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Patent Searching and Data


Title:
POLYMERIC MESH WITH SELECTIVE PERMEABILITY, FOR THE REPAIR AND REGENERATION OF TISSUES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/016816
Kind Code:
A2
Abstract:
The present application describes a polymeric mesh for the repair and regeneration of tissues from an organism that comprises pores wherein at least 70% of the pores of the said mesh have a size smaller than the one required to confine the cells of the said tissues, and wherein at least 70% of the pores of the said mesh has a size superior than the one needed for the passage of interstitial fluids of the said tissues; the degradation time of the said polymeric mesh within the organism is at least 8 weeks; the said polymeric mesh has an apparent tensile strength superior than 1 MPa; the said polymeric mesh has an apparent elastic modulus superior than 0.1 MPa. The mesh described in this application allows that the "new tissue" formed presents very similar properties to the ones of the damaged tissue. Thus, the polymeric mesh for the repair and regeneration of tissues described in this application can be used in medicine in combination or not with surgical methods, namely in the treatment of diseases that involve the repair and regeneration of tissues, particularly when the tissue to treat is cartilage, periodontal ligament, esophagus or skin.

Inventors:
PEREIRA MARTINS ALBINO MANUEL (PT)
SOUSA DIAS ALVES DA SILVA MARTA LUISA (PT)
GONCALVES DOS REIS RUI LUIS (PT)
MELEIRO ALVES DAS NEVES NUNO JOAO (PT)
Application Number:
PCT/IB2013/056218
Publication Date:
January 30, 2014
Filing Date:
July 29, 2013
Export Citation:
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Assignee:
ASS FOR THE ADVANCEMENT OF TISSUE ENGINEERING AND CELL BASED TECHNOLOGIES AND THERAPIES A4TEC (PT)
International Classes:
A61L27/18
Domestic Patent References:
WO2011003422A12011-01-13
WO2009099570A22009-08-13
Foreign References:
JP2009101062A2009-05-14
Other References:
TOMADAKIS; ROBERTSON, CHEMICAL PHYSICS, vol. 119, 2003
TOMADAKIS; ROBERTSON, CHEMICAL PHYSISCS, vol. 119, 2003
Attorney, Agent or Firm:
VIEIRA PEREIRA FERREIRA, Maria Silvina (PT)
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Claims:
REIVINDICAÇÕES

1 . Malha polimérica para reparação ou regeneração de tecidos de um organismo que compreende poros em que pelo menos 70% dos poros da referida malha têm tamanho inferior ao requerido para confinar as células dos referidos tecidos, e em que pelo menos 70% dos poros da referida malha tem um tamanho superior ao necessário para a passagem de fluídos intersticiais dos referidos tecidos;

em que o tempo de degradação da referida malha polimérica no organismo é de pelo menos 8 semanas;

e a referida malha polimérica possui uma resistência à tração aparente superior a 1 MPa e um módulo de elasticidade aparente superior a 0.1 MPa.

2. Malha de acordo com a reivindicação anterior em que 80% dos poros da referida malha têm tamanho inferior ao requerido para confinar as células dos referidos tecidos, mais de preferência 90%, 95%, ou 100%.

3. Malha de acordo com as reivindicações anteriores em que o tempo de degradação da referida malha polimérica é de 8-26 semanas, de preferência 8-15 semanas.

4. Malha de acordo com as reivindicações anteriores em que a resistência à tração aparente varia entre 2-30 MPa; de preferência entre 3-20 MPa.

5. Malha de acordo com as reivindicações anteriores em que o módulo de elasticidade aparente varia entre 0.1 -100 MPa; de preferência entre 5-30 MPa.

6. Malha de acordo com as reivindicações anteriores que compreende:

• uma porosidade interconectada que varia entre 83 - 91%;

• em que 80-90% dos poros tem um tamanho que varia entre 1 ,2 - 13,37 μηη;

• um módulo de elasticidade aparente que varia entre 8.58 - 27.87 MPa;

• uma resistência à tração aparente varia entre 2.15 - 4.38 MPa

7. Malha de acordo com as reivindicações anteriores que compreende pelo menos um polímero selecionado entre policaprolactona, ácido poliglicólico, ácido polilático, quitosano, alginato, ou dextrano, ou suas combinações.

8. Malha de acordo com a reivindicação anterior que compreende ainda um polímero selecionado entre amido, ácido hialurónico, ou sulfato de condroitina, ou suas combinações.

9. Malha de acordo com as reivindicações 6-7 em que a malha polimérica é constituída pelos seguintes polímeros:

• policaprolactona, ou

• policaprolactona e amido, ou

• policaprolactona e ácido hialurónico, ou

• policaprolactona e sulfato de condroitina, ou

• ácido poliglicólico e ácido polilático, ou suas combinações.

10. Malha de acordo com qualquer uma das reivindicações 6-8 em que a malha tem 80-60% (p/v) policaprolactona e 20-40% (p/v) de um polímero natural ou qualquer outra proporção.

1 1 . Malha de acordo com qualquer uma das reivindicações 6-9 em que o peso da policaprolactona varia entre 70000 - 90000 Da.

12. Malha de acordo com a reivindicação 6 -7 em que o peso do quitosano varia entre 270-416 kDa.

13. Malha de acordo com a reivindicação 6 -7 em que o grau de desacetilação de quitosano varia entre 50-100%, de preferência 87.7-95%.

14. Malha de acordo com as reivindicações anteriores que compreende adicionalmente substâncias activas seleccionadas da seguinte lista: anti-inflamatórios, antibióticos, agentes biológicos modificadores da doença reumática, inibidores, factores de crescimento.

15. Malha de acordo com as reivindicações anteriores que compreende substâncias ativas selecionadas da seguinte lista ácido acetilsalicílico, paracetamol, trissalicilato de colina magnésica, diclofenaco, diflunisal, fenoprofeno, flurbiprofeno, ibuprofeno, indometacina, quetoprofeno, meclofenamato, nabumetona, naproxeno, oxaprozina, fenilbutazona, piroxicam, salsalato, sulindaco, tolmetina, corticosteróides glicocorticóides, metotrexato, a sulfasalazina, a leflunomida, a ciclosporina, a minociclina, a hidroxicloroquina, a azatioprina, a D-penicilamina etanercept, o infliximab, o adalimumab, o certolizumab, o golimumab, o anakinra, o tocilizumab, o abatacept, ou o rituximab.

16. Malha de acordo com as reivindicações anteriores, que incorpora ainda substâncias ativas envolvidas na homeostasia e no processo regenerativo de tecidos, em particular TGF-a, TGF-βΙ , TGF-32 ,TGF-33, EGF, HIF, PDGF-AA, PDGF-AB, PDGF-BB, PDGF-CC, PDGF-DD, VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C e VEGF-D, IGF-1 , FGF-2, FGF-18, BMP-2, BMP-4, BMP-6,BMP-7/OP-1 , CDMP-1/GDF-5 ou CDMP-2.

17. Malha de acordo com as reivindicações anteriores caracterizada por o tecido a reparar/regenerar ser cartilagem, tecido do ligamento periodontal ou submucosas do esófago. Malha de acordo com as reivindicações anteriores em que a espessura da malha varia entre 20-200 μηη, de preferência 40-80 μηη.

18. Malha de acordo com as reivindicações anteriores para o uso em medicina veterinária e humana.

19. Malha de acordo com a reivindicação anterior para uso no tratamento de doenças que envolvem a reparação ou regeneração de tecidos.

