ES2877181T3 - Reparación de cartílago articular - Google Patents

Abstract

Un implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) para la implantación en una lesión osteocondral, que comprende un armazón de fibras tridimensional biocompatible construido con al menos tres capas de fibras tejidas formadas de un material biocompatible y adaptado para permitir la integración de tejido desde la superficie de cartílago (6, 18, 19) y la superficie de hueso (7, 20) tras la implantación, caracterizado porque cada una de las al menos tres capas comprende una pluralidad de hilos, los hilos están adaptados para ser moldeados para que se amolden a la forma de la lesión osteocondral y a continuación se bloqueados en una conformación física estable usando calentamiento controlado para reorganizar el estado molecular del material que compone los hilos, donde el armazón de fibras tridimensional es un tejido de punto indesmallable de urdimbre tridimensional (3D) en la que las al menos tres capas de fibras tejidas incluyen una serie de fibras de urdimbre en el plano (dirección X) rellenas de fibras de trama (dirección Y) y el armazón incluye fibras de unión en la dirección Z.

Description

DESCRIPCIÓN

Reparación de cartílago articular

ANTECEDENTES

[0001] El daño al cartílago articular es un problema clínico significativo, implicando más de 50 % de las lesiones ortopédicas al cartílago de las articulaciones, y las estadísticas recientes sugieren que se encuentran lesiones de cartílago en 61 % de las artroscopias de rodilla, siendo 19 % de estas de naturaleza focal u osteocondral (1). [Los números entre paréntesis se refieren a las referencias enumeradas al final de la memoria descriptiva]. La lesión de cartílago a menudo progresa a osteoartritis (OA), poniendo de manifiesto la necesidad de tratamientos satisfactorios en la intervención primaria (2). Debido a que el cartílago articular tiene poca capacidad intrínseca de autocuración, la lesión de cartílago da como resultado una carga económica creciente para los costes tanto de tratamiento primario como de seguimiento, estimados en más de 40 mil millones de dólares anuales solo en los EE. UU. (3). Desafortunadamente, los cirujanos tienen pocas opciones disponibles para la reparación de la lesión aguda de cartílago. Las opciones de tratamiento actuales incluyen lavado articular, desbridamiento tisular, artroplastia por abrasión, microfractura del hueso subcondral o trasplante de injertos osteocondrales autólogos o alogénicos (4-15). Aunque estos procedimientos han dado resultados clínicos prometedores, muchas de estas estrategias pueden conducir a la formación de tejido fibroso, apoptosis y degeneración adicional del cartílago (16-18). Esto ha conducido a un aluvión de actividades de investigación y desarrollo destinadas a conseguir estrategias de reparación de cartílago que han dado como resultado más de veinte productos de diseño de tejido cartilaginoso en los últimos años (19). Sin embargo, estos productos se centran en gran medida en biomateriales que mejoran los procedimientos para atrapar células con un defecto o crear implantes osteocondrales bicapa para recrear la estructura bicapa del tejido osteocondral (p. ej., dispositivo de reparación de cartílago (p-TCP/PLA/armazón de colágeno-Kensey Nash) e implante TruFit CB® (poli(lactida-co-glicolida) bifásica, sulfato de calcio y fibras de poliglicolida de Smith and Nephew, Inc., Londres, Reino Unido)), pero no reproducen las propiedades mecánicas de los tejidos naturales. También se han estudiado ampliamente otros materiales sintéticos para el diseño de tejido cartilaginoso (p. ej., a-hidroxiésteres (p. ej., ácido poliglicólico y ácido poliláctico), polímeros modificados con péptidos, colágeno, ácido hialurónico y quitosano, junto con hidrogeles macroporosos de agarosa y alginato), pero estos materiales generalmente carecen de propiedades mecánicas funcionales apropiadas y adolecen de incapacidad de mantener la congruencia y la geometría apropiada a medida que las células remodelan la matriz (p. ej., (20, 21)).

