ES2247341T3

ES2247341T3 - Cemento para hueso que contiene particulas radio-opacas recubiertas y su preparacion.

Info

Publication number: ES2247341T3
Application number: ES02735681T
Authority: ES
Inventors: Pierfrancesco Robotti; Renzo Soffiati
Original assignee: Tecres SpA
Current assignee: Tecres SpA
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: ITVI20010126A1; DK1409032T3; CN1512898A; NZ529157A; US7186761B2; CA2447046A1; DE60205914T2; WO2002096474A1; CA2447046C; DE60205914D1; US20040157952A1; JP2004534575A; ATE303166T1; EP1409032B1; MXPA03010856A; EP1409032A1; CN100355464C

Abstract

Cemento para hueso acrílico radio-opaco para utilización ortopédica, que comprende una fase sólida compuesta esencialmente por un polvo de por lo menos un polímero basado en poliacrilato de metilo, un iniciador de polimerización libre de radicales y un material radio- opacificador, y una fase líquida compuesta sustancialmente por una mezcla de por lo menos un monómero, un acelerador y un estabilizador, siendo dicha fase sólida capaz de endurecerse al ser mezclada con dicha fase líquida de manera que proporciona una matriz de cemento para hueso, en el que dicho material radio-opacificador comprende partículas de metales que presentan un peso molecular igual o superior a 130 Daltons, sus mezclas, sus aleaciones o sus compuestos, cuyas partículas están recubiertas con una capa de recubrimiento de un polímero que es compatible con dicha matriz, caracterizado porque dichas partículas de metal comprenden unas partículas de tántalo y/o tungsteno, dicha capa de polímero de recubrimiento recubre cada una de dichas partículas de metal para protegerlas de la exposición al oxígeno, dicha capa de recubrimiento está dimensionada de tal modo que no se disuelve completamente en dicha fase líquida durante la polimerización de dicho cemento para hueso de manera que mantiene sus propiedades de barrera para el oxígeno.

Description

Cemento para hueso que contiene partículas radio-opacas recubiertas y su preparación.

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de los cementos para hueso y específicamente se refiere a un cemento para hueso acrílico radio-opaco que presenta unas características mecánicas mejoradas, así como a un procedimiento para su preparación.

El cemento para el hueso según la invención es por lo tanto adecuado para su utilización ventajosa en cirugía en la que se requiere la combinación de un alto grado de radio-opacidad y una resistencia mecánica destacable.

Más particularmente, la presente invención se refiere a un cemento para el hueso que es particularmente adecuado para las aplicaciones en vertebroplastia, craneoplastia, cirugía maxilofacial y para la fijación de prótesis en cirugía ortopédica.

Antecedentes de la técnica

En el sector de la cirugía ortopédica, son bien conocidos los cementos para hueso compuestos por una mezcla de resinas biocompatibles con los tejidos del hueso y se utilizan comúnmente para fijar de forma estable las prótesis de diferentes tipos en una amplia gama de localizaciones en el esqueleto o para la recuperación de la continuidad de los tejidos.

Las resinas más comúnmente utilizadas pertenecen a los materiales acrílicos. Los cementos para hueso más ampliamente utilizados se componen de dos fases, una fase líquida compuesta sustancialmente por metacrilato de metilo con la adición de N,N-dimetil-p-toluidona como acelerador e hidroquinona como estabilizador, y una fase sólida compuesta por un polvo seco compuesto sustancialmente por poliacrilato de metilo con un peróxido, habitualmente peróxido de benzoilo, como iniciador de la polimerización. En el momento de la utilización, se mezclan las dos fases, el polvo de polímero que representa la fase sólida se disuelve en el monómero presente en la fase líquida, proporcionando una solución líquida viscosa. La mayoría de las veces, la N,N-dimetil-p-toluidina hace que el peróxido se descomponga con la formación de radicales libres que inician la reacción de polimerización, resultando en un endurecimiento de la mezcla.

Además del poliacrilato de metilo, son conocidos los cementos para hueso que contiene una fase sólida que contiene resinas de los tipos poli (metacrilato de etilo), poli (metacrilato de butilo), poli (metacrilato de metilo/estireno) y/o sus copolímeros, que pertenecen a la clase de las resinas acrílicas.

El efecto del cemento para hueso consiste en llenar completamente los vacíos presentes entre las prótesis y la cavidad del hueso preparada para su implantación, con el fin de asegurar el anclaje mecánico y una perfecta forma del implante del hueso.

La resistencia mecánica del cemento endurecido obtenido de este modo no es tan elevada como la de los tejidos óseos originales. En realidad, como resultado de las considerables cargas o como resultado del estrés por fatiga a un número de ciclos elevado, los rellenos del cemento para hueso pueden producir escisión y fractura. La modificación de dichos rellenos con el tiempo, su eventual desconchamiento y su fragilidad mecánica por lo tanto se deben detectar y monitorizar, por ejemplo utilizando estándares radiológicos y técnicas tomográficas.