20. Malha de acordo com a reivindicação anterior em que o tecido a tratar é pele, cartilagem, ligamento periodontal ou submocosas do esófago.

21 . Malha de acordo com a reivindicação anterior em que a referida malha é ser tecida ou não tecida.

22. Tira, rede, feixe de fibras, malha ou membrana obtenível por electrospinning compreendida por um conjunto de fibras cuja composição polímericas pode ser seleccionada da seguinte lista policaprolactona, ácido poliglicólico, ácido polilático, quitosano, alginato, ou dextrano, ou suas combinações, com um diâmetro inferior a 2 μηι.

23. Tira, rede, feixe de fibras, malha ou membrana de acordo com a reivindicação anterior o diâmetro da fibra polimérica obtenível por electrospinning varia entre 0,35 - 2 μηη.

24. Tira, rede, feixe de fibras, malha ou membrana de acordo com qualquer uma das reivindicações 19-20 em que o peso da policaprolactona varia entre 70000 - 90000 Da.

25. Tira, rede, feixe de fibras, malha ou membrana de acordo com a qualquer uma das reivindicações 9-20 em que o peso do quitosano varia entre 270-416 kDa.

Description:
DESCRIÇÃO

MALHA POLÍMERICA COM PERMEABILIDADE SELETIVA, PARA A

REGENERAÇÃO/REPARAÇÃO DE TECIDOS

CAMPO DA TÉCNICA

[0001 ] O presente pedido descreve uma malha semi-porosa elástica biocompatível de degradação lenta e com permeabilidade seletiva, a qual poderá ser usada como uma membrana ou um dispositivo biomédico implantável. Esta malha poderá ser aplicada sobre o defeito tecidular em combinação com procedimentos cirúrgicos rotineiros como por exemplo o procedimento cirúrgico de microfratura, promovendo a reparação e regeneração de tecidos tais como cartilagem, pele, mucosa do esófago, entre outros cartilagem articular danificada por trauma ou doença, em humanos ou outros animais.

ESTADO DA TÉCNICA

[0002] O objetivo da engenharia de tecidos é desenhar novos componentes funcionais que possam regenerar tecidos vivos, restaurando completamente a sua função. A engenharia de tecidos compreende 3 premissas básicas: o uso de uma estrutura polimérica tridimensional ou scaffold que suporte o crescimento celular e posterior formação do tecido, uma fonte de células e factores de crescimento que induzam essas mesmas células a se diferenciarem no tecido alvo. Estes scaffolds podem ser desenvolvidos para vários fins, tais como a adesão e fixação de tecidos, manutenção de forma, como guias da regeneração de tecidos ou como suporte temporário para o desenvolvimento dos mesmos. Os materiais biodegradáveis têm vindo a ser grandemente usados em Engenharia de Tecidos pela sua capacidade de serem degradados e metabolizados pelo corpo, após reparação das lesões dos tecidos. Desta forma, à medida que as células crescem e se organizam num tecido vivo, o scaffold vai degradando lentamente, pois já não é necessário como estrutura de suporte. Portanto, o grau de degradação do scaffold é muito importante no contexto da Engenharia de Tecidos.

[0003] Um scaffold implantável deve recapitular a maioria das características essenciais da matriz extracelular nativa do tecido a reparar, promovendo assim as condições ideais para a regeneração do mesmo. Assim, uma característica muito importante dos scaffoids é a sua porosidade. Altos níveis de porosidade são desejáveis, maximizando as oportunidades de colonização celular, o que permite um desenvolvimento do tecido mais rápido. No entanto, elevados níveis de porosidade implicam menor estabilidade mecânica do scaffold. Deste modo, um equilíbrio otimizado entre estas exigências contraditórias deve ser obtido para cada aplicação específica. O tamanho dos poros é outra questão crítica no desempenho celular dos scaffoids, pois estes devem ter poros que permitam a adesão e proliferação celulares, e, ao mesmo tempo, permitam a passagem de nutrientes e moléculas presentes no meio. Especificamente, se os poros forem demasiado pequenos, eles podem impedir a colonização interna dos scaffoids pelas células. De facto, este é um problema comum das malhas ou membranas produzidas por electrospinning, o qual pode ser contornado mediante aplicação de algumas estratégias propostas na literatura.

[0004] A maioria dos métodos de processamento não permitem especificar o tamanho, a forma ou a distribuição espacial dos poros. Frequentemente, os métodos permitem um controlo apertado das matérias-primas a utilizar e podem permitir a obtenção de rotinas de processamento estáveis, que resultam em scaffoids com níveis similares de porosidade e de propriedades macroscópicas. A maioria dos métodos pode também permitir a obtenção de um certo controlo ao nível da interconectividade dos poros. No entanto, a eventual distribuição não uniforme da interconectividade implica que algumas partes do scaffold não sejam capazes de ser colonizadas por células. Especificamente, uma interconectividade baixa dificulta a difusão local de fluídos, assim como a hidrólise do biomaterial, resultando em cinéticas de degradação irregulares.

[0005] Os scaffoids podem ter várias formas, sendo que uma delas é a forma de malha ou membrana. Actualmente existem no mercado vários tipos de membranas para regeneração de tecidos, entre os quais pele, esófago ou cartilagem. A maioria destas membranas é baseada em polímeros naturais, e, portanto, biodegradáveis. Elas conferem uma solução para a regeneração de alguns defeitos, mas ainda não foi reportada na literatura uma completa regeneração e recuperação de função dos tecidos para os quais elas são utilizadas.

[0006] A regeneração de traumas ou defeitos na cartilagem articular continuam a ser um grande desafio no campo da ortopedia. A natureza avascular deste tecido tem vinda a ser apontada como umas das principais razões da sua fraca capacidade inata de auto- regeneração. Existe uma grande variedade de condições patológicas que envolvem a perda de cartilagem articular, como, por exemplo, a osteoartrite.

[0007] As estratégias existentes para restaurar ou regenerar a cartilagem articular incluem a artroplastia total ou parcial da articulação, o desbridamento artroscópico, a técnica de microfratura, e ainda estratégias de engenharia de tecidos. A artroplastia total, também denominada substituição total da articulação, é uma das intervenções cirúrgicas com maior sucesso para o tratamento de doenças cartilagíneas, nomeadamente a osteoartrite, apresentando óbvias desvantagens como, por exemplo, a propensão para causar dor crónica. Por sua vez, a artroplastia parcial não altera a progressão da osteoartrite e a sua utilização pode conduzir a dor prolongada, devido à instabilidade da prótese, à erosão dos seus componentes ou à artrofibrose. O desbridamento artroscópico e lavagem remove os detritos da cartilagem degenerativa mediante irrigação da articulação com uma solução de sal e lactato. Este método proporciona um alívio temporário da dor, mas não contribui significativamente para a formação de nova cartilagem. O procedimento de microfratura envolve a punção de pequenos orifícios no osso subcondral, induzindo sangramento. Um coágulo é formado quando o sangue e a medula óssea se infiltram na cartilagem danificada, libertando células estaminais para a reparação e regeneração da cartilagem. Assim como no desbridamento artroscópico, o procedimento de microfratura resulta na formação de tecido fibrocartilagíneo que tende a degenerar com o tempo, embora possa produzir alívio temporário dos sintomas.