[0002] De los tratamientos de patologías de cartílago actualmente disponibles en el ámbito clínico, la cirugía de microfracturas sigue siendo el procedimiento quirúrgico usado más ampliamente para el tratamiento de defectos del cartílago articular (22). Este procedimiento se puede realizar artroscópicamente y es relativamente sencillo, lo que lo convierte en una opción atractiva tanto para el paciente como para el cirujano. Aunque las técnicas de fracturación usadas liberan células madre mesenquimales (MSC), estas células tienden a diferenciarse en fibrocondrocitos y fomentan la generación de tejido reparador que contiene una concentración alta de colágeno de tipo I (23). Como resultado, este neotejido puede variar de una composición predominantemente fibrocartilaginosa a una mezcla de cartílago similar al hialino y fibrocartílago, y por lo tanto es biomecánicamente inferior al cartílago sano circundante, lo que compromete su capacidad para soportar la alta carga de compresión y cizallamiento asociada a la función articular normal (24, 25). Asimismo, se ha demostrado que la formación estable de tejido de reparación que rellena al máximo el área del defecto está estrechamente relacionada con el éxito de la microfractura (24). Por lo tanto, se han realizado esfuerzos para mejorar la microfractura implantando un armazón acelular en el punto del defecto en el momento de la cirugía. Sin embargo, en la mayoría de los casos descritos, el hueso subcondral perforado y sangrante estaba cubierto por una malla no tejida de fibras de ácido poliglicólico (PGA) (26-28), cuya rápida resorción (-50 % en 1 semana) impide su capacidad de proporcionar propiedades mecánicas de soporte de carga a medio o largo plazo, como demuestra un descenso en las puntuaciones funcionales después de 3 años (29) en la RM de seguimiento. Esto sugiere que un armazón implantable con capacidad para recrear más estrictamente las propiedades funcionales del cartílago articular durante un periodo de tiempo más largo podría mejorar los resultados a largo plazo de prácticamente todos los procedimientos de microfractura, particularmente para defectos grandes.

[0003] Guilak y col. describen un armazón tejido tridimensional para la remodelación de tejido cartilaginoso en la patente de los Estados Unidos 8691 542; Sin embargo, en esta patente, los inventores usan el armazón tejido tridimensional para remodelar varios defectos en la superficie del cartílago. El armazón tridimensional de la patente '542 se usa para sustituir la superficie del cartílago articular y no para integrar las capas de tejido óseo y cartilaginoso como se describe en la presente solicitud. Otros autores han descrito el uso de materiales multifásicos para el uso en el diseño de tejido osteocondral. Las patentes de los Estados Unidos 7776100 y 7963997 describen una región de cartílago que comprende un complejo polielectrolítico unido a una región subcondral con una barrera hidrófoba entre las regiones, donde el complejo polielectrolítico se transforma en un hidrogel. La patente de los Estados Unidos 6 319712 describe una sustitución de superficie articular biohíbrida en forma de un vehículo poroso tridimensional para el crecimiento celular y el desarrollo tisular con un agente independiente para ayudar a la integración ósea.

[0004] La patente de los Estados Unidos 6306169 describe un implante biomecánico que está compuesto por dos componentes de la matriz, el primero de los cuales está compuesto por un colágeno y el segundo componente por un alginato hidratado para uso en tejido cartilaginoso dañado. La patente de los Estados Unidos 5607474 describe un vehículo para fomentar el crecimiento de tejido repuesto en un sistema enfermo o dañado de una región de tejido que tiene diferentes propiedades mecánicas. En esta patente, los inventores describen dos capas porosas que son susceptibles de crecimiento tisular de las dos capas diferentes de tejido con las propiedades mecánicas correspondientes de las dos capas de tejido distintas. La patente de los Estados Unidos 7217294 describe el uso de un armazón biodegradable bidimensional o tridimensional implantado en la lesión osteocondral bajo una o más capas de selladores, donde los selladores separan las capas de hueso y cartílago.

[0005] La patente de los Estados Unidos 5842477 describe la implantación de una estructura de armazón tridimensional en combinación con tejido perióstico o pericondral con fines de reparación del cartílago. La patente de los Estados Unidos 9072815 describe un armazón de colágeno multicapa adecuado para la reparación de tejido osteocondral que comprende una primera capa de colágeno de tipo I y ácido hialurónico, una segunda capa que comprende una mezcla de colágeno de tipo I y II y ácido hialurónico y una tercera capa de colágeno de tipo I y tipo II y otro polímero o producto biológico (p. ej., glucosaminoglucano).

[0006] Aunque las patentes antes mencionadas describen procedimientos e implantes para tratar defectos del cartílago, todas ellas se basan en al menos dos componentes diferentes en una estrategia estratificada (bifásica o trifásica) para reparar la lesión osteocondral (es decir, hueso y cartílago) y restaurar la congruencia en la superficie de la articulación. Los implantes y procedimientos descritos en esta memoria se diferencian de estas técnicas anteriores en que los procedimientos descritos e implantes descritos actualmente no sustituyen a ningún tejido (hueso y cartílago), sino que proporcionan un medio para reparar la interfase entre los dos tejidos y, por tanto, anclar el tejido generado de novo dentro del implante interfacial y, en última instancia, prolongándose fuera de este.

[0007] La patente de los Estados Unidos 8685107 describe un implante tisular de doble estructura que comprende un armazón principal con una pluralidad de poros y un armazón secundario de colágeno reticulado dentro de dicha estructura de poros para la reparación de defectos del cartílago. Este es un material compuesto monofásico (es decir, una estructura que consiste en la combinación de dos materiales) para fines de reparación de cartílago y, por tanto, busca la restauración de la capa de cartílago tras la implantación. Las patentes de los Estados Unidos 8 192759, 8444968, 8512730 y 8580289, de manera similar a la patente '107 descrita anteriormente, describen un implante monofásico para reparación osteocondral (así como el uso del mismo material para otros tejidos) con una matriz que comprende un polímero de poliéster entremezclado con un polímero de polisacárido.

