ES2330823B2 - CO-CONTINUOUS HYBRID STRUCTURE FOR THE REGENERATION OF OSE DEFECTS. - Google Patents

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Abstract

Estructura híbrida co-continua para la regeneración de defectos óseos.Co-continuous hybrid structure for the regeneration of bone defects.

La presente invención describe un procedimiento para la obtención de un scaffold que consiste en una matriz porosa de PCL y un recubrimiento de hidroxiapatita que comprende: (i) preparar una disolución homogénea de PCL en una mezcla de dos disolventes, un disolvente de PCL, y un no-solvente de PCL, (ii) rellenar un molde con dicha disolución homogénea; (iii) enfriar la disolución homogénea hasta una temperatura inferior a la temperatura a la que se produce la separación de dos fases líquidas; (iv) tratamiento isotérmico; (v) solidificar ambas fases disminuyendo la temperatura; (vi) extraer el disolvente de PCL y el no-solvente de PCL, con un tercer disolvente; y (vii) deposición de HAp biomimética. El soporte es útil en aplicaciones de ingeniería tisular.The present invention describes a process to obtain a scaffold consisting of a porous matrix PCL and a hydroxyapatite coating comprising: (i) prepare a homogeneous solution of PCL in a mixture of two solvents, a PCL solvent, and a non-solvent of PCL, (ii) filling a mold with said homogeneous solution; (iii) cool the homogeneous solution to a temperature below the temperature at which the separation of two liquid phases occurs; (iv) isothermal treatment; (v) solidify both phases lowering the temperature; (vi) extract the solvent from PCL and the non-solvent PCL, with a third solvent; Y (vii) deposition of biomimetic HAp. The support is useful in tissue engineering applications.

Description

Estructura híbrida co-continua para la regeneración de defectos óseos.Co-continuous hybrid structure for the regeneration of bone defects.

Campo de la invenciónField of the Invention

La presente invención se encuadra dentro del campo de la ingeniería tisular, y más particularmente se refiere a un soporte macroporoso tridimensional, que comprende una matriz porosa de policaprolactona y un recubrimiento de hidroxiapatita biomimética. La invención se refiere asimismo al procedimiento de obtención de dicho soporte, así como al empleo del mismo en aplicaciones como la regeneración de tejido óseo.The present invention fits within the field of tissue engineering, and more particularly refers to a three-dimensional macroporous support, comprising a matrix polycaprolactone porous and a hydroxyapatite coating biomimetics The invention also relates to the process of obtaining such support, as well as its use in Applications such as bone tissue regeneration.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Debido al padecimiento de cánceres, accidentes o por degeneración ósea se puede producir una perdida masiva de tejido óseo, y dar lugar a la necesidad de un injerto óseo. Un injerto óseo ideal para reparar defectos óseos debería permitir a las células óseas crecer en el área afectada, para restaurar la función e integridad física del hueso. Hoy en día, los autoinjertos son la opción preferida para la reparación ósea porque son biocompatibles y no hay riesgo de trasmisión de enfermedades. Sin embargo, las limitaciones de los autoinjertos son la escasa cantidad de tejido obtenible, la doble operación necesaria para llevar a cabo el injerto, y la morbilidad en el sitio de extracción, generalmente asociado con molestias y sufrimiento para el paciente. Aloinjertos, que consistan en el injerto del tejido extraído del hueso de un cadáver, son también soluciones pero se descartan cada vez más por el riesgo de transmisión de enfermedades y de rechazo inmunológico.Due to the suffering of cancers, accidents or due to bone degeneration a massive loss of bone tissue, and give rise to the need for a bone graft. A Ideal bone graft to repair bone defects should allow bone cells grow in the affected area, to restore the function and physical integrity of the bone. Today, autografts they are the preferred option for bone repair because they are biocompatible and there is no risk of disease transmission. Without However, the limitations of autografts are low amount of tissue obtainable, the double operation necessary to carry out the graft, and morbidity at the site of extraction, usually associated with discomfort and suffering for the patient. Allografts, which consist of tissue grafting extracted from the bone of a corpse, they are also solutions but it increasingly rule out the risk of disease transmission and immunological rejection.

Para resolver los problemas asociados con los injertos óseos, muchos investigadores han intentado desarrollar sustancias artificiales que puedan servir de injerto óseo. En el estado de la técnica se definen las cualidades que debe poseer tal material para ser implantado exitosamente. Primero, el material debe ser biodegradable para que conforme el nuevo hueso vaya formándose pueda crecer en el sitio de injerto, puesto que éste va desapareciendo con el tiempo. Tanto el material como sus productos de degradación deben ser biocompatibles, para no presentar riesgo alguno para la salud del paciente. Segundo, el material debe mantener unas características mecánicas parecidas a las del hueso, para que las cargas trasmitidas en el implante favorezcan la remodelación del tejido óseo y la calcificación.To solve the problems associated with bone grafts, many researchers have tried to develop artificial substances that can serve as bone graft. At state of the art defines the qualities that such must possess material to be implanted successfully. First, the material must be biodegradable so that as the new bone goes forming can grow at the graft site, since it goes disappearing over time. Both the material and its products of degradation must be biocompatible, so as not to present a risk Some for the patient's health. Second, the material must maintain mechanical characteristics similar to those of bone, so that the loads transmitted in the implant favor the bone tissue remodeling and calcification.

Tercero, el material debe ser osteoconductivo, es decir, debe proporcionar a las células un soporte para adherirse y proliferar hasta colonizar todo el implante. Materiales osteoconductivos incluyen las cerámicas a base de fosfato cálcico, como la hidroxiapatita (componente natural inorgánico del hueso), el trifosfato de calcio o los biovídrios (Bioglass ®).Third, the material must be osteoconductive, that is, it must provide the cells with a support to adhere and proliferate until the entire implant is colonized. materials osteoconductive include calcium phosphate-based ceramics, such as hydroxyapatite (natural inorganic component of bone), the Calcium triphosphate or biovírios (Bioglass ®).

Las cerámicas y biovidrios son compatibles por el parecido de su estructura química con la del hueso nativo, sin embargo son difíciles de procesar, sobre todo en forma porosa, y no tienen la flexibilidad que otorga al hueso su parte orgánica, el colágeno, siendo muy rígidas y quebradizas. Además, las hidroxiapatitas sinterizadas son altamente cristalinas y no se degradan con facilidad, lo que a largo plazo puede impedir una regeneración completa del hueso.Ceramics and bioglasses are compatible by the similarity of its chemical structure with that of the native bone, without however they are difficult to process, especially in porous form, and not they have the flexibility that gives the bone its organic part, the collagen, being very rigid and brittle. In addition, the Sintered hydroxyapatites are highly crystalline and do not degrade easily, which in the long term can prevent a complete bone regeneration.

Polímeros biodegradables que despiertan mucho interés en el campo de la ingeniería tisular son por ejemplo la policaprolactona (PCL), el ácido poliláctico (PLA), el ácido poliglicólico (PGA), el ácido (láctico-co-glicólico), etc. Son fáciles de conformar y de trasformar, y se degradan a una velocidad que se puede adaptar al ritmo de regeneración del hueso. Aunque se puede sintetizar scaffolds a partir de ellos de forma sencilla y lograr que tengan buenas propiedades mecánicas, los polímeros puros no son ideales para este uso ya que no son muy osteoconductivos. El hueso neoformado no se adherirá o no crecerá bien en los materiales puros.Biodegradable polymers that wake up a lot interest in the field of tissue engineering are for example the polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), acid polyglycolic (PGA) acid (lactic-co-glycolic), etc. They are easy to shape and transform, and degrade at a speed which can be adapted to the bone regeneration rate. Although you can synthesize scaffolds from them easily and get them to have good mechanical properties, pure polymers  They are not ideal for this use since they are not very osteoconductive. The neoformed bone will not adhere or grow well in the pure materials

