WO2012167341A1

WO2012167341A1 - Método de utilizaqáo de membrana de celulose bacteriana intra articular sobre superficie lesada de patela

Info

Publication number: WO2012167341A1
Application number: PCT/BR2012/000179
Authority: WO
Inventors: Ana Maria Minarelli Gaspar; Cassiano de Moura ABDALLA; Sidney José Lima RIBEIRO; Sybele Saska; Younès MESSADDEQ
Original assignee: Universidade de Sao Paulo USP; Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho UNESP
Current assignee: Universidade de Sao Paulo USP; Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho UNESP
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2013-12-10
Also published as: BRPI1102869A2

Abstract

A presente invenção divulga o uso da membrana de celulose bacteriana para aplicação em reconstruções ligamentares, tendinosas e cápsulas sinoviais conforme os métodos descritos na descrição da técnica de invenção. Esse material teria a aplicabilidade para reconstruções de ligamentos e tendões (ligamentos cruzados do joelho, ligamento patelar, tendão de Aquiles, tendão quadricipital, etc.) e cápsula sinovial.

Description

MÉTODO DE UTILIZAÇÃO DE MEMBRANA DE CELULOSE BACTERIANA INTRA ARTICULAR SOBRE SUPERFÍCIE LESADA DE PATELA

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção divulga o uso de membrana de celulose bacteriana para aplicação em reconstruções ligamentares, tendinosas e cápsulas sinoviais conforme os métodos descritos na descrição da técnica de invenção. Esse material teria a aplicabilidade para reconstruções de ligamentos e tendões (ligamentos cruzados do joelho, ligamento patelar, tendão de Aquiles, tendão quadricipital , etc.) e cápsula sinovial.

O mercado que necessita o emprego dessa invenção é muito amplo, ele inclui lesões com perda de substâncias tendinosas e capsulares e principalmente as lesões ligamentares. As perdas de tecidos nobres, como são conhecidas as lesões de pele que incluem lesões de subcutâneo com exposição de tendões, estão se tornando muito comuns com a expansão do uso de motocicletas e os aprimoramentos dos automóveis. Mas, o emprego da invenção não se limita apenas a esses casos, pelo contrário, o seu emprego será mais solicitado no campo de lesões ligamentares do joelho, sendo o ligamento cruzado anterior (LCA) a lesão mais comum nos ligamentos do joelho, só nos EUA ocorrem mais de 200.000 rupturas de LCA por ano (Cooper et al, 2007; Beynnon and Fleming, 1998; Pennisi 2002) . No Brasil, apesar dessa lesão ser muito comum, principalmente por ser um pais em que o futebol prevalece como esporte preferido da população, ainda não se tem uma estimativa real da sua incidência.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA A perda de tecido capsular, tendinoso e ligamentar das articulações e/ou tecido musculoesquelético, constituem lesões de difícil reparo através das regenerações próprias. Por exemplo, a lesão do ligamento cruzado anterior (LCA) é a lesão intra articular mais comum no joelho (Freeman et al, 2007). Anualmente, mais de 200.000 pacientes são diagnosticados com ruptura do LCA nos EUA (Beynnon & Fleming, 1998; Pennisi, 2002) e aproximadamente 150.000 são tratadas cirurgicamente (Cameron et al., 2000; Cooper et al, 2002). Pela incapacidade desses tecidos renovarem-se ou simplesmente serem regenerados, opta-se pela utilização de enxertos de localidades próximas ou distantes aos lesados (enxertos autógenos) , onde comumente são escolhidos o tendão patelar, quadricipital, semitendíneo, grácil e o tendão de Aquiles, porém a morbidade pela retirada desses enxertos ou a dor no local onde foi retirado o enxerto, tornam-se complicações comuns do uso desse material para reconstrução do LCA (Cartmell & Dunn, 2004). O uso de aloenxertos ou transplantes alógenos das estruturas citadas também são aplicados em alguns hospitais, restrito a volume limitado de oferta, além de possíveis sítios de infecção bacteriana ou mesmo transmissão de outras doenças infecciosas, ou de uma possível resposta imunológica no organismo hospedeiro (Cameron et al., 2000; Cartmell & Dunn, 2004; Vunj ak-Novakovic et al . , 2004). A terceira e última opção de tratamento para eventuais lesões são as próteses sintéticas quando relacionado a lesões ligamentares ou tendinosas onde são utilizados materiais sintéticos não degradáveis como a fibra de carbono, polietileno, polipropileno e politetrafluoetileno (Arnoczky, 1983; Snook, 1983; Amiel et al, 1990; Silver et al., 1991; Smith et al., 1993). Algumas dessas próteses ligamentares sintéticas tem sua aprovação pela FDA, mas não são recomendadas na reconstrução primária do LCA (McPherson et al., 1985). Esses materiais sintéticos falham devido a fragmentações, estresse que sofrem no novo sitio de localização e consequentemente sofrem fadigas de estruturas ou debris (liberação de microparticulas ) do tecido (Noyes & Grood, 1976; Vunjak-Novakovic et al., 2004) e estas complicações podem eventualmente conduzir a casos de artrites e sinovites (McPherson et al., 1985; Pennis, 2002) .