[0008] La patente de los estados Unidos 5736372 describe células mezcladas con una matriz biocompatible que consiste en fibras poliméricas, incubadas in vitro y a continuación implantadas en el defecto del cartílago para formar finalmente una estructura cartilaginosa in vitro. Esta también es una mezcla monofásica para reparación de cartílago articular, no contiene una matriz tejida ordenada y no está destinada a la integración de hueso y cartílago como consiguen los implantes y procedimientos de la presente descripción.

[0009] La patente de los Estados Unidos 8226715 describe una pluralidad de fibras biorreabsorbibles tejidas tridimensionales con fines de reconstrucción de tendones y ligamentos. La estructura tejida de la patente '715 es un procedimiento para anclar el dispositivo de reparación de tendones/ligamentos en el hueso y, por tanto, se diferencia de los implantes y procedimientos de la presente descripción en que no está destinada a proporcionar una región para la incorporación de los dos tejidos de hueso y ligamento.

[0010] El documento US 2003/0003135 A1 describe un vehículo farmacológico que incluye un armazón que incluye una pluralidad de capas y un sistema de fibras que interconecta la pluralidad de capas, donde las capas definen posiciones internas y superficiales para el armazón; y un fármaco acoplado de forma liberable con el armazón según un perfil de liberación controlada, donde el fármaco se acopla de forma liberable a al menos una de las posiciones internas o superficiales.

[0011] Por consiguiente, los implantes y procedimientos de la presente descripción responden a las deficiencias de las opciones de tratamiento clínico actuales para tratar la patología osteocondral. Al proporcionar de manera eficaz y, por tanto, reparar la interfase entre los dos tejidos, los implantes y procedimientos descritos en esta memoria usan telas de punto indesmallable de urdimbre tejidas tridimensionales para fabricar armazones, que se pueden integrar firmemente en el hueso y a la vez servir como un sustrato para la síntesis de una capa de cartílago funcional. De esta manera, los implantes y procedimientos de la presente descripción dan como resultado un relleno completo del defecto con un implante biosintético capaz de funcionar dentro del riguroso entorno articular, superando de ese modo las insuficiencias de las estrategias clínicas de reparación osteocondral actuales.

RESUMEN

[0012] La invención se refiere a un implante de reparación de interfase osteocondral según la reivindicación 1.

[0013] La presente descripción se refiere a procedimientos y sistemas para la reparación de cartílago articular con el fin de restaurar la estructura y función naturales a tejidos que se han perdido o degenerado debido a lesiones osteocondrales. La presente descripción introduce el uso de un armazón poroso con fines de dirigir la reparación de la interfase entre hueso y cartílago. En un aspecto de la presente descripción, se prepara un lecho óseo con una estructura complementaria a la del armazón poroso, seguido de la colocación del armazón en una posición con el lecho preparado. La preparación adecuada a menudo da como resultado médula ósea que exuda a través del hueso y, por lo tanto, al interior del armazón poroso y alrededor de este una vez colocado en el lecho preparado. El armazón poroso actúa como un punto de anclaje común entre los dos tejidos distintos y por tanto facilita la síntesis de hueso sobre un lado del armazón y en el interior de este, a la vez que fomenta el crecimiento hacia el interior y la maduración de tejido cartilaginoso sobre el otro lado del implante y en su interior. Otra característica es que las propiedades funcionales del implante interfacial se han diseñado para simular muchas de las propiedades naturales de la capa de cartílago.

[0014] Más específicamente, los implantes y procedimientos de la presente descripción hacen uso del tejido de punto indesmallable de urdimbre para personalizar regiones del armazón para conseguir propiedades funcionales similares al cartílago y al hueso junto con propiedades ideales para la incorporación biológica en las diferentes regiones o zonas del implante. El implante tejido tridimensional consiste en una serie de fibras de urdimbre en el plano (fibras x) rellenas de fibras de trama (fibras y) entre las capas de urdimbre y a continuación unidas entre sí con hilos de unión en z. Una de las ventajas obtenidas con el tejido tridimensional sobre los procedimientos de tejido tradicionales es la capacidad para fabricar implantes prácticamente en forma de red moldeando después del procedimiento de tejido, lo que permite efectivamente la conformidad con la lesión específica que se está tratando. La estructura

también ofrece resistencia a la delaminación excelente, tolerancia al daño por impacto alta y propiedades de compresión robustas. Por último, debido al control inherente de las fibras usadas en el tejido del material, la porosidad y resistencia del implante (en función del número de hilos de urdimbre de unión, el número de hilos de urdimbre de relleno, el número de hilos de urdimbre de tejido superficial, el número de capas de hilo de trama, los diagramas de tejido por capa, las fórmulas de urdimbre, las fórmulas de inserción de trama, la densidad de hilos de urdimbre de unión, la densidad de hilos de urdimbre de relleno, la densidad de hilos de urdimbre de tejido superficial, la densidad de hilos de trama por capa, la elección del material, el diámetro de las fibras y el tipo de fibras) se adapta a la de los tejidos óseos y cartilaginosos.

