HISTÓRICO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um biomaterial e método de preparação do mesmo e, particularmente, a um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe para uso no reparo e implante de tecido.
A engenharia de tecidos que envolve a incorporação de um biomaterial com propriedades biológicas e/ou 2ü farmacêuticas e, mediante o implante em um paciente, estimulará a angiogênese, a integração do tecido e/ou a remodelagem do tecido.
O biomaterial é um material sintético e biocompatível utilizado para construir órgãos artificiais, 15 dispositivos de reabilitação ou próteses e substituição de tecidos corporais naturais.
Durante décadas, a fibra de colágeno, a hidroxiapatita (HAP) e o fosfato tricálcico (TCP) são alguns dos biomateriais com grande biocompatibilidade e segurança para 2:J uso no implante de tecido humano. No entanto, esses biomateriais têm desvantagens, tais como baixa resistência mecânica, risco de resíduo químico em ligação cruzada e doença transmitida por animais terrestres.
Portanto, é desejável desenvolver um biomaterial que tenha alta resistência mecânica, baixa possibilidade de contração de doenças terrestres contagiosas e que seja aplicável aos reparos ou implantes de tecido.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
É um aspecto da invenção prover um biomaterial tendo uma alta resistência mecânica, baixa possibilidade de contração de doenças terrestres contagiosas e que seja aplicável aos reparos ou implantes de tecido.
É um outro aspecto da invenção prover um uso do biomaterial preparado pelo processo descrito acima para reparo e implante de tecidos.
Ainda, é outro aspecto da invenção prover os métodos de preparação do biomaterial conforme ilustrado acima.
É um aspecto da invenção prover um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe por meio de um processo que inclui a acelularização das escamas do peixe; e a trituração das escamas do peixe em partículas, onde cada uma das partículas trituradas contém uma mistura de matriz e pó semelhantes a esponja.
Em uma configuração da invenção, o método para prover um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe inclui ainda a extrusão das escamas do peixe que é a mistura da matriz e pó semelhantes a esponja sob uma temperatura menor que aproximadamente 200°C para a obtenção de uma forma de flocos, uma forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma especifica.
É um aspecto da invenção prover um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe por meio de um processo em que, antes da etapa de trituração das escamas do peixe, compreendendo ainda uma etapa de desidratação das escamas do peixe. A etapa de desidratação das escamas do peixe é realizada até que estas contenham menos que aproximadamente 50% de água. Compreende ainda uma etapa de limpeza das escamas antes da etapa de desidratação das escamas. A etapa de acelularização das escamas do peixe poderia ser realizada antes da etapa de limpeza das escamas ou realizada antes da etapa de desidratação das escamas.
É outro aspecto da invenção prover um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe por meio de um processo que compreende ainda uma etapa de separação da matriz e do pó das particulas trituradas.
A escama de peixe poderia ter um diâmetro médio menor que 20 cm. Por exemplo, as escamas de peixe podem ter um diâmetro de aproximadamente 10 a 20 cm. Em particular, o material do biomaterial preparado a partir de escamas de peixe ainda mantém a ligação original e a estrutura 3D da escama de peixe. As 10 particulas trituradas poderiam ter um diâmetro médio menor que aproximadamente 10.000 μm, porém não limitado a este valor. As escamas de peixe poderiam ser trituradas em tamanhos menores para uso especial. Por exemplo, o diâmetro médio das particulas trituradas pode ser menor que aproximadamente 10 μm.
É um outro aspecto da invenção prover um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe por meio de um processo que inclui a acelularização das escamas do peixe; e extrusão das escamas do peixe para a obtenção de uma forma de flocos, uma forma de grânulos ou a extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma especifica.
