ES2324350T3 - Implantes revestidos y metodos de revestimiento. - Google Patents

Abstract

Método que comprende: la formación de una primera capa de revestimiento derivada de una reacción de condensación de un alcóxido en un sustrato que tiene una dimensión adecuada para un implante, comprendiendo la primera capa de revestimiento un ligando que comprende un grupo cargado positivamente, y la formación de una segunda capa de revestimiento sobre la primera capa de revestimiento, comprendiendo la segunda capa de revestimiento un material con una propiedad que favorece la osteointegración.

Description

Implantes revestidos y métodos de revestimiento.

Esta invención fue realizada con apoyo del Gobierno de los Estados Unidos en virtud del contrato 1R43DE14927-01 otorgado por NIH/NIDCR. El Gobierno tiene ciertos derechos en la presente invención.

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Campo y antecedentes de la invención Implantes Médicos/dentales

Los implantes metálicos se utilizan ampliamente en aplicaciones médicas y dentales, tales como cirugías de cadera y rodilla ortopédicas y en cirugía dental. Cada año en los Estados Unidos se realizan más de dos millones de procedimientos ortopédicos y más de 10 millones de procedimientos de implante dental. Los implantes fallan debido a la mala osteointegración entre el implante y el hueso natural. Los implantes se hacen normalmente con materiales metálicos, siendo el titanio (Ti) y sus aleaciones los favoritos debido a su biocompatibilidad y a sus propiedades mecánicas. Para que los implantes funcionen con éxito, es necesario que se forme rápidamente una unión química directa entre el implante y el hueso y debe mantenerse durante muchos años, mientras que el implante está cargado. Sin embargo, los materiales metálicos no forman una unión química directa con el hueso. Con el fin de favorecer la osteointegración entre el implante metálico y el hueso, se incorpora una capa de material de desarrollo de la osteointegración en el implante. Los materiales cerámicos de fosfato de calcio son un ejemplo de materiales de revestimiento que favorecen la osteointegración. El revestimiento más popular de la familia de los fosfatos de calcio es la hidroxiapatita (HA), debido a su estabilidad química y a su osteoconductividad.

Entre los parámetros importantes en el comportamiento a largo plazo de los implantes revestidos con HA se incluyen al menos una fuerza de enlace revestimiento-sustrato aceptable y la bioestabilidad (es decir, una baja tasa de disolución del revestimiento). Con el fin de mejorar la fuerza de enlace revestimiento-sustrato (generalmente un metal) y otras propiedades, se han estudiado diversas técnicas de revestimiento para desarrollar revestimientos delgados (generalmente inferiores a 10 micras) de HA y otros fosfatos de calcio. La patente US 4.908.030 describe un método de formación de un revestimiento de HA delgado en un implante empleando el grabado iónico. La patente USA 5.817.326 describe un método en el que se endurecen una o más capas de HA sol-gel para densificar un implante de aleación de titanio, seguido de un proceso de implantación iónica sin línea a la vista, a fin de reforzar la adherencia del revestimiento de HA al sustrato. La patente US 5.543.019 describe un método de formación de una capa de revestimiento delgada en la superficie de un implante usando un proceso de pulverización de plasma. Otros métodos desarrollados incluyen la deposición por láser pulsado y la pulverización magnetrónica.