Debido a este hecho, lógicamente, la atención de las nuevas investigaciones realizadas se ha volcado sobre materiales compuestos (que a semejanza del hueso, que combina una fase orgánica, el colágeno, con una fase inorgánica, la hidroxiapatita), contengan a la vez polímero y cerámica. Para conseguir el material compuesto se incorporan partículas inorgánicas específicas de tamaño reducido a una matriz del polímero seleccionado. Además de una mejora de propiedades mecánicas debida al efecto reforzante de dichas partículas, se espera que crezca la bioactividad y la osteoconductividad del soporte. Diversos estudios han demostrado la viabilidad de este planteamiento (Biomaterials, in press; Fabrication of three-dimensional polycaprolactone/hydroxyapatite tissue scaffolds and osteoblast-scaffold interactions in Vitro, Lauren Shor, Selcuk Guceri, Xuejun Wen, Milind Gandhi, Wei Sun). Sin embargo, la cantidad de partículas que afloran a la superficie es bastante pequeña y el efecto osteoinductivo consecuentemente también lo es. Es por ello que se hace necesaria una cantidad de carga muy elevada para que este efecto sea significativo.Due to this fact, of course, the attention of the new investigations carried out has turned to composite materials (which, like bone, which combines an organic phase, collagen, with an inorganic phase, hydroxyapatite), contain both polymer and ceramic. To achieve the composite material specific inorganic particles of reduced size are incorporated into a matrix of the selected polymer. In addition to an improvement of mechanical properties due to the reinforcing effect of said particles, the bioactivity and osteoconductivity of the support is expected to grow. Various studies have demonstrated the feasibility of this approach (Biomaterials, in press; Fabrication of three-dimensional polycaprolactone / hydroxyapatite tissue scaffolds and osteoblast-scaffold interactions in Vitro , Lauren Shor, Selcuk Guceri, Xuejun Wen, Milind Gandhi, Wei Sun). However, the amount of particles that appear on the surface is quite small and the osteoinductive effect is consequently also so. That is why a very high amount of load is necessary for this effect to be significant.

Un procedimiento propuesto por Kokubo et al. [Biomaterials 27 (2006) 2907-2915- How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity? Tadashi Kokubo, Hiroaki Takadama] para cuantificar la osteoinductividad de un soporte es la inmersión en un fluido corporal simulado (disolución acuosa con la misma cantidad de electrolitos que el plasma sanguíneo). Una prueba de la osteoinductividad es haber conseguido la deposición en la superficie del material de una fase inorgánica a base de fosfato cálcico, parecida a la hidroxiapatita del hueso.A procedure proposed by Kokubo et al . [Biomaterials 27 (2006) 2907-2915- How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity? Tadashi Kokubo, Hiroaki Takadama] to quantify the osteoinductivity of a support is immersion in a simulated body fluid (aqueous solution with the same amount of electrolytes as the blood plasma). An osteoinductivity test is to have achieved the deposition on the surface of the material of an inorganic phase based on calcium phosphate, similar to the hydroxyapatite of the bone.

En numerosos trabajos se plantean procedimientos para que hidroxiapatita biomimética se pueda nuclear en la superficie del material polimérico a fin de aumentar la adhesión celular y la bioactividad. La presencia de hidroxiapatita biomimética en el injerto puede favorecer la remodelación del hueso por redisolución de la apatita depositada. Adicionalmente y debido a un mayor exceso de iones en el medio, la presencia de la hidroxiapatita puede servir para regular el pH del medio alrededor del injerto ya que algunos productos de degradación de los polímeros son ácidos (por ejemplo en el caso del ácido poliláctico). Se han desarrollado técnicas para recubrir de hidroxiapatita biomimética distintos materiales poliméricos siempre que éstos tengan grupos funcionales de tipo hidroxilo tales como los carboxilos, silanoles, TiOH, etc... Los resultados publicados [Preparation of bonelike apatite composite for tissue engineering scaffold; Hirotaka Maeda, Toshihiro Kasuga, Masayuki Nogamia, Minoru Ueda; Science and Technology of Advanced Materials 6 (2005) 48-53] permiten intuir que las propiedades biológicas de tal apatita son significativamente mejores que las de los fosfatos cálcicos o apatitas sintéticas tradicionales. Las causas que explican estos mejores resultados son variadas. Entre otras destaca que el tamaño medio del cristal de apatita formada por este procedimiento es pequeño, lo cual favorece la redisolución de los cristales en el organismo. Se trata éste de un fenómeno que no se observa con las apatitas sintéticas sinterizadas a altas temperaturas, que son altamente estables y no se descomponen. Otra causa es que la composición química de este tipo de apatita es mucho más similar a la del hueso natural.In numerous works procedures are raised so that biomimetic hydroxyapatite can be nuclear in the surface of the polymeric material in order to increase adhesion Cellular and bioactivity. The presence of hydroxyapatite biomimetic grafting may favor bone remodeling by redisolution of the deposited apatite. Additionally and due to a greater excess of ions in the middle, the presence of the hydroxyapatite may serve to regulate the pH of the surrounding environment of the graft since some degradation products of the polymers are acidic (for example in the case of acid polylactic). Techniques have been developed to coat biomimetic hydroxyapatite different polymeric materials always that these have hydroxyl functional groups such as the carboxyls, silanoles, TiOH, etc ... The published results [Preparation of bonelike apatite composite for tissue engineering scaffold; Hirotaka Maeda, Toshihiro Kasuga, Masayuki Nogamia, Minoru Ueda; Science and Technology of Advanced Materials 6 (2005) 48-53] allow you to intuit that the properties The biological aspects of such apatite are significantly better than those of calcium phosphates or traditional synthetic apatites. The Causes that explain these best results are varied. Between others highlights that the average size of the apatite crystal formed by This procedure is small, which favors the redisolution of The crystals in the body. This is a phenomenon that does not it is observed with sintered synthetic apatites at high temperatures, which are highly stable and do not decompose. Other cause is that the chemical composition of this type of apatite is much more similar to that of natural bone.

Se conoce en el estado de la técnica solicitudes de patentes, que describen la preparación de "scaffolds" con características muy diversas que se obtienen mediante el uso de variados procesos de fabricación y materiales para la regeneración ósea.Applications are known in the state of the art of patents, which describe the preparation of "scaffolds" with very diverse characteristics that are obtained through the use of various manufacturing processes and materials for regeneration that is.

La solicitud US2003082808 divulga un soporte macroporoso polimérico con una red de macroporos interconectados que presentan un diámetro comprendido entre 0,5-3,5 mm, preferentemente entre 1-2 mm. Este soporte se prepara mediante un procedimiento que comprende la combinación de las técnicas de disolución selectiva e inversión de fase, que proporciona control sobre la morfología del soporte formado, tiene utilidad en el campo de la ingeniería tisular, particularmente como soporte para crecimiento de células in vitro e in vivo. La superficie del soporte puede ser modificada por ejemplo por deposición de partículas de fosfato cálcico resorbibles por osteoclastos. Sin embargo, este soporte presenta, entre otras, la desventaja de que su biocompatibilidad es limitada.Application US2003082808 discloses a polymeric macroporous support with a network of interconnected macropores having a diameter between 0.5-3.5 mm, preferably between 1-2 mm. This support is prepared by a method comprising the combination of the techniques of selective dissolution and phase inversion, which provides control over the morphology of the formed support, has utility in the field of tissue engineering, particularly as a support for cell growth in In vitro and in vivo . The surface of the support can be modified, for example, by deposition of calcium phosphate particles resorbable by osteoclasts. However, this support has, among others, the disadvantage that its biocompatibility is limited.

La solicitud US2004/191292 divulga un material compuesto, y su uso en el campo de la ingeniería biomédica, que comprende micropartículas bioactivas que podrían inducir al tejido óseo humano a regenerarse. El soporte usa la combinación de micropartículas de sílice, calcio, fósforo como sustancias bioactivas que podrían inducir activamente la proliferación y diferenciación de los osteoblastos humanos, promoviendo la formación y la calcificación del hueso nuevo. Sin embargo, el volumen de micropartículas incluidas tiene que ser muy elevado para que tenga lugar un efecto osteoinductivo suficiente en la superficie.Application US2004 / 191292 discloses a material compound, and its use in the field of biomedical engineering, which comprises bioactive microparticles that could induce tissue Human bone to regenerate. The support uses the combination of microparticles of silica, calcium, phosphorus as substances bioactives that could actively induce proliferation and differentiation of human osteoblasts, promoting formation and calcification of new bone. However the volume of microparticles included has to be very high for  that a sufficient osteoinductive effect take place in the surface.

