ES2306831T3 - Hueso artifical y soporte de ingenieria tisular. - Google Patents

Abstract

Un hueso artificial incluyendo un cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio que tiene una pluralidad de poros esféricos o en forma de ameba que están distribuidos tridimensionalmente por toda una región del cuerpo poroso, están interconectados uno con otro, y cada uno tiene un diámetro del orden de 0,01 mum a 2000 mum, teniendo el cuerpo poroso una estructura porosa en que un volumen total "A" de poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 mum o más de una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso representa 5% o más en base a todo el volumen del cuerpo poroso y el volumen total "A" representa 25% o más en base a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 mum o más en el cuerpo poroso, o una estructura porosa en que un volumen total de los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de "B" mum o más de una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso entre los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 5 mum o más se define como "C", y un valor máximo de dC/dB diferencial se deriva en la condición de: B > 100 mum.

Description

Hueso artificial y soporte de ingeniería tisular.

La presente invención se refiere a un hueso artificial y a un soporte de ingeniería tisular.

Es conocido en la técnica de la cirugía plástica emplear injerto óseo autogenético como un método ortodoxo en la restauración de hueso defectuoso. El injerto óseo autogenético se considera altamente fiable habida cuenta de su experiencia operativa en el pasado, pero este injerto óseo autogenético va acompañado de varios problemas consistentes en que la cantidad de hueso recuperable es limitada, el hueso sano es invadido debido a la recogida de hueso, y la operación del trasplante dura relativamente mucho tiempo.

A causa de estos problemas, en los últimos años se ha desarrollado un método de emplear un hueso artificial, donde se emplea un cuerpo poroso conteniendo fosfato cálcico como un componente principal como el hueso artificial. Este método de emplear un hueso artificial se emplea ahora ampliamente como medio de superar dichos problemas implicados en el injerto óseo autogenético.

El hueso vivo contiene, como un componente principal, fosfato cálcico como un componente inorgánico. El compuesto de fosfato cálcico tiene generalmente la propiedad de conducir hueso, que es la naturaleza de las células vivas de formar hueso aprovechando el compuesto de fosfato cálcico. Consiguientemente, el hueso artificial está diseñado generalmente para formar un material poroso conteniendo el compuesto de fosfato cálcico como un componente principal y constituye una estructura ósea en todo el material poroso.

Las características del material poroso para constituir el hueso artificial son muy importantes para permitir que la estructura ósea se forme rápidamente en toda la región de la reparación porción, en particular la porción interior o de núcleo o el hueso artificial. Por ejemplo, la publicación de patente japonesa (Kokai) número 2000-302567 describe un cuerpo poroso de fosfato cálcico que tiene poros interconectados, siendo un diámetro medio de las porciones interconectadas de los poros 50 \mum o más y siendo un diámetro medio del poro 150 \mum o más.

La publicación de patente internacional número WO 02/076522 A1 describe un material de hueso artificial formado con poros que tienen tamaños del orden de 50 a 1000 \mum. Sin embargo, la mera presencia de poros de grandes dimensiones en un material de hueso artificial no es suficiente para lograr la deseada penetración celular en la práctica.

La Patente de Estados Unidos número 6.316.091 describe un método de preparar sucedáneos óseos sintéticos con porosidad controlada. En este caso, el material sintético base tiene poros del orden de 100 a 800 \mum de diámetro con porciones de interconexión que tienen un diámetro de 0,1 a 0,8 veces el tamaño del poro. De nuevo, sin embargo, estos parámetros solos no bastan para proporcionar la deseada penetración celular. Se aplican comentarios similares con respecto al implante de hueso sintético descrito en la publicación de patente internacional número WO 00/45867.