Otro enfoque para mejorar la capacidad de unión de un revestimiento de HA sobre un sustrato metálico es la deposición de un revestimiento compuesto, donde se introduce una fase metálica, ya sea para servir como capa intermedia o como segunda fase (continua o dispersa), en una matriz de HA. Por ejemplo, Dasarathy y col., en "Hydroxyapatite/metal composite coatings formed by electrocodeposition", J. Biomed. Mater. Res., 31, 81-89 (1996), describen un proceso de electrocodeposición para recubrir un revestimiento compuesto de cobalto/HA (Co/HA) sobre un sustrato de Ti con una fuerza de enlace de hasta 37 MPa. Utilizando la técnica de pulverización de plasma, Brossa y col., en "Adhesion properties of plasma sprayed hydroxyapatite coatings for orthopaedic prostheses", Bio-Med. Mater. Eng., 3, 127-136 (1993), y Nakashima y col., en "Hydroxyapatite coating on titanium-sprayed titanium implant", en Bioceramics 6, P. Ducheyne y D. Christiansen (eds.), Butterworth-Heinemann, Oxford, 1993, págs. 449-453, describen un revestimiento de doble capa que incluye una capa de HA en la parte superior de una precapa de Ti porosa sobre un sustrato de Ti. Se demostró que este revestimiento de doble capa supera a un revestimiento de HA monolítico en lo que se refiere a las propiedades de adhesión. La patente alemana "Coating of implants", Gruner, Heiko (Plasmainevent A.-G.) Ger. Offen. DE 3.516.411 (C1. C23C4/04) del 12 de noviembre de 1986, describe un revestimiento multicapa que comprende una precapa de Ti, una capa compuesta de Ti/HA y una sobrecapa de HA formada mediante deposición de plasma. Los implantes revestidos multicapa muestran una fusión rápida y estable entre el implante revestido y el hueso. En un sustrato Ti- -6Al - 4V Ferrari y col., en "Vacuum plasma spray deposition of titanium particle/glass-ceramic matrix biocomposites", J. Am. Ceram. Soc., 79, 1515-1520 (1996), pulverizaron con plasma un revestimiento compuesto de vidrio bioactivo reforzado con partículas de Ti que exhibió una fuerza de enlace mayor que la del revestimiento de vidrio bioactivo monolítico.

En los últimos años, los implantes de titanio puro se han convertido en la opción preferida sustituyendo a los implantes revestidos de fosfato de calcio debido a los serios inconvenientes de estos revestimientos de fosfato de calcio. La pulverización de plasma y el revestimiento obtenido por pulverización son dos técnicas fundamentales ampliamente utilizadas para revestimientos de HA. Estos métodos tienden a dar problemas en cuanto a la disolución del fosfato de calcio, a una tasa del 50 por ciento, en procesos de alta temperatura. Las diferentes fases de un no HA-calcio fosfato pulverizado sobre los implantes son de fácil disolución en una solución corporal. Al implante revestido de fosfato de calcio con estos métodos también le falla la estabilidad a largo plazo, con frecuencia debido a que se fractura por la interfaz revestimiento-titanio que parece producirse debido a la mala adherencia de la película de HA al sustrato metálico. Además, el plasma pulverizado y el revestimiento obtenido por pulverización tienden a producir revestimientos no uniformes cuando se aplican sobre una superficie irregular o porosa.

En consecuencia, existe la necesidad de un implante con una fuerza de enlace y una bioestabilidad mejoradas, así como de un método de formación de tales implantes para su utilización en aplicaciones ortopédicas y dentales. Además, la mayoría de los sistemas de implante de titanio disponibles comercialmente utilizan cierto grado de topografía superficial macroporosa en base a datos preclínicos y clínicos, ya que parece que una topografía superficial rugosa mejora la tasa y la velocidad de la integración funcional implante-tejido. Se necesita un revestimiento de conformación sobre la superficie rugosa del implante.

La US 2003/099762 describe un revestimiento multicapa para el revestimiento de implantes, tales como implantes dentales y ortopédicos, en concreto implantes metálicos. La primera capa comprende un revestimiento de unión de un material denso insoluble e inerte en los fluidos corporales. La segunda capa comprende apatita y un ligante. La primera capa protege los implantes metálicos de la corrosión, de la disolución de la apatita y de la reacción interfacial entre la apatita y el ligante. La apatita de la segunda capa es un agente bioactivo que puede osteounirse al tejido. El ligante permite ajustar el coeficiente de expansión térmica entre el revestimiento y el sustrato metálico.

Según la invención, se proporciona un método tal como se define en la reivindicación independiente 1 y un aparato tal como se define en la reivindicación independiente 12.

Otras características ventajosas de la invención se definen en las subreivindicaciones dependientes.

Se describe un método. En una realización, el método es adecuado para revestir material biocompatible, bioestable y material conductor óseo de la superficie de un implante metálico. Un método ilustrativo incluye la formación de una primera capa de revestimiento sobre una parte de un sustrato (por ejemplo, un material metálico) con una dimensión adecuada para un implante (por ejemplo un implante médico o dental) y la formación de una segunda capa de revestimiento sobre la primera capa de revestimiento, incluyendo la segunda capa de revestimiento un material con una propiedad que favorece la osteointegración.