No método para prover um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe, a etapa de extrusão é realizada sob uma temperatura menor que aproximadamente 200°C. Compreende ainda uma etapa de limpeza das escamas antes da etapa de extrusão das 25 escamas. Após a etapa de limpeza das escamas e antes da etapa de extrusão das escamas, compreende ainda uma etapa de desidratação das escamas do peixe. A etapa de desidratação das escamas do peixe é realizada até que estas contenham menos que aproximadamente 50% de água. A etapa de acelularização das escamas do peixe poderia ser realizada antes da etapa de limpeza das escamas ou realizada antes da etapa de desidratação das escamas. Além disso, compreende uma etapa adicional de embebição das escamas do peixe em água. 5 Essa etapa é opcional e podem ser realizada antes da etapa de extrusão das escamas.
É um outro aspecto da invenção prover um método para a preparação de um biomaterial. O método compreende a desidratação das escamas do peixe acelularizadas até que estas 10 contenham menos que aproximadamente 50% de água, e a trituração das escamas de peixe desidratadas em partículas, cada uma tendo um diâmetro médio menor que aproximadamente 10.000 μm, onde as partículas trituradas contêm uma mistura de matriz e pó semelhantes a esponja. Em uma configuração, as escamas de peixe 15 contêm menos que aproximadamente 25% de água, e as partículas trituradas têm um diâmetro médio menor que aproximadamente 5.000 μm.
É um outro aspecto da invenção prover um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe por meio de um 20 processo que compreende submeter as escamas de peixe a um tratamento térmico a uma temperatura menor que aproximadamente 200°C.
É ainda outro aspecto da invenção obter o biomaterial a partir de escamas de peixe por meio dos métodos 25 ilustrados acima.
O biomaterial obtido pelos métodos ilustrados acima mantém a ligação original e a estrutura 3D das escamas de peixe e, portanto, possui uma alta resistência mecânica, baixa possibilidade de contração de doenças terrestres contagiosas e é aplicável ao reparo ou implante de tecidos.
BREVE DESCRIÇÃO DAS VÁRIAS VISTAS DOS DESENHOS
O sumário acima, bem como a descrição detalhada da invenção a seguir, serão mais bem compreendidos quando lidos com os desenhos anexos. Para fins de ilustração da invenção, são mostrados nos desenhos configurações que são atualmente preferidas. Deve ser entendido, no entanto, que a invenção não está limitada aos arranjos precisos e a às instrumentalidades mostradas.
NOS DESENHOS:
A FIGURA IA é um fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com a invenção.
A FIGURA 1B é outro fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com a invenção.
A FIGURA 1C é um fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com os exemplos 1 e 2 da invenção.
A FIGURA 1D é outro fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com os exemplos 1 e 2 da invenção.
A FIGURA 1E é um fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com o exemplo 3 da invenção.
A FIGURA 1F é outro fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com o exemplo 3 da invenção.
A FIGURA 2A é uma imagem de SEM (microscopia eletrônica de varredura) de cultura 3T3 (célula de fibroblasto) da presente invenção por 5 dias.
A FIGURA 2B é uma imagem de SEM de cultura de osteoblastoma da presente invenção por 5 dias.
A FIGURA 3A é uma imagem confocal de cultura 3T3 (célula de fibroblasto) da presente invenção por 5 dias.
A FIGURA 3B é uma imagem confocal de cultura de osteoblastoma da presente invenção por 5 dias.
A FIGURA 4 é uma imagem de coloração de H&E de cultura de célula de osteoblastoma da presente invenção por 5 dias.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Será feita referência agora, em detalhes, às presentes configurações da invenção, cujos exemplos são ilustrados —— -nos-desenhos-anexb*sl
Com referência à FIGURA IA, a presente invenção refere-se a um biomaterial preparado a partir de escamas de peixe 9. O biomaterial é preparado por meio de um processo que compreende as etapas de acelularização das escamas do peixe 9 (S10), desidratação das escamas do peixe 9 (S12) até que contenham menos que aproximadamente 50% de água. As escamas de peixe 9 desidratadas são então trituradas (S13) em um produto tendo um tamanho de partícula menor que aproximadamente 10.000 μm. Em uma configuração, as escamas de peixe 9 contêm menos que aproximadamente 25% de água e as particulas trituradas têm um diâmetro médio menor que aproximadamente 5.000 μm.