Debido a que la resina base es transparente a los rayos X, el cemento para hueso se puede hacer opaco mediante la adición de las sustancias inorgánicas biocompatibles adecuadas.

La opacidad a los rayos X de los elementos se incrementa sustancialmente en proporción con su peso atómico. En general, especialmente para los elementos más pesados, su toxicidad también se incrementa. En medicina los agentes de contraste más conocidos y más comúnmente utilizados son la yodina, ya sea en su forma elemental o en su forma unida, el bismuto en forma de carbonato y el bario en forma de sulfato.

Mediante la utilización de compuestos tales como las sales o los óxidos, el elemento radio-opaco constituye solo una parte del aditivo. Por ejemplo, el metal alcanza sólo el 58% de sulfato de bario, el material restante es sustancialmente transparente a los rayos X.

En los cementos para hueso conocidos, tales materiales que son radio-opacificadores constan frecuentemente de aditivos de sulfato de bario o de óxido de zirconio, en una cantidad de aproximadamente el 10% en peso, relativo al polímero seco.

Tales aditivos, que introducen discontinuidades en el polímero, debilitan más las propiedades mecánicas del cemento endurecido, incrementando el riesgo de fracaso y la frecuencia de fractura o desconchamiento.

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Con el objetivo de mitigar tales inconvenientes, las enseñanzas de la patente US-A-5.795.922 proponen la encapsulación de la sustancia que confiere radio-opacidad, en dicho caso seleccionada de entre el grupo que consta de sales de bario, óxido de zirconio y cristales de bismuto, en microcápsulas de un material compatible con el polímero. Durante la formación del cemento para hueso, el material polímero se disuelve completamente en la fase líquida liberando su contenido, la sustancia radio-opaca, que se envuelve por el polímero que se ha formado.

Dichos cementos para hueso conocidos no son adecuados para el tratamiento de determinados trastornos, por ejemplo en el caso de vertebroplastia.

En realidad, en el caso de trastornos de tipo tumor en general, en el que se produce un vaciado de la estructura de la vértebra, esta última pierde su resistencia mecánica y se colapsa bajo el peso corporal, resultando en una presión de las terminaciones nerviosas, causando un sufrimiento intenso al paciente y una pérdida parcial de la función motora.

En la actualidad, según la técnica anterior hasta el momento, tales trastornos se tratan con prótesis, placas de acero o mediante la administración de analgésicos.

Una técnica más conocida para combatir tales trastornos consiste en la apertura de la vertebra, introduciendo el cemento para hueso del tipo descrito anteriormente, y cerrándolo de nuevo. El cemento para el hueso endurecido sustituye la parte perdida de la vértebra.

Recientemente, se ha propuesto una nueva técnica que consiste en la inyección de un cemento para el hueso líquido, mediante una aguja, en el interior de la vértebra, evitando de este modo la intervención quirúrgica invasiva a la que se ha hecho referencia anteriormente.

Dicha técnica requiere la utilización de un cemento para hueso líquido de baja viscosidad, lo suficiente para permitir inyectarlo fácilmente mediante una aguja que puede presentar un diámetro incluso inferior a 2 mm.

Dicha operación resulta complicada y no está exenta de riesgos debido a que un error en la colocación del cemento puede resultar en un contacto de la resina con las terminaciones nerviosas de la columna vertebral, resultando en la parálisis del paciente o en un incremento sustancial del dolor, debido a la inserción de protuberancias en contacto directo con los centros nerviosos que pasan a través de la columna vertebral.

Con el fin de poder realizar dicha operación con absoluta seguridad, el cirujano debe estar bien informado del estado de progresión de la inyección, que se controla en tiempo real mediante rayos X. Debido a que el tiempo durante el cual la monitorización debe tener lugar es bastante largo, frecuentemente varias horas, la intensidad de exposición a la radiación debe ser extremadamente baja. Por consiguiente, no es posible utilizar técnicas radiológicas o tomográficas que impliquen unas dosis de radiación significativas, pero en cambio se pueden utilizar técnicas fluoroscópicas en las que el paciente se somete a unas radiaciones X de baja intensidad.

Los cementos para hueso conocidos descritos anteriormente, que son particularmente adecuados para la fijación de prótesis, han mostrado ser insuficientemente opacos a los rayos X de baja intensidad, poco visibles, prácticamente transparentes y sustancialmente inadecuados para la realización de la inyección con la seguridad adecuada.

La bibliografía médico-científica ha descrito diversos casos en los que el cirujano ha añadido una cantidad destacable de agente de contraste que proporciona radio-opacidad sulfato de bario de hasta el 30-40% en peso, de modo que convierte el cemento utilizado en suficientemente radio-opaco.