Para un revestimiento multicapa tal como el descrito, la primera capa de revestimiento puede ser una única capa molecular, la cual puede reaccionar con la superficie de un implante metálico para favorecer o conseguir la unión química u otra adhesión. En una realización, la primera capa de revestimiento se obtiene con silanos trifuncionales alcóxidos (tales como alcoxisilanos), que tienden a formar una unión química con el implante metálico. El derivado reaccionado puede incluir un ligando cargado positivamente sobre una superficie de la capa o película formada. La segunda capa de revestimiento puede ser una capa de material de fosfato de calcio, tal como partículas de hidroxiapatita nanométricas, que puede unirse (por ejemplo, unión iónica) o de otra manera adherirse a la primera capa de revestimiento cargada positivamente. En una realización, la segunda capa de revestimiento se obtiene con una solución coloidal de nanopartículas de hidroxiapatita (HA) cargadas negativamente. Las nanopartículas cristalinas de hidroxiapatita cargadas negativamente tienden a formar una unión relativamente fuerte con la primera capa de revestimiento, cargada positivamente, mediante fuerzas de enlace iónico. La atracción con la primera cargada de revestimiento cargada positivamente puede también producir una carga negativa en la superficie de la segunda capa de revestimiento. También se describen métodos para inmovilizar los factores de inducción de crecimiento óseo en hidroxiapatita conductiva ósea que aceleran la fijación del implante al hueso.

También se describe un aparato. En una realización, el aparato incluye un sustrato de dimensión adecuada como implante para su utilización en una aplicación médica o dental. El sustrato puede ser un material metálico, tal como titanio, tantalio, cobalto, cromo y sus respectivas aleaciones. Debido a que puede ser conveniente, en una aplicación, para insertar o embeber (implante) el sustrato en el material óseo, el sustrato incluye un revestimiento superficial sobre una parte del mismo, por ejemplo en al menos la parte destinada o diseñada para estar en contacto con el hueso o con otro tejido. En una realización, el revestimiento superficial incluye al menos dos capas de revestimiento: una primera capa de revestimiento con una propiedad tal que se va a unir o adherir al sustrato, en concreto un sustrato metálico; y una segunda capa de revestimiento sobre la primera capa de revestimiento con una propiedad que favorece la osteointegración entre el aparato y el hueso u otro tejido. También se pueden añadir factores de inducción de crecimiento óseo, si es posible a la segunda capa de revestimiento.

Las características, realizaciones y ventajas adicionales se harán evidentes de las figuras y de la descripción detallada que se presenta a continuación.

Breve descripción de las figuras

Las características, aspectos y ventajas de las realizaciones se evidenciarán de la siguiente descripción detallada, reivindicaciones en anexo y figuras que se acompañan, donde:

Figura 1: ilustra esquemáticamente una sección transversal de una parte de un sustrato con múltiples capas de revestimiento sobre una superficie.

Figura 2: muestra una evaluación RT-PCR en estado estacionario de los niveles de ARNm de colágeno tipo I, osteopontina, osteocalcina, TO1, TO2 y TO3 en células estromiales de médula ósea de rata cultivadas en discos de Ti con superficies giradas, superficies de HA giradas, superficies grabadas en ácido y superficies grabadas en ácido y revestidas de HA. Se usó un gen constitutivo GAPDH como control interno.

Figura 3: muestra una prueba de colocación de implante el día 14 de la osteointegración in vivo en un fémur de rata (n = 6).

Descripción detallada de la invención

Se describe un aparato revestido y un método de revestimiento de un aparato. En una realización, un aparato adecuado es un implante médico/dental. En este contexto, se entiende por un implante un dispositivo destinado a ser colocado dentro de un cuerpo humano para conectar estructuras óseas (por ejemplo, un implante de cadera) o que sirve como pieza fija para una parte del cuerpo (por ejemplo, una pieza fija para un diente postizo). La Figura 1 muestra un aparato médico/dental que comprende un sustrato 10 de un material metálico. Materiales metálicos adecuados para implantes médicos/dentales incluyen titanio, tantalio, cobalto, cromo o sus respectivas aleaciones, aunque no se limita a los mismos. Una aleación adecuada de titanio es una aleación de titanio (Ti), aluminio (Al), vanadio (V) (por ejemplo, Ti-6% Al-4% V). El sustrato 10 comprende una superficie 15 (superficie superior tal como se mira) que puede o no tener una topografía irregular o que puede ser porosa (por ejemplo, macroporosa).

