ES2895457T3 - Injerto de disco biológico y procedimiento para aliviar el dolor lumbar y articular - Google Patents

Abstract

Un injerto de disco vertebral biológico, que comprende: una primera y una segunda placa terminal ósea; y una capa de fibrocartílago situada entre la primera y la segunda placa terminal ósea; en el que la capa de fibrocartílago comprende sínfisis del pubis.

Description

DESCRIPCIÓN

Injerto de disco biológico y procedimiento para aliviar el dolor lumbar y articular

Antecedentes de la invención

Los discos normales de la columna vertebral están diseñados para absorber los impactos, pero permiten el movimiento que coloca la columna vertebral en posiciones para ayudar con las actividades de la vida diaria. Desgraciadamente, algunas regiones de la columna vertebral, como la columna lumbar y la columna cervical, suelen padecer enfermedades degenerativas del disco, lo que provoca la ruptura de la capacidad del disco para absorber los impactos. Esta degeneración aumenta la tensión en la columna vertebral circundante, especialmente en los huesos del cuerpo vertebral.

Cuando se produce esta degeneración, el aumento de la tensión puede causar un importante dolor de espalda y/o cuello. El procedimiento común de fusionar quirúrgicamente el segmento degenerativo funciona bien para aliviar el dolor, pero restringe el movimiento, lo que hace que el procedimiento sea menos deseable.

El reemplazo de disco artificial se ha utilizado durante algunos años para reducir la tensión en el segmento vertebral, permitiendo al mismo tiempo cierto movimiento. Sin embargo, un problema habitual de estas sustituciones es que deben implantarse desde la parte delantera de la columna vertebral, lo que hace necesario un abordaje anterior para implantar el disco artificial.

El enfoque anterior está plagado de complicaciones potenciales, como la cicatrización de los grandes vasos (aorta y vena cava), el daño potencial a los intestinos delgado y grueso, el potencial de eyaculación retrógrada en los hombres, el daño a los uréteres y la lesión muscular de la pared abdominal. Además, cuando estos discos artificiales fallan, el enfoque para extraerlos o sustituirlos también requiere el mismo enfoque anterior. En algunos casos, la extracción o sustitución de estos discos artificiales puede poner en peligro la vida.

La degeneración también se produce en varias articulaciones de todo el cuerpo. Ya sea por la edad, una enfermedad o una lesión física, la capa de cartílago articular que amortigua y lubrica el movimiento de las articulaciones se desgasta. Con el tiempo, el cartílago se pierde por completo y el contacto hueso con hueso resultante es extremadamente doloroso. Mientras que las articulaciones más grandes pueden beneficiarse de los injertos de cartílago, las más pequeñas pueden requerir una fusión articular o una sustitución artificial total.

La patente US n° 6.344.058 se refiere al tratamiento de la enfermedad degenerativa del disco mediante el trasplante de disco y placas terminales vertebrales de aloinjerto.

El documento US n° 2008/077251 se refiere a la limpieza y desvitalización del cartílago.

Becker et al., 2010, J. Anat., 217:475-487 discute la sínfisis del pubis humana adulta.

Existe una necesidad urgente de mejorar la sustitución del disco intervertebral y el procedimiento de implantación para un tratamiento más seguro y eficaz del dolor de espalda, cuello y articulaciones. La presente invención responde a estas necesidades.

Sumario de la invención

La materia objeto para la que se solicita protección es la definida en las reivindicaciones.

Se proporciona un injerto de disco de reemplazo vertebral biológico. El injerto incluye unas placas terminales óseas primera y segunda, y una capa de fibrocartílago situada entre las placas terminales óseas primera y segunda, en la que la capa de fibrocartílago comprende la sínfisis del pubis. En una realización, la capa de fibrocartílago tiene un grosor de entre 1 y 10 mm. En otra realización, la sínfisis del pubis procede de un cadáver humano. En otra realización, el hueso y la capa de fibrocartílago son descelularizados. En otra realización, las placas terminales óseas se fresan para que encajen dentro del espacio del disco intervertebral y enganchen las superficies de las vértebras opuestas dentro del espacio. En otra realización, las placas terminales óseas se fresan para que encajen dentro de un espacio articular y enganchen las superficies óseas opuestas dentro del espacio. En otra realización, el injerto incluye además un mecanismo de empuje y bloqueo en contacto con al menos una de las primera y segunda placas terminales óseas.

También se proporciona un procedimiento de fabricación de un injerto de disco vertebral biológico. El procedimiento incluye las etapas de aislar una sínfisis del pubis que contenga fibrocartílago de un cadáver, de forma que el fibrocartílago incluya una porción de hueso a ambos lados del mismo, fresar la articulación aislada hasta alcanzar el grosor y la forma deseados; y descelularizar la articulación aislada. En una realización, el injerto de disco vertebral biológico se fresa para que encaje dentro del espacio del disco intervertebral. En otra realización, el procedimiento incluye además la etapa de tapar al menos una de las porciones óseas con un mecanismo de empuje y bloqueo, en el que el mecanismo de empuje y bloqueo permite que dos injertos de disco biológicos se bloqueen mecánicamente entre sí.

