ES2582940T3 - Polvo y material antimicrobiano - Google Patents

Abstract

Uso de un polvo de plata en el cual agregados formados de plata presentan un tamaño medio de grano comprendido entre 1 y 20 mm y una estructura principalmente altamente porosa, forman partículas primarias unidas entre sí por medio de cuellos de sinterización, en la que las partículas primarias presentan un tamaño medio de grano comprendido entre 10 y 100 nm, para la producción de un material con efecto microbiano.

Description

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DESCRIPCION

Polvo y material antimicrobiano

La invencion se refiere a al uso de un polvo de plata.

Se conoce por la publicacion EP 0 190 504 una composicion antimicrobiana, que contiene entre un 5 y un 10 % en peso de plata. Para mejorar las propiedades antimicrobianas se ha aportado ademas un oxido hidratable o un oxido hidratado.

La publicacion DE 31 10 681 C2 describe un material para implantes oseos. El material se prepara a partir de un pollmero, al que se ha aportado fosfato de plata a tltulo de producto activo antimicrobiano.

Se conoce por la publicacion WO 81/02667 un implante quirurgico antimicrobiano. Se ha aportado al implante plata metalica a tltulo de producto activo antimicrobiano.

La publicacion WO 82/01990, correspondiente al objeto aqul considerado, describe un cemento oseo a base de polimetacrilato de metilo como componente principal, al cual se ha aportado una sal de plata como principio activo antimicrobiano en un 5 % en volumen.

La publicacion US 5,837,275 divulga un material antimicrobiano que contiene, entre otras cosas, partlculas de plata con un tamano de grano menor que 200 nm. La red cristalina de la plata presenta perturbaciones de la red cristalina y puntos de dislocacion con objeto de facilitar la liberation de los iones de plata. las partlculas de plata pueden alcanzar un tamano de grano de hasta 5 pm.

La publicacion US 5,595,750 se refiere a una composicion antimicrobiana, en el cual partlculas producidas con sulfato de bario u oxido de zinc estan dotadas con un recubrimiento que contiene plata.

Se conoce por la publicacion WO 84/01721 un material dotado con sulfato de plata o con acetato de plata. Este material libera en un fluido circundante en el transcurso de 24 horas, en una concentration mayor que 1 pM de iones plata.

La publicacion DE 32 288 849 A1 describe un material con un recubrimiento constituido por plata. Se ha aportado al material carbono elemental o titanio elemental. El aporte deberla facilitar una mayor liberacion de los iones de plata en el medio circundante.

La publicacion US 4,849,233 divulga un cemento oseo, al cual se ha aportado aproximadamente un 10 % en peso de plata elemental as! como de oxido de titanio o de oxido de tantalo. El cemento oseo se caracteriza por una elevada velocidad de liberacion de los iones plata.

La actividad antimicrobiana de los materiales, conocidos en el estado de la tecnica, se ha puesto de manifiesto con la denominada medicion de la zona de inhibicion. Esta medicion de la zona de inhibition ha sido descrita por ejemplo en la publicacion de Raad I. et al. , J. Infec. Dis. 173 (1996). En este caso se incrusta el material que debe ser ensayado en un medio nutriente, por ejemplo en agar. Como consecuencia de la liberacion de los iones metalicos de action antimicrobiana se forma alrededor del material una zona de inhibicion. En el estado de la tecnica se ha evaluado la formation y el tamano de dicha zona de inhibicion como indication de la actividad antimicrobiana del material. Los materiales, que son conocidos por el estado de la tecnica, tienen en parte el inconveniente de que unicamente liberan durante un tiempo relativamente corto una concentracion suficientemente elevada de iones plata. Su actividad antimicrobiana esta limitada a este tiempo. Con el fin de contrarrestar este inconveniente, se aportan, de conformidad con el estado de la tecnica, cantidades relativamente elevadas de metales de accion antimicrobiana. Esto conduce a su vez in vivo a efectos toxicos a desde el punto de vista celular no deseados.

La tarea de la invencion consiste en eliminar los inconvenientes del estado de la tecnica. De manera especial, debe ser proporcionado un metodo para la production de un material antimicrobiano con propiedades mejoradas. El material debe ser tan compatible como sea posible con los pacientes. De la misma manera, se proporciona un implante.

Esta tarea se resuelve con ayuda de las caracterlsticas de la reivindicacion 1. A partir de las caracterlsticas dela reivindicacion 2 se desprenden configuraciones convenientes.

