para controlar la velocidad de la bomba 42 de ácido y mantener la solución de tratamiento en el colector 16 a un pH constante. De - preferencia, el controlador 44 de pH también está asociado funcionablemente con el transductor 32 de flujo para mantener un control más preciso a través del suministro de ácido. Los ácidos que se pueden emplear en esta operación incluyen ácidos inorgánicos tales como ácido clorhídrico y ácidos orgánicos tales como el ácido peracético. Después del tratamiento con ácido, el hueso se enjuaga con agua estéril para inyección, se estabiliza con un agente de estabilización hasta un pH final predeterminado y luego, se enjuaga finalmente con .agua para inyección para remover las cantidades residuales de ácido y el agente de estabilización. Otro subsistema de fluido v.g. el subsistema 24 de fluido puede incluir una fuente de etanol 48 que se suministra al colector 16 a través de las válvulas 50 y 52 eléctricamente controladas mediante la bomba 54. El controlador 56 se conecta funcionablemente con el transductor 33 de presión montado en la cámara 12 para controlar la velocidad de la bomba 54 de etanol. La secuencia total y la sincronización de las operaciones de los subsistemas 20, 22 y 24 se controlan con la entrada del operario y un controlador 58 maestro está asociado funcionablemente con el transductor 32 de flujo para coordenar la operación de cada uno de estos subsistemas. Cada subsistema puede hacerse funcionar solo o en - - combinación con cualesquiera de los otros subsistemas para tratar el hueso. Se pueden proporcionar asimismo otros fluidos en el sistema 10 además de, o en combinación con aquéllos ya mencionados. Por ejemplo, una solución desgrasadora/ desinfectante preferida es una solución acuosa de etanol y un agente tensioactivo no iónico, siendo el etanol un solvente efectivo para los lípidos y el agua siendo un portador hidrofilico efectivo para permitir que la solución penetre más profundamente en el hueso. La solución de etanol acuosa también desinfecta el hueso exterminando los microorganismo vegetativos y los virus. Por ejemplo, el agente tensioactivo no iónico destruye los virus de toga de lípido tales como HIV y HBV. Por lo general, por lo menos aproximadamente del 10 por ciento a 40 por ciento de agua (es decir, de aproximadamente 60 por ciento a 90 por ciento del agente desgrasador tal como un alcohol) debe estar presente en la solución de desinfección desgrasadora para producir remoción de lípido óptimo y desinfección dentro del periodo de tiempo más corto. La escala de concentración preferida de la solución desgrasadora es de aproximadamente 60 por ciento a 85 por ciento de alcohol, y de mayor preferencia de aproximadamente 70 por ciento de alcohol. Las substancias útiles médica/quirúrgicamente que pueden suministrarse mediante el sistema 10 de flujo a - - presión además de aquéllas señaladas en lo que antecede incluyen, v.g., antiviricidas, particularmente aquéllas efectivas contra HIV y hepatitis, ; antimicrobianos y/o antibióticos tales como eritromicina, bacitracina, neomicina, penicilina, polimixina B, tetraciclinas, viomicina, cloromicetina y estreptomicinas, cefazolina, ampicilina, azactan, tobramiocina, clindamicina y gentamicina, etc.; aminoácidos, magaininas, péptidos, vitaminas, elementos inorgánicos, co-factores para síntesis de proteína; hormonas, tejidos de endocrina o fragmentos de tejido; sintetizadores, enzimas tales como colagenasa, peptidasas, oxidasas, etc.; eliminadores de antígeno de celda superficial, drogas angiogénicas y portadores poliméricos que contienen estas drogas; látex de colágeno; agentes tensioactivos biocompatibles; agentes antigénicos; agentes citoesqueléticos; fragmentos de cartílago, células vivientes tales como condrocitos, células de médula ósea, hemocitoblastos mesenquimales, extractos naturales, transplantes de tejido, bioadhesivos, proteínas morfogénicas de hueso (BMPs) , factor de crecimiento de transformación (TGF-beta)-, factor de crecimiento semejante a insulina (IGF-1) ; hormonas de crecimiento tales como somatotropina, digestores de hueso; agentes contra tumores; fibronectina; agentes de atracción celular y de fijación, inmunosupresores; mejoradores de permeación, v.g., esteres - - de ácido graso tales como monoésteres de laureato, miristato y estearato de polietilenglicol, derivados de enamina, aldehidos de alfaceto, etc., ácidos nucleicos, y, polímeros biorodables tales como aquéllos dados a conocer en las Patentes Norteamericanas Números 4,764,364 y 4,765,973 y la Solicitud de Patente Europea Número 168,277. Las cantidades de estas substancias opcionalmente añadidas pueden variar extensamente con niveles óptimos determinándose fácilmente en un caso específico mediante experimentos de rutina. El siguiente es un ejemplo de un ciclo de funcionamiento preferido del sistema 10 de flujo a presión para tratar el hueso: Después de que la sección 62 de hueso se asegura en la cámara 12 de presión, como se ilustra en la Figura 6, la bomba 19 de agua y la bomba 28 se hacen funcionar para suministrar una solución de concentración conocida a la cámara de presión 12. La solución específica seleccionada dependerá del tipo de proceso de tratamiento que se esté llevando a cabo. El fluido se puede suministrar hasta más de una cámara 12 simultáneamente, es decir, las cámaras de presión múltiples se pueden proporcionar para tratar simultáneamente una prueba de huesos o secciones de hueso. La duración del flujo puede variar dependiendo del tipo de hueso que se esté limpiando. Después de una duración - especificada, la bomba 28 se desconecta, mientras que la bomba 19 de agua se hace funcionar para lavar el sistema. Después de una duración especificada de lavado, la bomba 19 de agua se desconecta y la bomba 54 de etanol se hace funcionar para lavar la vasculatura y la estructura porosa del hueso. En una modalidad alternativa del proceso de limpieza de hueso, después de que el hueso se ha lavado con una solución de tratamiento inicial, el canal medular del hueso 62 puede sellarse usando el sello 78 (Figura 6) . Luego, el fluido que pasa a través del hueso es forzado a fluir a través del tejido esponjoso del hueso y subsecuentemente salir del hueso a través del tejido cortical del hueso en vez de a través del canal medular. El hueso está compuesto de dos tipos de tejido, tejido cortical y tejido esponjoso. La porción perióstica del hueso se forma de tejido cortical que tiene una estructura porosa con una gran cantidad de materia sólida. La porción endostérica del hueso se forma de tejido poroso que tiene una apariencia semejante a esponja, y que incluye también una estructura porosa que tiene cantidades pequeñas de materia sólida. La cantidad relativa de cada clase de tejido varia en huesos diferentes y dentro de partes diferentes del mismo hueso para llenar los requisitos de resistencia requeridos del hueso. El interior de los huesos - largos incluye una cavidad central llamada el canal medular (véase la Figura 7) . Durante el tratamiento del hueso usando el sistema 10 de flujo a presión, el fluido desde dentro de la cámara 12 es forzado a fluir desde la porción perióstica del hueso 62 hasta la porción endóstatica del hueso 62 hasta una posición más allá del sello 66 dentro de una porción del hueso 62 colocado al exterior de la cámara 12. El fluido luego es forzado a fluir desde la porción endóstica del hueso a la porción perióstica del hueso para hacer salir al hueso 62 fuera de la cámara 12. Se ha descubierto que forzando el fluido de tratamiento a que fluya a lo largo de la trayectoria de circulación natural del hueso, es decir, desde la porción endóstica del hueso hasta la porción perióstica del hueso, da por resultado una penetración de fluido más uniforme y más profunda hacia la matriz del hueso, especialmente en el tejido cortical del hueso . La solución del tratamiento puede ocasionarse que fluya bajo una amplia escala de presiones. El extremo bajo de la escala de presión se limita sólo por la microvasculatura del hueso. La presión del impulso fisiológico en el hueso es de aproximadamente de 10 milímetros de mercurio y un diferencial de presión de este valor o mayor se esperaría que proporcionaría cierto nivel - - de flujo en este sistema. El extremo superior de la escala de presión se espera que sea la presión a la cual ocurre al hueso un daño físico o biológico. Los experimentos se han llevado a cabo hasta aproximadamente una presión de 3.52 kilogramos por centímetro cuadrado sin efectos perjudiciales observados. La presión más elevada también se esperaría que fuera satisfactoria. Los siguientes ejemplos ilustran operaciones de limpieza de hueso empleando el sistema de flujo a presión de esta invención, y para fines de comparación el método de vacío descrito en las Patentes Norteamericanas Números 5,513,662 y 5,563,379, el método de rociadura de alta presión descrito en la Patente Norteamericana Número 5,333,626, y una porción no tratada del hueso (Figura 8) .