Con referencia a la Figura 1, sobreponiéndose a una parte de la superficie 15 del sustrato 10 aparece una primera capa de revestimiento 20, de, por ejemplo, un material con una propiedad tal que va a unirse, asociarse o adherirse al sustrato 10. Entre los materiales adecuados para la primera capa de revestimiento se incluyen aquellos obtenidos a partir de alcóxidos, aunque no se limitan a los mismos. Como ejemplo, la primera capa de revestimiento 20 se obtiene a partir de un alcóxido de fórmula general:

YR_{2}M(OR_{1})_{x-1}

donde

M

es uno de silicio (Si), titanio (Ti), boro (B), aluminio (Al), circonio u otro tipo de metal cerámico;

R_{1}

es un grupo alquilo, tal como metilo o etilo;

R_{2}

es un grupo orgánico, tal como un alquilo (por ejemplo metilo, etilo), piridin-benceno, benceno;

Y

es un grupo cargado positivamente, tal como un grupo amina (NH_{2}) o un metal (por ejemplo Fe, Ca, Mg); y

x

es el estado de valencia de M.

Un material adecuado para su utilización en la formación de la primera capa de revestimiento 20 es un silano multifuncional. Por ejemplo, un alcoxisilano multifuncional adecuado es un silano trifuncional, aminopropil-trimetoxisilano (APS). El APS tiende a unirse a un sustrato metálico a través de los grupos alcoxi y proporciona una superficie cargada positivamente gracias al ligando amino unido (sustrato-O-Si-R-NH^{+}).Un ejemplo de otro ligando cargado positivamente (YR_{2}) que puede ser adecuado es piridina-Fe.

En una realización, la primera capa de revestimiento 20 es una única capa molecular (una monocapa) que tiene, en este ejemplo, ligandos terminales cargados positivamente en una superficie del revestimiento (la superficie opuesta al sustrato 10). La primera capa de revestimiento 20 puede formarse sobre una parte de una superficie de un sustrato, incluyendo la totalidad de la superficie. Entre los métodos adecuados para formar una primera capa de revestimiento 20 se incluyen técnicas de revestimiento en húmedo, tales como inmersión y pulverización. Para el revestimiento por inmersión, una parte de la superficie del sustrato 10, incluida la totalidad de la superficie, se sumerge en una solución de alcóxido en presencia de un catalizador y un alcohol. El alcóxido puede entonces someterse a hidrólisis y a reacciones de condensación para formar una red (por ejemplo, una red polimérica) de la primera capa de control 20 sobre la superficie sumergida.

Con referencia a la Figura 1, sobre la primera capa de revestimiento 20 (superficie superior tal como se ve) existe una segunda capa de revestimiento 30. En una realización, la segunda capa de revestimiento 30 es un material que favorece la osteointegración entre el sustrato 10 y el material óseo (por ejemplo, material óseo humano). Un material adecuado es un material de fosfato de calcio tal como hidroxiapatita (HA). En una realización, la segunda capa de revestimiento 30 es una capa que incluye nanopartículas cristalinas de HA (por ejemplo, con un tamaño medio de partícula del orden de 10 y 100 nanómetros en promedio). Una fuente de nanopartículas de HA es Berkeley Advanced Biomaterials, Inc., San Leandro, California. Por ejemplo, BABI-HAP-N20^{TM} tiene un tamaño de partícula del orden de 20 nanómetros.

Las nanopartículas de HA pueden introducirse en la superficie del sustrato 10 (en la primera capa de revestimiento 20) en la forma de un coloide. Para formar un coloide, las nanopartículas de HA pueden combinarse (dispersarse) en solución con un disolvente y mezclarse a un pH del orden de entre 7 y 10. Una cantidad representativa de HA en un coloide es del orden del 0,15 por ciento en peso.

Las nanopartículas de HA de la segunda capa de revestimiento 30 tienen una propiedad que tiende a unirlas iónicamente a la primera capa de revestimiento 20, en concreto a ligandos cargados positivamente de la primera capa de revestimiento 20. La unión iónica crea un revestimiento "autoensamblado" (una combinación de la primera capa de revestimiento 20 y la segunda capa de revestimiento 30). Se puede crear una atracción de carga estática en la superficie de la segunda capa de revestimiento 30 entre los ligandos cargados positivamente y las nanopartículas cargadas negativamente. Utilizando nanopartículas de HA como material de la segunda capa de revestimiento 30, una capa delgada (por ejemplo, una monocapa) tiene fuertes propiedades de adhesión que favorecen la osteointegración.