Las partlculas primarias pueden ser identificadas todavla en los agregados formados de plata, de conformidad con la invencion, como consecuencia de su forma externa. Las partlculas primarias estan enlazadas entre si esencialmente a traves de cuellos de sinterizacion. Los agregados forman una estructura principal altamente porosa. Un material

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producido usando el polvo de plata se caracteriza por una excelente eficacia antimicrobiana. Sobre la superficie del material se proporciona una concentracion suficientemente elevada de iones plata. En este caso es especialmente reducida la velocidad de la difusion de los iones plata en el tejido circundante. De este modo queda limitada la actividad antimicrobiana sobre la superficie del material. Con el material, de conformidad con la invencion, pueden fabricarse, por ejemplo, cementos oseos, implantes o incluso dispositivos implantables, tales como cateteres, con propiedades antimicrobianas mejoradas. No se presentan efectos citotoxicos no deseados. La actividad antimicrobiana del material se mantiene durante un tiempo especialmente prolongado. El paciente esta sometido a una menor carga farmacologica.

Los agregados formados de plata presentan un tamano de grano medio comprendido entre 1 y 20 pm. La superficie de los agregados esta comprendida, de manera conveniente, entre 3 y 6 m2/g. Estos agregados pueden presentar una porosidad de hasta un 95 % inclusive. De manera conveniente, la porosidad esta comprendida entre un 70 y un 95 %. Las caracterlsticas que han sido citadas precedentemente contribuyen a una liberacion de los iones de plata sobre la superficie del material, homogenea e inocua desde el punto de vista citotoxico.

Los agregados pueden ser fabricados por medio de evaporacion con gas inerte y condensacion, preferentemente a una presion de los gases inertes comprendida entre 10 y 100 mbares. El metal puede estar constituido, aparte de plata, por uno o por varios de los constituyentes siguientes: Au, Pt, Pd, Ir, Sn, Cu, Sb, Zn. De manera conveniente, el metal presenta una estructura de red cristalina esencialmente no perturbada. De este modo se evita una liberacion indeseablemente elevada de iones plata en el tejido circundante.

En un material con propiedades antimicrobianas puede estar contenido como maximo un 2 % en peso, de manera preferente esta contenido entre un 0,01 y un 2 % en peso de plata con relacion al peso de un material de la matriz. El aporte propuesto de plata es relativamente pequeno. El material puede ser fabricado de una manera economica.

Por otra parte, se ha revelado como conveniente el que los agregados esten completamente infiltrados con el material de la matriz. Los agregados estan dispersados o bien estan distribuidos ventajosamente de manera homogenea en el material de la matriz. Estas caracterlsticas contribuyen a que en todos los puntos de la superficie del material sea liberada siempre una cantidad de igual magnitud de iones plata.

El material de la matriz puede estar constituido por un pollmero, que puede estar formado, de manera preferente, por varios componentes. El pollmero puede contener esencialmente esteres del acido acrllico y/o esteres del acido metacrllico. Sin embargo, tambien son adecuados como material de la matriz otros materiales de la matriz empleados en el estado de la tecnica para la fabricacion de cementos oseos.

Un material antimicrobiano producido usando polvo de plata es adecuado para la fabricacion o incluso para el recubrimiento de implantes o de un dispositivo medicinal implantable, por ejemplo cateter o tubos intratraqueales. De manera especial, pueden estar recubiertos o pueden ser fabricados con el material antimicrobiano propuesto implantes de articulacion de cadera fabricados por ejemplo de titanio o de ceramica, valvulas cardlacas, endoprotesis, implantes de articulacion de rodilla, empastes dentales, lentes de contacto o lentes intraoculares.

para la fabricacion de un material con efecto antimicrobiano pueden realizarse las etapas siguientes:

a) la evaporacion y la condensacion del metal bajo atmosfera de gas inerte, ajustandose la presion del gas inerte y la temperatura de la evaporacion de tal manera, que se formen agregados constituidos a partir de las partlculas primarias, con un tamano de grano medio comprendido entre 10 y 100 nm y

b) la formacion de una mezcla de los agregados con un material de matriz endurecible.

El procedimiento propuesto es llevado a cabo de una manera relativamente sencilla. Con el mismo puede ser fabricado el material antimicrobiano con una calidad constante y de una manera relativamente economica.

De conformidad con una caracterlstica de configuracion, los agregados son clasificados despues de la etapa lit. a. De manera conveniente, se forma la mezcla de una fraccion de grano de los agregados situada en el intervalo comprendido entre 1 y 20 pm, de manera preferente situada entre 10 y 20 pm, con el material de la matriz, que se presenta, de manera preferente, en estado llquido. La fraccion de grano puede ser incorporada bajo agitacion en el material de la matriz.