La presente invención se refiere al problema de probar un hueso artificial mejorado que exhibe buena penetración celular. La presente invención proporciona un hueso artificial que tiene las características expuestas en la reivindicación 1 y un soporte de ingeniería tisular y que tiene las características expuestas en la reivindicación 6. Las características preferidas de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Según un aspecto de la presente invención, se facilita un hueso artificial incluyendo un cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio que tiene una pluralidad de poros que están distribuidos tridimensionalmente por toda una región del cuerpo poroso incluyendo su superficie y cada uno tiene un diámetro del orden de 0,01 \mum a 2000 \mum, y porciones de interconexión que están formadas entre poros contiguos, interconectan una pluralidad de poros existentes en una superficie del cuerpo poroso, y cada uno tiene un diámetro de 100 mm o más.

Este hueso artificial se puede emplear preferiblemente como un soporte de ingeniería tisular.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se facilita un hueso artificial incluyendo un cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio que tiene una pluralidad de poros esféricos o en forma de ameba que están distribuidos tridimensionalmente por toda una región del cuerpo poroso, están interconectados uno con otro, y cada uno tiene un diámetro del orden de 0,01 mm a 2000 \mum, teniendo el cuerpo poroso una estructura porosa en que un volumen total "A" de poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 \mum o más desde una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso representa 5% o más en base a un volumen total del cuerpo poroso y el volumen total "A" representa 25% o más en base a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 \mum o más en el cuerpo poroso, o una estructura porosa en que un volumen total de los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de "B" \mum o más desde una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso entre los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 5 \mum o más se define como "C", y un valor máximo de dC/dB diferencial se deriva bajo una condición de: B > 100 \mum.

En este hueso artificial, se puede incorporar al menos una sustancia seleccionada del grupo que consta de BMP, FGF, TGF-\beta, PDGF, VEGF, IGF, HGF, PTH y estrógeno en el cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio.

Además, según un tercer aspecto de la presente invención, se facilita un soporte de ingeniería tisular que es capaz de incorporar con ingeniería tisular células vivas, e incluye un cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio que tiene una pluralidad de poros esféricos o en forma de ameba que están distribuidos tridimensionalmente por toda una región del cuerpo poroso, están interconectados uno con otro, y cada uno tiene un diámetro del orden de 0,01 \mum a 2000 \mum, teniendo el cuerpo poroso una estructura porosa en que un volumen total "A" de poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 \mum o más desde una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso representa 5% o más en base a un volumen total del cuerpo poroso y el volumen total "A" representa 25% o más en base a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 \mum o más en el cuerpo poroso, o una estructura porosa en que un volumen total de los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de "B" \mum o más desde una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso entre los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 5 \mum o más se define como "C", y un valor máximo de dC/dB diferencial se deriva bajo una condición de: B > 100 \mum.

Además, según un cuarto aspecto de la presente invención, se facilita un hueso artificial donde en dicho soporte de ingeniería tisular se incorpora al menos un tipo de célula seleccionado del grupo que consta de célula madre, aunque se excluyen células embriónicas pluripotenciales humanas, célula de médula anaplásica, osteoblasto, célula precursora de osteoblasto, osteoclasto y célula precursora de osteoclasto.

En dicho hueso artificial, la cerámica a base de fosfato de calcio se puede seleccionar preferiblemente del grupo que consta de fosfato \beta-tricálcico, hidróxido de apatita, cerámica incluyendo fosfato \beta-tricálcico y hidróxido de apatita, y vidrio cristalizado.

Este resumen de la invención no describe necesariamente todas las características necesarias de modo que la invención también puede ser una combinación secundaria de estas características descritas.

La invención se puede entender más completamente por la descripción detallada siguiente tomada en unión con los dibujos acompañantes, donde:

La figura 1 es una fotografía de microscopio electrónico de exploración (SEM) que ilustra el macroporo de un cuerpo poroso \beta-TCP obtenido según el ejemplo 1.

Y la figura 2 es una fotografía de microscopio electrónico de exploración (SEM) que ilustra el microporo de un cuerpo poroso \beta-TCP obtenido según el ejemplo 1.