Por otra parte, la utilización de un metal en forma de sal tiene como consecuencia que sólo el 58% en peso del material introducido presente un efecto de radio-opacidad real.

La presencia de una cantidad voluminosa del agente que proporciona radio-opacidad en polvo en la matriz acrílica incrementa la probabilidad de iniciación de fracturas y de este modo menoscabar la integridad de la estructura y comprometer la resistencia mecánica del material en una marcha larga (resistencia a la fatiga).Dicho fenómeno se confirma incluso en aquellos casos en los que las representaciones estáticas cumplen con los requerimientos mínimos de la norma ISO 5833.

En cualquier caso, esto beneficia al paciente, pero la intervención no puede garantizar que el resultado esperado se pueda mantener durante un largo periodo de tiempo, debido a que la estructura de refuerzo es extremadamente débil.

La bibliografía científico-médica ha descrito diversos casos en los que el cirujano añade al cemento para hueso del tipo descrito anteriormente que contiene aproximadamente el 10% en peso de sulfato de bario, relativo al polímero seco, o aproximadamente el 15% en peso de óxido de circonio, relativo al polímero seco, una cantidad de tungsteno en polvo que alcanza aproximadamente el 2% en peso como agente de radio-opacidad adicional.

La adición de aproximadamente el 9% en peso de tántalo en polvo al cemento para hueso desprovisto de radio-opacificadores es asimismo conocida.

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En todos los casos mencionados anteriormente, la adición se lleva a cabo directamente por el cirujano, brevemente antes de la intervención, bajo su responsabilidad y utilizando un material no certificado. Esto permite mejorar el efecto de radio-opacidad sin disminuir excesivamente las propiedades mecánicas del cemento acrílico resultante.

Sin embargo, los últimos cementos para hueso han demostrado asimismo que no están exentos de inconvenientes.

Un primer inconveniente consiste en que el tántalo en polvo, en contraste con el tántalo en forma de placa, no se considera biocompatible según las regulaciones actuales. La biocompatibilidad del tántalo se relaciona con la absorción de oxígeno, un fenómeno que se incrementa mediante un área de superficie específica considerable de la forma finamente dividida necesaria para una dispersión eficiente en el cemento acrílico. Incluso si el cemento se prepara inmediatamente antes de la utilización, es casi imposible prevenir que el oxígeno sea absorbido por el metal y mantener su nivel a unos valores inferiores a 300 ppm tal como se requiere según las regulaciones actuales (ISO 13782), y la utilización del óxido de tántalo está prohibida por la Farmacopea.

Un segundo inconveniente consiste en que el tántalo en polvo debe ser preparado por el cirujano en el momento de su utilización ya que, debido los requerimientos de esterilidad y biocompatibilidad mencionados anteriormente, es prácticamente imposible comprar polvo de tántalo en forma estéril en el mercado.

Un inconveniente adicional consiste en que resulta difícil obtener una distribución del diámetro de las partículas que forman el polvo fino adecuado para la inyección mediante una jeringa.

Un inconveniente adicional consiste en que la fase de dispersión del polvo de tántalo tiene la tendencia de formar inclusiones de aire en el cemento para hueso.

Un inconveniente adicional consiste en que resulta extremadamente difícil obtener una dispersión homogénea del polvo en la matriz del polímero.

El documento WO-A-9204924 da a conocer un cemento para hueso radio-opaco que comprende una fase sólida de polimetilmetacrilato en polvo y una fase líquida de un monómero de polimetilmetacrilato, en el que la fase sólida se añade con partículas de material radio-opaco recubiertas con polimetilmetacrilato antes de la mezcla con la fase líquida. El material radio-opaco es óxido de zirconio o sulfato de bario que presenta un diámetro de 1 \mum y 250 \mum. El preámbulo de la presente reivindicación 1 se basa en dicho documento. Sin embargo, la utilización del óxido de zirconio o sulfato de bario como materiales radio-opacos no permite mejorar la radio-opacidad combinada con una resistencia mecánica aumentada y la resistencia a la fatiga como es específicamente requerido para la vertebroplastia. Además, la capa de recubrimiento aplicada a los materiales radio-opacos de dicha técnica anterior apunta a evitar la porosidad y la falta de uniformidad del cemento y por lo tanto no pretende prevenir la formación de óxidos.