La solicitud US2005255159 describe una composición porosa que comprende un material hidroxiapatita (HAp), obtenido a partir de una mezcla de fosfato cálcico, oxido de calcio y un porógeno inorgánico que puede ser eliminado del soporte una vez formado. Este material es totalmente inorgánico, no tiene fase orgánica, por lo que su resiliencia mecánica y resistencia a la fractura son limitadas, más aún teniendo en cuenta las porosidades alcanzadas. Además su capacidad de ser biodegradado también es limitada.Application US2005255159 describes a porous composition comprising a hydroxyapatite (HAp) material, obtained from a mixture of calcium phosphate, calcium oxide and an inorganic porogen that can be removed from the support a once formed. This material is totally inorganic, it has no phase organic, so its mechanical resilience and resistance to fracture are limited, even more so considering the porosities reached. In addition its ability to be biodegraded is also limited

De lo anterior se desprende que ninguno de los soportes macroporosos tridimensionales descritos en el estado de la técnica, cumple con todos los requisitos necesarios y deseables para su aplicación eficaz y satisfactoria en ingeniería tisular. Por lo tanto, sigue existiendo la necesidad en el estado de la técnica de proporcionar soportes híbridos macroporosos tridimensionales alternativos, que superen al menos parte de las desventajas de los soportes del estado de la técnica.It follows that none of the three-dimensional macroporous supports described in the state of the technique, meets all necessary and desirable requirements for its effective and satisfactory application in tissue engineering. Therefore, there is still a need in the state of technique of providing macroporous hybrid supports three-dimensional alternatives, which exceed at least part of the Disadvantages of the prior art supports.

En este sentido los inventores de la presente invención han descubierto sorprendentemente, que es posible obtener un nuevo soporte tridimensional de policaprolactona (PCL) y una fase inorgánica de hidroxiapatita (HAp) biomimética, mediante un nuevo procedimiento de preparación basado en la combinación de un método de separación de fases líquidas con la extracción de disolvente solidificado a baja temperatura con un disolvente específico. El procedimiento es reproducible, y permite controlar el tamaño de los poros del nuevo soporte comprendido entre algunas micras a varios cientos de micras.In this sense the inventors of the present invention have surprisingly discovered that it is possible to obtain a new three-dimensional polycaprolactone (PCL) support and a inorganic phase of biomimetic hydroxyapatite (HAp), by means of a new preparation procedure based on the combination of a method of separation of liquid phases with the extraction of solvent solidified at low temperature with a solvent specific. The procedure is reproducible, and allows control the pore size of the new support comprised between some microns to several hundred microns.

Breve descripción de las figurasBrief description of the figures

Fig. 1: una gráfica que muestra la variación de temperatura (ºC) del punto de nube para distintas disoluciones homogéneas, en función de la concentración de PLC (entre 3%-20%), y del porcentaje de agua (entre 10%-15%) en la mezcla de disolventes agua y dioxano.Fig. 1: a graph showing the variation of temperature (ºC) of the cloud point for different solutions homogeneous, depending on the concentration of PLC (between 3% -20%), and of the percentage of water (between 10% -15%) in the solvent mixture Water and dioxane.

Fig. 2 a, b, c: Microfotografías SEM de scaffolds obtenidos por sublimación en frío de mezclas ternarias dioxano/agua-PCL (de composición 88/12-10 con 1% de tween 80) variando el tiempo de tratamiento térmico por debajo del punto de nube.Fig. 2 a, b, c: SEM photomicrographs of scaffolds obtained by cold sublimation of ternary mixtures dioxane / water-PCL (compositional 88 / 12-10 with 1% of tween 80) varying the time of heat treatment below the cloud point.

Fig. 3 a, b: Microfotografías SEM de un scaffold recubierto con una densa capa de hidroxiapatita tras tratamiento de nucleación y una semana de inmersión en SBF (x5000)Fig. 3 a, b: SEM photomicrographs of a scaffold coated with a dense layer of hydroxyapatite after treatment of  nucleation and a week of immersion in SBF (x5000)

Fig. 4 a, b: Imagen de microscopio de la muestra precedente, y el espectro de rayos X correspondiente tomado en el punto indicado en la imagenFig. 4 a, b: Microscope image of the sample preceding, and the corresponding X-ray spectrum taken in the point indicated in the image

Fig. 5: micrografía SEM de un scaffold con un tamaño medio de poro inferior a 10 micrasFig. 5: SEM micrograph of a scaffold with a average pore size less than 10 microns

Fig. 6: micrografía SEM de un scaffold con un tamaño medio de poro superior a 50 micras.Fig. 6: SEM micrograph of a scaffold with a average pore size greater than 50 microns.

Objeto de la invenciónObject of the invention

En un aspecto la presente invención se refiere a un nuevo soporte híbrido tridimensional que consiste en una matriz polimérica orgánica de policaprolactona y una fase inorgánica consistente en un recubrimiento de HAp biomimética. El nuevo soporte híbrido presenta una morfología particular con una red de poros perfectamente interconectados entre sí de tamaño comprendido entre 5 y 300 micras.In one aspect the present invention relates to a new three-dimensional hybrid support consisting of a matrix organic polymeric polycaprolactone and an inorganic phase consisting of a biomimetic HAp coating. The new Hybrid support presents a particular morphology with a network of pores perfectly interconnected with each other of size included between 5 and 300 microns.

En otro aspecto la invención se refiere a un nuevo procedimiento de obtención del soporte híbrido.In another aspect the invention relates to a new procedure for obtaining hybrid support.

En otro aspecto adicional la invención, se refiere a un soporte obtenible según el procedimiento de la invención.In a further aspect of the invention, refers to a support obtainable according to the procedure of the invention.

En otro aspecto la invención se refiere al empleo del soporte híbrido en aplicaciones como la generación o regeneración de tejido, por ejemplo, tejido conectivo, como hueso o cartílago.In another aspect the invention relates to use of hybrid support in applications such as generation or tissue regeneration, for example, connective tissue, such as bone or cartilage.

En otro aspecto adicional la invención se relaciona con un procedimiento para generar o regenerar tejido que comprende obtener un soporte híbrido según la invención, y cultivar en dicho soporte células de un tejido seleccionado. Opcionalmente el procedimiento puede comprender asimismo la siembra con células del soporte.In a further aspect the invention is relates to a procedure to generate or regenerate tissue that comprises obtaining a hybrid support according to the invention, and cultivating on said support cells of a selected tissue. Optionally the procedure may also include seeding with cells of the support.

Descripción de la invenciónDescription of the invention

En un aspecto la presente invención se refiere a un soporte híbrido macroporoso tridimensional, también denominado en adelante "scaffold" o soporte de la invención, que consiste en una matriz porosa de policaprolactona (PCL) y un recubrimiento de hidroxiapatita biomimética que recubre las superficies internas de los poros de la matriz. El soporte presenta una estructura de poros perfectamente interconectados entre sí, y de tamaños comprendidos entre 5 y 300 micras. En este sentido, la Figura 5 muestra una microfotografía SEM de un soporte según la invención que presenta poros de menos de 10 micras; y la Figura 6 muestra la microfotografía SEM de un soporte con poros de tamaño superior a 50 micras que pueden ser invadidos por células de muy diversos tejidos biológicos.In one aspect the present invention relates to a three-dimensional macroporous hybrid support, also called hereinafter "scaffold" or support of the invention, which consists in a porous polycaprolactone matrix (PCL) and a coating of biomimetic hydroxyapatite lining the internal surfaces of the pores of the matrix. The support has a structure of pores perfectly interconnected with each other, and of sizes between 5 and 300 microns. In this regard, Figure 5 shows an SEM photomicrograph of a support according to the invention that presents pores of less than 10 microns; and Figure 6 shows the SEM photomicrograph of a support with pores larger than 50 microns that can be invaded by cells of very diverse tissues  Biological

La adherencia del recubrimiento de HAp biomimética a la matriz polimérica es muy elevada y consigue conferir al "scaffold" buenas propiedades mecánicas. En el contexto de la presente invención "hidroxiapatita biomimética" se refiere a la hidroxiapatita que se deposita de forma natural "in vivo" o que se deposita sumergiendo el soporte en una solución equivalente que reproduce las condiciones "in vivo", de la misma composición salina que el plasma humano (Simulated Body Fluid o SBF) durante el tiempo necesario.The adhesion of the biomimetic HAp coating to the polymer matrix is very high and gives the scaffold good mechanical properties. In the context of the present invention "biomimetic hydroxyapatite" refers to hydroxyapatite that is deposited naturally " in vivo " or that is deposited by immersing the support in an equivalent solution that reproduces the conditions " in vivo " of the same composition saline than human plasma (Simulated Body Fluid or SBF) for as long as necessary.