Ahora se describirán varias realizaciones de la presente invención.

El hueso artificial según una realización de la presente invención contiene un cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio como un componente principal.

Como ya es conocido, a causa del hecho de que los compuestos de fosfato cálcico están provistos de propiedad de formación de hueso, los compuestos de fosfato cálcico se han empleado convencionalmente como un componente de hueso artificial. Entre los compuestos de fosfato cálcico, el hidróxido de apatita (HAP) y el fosfato \beta-tricálcico tienen una propiedad más excelente de formación de hueso y por lo tanto son preferibles para uso como un componente del hueso artificial.

Entre ellos, \beta-TCP no solamente tiene una propiedad de formación de hueso especialmente excelente, sino que también está provisto de características que permiten que el \beta-TCP sea absorbido en tejido óseo. A saber, debido a las características de \beta-TCP, cuando el \beta-TCP se usa para formar un tejido óseo, el osteoblasto aprovecha el \beta-TCP para generar hueso nuevo y al mismo tiempo, el \beta-TCP puede ser absorbido por el osteoclasto, permitiendo así que la porción de prótesis sea sustituida con el tiempo por hueso autogenético. Por lo tanto, el \beta-TCP es un material óptimo para uso como un componente del hueso artificial según la presente invención.

La conducción y bioabsorbilidad de hueso de los compuestos de fosfato cálcico varían en gran medida dependiendo de su proceso de fabricación. Así, el \beta-TCP deberá ser preferiblemente uno que se pueda obtener usando, como una materia prima en polvo, fosfato \beta-tricálcico en polvo que se sintetiza por medio de un método mecanoquímico donde la materia prima en polvo se pulveriza en húmedo.

El \beta-TCP en polvo así obtenido se mezcla con agua, un defoculante y un surfactante para formar una pasta que posteriormente se seca y sinteriza para formar un cuerpo cerámico poroso.

A continuación, se explicarán las características de porosidad de dicho cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio.

El cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio a usar para constituir un hueso artificial o un soporte de ingeniería tisular según una realización de la presente invención se tiene que formar a partir de una estructura donde una pluralidad de poros esféricos o en forma de ameba que tiene un diámetro del orden de 0,01 \mum a 2000 \mum, más preferiblemente de 0,1 \mum a 1000 \mum están distribuidos tridimensionalmente e interconectados uno con otro en toda la región del cuerpo poroso. Por la expresión "poros esféricos" se entiende un grupo de poros donde gran número de poros esféricos están interconectados uno con otro, y por la expresión "poros en forma de ameba" se entiende poros donde cada uno de los poros es alargado justo como una ameba.

En este cuerpo poroso, los poros que tienen un mayor diámetro y que caen en el lado de los macroporos, son útiles para la intrusión de células así como para la neogénesis de vasos sanguíneos después del implante de hueso artificial, mientras que los poros que tienen un diámetro más pequeño y que caen en los lados de los microporos, son útiles para mejorar la afinidad del cuerpo poroso a células así como para dar estimulación química (microelución de iones, etc) al entorno.

A propósito, el cuerpo cerámico poroso a emplear en una realización de la presente invención contiene una pluralidad de poros interconectados cuyos diámetros están distribuidos de 0,01 \mum a 2000 \mum, mientras que el cuerpo cerámico poroso que se ha empleado convencionalmente como un hueso artificial, incluye una pluralidad de poros interconectados cuyos diámetros son generalmente mayores de 150 \mum. Por lo tanto, el cuerpo cerámico poroso a emplear en una realización de la presente invención se puede distinguir fundamentalmente del cuerpo cerámico poroso convencional por el hecho de que sus poros interconectados están distribuidos también a un lado mucho más pequeño del tamaño del poro.