También se proporciona el injerto de disco vertebral biológico de la invención para su uso en un procedimiento mínimamente invasivo para implantar el injerto de disco vertebral biológico para tratar el dolor de espalda o cuello. El procedimiento incluye las etapas de hacer una incisión en el anillo fibroso del disco intervertebral, retirar un volumen de núcleo pulposo igual al volumen de injerto de disco vertebral biológico, e insertar el injerto de disco vertebral biológico en el espacio previamente ocupado por el volumen de núcleo pulposo. En una realización, la incisión se realiza lateral, anterior o posteriormente al disco intervertebral

También se proporciona un kit para tratar el dolor de espalda o cuello. El kit incluye al menos un injerto de disco vertebral biológico que tiene unas primera y segunda placas terminales óseas, y una capa de fibrocartílago situada entre las primera y segunda placas terminales óseas, en la que la capa de fibrocartílago comprende la sínfisis del pubis. En otra realización, el kit incluye al menos un injerto de disco vertebral biológico que tiene una placa terminal ósea y una capa de fibrocartílago situada junto a la placa terminal ósea.

También se proporciona un injerto de disco vertebral biológico de la invención para su uso en un procedimiento de sustitución total de un disco intervertebral. El procedimiento incluye las etapas de retirar el anillo fibroso y el núcleo pulposo del disco intervertebral; retirar las placas terminales cartilaginosas de los cuerpos vertebrales por encima y por debajo del disco intervertebral; e insertar el injerto de disco vertebral biológico en el espacio del disco intervertebral; en el que las placas terminales óseas del injerto de disco vertebral biológico se asientan en el espacio previamente ocupado por las placas terminales cartilaginosas.

Breve descripción de los dibujos

La siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes de la invención se entenderá mejor cuando se lea junto con los dibujos adjuntos. Con el fin de ilustrar la invención, se muestran en los dibujos las realizaciones actualmente preferentes. Debe entenderse, sin embargo, que la invención no se limita a las disposiciones e instrumentos precisos de las realizaciones mostradas en los dibujos.

Las figuras 1A a 1D muestran una articulación de la sínfisis del pubis antes y después de la escisión. La figura 1A muestra la sínfisis del pubis en el hueso pélvico. La figura 1b muestra la forma de la sección transversal de la sínfisis del pubis. La figura 1C muestra una vista en primer plano de la articulación de la sínfisis del pubis con líneas de corte ejemplares. La figura 1D muestra la articulación de la sínfisis del pubis extirpada con las placas terminales óseas antes del fresado para darle forma.

La figura 2 es un diagrama de flujo que representa un procedimiento ejemplar de fabricación de un injerto de disco vertebral biológico.

La Figura 3A y la Figura 3B representan procedimientos ejemplares de entrada de injerto de disco vertebral biológico en el espacio del disco intervertebral de un sujeto. La figura 3A muestra vistas superiores y laterales de un disco intervertebral ejemplar con las estructuras vertebrales circundantes. La figura 3B representa puntos de entrada quirúrgica ejemplares para insertar un injerto de disco vertebral biológico que ha sido fresado para darle forma.

La figura 4 muestra las variaciones de las orientaciones de los implantes de discos vertebrales biológicos dentro del espacio del disco intervertebral.

Las figuras 5A a 5C muestran técnicas ejemplares de implantación de un injerto de disco vertebral biológico en el espacio del disco intervertebral de un sujeto. La figura 5A muestra la preparación del espacio discal intervertebral. La figura 5B muestra la sustitución total del disco con la eliminación del anillo fibroso. La figura 5C muestra la sustitución total del disco con el anillo fibroso conservado.

La figura 6 es un diagrama de flujo que representa un procedimiento ejemplar de reparación o sustitución de un disco intervertebral utilizando un injerto de disco biológico.

Descripción detallada

Debe entenderse que las figuras y las descripciones de la presente invención se han simplificado para ilustrar los elementos que son relevantes para una clara comprensión de la presente invención, al tiempo que se eliminan, en aras de la claridad, muchos otros elementos que se encuentran en los injertos de disco de sustitución típicos y los procedimientos de uso. de los mismos. Las personas con conocimientos ordinarios en la materia pueden reconocer que otros elementos y/o etapas son deseables y/o necesarios para implementar la presente invención. Sin embargo, debido a que tales elementos y etapas son bien conocidos en la técnica, y porque no facilitan una mejor comprensión de la presente invención, no se proporciona en la presente memoria una discusión de tales elementos y etapas. La presente divulgación se dirige a todas las variaciones y modificaciones de dichos elementos y procedimientos conocidos por los expertos en la materia.

A menos que se definan en otra parte, todos los términos técnicos y científicos utilizados en el presente documento tienen el mismo significado que comúnmente entiende una persona con conocimientos ordinarios en la técnica a la que pertenece la presente invención. Aunque en la práctica o en las pruebas de la presente invención se puede utilizar cualquier procedimiento y material similar o equivalente a los en la presente memoria descritos, se describen los procedimientos y materiales preferentes.

Como se utiliza en el presente documento, cada uno de los siguientes términos tiene el significado asociado a él en esta sección.

Los artículos "un" y "unos" se utilizan en la presente memoria para referirse a uno o a más de uno (es decir, a al menos uno) del objeto gramatical del artículo. A modo de ejemplo, "un elemento" significa un elemento o más de un elemento.

"Aproximadamente", como se utiliza en el presente documento, cuando se refiere a un valor cuantificable como una cantidad, una duración temporal y similares, se entiende que abarca variaciones de ±20%, ±10%, ±5%, ±1% y ±0,1% del valor especificado, ya que dichas variaciones son apropiadas.