Ejemplo 1 Sistema de Flujo a Presión de Esta Invención Una tibia próxima derecha humana se desfibró de todo el tejido suave y el periósteo. Se hizo un corte con una sierra de mano en el área de la flecha intermedia. La porción próxima (aproximadamente 18 centímetros de longitud) se fijó en el sistema de flujo a presión con un sello inflable de manera que la cabeza próxima quedaba dentro de la cámara y la mayoría de la flecha quedaba al exterior. La cámara se llenó con 1 por ciento de Tritón - - X-100™ (a 40°C) y se estableció la presión. Se observó que el fluido fluía hacia afuera del canal medular abierto. Primero, el fluido era de color rojo y bastante turbio. Después de que había fluido un total de 3.75 litros de solución a través del hueso (en aproximadamente 2 minutos) , la solución estaba virtualmente clara y el flujo se detuvo. Estos descubrimientos se "comprobaron analizando el efluente con un espectrofotómetro para determinar la absorbencia de la solución. El canal ahora se tapó y el flujo de nuevo se estableció con Tritón X-100 al 1 por ciento caliente. La solución se observó ahora que fluía en una multitud de chorros pequeños desde la superficie de la flecha intermedia cortical. Después de que aproximadamente 1 litro de la solución habla fluido a través del hueso (en aproximadamente 3 minutos) el flujo se detuvo y el fluido en la cámara se cambió a agua de la llave a 37 °C. El flujo de nuevo se estableció hasta que aproximadamente hablan fluido 1.3 litros a través del hueso en aproximadamente 5 minutos. El fluido en la cámara ahora se cambió a una solución acuosa de colorante de azul de metileno. El flujo se estableció hasta que aproximadamente 1 litro del colorante había fluido a través del hueso en aproximadamente 4 minutos. El flujo se detuvo, el hueso se quitó del aparato y la pieza en sección transversal se cortó aproximadamente a 3 centímetros desde el extremo de - 2 - canal abierto. Véase la Figura 9. Las superficies externa e interna y en sección transversal se observaron que estaban manchadas de azul. Una rebanada delgada de la sección transversal se molió además montada en una rebanada y se examinó microscópicamente. Cada canal Haversiano y Volksmann se observó que contenia el colorante virtualmente todas las lagunas osteociticas se observaron que eran azules .