Las características del soporte de la invención, varían en función de su composición química y del procedimiento de obtención. En este sentido el soporte de la invención puede presentar una porosidad comprendida entre 70 y 90%; además el soporte puede presentar diferentes propiedades, y ser desde soporte esponjosos, muy deformables, cuya deformación plástica les permite adoptar la forma de un hueco preexistente, hasta soportes elásticos con módulos comprendidos entre 0,05 y 2 MPa.The characteristics of the support of the invention,  they vary depending on their chemical composition and the procedure of obtaining. In this sense the support of the invention can present a porosity between 70 and 90%; also the support can present different properties, and be from support fluffy, very deformable, whose plastic deformation allows them take the form of a pre-existing hole, until elastic supports  with modules between 0.05 and 2 MPa.

El soporte de la invención presenta además otras ventajas, que lo hacen especialmente interesante en aplicaciones tisulares, como la regeneración ósea.The support of the invention also presents other  advantages, which make it especially interesting in applications tissue, such as bone regeneration.

La matriz es PCL, un polímero biodegradable, biocompatible y bioreabsorbible, que está además aprobado para su uso clínico. El término "biocompatible" se refiere en la presente invención a que no sea tóxico y a que permita a las células colonizarlo. El término "bioreabsorbible" en la presente invención se refiere a que el soporte desaparezca en el tiempo cuando se encuentra en el interior de un cuerpo animal a medida que es sustituido por tejido regenerado. El soporte de la invención presenta asimismo buenas propiedades de osteointegración y osteoinducción; induce la proliferación y diferenciación de osteoblastos, induce la formación y calcificación de hueso nuevo, y restituye la función fisiológica a nivel molecular y celular. En este sentido el soporte puede implantarse "in vivo". Opcionalmente, el soporte puede sembrarse con células "in vitro" previo a su implantación.The matrix is PCL, a biodegradable, biocompatible and bioreabsorbable polymer, which is also approved for clinical use. The term "biocompatible" refers in the present invention to being non-toxic and allowing cells to colonize it. The term "bioabsorbable" in the present invention refers to the support disappearing over time when it is inside an animal body as it is replaced by regenerated tissue. The support of the invention also has good osseointegration and osteoinduction properties; induces the proliferation and differentiation of osteoblasts, induces the formation and calcification of new bone, and restores physiological function at the molecular and cellular levels. In this sense, the support can be implanted " in vivo ". Optionally, the support can be seeded with " in vitro " cells prior to implantation.

La estructura del soporte híbrido, se observa en las Figuras 3 a y b en las que se muestra claramente que la matriz PCL, y la fase de hidroxiapatita biomimética se entremezclan de manera altamente interpenetrada y constituyen fases continuas.The structure of the hybrid support, is observed in Figures 3 a and b in which it is clearly shown that the matrix PCL, and the biomimetic hydroxyapatite phase intermingle with highly interpenetrated manner and constitute continuous phases.

En otro aspecto la invención proporciona un nuevo procedimiento para obtener el soporte de la invención que comprende las siguientes etapas:In another aspect the invention provides a new method for obtaining the support of the invention that It comprises the following stages:

(i) preparar una disolución homogénea de PCL en una mezcla de dos disolventes D1 y D2, opcionalmente en presencia de un surfactante;(i) prepare a homogeneous solution of PCL in a mixture of two solvents D1 and D2, optionally in the presence of a surfactant;

(ii) rellenar con la disolución homogénea un molde con la forma y dimensiones de la pieza de soporte que se desee obtener;(ii) fill with the homogeneous solution a mold with the shape and dimensions of the support piece that want to get;

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(iii) enfriar la disolución hasta una temperatura inferior a la temperatura a la que se produce la separación de dos fases líquidas;(iii) cooling the solution to a temperature below the temperature at which the separation of two liquid phases;

(iv) mantener la temperatura alcanzada en la etapa (iii) hasta alcanzar la morfología de las fases deseada;(iv) maintain the temperature reached in the step (iii) until the desired phase morphology is reached;

(v) solidificar ambas fases disminuyendo la temperatura;(v) solidify both phases by decreasing the temperature;

(vi) extraer los solventes D1 y D2 con un tercer disolvente D3 en el que el PCL es insoluble, a una temperatura inferior a la temperatura de fusión de D1 y D2, y a la que D3 se encuentra en estado líquido; o alternativamente por sublimación en frío (freeze drying)(vi) extract solvents D1 and D2 with a third  solvent D3 in which the PCL is insoluble, at a temperature below the melting temperature of D1 and D2, and at which D3 is it is in a liquid state; or alternatively by sublimation in cold (freeze drying)

(vii) deposición de HAp biomimética.(vii) deposition of biomimetic HAp.

La etapa (i) se lleva a cabo generalmente a una temperatura igual o superior a la temperatura ambiente, a la cual la PCL es soluble en la mezcla de D1 y D2 en la proporción D1/D2 utilizada obteniéndose una disolución homogénea de PCL en una mezcla de los dos disolventes D1 y D2. Si a temperatura ambiente la mezcla seleccionada no es homogénea se calienta; el experto en la materia puede reconocer fácilmente en cada caso la temperatura necesaria para obtener una disolución homogénea que dependerá de la concentración de PCL, no solvente, y eventualmente el surfactante. Por temperatura ambiente se entiende entre 20ºC y 25ºC. El surfactante puede ser un surfactante convencional, comercial o un diblock anfífilo. D1 es un disolvente de la PCL y D2 es un no-solvente de la PCL. A modo ilustrativo entre los disolventes de la PCL se pueden mencionar entre otro, tetrahidrofurano, dimetilsulfóxido (DMSO), cloruro de metileno, acetato de etilo, cloroformo, n-heptano, n-hexano, n-pentano, dioxano, benceno, xileno, naftaleno, dimetilformamida, ácido acético, acetona, y mezclas de los anteriores. Ejemplos de no-solvente son entre otros agua, etanol y sus mezclas.Step (i) is generally carried out at a temperature equal to or greater than room temperature, at which PCL is soluble in the mixture of D1 and D2 in the D1 / D2 ratio used to obtain a homogeneous solution of PCL in a mixture of the two solvents D1 and D2. If at room temperature the Selected mixture is not homogeneous heated; the expert in matter can easily recognize in each case the temperature necessary to obtain a homogeneous solution that will depend on the  PCL concentration, non-solvent, and eventually the surfactant. Ambient temperature means between 20ºC and 25ºC. He surfactant can be a conventional, commercial surfactant or a amphibyl diblock. D1 is a solvent of the PCL and D2 is a non-solvent PCL. By way of illustration among PCL solvents can be mentioned among others, tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide (DMSO), methylene chloride, ethyl acetate, chloroform, n-heptane, n-hexane, n-pentane, dioxane, benzene, xylene, naphthalene, dimethylformamide, acetic acid, acetone, and mixtures of the above. Examples of Non-solvent are among others water, ethanol and their mixtures

En la presente descripción las proporciones de D1, D2 y PCL en la mezcla se indican de la siguiente manera: X_{D1}/X_{D2}- X_{pol}, con X_{D1}+X_{D2}=100, siendo X_{D1} y X_{D2} las proporciones en peso de cada disolvente en la mezcla solvente, y X_{pol} la proporción en peso de polímero en la disolución.In the present description the proportions of D1, D2 and PCL in the mixture are indicated as follows: X_ {D1} / X_ {D2} - X_ {pol}, with X_ {D1} + X_ {D2} = 100, being X D1 and X D2 the proportions by weight of each solvent in the solvent mixture, and X pol the proportion by weight of polymer in the dissolution.