De acordo com alguns exemplos da invenção, as escamas de peixe 9 podem ser fornecidas frescas na forma resfriada ou congelada. Em um exemplo especifico da invenção, as escamas de peixe 9, cada uma tendo um diâmetro médio menor que 5 aproximadamente 20 cm, podem ser selecionadas para a preparação do biomaterial. Primeiro, as escamas de peixe 9 são acelularizadas com um reagente, por exemplo, solução hipotônica, detergente, Triton X-100, SDS (dodecil sulfato de sódio), inibidor de protease, DNase, RNase entre outros, para remover as células das escamas de 10 peixe 9 de modo a evitar que as células residuais afetem os reparos, implantes e a biocompatibilidade dos tecidos. Por exemplo, isso pode causar a resposta imune do hospedeiro contra o biomaterial e a rejeição sem acelularização.
Antes da desidratação das escamas do peixe, as escamas de peixe 9 podem ser limpas por lavagem (Sll) em vapor com outros agentes de limpeza, incluindo, entre outros, surfactante, detergente, água quente e solvente polar, tal como etanol, a aproximadamente 60 °C. No entanto, a presente invenção não está limitada a qualquer etapa de limpeza em particular. Por exemplo, as escamas de peixe são limpas o suficiente para passar no teste de Lisado de Amebócitos de Limulus (LAL) que é um ensaio para detecção e quantificação de endotoxina bacteriana. Preferencialmente, as escamas de peixe limpas devem ter uma pontuação no teste LAL menor que aproximadamente 1000 Eu/ml.
Com referência à FIGURA 1B, é mostrado outro fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com a invenção. As etapas de preparação do biomaterial são quase as mesmas da FIGURA 1A, exceto pelo fato de que a etapa de acelularização das escamas do peixe 9 (S10) é realizada após a etapa de limpeza das escamas de peixe 9 (Sll) . A sequência da etapa de acelularizaçâo das escamas do peixe 9 (S10) e a etapa de limpeza das escamas de peixe 9 (Sll) são opcionais.
De acordo com um exemplo da invenção, as escamas do peixe 9 são desidratadas (S12) por aspersão de ar, em forno, liofilização ou quaisquer outros métodos convencionais de desidratação disponíveis até o momento. Também, as escamas de peixe podem ser desidratadas por embebição em etanol ou outro solvente orgânico polar. As escamas de peixe são desidratadas até que seu teor de água seja menor que aproximadamente 50%, preferencialmente menor que aproximadamente 25%. De acordo com outro exemplo da invenção, as escamas de peixe desidratadas podem ser trituradas em partículas, cada uma tendo um diâmetro médio menor que aproximadamente 10.000 μm, preferencialmente aproximadamente 5000 μm. As partículas trituradas podem conter uma mistura de matriz 14 e pó 15 semelhantes a esponja. Por exemplo, as particulas trituradas podem ser ainda filtradas utilizando um filtro ideal para isolar a matriz e o pó. A etapa de filtração pode ser realizada com a ajuda de um meio vibratório para aumentar o efeito filtrante. Como resulto, as particulas filtradas provêem o biomaterial na forma de pó, ao passo que o filtrado que permanece da etapa de filtração dá origem ao biomaterial na forma de matriz. Ainda, os dispositivos adotados para trituração das escamas do peixe não são limitados ao uso de qualquer triturador em particular, máquina de trituração ou qualquer equipamento utilizado para reduzir o tamanho de partícula das escamas de peixe, uma vez que cada uma das particulas trituradas tem um diâmetro médio menor que aproximadamente 10.000 μm, preferencialmente menor que aproximadamente 5000 μm.
Esses produtos podem ser ainda processados, por exemplo, por extrusão (S16), filtração, secagem total ou parcial e 5 esterilização para proporcionar biomateriais esterilizados. Em uma configuração preferida, essas etapas podem ser realizadas com ou sem aquecimento. Esses produtos podem ser utilizados em combinação com diversas composições de reparo de tecido conjuntivo ou em combinação com outros princípios ativos ou inativos.