A presente invenção permite uma ampla evolução no campo de reparos de lesões capsulares, tendinosas e ligamentares. Como visto previamente, em casos de lesões de ligamento cruzado anterior do joelho, a técnica descrita permite regeneração biológica dos tecidos lesados com tratamentos rápidos, eficientes, imediatos e de custo acessível no reparo dessas lesões. O resultado é obtido sem danos ao tecido musculoesquelético, ocorrendo como inovação das técnicas passadas, ou seja, um novo tecido é acrescido ao organismo sem a associação de mutilação de outras estruturas. Essa técnica de tratamento pode ter ou não a associação de derivados de ácido hialurônico ou colágeno ao modelo proposto. De qualquer forma, o próprio artigo que originou a experimentação dessas fibras desenvolvidas à partir da membrana de celulose bacteriana e células totipotentes do tecido ósseo, demonstrou que não produz agressão da cartilagem articular simplesmente pela presença do tecido desenvolvido na região intra articular. Não produziu resposta inflamatória em 12 animais testados, nem artrite, nem sinovites e nem infecção.

A simplicidade da técnica permite que o método seja utilizado em qualquer categoria de rede hospitalar, não se incluindo em um procedimento de alta complexidade.

Os produtos similares ao desenvolvido pela técnica são produzidos pela bioengenharia, mas não são totalmente biológicos como o desenvolvido. Há diversos produtos sintéticos que Mascarenhas & MacDonald (2008) descrevem em uma revisão da história das lesões do LCA e o uso de próteses sintéticas, entre eles constam: Carbon Fibre, Gore-Tex and Dacron, Leeds-Keio Artificial Ligament, Kennedy Ligament Augmentation Device (LAD) , Ligament Advanced Reinforcement System (LARS)

Há um conceito comum entre todos eles, de que a matriz ideal para o modelo sintético a ser fabricado deveria ser biodegradável, porosa e apresentar resistência mecânica suficiente para a deformação exigida durante a força que lhe é aplicada (Cooper et al., 2007). Todos esses produtos foram inventados pensando-se nessas propriedades, mas em todos eles, há sempre alguma dessas propriedades faltando para que se torne o "modelo ouro" para ser indicado na cirurgia como a primeira escolha.

A presente invenção é impar em relação à técnica de produção e origem dos materiais que são necessários para sua confecção, pois todo o seu processo é de natureza biológica e totalmente biocompativel , apresenta todas as propriedades citadas acima, isto é, biodegradável e biocompativel. Além disso, a membrana de celulose bacteriana é porosa e se utilizada como no descrito, torna- se de altíssima resistência mecânica adaptando-se perfeitamente às deformações que lhe é solicitada e por nenhum momento perde a sua resistência mecânica. É muito importante citar que a membrana desenvolvida com a técnica passou por um teste de tração com fixação por fios de ethibond n°5, e que a ruptura a 182 N ocorreu na laceração do tecido com o fio. Porém, lâminas de cortes histológicos exibidos nesse documento confirmam que a membrana, com o decorrer do tempo se envolve com o osso de forma entre mesclada, ficando quase impossível separá-los. E obviamente, quando essas fibras se apresentarem aderidas aos túneis ósseos onde serão inseridas, as suas resistências mecânicas serão muito maiores.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Foi observado um tecido conjuntivo denso, de alta resistência mecânica, desenvolvido de forma isolada na superfície intra articular da patela, em animais suínos sacrificados após 4 meses de tratamento, este material foi analisado histologicamente e realizado teste mecânico dos quais confirmaram que, a invenção do método de utilização da membrana de celulose bacteriana com tal composição, seria capaz de desenvolver fibroblastos com capacidade de produção de tecido conjuntivo de altíssima resistência.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A figura 1 demonstra a resistente tensão do material.

A figura 2 mostra o material posicionado junto ao paquímetro, antes do ensaio de tração.

A figura 3 mostra o ensaio do material sob tração.

A figura 4 mostra o material no aparelho de teste de tração suportando a tração. A figura 5 mostra o material durante o teste de tração sofrendo a ruptura.

A figura 6 mostra o gráfico da curva de deformação do produto .