Se ha revelado como conveniente la utilizacion de un gas inerte que contenga, como un componente esencial, al menos uno de los gases siguientes: argon, cripton, xenon, helio.

Se hace referencia a las realizaciones que han sido citadas precedentemente debido a las otras configuraciones ventajosas. Las caracterlsticas que han sido all! descritas pueden encontrar aplicacion de manera correspondiente tambien en el caso del procedimiento.

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A continuacion se explican con mayor detalle ejemplos de realizacion de la invencion por medio del dibujo. Se muestra:

en la figura 1 la proliferacion bacteriana sobre cementos oseos en comparacion entre polvos de plata segun el estado de la tecnica y el polvo de plata de conformidad con la invencion,

en la figura 2 una fotografla realizada con el microscopio electronico de barrido de un agregado de plata, en la figura 3 la funcion entre la citotoxicidad de un cemento oseo en funcion del contenido en planta y en la figura 4 un ensayo de la zona de inhibicion para diversos cementos oseos.

Los resultados, que estan mostrados en la figura 1, han sido determinados de conformidad con el procedimiento conocido por la publicacion DE 197 51 581 A1. Este procedimiento ha sido descrito, as! mismo, en la publicacion Bechert, Thorsten et al., Nature Medicine, Vol. 6, No. 8 (09/2000).

En primer lugar se preparan, respectivamente, 8 muestras en paralelo (A - H) de la misma carga de cemento oseo. Las muestras estan configuradas usualmente en forma cillndrica. Estas muestras cilfndricas presentan una longitud de aproximadamente 1 cm y un diametro comprendido entre 2 y 5 mm. A continuacion se cargan en cada pocillo de la placa de microtitulacion 200 ml de una solucion que contiene bacterias. Las muestras se incuban a 37°C durante una hora. Las muestras se retiran a continuacion y se lavan tres veces con tampon fisiologico. A continuacion se disponen las muestras en los pocillos de una placa de microtitulacion, que estan cargados con un medio mlnimo. Por cada pocillo se cargan 200 ml de medio mlnimo. Las muestras se incuban durante 24 horas a 37°C. A continuacion se retiran las muestras y se eliminan. Se aportan a cada pocillo de la placa de microtitulacion 50 ml de un medio completo (Trypcasesoja). A continuacion se mide la turbidez de la solucion a intervalos de 30 minutos, durante un perlodo de tiempo de 48 horas. En este caso, la solucion se mantiene a una temperatura de 37°C. La medida de la turbidez se lleva a cabo con luz con una longitud de onda de 578 nm por medio de un dispositivo laser adecuado. Una turbidez indica que han sido desprendidas, en el medio circundante, bacterias de la superficie de la muestra.

La figura 1 muestra una comparacion de un cemento oseo, al que se le han aportado contenidos diferentes de polvo de plata tradicional de la firma Chempur (columnas 2 - 6), con un segundo cemento oseo, al que se le han aportado cantidades comparables de agregados de plata de conformidad con la invencion (columnas 7 a 11).

A las muestras de las columnas 2 y 7 se ha aportado un 2,0 % en peso de plata, a las muestras de las columnas 3 y 8 se ha aportado un 1,0 % en peso de plata, a las muestras de las columnas 4 y 9 se ha aportado un 0,5 % en peso de plata, a las muestras de las columnas 5 y 10 se ha aportado un 0,1 % en peso de plata y a las muestras de las columnas 6 y 11 se ha aportado un 0,05 % en peso de plata. La columna 12 indica los resultados de las muestras sin aporte de plata (control).

Se ha observado que ya un aporte de un 1,0 % en peso de agregados de plata de conformidad con la invencion tiene ya como consecuencia una actividad antimicrobiana excelente. Cuando se utiliza el polvo de plata tradicional no se alcanza una actividad antimicrobiana fiable incluso con una adicion de un 2,0 % en peso.

La figura 2 muestra una fotografla tomada con el microscopio electronico de barrido del agregado de plata de conformidad con la invencion. El agregado de plata esta constituido, esencialmente, por partlculas primarias esfericas con un tamano medio de grano de 20 nm aproximadamente. Las partlculas primarias estan unidas entre si esencialmente a traves de cuellos de sinterizacion. Estas partlculas primarias forman una estructura altamente porosa. El agregado de plata mostrado en este caso tiene un tamano de 10 mm aproximadamente.