[0008] Na última década alguns procedimentos de engenharia de tecido cartilagíneo foram transpostos para a clínica, através da utilização de células autólogas combinadas ou não com estruturas tridimensionais porosas. A primeira aproximação de engenharia de cartilagem, designada de "Implantação de Condrócitos Autólogos" (ACI), transformou-se na terapia celular dominante para reparação da cartilagem articular, nas últimas duas décadas. Nesta técnica, os condrócitos autólogos expandidos são implantados sob uma dobra do periósteo após a raspagem cirúrgica da lesão. A técnica de ACI demonstrou resultados excelentes na reparação do tecido a curto e médio prazo, mas a avaliação dos resultados a longo prazo tornou o uso desta terapia controverso. A técnica de ACI evoluiu posteriormente com a utilização de estruturas tridimensionais porosas, resultando na técnica denominada de MACI - "Implantação de Condrócitos Autólogos assistida por uma Matriz". A função dessas estruturas ou matrizes é de suportar a colonização, o crescimento e a diferenciação celulares, originando implantes médicos celularizados para substituição ou regeneração do tecido danificado por trauma ou doença. Na técnica de MACI, para além dos condrócitos, outras fontes de células autólogas podem também ser utilizadas, nomeadamente células estaminais mesenquimais, células derivadas do periósteo ou fibroblastos sinoviais. Um relatório onde se descreve a evolução dos pacientes ao final de 5 anos após a implantação, usando a técnica MACI, também demonstrou resultados positivos: 8 em 1 1 pacientes avaliaram a função dos seus joelhos como melhores ou muito melhores do que antes da cirurgia. No entanto, este método envolve duas intervenções cirúrgicas, bem como várias limitações na mobilidade e na qualidade de vida dos pacientes.

DESCRIÇÃO GERAL

[0009] O presente pedido descreve uma malha implantável para a reparação e regeneração de tecidos humanos ou de outro animal como, por exemplo, cartilagem articular, pele, entre outros, danificado por trauma ou doença. A malha semi-porosa descrita na presente invenção é resistente à rutura, elástica, biocompatível e de degradação lenta, poderá ser combinada com o procedimento cirúrgico de microfratura e permitindo uma rápida formação do tecido. Esta nova malha permite que as células do tecido a regenerar/reparar estejam confinadas a um determinado espaço, que se desenvolvam lentamente permitindo que o novo tecido tenha características semelhantes ao tecido pré existente [0010] O tecido a regenerar pela malha polimérica para a regeneração de tecidos pode ser tecido de cartilagem, tecido do ligamento periodontal, ou submucosas do esófago.

[001 1 ] Na regeneração de tecidos nomeadamente na cartilagem articular do joelho, as células estaminais presentes na medula óssea, expostas ao local da lesão pela técnica cirúrgica de microfratura, serão responsáveis pelo processo de restauração e regeneração da cartilagem articular danificada, mediante confinamento espacial conferido pela malha descrita na presente invenção na forma de membrana ou dispositivo biomédico descrito no presente pedido isto é a malha semi-porosa elástica biocompatível de degradação lenta.

[0012] A malha descrita no presente pedido é porosa, os poros tem dimensões inferiores ao tamanho de uma célula sanguínea humana ou de outro animal, e permite, ao mesmo tempo, a passagem seletiva de moléculas biologicamente ativas, provenientes da medula óssea, do líquido sinovial ou da própria membrana. O uso da malha descrita neste pedido pode prevenir ainda, entre outros, a progressão de lesões traumáticas e das formas iniciais de osteoartrite que, de outro modo, conduziriam a osteoartrite grave com dor persistente e perda de função da articulação, levando à provável ressecção e substituição da articulação.

[0013] O presente pedido descreve uma malha polimérica para reparação ou regeneração de tecidos de um organismo que compreende:

• Poros, em que pelo menos 70% dos poros da referida malha têm tamanho inferior ao requerido para confinar as células dos referidos tecidos, e em que pelo menos 70% dos poros da referida malha tem um tamanho superior ao necessário para a passagem de fluídos intersticiais dos referidos tecidos; de preferência 80% dos poros da referida malha têm tamanho inferior ao requerido para confinar as células dos referidos tecidos, mais de preferência 90%, 95%, ou 100% dos poros; • o tempo de degradação da referida malha polimérica no organismo é de pelo menos 8 semanas, de preferência a degradação pode variar entre 8- 26 semanas, mais de preferência 8-15 semanas;

• a malha polimérica possui um módulo de elasticidade aparente entre 0.1 - 100 MPa, de preferência entre 5-30 MPa;

• e a referida malha polimérica possui uma resistência à tração aparente superior a 1 MPa, de preferência a resistência mecânica pode varia entre 2-30 MPa; de preferência 3-20 MPa.

A presença de poros na malha, cujas dimensões são inferiores ao tamanho de uma célula humana ou de outro animal, permite a passagem bidirecional de moléculas biologicamente ativas, como por exemplo as provenientes da medula óssea, do líquido sinovial ou de outro fluido intersticial. Esta malha permite que o "novo tecido" tenha propriedades muito semelhantes ao tecido lesado.

[0014] As sinergias destas características da malha permitem que o novo tecido formado tenha características muito semelhantes ao tecido pré-existente.

[0015] Numa realização da malha polimérica para reparação ou regeneração de tecidos descrita, as células estaminais presentes na medula óssea, expostas ao local da lesão pela técnica cirúrgica de microfratura, serão confinadas espacialmente ao espaço do defeito cartilagíneo mediante fixação do dispositivo biomédico, que consiste numa malha semi-porosa elástica biocompatível de degradação lenta à superfície da cartilagem normal adjacente. A presença de poros nessa malha, cujas dimensões deverão ser inferiores ao tamanho de uma célula humana ou de outro animal, permitirá a passagem bidirecional de moléculas biologicamente ativas, provenientes da medula óssea, do líquido sinovial ou da própria malha. Adicionalmente, o dispositivo biomédico implantável poderá atuar como um sistema de libertação de moléculas biologicamente ativas, que controlem o processo inflamatório, o processo regenerativo e/ou a homeostasia da cartilagem. [0016] Nuna outra realização da malha polimérica para a regeneração de tecidos descrita tem resultados melhorados com a seguinte característica

• uma porosidade média entre 83 - 91%, a qual poderá ser determinada por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo pelo método de gravimetria;

• 80-90% dos poros com um tamanho entre 1 .2 - 13.37 μηη, o qual pode ser determinado por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo pelo modelo matemático desenvolvido por Tomadakis e Robertson (2003);

• um módulo de elasticidade aparente entre 8.58 - 27.87 MPa;e uma resistência à tração aparente entre 2.15-4.38 MPa, os quais podem ser determinados por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo em testes de tração, recorrendo por exemplo a uma célula de carga de 1 kN e a uma temperatura de 25 3 C.

[0017] Esta característica mecânica permite que a malha para a regeneração de tecidos tenha melhores resultados na permeabilidade dos líquidos adjacentes ao tecido a regenerar, resistência as forças exercidas e confinamento das células "regenerativas" à área da lesão, permitindo assim que se forme um tecido com características muito próximas do já existente. Estas características são relevante por exemplo na aplicação clínica na regeneração de cartilagem articular, uma vez que se pretende que a malha funcione como uma divisória entre dois compartimentos no joelho. Ela irá separar as células provenientes da medula óssea do líquido presente na cavidade sinovial, o que permitirá a indução da diferenciação condrogénica das células estaminais mesenquimais da medula óssea.