Como se utiliza en el presente documento, "aliviar" una enfermedad, defecto, trastorno o afección significa reducir la gravedad de uno o más síntomas de la enfermedad, defecto, trastorno o afección.

Como se utiliza en la presente memoria, "biocompatible" se refiere a cualquier material que, cuando se implanta en un sujeto, no provoca una respuesta adversa en el mismo. Un material biocompatible, cuando se introduce en un individuo, no es tóxico ni perjudicial para éste, ni induce el rechazo inmunológico del material en el mamífero.

Como se utiliza en la presente memoria, un "injerto" se refiere a una célula, tejido u órgano que se implanta en un individuo, normalmente para reemplazar, corregir o superar un defecto. Un injerto puede comprender además un armazón. La célula, el tejido o el órgano pueden consistir en células originarias del individuo; este injerto se denomina en la presente memoria con los siguientes términos intercambiables: "autoinjerto", "trasplante autólogo", "implante autólogo" e "injerto autólogo". Un injerto que comprende células de un individuo genéticamente diferente de la misma especie se denomina en la presente memoria con los siguientes términos intercambiables: "aloinjerto", "trasplante alogénico", "implante alogénico" e "injerto alogénico". El injerto de un individuo a su gemelo idéntico se denomina en la presente memoria "isoinjerto", "trasplante singénico", "implante singénico" o "injerto singénico". Un "xenoinjerto", "trasplante xenogénico" o "implante xenogénico" se refiere a un injerto de un individuo a otro de una especie diferente.

Como se utiliza en la presente memoria, el término "injerto" se refiere a la implantación de un injerto en un individuo para tratar o aliviar un defecto.

El "factor de crecimiento" se refiere a una sustancia que es eficaz para promover el crecimiento de las células. Los factores de crecimiento incluyen, entre otros, el factor de crecimiento de fibroblastos básico (bFGF), el factor de crecimiento de fibroblastos ácido (aFGF), el factor de crecimiento epidérmico (EGF), el factor de crecimiento similar a la insulina-I (IGF-I), el factor de crecimiento similar a la insulina-II (IGF-II) el factor de crecimiento derivado de las plaquetas-AB (PDGF), el factor de crecimiento de las células endoteliales vasculares (VEGF), la activina-A, las proteínas morfogénicas óseas (BMP), la insulina, las citocinas, las quimiocinas, los morfógenos, los anticuerpos neutralizantes, otras proteínas y pequeñas moléculas.

Como se utiliza en el presente documento, el término "paciente", "sujeto", "individuo" y similares se utilizan indistintamente en el presente documento, y se refieren a cualquier animal, o células del mismo, ya sea in vitro o in situ, susceptible de los procedimientos descritos en el presente documento. En ciertas realizaciones no limitantes, el paciente, sujeto o individuo es un mamífero, cuyos ejemplos no limitantes incluyen un primate, un perro, un gato, una cabra, un caballo, un cerdo, un ratón, una rata, un conejo y similares, que necesita formación ósea. En algunas realizaciones de la presente invención, el sujeto es un ser humano. En estas realizaciones, el sujeto suele denominarse "individuo" o "paciente" Los términos "individuo" y "paciente" no denotan ninguna edad concreta.

Como se utiliza en el presente documento, "armazón" se refiere a una estructura que comprende un material biocompatible que proporciona una superficie adecuada para la adherencia y la proliferación de las células. Un armazón puede proporcionar además estabilidad mecánica y soporte. Un armazón puede tener una forma particular para influir o delimitar una forma tridimensional asumida por una población de células en proliferación. Dichas formas incluyen, pero no se limitan a, películas (por ejemplo, una forma con dos dimensiones sustancialmente mayores que la tercera dimensión), cintas, cordones, láminas, discos planos, cilindros, esferas, formas amorfas tridimensionales, etc.

Como se utiliza en la presente memoria, el término "tratar" significa reducir la frecuencia con la que los síntomas de una enfermedad, defecto, trastorno o afección adversa, y similares, son experimentados por un paciente.

En la presente divulgación, varios aspectos de la invención pueden presentarse en un formato de rango. Debe entenderse que la descripción en formato de rango es meramente por conveniencia y brevedad y no debe interpretarse como una limitación inflexible del alcance de la invención. En consecuencia, debe considerarse que la descripción de un rango ha revelado específicamente todos los posibles sub-rangos, así como los valores numéricos individuales dentro de ese rango. Por ejemplo, se debe considerar que la descripción de un rango como el de 1 a 6 tiene sub­ rangos específicamente revelados como el de 1 a 3, el de 1 a 4, el de 1 a 5, el de 2 a 4, el de 2 a 6, el de 3 a 6, etc., así como números individuales dentro de ese rango, por ejemplo, 1, 2, 2,7, 3, 4, 5, 5,3, 6, y cualquier incremento entero y parcial entre los mismos. Esto se aplica independientemente de la amplitud del rango.

La presente invención incluye injertos de disco vertebral biológicos, y procedimientos de fabricación e implantación de los mismos. En una realización, el injerto de disco vertebral biológico es útil para tratar el dolor de espalda o el dolor de cuello mediante la inserción del injerto de disco entre las vértebras cervicales, torácicas o lumbares. La presente invención también incluye los injertos de disco vertebral biológicos de la invención para su uso en procedimientos mejorados de implantación de injertos de disco intervertebral.