Ejemplo 2 - Método de Vacío de la Patente Norteamericana Número 5,556,379 Se desfibró una tibia izquierda humana (del mismo donador que en el Ejemplo 1) de todo el tejido suave y el periósteo. Se hizo un corte con una sierra manual y el área de flecha intermedia. El canal de la porción próxima (aproximadamente de 18 centímetros de longitud) se limpió virtualmente de toda la médula usando un agente de curación y lavado con agua. La línea de vacío se fijó al extremo abierto del hueso usando un sello inflable para formar una junta hermética al aire. El hueso luego se sumergió en un envase de 1 por ciento .de Tritón X-100™ (a 45°C) y se estableció un vacío, usando la bomba de vacío. La bomba se ajustó para proporcionar un flujo constante de líquido a través del hueso y hacia una trampa. Se jalaron - - aproximadamente 3.5 litros a través de aproximadamente 11 minutos cuando el vacío se detuvo. Luego el hueso se colocó en un envase de agua de la llave caliente y el vacío de nuevo es estableció para .jalar aproximadamente 2 litros de agua a través del hueso en aproximadamente 5 minutos. Luego el hueso se colocó en un envase de colorante de azul de metileno acuoso en una solución y se jalaron aproximadamente 1.5 litros a través del mismo en aproximadamente 4 minutos. El hueso se quitó del aparato y una pieza en sección transversal se cortó aproximadamente a 3 centímetros desde el extremo del canal abierto. Véase la Figura 10. Se observaron superficies externa e interna como estando manchadas de azul, pero solamente un anillo delgado cerca de la superficie externa e interna se observó que era azul en la superficie de sección transversal. La mayoría del interior permaneció de color amarillo a blanco. Una rebanada delgada de la sección transversal se molió, además se montó en una rebanada y se examinó microscópicamente. Se observó menos del 50 por ciento de los canales Haversiano y Volksmann como conteniendo el colorante y unas cuantas de las lagunas osteociticas estaban manchadas de azul.