Breve descripción de los dibujos

[0015]

La FIG. 1 es una vista bidimensional de la sección transversal (sagital) de un hueso largo que muestra un defecto osteocondral.

La FIG.2 es una vista bidimensional de la sección transversal (sagital) de un hueso largo después de la preparación del punto del defecto.

La FIG.3 es una imagen ampliada de la FIG.2 que muestra un implante interfacial en el defecto.

La FIG. 4 es una imagen ampliada de la FIG. 2 que ilustra cómo consolida el implante interfacial la reparación desde ambos lados del implante.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva frontal de una lesión osteocondral pequeña en el cóndilo femoral medial de una rodilla.

La FIG. 6 es una vista en perspectiva frontal de la lesión osteocondral después de que se ha preparado para el implante interfacial.

La FIG.7 es una vista en perspectiva frontal después de que el defecto preparado se ha rellenado con el implante interfacial.

La FIG. 8 es una vista en perspectiva frontal de una lesión osteocondral pequeña en el cóndilo femoral medial de una rodilla.

La FIG. 9 es una vista en perspectiva frontal de la lesión osteocondral después de que se ha preparado para el implante interfacial.

La FIG. 10 es una vista en perspectiva frontal después de que el defecto preparado se ha rellenado con el implante interfacial.

La FIG. 11 es un portaobjetos de patología de sección transversal procedente de datos in vivo que muestra los resultados de un implante interfacial usado para la reparación de un defecto osteocondral. Los tejidos de la imagen se tiñen histológicamente para cartílago y hueso.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0016] A efectos de favorecer una comprensión de los principios de la invención, ahora se hará referencia a las realizaciones descritas en la memoria descriptiva por escrito siguiente.

[0017] La invención se refiere a un implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) para implantación dentro de una lesión osteocondral, que comprende un armazón de fibras tridimensional biocompatible construido con al menos tres capas de fibras tejidas formadas de un material biocompatible y adaptado para permitir la integración de tejido desde la superficie de cartílago (6, 18, 19) y la superficie de hueso (7, 20) tras la implantación, caracterizado porque cada una de las al menos tres capas comprende una pluralidad de hilos, los hilos están adaptados para ser moldeados para que se amolden a la forma de la lesión osteocondral y a continuación se bloqueen en una conformación física estable usando calentamiento controlado para reorganizar el estado molecular del material que compone los hilos, donde el armazón de fibras tridimensional es un tejido de punto indesmallable de urdimbre tridimensional (3D) en el que las al menos tres capas de fibras tejidas incluyen una serie de fibras de urdimbre en el plano (dirección X) rellenas de fibras de trama (dirección Y) y el armazón incluye fibras de unión en la dirección Z. El implante interfacial de la presente descripción comprende un armazón de fibras tridimensional adaptado para que sea compatible con una o más de las principales propiedades del tejido natural, que incluyen, pero no se limitan a: módulo de compresión, módulo de tracción, heterogeneidad, anisotropía, coeficiente de Poisson, ausencia de linealidad y viscoelasticidad. El implante interfacial comprende al menos tres sistemas de fibras que definen una capa superior, media e inferior. Las capas combinadas recrean muchas de las propiedades naturales del tejido y facilitan el anclaje del cartílago y el hueso durante la curación del defecto. De ello se deduce que el tejido crece en el implante interfacial y a lo largo de este.

[0018] En un aspecto, el implante interfacial se construye usando estructuras de punto indesmallable de urdimbre tridimensionales (3D) como se describe en: “General definition of 3D warp interlock fabric architecture” (Boussu F, Cristian I, Nauman S, Composites Part B: Engineering. 2015;81:171-88. doi: http://dx.doi.org/10.1016/¡.com- positesb.2015.07.013): “Fibre damage in the manufacture of advanced threedimensional woven composites” (Rudov-Clark S, Mouritz AP, Lee L, Bannister MK, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2003;34(10):963-70. doi: http://dx.doi.org/10.1016/S1359-835X(03)00213-6); y “Behavior of 3D orthogonal woven CFRP composites. Part I. Experimental investigation” (Tan P, Tong L, Steven GP, Ishikawa T., Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. 2000;31(3):259-71. doi: ht-tp://dx.doi.org/10.1016/S1359-835X(99)00070-6). Se describe que el implante interfacial también se puede fabricar mediante procedimientos de fabricación de géneros de punto, trenzado o fabricación de telas no tejidas o combinaciones de los mismos, o en combinación con los tejidos de punto indesmallable de urdimbre descritos anteriormente.