Para formar un sustrato revestido tal como se ilustra en la Figura 1, en primer lugar la superficie del sustrato se limpia a fondo y se carga (por ejemplo, con carga negativa) mediante un proceso químico. La primera capa de revestimiento 20 se aplica entonces en una parte de la superficie del sustrato 10 mediante inmersión u otro proceso de revestimiento en húmedo. El endurecimiento de la primera capa de revestimiento 20 puede llevarse a cabo a temperatura ambiente en cuestión de minutos. En aquella realización donde la primera capa de revestimiento 20 se obtiene a partir de (APS), una monocapa puede proporcionar una distribución unidimensional uniforme de cationes en la superficie más externa de la primera capa de revestimiento 20. El sustrato 10 que incluye la primera capa de revestimiento 20 se sumerge después en una solución que incluye, en una realización, un coloide de HA, para formar la segunda capa de revestimiento 30 (por ejemplo, una capa aniónica de HA). Por ejemplo, el sustrato 10 puede sumergirse en una solución coloidal de HA durante varios minutos (por ejemplo, 10 minutos) y luego aclararse y endurecerse. La segunda capa de revestimiento 30 puede endurecerse a una temperatura desde temperatura ambiente hasta una temperatura de aproximadamente 100ºC. Para formar capas adicionales del material de la segunda capa de revestimiento (por ejemplo, múltiples capas de HA), se puede repetir el proceso. Un grosor representativo para la segunda capa de revestimiento 30 de una o más capas de HA es del orden de entre 10 nanómetros (por ejemplo, una capa) y 100 nanómetros. El revestimiento multicapa (por ejemplo, la primera capa de revestimiento 20 y la segunda capa de revestimiento 30) así formado puede tener una superficie cargada negativamente. Este revestimiento o película multicapa de autoensamblaje iónico también puede sintetizarse en prácticamente cualquier forma de implante y puede proporcionar un revestimiento de conformación sobre una superficie de metal rugosa (por ejemplo, titanio) que puede mantenerse con la capa de revestimiento.

En una realización, el método aplica un procesamiento sol-gel en un método de autoensamblaje para producir una escala nanométrica de un revestimiento ultrafino de fosfato de calcio (por ejemplo, HA) a una temperatura desde temperatura ambiente hasta 200ºC. Un revestimiento cristalino de HA formado como se ha descrito posee una alta biocompatibilidad y bioactividad. La naturaleza electrostática del revestimiento mejora la adherencia de una película de HA a las superficies del implante. Se cree que la adhesión se debe a un enlace químico inicial o principal entre la primera capa de revestimiento adyacente al implante metálico y la segunda capa unida iónicamente a la primera. En una realización, un proceso produce un revestimiento multicapa del orden de entre 10 nm y 200 nm de grosor.

Utilizando inicialmente un revestimiento superficial de fosfato de calcio (por ejemplo, HA) y osteoblastos aceleradores se puede generar una adhesión que reduce el tiempo de cicatrización durante la implantación, y debería beneficiar a aquellos pacientes con huesos defectuosos o con diseños de implante de soporte de carga pesada, para los que no son válidos los tratamientos actualmente disponibles. El revestimiento descrito también puede ser no tóxico en base a ensayos in vitro e in vivo. Los resultados de un revestimiento de APS (primera capa de revestimiento) y de HA (segunda capa de revestimiento) indican que los genes asociados a la formación ósea (col1, OPN, OCN) se expresaron igualmente en las condiciones ensayadas, mientras que los genes específicos del implante se sobrerregularon en discos revestidos de HA en una proporción del 50 por ciento.

Ejemplos Ejemplo 1 Hidroxiapatita (HA) - preparación del sol

Se utilizó un nanopolvo de HA (\sim 20 nm) para la formulación.

Preparación del sol de HA: Materiales: Babi-HAP-N20^{TM} (100 g de peso neto en hidróxido de amonio), éter, 2-metoxietanol y dH_{2}O. Añadir NaOH 1M y ajustar el pH entre 9 y 10. Retirar la solución transparente de la parte superior. Tomar el polvo de HA añadido en 2-metoxietanol (3 por ciento). Agitar ultrasónicamente durante 30 minutos a temperatura ambiente (RT) para hacer un coloide al 3 por ciento de HA.