Ejemplo 3 - Sistema de Rociadura de Alta Presión de la Patente Norteamericana Número 5,333,626 - - Una tibia distante derecha humana (del mismo donador que los Ejemplos 1 y 2) se desfibró de todo el tejido suave y el periósteo. Se hizo un corte con una sierra manual en el área de la flecha intermedia. El canal de la porción próxima (aproximadamente 18 centímetros de longitud) se limpió virtualmente de toda la médula usando un agente de curación y lavado con agua. Un sistema de rociadura de alta presión y pistola de rociadura se hicieron funcionar a presión de aproximadamente 140.60 kilogramos por centímetro cuadrado para suministrar las siguientes soluciones: (A) Diez litros de Tritón X-100 a 45°C; (B) Diez litros de agua; y (C) Cuatro litros de colorante de azul de metileno en una solución acuosa. La rociadura se enfocó en una zona en el área de la flecha intermedia cortical. Luego, se cortó una pieza en sección transversal a través de flecha media cortical. (Véase la Figura 11) . Las superficies externa e interna se observaron que estaban manchadas de azul con penetración regular de las superficies internas directamente debajo del punto de enfoque de rociadura. La evidencia de penetración completa estaba ausente al exterior del punto de enfoque de la rociadura.

- - Es evidente después de ver las Figuras 8 a 11 que las lagunas osteocíticas, que son los rebajos más pequeños del hueso, pueden proporcionar acceso completo a través del sistema del flujo a presión, mientras que puede alcanzarse un porcentaje más pequeño usando el método de vacío y el método de roció a alta presión cuando los sistemas se hacen funcionar bajo parámetros y condiciones comparables. Como se discute en lo que antecede, el sistema 10 de flujo a presión puede usarse para llevar a cabo procedimientos de tratamiento, además de la limpieza. Por ejemplo, el sistema 10 de flujo a presión puede usarse para efectuar la desmineralización del hueso forzando un ácido u otro agente de desmineralización a través del hueso. Esto se puede lograr activando la bomba 19 de agua y la bomba 42 de ácido para suministrar una solución acídica a la cámara 12 de presión. Después de una duración especificada, la bomba de ácido 42 puede desactivarse y la bomba 19 de agua hacerse funcionar sola para lavar el ácido del hueso. Cuando el hueso tiene una dimensión en sección transversal significativa, los métodos actuales de desmineralización (v.g. baño con ácido) dan por resultado que la desmineralización avance mediante un proceso frontal de solvente. Esto da por resultado un hueso que retiene cierta cantidad de materia mineral que aumenta hacia su centro. En contraste, el sistema de flujo a presión descrito en la - - presente proporciona un hueso desmineralizado que posee un perfil de desmineralización más uniforme que estos métodos actuales, aumentando esencialmente la porosidad mediante desmineralizando los canales vasculares a través del hueso. Este sistema se destina a usarse para desarrollar formas de aloinjerto que pueden proporcionar soporte estructural, pero que tienen capacidad mejorada para remoldearse en un hueso huésped debido al acceso vascular mejorado a través de la estructura microporasa desmineralizada del hueso. Este proceso permitirá el desarrollo de aloinjertos que llevan un peso osteoinductivo . Se observará que pueden hacerse varias modificaciones a las modalidades dadas a conocer en la presente. Por ejemplo, el sistema de flujo no necesita usarse para limpiar o desmineralizar sino en vez de esto puede usarse como una herramienta de histología. Debido al sistema de flujo a presión descrito en lo que antecede, que ha demostrado como siendo efectivo en la penetración del tejido mineralizado, el sistema se puede usar para inyectar un colorante o cualquier otro agente de contraste apropiado v.g. un colorante de azul de metileno en los rebajos más pequeños del hueso, incluyendo las lagunas osteocíticas para mejorar la visualización de estas estructuras diminutas y para permitir mejor el estudio de la - microvasculatura del hueso. La cámara se puede también usar para estudiar la mecánica de flujo de fluido a través de la microvasculatura del hueso. Puede también usarse para impregnar el hueso con agentes farmacológicos (antibióticos), factores de crecimiento de hueso, etc. de manera que el hueso puede actuar como un sistema de suministro. Además, puede usarse más de una cámara de presión simultáneamente para tratar una o varias piezas de trabajo. Por ejemplo, un hueso entero puede tratarse asegurando un extremo de hueso dentro de una primera cámara de presión y el otro extremo del hueso dentro de una segunda cámara de presión. En todavía otro ejemplo, una cámara de presión puede incluir más de una abertura que tiene un sello colocado en cada abertura para facilitar el tratamiento simultáneo ' de varias piezas de trabajo empleando una sola cámara. Por lo tanto, la descripción que antecede no debe interpretarse como limitando, sino simplemente como ejemplificaciones de las modalidades preferidas. Aquellas personas expertas en la técnica, visualizarán otras modificaciones dentro del alcance y espíritu de las reivindicaciones anexas a la presente.