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A utilização da membrana de celulose bacteriana, para fins de regeneração de tecido biológico foi idealizada a partir do momento em gue se tornaram conhecidas as propriedades de natureza biocompativel dessa membrana com diversos artigos publicados na área médica (Mello ET al., 1997; Harrah et al., 2005). Harrah et al. (2005) concluíram que a membrana seria um excelente biomaterial para o desenvolvimento de cartilagem, pois no teste "in vitro" não induziu os macrófagos para a produção de citocinas inflamatórias. Mello et al. (1997) indicou sua utilização em duramater de cães que depois teve seguimento para humano .

Através de pesquisa delineada em modelo animal suíno, onde se utilizaram 12 animais, em períodos de 2, 4 e 6 meses, com aprovação do comité de ética, sob o protocolo n° 617, em 19/03/07, para o título de projeto: "Avaliação dos efeitos da membrana de celulose bacteriana na superfície lesada de suínos", a metodologia aplicada na pesquisa realizada envolveu a coleta de células cartilaginosas e ósseas, essas consideradas totipotentes, no campo do tecido musculoesquelético, raspadas de superfície osteocondral de patelas. Esta raspa foi lavada em soro fisiológico e embebida em sangue na forma de coágulos e diluídos em hylano G-F 20 (Synvisc) que ofereceu condições para ser aplicada, de forma inoculada, para o interior da membrana de celulose bacteriana através de seringa de 20 ml e agulha 40 x 12 mm.

A membrana da bactéria Acetobacter xyllinus foi isolada na forma de biofilme após 72 à 96 horas de cultura. Isolada com solução de hipoclorito de sódio por 30 minutos, seguido de lavagem exaustiva com água destilada e depois esterilizada em calor úmido à 122°C.

Essa recolhida da bandeja de produção da bactéria Acetobacter xyllinus na espessura de 10 mm, foi recortada no molde da área de superfície articular da patela.

Cinco ml da papa obtida foi inoculada para o interior da membrana pré-moldada na superfície articular da patela.

Posteriormente, esse material preparado foi transfixado com fios catgut-0 na superfície articular da patela dos três grupos de animais. Aos 4 meses observou-se um tecido conjuntivo de altíssima resistência e após seis meses, esse tecido aderido fortemente ao osso. Diante desse resultado, foi que surgiu a idéia de se verificar em outro animal, o material preparado sem transfixação na patela, inseridos apenas nas extremidades ósseas da tíbia e do fémur, pois verificamos que a membrana de celulose, ofereceu condições para que o próprio organismo produzisse uma transformação nesse tecido, de modo que, provesse resistência semelhante, ou mesmo superior, aos tecidos conjuntivos em geral. O que torna muito interessante este resultado encontrado é a aplicação da membrana quando utilizada no interior de uma articulação sinovial, pois ela se apresentou atóxica e sem nenhuma propriedade antigênica, quanto mais, se utilizada em região extra articular.

O tecido formado não gerou qualquer sinal de inflamação ou predisposição a um quadro infeccioso, diferentemente do joelho contralateral , que teve a lesão provocada com a mesma dimensão, porém sem a aplicação do modelo de membrana. Nesse grupo, considerado o grupo controle (GC) , dois casos evoluíram com deiscências de suturas e secreções purulentas, diferente do grupo tratado (GT) com a membrana, que apresentou a cicatrização sem secreção ou sinas inflamatórios em todos os 12 animais operados, e que é o mais importante, sem que os animais apresentassem claudicação (ato de mancar) com o membro no lado tratado durante a marcha.

A resultante do método de utilização da membrana de celulose bacteriana, caracterizada por fibras de tecido conjuntivo dispostas de forma organizada, com alto poder de resistência à tração, ficou comprovada também, pela histologia, após a retirada do material para estudo, com os intervalos de dois, quatro e seis meses.

Aos quatro meses, houve a preservação da integridade da membrana com poucas alterações das superfícies articulares em contato direto com a mesma, mas houve alteração dessa em um tecido com semelhança ao tecido conjuntivo, com textura similar à cartilagem, porém sem aderência, na sua totalidade, ao osso patelar (Figura 4).

Aos seis meses, observou-se a preservação da cartilagem articular femoral em contato com a membrana de celulose bacteriana e aderência total ao tecido ósseo da patela, confirmando que a membrana tem capacidade de aderência ao tecido ósseo.

Os enxertos autólogos mais utilizados com a fixação por fios de ethibond correspondem aos fios que muitas vezes fixam os tendões flexores e quadricipital, porém nesse modelo desenvolvido e testado a fresco confirmou a sua resistência superior a esse fio, visto a ruptura do fio de ethibond antes da ruptura do enxerto biocompativel e que sofreu metaplasia em tecido conjuntivo de alta resistência para uso em ligamentos de joelhos.

A Tabela abaixo apresenta os valores referentes à Figura 6, demonstrando a curva de deformação do produto e confirmando a sua real ruptura com força aplica de 182N na velocidade de 0,2 mm/sec.