Además, con el fin de lograr efectivamente la formación de hueso y la absorción de material óseo en el empleo del cuerpo cerámico poroso como un hueso artificial y también con el fin de lograr efectivamente la formación de un compuesto con células cultivadas en el empleo del cuerpo cerámico poroso como un soporte de ingeniería tisular, el cuerpo cerámico poroso tiene que tener una estructura donde una cantidad suficiente de poros abiertos que están interconectados uno con otro a través de porciones de interconexión que tienen un diámetro suficientemente grande, tienen que estar distribuidos en toda la región del cuerpo cerámico poroso, es decir, desde la superficie exterior a la porción de núcleo del cuerpo cerámico poroso.

A saber, es importante que este cuerpo cerámico poroso esté provisto de poros que estén interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 \mum o más y que estén distribuidos en toda la región del cuerpo poroso, es decir, desde la porción de núcleo a la porción de superficie exterior del cuerpo poroso. Por la expresión "porción(es) de interconexión" se entiende una unión o porciones de unión formadas entre poros contiguos y que tienen un diámetro más pequeño que el diámetro de poros. Por lo tanto, con el fin de permitir que células vivas invadan las porciones de interconexión, es importante asegurar que las porciones de interconexión tengan un diámetro suficientemente grande.

Por lo tanto, el cuerpo cerámico poroso a emplear en una realización de la presente invención deberá estar construido preferiblemente de tal manera que un volumen total "A" de poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 \mum o más en toda la región del cuerpo poroso represente 5% o más, preferiblemente 10% o más en base a todo el volumen del cuerpo poroso, y que el volumen total "A" representa 25%, o más, preferiblemente 30% o más en base a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 \mum o más en el cuerpo poroso. Si el volumen total "A" es menos que 5% de todo el volumen del cuerpo poroso, la cantidad de poros que hacen posible que las células los invadan, sería demasiado pequeña, de modo que puede ser difícil generar suficientemente la formación de hueso, dando lugar a consecuencias indeseables.

Además, si el volumen total "A" es menos de 25% en base a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 \mum o más en el cuerpo poroso, la cantidad de poros que hacen posible que las células los invadan, sería demasiado pequeña, de modo que puede ser difícil generar suficientemente la formación de hueso, dando lugar a consecuencias indeseables.

Alternativamente, el cuerpo cerámico poroso a emplear en una realización de la presente invención deberá estar construido preferiblemente de tal manera que cuando un volumen total de los poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de "B" \mum o más en toda la región del cuerpo poroso entre los poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 5 \mum o más se define como "C", un valor máximo del dC/dB diferencial se deriva bajo una condición de: B > 100 \mum.

Este dC/dB diferencial indica los cambios del volumen total de los poros interconectados con relación a los cambios de diámetro de las porciones de interconexión y significa que su curva tiene un pico en la región donde el valor de 13' excede de más de 100 \mum.

En el caso de la estructura porosa donde un valor máximo del dC/dB diferencial puede ser derivado bajo una condición donde B no es superior a 100, la cantidad de poros que tienen un diámetro de 100 \mum o más en la distribución diametral de porciones de interconexión sería insuficiente y por lo tanto indeseable.

Es posible, mediante el empleo de dicho cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio, obtener un hueso artificial que sea capaz de permitir que células vivas invadan suavemente el cuerpo poroso, de optimizar la afinidad del cuerpo poroso con las células vivas, y de lograr rápidamente la formación de hueso hasta la porción de núcleo del cuerpo poroso.

Al objeto de promover la rápida formación de hueso, un factor de crecimiento para promover la formación de hueso, un factor de crecimiento celular, hormona, etc, se puede incorporar en dicho cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio. Aunque no hay limitación particular a condición de que la sustancia de incorporación funcione como un factor que sea capaz de promover la formación de hueso, se puede incorporar BMP, FGF, TGF-\beta, PDGF, VEGF, IGF, HGF, PTH y estrógeno en dicho cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio.