Claims (29)

- - R E I V I N D I C A C I O N E S

1. Un sistema de flujo a presión para tratar el interior de una pieza de trabajo permeable al fluido con un fluido que comprende : a) una cámara de presión de fluido que tiene un orificio de entrada de fluido y una abertura formada a través de una pared de la cámara dimensional para permitir el paso de por lo menos una porción de la pieza de trabajo a través de la misma; y b) un sello presionizable colocado alrededor de la abertura conformable con la superficie de la pieza de trabajo y capaz de acoplamiento hermético al fluido con la misma, en donde cuando la cámara de presión de fluido se presioniza, el fluido desde la cámara de presión fluye desde la cámara de presión a través del interior de la pieza de trabajo y sale de la pieza de trabajo al exterior de la cámara de presión.

2. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sello presionizable se presioniza con un gas o un líquido.

3. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende un retenedor para impedir el movimiento de la pieza de trabajo.

4. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 3, en donde el retenedor incluye una placa fijada ajustablemente al exterior de la cámara de presión de fluido.

5. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 4, que además comprende un dispositivo de sellado sostenido por el retenedor, el dispositivo de sellado está colocado para acoplar y sellar un extremo de la pieza de trabajo.

6. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende por lo menos primera y segunda fuentes' de fluido que se comunican con el orificio de entrada de fluido.

7. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 6, en donde la pieza de trabajo es un hueso, la primera fuente de fluido es un agente tensioactivo y la segunda fuente de fluido es etanol

8. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 7, en donde el agente tensioactivo es un polietoxietanol de octilfenoxi.

9. Un sistema de flujo a presión de conformidad con la reivindicación 6, que además comprende un medio de control para controlar -automáticamente la relación del primero y segundo fluidos suministrados a la cámara de presión mediante la primera y segunda fuentes de fluido. - -

10. Un método para tratar la matriz interior de una pieza de trabajo permeable al fluido que comprende: a) proporcionar una cámara de presión de fluido; b) colocar por lo menos una primera porción de una pieza de trabajo permeable al fluido dentro del interior de la cámara de presión de fluido, y por lo menos una segunda porción de la pieza de trabajo al exterior de la cámara de presión de fluido; y c) suministrar un fluido a una presión mayor que la presión atmosférica a la cámara de presión de fluido para forzar el fluido a fluir desde dentro de la cámara a través de la matriz interior de la pieza de trabajo hasta un sitio al exterior de la cámara de presión de fluido.

11. Un método de conformidad con la reivindicación 10, que" además comprende el paso de proporcionar un sello ajustable alrededor de una abertura en la cámara de presión de fluido, el sello ajustable proporciona un sello hermético al fluido alrededor de la pieza de trabajo permeable al fluido.

12. Un método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la pieza de trabajo permeable al fluido incluye un hueso o una sección del mismo, y el fluido se selecciona del grupo que consiste de agua, jabones, solventes, agentes bioactivos, agentes de esterilización, antimicrobianos, agentes de conservación, colorantes y agentes de desmineralización.

13. Un método de conformidad con la reivindicación 10, en donde el paso de suministrar el fluido incluye suministrar por lo menos un primero y un segundo fluidos.

14. Un método de conformidad con la reivindicación 12, en donde el fluido incluye un jabón y se suministra para limpiar y/o desinfectar la matriz interna del hueso.

15. Un método de conformidad con la reivindicación 14, en donde el jabón es un agente tensioactivo que se selecciona del grupo que consiste de agentes tensioactivos catiónicos, agentes tensioactivos aniónicos, agentes tensioactivos no iónicos y agentes tensioactivos anfotéricos.