[0019] El implante interfacial puede tener porosidad controlada, con poros del orden de 50-1000 pm para permitir el crecimiento y la consolidación del tejido a su través en el implante interfacial. El implante interfacial comprende fibras hechas de materiales biocompatibles, que pueden ser fibras multifilamento, fibras monofilamento, filamentos que tienen una sección transversal variable o irregular a lo largo de su longitud, fibras huecas o cualquier combinación de las mismas. Se describe que las fibras pueden estar preferentemente en el orden de 25-300 pm de espesor o diámetro. Las fibras biocompatibles pueden estar compuestas por biomateriales biorreabsorbibles, biomateriales no biorreabsorbibles o combinaciones de los mismos. Los materiales no biorreabsorbibles representativos incluyen, pero no se limitan a, polipropileno, poliéster, politetrafluoretileno (PTFE), poliuretano, policarbonato uretano, poliamida, nailon, materiales de poliariletercetona (PAEK), polisulfona, carbono, cerámica, metal o cualquier otra fibra de biomaterial no biorreabsorbible aceptable. Los materiales reabsorbibles representativos incluyen, pero no se limitan a, ácido poliglicólico (PGA), ácido poliláctico (PLA), policaprolactona (PCL), colágeno, seda, quitina, quitosano, ácido hialurónico o cualquier otra fibra de biomaterial biorreabsorbible aceptable.

[0020] En un aspecto adicional de la descripción, el implante interfacial también se puede usar para proporcionar células (p. ej., condrocitos, fibroblastos, células progenitoras, células madre, células reprogramadas) y/o moléculas biológicamente activas adicionales introducidas exógenamente, tales como factores de crecimiento, citocinas, quimiocinas, antibióticos, ADN, plásmidos u otras moléculas que pueden inducir el crecimiento dirigido y/o la diferenciación de células, o vectores capaces de proporcionar genes terapéuticos bioactivos al producto. El implante interfacial puede estar al menos parcialmente recubierto con recubrimientos de matriz inorgánica conocidos por favorecer la formación de hueso tales como hidroxiapatita, fosfato de calcio, carbonato de calcio, alúmina, circonia, circonia estabilizada con itria, materiales a base de nitruro de silicio, vidrio bioactivo y/o productos vitrocerámicos. El implante interfacial también puede estar al menos parcialmente recubierto con biomateriales obtenidos extracelularmente tales como una matriz obtenida de cartílago, una matriz de hueso desmineralizado u otros tejidos descelularizados. En otro aspecto más, el implante interfacial puede estar parcialmente (p. ej., sobre el lado de la capa de cartílago) o completamente relleno de un gel de biomaterial que consiste en colágeno, ácido hialurónico, alginato, agarosa, quitosano, gelatina, laminina, fibronectina, redes interpenetrantes (redes que son completamente biológicas, todas sintéticas o una combinación de las dos) o fibrina.

[0021] Se describe que las fibras del implante se pueden recubrir con recubrimientos bioactivos, por ejemplo, virus adenoasociados (AAV), lentivirus (LV), ADN desnudo, péptidos, péptidos autoensamblantes, fármacos antinflamatorios, citocinas, inhibidores de citocinas, macromoléculas naturales para hueso y cartílago (p. ej., proteoglucano, proteína de matriz oligomérica de cartílago, ácido hialurónico, colágeno de tipo I, colágeno de tipo II y proteínas morfogenéticas óseas) o una combinación de los mismos. Una porción de las fibras se puede recubrir con uno o más agentes biológicos, y se pueden dejar porciones sin recubrir o se pueden recubrir con agentes totalmente diferentes. Uno de los beneficios de la arquitectura de los tejidos de punto indesmallable de urdimbre es la capacidad de recubrir haces de fibras individuales para inducir la diferenciación específica del punto de células sobre el armazón.

[0022] En referencia primero a la FIG.1, una vista lateral (sagital) bidimensional (2D) de un hueso largo muestra cartílago 1 y hueso 2 con un defecto osteocondral 3. Como se ilustra, el defecto abarca tejido tanto cartilaginoso como óseo. En referencia ahora a las FIG. 2-3, el defecto osteocondral irregular se prepara con precisión para proporcionar un compartimento complementario 4 para un implante interfacial 5 construido como se describió anteriormente. El implante interfacial consolida el tejido cartilaginoso 6 y el hueso 7 sintetizados de novo como se muestra en la FIG. 4.