El documento WO-A-9918894 da a conocer un cemento para el hueso destinado específicamente para la vertebroplástia en el que el material radio-opaco comprende unas partículas de sulfato de bario, tungsteno o tántalo y por lo tanto muestra una radio-opacidad mayor comparada con las composiciones de cemento para el hueso conocidas. Sin embargo, la superficie de las partículas de tungsteno y/o tántalo utilizadas en dicho documento de la técnica anterior están libres de protección y no presentan recubrimiento para prevenir la absorción de oxígeno y de acuerdo con algunas formas de realización de dicho cemento para hueso puede estar prohibido por la Farmacopea. Dicho documento de la técnica anterior no proporciona ninguna sugerencia para proporcionar una forma cualquiera de protección de las partículas de tungsteno y/o tántalo utilizadas cono agente de radio-opacidad.

Exposición de la invención

Un objetivo general de la presente invención consiste en eliminar los inconvenientes de la técnica anterior mencionada anteriormente, proporcionando un cemento para el hueso acrílico que muestre una radio-opacidad y unas propiedades de resistencia mecánica mejoradas.

Un objetivo particular es proporcionar un cemento para hueso acrílico que presente unas propiedades de resistencia mecánica mejoradas, en particular un mejor comportamiento en la fatiga, comparado con los cementos para hueso conocidos del pasado.

Un objetivo particular es proporcionar un cemento para el hueso acrílico que presente unas propiedades de radio-opacidad sin la adición de aditivos consistiendo solo en parte de radio-opacificadores.

Otro objetivo particular de la presente invención es proporcionar un cemento para hueso acrílico líquido, preparado con materiales biocompatibles sin una reducción de la biocompatibilidad.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un cemento para el hueso acrílico líquido, preparado de un modo estéril utilizando material estéril o fácilmente esterilizable.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un cemento para el hueso acrílico que sea particularmente adecuado para la vertebroplastia.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento para la preparación de un cemento para el hueso acrílico que sea relativamente fácil de preparar por el cirujano.

Los objetivos mencionados anteriormente, junto con otros, que se pondrán más claramente de manifiesto a continuación en la presente memoria, se alcanzan mediante un cemento para hueso acrílico radio-opaco para una utilización ortopédica según la reivindicación 1.

Como resultado de dicha composición, el cemento para hueso presenta una radio-opacidad destacable conseguida mediante la adición de una cantidad limitada de un agente de contraste radio-opaco.

Adicionalmente, el cemento para hueso presenta unas propiedades mecánicas que son considerablemente mejores que las de la técnica anterior, en la que se adiciona el elemento de contraste, pero no se une a la matriz de polímero y constituye un elemento de iniciación para la fractura de la masa polimerizada.

En el procedimiento para la preparación del cemento para el hueso, la capa de polímero de recubrimiento del metal define en el momento de la polimerización una zona de adhesión química entre las cadenas de polímero que se forman y las partículas de metal. Esto determina el incremento de las propiedades mecánicas del compuesto en el que las partículas del metal ya no representan un elemento que no está unido a la matriz del polímero.

Esto permite aprovechar la ductilidad superior del material metálico comparado con la fragilidad del material del polímero, impartiendo al compuesto unas propiedades mecánicas totalmente mejores, especialmente una tenacidad mejor y una resistencia a la fatiga.

Una ventaja adicional del cemento para hueso de acuerdo con la invención consiste en que la capa de recubrimiento de polímero biocompatible y esterilizable protege cada partícula de tántalo o de tungsteno metal individualmente contenida en la mezcla de la exposición al oxígeno. Esto previene que el oxigeno se absorba, evitando de este modo la formación de óxidos y superando los inconvenientes y las limitaciones farmacológicas unidas a la presencia de nitrógeno.

Incluso después de la adición de la fase sólida a la fase líquida, dicho recubrimiento, debido al hecho de que no se disuelve completamente, retiene su función como barrera y protector del metal presente en la misma.

Además, el cemento para el hueso se puede suministrar en el mismo embalaje como agente de contraste y se añade directamente por el fabricante a la fase sólida en la cantidad y la distribución diametral óptimas para la aplicación deseada como remedio médico estéril.

Una ventaja adicional de la invención es que resulta posible añadir al cemento para el hueso sustancias activas, que se pueden liberar in situ para el tratamiento de posibles trastornos.

Una ventaja adicional del cemento para el hueso según la invención es que se puede formular con una fluidez tal que se puede administrar a través de una cánula que presenta un diámetro interno inferior a 2 mm.

El dispositivo según la presente invención se puede utilizar ventajosamente para el llenado de unos orificios profundos y críticos en el hueso mediante unas operaciones con una invasividad limitada, por ejemplo utilizando técnicas percutáneas. Además, la utilización se puede extender a zonas en las que se requieran unas propiedades de radio-opacidad y mecánicas elevadas, que no son satisfechas por los cementos para hueso conocidos.