[0018] Numa realização a referida malha polimérica para a regeneração de tecidos descrita pode compreender um polímero selecionado da seguinte lista policaprolactona, ácido poliglicólico, ácido polilático, quitosano, alginato, dextrano, ou suas combinações, estes polímeros permitem melhorar a reparação/regeneração de tecidos. A utilização destes polímeros permite suportar as células durante mais tempo, para que estas formem uma matriz extracelular mais densa, dando maior oportunidade à formação de tecido a tratar como por exemplo a neo-cartilagem e, consequentemente, à reparação do defeito.

[0019] Numa outra realização da malha polimérica para a regeneração de tecidos descrita poderá ainda compreender um polímero natural, em particular um polímero selecionado entre amido, ácido hialurónico, sulfato de condroitina, ou suas combinações, esta combinação atua sinergicamente na reparação dos tecidos permitindo uma maior proliferação celular. Em particular a combinação dos seguintes polímeros: policaprolactona, ou policaprolactona e amido, ou policaprolactona e ácido hialurónico, ou policaprolactona e sulfato de condroitina, ou ácido poliglicólico, ou ácido polilático, ou suas combinações, entre outras.

[0020] Numa outra realização preferencial da malha polimérica para a reparação/regeneração de tecidos descrita pode compreende 60-80% (p/v) policaprolactona e 20-40% (p/v) de um polímero natural, ou qualquer outra proporção como por exemplo 70% (p/v) policaprolactona e 30% (p/v) de um polímero natural, em que o peso da policaprolactona poderá varia entre 70000 - 90000 Da.

[0021 ] Numa outra realização preferencial da malha polimérica para a reparação/regeneração de tecidos descrita compreende, em que de preferência o grau de desacetilação de quitosano varia entre 50-100%, de preferência 87.7-95%.

[0022] Esta malha permite confinar as células do tecido a tratar a zona desejada, e permeável a fatores de crescimento que potenciam a comunicação entre células, sem deixar que estas "escapem" da zona pretendida permitindo uma regeneração de tecido eficaz e semelhante a parte não lesada.

[0023] Estas características mecânicas permitem que a malha polimérica para a regeneração de tecidos para a regeneração de tecidos tenha melhores resultados na permeabilidade dos líquidos adjacentes ao tecido a regenerar, resistência as forças exercidas e confinamento das células "regenerativas" à área da lesão, permitindo assim que se forme um tecido com características muito próximas do já existente. Estas características são relevante por exemplo na aplicação clínica na regeneração de cartilagem articular, uma vez que se pretende que a malha funcione como uma divisória entre dois compartimentos no joelho. Ela irá separar as células provenientes da medula óssea do líquido presente na cavidade sinovial, o que permitirá a indução da diferenciação condrogénica das células estaminais mesenquimais da medula óssea.

[0024] Numa outra realização da malha polimérica para a regeneração de tecidos descrita, pode compreender adicionalmente substâncias ativas selecionadas da seguinte lista: anti-inflamatórios, antibióticos, agentes biológicos modificadores da doença reumática, inibidores, fatores de crescimento. A incorporação das substâncias ativas pode ocorrer por mistura com o(s) polímero(s) utilizado(s) na produção da malha, por confinamento físico, ou por revestimentos e/ou por adsorção à superfície das malhas.

[0025] A referida malha poderá ainda atuar como um sistema de libertação de moléculas biologicamente ativas, que controla o processo inflamatório, o processo regenerativo e/ou a homeostasia da cartilagem. Numa outra realização da malha polimérica para a regeneração de tecidos descrita, pode incorpora ainda substâncias ativas envolvidas na homeostasia e no processo regenerativo de tecidos, em particular cartilagem como por exemplo TGF-a, TGF-βΙ , TGF- β2 e TGF-33, IGF-1 , EGF, HIF, PDGF-AA, PDGF-AB, PDGF-BB, PDGF-CC e PDGF-DD, VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C e VEGF-D, FGF-2, FGF- 18, BMP-2, BMP-4, BMP-6,BMP-7/OP-1 , CDMP-1/GDF-5, CDMP-2 ou equivalentes.

[0026] A malha polimérica para a regeneração de tecidos descrita poderá ter uma espessura que varia entre 20-200 μηη, de preferência 40-80 μηη, ainda mais de preferência 60 μηη. [0027] O presente pedido descreve ainda o uso da malha polimérica para a regeneração de tecidos em medicina veterinária e humana, nomeadamente no tratamento de doenças envolvendo regeneração de tecidos.

[0028] A malha polimérica para a regeneração de tecidos anteriormente descrita, poderá ser aplicada no corpo humano ou animal, por fixação no tecido normal adjacente à área de tecido afetada mediante o uso preferencial de um ligante, tal como cola selante ou seu equivalente, ou por fixação mediante cirurgia minimamente invasiva padrão ou por cirurgia aberta.

[0029] A malha polimérica para a regeneração de tecidos anteriormente descrita poderá ser utilizada na regeneração de pele, cartilagem, ligamento periodontal ou submocosas do esófago.

[0030] A malha polimérica descrita pode ser obtida recorrendo-se à técnica de electrospinning, embora outras técnicas de processamento de matérias possam ser utilizadas, desde que as malhas produzidas obedeçam aos pré-requisitos estabelecidos. Assim sendo, a malha anteriormente descrita poderá ser tecida ou não tecida.

[0031 ] Numa outra realização preferencial a tira, rede, feixe de fibras, malha ou malha obtenível por electrospinning compreendida por um polímero selecionado da seguinte lista policaprolactona, ácido poliglicólico, ácidoe polilático, quitosano, alginato, ou dextrano, ou suas combinações, com um diâmetro inferior a 2 μηι.

[0032] Numa outra realização da tira, rede, feixe de fibras, malha ou membrana descrita poderá conter uma fibra obtenível por electrospinning com um diâmetro que varia entre 0,35 - 2 Mm. [0033] Numa outra realização da fibra polimérica da tira, rede, feixe de fibras, malha ou membrana o peso da policaprolactona poderá varia entre 70000 - 90000 Da.

[0034] As fibras e malhas anteriormente descritas, poderão ser obtidas por electrospinnig, em particular quando o polímero é selecionado da seguinte lista policaprolactona, ácido poliglicólico, ácidoe polilático, quitosano, alginato, dextrano, ou suas combinações, com um diâmetro inferior a 2 μηι, poderemos ter os seguintes passos:

• preparação de uma solução do polímero selecionado com uma mistura de solventes adequada; por exemplo misturar uma solução com uma concentração de 13-17% (p/v) de policaprolactona, com a mistura de solventes Clorofórmio:Dimetilformamida numa razão de 1 :1 - 7:3

• ejetar a solução resultante do passo anterior com uma taxa de fluxo que pode variar entre 0.9 - 1 ml/h; tensão aplicada que pode variar entre 9-12 kV; a uma temperatura que pode variar entre 19 - 22,5 e C; humidade relativa que pode variar entre: 32 - 43 %.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0035] O presente pedido descreve uma malha polimérica semi-porosa biodegradável, que poder ser usada concomitantemente com a forma preferencial de concretização dum método cirúrgico protocolado, de modo a permitir melhores resultados para o paciente.