Ejemplo 2 Preparación de un revestimiento autoensamblado

Limpieza de las superficies de los sustratos de Ti: Preparación de una solución Piraña: Añadir 45 ml de H_{2}O_{2} al 30 por ciento y, a continuación, 105 ml de H_{2}SO_{4} (3:7) al 100 por cien en un vaso de vidrio de 200 ml. La solución resultante se divide en 3 partes y se añade en tres botellas de vidrio de 60 ml. Los implantes comerciales se introducen en las soluciones respectivas. Las botellas se colocan después en un horno a 80ºC durante 1 hora. Se aclaran a fondo con Milli-Q H_{2}O. Se aclaran de nuevo con etanol absoluto. Se secan en el horno.

Modificación APS de la superficie Ti: Preparación de una solución de APS al 5 por ciento: añadir 3-aminopropiltrietoxisilano en tolueno puro. Sumergir los implantes en la solución de APS al 5 por ciento durante 15 horas a RT. Agitar ultrasónicamente durante 30 minutos en tolueno, metanol/tolueno (1:1) y metanol. Aclarar a fondo con agua Milli-Q para eliminar los residuos de APS. Secar a temperatura ambiente (RT) de 1 a 2 minutos y almacenar hasta su uso.

Agua alcalina: Añadir NaOH en agua Milli-Q y ajustar el pH a 10.

Ejemplo 3 Síntesis de una película ultrafina de hidroxiapatita

Sumergir los implantes de titanio modificados con APS en una solución de HA al 3 por ciento durante 10 minutos a RT. Aclarar con dH_{2}O alcalina. Endurecer a 100ºC durante 30 minutos.

Ejemplo 4 Prueba de percusión de corte cruzado para la resistencia a la tracción (adherencia) de una película ultrafina de HA sobre titanio

La adhesión de una película ultrafina de HA sobre titanio metálico se prueba con un kit de corte cruzado (Precisión Gage & Tool Co., Ohio). Brevemente, las muestras se colocan sobre una base firme a temperatura ambiente. Se selecciona una zona libre de manchas y de imperfecciones superficiales menores utilizando la herramienta de corte cruzado del kit para hacer cortes paralelos. Se hace un segundo corte a 90 grados y se centra en los cortes originales para crear una rejilla en la película. Colocar el centro de la cinta de prueba sobre la rejilla y alisarla en su lugar. Para un buen contacto con la película, frotar la cinta firmemente con una goma de borrar. Esperar unos 90 segundos y, a continuación, retirar la cinta. Agarrar el extremo libre y rápidamente tirar de él hacia uno mismo lo más cerca posible a un ángulo de 180 grados.

Utilizando la lupa de iluminación del kit, examinar la zona de la rejilla del revestimiento retirado. La adherencia del revestimiento se clasifica de acuerdo con la siguiente escala: 5B - nada del revestimiento sobre las cuadrículas de rejilla se separa; 4B - no más de aproximadamente la zona se separa; 3B - aproximadamente entre el 5 y el 15 por ciento de la zona se separa. 2B: aproximadamente entre el 15 y el 35 por ciento de la zona se separa. 1B: aproximadamente entre el 35 y el 65 por ciento de la zona se separa. 0B: la descamación es peor que en el Grado 1B.

Se obtuvo un grado 5B para el revestimiento formado tal y como se describe en los Ejemplos 1 a 3 sobre titanio metálico y mostró una adhesión muy fuerte para el revestimiento.

Ejemplo 5 Prueba de toxicidad celular del revestimiento nano-HA in vitro

Se utilizó un disco incluyendo un revestimiento formado tal como se ha descrito con referencia a los Ejemplos 1 a 3 para estudios de cultivo celular in vitro. Se utilizaron ratas Sprague-Dawley macho adultas (de entre aproximadamente 100 y 150 g de peso corporal) para aislar células estromiales de médula ósea (BMSC). Las BMSC se dividieron en 4 grupos y se cultivaron en la parte superior de un disco girado, un disco grabado en ácido, un disco revestido de HA girado y un disco grabado en ácido y revestido de HA. Las BMSC se mantuvieron en un medio de diferenciación osteoblástica convencional. Las BMSC proliferaron normalmente sobre las superficies de HA y no se observaron diferencias significativas entre los grupos durante el período experimental, lo que sugiere que el revestimiento formado tal como se ha descrito no presenta ninguna toxicidad celular. El cultivo se dio por terminado el día 14 y se cultivaron las BMSC para una preparación de ARN total. Se evaluó la expresión estado estacionario de los ARNm codificando proteínas de la matriz extracelular ósea y los genes asociados al implante mediante RT-PCR. La Figura 2 muestra una evaluación RT-PCR de los niveles de ARNm en estado estacionario del colágeno tipo I (col1), osteopontina (OPN), osteocalcina (OCN), TO1, TO2 y TO3 en células estromiales de médula ósea de ratas. Los niveles de expresión de estas especies de ARNm eran similares en estos grupos. La Figura 2 también muestra un gen constitutivo GAPDH que fue empleado como control interno.