Utilizando el cemento para hueso acrílico radio-opaco según la invención resulta posible, por ejemplo, realizar unas intervenciones de vertebroplastia bajo unas condiciones absolutamente seguras, con la monitorización continua de la operación, conseguida mediante la administración al paciente de una cantidad limitada de rayos X y obteniendo un soporte endurecido que presenta una resistencia mecánica considerable con respecto al estrés inducido durante el acto de caminar.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción detallada de diversas formas de realización preferidas, pero exclusivas de los cementos para hueso acrílicos radio-opacos, proporcionadas a través de un ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La Fig. 1 muestra una representación esquemática del cemento para el hueso;

La Fig. 2 muestra una vista en sección parcial de la partícula de metal radio-opaco recubiertas con un polímero protector basado en un poliacrilato de metilo.

La Fig. 3, Fig. 4 y Fig. 5 muestran unas fotografías de SEM (Microscopio electrónico de barrido) de diferentes ampliaciones, por ejemplo, 1000x, 3000x y 10.000x respectivamente, de las partículas de metal tántalo radio-opaco tal como se ha obtenido antes de ser recubiertas con el polímero protector;

La Fig. 6 y Fig. 7 muestran unas fotografías de SEM (Microscopio electrónico de barrido) de diferentes ampliaciones, por ejemplo, 3000x y 10.000x respectivamente, de las partículas de metal tántalo radio-opaco recubiertas con un polímero protector.

Descripción detallada de las formas de realización preferida a modo de ejemplo

Un cemento para hueso acrílico radio-opaco para la utilización ortopédica según la invención comprende esencialmente una fase sólida disuelta en una fase líquida.

La fase sólida está compuesta esencialmente por una mezcla de por lo menos un polímero acrílico, por ejemplo basado en poliacrilato de metilo, por lo menos un iniciador de polimerización libre de radicales y por lo menos una o más sustancias que son opacas a los rayos X. Más específicamente, la mezcla puede contener poliacrilato de metilo, poli (metacrilato de metilo/estireno), poli (metacrilato de butilo) y sus copolímeros y peróxido de benzoilo como iniciador. Además, la mezcla de la fase sólida puede contener una o más sustancias farmacológicamente activas.

La fase líquida está compuesta esencialmente por una mezcla de un monómero, por lo menos un acelerador y por lo menos un estabilizador. Más específicamente, el monómero puede constar de monometacrilato de metilo y el acelerador puede constar de N,N-dimetil-p-toluidina.

En referencia a la Fig. 1, el cemento para hueso endurecido, designado en su conjunto por la referencia 1, está compuesto por una matriz de polímero 2 en la que las partículas de forma irregular 3 compuestas por los elementos radio-opacos 4 recubiertas con un polímero compatible con la matriz de polímero 2 se dispersan homogéneamente.

La partícula de forma irregular 3, mostrada esquemáticamente en la Fig. 2, está compuesta por el elemento radio-opaco 4 recubierta completamente con una capa de polímero 5 compatible con la matriz 2 y que presenta un grosor tal 6 que no se disuelve completamente en la fase líquida durante la polimerización.

Una característica particular de la presente invención consiste en la adición de los elementos radio-opacos de un peso molecular elevado, superior a 130 Dalton, en forma de metales, mezclas de metales o compuestos de metal tales como aleaciones. Efectivamente, muchos elementos de elevado peso molecular, por ejemplo superior a 125 Dalton, son altamente radio-opacos y por lo tanto adecuados para la utilización siempre y cuando no sean tóxicos o se puedan utilizar en una forma no tóxica.

Preferentemente, las sustancias radio-opacas contenidas en la fase sólida comprenden partículas de tungsteno y/o tántalo en forma de metales, compuestos o sus mezclas, cuyas partículas están recubiertas con una capa de recubrimiento de un polímero compatible con dicho cemento para hueso. En lugar de tántalo o tungsteno, es asimismo posible utilizar otros metales de elevado peso atómico tales como oro, platino, bismuto o plomo.

Idealmente la capa de recubrimiento de las partículas es un polímero acrílico basado en poliacrilato de metilo.

Ventajosamente, la capa de recubrimiento se puede obtener mediante la adición del polímero basado en poliacrilato de metilo, disuelto en un solvente miscible en agua, en una dispersión acuosa de partículas de metal de la que se ha eliminado previamente la capa de la superficie, seguida por una evaporación de los solventes y el secado de dicha capa.

El contenido de oxígeno del metal tántalo es preferentemente inferior a aproximadamente 300 ppm.

El diámetro de las partículas radio-opacas recubiertas con el poliacrilato de metilo puede estar comprendido entre 1 \mum y 150 \mum.

Antes de la colocación del recubrimiento, el diámetro de las partículas de metal radio-opacificador puede estar comprendido entre 1 \mum y 100 \mum.