Después de la inserción, el injerto de disco biológico puede reducir o eliminar el dolor, por ejemplo, el dolor del contacto hueso con hueso en las articulaciones con pérdida de cartílago. El disco biológico también puede restablecer la función normal de una articulación con pérdida de cartílago.

Con referencia ahora de la Figura 1A a la Figura 1D, se muestra un injerto de disco biológico ejemplar 10 y el procedimiento de fabricación del mismo. El injerto de disco biológico 10 se obtiene de una articulación de cadáver 5 que tiene una fina capa de fibrocartílago 12 adyacente a dos piezas de hueso 14 que forman placas terminales óseas a ambos lados del fibrocartílago 12. La articulación de cadáver 5 puede proceder de un cadáver de mamífero, preferentemente de un cadáver humano. La articulación del cadáver es la sínfisis del pubis.

La sínfisis del pubis forma la unión entre los huesos púbicos de la pelvis (Figura 1A). La articulación comprende las superficies mediales de los huesos del pubis con un disco fibrocartilaginoso intermedio. El disco fibrocartilaginoso se une a los huesos del pubis en la superficie articular, que está cubierta por un cartílago hialino cuyo grosor varía entre 200 |jm y 3 mm, y que disminuye con la edad. Las superficies articulares de los huesos del pubis tienen forma ovalada, dando la misma forma a la sínfisis del pubis (Figura 1B). Junto a la superficie articular hay una capa de hueso subcondral. El disco de fibrocartílago comprende una amplia masa de tejido de fibrocartílago. Las capas externas están compuestas por fibras que discurren oblicuamente y que son más gruesas en la parte anterior. La vasculatura del hueso circundante se extiende desde ramas de las arterias pudendas externa e interna y de la arteria circunfleja medial. Los pequeños vasos sanguíneos pueden volverse más prominentes dentro del disco con la edad.

Los expertos en la materia reconocerán que el fibrocartílago de la sínfisis del pubis varía en anchura, dependiendo de la edad de desarrollo de un sujeto. Por ejemplo, un ser humano de 3 años tiene una anchura de fibrocartílago de unos 10 mm, un ser humano de 20 años tiene una anchura de fibrocartílago de unos 5 mm y un ser humano de 50 años tiene una anchura de fibrocartílago de unos 3 mm. Además, las mujeres tienen un fibrocartílago más ancho que los hombres.

En las mujeres, el fibrocartílago experimenta cambios adicionales durante el embarazo. En un aspecto, la anchura del fibrocartílago aumenta, pasando de una media de 4-6 mm antes del embarazo a 6-8 mm en los dos últimos meses del mismo. El ensanchamiento del fibrocartílago va acompañado de un mayor contenido de agua. Los cambios se deben, en parte, al aumento de los niveles de relaxina y estrógenos, que intervienen en la degradación y remodelación del colágeno.

El fibrocartílago 12 se extrae preferentemente de un cadáver con una capa de hueso aún adherida a ambos lados como placas terminales óseas 16, por ejemplo, como se representa en las líneas de corte mostradas en la Figura 1C. Una vez extraído, el fibrocartílago 12 con las placas terminales óseas 16 constituye la base del injerto 10, que posteriormente puede ser fresado con la forma y el grosor adecuados para el receptor del injerto de disco biológico 10 (Figura 1D). Como se contempla en el presente documento, se puede utilizar cualquier herramienta estándar para cortar, triturar y recubrir el hueso para conseguir el tamaño y la forma deseados del injerto de disco biológico.

En ciertas realizaciones, el fibrocartílago 12 puede ser retirado del cadáver con sólo una placa terminal ósea 16 unida en un lado. Un injerto de disco biológico que tenga sólo una placa terminal ósea 16 en un lado puede lograr un perfil más delgado que un injerto de disco biológico que tenga placas terminales óseas 16 en ambos lados del fibrocartílago 12. Un injerto de disco biológico que tiene sólo una placa terminal ósea 16 es adecuado para la inserción en espacios articulares delgados. Por ejemplo, ejemplos no limitantes de espacios de unión delgados pueden tener anchos menores a 10mm, menores a 5mm o menores a 3mm.

En una realización, el injerto de disco biológico 10 puede ser tratado para retirar el material celular. Por ejemplo, cualquier hueso unido al injerto de disco biológico puede ser descelularizado. La descelularización del injerto de disco biológico, o de una porción del mismo como se describe en el presente documento, elimina la mayor parte o la totalidad de los componentes celulares, conservando sustancialmente la matriz extracelular (MEC) y otras estructuras, por ejemplo, las estructuras vasculares, los canales Haversianos, los canales de Volkmann, las lagunas, las láminas, los canalículos, el osteón, el periostio, las trabéculas y las combinaciones de los mismos.