La figura 3 muestra los resultados del efecto toxico a desde el punto de vista celular de los cementos oseos de conformidad con la invencion. Como procedimiento sirvio en este caso el ensayo segun los autores Greil et al. (Infection, Vol. 27, 1999, Suppl. 1, paginas 34 - 37). En este caso se transforma un colorante de tetrazol (MTT) en un formazan intensamente coloreado por medio de una llnea celular vital para la actividad de la respiracion (celulas MRC-5 o linfocitos estimulados por medio de polihemaglutinina). La cuantla de la coloracion, que se genera durante un intervalo de tiempo predeterminado, es la medida de la vitalidad de las celulas. La realizacion del ensayo se llevo a cabo segun la norma ISO. Con esta finalidad, se obtienen en primer lugar muestras de extractos del cemento oseo con medio de cultivo durante 24 horas a 37°C. Las muestras se incuban junto con las celulas durante un perlodo de 72 horas en el ensayo con formazan. La citotoxicidad se define como la perdida de actividad de respiracion como consecuencia del aporte del extracto por formacion de formazan, definida en porcentaje relativo.

Como control positivo sirvieron en experimentos independientes extractos obtenidos a partir de PVC de acuerdo con la norma ISO. Los valores de la citotoxicidad mayores o iguales que un 30 % son evaluados como efectos toxicos a desde el punto de vista celular. Como controles sirvieron extractos de PE (control negativo) o bien de PVC (control positivo).

La figura 3a muestra el resultado de un extracto diluido a 1:10 para el control positivo con linfocitos. En este caso la citotoxicidad fue del 100 %.

La figura 3b muestra el resultado del control positivo con celulas MRC-5. En este caso la citotoxicidad fue del 60 %.

La figura 3c muestra el resultado con empleo de un cemento oseo de conformidad con la invencion con un aporte de 5 un 1,0 % en peso de agregado de plata. En este caso la citotoxicidad fue unicamente del 8,4 % para los linfocitos y del 4,8 % para las celulas MRC-5 (figura 3d).

La figura 4 muestra los resultados de una medida de zona de inhibicion de cementos oseos de conformidad con la invencion en comparacion con los cementos oseos tradicionales. La composicion de las muestras era la siguiente:

Muestra lit. a: cemento oseo con un 0,05 % en peso de agregados de plata,

10 Muestra lit. b: cemento oseo con un 0,1 % en peso de agregados de plata,

Muestra lit. c: cemento oseo con un 0,5 % en peso de agregados de plata,

Muestra lit. d: cemento oseo con un 2,0 % en peso de agregados de plata,

Muestra lit. e: cemento oseo con un 5,0 % en peso de agregados de plata,

Muestra lit. f: cemento oseo tradicional que contiene gentamicina (firma Merck, "Palacos")

15 Muestra lit. g, h: cemento oseo tradicional sin adicion (firma Merck, "Palacos").

Las muestras a hasta h estan incrustadas en un agar de Muller-Hinton para llevar a cabo la medicion de la zona de inhibicion, que se hablan reproducido con estafilococos negativos de coagulasa como germen de ensayo durante 24 horas. En el caso de los cementos oseos que contienen el agregado de plata no puede reconocerse cualquier tipo de zona de inhibicion. El cemento oseo tradicional, que contiene gentamicina, muestra, por el contrario, una clara 20 zona de inhibicion. Los cementos oseos, de conformidad con la invencion, liberan por lo tanto unicamente una pequena concentracion de iones plata en el medio circundante.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES

   1. - Uso de un polvo de plata en el cual agregados formados de plata presentan un tamano medio de grano comprendido entre 1 y 20 pm y una estructura principalmente altamente porosa, forman partlculas primarias unidas entre si por medio de cuellos de sinterizacion, en la que las partlculas primarias presentan un tamano medio de

   5 grano comprendido entre 10 y 100 nm, para la produccion de un material con efecto microbiano.
2. 2. - Uso segun la reivindicacion 1 en el que los agregados presentan un tamano de grano promedio de 10 a 20 pm.
3. 3. - uso segun las reivindicaciones 1 o 2, en el que los agregados presentan una superficie comprendida entre 3 y 6 m2 por gramo.
4. 4. - Uso segun una de las reivindicaciones precedentes, en el que los agregados presentan una porosidad de hasta

   10 95 %.
5. 5. Uso segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que los agregados son producidos por medio de evaporacion en gas inerte y condensation, preferiblemente a una presion de gas inerte de 10 a 100 mbar
6. 6. - Uso segun una de las reivindicaciones precedentes, en el que la plata contiene uno o varios de los componentes siguientes:, Au, Pt, Pd, Ir, Sn, Cu, Sb, Zn.

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