Além da alta resistência e da ausência da toxidade em relação à cartilagem articular apresenta grande oportunidade para utilização substitutiva de ligamentos lesados de joelhos.

Através da associação de todos esses princípios observados em cada grupo de quatro animais sacrificados para estudo e após a conclusão do experimento, confirmou-se a capacidade desta membrana no desenvolvimento de tecido conjuntivo pelo método utilizado.

Com tais resultados, concluímos estar diante da descoberta de um modo de utilidade da membrana, inédito no meio cientifico.

A vantagem na utilização deste método para reconstruções ligamentares , como do ligamento cruzado anterior do joelho e de outras formas de aplicação do material, é que não há necessidade de mutilação de outro tecido do organismo quando da reparação desses tecidos lesados. As técnicas atuais para reparação ligamentar incluem a retirada de enxertos removidos de tendões ( quadricipital , semitendineo e grácil, e patelar) com possíveis sintomas clínicos dolorosos associados ou não a processos inflamatórios, no sítio doador ou perda da ação muscular quando a retirada é total, como no caso do semitendineo e grácil. Uma outra vantagem da criação desse método de reparo ligamentar é quando a lesão é reincidente no indivíduo, de forma que já foram retirados todos os enxertos possíveis para seu tratamento ou é uma lesão complexa que envolve mais de uma estrutura articular.

As desvantagens do método é a necessidade de dois tempos cirúrgicos diante da reconstrução de ligamentos ou tendões lesados, pois a membrana por si só é friável e de fácil ruptura no seu manuseio. Portanto, faz-se necessário nesses casos que exista uma ação de forças externas atuando sobre a articulação ou estrutura do membro, o preparo prévio do material em sítio propício que possa esperar a metaplasia da membrana preenchida com a papa em tecido conjuntivo resistente.

A técnica desenvolvida do invento já foi experimentada com sucesso em estudos pilotos desenvolvidos pelo grupo. Hoje já se tem a metodologia definida para iniciar os estudos definitivos para confirmação dos resultados e avaliação dos tempos adequados para cada procedimento, afim de divulgação de material, metodologia e resultados ao mercado disponível para comercialização com o mínimo de investimento necessário.

Com essa metodologia constatamos estar diante de um tecido neoformado com características histológicas semelhantes a ligamentos e com altíssima resistência, capaz de reforçar ou mesmo reparar estruturas ligamentares ; apropriado na utilização de lesões parcial ou total dos ligamentos cruzados anteriores nos joelhos e possivelmente, em outras regiões. Este resultado encontrado nunca foi observado e descrito na literatura o que torna esta membrana, da forma como produzida e processada após a introdução de células mesenquimais , após filtragem e diluição em hylano G-F20 e colocado em contato direto com a superfície articular, gerar um outro material biocompatível , com textura e resistência semelhantes a ligamento articular e este produto não existe no mercado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de utilização de membrana de celulose bacteriana intra articular sobre superfície lesada de patela, caracterizado pelo fato de coletar de células cartilaginosas e ósseas totipotentes no campo do tecido musculoesquelético, raspadas de superfície osteocondral de patelas .

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a raspa é lavada em soro fisiológico e embebida em sangue na forma de coágulos e diluídos em hylano G-F 20 (Synvisc)

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a raspa é aplicada, de forma inoculada, para o interior da membrana de celulose bacteriana através de seringa de 20 ml e agulha 40 x 12 mm.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que a membrana é produzida pela bactéria Acetobacter xyllinus .

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3 ou , caracterizado pelo fato de que a membrana da bactéria Acetobacter xyllinus foi isolada na forma de biofilme após 72 à 96 horas de cultura e isolada com solução de hipoclorito de sódio por 30 minutos, seguido de lavagem exaustiva com água destilada e depois esterilizada em calor úmido à 122°C.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a membrana recolhida da bandeja de produção da bactéria Acetobacter xyllinus possui espessura de 10 mm e é recortada no molde da área de superfície articular da patela .

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que cinco ml da papa obtida é inoculada para o interior da membrana pré-moldada na superfície articular da patela.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que esse material preparado é transfixado com fios catgut-0 na superfície articular da patela

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que 4 meses após a transfixação ser realizada, a preservação da integridade da membrana com poucas alterações das superfícies articulares em contato direto com a mesma foi observada.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que 6 meses após a transfixação ser realizada, a preservação da cartilagem articular femoral em contato com a membrana de celulose bacteriana e aderência total ao tecido ósseo da patela foi observada.

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de não mutilar outro tecido do organismo quando da reparação dos tecidos lesados.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fato de gerar um tecido neoformado com características histológicas semelhantes a ligamentos e com altíssima resistência.