[0036] Numa outra realização poderá ser usado em conjunto com a malha polimérica para reparação e regeneração de tecidos um procedimento cirúrgico, em particular a microfratura. Este método tem sido aplicado clinicamente para indução da reparação de tecidos, em particular cartilagem articular danificada, tirando partido da própria capacidade do organismo se regenerar. Na preparação do defeito para a intervenção deve obter-se um caminho viável para os elementos da medula óssea, e portanto o leito ósseo deve ser preparado adequadamente. O osso subcondral deve ser totalmente exposto e a base do defeito deve ser limpa de todo e qualquer tecido mole, particularmente os restos de tecido fibroso. A camada de cartilagem calcificada deve ser também removida da superfície do osso subcondral com um raspador ou cureta artroscópicos para potenciar a restauração e regeneração do defeito. A placa óssea subcondral deve ser preservada o mais inteiramente possível. Em segundo lugar, o limite do defeito deve ser composto por cartilagem articular intacta. O perímetro do defeito deverá ser, idealmente, perpendicular à placa óssea subcondral.

[0037] Após esta preparação inicia-se a perfuração do defeito. A microfratura é realizada com um perfurador pontiagudo que permitirá obter perfurações ligeiras. Estas perfurações vão formar canais que permitirão a migração dos elementos biológicos da cavidade medular para o defeito. Os furos devem de preferência ser feitos perpendicularmente ao osso subcondral, e portanto é aconselhado o uso de perfuradores pontiagudos em vez de pontas de broca. Adicionalmente, a perfuração com broca pode causar necrose térmica do osso subcondral.

[0038] A microfratura é efetuada na periferia do defeito com perfurações que penetram aproximadamente 3 a 4 mm no osso subcondral. Estes furos na periferia podem providenciar um ponto de ancoragem ideal da fibrocartilagem regenerada à zona transicional entre a cartilagem articular normal. As perfurações são posteriormente distribuídas uniformemente ao longo do defeito com pontes de osso subcondral de 3 a 4 mm entre cada perfuração. Se os furos ficarem posicionados muito próximos uns dos outros corre-se o risco de as fraturas coalescerem e se propagarem para o osso subcondral. O garrote é solto e a pressão de fluxo é aumentada, para existir uma confirmação visual de gotas de sangue, medula óssea e gordura a escoar-se de todos os furos da microfratura. Se tal não acontecer, a microfratura deverá ser repetida de forma a assegurar o escoamento de medula óssea.

[0039] A microfratura causa a libertação de sangue e medula óssea proveniente da cavidade medular que atravessa a placa óssea subcondral. Inicialmente é observada a formação de um coágulo sanguíneo na região da microfractura. Este coágulo, através das células estaminais mesenquimais e dos fatores de crescimento provenientes da medula óssea, transforma-se em tecido de reposição ou cicatrização denominado de fibrocartilagem.

[0040] O não confinamento do coágulo sanguíneo ao espaço da lesão cartilagínea induz a sua disseminação pelo líquido sinovial, diminuindo a eficiência do tratamento. Adicionalmente, este coágulo é bastante frágil, necessitando de ser protegido dos esforços mecânicos fisiológicos. Este problema é resolvido pela aplicação de uma malha polimérica semi-porosa que permite a reparação/regeneração do tecido, está malha poderá ser utilizada ma forma de dispositivos biomédicos/ membranas biodegradáveis.

[0041 ] A malha polimérica para reparação ou regeneração de tecidos de um organismo que compreende:

• Poros, em que pelo menos 70% dos poros da referida malha têm tamanho inferior ao requerido para confinar as células dos referidos tecidos, e em que pelo menos 70% dos poros da referida malha tem um tamanho superior ao necessário para a passagem de fluídos intersticiais dos referidos tecidos; de preferência 80% dos poros da referida malha têm tamanho inferior ao requerido para confinar as células dos referidos tecidos, mais de preferência 90%, 95%, ou 100% dos poros; o tamanho dos poros pode ser determinado por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo pelo modelo matemático desenvolvido por Tomadakis e Robertson;

• em que o tempo de degradação da referida malha polimérica no organismo é de pelo menos 8 semanas, de preferência a degradação pode variar entre 8-26 semanas, mais de preferência 8-15 semanas;

• a malha polimérica possui um módulo de elasticidade aparente entre 0.1 - 100 MPa, de preferência entre 5-30 MPa, o qual pode ser determinado por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo em testes de tração, recorrendo a uma célula de carga de 1 kN a uma temperatura de 25 < €; • e a referida malha polimérica possui uma resistência à tração superior a 1 MPa, de preferência uma resistência que pode varia entre 2-30 MPa; de preferência 3-20 MPa , o qual pode ser determinado por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo em testes de tração, recorrendo a uma célula de carga de 1 kN a uma temperatura de 25 °C.

[0042] Desta forma, a malha polimérica para a reparação/regeneração de tecidos descrita no presente pedido, tem uma degradação lenta é semi-porosa, permitindo a circulação seletiva de moléculas biologicamente ativas entre o coágulo sanguíneo confinado ao volume da lesão cartilagínea e a cavidade sinovial ou vice-versa. Isto pode ser explicado pela, a dimensão dos poros deverá ser suficientemente inferior à dimensão mínima de células humanas ou de outros animais, funcionando como uma barreira à passagem de sangue e medula óssea provenientes das microfraturas induzidas, o polímero utilizado ter um tempo de degradação no organismo superior a 8 semanas, a malha polimérica possui ainda estabilidade mecânica suficiente à rutura (para resistir por exemplo à manipulação cirúrgica, durante o processo de implantação e fixação), assim como elasticidade suficiente para suportar esforços mecânicos fisiológicos existente na zona da lesão (como por exemplo na articulação). As sinergias destas características da malha permitem que o novo tecido formado tenha características muito semelhantes ao tecido pré-existente.

[0043] Nuna outra realização da malha polimérica para a regeneração de tecidos descrita, obtemos resultados melhorados com as seguintes características

• uma porosidade média entre 83 - 91%, a qual poderá ser determinada por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo pelo método de gravimetria;

• 80-90% dos poros com um tamanho entre 1 .2 - 13.37 μηη, o qual pode ser determinado por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo pelo modelo matemático desenvolvido por Tomadakis e Robertson (2003);

• Um módulo de elasticidade aparente entre 8.58-27.87 MPa e uma resistência à tração aparente entre 2.15-4.38 MPa, os quais podem ser determinados por diversos métodos comummente conhecidos como por exemplo em testes de tração, recorrendo a uma célula de carga de 1 kN a uma temperatura de 25 °C.

[0044] O dispositivo biomédico implantável na forma de malha biocompatível e de degradação lenta deverá apresentar estabilidade mecânica suficiente à sua manipulação cirúrgica, durante o processo de implantação e fixação, assim como elasticidade suficiente para suportar esforços mecânicos fisiológicos existente na articulação.

[0045] Numa outra realização, para se obter, um processo de conversão do tecido a regenerar melhorada, como por exemplo a conversão de um coágulo em fibrocartilagem; a malha polimérica para a regeneração deverá ter uma degradação lenta no organismo de pelo menos 8 semanas, sendo que os melhores resultados foram obtidos com os polímeros selecionados da seguinte lista:

• Polímeros sintéticos como, por exemplo, a policaprolactona (PCL), o ácido poliglicólico (PGA), o ácido poliláctico (PLA), e seus co-polímeros;

• Polímeros naturais como, por exemplo, quitosano, alginato, dextrano;

• Combinações de polímeros de origem sintética com polímeros de origem natural, cuja degradação se estende até ao limite mínimo necessário à formação do tecido fibrocartilagíneo.

[0046] Poderão ainda ser adicionados outros polímeros como um polímero selecionado entre amido, ácido hialurónico, ou sulfato de condroitina, ou suas combinações.

