BR102019017189A2 - vidro borato bioativo com adição de óxido de estrôncio - Google Patents

Abstract

A presente invenção apresenta um vidro bioativo formado a partir de boro, contendo também cálcio, sódio, fósforo e estrôncio na sua composição (B2O3 (45-60%)- P2O5 (0-5%)- CaO (0-20%)- Na2O (0-30%)- SrO (0-30%)), sintetizado pelo método de fusão e resfriamento em fornos de atmosfera a ar. O presente vidro bioativo possui a habilidade de formar rapidamente, quando implantado em tecidos ósseos, uma forte ligação com o tecido hospedeiro por meio de uma interface de apatita (hidroxiapatita ou fluorapatita, com a adição de CaF2). A apatita é o principal mineral presente nos tecidos ósseos, sendo assim capaz de restaurar tecidos ósseos fraturados ou lesionados, sem no entanto ser expulso do organismo, como acontece com outros biomateriais, não necessitando assim de cirurgias corretivas por ser biodegradável no organismo implantado, e ainda, não é citotóxico para as células osteoblásticas, sendo na verdade indutor da proliferação celular osteblástica nos tecidos ósseos. Este material também apresenta liberação controlada de íons, o que ocorre com o ajuste da quantidade de óxido de estrôncio em sua composição, o que regula a taxa de formação de hidroxiapatita no local do implante. Assim, o vidro desenvolvido apresenta as principais características requeridas para um biomaterial, elevada bioatividade e sem respostas biológicas adversas ao organismo hospedeiro.

Description

VIDRO BORATO BIOATIVO COM ADIÇÃO DE ÓXIDO DE ESTRÔNCIO Campo de aplicação

[01] A presente invenção refere-se a um vidro bioativo, pertencente à família dos vidros boratos, aplicado na área de biomateriais para tratamento de lesões, fraturas ou falhas em tecidos ósseos ou dentários, na qual a taxa de liberação de íons durante a restauração dos tecidos ósseos pode ser controlada em função da quantidade de óxido de estrôncio em sua composição.

Estado da técnica

[02] O estudo sobre vidros bioativos já é realizado desde 1969, quando Larry Hench desenvolveu o primeiro material capaz de fazer uma forte ligação com os tecidos ósseos dos membros fragilizados. Esta adesão ocorria enquanto o vidro se degradava e formava uma camada de apatita cristalina na superfície do tecido hospedeiro que era a interface de ligação e restauração das fraturas, falhas ou lesões do tecido hospedeiro danificado; este material ficou conhecido como Bioglass® 45S5. (HENCH, Larry L. The story of Bioglass®. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, v. 17, n. 11, p. 967-978, 2006.)

[03] O documento BR0208800A com título: VIDRO BIOATIVO APERFEIÇOADO COM A ADIÇÃO DE NIÓBIO E APLICAÇÕES OSTEOINTEGRADAS, apresenta uma invenção com características mecânicas e químicas variáveis decorrentes da proporção préestabelecida dos materiais precursores, originam-se da fusão de misturas de hidróxido de amônia dibásico, óxido de nióbio, Oxido de cálcio, e óxido de sódio, destinados à produção de peças para implantes e próteses, ou para o uso, combinado com outros materiais metálicos, sob forma de pós ou granulados, proporcionando melhor osteointegração dos implantes e enxertos metálicos.

[04] No documento BR97007219A de título: COMPOSIÇÃO DE VIDRO BIOATIVO E MÉTODOS DE TRATAMENTO UTILIZANDO VIDRO BIOATIVO, são apresentadas novas composições de vidro bioativo à base de sílica que podem ser utilizadas em conjunto com um agente de distribuição, tal como uma pasta de dente, gel, etc., tendo uma faixa de tamanho de partícula 90-109μm, dessa forma ocorrerá uma reação rápida e contínua com fluidos corpóreos, devido à liberação iônica imediata e duradoura de cálcio e fósforo das partículas de sílica do núcleo, para produzir uma camada de hidroxiapatita carbonatada cristalina estável depositada sobre e nos túbulos de dentina para a redução imediata e duradoura da hipersensibilidade da dentina e remineralização superficial do dente.

[05] Os estudos de vidros inorgânicos bioativos para tratamento de tecidos ósseos danificados ganhou grande interesse e aplicabilidade, assim, Ashutosh e colaboradores desenvolveram um vidro bioativo estudando a influência do óxido de estrôncio na matriz vítrea 36,07CaO19,24MgO-5,61P2O5-38,49SiO2-0,59CaF2, substituindo CaO por SrO de 0 a 10% em mol, a fim de observar o comportamento do vidro in vitro. (GOEL, Ashutosh; RAJAGOPAL, Raghu Raman; FERREIRA, José MF. Influence of strontium on structure, sintering and biodegradation behavior of CaO-MgO-SrO-SiO2-P2O5-CaF2 glasses. Acta Biomaterialia, v. 7, n. 11, p. 4071-4080, 2011.)