En un aspecto adicional de los procedimientos de la presente descripción, el implante interfacial 5 está dimensionado con respecto al orificio preparado de manera que una línea media aproximada 5a del implante está situada en el plano anatómico 1-2 donde el cartílago se encuentra con el hueso en tejido natural sano. Con esta configuración, el armazón proporcionado por el implante 5 actúa como un punto de anclaje común para los dos tejidos, así como un punto para el crecimiento hacia el interior desde cada uno de los tejidos. Se puede apreciar que la preparación del lecho óseo dentro del compartimento 4 produce hueso sangrante en la base del compartimento. Este hueso sangrante infiltrará rápidamente la mitad inferior del armazón del implante por debajo de la línea media del implante 5a. El crecimiento tisular hacia el interior del tejido cartilaginoso 6, por otro lado, no se produce inmediatamente, sino que se produce a lo largo del tiempo. Sin embargo, el implante 5 conserva su forma y resistencia a medida que el tejido cartilaginoso crece en el interior del armazón del implante.

[0023] En referencia ahora a las FIG. 5-7, se muestra la reparación de una lesión osteocondral pequeña en la rodilla y, en particular, en el cóndilo femoral medial. La FIG. 5 representa un cóndilo femoral medial 10 con una lesión osteocondral pequeña 9 con respecto al tamaño del cóndilo. La lesión ha penetrado el cartílago 8 y al interior del hueso subyacente. En la FIG. 6, se usa un escariador, un taladro, una fresa u otro instrumento o herramienta adecuados para preparar con precisión el defecto para el implante interfacial. En este ejemplo, se prepara un orificio con un diámetro y profundidad controlados para un fondo plano. Se prepara un implante interfacial 12 como se describió anteriormente para complementar la geometría del orificio preparado (FIG. 7).

[0024] Las FIG. 8-10 son similares a las FIG. 5-7, pero en este ejemplo muestran un defecto irregular grande en el cóndilo. Para permitir una solución “lista para usar”, la geometría de la lesión osteocondral se amplia a una forma “estándar”, en este caso una ranura o un canal 16. El canal regular se forma con el uso de instrumentos quirúrgicos tales como un trépano, una fresa, un osteótomo u otra herramienta que sea capaz de eliminar de forma controlable tanto hueso como cartílago. Después de la preparación precisa de la impronta de la lesión, se ajusta a presión un implante interfacial 17, que tiene geometría complementaria al canal preparado 16, en el punto del defecto.

[0025] La FIG. 11 es demostrativa de la eficacia clínica del implante interfacial. Se colocó un implante interfacial 21 en el defecto osteocondral como se describió, y la consolidación de los tejidos cartilaginoso y óseo es evidente en esta imagen histológica de sección transversal. El tejido cartilaginoso 19 se encuentra en las capas superiores del implante interfacial como se observa mediante una tinción con safranina O roja, y el tejido óseo se encuentra en las capas inferiores del implante, como se observa mediante una tinción con FastGreen verde azulada en la imagen histológica original. Adicionalmente, el implante interfacial presenta incorporación al hueso 20, además de al tejido cartilaginoso 18 que se forma sobre las capas superiores del implante interfacial 21.

Ejemplo 1:

[0026] Se construye un implante de reparación de cartílago a partir de un material tejido tridimensional ortogonal como se indica a continuación: se tejió un hilo de grado biomédico (150 pm de diámetro) en una estructura ortogonal tridimensional que contenía once capas de fibras en el plano; cinco capas estaban orientadas en la dirección de la urdimbre (dirección X, o 0° o longitudinal en el telar), seis capas estaban orientadas en la dirección de la trama (dirección Y o 90° a las fibras longitudinales) y las fibras de unión estaban orientadas en la dirección Z. La estructura contenía veinticuatro hilos por centímetro en cada una de las cinco capas de urdimbre, veinte hilos por centímetro en cada una de las seis capas de trama y veinticuatro hilos por centímetro en la dirección Z. Los poros internos interconectados del implante tienen dimensiones de 390 pmx320 pmx 104 pm, lo que produce un volumen vacío total de aproximadamente 70 %. Después de tejer la tela, el implante se corta a un tamaño aproximado y a continuación se moldea con la forma del defecto usando moldes a medida para la geometría en cuestión. Preferentemente, el material se estabiliza usando calentamiento controlado para reorganizar el estado molecular de los polímeros que componen los hilos constituyentes y bloquearlos en una conformación física alterada. Este procedimiento, conocido como “termofijación” estabiliza la estructura sin sacrificar la porosidad de cada capa, la porosidad a su través o las propiedades mecánicas diseñadas de la estructura.