Antes de la colocación del recubrimiento, las partículas radio-opacificadoras pueden presentar un tamaño de nanómetro, por ejemplo un diámetro comprendido entre 25 nanómetros y 1000 nanómetros. De este modo, el diámetro de las partículas radio-opacificadoras recubiertas, que presenta una pluralidad o un agregado de partículas de metal nanométricas, puede estar comprendido entre 20 \mum y 60 \mum, con una ventaja destacable de una dispersión más homogénea y más fácil de dichas partículas en el polvo de polímero.

Idealmente dichas partículas de metal nanométricas pueden haber sido pre-sinterizado.

Preferentemente, la proporción de peso de tántalo o tungsteno y poliacrilato de metilo en las partículas está comprendida entre 95/5 y 70/30.

El peso molecular del polímero de recubrimiento de la partícula puede estar comprendido ventajosamente entre 20.000 y 800.000 Dalton.

La cantidad de elemento radio-opacificador puede variar ventajosamente entre el 1 y el 20% en peso, relativo a la fase sólida, y está preferentemente comprendida entre el 2% y el 5% en peso, relativo a la fase sólida.

Ventajosamente, la fase sólida y las partículas radio-opacas recubiertas pueden estar contenidas en el mismo embalaje. Alternativamente, la fase sólida y las partículas radio-opacas recubiertas pueden estar contenidas en embalajes diferentes.

En el caso de un embalaje único, puede constar de una cápsula que contiene tanto la fase sólida como la fase líquida. En la utilización clínica, la cápsula que contiene el cemento se abre, y su contenido que consta de una envuelta que contiene el polvo y el vial que contiene la fase líquida se transfiere a la sala de operación de forma aséptica en una cápsula estéril.

En la preparación del cemento, se abre la ampolla, y todo el líquido se coloca en un cuenco de mezcla, y todo el polvo se introduce en el líquido. Con el fin de minimizar la inclusión de burbujas, el cemento debe mezclarse moviendo la espátula desde la parte exterior al centro del cuenco. Debido a que todo el polvo se puede impregnar con el líquido, cualquier residuo sólido no impregnados con el líquido se sumerge cuidadosamente en la masa húmeda utilizando la espátula.

En este punto, la masa líquida se puede transferir a una jeringa para una inyección in situ.

El polvo radio-opacificador según la presente invención se puede mezclar con la fase sólida del sistema de cemento para hueso.

La Tabla 1 muestra algunos ejemplos indicativos pero no exhaustivos de las formulaciones preferidas.

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TABLA 1

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	Fase líquida	Fase sólida
	(Valores en porcentaje en peso)	(Valores en porcentaje en peso)
Cemex RX	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	88,00
(referencia)	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	9,00
Cemex XL	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	85,00
(referencia)	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	12,00
Ejemplo 1	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	82,5
(referencia)	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	12,00
			Tántalo liberado	2,50
Ejemplo 2	Metacrilato de metilo	98,20	Poliacrilato de metilo	67,00
(referencia)	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	30,00
Ejemplo 3	Metacrilato de metilo	98,20	Poliacrilato de metilo	82,00
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	10,00
			Tántalo recubierto con PMMA	5,00
Ejemplo 4	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	82
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	12,50
			Tántalo recubierto con PMMA	2,50
Ejemplo 5	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	87
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Tántalo recubierto con PMMA	10,00

TABLA 1 (continuación)

	Fase líquida	Fase sólida
	(Valores en porcentaje en peso)	(Valores en porcentaje en peso)
Ejemplo 6	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	82
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Óxido de circonio	10,00
			Tántalo cubierto con PMMA	5,00
Ejemplo 7	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	80
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Óxido de circonio	14,50
			Tántalo cubierto con PMMA	2,50
Ejemplo 8	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	86
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	8,50
			Tungsteno recubierto con PMMA	2,50
Ejemplo 9	Metacrilato de metilo	98,20	Poli(metacrilato de metilo)	82,00
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	10,00
			Tungsteno recubierto con PMMA	5,00
Ejemplo 10	Metacrilato de metilo	98,20	Poli (metacrilato de metilo)	82
	N,N-dimetil-p-toluidina	1,80	Peróxido de benzoilo	3,00
	Hidroquinona	75 ppm	Sulfato de Bario FU	12,50
			Tungsteno recubierto con PMMA	2,50

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Utilizando los cementos para hueso preparados mediante la metodología descrita anteriormente y las formulaciones presentadas en la Tabla 1, según la norma ISO 5833, la norma ASTM F451-99 y la norma ISO 527, se prepararon algunos ejemplos para la medición de la resistencia compresiva, la resistencia frente a la tensión, la resistencia a la torsión y el trabajo para la rotura. Dicha última expresada en MJ/m^{3}, se calcula mediante la integral de la tensión / curva de deformación obtenida en el ensayo de torsión.

Las Tablas 2, 3 y 4 muestran los valores, expresados en MPa, obtenido con las muestras.