16. Un método de conformidad con la reivindicación 12, en donde el fluido es un agente de desmineralización que incluye un ácido.

17. Un método de conformidad con la reivindicación 12, en donde el fluido es un colorante que mancha la matriz interna de hueso.

18. Un método de conformidad con la reivindicación 12, en donde el paso de suministrar un - - fluido incluye suministrar en secuencia un agente tensioactivo y etanol.

19. Un método de conformidad con la reivindicación 18, que además comprende 1 paso de controlar automáticamente la secuencia y sincronización del suministro de fluidos.

20. Un método de conformidad con la reivindicación 12, en donde el fluido es un agente bioactivo que se selecciona del grupo que consiste de proteínas morfogénicas de hueso (BMPs) , agentes activos de hueso, factores de crecimiento de transformación (TGF-beta) , factores de crecimiento semejantes a insulina (IGF) y otros factores de crecimiento, incluyendo PDGF y FGF.

21. Un método de conformidad con la reivindicación 10, en donde la pieza de trabajo permeable al fluido incluye hueso o una sección del mismo, y el fluido se selecciona del grupo que consiste de agentes farmacológicos, incluyendo antibióticos y hormonas.

22. Un método para tratar la matriz interior del hueso que comprende forzar un fluido de tratamiento a que fluya desde la porción endóstica del hueso a la porción perióstica del hueso para hacer salir el hueso.

23. Un método de conformidad con la reivindicación 22, en donde el fluido de tratamiento se selecciona del grupo que consiste de agua, jabones, - - solventes, agentes bioactivos, agentes de esterilización, agentes de conservación antimicrobianos, colorantes y agentes de desmineralización.

24. Un método de conformidad con la reivindicación 23, en donde el fluido de tratamiento incluye un jabón y se suministra para limpiar y/o desinfectar la matriz interior del hueso.

25. Un método de conformidad con la reivindicación 24, en donde el jabón es un agente tensioactivo que se selecciona del grupo que consiste de agentes tensioactivos catiónicos, agentes tensioactivos aniónicos, agentes tensioactivos no iónicos y agentes tensioactivos anfotéricos.

26. Un método de conformidad con la reivindicación 22, en donde el fluido de tratamiento es un agente de desmineralización.

27. Un método de conformidad con la reivindicación 22, en donde el fluido de tratamiento es un colorante.

28. Un método de conformidad con la reivindicación 22, en donde el fluido es un agente bioactivo que se selecciona del grupo que consiste de proteínas morfogénicas del hueso (BMPs) , agentes activos de hueso, factores de crecimiento de transformación (TGF- - - beta), factores de crecimiento semejantes a insulina (IGF) y otros factores de crecimiento, incluyendo PDGF y FGF.

29. Un método de conformidad con la reivindicación 22, en donde el fluido de tratamiento se selecciona del grupo que consiste de agentes farmacológicos, incluyendo antibióticos y hormonas. - RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se proporcionan un sistema y método de flujo a presión para poner en contacto el interior de una pieza de trabajo permeable al fluido, v.g., porosa. El sistema incluye una cámara de presión de fluido que tiene un orificio de entrada y una abertura formada en una de las paredes de la cámara. Un sello ajustable capaz de proporcionar un sello hermético al fluido alrededor del exterior de una pieza de trabajo que tiene una superficie no uniforme, se coloca dentro de la abertura. Se suministra fluido bajo presión a la cámara de presión para forzar el fluido a fluir a través de la matriz interna de la pieza de trabajo. En una modalidad preferida, la pieza de trabajo es un hueso o una sección del mismo y el fluido es forzado a fluir desde la porción endóstica del hueso hasta la porción perióstica del hueso a través de las vasculatura y la estructura porosa del hueso para remover desde el hueso y la sangre, la médula ósea y/o cualquier otro constituyente (s) que no sea de hueso. De manera alternativa, el fluido se puede seleccionar para descontaminar y/o desmineralizar el hueso, para teñir el hueso a fin de mejorar la visualización de la microvasculatura del hueso y para impregnar con agentes farmacológicos (antibióticos, factores de crecimiento de - hueso, etc.) a fin de que el hueso pueda actuar como un sistema de suministro.