En la etapa (ii) una vez rellenado el molde con la disolución homogénea, ésta vuelve a homogeneizarse a la temperatura anterior para paliar una eventual diferencia de temperatura del molde. El molde tiene que soportar los disolventes y los cambios bruscos de temperatura durante el procedimiento, por lo cual tiene que ser estable química y térmicamente. Generalmente se utiliza un molde de resina, de politetrafluoroetileno (PTFE) teflón o metal. En general se cierra el molde, y la mezcla homogénea en el molde cerrado se somete a la siguiente etapa.In step (ii) once the mold has been filled with the homogeneous solution, it is homogenized again at previous temperature to alleviate a possible difference of mold temperature. The mold has to withstand the solvents and sudden temperature changes during the procedure, by which has to be chemically and thermally stable. Usually a resin mold, of polytetrafluoroethylene (PTFE) is used Teflon or metal. In general the mold is closed, and the mixture Homogeneous in the closed mold is subjected to the next stage.

En la etapa (iii) la disolución homogénea se enfría, y se separan dos fases; una de las fases está formada mayoritariamente por la disolución del PCL en el disolvente D1 y la otra fase mayoritariamente por una mezcla de los disolventes D1 y D2. A la temperatura a la cual la disolución se vuelve turbia se le denomina "punto de nube". La disolución se vuelve turbia como consecuencia de la dispersión de la luz en los núcleos microscópicos de una fase en la otra: es un indicador del momento donde se pasa de la zona monofásica del diagrama de fases a una zona heterogénea (presencia de varias fases). La dependencia del "punto de nube", que permite fijar el resto de condiciones del tratamiento térmico, con la composición de la disolución, depende de la concentración de PCL y los disolventes D1 y D2 empleados, y puede determinarse en cada caso (ver Figura 1). La temperatura alcanzada en la etapa (iii) es inferior a la del punto de nube, típicamente 5ºC por debajo de éste.In step (iii) the homogeneous solution is it cools, and two phases separate; one of the phases is formed mostly by dissolving the PCL in solvent D1 and the another phase mostly by a mixture of solvents D1 and D2 At the temperature at which the solution becomes cloudy it will be called "cloud point." The solution becomes cloudy as consequence of light scattering in microscopic nuclei from one phase to the other: it is an indicator of the moment where it passes from the single phase zone of the phase diagram to a heterogeneous zone (presence of several phases). The dependence of the "point of cloud ", which allows to fix the rest of the treatment conditions thermal, with the composition of the solution, depends on the concentration of PCL and the solvents D1 and D2 used, and can determined in each case (see Figure 1). Temperature reached in step (iii) it is lower than that of the cloud point, typically 5 ° C below this.

En la etapa (iv) se mantiene la temperatura alcanzada en la etapa (iii) durante un tiempo generalmente comprendido entre 3 y 30 minutos, hasta alcanzar la morfología de las fases deseada, es decir, hasta que las inclusiones esféricas de fase pobre en PCL alcancen el tamaño de poro deseado para el scaffold.In step (iv) the temperature is maintained reached in stage (iii) for a time generally between 3 and 30 minutes, until reaching the morphology of the desired phases, that is, until the spherical inclusions of poor phase in PCL reach the desired pore size for the scaffold

El proceso de separación de fases líquidas está controlado cinéticamente, lo que significa que la distribución, el tamaño y la forma de las dos fases coexistentes varía en función de la profundidad de temple por debajo de la temperatura del "punto de nube" (iii) y/o del tiempo de tratamiento isotermo de la mezcla a la temperatura inferior al punto de nube, en la etapa (iv).The liquid phase separation process is kinetically controlled, which means that the distribution, the size and shape of the two coexisting phases varies depending on the depth of tempering below the temperature of the "point of cloud "(iii) and / or the isothermal treatment time of the mixing at the temperature below the cloud point, on the stage (iv).

Cuando el sistema formado por las dos fases, todavía en fase líquida, alcanza la morfología deseada se disminuye bruscamente la temperatura (etapa ((v)) solidificando ambas fases por cristalización de los disolventes y cristalización parcial del polímero. Es deseable un enfriamiento rápido tal como el que se produce por inmersión en nitrógeno líquido (temple), para limitar la evolución ulterior de la estructura.When the system formed by the two phases, still in liquid phase, reaches the desired morphology is decreased  abruptly the temperature (stage ((v)) solidifying both phases by crystallization of solvents and partial crystallization of polymer. Fast cooling is desirable such as the one produced by immersion in liquid nitrogen (quenching), to limit the  further evolution of the structure.

A continuación se extraen los solventes D1 y D2 con un tercer disolvente D3 en el que el PCL es insoluble, a una temperatura inferior a la temperatura de fusión de D1 y D2, y a la que D3 se encuentra en estado líquido. Los disolventes D1 y D2 se disuelven en D3. D3 puede ser un alcohol de bajo punto de fusión, siendo obligatorio tener el punto de fusión de D3 muy por debajo del de D2. En una realización particular se introduce el sistema congelado en etanol a -20ºC hasta conseguir la completa disolución de D1 y D2, dejando únicamente la PCL con la arquitectura porosa derivada de la estructura formada durante la separación de fases líquidas, y se procede a secarlo a vacío y a temperatura ambiente hasta la completa eliminación del disolvente D3.Solvents D1 and D2 are then extracted with a third solvent D3 in which the PCL is insoluble, at a temperature below the melting temperature of D1 and D2, and at the that D3 is in a liquid state. Solvents D1 and D2 are dissolved in D3. D3 can be a low melting alcohol, being mandatory to have the melting point of D3 well below of D2. In a particular embodiment the system is introduced frozen in ethanol at -20 ° C until complete dissolution of D1 and D2, leaving only the PCL with the porous architecture derived from the structure formed during phase separation liquid, and it is dried under vacuum and at room temperature until complete removal of solvent D3.

Alternativamente la extracción se puede llevar a cabo por sublimación en frío (freeze drying).Alternatively the extraction can lead to out by cold sublimation (freeze drying).

La etapa final de deposición de hidroxiapatita biomimética en la superficie del soporte se realiza según la técnica convencional de recubrimiento de hidroxiapatita biomimética, que consiste en depositar los minerales que componen el material cerámico del hueso desde un fluido corporal simulado (SBF) por inmersión de la matriz polimérica en dicho fluido rico en iones con una composición en iones cercana al plasma humano como ocurre en el cuerpo (tabla 1). La deposición de hidroxiapatita biomimética comprende las siguientes etapas:The final stage of hydroxyapatite deposition Biomimetics on the surface of the support is performed according to the conventional hydroxyapatite coating technique biomimetics, which consists of depositing the minerals that make up ceramic bone material from a simulated body fluid (SBF) by immersion of the polymer matrix in said fluid rich in ions with an ion composition close to human plasma as It occurs in the body (Table 1). Hydroxyapatite Deposition Biomimetics comprises the following stages:

1) one)
tratamiento del soporte por exposición a un plasma de un gas o por inmersión en una disolución de hidróxido sódico;support treatment by plasma exposure of a gas or by immersion in a hydroxide solution sodium;

2) 2)
inmersión el soporte obtenido en 1 alternativamente en soluciones que contienen respectivamente Ca^{2+} o PO_{4}^{3-};immersion the support obtained in 1 alternately in solutions containing respectively Ca 2+ or PO 4 3-;

3) 3)
inmersión del soporte obtenido en 2) en fluido corporal simulado (SBF).immersion of the support obtained in 2) in fluid simulated body (SBF).