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TABLA 2

	Comparación	Desviación estándar	Resistencia a la tensión	Desviación estándar
Cemex RX	106	7,75	36	4,20
(referencia)
Ejemplo 1	108	3,51	38	1,04
Ejemplo 3	131	6,68	44	0,14
ISO 5833	> 70		> 30 *
* Límite no presente en las regulaciones.

TABLA 3

	Torsión	Desviación estándar	Elasticidad del Módulo	Desviación estándar
Cemex RX	61	4,78	2974	64
(referencia)
Ejemplo 1	62	2,09	2850	334
Ejemplo 3	70	5,19	2909	102
ISO 5833	> 50		> 1800

TABLA 4

	Deformación para la	Desviación estándar	Trabajo para la rotura	Desviación estándar
	rotura (%)		(MJ/m^{3})
Cemex RX	2,01	0,17	0,88	0,14
(referencia)
Ejemplo 2	2,22	0,23	0,79	0,22
Ejemplo 3	2,72	0,39	1,11	0,31

Los ensayos se llevaron a cabo a temperatura y humedad ambiente. Las muestras, preparadas según la norma ISO 5833, se mantuvieron en agua a una temperatura de 37ºC durante 48 horas, se extrajeron unos minutos antes del ensayo y se deformaron a una velocidad fijada de 20 mm/min para las mediciones de compresión, 10 mm/min para las mediciones de tensión, y 5 mm/min para las mediciones de las presiones de torsión.

El trabajo para la rotura del cemento para el hueso según la presente invención muestra un incremento del 26%, relativo al valor del cemento para hueso convencional y de 40%, comparado con el cemento para hueso convertido en radio-opaco mediante la adición de una gran cantidad (30%) de sulfato de bario.

Utilizando los cementos para hueso preparados mediante la metodología descrita anteriormente y las formulaciones descritas en la Tabla 1, se midieron los valores de las propiedades químicas y físicas tales como la viscosidad, el comportamiento del flujo, el tiempo de formación de la masa, el tiempo de colocación y la temperatura de polimerización máxima, según las normas ISO 5833:92 y el estándar ASTM F 451-99. Los valores obtenidos se presentan en las Tablas 5 y 6.

TABLA 5

	Viscosidad \pi'_{4}	Tiempo de formación de	Tiempo de colocación	Temperatura máxima
	(Pa*s)	la masa (DT) (min)	(ST) (min)	(ºC)
Cemex XL	13.900 \pm 2970	4' 55''	12' 50''	64
Ejemplo 4	27.000 \pm 1414	9' 30''	16' 00''	72
ISO 5833		< 5'	< 15'	< 90

Los valores \pi'_{4} de la viscosidad dinámica aparente a un tiempo de 4' de mezcla, medida a una temperatura de 22ºC y una humedad del 32%, son tomados habitualmente como parámetro descriptivo del comportamiento reológico del material.

Las mediciones de DT, ST y la temperatura máxima de polimerización se realizaron en un laboratorio a una temperatura controlada de 23ºC \pm 1 y a una humedad relativa superior al 40%, utilizando un material que, a su vez, se dejó en un termostato bajo las mismas condiciones durante por lo menos 16 horas.

TABLA 6

	Comportamiento de flujo	Desviación estándar	% en peso
	(g)
Cemex XL	60,5	0,70	89
Ejemplo 4	58		85

El comportamiento de flujo representa la masa de cemento, expresada en gramos, que fluye a través de un cuenco de mezcla inclinado a una temperatura de 90ºC en 60 segundos después de 1' y 30'' del inicio de la mezcla.

El cemento para hueso según la presente invención muestra unas propiedades muy elevadas en todas las direcciones de tensión, y en particular el aditivo de metal mejora la resistencia compresiva.

En todos los casos, los materiales excedieron los límites requeridos por las regulaciones y por lo tanto, desde un punto de vista mecánico, se sitúa enteramente dentro de la clase de cementos para hueso.

La temperatura de polimerización se incrementa en el material de tántalo a pesar de que está sustancialmente por debajo de los valores requeridos por los estándares.

Debe destacarse que el cemento para hueso según la invención se puede utilizar ventajosamente para intervenciones quirúrgicas en vertebroplastia mediante una inyección percutánea in situ del cemento o incluso en intervenciones quirúrgicas de osteosíntesis en las que se necesitan una radio-opacidad y unas propiedades mecánicas superiores.