Em outro exemplo, as escamas de peixe 9 desidratadas podem ser extrudadas, por exemplo, por um tratamento térmico realizado a uma temperatura menor que aproximadamente 200°C, para produzir o biomaterial na forma de flocos, na forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de 15 uma forma especifica 17. 0 processo de extrusão também poderia ser realizado a 0°C com as escamas de peixe congeladas. No entanto, a presente invenção não está limitada ao método acima para a produção do biomaterial nas formas ilustradas acima. Por exemplo, as escamas de peixe também podem ser extrudadas (S16) a uma temperatura menor que aproximadamente 200 °C após a etapa de limpeza (Sll) para produzir o biomaterial na forma de flocos, na forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma especifica 17, sendo fácil realizar a etapa de extrusão depois que as escamas de peixe 9 são desidratadas. Uma etapa adicional (S18) de embebição das escamas do peixe 9 em água é opcionalmente realizada antes do processo de extrusão (S16), porém após a etapa de limpeza (Sll) . Além disso, em outro exemplo da invenção, os biomateriais na forma de matriz 14 ou pó 15 podem ser ainda extrudadas (S16) a uma temperatura menor que aproximadamente 200°C para se converterem no biomaterial na forma • de flocos, na forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma especifica 17. Entretanto, a 5 extrusão descrita acima não está limitada ao uso do tratamento térmico na presente invenção. Os técnicos no assunto também podem utilizar outros tratamentos térmicos, tais como extrusão térmica de qualquer tipo, etapas de prensagem térmica e moldagem para produzir o biomaterial na forma de flocos, na forma de grânulos ou 10 em uma forma especifica.
O biomaterial da invenção contém fatores de reparo de tecido e pode ser fabricado em um material de reparo de tecido para reparo de diversas lesões teciduais e locais com defeito no tecido. Por exemplo, o biomaterial da invenção pode ser 15 preparado para injeção ou inserção em, dentro, sobre ou próximo de locais com defeito ósseo, locais de reparo de cartilagem, locais de reparo alveolar dentário ou em outros locais com defeito em tecido mole. Em outros exemplos, o biomaterial pode ser feito como um curativo para transplante, implante em enxertos cirúrgicos ou 20 implantes a serem introduzidos em, dentro, sobre ou próximo de locais com defeito ósseo, locais de reparo de cartilagem ou em outros locais com defeito no tecido. Assim, a invenção é também aplicável ao implante cirúrgico de tecido conjuntivo com o material de reparo de tecido derivado de escamas de peixe, onde o 25 implante cirúrgico é colocado em um local com defeito no tecido conjuntivo.
Resumindo o que foi acima revelado, a invenção refere-se a um biomaterial na forma de pó e/ou matriz e/ou flocos preparado a partir de escamas de peixe 9 para uso em diversos reparos de tecido e implantes. Esses produtos derivados de escamas de peixe 9, também aqui denominados como biomateriais na forma de pó, na forma de matriz, na forma de flocos ou como extrusão em um 5 molde desejado para formação da especificação 17, podem conter fatores de reparo de tecido e podem ser ainda processados para produzir diversas formulações e consistências. f A invenção será agora descrita mais . detalhadamente com referência aos seguintes exemplos específicos.