Los huesos incluyen cuatro tipos principales de células que se eliminan con los procedimientos de descelularización, incluidos los osteoblastos, los osteocitos, las células de revestimiento del hueso y los osteoclastos. Los osteoblastos son células mononucleadas formadoras de hueso que descienden de las células osteoprogenitoras. Se localizan en la superficie de los filones osteoides y producen una mezcla de proteínas conocida como osteoide, que se mineraliza para convertirse en hueso. El osteoide está compuesto principalmente por colágeno de tipo I. Los osteoblastos también fabrican hormonas, como las prostaglandinas, para actuar sobre el propio hueso; fosfatasa alcalina, una enzima que tiene un papel en la mineralización del hueso; así como muchas proteínas de la matriz. Los osteoblastos son las células óseas inmaduras, y con el tiempo quedan atrapados en la matriz ósea para convertirse en osteocitos, la célula ósea madura. Los osteocitos se originan a partir de osteoblastos que han migrado y han quedado atrapados y rodeados por la matriz ósea que ellos mismos producen. Los espacios que ocupan se conocen como lagunas. Estas células detectan principalmente la carga mecánica o el daño tisular y posteriormente pueden iniciar respuestas de remodelación. Las funciones de los osteocitos incluyen la formación de hueso, el mantenimiento de la matriz y la homeostasis del calcio. Las células de revestimiento óseo, que cubren las superficies óseas en reposo, también comparten las funciones de mecanosensación y adaptación. Las células de revestimiento pueden diferenciarse hacia un estado "osteoblástico", así como reclutar células osteoprogenitoras.

Además, las células de revestimiento también son instrumentales en la resorción ósea al reclutar osteoclastos (células de resorción ósea) a los sitios de resorción; impulsar la diferenciación de los precursores de osteoclastos; y preparar la superficie ósea para la resorción. Los osteoclastos son las células responsables de la reabsorción ósea, por lo que rompen el hueso. A continuación, los osteoblastos forman hueso nuevo (remodelación del hueso para reducir su volumen). Los osteoclastos son células grandes y multinucleadas situadas en la superficie del hueso en lo que se denomina lagunas de Howship o fosas de reabsorción. Estas lagunas, o fosas de reabsorción, quedan tras la ruptura de la superficie ósea.

La mayor parte del hueso está formada por la matriz ósea. Tiene partes inorgánicas y orgánicas. La composición inorgánica del hueso (mineral óseo) está formada por hidroxiapatita carbonatada (Ca10(PO4)6(OH)2) con menor cristalinidad. La parte orgánica de la matriz está compuesta principalmente por colágeno de tipo I. Se sintetiza intracelularmente como tropocolágeno y luego se exporta para formar fibrillas. La parte orgánica también se compone de varios factores de crecimiento, como los glicosaminoglicanos, la osteocalcina, la osteonectina, la sialo-proteína ósea, la osteopontina y el factor de fijación celular.

Los expertos en la materia reconocerán que se puede utilizar cualquier procedimiento conocido de descelularización de tejidos para retirar el material celular del injerto de disco biológico 10. Por ejemplo, un procedimiento de descelularización del tejido implica sumergir el tejido recogido en hialuronidasa (tipo IV-s, 3 mg/mL) y tripsina (0,25% en tampón monodibásico 3 ml) durante unas 18 horas a 37 °C con sonicación opcional. El tejido recogido puede descalcificarse y lavarse repetidamente con agua desionizada y colocarse en una solución de cloroformo/metanol al 50%/50% durante 72 horas para retirar los restos celulares y esterilizar. Alternativa o adicionalmente, el tejido recogido puede ser congelado.

En una realización, el injerto de disco biológico descelularizado es sembrado con una o más poblaciones de células. Las poblaciones celulares pueden ser autólogas, derivadas del propio tejido del sujeto, o alógenas, derivadas de otro sujeto humano. Las poblaciones celulares también pueden ser xenogénicas, en la que las células se derivan de una especie de mamífero que es diferente. Las células se pueden aislar de varias fuentes, como las biopsias de sujetos vivos y la recuperación de órganos completos de cadáveres. Las células aisladas son preferentemente células autólogas, obtenidas por biopsia del sujeto destinado a ser el receptor.

Las células pueden aislarse mediante técnicas conocidas en la técnica. Por ejemplo, el tejido u órgano puede ser desagregado mecánicamente y/o tratado con enzimas digestivas y/o agentes quelantes que debiliten las conexiones entre las células vecinas, haciendo posible la dispersión del tejido en una suspensión de células individuales sin una rotura celular apreciable. La disociación enzimática puede llevarse a cabo triturando el tejido y tratándolo con cualquiera de las enzimas digestivas, solas o combinadas. Estos incluyen, sin limitación, tripsina, quimotripsina, colagenasa, elastasa y/o hialuronidasa, DNasa, pronasa y dispasa. La disrupción mecánica también puede llevarse a cabo mediante varios procedimientos, entre los que se incluyen el raspado de la superficie del órgano, el uso de trituradoras, batidoras, tamices, homogeneizadores, celdas de presión o insonizadores. Los tipos celulares preferentes incluyen, pero sin limitación, fibroblastos, condrocitos, osteoblastos y otras células que forman hueso o cartílago.

Una vez que el tejido ha sido reducido a una suspensión de células individuales, la suspensión puede ser fraccionada en subpoblaciones de las que se pueden obtener los elementos celulares. Lo anterior también puede llevarse a cabo utilizando técnicas estándar para la separación de células, incluyendo, pero sin limitación, la clonación y selección de tipos celulares específicos, la destrucción selectiva de células no deseadas (selección negativa), la separación basada en la aglutinabilidad celular diferencial en la población mixta, los procedimientos de congelación-descongelación, las propiedades de adherencia diferencial de las células en la población mixta, la filtración, la centrifugación convencional y zonal, la elutriación centrífuga (centrifugación a contracorriente), la separación por gravedad unitaria, la distribución a contracorriente, la electroforesis y la clasificación celular activada por fluorescencia.