Claims

1. Cemento para hueso acrílico radio-opaco para utilización ortopédica, que comprende una fase sólida compuesta esencialmente por un polvo de por lo menos un polímero basado en poliacrilato de metilo, un iniciador de polimerización libre de radicales y un material radio-opacificador, y una fase líquida compuesta sustancialmente por una mezcla de por lo menos un monómero, un acelerador y un estabilizador, siendo dicha fase sólida capaz de endurecerse al ser mezclada con dicha fase líquida de manera que proporciona una matriz de cemento para hueso, en el que dicho material radio-opacificador comprende partículas de metales que presentan un peso molecular igual o superior a 130 Daltons, sus mezclas, sus aleaciones o sus compuestos, cuyas partículas están recubiertas con una capa de recubrimiento de un polímero que es compatible con dicha matriz, caracterizado porque dichas partículas de metal comprenden unas partículas de tántalo y/o tungsteno, dicha capa de polímero de recubrimiento recubre cada una de dichas partículas de metal para protegerlas de la exposición al oxígeno, dicha capa de recubrimiento está dimensionada de tal modo que no se disuelve completamente en dicha fase líquida durante la polimerización de dicho cemento para hueso de manera que mantiene sus propiedades de barrera para el oxígeno.

2. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos metales de alto peso molecular se seleccionan de modo que presenten un contenido de oxígeno inferior a 300 ppm en peso.

3. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa de recubrimiento de dichas partículas de metal es un polímero basado en poliacrilato de metilo.

4. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque cada partícula individual de metal no recubierta presenta un diámetro medio comprendido entre 1 \mum y 100 \mum.

5. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque cada partícula individual de metal recubierta presenta un diámetro medio comprendido entre 1 \mum y 150 \mum.

6. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha capa de polímero de recubrimiento cubre un agregado de partículas de metal nanométricas sintetizadas previamente.

7. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 6, caracterizado porque dichas partículas de metal de dicho agregado presentan un diámetro medio comprendido entre 25 nm y 1000 nm.

8. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque el peso molecular del polímero de recubrimiento de dichas partículas que es compatible con dicho cemento para hueso está comprendido entre 20.000 y 800.000 Dalton.

9. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque el peso molecular del polímero de recubrimiento de dichas partículas que es compatible con dicho cemento para hueso está comprendido entre 300.000 y 800.000 Dalton.

10. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 1, caracterizado porque la relación de peso entre el metal contenido en dichas partículas y su polímero de recubrimiento está comprendido entre 95:5 y 70:30.

11. Cemento acrílico para hueso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cantidad del material radio-opacificador está comprendida entre el 1% y el 20% en peso, en relación con dicha fase sólida.

12. Cemento acrílico para hueso según la reivindicación 11, caracterizado porque la cantidad del material radio-opacificador está comprendida preferentemente entre el 2% y el 5% en peso, en relación con dicha fase sólida.

13. Cemento acrílico para hueso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha fase sólida comprende además una o más sustancias farmacológicamente activas.

14. Cemento acrílico para hueso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha fase sólida y dichas partículas radio-opacas recubiertas están contenidas en el mismo embalaje.

15. Cemento acrílico para hueso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha fase sólida y dichas partículas radio-opacas recubiertas están contenidas en embalajes separados.

16. Cemento acrílico para hueso según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha fase sólida comprende poliacrilato de metilo, poli(metacrilato de metilo/estireno), poli(metacrilato de butilo) y sus copolímeros.

17. Procedimiento para la preparación de un cemento para hueso acrílico radio-opaco para utilización ortopédica, que comprende las etapas siguientes:

- preparación de una fase sólida compuesta esencialmente por un polvo de por lo menos un polímero basado en poliacrilato de metilo, un iniciador de polimerización libre de radicales y un material radio-opacificador;

- preparación de una fase líquida compuesta por una mezcla de por lo menos un monómero, un acelerador y un estabilizador,

- mezcla de dicha fase sólida con dicha fase líquida de manera que se produce una polimerización de tal modo que se obtiene una matriz de cemento para hueso;

- en el que el material radio-opacificador se obtiene mediante la preparación de un polvo de partículas de metal de peso molecular igual o superior a 130 Dalton, sus mezclas, sus aleaciones y sus compuestos, comprendiendo dichas partículas de metal partículas de tántalo y/o tungsteno, y recubriendo dichas partículas con una capa de un polímero que es compatible con dicha matriz, seleccionándose dicha capa de polímero de recubrimiento de tal modo que dichas partículas de metal queden protegidas de la exposición al oxígeno, estado dicha capa de recubrimiento del polímero dimensionada de tal modo que no se disuelva completamente en dicha fase líquida de modo que mantiene sus propiedades de barrera para el oxígeno.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque dichas partículas de metal, antes de ser recubiertas, se someten a una etapa de eliminación de su capa de superficie.

19. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque dicha capa de recubrimiento de dichas partículas de metal se obtiene mediante la adición de dicho polímero, disuelto en solventes orgánicos miscibles en agua, en una dispersión acuosa de dichas partículas de metal radio-opaco, seguida de la evaporación y el secado de dichos solventes.