Además, cuando dicho cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio se emplea como un soporte de ingeniería tisular, el cuerpo poroso es ventajoso con respecto a que las células cultivadas puedan entrar rápidamente en el cuerpo poroso. En particular, cuando células vivas que son capaces de contribuir a la formación de hueso, el remodelado de hueso, y el metabolismo de hueso se incorporan a dicho cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio, es posible obtener un hueso artificial excelente. No hay ninguna limitación particular en cuanto a las células de incorporación, a condición de que sean capaces de contribuir la formación de hueso, el remodelado de hueso, y el metabolismo de hueso. Por ejemplo, es posible emplear, como células de incorporación, células madre, aunque se excluyen las células embriónicas pluripotenciales humanas, célula de médula anaplásica, osteoblasto, célula precursora de osteoblasto, osteoclasto y célula precursora de osteoclasto. Las células madre a incorporar pueden ser las que se originan a partir de médula ósea o sus varios tipos.

A continuación se exponen los varios ejemplos de la presente invención, que explican específicamente los efectos de la presente invención.

Ejemplo 1

Este ejemplo ilustra un ejemplo de fabricación de un cuerpo poroso a obtener mediante el empleo de \beta-TCP como cerámica a base de fosfato de calcio.

La síntesis del \beta-TCP se realizó por medio del método mecanoquímico como sigue. A saber, se pesaron carbonato de calcio en polvo y calcio hidrógeno fosfato dihidrato en polvo en una relación molar de 1:2 y colocaron, conjuntamente con agua pura, en un depósito de molino de bolas. Entonces, la mezcla resultante se pulverizó en un molino de bolas durante aproximadamente todo el día para obtener una pasta. La pasta resultante se secó a una temperatura de aproximadamente 80ºC y posteriormente se sinterizó a una temperatura de aproximadamente 750ºC, obteniendo así polvo que se halló que era un \beta-TCP de alta pureza que tenía una excelente propiedad de sinterización.

Posteriormente se añadió agua, un agente defloculante a base de acrilato de amonio y un surfactante a base de polioxietilen alquilfenil éter a este \beta-TCP en polvo y agitó para preparar una pasta de espuma. La pasta de espuma resultante se dejó secar y posteriormente sinterizó a una temperatura de 1050ºC para obtener un cuerpo poroso \beta-TCP.

En las figuras 1 y 2 se muestran fotografías de este cuerpo poroso \beta-TCP, que se obtuvieron por medio de microscopio electrónico de exploración (SEM). La figura 1 representa los macroporos y las porciones de interconexión que se ilustran con una ampliación de 40 aumentos y la figura 2 representa los microporos que se ilustran con una ampliación de 10.000 aumentos.

Se evaluaron las características de los poros de este cuerpo poroso. Ante todo, se midieron el peso y el volumen del cuerpo poroso. Entonces se calculó la porosidad del cuerpo poroso haciendo uso de estos valores así medidos, hallando que su porosidad era 75%. Además, como se representa en la figura 1, se confirmó, mediante observación usando SEM, la existencia de gran número de poros como macroporos teniendo cada uno un diámetro del orden de 100 a 400 \mum.

La propiedad de interconexión de poros medida desde entornos exteriores se midió haciendo uso de un método de inyección de mercurio. Debido a la exactitud de la medición del método de inyección de mercurio, 100 \mum es el límite superior en la evaluación del diámetro de las porciones de interconexión. Por lo tanto, es posible, dentro de este rango de evaluación, medir la relación entre el diámetro de las porciones de interconexión y el volumen de todos los poros que están en comunicación, a través de porciones de interconexión que tienen un diámetro mayor que dicho valor, con los poros exteriores. El volumen de todos los poros que están interconectados a través de porciones de interconexión que tienen un diámetro superior a 100 \mum puede ser determinado por una diferencia entre la porosidad y la cantidad de mercurio inyectado.