La proliferación de las células sembradas o la infiltración de las células nativas del paciente en el injerto de disco biológico puede ser ayudada con la adición de materiales naturales, materiales sintéticos o combinaciones de los mismos. Los ejemplos incluyen, entre otros, aminoácidos, péptidos, péptidos desnaturalizados como la gelatina del colágeno desnaturalizado, polipéptidos, proteínas, hidratos de carbono, lipoides, ácidos nucleicos, glicoproteínas, lipoproteínas, glicolípidos, glucosaminoglicanos y proteoglicanos. Los materiales adicionales incluyen materiales de la matriz extracelular de origen natural y mezclas de materiales de la matriz extracelular de origen natural, incluyendo pero no limitado a colágeno, fibrina, fibrinógeno, trombina, elastina, laminina, fibronectina, ácido hialurónico, condroitina 4-sulfato, condroitina 6-sulfato, dermatán sulfato, heparina sulfato, heparina y queratina sulfato. Algunos colágenos que se utilizan incluyen, entre otros, los tipos de colágeno I, II, III, IV, V VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, VII, XVIII y XIX. Estas proteínas pueden estar en cualquier forma, incluyendo pero sin limitación las formas nativas y desnaturalizadas. Otros materiales son los hidratos de carbono, como los polisacáridos (por ejemplo, la celulosa y sus derivados), la quitina, el quitosano, los ácidos algínicos y los alginatos, como el alginato de calcio y el alginato de sodio. Estos materiales pueden ser aislados de productos vegetales, humanos o de otros organismos o células, o fabricados sintéticamente. También se incluyen extractos crudos de tejidos, materiales de la matriz extracelular o combinaciones de los mismos. Los extractos de materiales biológicos incluyen, entre otros, células, tejidos y órganos.

Los materiales sintéticos pueden incluir cualquier material preparado mediante cualquier procedimiento de síntesis artificial, procesamiento, aislamiento o fabricación. Los materiales sintéticos son preferentemente compatibles biológicamente para su administración in vivo o in vitro. Dichos polímeros incluyen, entre otros, los siguientes poli(uretanos), poli(siloxanos) o siliconas, poli(etileno), poli(pirrolidona de vinilo), poli(metacrilato de 2-hidroxietilo), poli(pirrolidona de N-vinilo), poli(metacrilato de metilo), poli(alcohol vinílico), poli(ácido acrílico), poliacrilamida, poli(acetato de etileno-co-vinilo), poli(etilenglicol), poli(ácido metacrílico), ácido poliláctico (PLA) ácidos poliglicólicos (PGA), poli(lactida-co-glicolidos) (PLGA), nilones, poliamidas, polianhídridos, poli(etileno-co-alcohol vinílico) (EVOH), policaprolactona, poli(acetato de vinilo) (PVA), polihidróxido de vinilo, poli(óxido de etileno) (PEO) y poliortoésteres o cualquier otro polímero sintético similar que pueda desarrollarse y que sea biológicamente compatible. Los polímeros pueden tener cualquier estructura molecular, incluyendo, pero sin limitación, estructuras lineales, ramificadas, de injerto, de bloque, de estrella, de peine y de dendrímero.

En una realización, el injerto de disco biológico puede mejorarse con la introducción de combinaciones de materiales naturales, combinaciones de materiales sintéticos y combinaciones de materiales naturales y sintéticos. Los ejemplos de combinaciones incluyen, pero no se limitan a: mezclas de diferentes tipos de colágeno (por ejemplo, el tipo I con el tipo II, el tipo I con el tipo III, el tipo II con el tipo III, etc.); mezclas de uno o más tipos de colágeno con fibrinógeno, trombina, elastina, PGA, PLA y polidioxanona; y mezclas de fibrinógeno con uno o más tipos de colágeno, trombina, elastina, PGA, PLA y polidioxanona.

Con referencia ahora a la Figura 2, se resume un procedimiento ejemplar 100 de fabricación de un injerto de disco biológico. El procedimiento comienza con la etapa 110, en la que se extirpa de un cadáver una capa fina de fibrocartílago con una capa ósea adherida a ambos lados. A continuación, en la etapa 120, la articulación extirpada se fresa con la forma y el grosor deseados. Opcionalmente, en la etapa 125, se elimina una o ambas capas de hueso para adecuar la aplicación del injerto biológico de disco. En la etapa 130, para mejorar la biocompatibilidad, la articulación extirpada se descelulariza.

En una realización, el injerto de disco biológico 10 puede ser recubierto con un mecanismo de empuje y bloqueo. El mecanismo "empuje y bloqueo" permite que dos injertos de disco biológico se bloqueen mecánicamente entre sí. El mecanismo de empuje y bloqueo puede ser cualquier mecanismo que asegure un componente a otro al empujar los dos componentes uno contra el otro, como un pestillo táctil, o un mecanismo magnético, o cualquier otro mecanismo que asegure dos componentes al contacto. El mecanismo de empuje y bloqueo es especialmente ventajoso en situaciones en las que los dos injertos de disco biológico se encuentran en una ubicación que dificulta su manipulación, como por ejemplo dentro de un espacio articular.