[0047] A malha polimérica descrita pode ser obtida recorrendo-se a técnica de electrospinning, embora outras técnicas de processamento de matérias possam ser utilizadas desde que as malhas produzidas obedeçam aos pré-requisitos estabelecidos.

[0048] A presente malha polimérica semi-porosa biocompatível de degradação lenta poderá ainda incorporar moléculas biologicamente ativas. Esta incorporação poderá fazer- se por mistura com os biomateriais utilizados no fabrico da malha, por confinamento físico, através de um revestimento ou por adsorção dessas moléculas à superfície das malhas. Como moléculas biologicamente ativas referem-se os fármacos anti-inflamatórios, nomeadamente os anti-inflamatórios não-esteróides (NSAIDs) (i.e. aspirina, paracetamol, trissalicilato de colina magnésica, diclofenaco, diflunisal, fenoprofeno, flurbiprofeno, ibuprofeno, indometacina, quetoprofeno, meclofenamato, nabumetona, naproxeno, oxaprozina, fenilbutazona, piroxicam, salsalato, sulindaco e tolmetina) e inibidores da ciclo-oxigenase-2 (como o celecoxib), corticosteróides ou glicocorticóides, os fármacos anti-reumáticos modificadores da doença (DMARDs) (i.e. o metotrexato, a sulfasalazina, a leflunomida, a ciclosporina, a minociclina, a hidroxicloroquina, a azatioprina, a D- penicilamina e sais de ouro), e os agentes biológicos modificadores da doença, como os inibidores do fator de necrose tumoral α (como o etanercept, o infliximab, o adalimumab, o certolizumab e o golimumab), os inibidores de citocinas como a interleucina-1 a e -1 β (como, por exemplo, o anakinra) e -6 (como, por exemplo, o tocilizumab), os inibidores da co-estimulação de células T (como, por exemplo, o abatacept) e anticorpos contra células B (como, por exemplo, o rituximab). Também poderão ser incorporadas moléculas biologicamente ativas envolvidas na homeostasia e no processo regenerativo, especificamente os fatores de crescimento transformador-α, -β1 , -β2 e -β3 (TGF-a, TGF- β1 , TGF- β2 e TGF^3), os fatores de crescimento-derivados de plaquetas-AA, -AB,-BB, - CC e -DD (PDGF-AA, PDGF-AB, PDGF-BB, PDGF-CC e PDGF-DD), o fator de crescimento da insulina-1 (IGF-1 ), o fator de crescimento endotelial vascular-A, -B, -C e - D (VEGF-A, VEGF-B, VEGF-C e VEGF-D), o fator indutor de hipoxia (HIF), o fator de crescimento epidermal (EGF), os fatores de crescimento fibroblástico-2 e -18 (FGF-2 e FGF-18), as proteínas morfogénicas do osso-2, -4, -6 e -7/proteína osteogénica-1 (BMP-2, BMP-4, BMP-6 e BMP-7/OP-1 ), as proteínas morfogénicas derivadas da cartilagem- 1 /fator de crescimento e diferenciação-5 e -2 (CDMP-1/GDF-5 e CDMP-2). A libertação dessas moléculas a partir da malha induzirá efeitos biológicos sobre o coágulo sanguíneo confinado ao volume da lesão cartilagínea e sobre a cavidade sinovial.

[0049] A fixação deste dispositivo biomédico implantável/malha polimérica para reparação e regeneração de tecidos deverá ocorrer preferencialmente mediante o uso de ligantes, nomeadamente cola ou selante. No entanto, outros métodos de fixação de membranas cirúrgicas poderão ser considerados, especificamente a utilização de suturas reabsorvíveis, agrafos ou pinos.

[0050] Todo o procedimento cirúrgico acima descrito, incluindo a técnica cirúrgica de microfratura, implantação do dispositivo biomédico em forma de membrana e sua fixação na área cartilagínea adjacente à lesão tanto pode ser realizado pelo método cirúrgico minimamente invasivo padrão denominado de artroscopia ou por cirurgia aberta.

[0051 ] A monitorização pós-operatória do processo de restauração e regeneração da cartilagem articular humana ou de outro animal, quando utilizado o dispositivo descrito nesta invenção, poderá realizar-se por exame artroscópico, por imagiologia de raio X, ressonância magnética e tomografia computorizada, análise bioquímica do líquido sinovial ou sanguínea.

Método de cálculo das propriedades mecânicas da malha - elasticidade e resistência à tração

[0052] As propriedades mecânicas da malha, tais como o módulo de elasticidade aparente, a resistência à tração aparente e a tensão máxima, podem ser determinados por métodos comummente conhecidos tal como um teste de tração.

[0053] Para a determinação da tração para determinação da elasticidade aparente, a resistência à tração aparente e a tensão máxima da malha efetuaram-se os seguintes passos:

• foram usadas seis amostras retangulares (30 x 6 mm) de cada malha e fixadas individualmente numa moldura de papel (30 mm x 25 mm) contendo uma janela de trabalho quadrangular de 15 milímetros.

• as análises foram realizadas numa máquina universal de ensaios de tração [Série 5543, INSTRON] equipada com uma célula de carga de 1 kN e definida a velocidade da cruzeta a 5 mm/min. A moldura de papel contendo as amostras da malha foi presa inicialmente por garras de ação mecânica e ajustadas manualmente mediante aperto dos parafusos serrilhados adjacentes. As faces laterais da referida moldura de papel foram cortados e o ensaio de tração foi iniciado.

• Todos os testes foram realizados sob condições ambientais controladas, nomeadamente a uma temperatura de 25 °C. O ensaio foi definido para terminar quando fosse alcançada a fratura da amostra. Os dados dos ensaios foram coletados pelo software Bluehill 2, sendo este previamente informado das dimensões de cada amostra, antes da execução dos ensaios. O módulo de elasticidade aparente foi definido como o declive da linha entre os pontos correspondentes a 1 % e 2% de deformação das curvas de tensão-deformação determinadas automaticamente. A resistência à tração aparente foi definida como a tensão de tração máxima desenvolvida no material durante o ensaio de tração. A tensão máxima refere-se ao alongamento máximo observado no ponto de ruptura do material.

Método de cálculo da porosidade - Gravimetria

[0054] A porosidade (ε) foi determinada por gravimetria, para três amostras de cada malha fibrosa, mediante aplicação da fórmula:

[0055] A densidade da PCL (p P c L ) tem o valor tabelado de 1 .145 g/mL a 25 °C. A densidade aparente de amostra (PAPP) medida a partir da seguinte proporção de massa por volume:

[0056] As amostras foram preparadas mediante utilização de um punção com um diâmetro interno de 20 mm. Todas as medições foram realizadas em condições ambientais controladas, nomeadamente a uma temperatura de 25 q C. A massa das amostras foi determinada por uma balança de precisão [TP-214, Denver Instruments] mediante média aritmética de três pesagens distintas. A espessura de cada amostra foi determinada por um micrometro [IP65, Mitutoyo], com pontas planas (0 6 mm) e uma precisão de ± 1 μηη, mediante média aritmética de seis medições em posições aleatórios da amostra.