La medición de la propiedad de interconexión de poros del cuerpo poroso por medio del método de inyección de mercurio se realizó de tal manera que una muestra se secó en vacío durante 5 horas a una temperatura de 110ºC como un pretratamiento y la muestra secada se sacó del horno de secado y dejó enfriar espontáneamente durante aproximadamente 30 minutos. La medición se realizó usando Autopore IIIS 420 (denominación comercial: Micromerities Co., Ltd.). Como resultado, la relación entre el diámetro de las porciones de interconexión y el volumen de poros por unidad de volumen (1 ml) del cuerpo poroso se halló como se muestra en la tabla 1 siguiente.

TABLA 1

1

Por los resultados expuestos en la tabla 1 anterior se verá que un volumen total 'A' de poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 \mum o más en toda la región del cuerpo poroso era 0,24 ml por unidad de volumen del cuerpo poroso, que era equivalente a 24% por unidad de volumen (1 ml) del cuerpo poroso. Además, se admitió claramente que la relación del volumen total "A" a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 \mum o más en el cuerpo poroso era 30% o más.

Además, es claro que cuando un volumen total de los poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de "B" \mum o más en toda la región del cuerpo poroso entre los poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 5 \mum o más en toda la región del cuerpo poroso se define como "C", un valor máximo del dC/dB diferencial se podría derivar bajo una condición de: B > 100 \mum.

Ejemplo 2

El cuerpo poroso de \beta-TCP (denominado aquí una muestra "a") que se fabricó en el ejemplo 1, se implantó para formar el fémur de un conejo para evaluar por ello el cuerpo poroso de \beta-TCP. Como un control, el \beta-TCP en polvo preparado de la misma manera que en el ejemplo 1 por medio de método mecanoquímico se mezcló con un surfactante a base de glicerina para obtener una mezcla. Utilizando esta mezcla, se fabricó un cuerpo poroso (aquí denominado una muestra "b") por medio del mismo método de formación de espuma en húmedo que el empleado en la preparación de la muestra "a" e igualmente se implantó para formar el fémur de un conejo, con el fin de evaluar por ello el cuerpo poroso.

A propósito, se halló que esta muestra "b" tenía una porosidad de 75% que era la misma que la de la muestra "a" y un tamaño del poro del orden de 100 a 300 \mum observado por medio de SEM. Sin embargo, cuando la propiedad de interconexión de los poros se evaluó haciendo uso del método de inyección de mercurio, el valor "A" ilustrado en el ejemplo 1 se consideró muy pequeño (menos de 10% del volumen de poros) y el valor máximo de dC/dB se derivó cuando B era 5 \mum, indicando así pobre propiedad de interconexión de los poros.

Además, una porción defectuosa que tiene un diámetro de 5 mm y una longitud de 8 mm se formó en el cóndilo del fémur de una coneja de 3 kg de peso, y posteriormente se implantó una muestra de hueso artificial del mismo tamaño que el descrito anteriormente para formar esta porción defectuosa. Como control, se formó una porción defectuosa del mismo tamaño que el descrito anteriormente en el fémur del conejo y se dejó sin llenar con hueso artificial. Dos semanas, cuatro semanas y seis semanas después, se quitó la porción de prótesis de cada muestra y se preparó y evaluó una muestra no limpia. Además, se midió la relación de área de hueso neogenético (hueso nuevo) y la relación de área del hueso artificial en cada una de las muestras.

Como resultado, en la muestra "a", la formación de hueso que se extendía desde la porción periférica hacia la porción de núcleo del hueso artificial se produjo en una primera etapa de un período de dos semanas y la formación de hueso se extendió hasta la porción de núcleo del hueso artificial en un período de cuatro semanas. En cambio, en el caso de la muestra "b", la formación de hueso se reconoció solamente en la porción periférica del hueso artificial en un período de cuatro semanas.

La relación de área de hueso neogenético (hueso nuevo) y la relación de área del hueso artificial de estas muestras se exponen en la tabla 2 siguiente.