Los injertos discales biológicos de la presente invención son adecuados para su implantación en el espacio discal intervertebral para la reducción o eliminación del dolor de espalda o cuello. El disco intervertebral se compone principalmente de dos estructuras, el núcleo pulposo en el núcleo del disco, y el anillo fibroso que forma el perímetro del disco. El anillo fibroso está formado por láminas individuales compuestas principalmente por fibras de colágeno de tipo I. El núcleo pulposo está formado por un gel proteoglicano/agua que se mantiene unido por una red de fibras de colágeno tipo II y elastina. El núcleo pulposo, con su alto contenido en agua, proporciona resistencia a la compresión y recuperación con su capacidad de liberar y reabsorber agua con la carga y descarga de las fuerzas de compresión. El anillo fibroso proporciona la fuerza de tracción para contener el núcleo pulposo y mantener su forma y estructura dentro del espacio del disco intervertebral.

La capa más externa del anillo fibroso está inervada por el nervio sinuvertebral. En consecuencia, se producen dolores de espalda y cuello en caso de prolapso discal, estrechamiento discal, fisuras radiales y disrupción discal interna. Pueden estar causados por un traumatismo físico o por el debilitamiento del disco intervertebral a medida que se degenera con el tiempo. Los desgarros del anillo, las fisuras radiales y el prolapso discal se asocian con frecuencia a los traumatismos. El colapso del anillo interno, el estrechamiento del disco y el abombamiento del disco se caracterizan frecuentemente por estar relacionados con la edad. Años de cargas y descargas repetidas conducen a la pérdida de presión del núcleo pulposo, ya sea por la degeneración de los proteoglicanos o por el abombamiento del núcleo pulposo en los cuerpos vertebrales. La pérdida de presión colapsa la altura del anillo fibroso, provocando fuerzas de compresión que son percibidas por las terminaciones nerviosas del disco. Otras fuentes de dolor son las fracturas de la placa terminal y los nódulos de Schmorl (protuberancias óseas de la vértebra en el disco intervertebral).

El disco intervertebral lesionado o degenerado puede ser complementado o reemplazado con el injerto de disco biológico de la presente invención para la reducción o eliminación del dolor de espalda o cuello. En una realización, la invención proporciona el injerto de disco vertebral biológico para su uso como reemplazo de disco total.

Con referencia ahora a las Figura 3A, Figura 3B y Figura 4, se muestran variaciones ejemplares de la implantación de los injertos de disco biológicos como se utilizan en la presente invención. Aunque la invención contempla los injertos de disco vertebral biológicos para su uso en el procedimiento estándar de implantar discos artificiales desde una dirección anterior, la presente invención también hace uso de pequeñas incisiones en el anillo fibroso desde una dirección directamente lateral 20 o desde una dirección posterior 22 (Figura 3B). La incisión es lo suficientemente grande como para permitir la entrada de un injerto de disco biológico. Una vez realizada la incisión, se extrae un volumen de núcleo pulposo aproximadamente igual al volumen de un injerto de disco biológico y se inserta el injerto de disco en su lugar. En una realización, se puede implantar una pluralidad de injertos en un espacio discal intervertebral (Figura 4). El injerto de disco biológico también puede incluir uno o más agujeros, rebajes, ranuras o bolsillos para enganchar una herramienta de inserción, de manera que la herramienta de inserción pueda enganchar, posicionar y liberar adecuadamente el injerto de disco biológico a través de la pequeña incisión.

En cualquier uso de la presente invención en el que se realicen incisiones en el anillo fibroso, las incisiones están destinadas a preservar la mayor parte posible de la estructura natural del anillo fibroso. Preferentemente, el ángulo de aproximación al realizar las incisiones es desde una dirección directamente lateral o desde una dirección posterior que evita las articulaciones facetarias de la columna vertebral. Además, al implantar los injertos de la presente invención desde una dirección directamente lateral o desde una dirección posterior se evita perturbar los grandes vasos, disminuyendo el riesgo para el paciente si es necesario retirar los injertos desde una dirección anterior.

Con referencia ahora de la Figura 5A a la Figura 5C, se muestran ilustraciones ejemplares de reemplazo total de disco utilizando los injertos de disco biológicos de la presente invención. Los procedimientos de implantación comienzan con la Figura 5A, en la que se prepara el espacio del disco intervertebral antes de recibir un injerto de disco biológico. El núcleo pulposo 30 se extrae en su totalidad, así como las placas terminales cartilaginosas 32 de los cuerpos vertebrales directamente por encima y por debajo del espacio del disco intervertebral.

En la figura 5B, el anillo fibroso se elimina completamente. Esto puede ser adecuado en situaciones en las que el anillo fibroso de un sujeto muestra una degeneración o un daño extremo. El injerto de disco biológico se inserta en el espacio del disco intervertebral, con las placas terminales óseas asentadas en el espacio que antes ocupaban las placas terminales cartilaginosas.

En la figura 5C, el anillo fibroso 34 está sustancialmente preservado. Esto puede ser adecuado en situaciones en las que el anillo fibroso de un sujeto todavía está sano. Se realiza una pequeña incisión 36 en el anillo fibroso, de manera que el injerto de disco biológico pueda pasar a través de la incisión. Al igual que en la figura 5B, las placas terminales óseas del injerto de disco biológico se asientan en el espacio que antes ocupaban las placas terminales cartilaginosas.