Método de cálculo estimado do tamanho dos poros, diâmetro das fibras e porosidade

[0057] O tamanho médio de poro foi calculado mediante estabelecimento da relação entre o tamanho característico de poro (c/ 3D ), o diâmetro da fibra (ω) e a porosidade (ε), conforme equação apresentada abaixo, desenvolvida por Tomadakis MM e Robertson TJ (Chemical Physiscs 2003, volume 1 19):

[0058] Este modelo foi derivado a partir de uma estrutura aleatória fibrosa, gerada por computador, na qual uma esfera com um diâmetro definido foi encaixada num poro 3D. A equação assume uma estrutura aleatória constituída por uma única fibra, cujas secções transversais assumem formas redondas perfeitas. O diâmetro das fibras (ω) foi medido em 5 imagens independentes de microscopia electrónica de varrimento a 10000X, através do software AxioVision LE v4.8.2.0.

Resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, na regeneração de cartilagem

[0059] Descrição dos resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, numa perspetiva de aplicação na regeneração de cartilagem.

[0060] A malha testada compreende:

• uma malha polimérica porosa de policaprolactona, com um peso molecular entre 70000-90000 Da,

• foi obtida por electrospinning, com diâmetro médio de fibras 0.35-2.0 μηη,

• espessura 40-70 μηη;

• tamanho médio dos poros - 1 .2 - 13.37 μηη

• porosidade - 83-91 % .

• resistência à tração aparente: 2.15-4.38 MPa • módulo de elasticidade aparente - 8.58-27.87 MPa

[0061 ] Considerando a cultura celular em sistema dinâmico, a capacidade das malhas fibrosas de PCL conseguirem suportar a força exercida pela perfusão de líquidos (entre 0.10 - 100 μΙ/min) confere-lhes uma característica única. Esta característica mecânica será importante aquando do seu implante na cavidade sinovial de joelho, pois irá permitir que o implante celularizado suporte as forças exercidas pelo líquido sinovial. Além disso, a cultura em sistema dinâmico permite evidenciar a permeabilidade destas malhas fibrosas a líquidos/fluidos mas não a células, o que lhe confere vantagens seletivas quanto a trocas de fatores solúveis libertados pelas células em cultura. Ao ser permeável a estes fatores, a malha vai permitir a comunicação entre células, sem deixar que estas "escapem" da malha. Esta característica será relevante para a sua aplicação clínica na regeneração de cartilagem articular, uma vez que pretendemos que a malha funcione como uma divisória entre dois compartimentos no joelho. Ela irá separar as células provenientes da medula óssea do líquido presente na cavidade sinovial, o que permitirá a indução da diferenciação condrogénica das células estaminais mesenquimais da medula óssea.

[0062] Para simularmos a divisão que a malha irá fazer quando implantada na cavidade sinovial de joelho, semeamos condrócitos articulares humanos e células estaminais humanas em lados distintos da malha fibrosa biodegradável. Resultados preliminares mostraram que os condrócitos, cultivados de um lado da malha, conseguem induzir a diferenciação condrogénica das células estaminais cultivadas do outro lado da malha fibrosa biodegradável, sem necessidade de adição de agentes bioactivos indutores de diferenciação condrogénica. Foi também possível observar a não existência de passagem efectiva de células condrocíticas ou estaminais através da malha fibrosa biodegradável, especificamente de um lado para o outro da malha.

[0063] A superfície destas malhas pode ser sujeita a modificação química, de forma a melhorar as suas características de biocompatibilidade e bioactividade. Num trabalho recentemente realizado, imobilizou-se sulfato de condroitina (i.e. um polímero de origem natural) à superfície das fibras da malha produzida em PCL, as quais foram previamente funcionalizadas por exposição a UV/03 e aminólise. A medição do ângulo de contacto, a observação por microscopia electrónica de varrimento, a perfilometria óptica e as análises por técnicas de FTIR, raio X e espectrometria de fotoelectrões confirmaram o sucesso da imobilização de sulfato de condroitina nas fibras da malha de PCL. Adicionalmente, as malhas com a imobilização de sulfato de condroitina mostraram uma rugosidade mais baixa e uma maior hidrofilicidade por comparação com as malhas fibrosas produzidas em PCL e não modificadas. Condrócitos articulares humanos foram depois cultivados nas malhas fibrosas produzidas em PCL com e sem imobilização de sulfato de condroitina. Resultados biológicos demonstraram que os condrócitos proliferaram ao longo da experiência, em ambos os tipos de malhas testados. Observou-se também a deposição de matriz extracelular cartilagínea nos dois tipos de malhas fibrosas biodegradáveis. A quantificação da expressão génica por PCR quantitativo demonstrou a sobre-expressão de genes relacionados com a cartilagem, nomeadamente de Agrecano, Colagénio tipo II, COMP e SOX9, nos dois tipos de malhas fibrosas biodegradáveis. As observações morfológicas realizadas através de microscopia confocal e microscopia electrónica de varrimento revelaram que os condrócitos mantiveram a sua forma redonda típica, bem como formaram agregados celulares exclusivamente nas malhas fibrosas produzidas em PCL com imobilização de sulfato de condroitina. Em conclusão, a imobilização de sulfato de condroitina à superfície das malhas fibrosas produzidas em PCL foi efectuada com sucesso, representando uma plataforma válida de funcionalização de superfície com vista a engenharia de cartilagem.

[0064] Outra característica vantajosa destas malhas fibrosas de policaprolactona está relacionada com a sua biodegradação. A policaprolactona tem uma velocidade de degradação mais lenta (de 8-15 semanas) quando comparada com as malhas comercialmente disponíveis. Este maior tempo de biodegradação permite suportar as células durante mais tempo, para que estas formem uma matriz extracelular mais densa, dando maior oportunidade à formação de neo-cartilagem e, consequentemente, à reparação do defeito cartilagíneo. Resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, na regeneração de esófago

[0065] Descrição dos resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, na regeneração de tecidos do esófago.

[0066] A malha testada compreende:

• uma malha polimérica porosa de policaprolactona (peso molecular 70000-9000 Da,

• foi obtida por electrospinning, com diâmetro médio de fibras 0.35-2.0 μηη,

• espessura 40-70 μηη;

• tamanho médio dos poros - 1 .2-13.37 μηη

• porosidade - 83-91 % .

• módulo de elasticidade aparente - 8.58-27.87 MPa

• resistência à tração aparente: 2.15-4.38 MPa

[0067] Uma malha fibrosa biodegradável foi implantada, no modelo animal porco doméstico, num defeito esofágico de 4 cm de diâmetro circunferencial, induzido por dissecção endoscópica da submucosa do esófago, como modelo de lesões esofágicas pré-malignas e malignas de baixo grau. Este estudo in vivo de implantação demonstrou a capacidade da malha fibrosa biodegradável prevenir a ocorrência de estenose após dissecção endoscópica da submucosa (ESD) do esófago. Decorridos 14 dias após a implantação da malha fibrosa biodegradável no defeito esofágico, uma avaliação endoscópica revelou sinais macroscópicos evidentes de re-epitelização da submucosa esofágica. A malha fibrosa biodegradável implantada, para além de permitir a cultura de células epiteliais, previniu o sangramento e a perfuração do esófago. Adicionalmente, a malha fibrosa biodegradável de policaprolactona apresentou resistência à degradação enzimática, nomeadamente à degradação pelo conteúdo luminal do esófago. Os resultados deste estudo pré-clínico, com sobrevida, indicaram que a malha fibrosa biodegradável implantável permite a remodelação e re-epitelização da mucosa esofágica com menor formação de fibrose, evitando a diminuição do calibre luminal do esófago. [0068] Tecnicamente, a malha fibrosa biodegradável é de fácil manipulação, considerando as limitações do manuseamento de material endoscopico, apresentando a necessária maleabilidade, entre outras propriedades físicas essenciais à sua aplicação endoscópica. Aquando da sua implantação, a malha fibrosa biodegradável apresentou boa adaptabilidade aos tecidos gastrointestinais, com elevada garantia de posicionamento no defeito e manutenção dessa posição ao longo do período regenerativo, não desprezando a presença constante de secreções luminais e contractilidade do esófago. Genericamente, a malha fibrosa biodegradável apresenta sustentabilidade estrutural que, teoricamente, permitirá isolar zonas de fragilidade da parede de órgãos tubulares, como por exemplo o esófago e o recto.

Resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, na regeneração de ligamento periodontal

[0069] Descrição dos resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, na regeneração de tecidos do ligamento periodontal

[0070] A malha testada compreende:

• uma malha polimérica porosa de policaprolactona, com um(peso molecular 70000-90000 Da,

• a malha foi obtida por electrospinning, com diâmetro médio de fibras 0.35-2.0 μηη

• espessura 40-70 μηη;

• tamanho médio dos poros - 1 .2-13.37 μηη -

• porosidade - 83-91% .

• módulo de elasticidade aparente - 8.58-27.87 MPa

• resistência à tração aparente: 2.15-4.38 MPa [0071 ] A funcionalidade biológica da malha fibrosa biodegradável pode ser melhorada mediante cultura de células humanas derivadas do ligamento periodontal (hPDLCs) previamente à implantação. A caracterização fenotípica das hPDLCs, realizada por citometria de fluxo durante 15 passagens de sub-cultura celular, demonstrou a expressão de marcadores específicos das células estaminais mesenquimais (MSCs), nomeadamente os antigénios CD-29, -73, -90 e -105, e ausência de expressão dos marcadores hematopoiéticas, nomeadamente os antigénios CD-34 e -45. Estas células foram cultivadas em malhas fibrosas biodegradáveis produzidas em policaprolactona e em malhas Bio-Gide® (malhas comerciais à base de colagénio porcino; Geistlich Biomaterials) com o objectivo de averiguar o comportamento biológico das hPDLCs nestes substratos.

[0072] Dados experimentais demostraram desempenho biológico semelhante em ambas as malhas estudadas, nomeadamente no que se refere à viabilidade e proliferação celulares, e síntese proteica, sob condições de cultura basal e indução de diferenciação osteogénica. Curiosamente, as hPDLCs cultivadas nas malhas fibrosas biodegradáveis em condições basais tendem a apresentar menor expressão de marcadores osteoblásticas, nomeadamente da enzima fosfatase alcalina. Esta observação é pertinente, considerando o facto desta malha fibrosa biodegradável favorecer a formação de um ligamento periodontal normal e impedir a ocorrência de anquilose com o osso alveolar, prevenindo o desenvolvimento de um tecido periodontal não funcional. Por outro lado, a expressão de proteínas e transcriptos de ARN relacionados com o tecido ósseo, nomeadamente a osteopontina, a osteocalcina e a sialoproteína óssea, corrobora a ocorrência de diferenciação osteogénica das hPDLCs cultivadas em condições induzidas, preferencialmente em malhas fibrosas biodegradáveis.

[0073] Concluindo, a malha fibrosa biodegradável representa uma solução integrada para a regeneração do ligamento periodontal. Esta malha permite, simultaneamente, a libertação local de fármacos e a cultura de células relevantes, maximizando a eficácia do tratamento e o tempo de recuperação do paciente. Tecnicamente, é mais fácil de aplicar e não colapsa durante o tratamento cirúrgico. Resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, como wound dressi ng/cural\vo dérmico

[0074] Descrição dos resultados obtidos in vitro para malhas fibrosas de policaprolactona, na regeneração da pele.

[0075] Caracterização da malha:

• Composição polimérica: quitosano (peso molecular: 270-416 kDa; grau de desacetilação (DD): 87.7-95%);

• Diâmetro médio das fibras: 65 nm - 6 μηη;

• Malha não tecida, composta por fibras distribuídas aleatoriamente ou com orientações preferenciais de alinhamento;

• Degradação: absorção de água: -300% ao final de 7 dias; perda de peso:

-30% ao final de 7 dias.

[0076] Descrição do método de obtenção da malha por electrospinning,:

• Concentração do Polímero: 5-6 % (peso/volume)

• Solventes: ácido trifluoracético:diclorometano (7:3)

• Taxa de Fluxo: 0.4 - 0.8 ml/h

• Tensão aplicada: 12-18 kV

• Distância entre a ponta da fieira e o coletor: 10-12 cm

• Diâmetro interno da fieira: 0.514 mm

• Temperatura ambiente: 19 - 22.5 e C

• Humidade Relativa: 32 - 43 %

[0077] Descrição do processo de neutralização

A neutralização previne a dissolução da malha quando imersa em meio aquoso. A malha é imersa numa solução de amónia 7N em metanol, durante 10 minutos, posteriormente lavada com água destilada ate atingir pH neutro (pH=7) e congelada à temperatura de - 180 e C. A remoção da água é feita através do processo de liofilização de forma a preservar a estrutura das nanofibras.

[0078] Descrição Detalhada da Aplicação

Uma malha fibrosa biodegradável produzida em quitosano, para o tratamento de feridas dérmicas e queimaduras e/ou regeneração de pele. Esta malha atua como uma barreira a células indesejáveis (como, por exemplo, bactérias), sendo permeável a nutrientes e gases. Possui uma integridade física adequada e adaptabilidade ao defeito dérmico, exibindo fácil manuseamento tanto seca como molhada. Tem a capacidade de absorver grande quantidade de água e também de libertar a água absorvida depois de aderir à pele. O quitosano possui grupos funcionais (especificamente grupos aminas, -NH2) que permite a imobilização de agentes bioactivos e/ou nanopartículas. Daí as malhas fibrosas poderem incluir um ou vários fármacos e/ou uma ou várias proteínas e/ou células desejáveis, reduzindo os efeitos secundários dos agentes bioativos mencionados e o número de intervenções cirúrgicas secundárias.

[0079] Estudamos in vitro a capacidade dessas malhas fibrosas de quitosano em absorver e libertar antibióticos, nomeadamente a gentamicina. Também, estudamos a libertação da gentamicina a partir de nanopartículas (como, por exemplo, lipossomas) imobilizadas à superfície das fibras da malha. Para tal, as malhas de quitosano foram funcionalizadas com grupos tiól (-SH) e os lipossomas covalentemente imobilizados à superfície das fibras dessas malhas, apresentando-se distribuídos uniformemente. O estudo da cinética de libertação mostrou que a gentamicina é libertada dos lipossomas imobilizados à superfície das fibras da malha de uma forma sustentada, durante um período de tempo de 16 horas. Os testes de susceptibilidade mostraram que a gentamicina libertada das malhas fibrosas de quitosano, assim como dos lipossomas imobilizadas à superfície das fibras da malha, inibe o crescimento das bactérias Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus. Os resultados mostram que estas malhas podem ser utilizadas com sucesso em aplicações dérmicas locais, na erradicação de agentes patogénicos comummente presentes nas infecções da pele e/ou orifícios dérmicos. [0080] A presente invenção não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações descritas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma sem se afastar da ideia geral da invenção, tal como definido nas reivindicações.

[0081 ] As realizações preferenciais acima descritas são obviamente combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais da presente invenção.