TABLA 2

2

Mediante los resultados expuestos en la tabla 2 fue posible confirmar la rápida formación de hueso nuevo y el progreso de absorción del hueso artificial. Las razones de estos fenómenos se pueden atribuir presumiblemente al hecho de que la muestra "a" tenía excelente propiedad de interconexión de poros.

Ejemplo 3

Se incorporó un factor de crecimiento celular en el cuerpo poroso \beta-TCP (muestra "a") fabricado en el ejemplo 1. Como con respecto al factor de crecimiento celular, se empleó rh BMP-2 y disolvió en una solución tampón. Se dejó que la solución resultante penetrase en el cuerpo poroso con el fin de llenar el cuerpo poroso con la solución en una relación de 10 a 1000 \mug por 1 cm^{3} del cuerpo poroso. El cuerpo poroso resultante se secó en vacío o liofilizó, obteniendo así un hueso artificial.

Este hueso artificial se consideró de excelente afinidad con células vivas, y capaz de permitir que células vivas entrasen suavemente en la porción interior del hueso artificial. Al mismo tiempo, este hueso artificial se halló excelente al promover la propagación de células vivas.

Ejemplo 4

Se incorporaron células cultivadas en el cuerpo poroso \beta-TCP (muestra "a") que se fabricó en el ejemplo 1, y posteriormente se evaluó el cuerpo resultante. Como control, se incorporaron células cultivadas en la muestra "b" mostrada en el ejemplo 2 de la misma manera que la muestra "a" y posteriormente se evaluó el cuerpo resultante.

Ante todo, se recogieron células de médula ósea del fémur de ratones Fisher y posteriormente se sometieron a cultivo inicial durante 8 días utilizando el medio de cultivo MEM conteniendo 15% de FBS. A continuación, las células se pelaron tratándolas con tripsina y formaron una solución de células flotantes conteniendo las células en una concentración de 10^{6}/ml. Posteriormente se dejó que esta solución de flotación de células penetrase en los cuerpos porosos de \beta-TCP de las muestras "a" y "b", respectivamente. A continuación, se añadieron adicionalmente 10 mM de dexametasona, 10 mM de (\beta-glicerofosfato y 50 \mug/ml de ácido ascórbico a estos cuerpos porosos de de \beta-TCP para cultivar las células durante dos semanas. Entonces, los cuerpos porosos de \beta-TCP resultantes se implantaron respectivamente subcutáneamente en la parte trasera del ratón de Fisher para evaluar los cuerpos porosos.

Cuando se observaron estas muestras por medio de SEM antes de su implante subcutáneo, se halló que las células cultivadas habían penetrado en la porción de núcleo del cuerpo poroso en el caso de la muestra "a". En cambio, en el caso de la muestra "b", la penetración de las células cultivadas no pudo observarse. Además, cuatro semanas después del implante subcutáneo de las células cultivadas, se reconoció formación de hueso ectópico en la porción de núcleo del cuerpo poroso en el caso de la muestra "a", pero tal formación del hueso no se observó en el caso de la muestra "b".

A partir de dichos resultados se pudo confirmar que la muestra "a" tenía excelente propiedad de interconexión de poros y era capaz de dejar que células vivas entrasen suavemente en ellos incluso en vitro.

Claims (10)

1. Un hueso artificial incluyendo un cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio que tiene una pluralidad de poros esféricos o en forma de ameba que están distribuidos tridimensionalmente por toda una región del cuerpo poroso, están interconectados uno con otro, y cada uno tiene un diámetro del orden de 0,01 \mum a 2000 \mum, teniendo el cuerpo poroso una estructura porosa en que un volumen total "A" de poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 \mum o más de una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso representa 5% o más en base a todo el volumen del cuerpo poroso y el volumen total "A" representa 25% o más en base a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 \mum o más en el cuerpo poroso, o una estructura porosa en que un volumen total de los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de "B" \mum o más de una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso entre los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 5 \mum o más se define como "C", y un valor máximo de dC/dB diferencial se deriva en la condición de: B > 100 \mum.