La etapa 1) introduce en la superficie de los poros de la PCL grupos carboxilos, adecuados para nuclear fósfato cálcico. A continuación en la etapa 2) se generan núcleos de fosfato cálcico en la superficie de los microporos y macroporos del soporte, mediante la inmersión alternada del soporte obtenido en 1) en soluciones conteniendo respectivamente Ca^{2+} y PO_{4}^{3-}, por ejemplo cloruro cálcico y fosfato de potasio. En la etapa 3) el soporte obtenido en 2) se sumerge en un fluido corporal simulado por un periodo de tiempo comprendido entre unos días y dos semanas. Cuanto mayor sea el tiempo, mayor será el espesor de la capa recubrimiento de hidroxiapatita biomimética creada, según la aplicación requerida. Alternativamente el soporte obtenido en 2) puede sumergirse en otra solución modificada. La composición del fluido corporal simulado (SBF) puede modificarse para acelerar el proceso de deposición o para incluir iones que no están presentes en el medio normal pero pueden tener propiedades osteoinductivas (por ejemplo el flúor).Stage 1) introduces on the surface of the PCL pores carboxyl groups, suitable for nuclear phosphate calcic. Then in stage 2) nuclei of calcium phosphate on the surface of micropores and macropores of the support, by alternating immersion of the support obtained in 1) in solutions containing respectively Ca 2+ and PO 4 3-, for example calcium chloride and potassium phosphate. In step 3) the support obtained in 2) is immersed in a fluid simulated body for a period of time between Days and two weeks. The longer the time, the greater the layer thickness biomimetic hydroxyapatite coating created, according to the required application. Alternatively the support obtained in 2) can be immersed in another modified solution. The Simulated body fluid composition (SBF) can be modified to accelerate the deposition process or to include ions that do not they are present in the normal environment but may have properties osteoinductive (for example fluoride).

En una realización preferente se utiliza la siguiente composición iónica del fluido corporal simulado (SBF) tamponada con ácido clorhídrico e hidrocloruro de tris (hidroximetil)aminometano de la Tabla 1:In a preferred embodiment the following ionic composition of simulated body fluid (SBF) buffered with hydrochloric acid and tris hydrochloride (hydroxymethyl) aminomethane in Table 1:

TABLA 1TABLE 1

1one

El soporte se sumerge durante un tiempo típicamente comprendido entre 24 horas y 2 semanas. Dependiendo del tiempo se genera un recubrimiento de hidroxiapatita de espesor variable (tanto mayor cuanto más tiempo de deposición) que recubre totalmente la superficie de macro y microporos. Se obtiene así un soporte híbrido con una estructura interpenetrada según de describe e ilustra en la invención. Como muestran las imágenes de microfotografía SEM (Figuras 3 y 4) la hidroxiapatita biomimética depositada cubre todas las superficies internas de los poros, constituyendo una fase continua, y originando la estructura híbrida interpenetrada del soporte de la invención.The support is submerged for a while typically between 24 hours and 2 weeks. Depending on  time a thick hydroxyapatite coating is generated variable (the greater the longer the deposition time) that covers Totally macro and micropore surface. You get a hybrid support with an interpenetrated structure as described and illustrates in the invention. As the images of SEM photomicrograph (Figures 3 and 4) biomimetic hydroxyapatite deposited covers all internal surfaces of the pores, constituting a continuous phase, and originating the hybrid structure interpenetrated with the support of the invention.

A continuación el soporte se lava con agua destilada y se seca, por ejemplo en un desecador a vacío. Puede esterilizarse de acuerdo con cualquier método convencional, almacenarse o acondicionarse para su uso.Then the support is washed with water distilled and dried, for example in a vacuum desiccator. May sterilize according to any conventional method, be stored or conditioned for use.

Para proceder a una separación de fase líquido-líquido, es necesario conocer el diagrama de fase del sistema ternario solvente/no-solvente/PCL que se elije. Asimismo en el procedimiento de la invención resulta determinante controlar la relación existente entre la composición de la disolución en cuanto a las fracciones en peso de PCL y de los disolventes D1 y D2 (X_{D1}, X_{D2}, X_{pol}), el tratamiento térmico y la morfología de fases para obtener de forma precisa y reproducible un soporte según la invención. Esto se ilustra en los ejemplos 1 y 2.To proceed to a phase separation liquid-liquid, it is necessary to know the diagram of Ternary solvent / non-solvent / PCL system phase Let him choose. Also in the process of the invention results determinant control the relationship between the composition of the solution in terms of weight fractions of PCL and of the solvents D1 and D2 (X_ {D1}, X_ {D2}, X_ {pol}), the treatment thermal and phase morphology to obtain accurately and A support according to the invention is reproducible. This is illustrated in the Examples 1 and 2.

Las características del soporte de la invención pueden variarse de forma sencilla por un experto en la materia dentro de los intervalos descritos en la presente invención para adaptarse a las necesidades requeridas por la aplicación concreta. Las Figuras 5 y 6 muestran cómo pueden obtenerse por este procedimiento arquitecturas de estructura porosa muy variables, desde estructuras con pequeños poros, de algunas micras, que están perfectamente interconectados (Figura 5), hasta poros de gran tamaño que pueden ser invadidos por células de muy diversos tejidos biológicos (Figura 6).The characteristics of the support of the invention can be varied easily by a person skilled in the art within the ranges described in the present invention to adapt to the needs required by the specific application. Figures 5 and 6 show how they can be obtained by this procedure very variable porous structure architectures, from structures with small pores, some microns, which are perfectly interconnected (Figure 5), up to large pores size that can be invaded by cells of very diverse tissues  biological (Figure 6).

Como ya se mencionó anteriormente, los soportes híbridos de la invención son adecuados para su aplicación en ingeniería tisular.As mentioned earlier, the brackets hybrids of the invention are suitable for application in tissue engineering

Por tanto en otro aspecto la invención proporciona el empleo del soporte de la invención para su uso aplicaciones tisulares, en la generación o regeneración de tejido. Para formas no complejas de "scaffold" se pueden utilizar después de su obtención, diversas herramientas de corte para obtener la geometría deseada para su uso concreto.Therefore in another aspect the invention provides the use of the support of the invention for use tissue applications, in the generation or regeneration of tissue. For non-complex forms of "scaffold" can be used after obtaining, various cutting tools for Obtain the desired geometry for your specific use.

La generación o regeneración de tejido incluye la reparación o sustitución de hueso, tiras de fusión intervertebrales, implante de prótesis en tejido óseo "in vivo" entre otras. El tejido puede ser por ejemplo tejido conectivo, como hueso o cartílago. Los soportes bioactivos y los soportes híbridos se utilizan in vivo o in vitro.The generation or regeneration of tissue includes bone repair or replacement, intervertebral fusion strips, implantation of bone tissue prosthesis " in vivo " among others. The tissue can be for example connective tissue, such as bone or cartilage. Bioactive supports and hybrid supports are used in vivo or in vitro .

En otro aspecto adicional la invención se relaciona por tanto con un procedimiento para generar o regenerar tejido que comprende:In a further aspect the invention is It therefore relates to a procedure to generate or regenerate fabric comprising:

proporcionar un soporte híbrido según la presente invención, yprovide hybrid support according to the present invention, and

cultivar in vitro en dicho soporte células de un tejido,culturing tissue cells in vitro on said support,

y opcionalmente implantar el soporte obtenido en la etapa anterior en un humano o animal.and optionally implant the support obtained in the previous stage in a human or animal.

Opcionalmente el procedimiento puede comprender además una siembra con células del soporte previo a su cultivo e implante.Optionally the procedure can include also a planting with support cells prior to its cultivation and implant.

Se pueden usar células diferenciadas como osteoblastos, así como células pluripotenciales como las de la médula ósea en conjunto con señales químicas tal como el factor de crecimiento de hueso GMP1.Differentiated cells can be used as osteoblasts, as well as pluripotential cells such as those of the bone marrow in conjunction with chemical signals such as the factor of GMP1 bone growth.

Asimismo la presente invención se relaciona con un método de tratamiento para la generación o regeneración de un tejido en un sujeto que comprende implantar un soporte híbrido en dicho sujeto en necesidad del mismo, donde sujeto es un animal incluido el ser humano. Como se ha mencionado arriba el soporte puede haber sido tratado previamente a su implantación cultivando in vitro el soporte con las células de interés, y/o sembrándolo con dichas células.Likewise, the present invention relates to a method of treatment for the generation or regeneration of a tissue in a subject comprising implanting a hybrid support in said subject in need thereof, where the subject is an animal including the human being. As mentioned above, the support may have been treated prior to its implantation by in vitro cultivating the support with the cells of interest, and / or sowing it with said cells.

A continuación se presentan ejemplos ilustrativos de la invención que se exponen para una mejor comprensión de la invención y en ningún caso deben considerarse una limitación del alcance de la misma.Below are examples illustrative of the invention set forth for a better understanding of the invention and in no case should be considered a Limitation of its scope.