Exemplo 1: Forma de matriz
Com referência à FIGURA 1C, o processo para a preparação do biomaterial do Exemplo 1 na forma de matriz a partir de escamas de peixe começa com a etapa (S20), onde as escamas de peixe 9 são acelularizadas S20; a seguir, as escamas são limpas (S19) com vapor, por exemplo, até que tenham uma pontuação no teste LAL menor que aproximadamente 1000 Eu/ml. Com referência à ’ FIGURA 1D, é mostrado um fluxograma que ilustra outro processo . para a preparação de um biomaterial de acordo com o Exemplo 1 da invenção. Primeiro, as escamas de peixe 9 são limpas (S19), as escamas de peixe limpas teriam uma pontuação no teste LAL menor que aproximadamente 1000 Eu/ml. A seguir, as escamas de peixe 9 são acelularizadas (S20). A sequência da etapa de acelularização das escamas do peixe 9 (S20) e da etapa de limpeza das escamas de peixe 9 (S19) é opcional. O processo passa então para a etapa (S21) . Na etapa (S21) , as escamas de peixe são desidratadas até que contenham menos que 50% de água. A seguir, na etapa (S22), as escamas de peixe desidratadas são trituradas em particulas, cada uma tendo um diâmetro médio menor que 10000 μm. As particulas trituradas contêm uma mistura de matriz e pó semelhantes a esponja. 0 processo passa para a etapa (S23) . Na etapa (S23) , a etapa de filtração é realizada utilizando-se um filtro ideal para separar a matriz da mistura. Assim, o filtrado da etapa de filtração forma a 5 matriz. A matriz contém tecido fibroso que é composto de HAP, TCP e colágeno.
EXEMPLO 2: FORMA EM PÓ
Com referência à FIGURA 1C e à FIGURA 1D, são mostrados fluxogramas que ilustram o processo para a preparação de 10 um biomaterial de acordo com o Exemplo 2 da invenção, o processo para a preparação do biomaterial na forma de pó é semelhante ao processo de obtenção do biomaterial na forma de matriz, exceto a etapa de filtração (S23) que é realizada com um filtro e o biomaterial em forma de particula triturada inclui o pó filtrado e 15 a matriz deixada no filtro depois que a etapa de filtração (S23) é realizada. Portanto, a forma em pó difere da forma em matriz pelo fato de que a forma em pó tem uma estrutura definida ou mecânica. Deve ser observado que o biomaterial na presente invenção não foi realizado com enzima, então mantém não somente o colágeno e HAP, 20 mas também a ligação e a estrutura 3D originais da escama do peixe.
A forma em pó é diferente da forma em matriz e o diâmetro do pó é menor que 5000 μm.
Exemplo 3: Forma de flocos, forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma 25 especifica.
Com referência à FIGURA 1E, é mostrado um fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um biomaterial de acordo com o Exemplo 3 da invenção para produzir o biomaterial na forma de flocos, na forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma especifica. O processo para a preparação do biomaterial a partir de escamas de peixe começa com a etapa (S30) onde as escamas de 5 peixe são acelularizadas e então limpas (S29) até que tenham uma pontuação no teste LAL menor que aproximadamente 1000 Eu/ml.
Com referência à FIGURA 1F, é mostrado outro í fluxograma que ilustra um processo para a preparação de um - biomaterial de acordo com o Exemplo 3 da invenção para produzir o biomaterial na forma de flocos, na forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma especifica. O processo para a preparação do biomaterial a partir de escamas de peixe começa com a etapa (S29), onde as escamas de peixe são limpas (S29) até que tenham uma pontuação nc > teste LAL menor que aproximadamente 1000 Eu/ml; a seguir, as escamas de peixe são acelularizadas (S30). A sequência da etapa de acelularização das escamas do peixe 9 (S30) e a etapa de limpeza das escamas de peixe 9 (S29) são opcionais.
O processo passa então para a etapa (S31) . Na etapa (S31) , as escamas de peixe são desidratadas até que contenham menos que 25% de água. A seguir, na etapa (S32), as escamas de peixe desidratadas são trituradas em partículas, cada uma tendo um diâmetro médio menor que 5000 μm. As partículas trituradas contêm uma mistura de matriz e pó semelhantes a esponja.
O processo passa para a etapa (S33) . Na etapa (S33) , a etapa de filtração é realizada utilizando um filtro ideal para separar a matriz e o pó da mistura. O processo passa para a etapa (S34) que inclui a extrusão da matriz e do pó. A matriz e o pó podem ser respectivamente obtidos na etapa de extrusão. Ou seja, na etapa de extrusão, a matriz e o pó podem ser combinados juntos. Além disso, a matriz e o pó podem ser combinados com diferentes percentuais para diferentes finalidades, por exemplo, reparo ósseo ou reparo 5 cutâneo.