Los resultados indican que los genes asociados a la formación ósea (col1, OPN, OCN) se expresaron igualmente entre la condición probada, mientras que los genes específicos de implante se sobrerregularon en los discos revestidos de HA en una proporción del 50 por ciento.

Ejemplo 6 Adherencia celular - Osteointegración in vivo

Se esterilizaron minibarras de Ti con o sin revestimiento de HA mediante radiación ultravioleta y se implantaron en el fémur de ratas Sprague-Dawley macho adultas de acuerdo con el método descrito anteriormente. El día 14, se recogieron los fémures y se sometieron a la prueba de colocación de implante. El implante de titanio revestido de HA mostró más de un 200 por ciento de aumento en el valor de colocación en comparación con el grupo sin revestir. Los resultados se ilustran en la Figura 3. Este hallazgo sugiere que una estructura revestida de HA como se describe en los Ejemplos 1 a 3 puede estimular positivamente la osteointegración. La rugosidad de la superficie revestida de HA era similar a la de la superficie del implante de titanio sin revestir (Tabla 1).

TABLA 1

1

En los párrafos anteriores se describen realizaciones específicas. La memoria y las figuras, en consecuencia, son consideradas como ilustrativas más que en un sentido restrictivo.

Claims (15)

1. Método que comprende:

la formación de una primera capa de revestimiento derivada de una reacción de condensación de un alcóxido en un sustrato que tiene una dimensión adecuada para un implante, comprendiendo la primera capa de revestimiento un ligando que comprende un grupo cargado positivamente, y

la formación de una segunda capa de revestimiento sobre la primera capa de revestimiento, comprendiendo la segunda capa de revestimiento un material con una propiedad que favorece la osteointegración.

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2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el sustrato es un material metálico y el material metálico se selecciona entre tantalio, cobalto, cromo, titanio, una aleación de cobalto, una aleación de cromo o una aleación de titanio.

3. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la formación de la primera capa de revestimiento comprende poner en contacto el sustrato con un alcóxido que tiene un ligando que comprende un grupo cargado positivamente.

4. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa de revestimiento comprende una superficie cargada positivamente.

5. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la formación de la segunda capa de revestimiento incluye poner en contacto el sustrato con una solución de revestimiento que comprende nanopartículas de hidroxiapa-
tita.

6. Método según la reivindicación 5, caracterizado porque la solución de revestimiento comprende una mezcla de disolventes que comprende un alcohol, dH_{2}O, éter y una base.

7. Método según la reivindicación 1, que comprende además el secado de la segunda capa de revestimiento a una temperatura desde temperatura ambiente hasta 100ºC.

8. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera capa de revestimiento comprende una única capa molecular.

9. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda capa de revestimiento comprende una única capa de nanopartículas de hidroxiapatita.

10. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque la segunda capa de revestimiento comprende una pluralidad de capas de partículas de hidroxiapatita nanométricas.

11. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque una superficie de la segunda capa de revestimiento está cargada negativamente.

12. Aparato que comprende:

un sustrato con una dimensión adecuada como implante médico o dental, y

un revestimiento sobre la superficie,

comprendiendo el revestimiento una primera capa de revestimiento derivada de una reacción de condensación de un alcóxido y que tiene un ligando que comprende un grupo cargado positivamente y una segunda capa de revestimiento sobre la primera capa de revestimiento, teniendo la segunda capa de revestimiento una propiedad que favorece la osteointegración.

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13. Aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque la primera capa de revestimiento tiene una propiedad que la une al sustrato.

14. Aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque la segunda capa de revestimiento comprende partículas de hidroxiapatita nanométricas.

15. Aparato según la reivindicación 12, caracterizado porque el alcóxido tiene la fórmula general:

YR_{2}M(OR_{1})_{x-1},

donde

M

se selecciona de entre silicio, titanio, boro, aluminio y circonio,

R_{1}

es un grupo alquilo,

R_{2}

es un grupo orgánico;

Y

es un grupo ligando cargado positivamente, y

x

es el estado de valencia de M.