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Ejemplos Examples 1. Preparación de un scaffold1. Preparation of a scaffold Ejemplo 1Example 1 Determinación del diagrama de fase de disoluciones dioxano/agua/polímeroDetermination of the solution phase diagram dioxane / water / polymer

Se prepararon varias disoluciones dioxano/agua-PCL, variando tanto la concentración de PCL entre 3% y 20% como la de agua en la mezcla de disolventes agua y dioxano entre 10% y 15%. Las mezclas se calientan hasta estar en la zona monofásica, donde la disolución tiene un aspecto transparente y homogéneo. Esta zona, donde la mezcla ternaria dioxano-agua-PCL es homogénea, se sitúa por encima de las curvas de la Figura 1. A continuación se bajó la temperatura gradualmente, dejándose a una temperatura dada 10 minutos, observando, y bajando otro grado, etc. Los puntos de las curvas indican la temperatura a la que empieza la separación de fases para un sistema dado. La Figura 1 muestra como para distintas concentraciones de PCL comprendidas entre 3% y 20%, y para diferentes porcentajes de agua varía la temperatura del "punto de nube".En este sentido, el punto de nube aumenta fuertemente y linealmente con la proporción de no-solvente (agua) en la mezcla, cuesta más disolver el polímero pues hay menos afinidad entre el líquido y el polímero. Pasa lo mismo, aunque en menor grado, para la concentración de polímero: cuanto más polímero hay en la disolución, más cuesta disolverlo, por lo cual la curva con la mayor concentración (20% PCL) es superior a todas las demás. Para todas las series, la tendencia observada es la misma, y para un rango estrecho de concentraciones, la pendiente de la curva no cambia significativamente (Cf. concentraciones de 3, 5, 8%).Several solutions were prepared dioxane / water-PCL, varying both the concentration of PCL between 3% and 20% as the water in the solvent mixture water and dioxane between 10% and 15%. The mixtures are heated until be in the single phase zone, where the solution has an aspect transparent and homogeneous. This area, where the ternary mix dioxane-water-PCL is homogeneous, it It is located above the curves of Figure 1. The following is the temperature dropped gradually, leaving at a given temperature 10 minutes, observing, and lowering another grade, etc. The points of the curves indicate the temperature at which the separation of phases for a given system. Figure 1 shows how for different PCL concentrations between 3% and 20%, and for different percentages of water varies the temperature of the "point of cloud. "In this sense, the cloud point increases sharply and linearly with the proportion of non-solvent (water) in the mixture, it costs more to dissolve the polymer because there is less affinity between the liquid and the polymer. The same happens, although in lower grade, for polymer concentration: the more polymer there is in the solution, it is more difficult to dissolve it, so the curve with the highest concentration (20% PCL) it is superior to all others. For all series, the observed trend is the same, and for a narrow range of concentrations, the slope of the curve does not changes significantly (Cf. concentrations of 3, 5, 8%).

El cuadro en puntillos representa el intervalo de temperaturas donde se puede trabajar cómodamente. No se puede trabajar a temperaturas altas, pues el equilibrio liquido-vapor del solvente se desplaza del lado del vapor, y por consecuencia se altera la concentración de la mezcla. Tampoco es deseable trabajar a temperaturas más bajas que el ambiente, pues requiere más equipamiento y un control de temperatura más refinado; además a bajas temperaturas se puede producir tanto la cristalización del dioxano (T_{fusión}: 11ºC) como el gel del polímero (cristalización en disolución) que en definitiva produce una solidificación, impidiendo la separación de fases líquido-líquido en beneficio de una separación de fases líquido-sólido.The dotted box represents the interval of temperatures where you can work comfortably. It can not work at high temperatures, because the balance liquid-vapor solvent moves from the side of the steam, and consequently the concentration of the mixture is altered. It is also not desirable to work at temperatures lower than the environment, because it requires more equipment and a control of more refined temperature; also at low temperatures you can produce both dioxane crystallization (T fusion: 11 ° C) as the polymer gel (crystallization in solution) that in definitively produces a solidification, preventing the separation of liquid-liquid phases for the benefit of a liquid-solid phase separation.

La adjunción de cualquier sustancia surfactante, espesante, u otra, modifica el equilibrio de fases, por lo cual se ha de volver a calcular el diagrama.The attachment of any surfactant substance, thickener, or other, modifies the phase equilibrium, so You have to recalculate the diagram.

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Ejemplo 1.2Example 1.2 Influencia del tiempo de nucleación sobre la estructura del scaffoldInfluence of nucleation time on the structure of the scaffold

Asimismo se ha determinado como varía la microestructura del soporte obtenido en función del tiempo de tratamiento isotermo, (3, 10 y 15 minutos) en particular a 5ºC por debajo del punto de nube (Figura 2 a, b, c) para sistemas 88/12-10 (dioxano/agua-PCL) y 1% de tween80. El sistema dioxano-agua-PCL 88/12-10 es una disolución que contiene un 10% en peso de PCL en una mezcla de dioxano y agua en la que el porcentaje de dioxano es el 88% en peso.It has also been determined how the microstructure of the support obtained based on the time of isothermal treatment, (3, 10 and 15 minutes) in particular at 5 ° C for below the cloud point (Figure 2 a, b, c) for systems 88 / 12-10 (dioxane / water-PCL) and 1% of tween80. The system dioxane-water-PCL 88 / 12-10 is a solution that contains 10% in weight of PCL in a mixture of dioxane and water in which the percentage Dioxane is 88% by weight.

Se preparó una mezcla de dioxano/agua en proporción 88/12. Se añadió 10% en peso de PCL respeto al líquido, y 1% en peso de Tween 80. La temperatura del punto de nube de tal mezcla se determinó por el procedimiento descrito en el Ejemplo 1.1, y se obtuvo un valor de 37ºC. La mezcla se homogeneizó durante un cuarto de hora en la zona monofásica a 40ºC, a continuación se enfrió en un baño a 32ºC, en la zona bifásica, a T_{nube}-5ºC. Se dejó en esta zona para que la separación de fase líquido-líquido se produjera, durante 3, 10 y 15 min y se observó la influencia del tiempo de nucleación sobre el tamaño de poro obtenido. A continuación, se enfrió bruscamente por inmersión en nitrógeno líquido, lo que congela la estructura tal como está. Después se procedió a la extracción del disolvente (mezcla dioxano agua) a baja temperatura por otro disolvente que no es solvente del polímero, en este caso el etanol. Se cambió el etanol de extracción tres veces, y después se procedió al secado de la muestra.A dioxane / water mixture was prepared in ratio 88/12. 10% by weight of PCL was added with respect to the liquid, and 1% by weight of Tween 80. The temperature of the cloud point of such mixture was determined by the procedure described in the Example 1.1, and a value of 37 ° C was obtained. The mixture was homogenized during a quarter of an hour in the single phase zone at 40 ° C, then cooled in a bath at 32 ° C, in the biphasic zone, to T_ {cloud} -5ºC. It was left in this area so that the liquid-liquid phase separation occurs, for 3, 10 and 15 min and the influence of the time of nucleation on the pore size obtained. Then it cooled sharply by immersion in liquid nitrogen, which freeze the structure as it is. Then he proceeded to the solvent extraction (dioxane water mixture) at low temperature by another solvent that is not solvent of the polymer, in this case Ethanol The extraction ethanol was changed three times, and then The sample was dried.

Tal y como se observa en las Figuras 2 a,b y c cuanto mayor es el tiempo de nucleación mayor es el tamaño de los poros obtenidos. En cualquiera de los tiempos utilizados se observa sin embargo la interconexión entre los poros formados.As seen in Figures 2 a, b and c The longer the nucleation time, the larger the size of the pores obtained. At any of the times used, However, it observes the interconnection between the pores formed.

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Ejemplo 1.3Example 1.3 Nucleación de una fase inorgánica similar a la apatita del hueso para obtener la estructura híbridaNucleation of an inorganic phase similar to apatite bone to get the hybrid structure

Se sintetizó un scaffold con una mezcla de 88/12 de dioxano y agua, y un 8% en peso de PCL respeto al peso de disolvente, con un tiempo de nucleación de 3 minutos a T_{nube}-5.A scaffold was synthesized with a mixture of 88/12 of dioxane and water, and 8% by weight of PCL with respect to the weight of solvent, with a nucleation time of 3 minutes at T_ {cloud} -5.