Alternativamente, a etapa (S34) pode ser realizada diretamente depois que a etapa de limpeza (S29) é realizada para simplificar o processo geral no processo de preparação do biomaterial. Também, o processo pode incluir as 10 etapas de limpeza e desidratação antes da etapa de extrusão nas escamas de peixe limpas e desidratadas conforme mostrado na FIGURA 1E e na FIGURA 1F.
Dessa forma, as escamas de peixe desidratadas, as escamas de peixe limpas sem desidratação ou os biomateriais 15 derivados das escamas de peixe na forma de matriz ou pó, são extrudadas para produzir o biomaterial na forma de flocos, na forma de grânulos ou como extrusão em um molde desejado para obtenção de uma forma especifica. O biomaterial derivado da escama de peixe inteira ou das escamas de peixe com diferentes tipos, 20 previamente prensadas a frio com uma pressão maior que 100 g em 2,5 cm3, preferencialmente, mais que 1 kg em 2,5 cm3, é submetido à prensagem a quente realizada a uma temperatura menor que aproximadamente 200°C em um molde desejado.
A temperatura na etapa de extrusão é somente um 25 exemplo não limitativo. Por exemplo, as escamas de peixe podem ser extrudadas de -18°C a 4°C, 30°C a 60°C, menor que aproximadamente 200°C. Ainda, o tempo do processo de extrusão é diferente com uma pressão diferente. A ligação cruzada dos biomateriais pode ser realizada fisicamente por aquecimento ou quimicamente adicionando- se um agente de ligação cruzada, por exemplo, glutaraldeido, EDC (l-etil-3-(3-dimetilaminopropil)-carbodiimida) a uma concentração ideal antes da extrusão se realizada. O agente de ligação cruzada 5 é reativo com o grupo aminas ou outro grupo reagente nos biomateriais.
Durante a etapa de acelularização das escamas do peixe, somente a maior parte da albumina e alguns glicosaminoglicanos são removidos, o colágeno, a elastina e a 10 maior parte dos glicosaminoglicanos são residuais na matriz extracelular da estrutura original; portanto, o biomaterial acelularizado pode oferecer a estrutura para que as células se movam para dentro e possuem boa biocompatibilidade.
A FIGURA 2A é uma imagem de SEM de cultura 3T3 15 (célula de fibroblasto 22) com o biomaterial 20 descrito na presente invenção por 5 dias. A FIGURA 2B é uma imagem de SEM de cultura de osteoblastoma 24 com o biomaterial 20 descrito na presente invenção por 5 dias. Essas imagens mostram que as células (fibroblasto 22 ou osteoblastoma 24) podem crescer bem no 20 biomaterial 20 descrito na presente invenção.
A FIGURA 3A é uma imagem confocal de cultura 3T3 (célula de fibroblasto) da presente invenção por 5 dias. A FIGURA 3B é uma imagem confocal de cultura de osteoblastoma da presente invenção por 5 dias. Essas imagens mostram que as células 25 (fibroblasto ou osteoblastoma) podem crescer bem na presente invenção.
A FIGURA 4 é uma imagem de coloração de H&E de cultura de célula de osteoblastoma 24 com o biomaterial 20 descrito na presente invenção por 5 dias. Essas imagens mostram que a célula de osteoblastoma 24 pode crescer bem no biomaterial 20 descrito na presente invenção.
Outras configurações da invenção ficarão evidentes aos técnicos no assunto a partir da consideração da especificação e da prática da invenção aqui descrita. O objetivo é que a especificação e os exemplos sejam considerados somente como exemplares, sendo o real escopo e o espirito da invenção indicados pelas seguintes reivindicações.
Será apreciado pelos técnicos no assunto que as configurações descritas acima podem ser alteradas sem sair do amplo conceito inventivo. Portanto, deve ficar entendido, que a presente invenção não está limitada às configurações particulares reveladas, mas sim pretende abranger modificações dentro do 15 espirito e do escopo da presente invenção conforme definido pelas reivindicações anexas.