Ejemplo 2:

[0027] Se construye un implante de reparación de cartílago a partir de un material tejido tridimensional ortogonal como se indica a continuación: se tejió un hilo de grado biomédico (150 pm de diámetro) en una estructura ortogonal tridimensional que contenía un total de once capas de fibras en el plano; cinco capas estaban orientadas en la dirección de la urdimbre (0° o longitudinal en el telar), seis capas estaban orientadas en la dirección de la trama (90° a las fibras longitudinales) y las fibras de unión estaban orientadas en la dirección Z. La estructura contenía veinticuatro hilos por centímetro en cada una de las cinco capas de urdimbre, quince hilos por centímetro en cada una de las seis capas de trama y veinticuatro hilos por centímetro en la dirección Z. Los hilos tejidos formaron poros internos interconectados con dimensiones de 450 pm x 320 pm x 104 pm, lo que produjo un volumen vacío total de aproximadamente 74 %. Después de tejer la tela, el implante se corta a un tamaño aproximado y a continuación se moldea con la forma del defecto usando moldes a medida para la geometría en cuestión. Preferentemente, el material se estabiliza usando calentamiento controlado para reorganizar el estado molecular de los polímeros que componen los hilos constituyentes y bloquearlos en una conformación física alterada. Este procedimiento, conocido como “termofijación” estabiliza la estructura sin sacrificar la porosidad en cada capa, la porosidad a su través y las propiedades mecánicas diseñadas de la estructura.

Ejemplo 3:

[0028] Se construye un implante de reparación de cartílago a partir de un material tejido tridimensional ortogonal como se indica a continuación: se tejió un hilo de grado biomédico (150 pm de diámetro) en una estructura ortogonal tridimensional que contenía once capas de fibras en el plano; cinco capas estaban orientadas en la dirección de la urdimbre (0° o longitudinal en el telar), seis capas estaban orientadas en la dirección de la trama (90° a las fibras longitudinales) y las fibras de unión estaban orientadas en la dirección Z. La estructura contenía veinticuatro hilos por centímetro en cada una de las cinco capas de urdimbre, veinte hilos por centímetro en cada una de las seis capas de trama y veinticuatro hilos por centímetro en la dirección Z. Antes de tejer, las dos capas superiores de haces de fibras de urdimbre se recubren con lentivirus que codifica factor de crecimiento transformante beta (TGF-p) para inducir la diferenciación cartilaginosa de células que migran al armazón después de la implantación. Las tres capas inferiores de fibras de urdimbre se recubren con factor morfogenético óseo 2 (BMP-2) para favorecer la diferenciación osteogénica de las células madre endógenas que migran al armazón. Como en el Ejemplo 1, los poros internos interconectados tenían dimensiones de 390 pm x 320 pm x 104 pm, lo que produjo un volumen vacío total de aproximadamente 70 %. Después de tejer la tela, el implante se corta a un tamaño aproximado, se liofiliza y se esteriliza usando procedimientos de esterilización sin calor (p. ej., esterilización con óxido de etileno a baja temperatura). El implante se retira del envase en el momento de la cirugía, se corta con la forma del defecto y a continuación se coloca en el defecto con el lado osteogénico sobre el lecho óseo preparado.

Ejemplo 4:

[0029] El implante de reparación de cartílago del Ejemplo 1 se puede alterar para que presente porosidades y propiedades diferentes en los dos lados del implante. La porosidad de la capa de cartílago superior de la estructura se reduce aumentando la densidad de hilos de unión en la dirección Z y disminuyendo la separación entre los hilos de trama en las dos capas superiores. Esto tiene el beneficio adicional de disminuir la rugosidad del implante. El tamaño de los poros en la capa (o capas) superficiales se reduce efectivamente a 200 pmx 150 pmx50 pm. Como en el Ejemplo 1, los poros internos interconectados de las capas osteogénicas (inferiores) conservan dimensiones de 390 pm x 320 pmx 104 pm, lo que proporciona un volumen vacío total de aproximadamente 78 %.

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Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) para la implantación en una lesión osteocondral, que comprende un armazón de fibras tridimensional biocompatible construido con al menos tres capas de fibras tejidas formadas de un material biocompatible y adaptado para permitir la integración de tejido desde la superficie de cartílago (6, 18, 19) y la superficie de hueso (7, 20) tras la implantación, caracterizado porque cada una de las al menos tres capas comprende una pluralidad de hilos, los hilos están adaptados para ser moldeados para que se amolden a la forma de la lesión osteocondral y a continuación se bloqueados en una conformación física estable usando calentamiento controlado para reorganizar el estado molecular del material que compone los hilos, donde el armazón de fibras tridimensional es un tejido de punto indesmallable de urdimbre tridimensional (3D) en la que las al menos tres capas de fibras tejidas incluyen una serie de fibras de urdimbre en el plano (dirección X) rellenas de fibras de trama (dirección Y) y el armazón incluye fibras de unión en la dirección Z.

2. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde el tejido de punto indesmallable de urdimbre tridimensional está configurado para definir un volumen vacío de al menos 70 %.

3. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde el tejido de punto indesmallable de urdimbre tridimensional incluye cinco capas de urdimbre y seis capas de trama interconectadas por fibras en la dirección Z.

4. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 3, donde el tejido de punto indesmallable de urdimbre tridimensional incluye veinticuatro hilos por centímetro en cada una de las capas de urdimbre, quince a veinte hilos por centímetro en cada una de las capas de trama y veinticuatro hilos por centímetro en la dirección Z.

5. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde las fibras comprenden una fibra monofilamento, una fibra multifilamento, una fibra hueca, una fibra que tiene una sección transversal variable a lo largo de su longitud, o una combinación de las mismas.

6. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde al menos una porción de las fibras está recubiertas con uno o más agentes biológicos, donde el uno o más agentes biológicos se seleccionan del grupo que consiste en colágeno, ácido hialurónico, alginato, agarosa, quitosano, gelatina, laminina, fibronectina, fibrina, proteoglucano, proteína de matriz oligomérica de cartílago, ácido hialurónico, colágeno de tipo I, colágeno de tipo II, secuencias peptídicas, péptidos autoensamblantes, fármacos antinflamatorios, proteínas morfogenéticas óseas y otras citocinas, inhibidores de citocinas, matriz obtenida de cartílago, matriz de hueso desmineralizado y/u otros tejidos obtenidos de matrices extracelulares descelularizadas.

7. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde al menos una porción de las fibras está recubierta con una matriz inorgánica del grupo que consiste en hidroxiapatita, fosfato de calcio, carbonato de calcio, alúmina, circonia, circonia estabilizada con itrio, materiales a base de nitruro de silicio, vidrio bioactivo y/o materiales vitrocerámicos.

8. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde al menos una porción del armazón está parcial o completamente rellena de un gel de biomaterial del grupo que consiste en colágeno, ácido hialurónico, alginato, agarosa, quitosano, gelatina, laminina, fibronectina, redes interpenetrantes que contienen materiales totalmente biológicos, totalmente sintéticos o mezclas de los mismos y/o fibrina o combinaciones de los mismos.

9. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde al menos una porción de las fibras está recubierta con virus, plásmidos o ADN adaptado para transfectar o transducir células dentro de la estructura para la inducción de cartílago y/o hueso.

10. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, que comprende además una o más células incorporadas dentro del armazón de fibras tridimensional biocompatible.

11. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 10, donde la una o más células se seleccionan del grupo que consiste en células primarias, células progenitoras indiferenciadas, células madre, células madre pluripotentes inducidas y combinaciones de las mismas, donde las células progenitoras indiferenciadas o las células madre se seleccionan del grupo que consiste en células madre o progenitoras obtenidas de tejido adiposo, médula ósea, sinovio, músculo, hueso, sangre del cordón umbilical, periostio y combinaciones de los mismos, o donde las células primarias se seleccionan del grupo que consiste en condrocitos, osteoblastos, fibroblastos, fibrocondrocitos y combinaciones de los mismos.

12. El implante de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde las fibras tejidas se forman de un material biocompatible que se selecciona del grupo que consiste en un material absorbible, un material no absorbible y combinaciones de los mismos, donde el material no absorbible se selecciona preferentemente del grupo que consiste en un politetrafluoroetileno (PTFE), un PTFE expandido (ePTFE), una poliamida, un nailon, una polisulfona, un celulósico, un acrílico, alcohol polivinílico, carbono, cerámica, un metal, un acrílico, un policarbonato, un poliéster, un poliéter, una poli(éter cetona), una poli(éter poliéster cetona), un poli(tereftalato de etileno), un poli(metil(met)acrilato), una poliolefina, una polisulfona, un poliuretano, o donde el material absorbible se selecciona preferentemente del grupo que consiste en un ácido poliglicólico (PGA), un ácido poliláctico (PLA), una poliglicolidalactida, una policaprolactona, una polidioxanona, un polioxalato, un polianhídrido, un poli(fosfoéster), una sutura de catgut, colágeno, seda, alginato, agarosa, quitina, quitosano hidroxiapatita, fosfato de calcio bioabsorbible, ácido hialurónico, elastina, un poliortoéster, un poli(aminoácido), un Pluronic/F-12, un poli(óxido de etileno), un poli(óxido de etileno)/poli(etilenglicol) (PEO/PEG), colágeno, gelatina, fibrina, ácido hialurónico, un proteoglucano, elastina y combinaciones de los mismos.

13. El implante de reparación de interfase osteocondral (5, 17, 21) de la reivindicación 1, donde el tejido de punto indesmallable de urdimbre tridimensional forma una pluralidad de intersticios dentro del armazón de fibras, donde los intersticios definen un tamaño de los poros en el intervalo de 50 pm y 1000 pm.