El scaffold se trató con una disolución 1 M de hidróxido sódico durante 24 horas a temperatura ambiente. A continuación se trató con disoluciones de cloruro cálcico (0,2 M) y fosfato potásico (0,2 M) para generar núcleos de fosfato cálcico en la superficie.The scaffold was treated with a 1 M solution of sodium hydroxide for 24 hours at room temperature. TO It was then treated with calcium chloride solutions (0.2 M) and potassium phosphate (0.2 M) to generate calcium phosphate nuclei in the surface.

Después del tratamiento se sumergió el scaffold en fluido corporal simulado, (SBF, Simulated Body Fluid), una solución acuosa cuya composición molar está descrita en la Tabla 2.After the treatment the scaffold was submerged in simulated body fluid, (SBF, Simulated Body Fluid), a aqueous solution whose molar composition is described in the Table 2.

Al cabo de una semana se lavó el scaffold con agua destilada, y después con etanol y se secó. Las micrografías presentadas (Fig 3a y 3b) ponen en evidencia la abundante nucleación de una capa mineral encima del soporte sintético. El análisis EDX permite confirmar que esta capa mineral tiene una composición parecida a la hidroxiapatita, el mineral del hueso, por su riqueza en fosfato cálcico y sus impurezas (magnesio, potasio) típicas de la hidroxiapatita biológica.After a week the scaffold was washed with distilled water, and then with ethanol and dried. Micrographs presented (Fig 3a and 3b) show the abundant nucleation of a mineral layer above the synthetic support. He EDX analysis allows to confirm that this mineral layer has a hydroxyapatite-like composition, bone mineral, by its richness in calcium phosphate and its impurities (magnesium, potassium) typical of the biological hydroxyapatite.

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TABLA 2TABLE 2 Composición iónica del fluido corporal simulado y del plasma sanguíneo, (mM/1) A: Fluido corporal simulado; B: plasma sanguíneoIonic composition of simulated body fluid and blood plasma, (mM / 1) A: Simulated body fluid; B: blood plasma

22

Claims (14)

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1. Un procedimiento para obtener un soporte macroporoso y tridimensional que consiste en una matriz porosa de policaprolactona y un recubrimiento de hidroxiapatita biomimética que recubre las superficies internas de los poros de la matriz, caracterizado porque comprende las etapas de:1. A process for obtaining a macroporous and three-dimensional support consisting of a porous polycaprolactone matrix and a biomimetic hydroxyapatite coating that covers the internal surfaces of the matrix pores, characterized in that it comprises the steps of:
(i) (i)
preparar una disolución homogénea de policaprolactona en una mezcla de dos disolventes, un disolvente de policaprolactona y un no-solvente de policaprolactona y, opcionalmente, en presencia de un surfactante;prepare a homogeneous solution of polycaprolactone in a mixture of two solvents, a solvent of polycaprolactone and a non-solvent of polycaprolactone and, optionally, in the presence of a surfactant;
(ii) (ii)
rellenar un molde con la disolución homogénea obtenida en la etapa anterior;fill a mold with the homogeneous solution obtained in the previous stage;
(iii) (iii)
enfriar la disolución homogénea hasta una temperatura inferior a la temperatura a la que se produce la separación de dos fases líquidas;cool the homogeneous solution to a temperature below the temperature at which the separation of two liquid phases;
(iv) (iv)
mantener la temperatura alcanzada en la etapa anterior hasta alcanzar la morfología de las fases deseada;maintain the temperature reached in the stage anterior until the morphology of the phases is reached desired;
(v) (v)
solidificar ambas fases disminuyendo la temperatura;solidify both phases by decreasing the temperature;
(vi) (saw)
extraer el disolvente de policaprolactona y el no-solvente de policaprolactona con un tercer disolvente en el que la policaprolactona es insoluble, a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del disolvente de policaprolactona y del no-solvente de policaprolactona, y a la que el tercer disolvente se encuentra en estado líquido;extract the polycaprolactone solvent and the non-solvent polycaprolactone with a third solvent in which polycaprolactone is insoluble, at a temperature below the melting temperature of the solvent of polycaprolactone and non-solvent polycaprolactone, and to which the third solvent is found in liquid state;
(vii) (vii)
deposición de HAp biomimética.deposition of biomimetic HAp.
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que la etapa (i) se lleva a cabo a una temperatura igual o superior la temperatura ambiente.2. Method according to claim 1, in which stage (i) is carried out at an equal temperature or Ambient temperature exceeds. 3. Procedimiento, según la reivindicación 1 o 2, en el que el disolvente de policaprolactona se selecciona del grupo formado por tetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, cloruro de metileno, acetato de etilo, cloroformo, n-heptano, n-hexano, n-pentano, dioxano, benceno, xileno, acetona, naftaleno, dimetilformamida, dioxano, ácido acético, acetona y sus mezclas.3. Method according to claim 1 or 2, wherein the polycaprolactone solvent is selected from the group formed by tetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, methylene chloride, ethyl acetate, chloroform, n-heptane, n-hexane, n-pentane, dioxane, benzene, xylene, acetone, naphthalene, dimethylformamide, dioxane, acetic acid, acetone and mixtures thereof. 4. Procedimiento, según la reivindicación 1 o 2, en el que el no-solvente se selecciona del grupo formado por agua, etanol y sus mezclas.4. Method according to claim 1 or 2, in which the non-solvent is selected from the group formed by water, ethanol and mixtures thereof. 5. Procedimiento, según las reivindicaciones 3 y 4, en el que el disolvente es dioxano y el no-solvente es agua.5. Method according to claims 3 and 4, in which the solvent is dioxane and the Non-solvent is water. 6. Procedimiento, según la reivindicación 5, en el que la concentración de agua en la mezcla de dioxano y agua está comprendida entre 10% y 15% y en el que la concentración de policaprolactona está comprendida entre 3% y 20%.6. Method according to claim 5, in that the concentration of water in the mixture of dioxane and water is between 10% and 15% and in which the concentration of Polycaprolactone is between 3% and 20%. 7. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que el la disolución homogénea se prepara a partir de una mezcla de dioxano/agua en proporción 88/12, 10% en peso de policaprolactona con respecto a la mezcla de disolventes y 1% de tween 80.7. Method according to claim 6, in which the homogeneous solution is prepared from a mixture of dioxane / water in proportion 88/12, 10% by weight of polycaprolactone with respect to the mixture of solvents and 1% of tween 80. 8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la disolución homogénea se enfría 5ºC por debajo de la temperatura del punto de nube, y se mantiene a dicha temperatura durante un tiempo comprendido entre 3 y 30 minutos.8. Procedure according to any one of the claims 1 to 7, wherein the homogeneous solution is cooled 5 ° C below the cloud point temperature, and is maintained at said temperature for a time between 3 and 30 minutes 9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la etapa (v) se lleva a cabo por inmersión del sistema formado por las dos fases en nitrógeno líquido.9. Procedure according to any one of the claims 1 to 8, wherein step (v) is carried out by immersion of the system formed by the two phases in nitrogen liquid. 10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la etapa (vi) se lleva a cabo en etanol a -20ºC.10. Procedure according to any one of the claims 1 to 9, wherein step (vi) is carried out in ethanol at -20 ° C. 11. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (vi) de extracción se lleva a cabo, alternativamente, por sublimación en frío.11. Method according to claim 1, in which stage (vi) of extraction is carried out, alternatively, by cold sublimation. 12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la etapa (vii) comprende las siguientes etapas:12. Procedure according to any one of the claims 1 to 11, wherein step (vii) comprises the following stages:
1. one.
tratamiento del soporte por exposición a un plasma de un gas o por inmersión en una disolución de hidróxido sódico;support treatment by plasma exposure of a gas or by immersion in a hydroxide solution sodium;
2. 2.
inmersión el soporte obtenido en (1) alternativamente en soluciones que contienen respectivamente cada una iones Ca^{2+} e iones PO_{4}^{3-};immersion the support obtained in (1) alternatively in solutions containing respectively each a Ca2 + ions and PO4-3- ions;
3. 3.
inmersión del soporte obtenido en fluido corporal simulado.immersion of the support obtained in body fluid simulated.
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