2. El hueso artificial según la reivindicación 1, caracterizado porque la cerámica a base de fosfato de calcio se selecciona del grupo que consta de fosfato \beta-tricálcico, hidróxido de apatita, cerámica incluyendo fosfato \beta-tricálcico y hidróxido de apatita, y vidrio cristalizado.

3. El hueso artificial según la reivindicación 2, caracterizado porque la cerámica a base de fosfato de calcio se obtiene usando fosfato \beta-tricálcico en polvo que se sintetiza por medio de un método mecanoquímico.

4. El hueso artificial según la reivindicación 2, caracterizado porque la cerámica a base de fosfato de calcio se obtiene usando fosfato \beta-tricálcico en polvo que se sintetiza por medio de un método mecanoquímico, donde el Fosfato \beta-tricálcico en polvo se mezcla con agua, un defoculante y un surfactante para formar una pasta que posteriormente se seca y sinteriza para formar la cerámica a base de fosfato de calcio.

5. El hueso artificial según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos una sustancia seleccionada del grupo que consta de BMP, FGF, TGF-\beta, PDGF, VEGF, IGF, HGF, PTH y estrógeno se incorpora al cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio.

6. Un soporte de ingeniería tisular que es capaz de incorporar por ingeniería tisular células vivas, e incluye un cuerpo cerámico poroso a base de fosfato de calcio que tiene una pluralidad de poros esféricos o en forma de ameba que están distribuidos tridimensionalmente por toda una región del cuerpo poroso, están interconectados uno con otro, y cada uno tiene un diámetro del orden de 0,01 \mum a 2000 \mum, teniendo el cuerpo poroso una estructura porosa en que un volumen total "A" de poros que están interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 100 \mum o más de una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso representa 5% o más en base a un volumen total del cuerpo poroso y el volumen total "A" representa 25% o más en base a un volumen total de los poros que tienen un diámetro de poro de 10 \mum o más en el cuerpo poroso, o una estructura porosa en que un volumen total de los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de "B" \mum o más de una porción de núcleo a una porción de superficie exterior del cuerpo poroso entre los poros interconectados uno con otro a través de una porción de interconexión que tiene un diámetro de 5 \mum o más se define como "C", y un valor máximo de dC/dB diferencial se deriva bajo una condición de: B > 100 \mum.

7. El soporte de ingeniería tisular según la reivindicación 6, caracterizado porque la cerámica a base de fosfato de calcio se selecciona del grupo que consta de fosfato \beta-tricálcico, hidróxido de apatita, cerámica incluyendo fosfato \beta-tricálcico y hidróxido de apatita, y vidrio cristalizado.

8. El soporte de ingeniería tisular según la reivindicación 7, caracterizado porque la cerámica a base de fosfato de calcio se obtiene usando fosfato \beta-tricálcico en polvo que se sintetiza por medio de un método mecanoquímico.

9. El soporte de ingeniería tisular según la reivindicación 7, caracterizado porque la cerámica a base de fosfato de calcio se obtiene usando fosfato \beta-tricálcico en polvo que se sintetiza por medio de un método mecanoquímico, donde el fosfato \beta-tricálcico en polvo se mezcla con agua, un defoculante y un surfactante para formar una pasta que posteriormente se seca y sinteriza para formar la cerámica a base de fosfato de calcio.

10. Un hueso artificial donde al soporte de ingeniería tisular reivindicado en la reivindicación 6 se incorpora al menos un tipo de célula seleccionado del grupo que consta de célula madre mientras que se excluyen células embriónicas pluripotenciales humanas, célula de médula anaplásica, osteoblasto, célula precursora de osteoblasto, osteoclasto y célula precursora de osteoclasto.