En consecuencia, la Figura 6 representa procedimientos ejemplares 200 y 300 de reparación o sustitución de un disco intervertebral utilizando el injerto de disco biológico de la presente invención. El procedimiento 200 comienza con la etapa 210, en la que se extraen el núcleo pulposo, el anillo fibroso y las placas terminales cartilaginosas del disco intervertebral del paciente. En la etapa 220, se insertan uno o más injertos discales biológicos en el espacio del disco intervertebral. El procedimiento 300 comienza con la etapa 310, en la que se realiza una pequeña incisión en el anillo fibroso del paciente desde una dirección lateral, anterior o posterior. En la etapa 320, se retiran el núcleo pulposo y las placas terminales cartilaginosas del disco intervertebral del paciente. En la etapa 330, se insertan uno o más injertos discales biológicos en el espacio del disco intervertebral.

La invención también incluye un kit que comprende uno o más injertos para implantes y/o uno o más componentes útiles para realizar el procedimiento de implantación. Por ejemplo, además del kit que incluye uno o más injertos de disco de reemplazo, el kit puede incluir además uno o más componentes adicionales, como rongeurs, curetas, instrumentos distractores y similares. En ciertas realizaciones, los uno o más instrumentos del kit son estériles y están contenidos en uno o más paquetes individuales estériles. El kit estéril descrito en el presente documento está, por lo tanto, inmediatamente listo para la cirugía al sacarlo de los envases, sin necesidad de procesamiento previo a la operación. En ciertas realizaciones, el kit puede incluir material de instrucción que describe, por ejemplo, sugerencias para determinar el tamaño adecuado del injerto de disco y/o sugerencias sobre el procedimiento de inserción. El material de instrucción puede incluir un folleto, una grabación, un diagrama o cualquier otro medio de expresión que pueda utilizarse para comunicar la utilidad del kit de injerto o implante descrito en el presente documento. El material de instrucción del kit de la invención puede, por ejemplo, fijarse a un paquete que contiene uno o más instrumentos que pueden ser necesarios para el procedimiento deseado. Como alternativa, el material de instrucción puede enviarse por separado del paquete.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un injerto de disco vertebral biológico, que comprende:

una primera y una segunda placa terminal ósea; y

una capa de fibrocartílago situada entre la primera y la segunda placa terminal ósea;

en el que la capa de fibrocartílago comprende sínfisis del pubis.

2. El injerto de la reivindicación 1, en el que la capa de fibrocartílago tiene un grosor de entre 1 y 10 mm.

3. El injerto de la reivindicación 1, en el que la sínfisis del pubis procede de un cadáver humano.

4. El injerto de la reivindicación 1, en el que el hueso y la capa de fibrocartílago están descelularizados.

5. El injerto de la reivindicación 1, en el que las placas terminales óseas están fresadas para encajar dentro del espacio del disco intervertebral y enganchar las superficies de las vértebras opuestas dentro del espacio.

6. El injerto de la reivindicación 1, que comprende además un mecanismo de empuje y bloqueo en contacto con al menos una de las primera y segunda placas terminales óseas; en el que el mecanismo de empuje y bloqueo permite que dos injertos de disco vertebral biológicos se bloqueen mecánicamente entre sí.

7. Un procedimiento de fabricación de un injerto de disco vertebral biológico, el procedimiento comprende:

aislar de un cadáver una articulación de la sínfisis del pubis que contenga fibrocartílago, de forma que el fibrocartílago incluya una porción de hueso a ambos lados del mismo;

fresado de la articulación aislada hasta alcanzar el grosor y la forma deseados; y

descelularización de la articulación aislada.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, en el que el injerto de disco vertebral biológico está fresado para encajar dentro del espacio del disco intervertebral.

9. El procedimiento de la reivindicación 7, que comprende además recubrir al menos una de las porciones óseas con un mecanismo de empuje y bloqueo, en el que el mecanismo de empuje y bloqueo permite que dos injertos de disco vertebral biológicos se bloqueen mecánicamente entre sí.

10. Un kit para tratar el dolor de espalda o de cuello, el kit comprende al menos un injerto de disco vertebral biológico que tiene una primera y una segunda placas terminales óseas y una capa de fibrocartílago situada entre la primera y la segunda placas terminales óseas; y al menos un injerto de disco vertebral biológico que tiene una placa terminal ósea y una capa de fibrocartílago situada adyacente a la placa terminal ósea, en la que la capa de fibrocartílago comprende sínfisis del pubis.

11. El injerto de disco vertebral biológico de la reivindicación 1 para su uso en un procedimiento mínimamente invasivo para implantar el injerto de disco vertebral biológico para tratar el dolor de espalda o cuello, el procedimiento comprende:

hacer una incisión en el anillo fibroso del disco intervertebral;

retirar un volumen de núcleo pulposo igual al volumen de injerto de disco vertebral biológico; y insertar el injerto de disco vertebral biológico en el espacio anteriormente ocupado por el volumen de núcleo pulposo;

opcionalmente, en el que la incisión se realiza lateralmente, anterior o posteriormente al disco intervertebral.

12. El injerto biológico de disco vertebral de la reivindicación 1 para su uso en un procedimiento para la sustitución total de un disco intervertebral, el procedimiento comprende:

retirar el anillo fibroso y del núcleo pulposo del disco intervertebral;

retirar las placas terminales cartilaginosas de los cuerpos vertebrales por encima y por debajo del disco intervertebral; e

insertar el injerto de disco vertebral biológico en el espacio del disco intervertebral;

en el que las placas terminales óseas del injerto de disco vertebral biológico se asientan en el espacio previamente ocupado por las placas terminales cartilaginosas.