[06] No trabalho de Abdelghany e colaboradores foi desenvolvido um vidro borato bioativo de matriz B2O3-CaO-Na2O-K2O a fim de se estudar o comportamento bioativo e de degradação in vitro e as vantagens no material fabricado quando comparado com os vidros bioativos já comercializados. (ABDELGHANY, A. M.; ELBATAL, H. A.; EZZELDIN, F. M. Bone bonding ability behavior of some ternary borate glasses by immersion in sodium phosphate solution. Ceramics International, v. 38, n. 2, p. 1105-1113, 2012)

Problemas do estado da técnica:

[07] O primeiro vidro bioativo desenvolvido, o Bioglass® 45S5, assim como os demais vidros formados de sílica (SiO2) possuem um problema de degradação quando implantados, pois, criam uma camada de sílica-gel na superfície do material que impede a formação de apatita e retarda a reparação da lesão no tecido implantado. Esse problema pôde ser resolvido pela mudança do formador de rede; substituindo o formador de rede SiO2 pelo formador B2O3, dando origem a vidros bioativos da família dos boratos. Essa substituição deu aos vidros bioativos taxas mais rápidas de liberação de íons. Em alguns casos, o aumento da taxa de liberação dos íons de boro pode ser tóxico ao organismo implantado.

Vantagens da invenção

[08] Ao contrário do que acontece com os vidros silicatos, que possuem lenta taxa de degradação quando implantados, a maioria dos vidros boratos bioativos apresentam altas taxas de liberação de íons em solução, sendo necessário controlar essa liberação a fim de que se tenha a formação de apatita de forma mais eficiente. Dessa maneira, os vidros desenvolvidos podem ter sua taxa de liberação iônica controladas pela quantidade de óxido de estrôncio em sua composição. Os vidros preparados com óxido de estrôncio não apresentam citotoxicidade e induzem a proliferação celular no organismo implantado, além de uma elevada taxa de formação de hidroxiapatita no local do implante.

Descrição detalhada da Tecnologia

[09] Por meio das diversas informações obtidas nas mais variadas pesquisas na área de vidros bioativos e biomateriais, os requerentes observaram a necessidade de um vidro bioativo cuja composição permitisse controlar a taxa de liberação de íons durante o processo de degradação in vivo. Dessa forma, a partir de um conjunto de óxidos com fácil transformação em vidro foi possível desenvolver um vidro com alta bioatividade, na qual a taxa de conversão em apatita e a liberação iônica podem ser controladas pela quantidade de óxido de estrôncio em sua composição.

[010] A presente invenção, “Vidro Borato Bioativo com adição de óxido de estrôncio”, caracterizado por ser um vidro bioativo que compreende em sua composição os compostos (na proporção) trióxido de boro- B2O3 (45-60%); pentóxido de fósforo- P2O5 (0-5%); óxido de cálcio- CaO (0-20%); óxido de sódio- Na2O (0-30%); óxido de estrôncio- SrO (0-30%), com propriedades bioativas quando implantado in vivo ou in vitro, capaz de formar uma camada de hidroxiapatita na superfície do implante, com taxa de liberação de íons controlada pela quantidade de óxido de estrôncio em sua composição.

[011] Podem conter também, até 10% em massa de BaO, até 10% em massa de MgO, até 10% em massa de K2O, até 10% em massa de CaF2, até 2% em massa de CuO e até 2% em massa de Ag2O, em substituição ao óxido de boro, óxido de cálcio, óxido de estrôncio ou óxido de sódio.

[012] Este vidro bioativo ainda pode ser fabricado em várias conformações, de acordo com a necessidade do implante (região do implante). Por possuir uma ampla faixa de temperatura de trabalho (maior que 100° C) esse material pode ser conformado em peças de vários formatos como, tubos, alças, pinos, peças específicas, ou ainda como revestimento de peças ou mesmo na sua forma em pó.

[013] Esta patente pode também ser aplicada em campos industriais específicos como peças para substituição óssea, ou de outros produtos para odontologia, como um aditivo de cremes dentais ou como ionômero de vidro, atuando como agente remineralização da apatita presente nos tecidos dos dentes.

[014] Além disso, esta patente reivindica a aplicação deste vidro bioativo em humanos e animais, produtos terapêuticos, artigos de odontologia como escovas, cimentos e creme dentais, e qualquer utilização com finalidade terapêutica ou médica.

[015] Pode ainda ter a adição de alguns óxidos específicos como, óxido de prata, óxido de cobre e óxido de cobalto, que podem adicionar propriedades específicas com ação bactericida e antifúngica a esta patente. Outros sais podem ser utilizados na substituição dos óxidos de prata (Ag2O) e do óxido de CuO, como o AgCl AgNO3, CuCl2.

[016] Dentre o conjunto de elementos que compõem a matriz desta patente, o óxido de estrôncio é o elemento que possui a habilidade de controlar/moderar a liberação de íons durante a degradação deste material em soluções fisiológicas, e ainda é responsável pelo aumento na densidade dos tecidos ósseos e indutor da criação de tecido ósseo.

[017] O boro, presente como formador de rede no vidro, possui a capacidade de induzir a proliferação de células osteoblásticas (responsáveis por criar tecidos ósseos e reparar fraturas e lesões nos tecidos ósseos).

[018] A principal característica dos resultados apresentados por esta patente é a alta habilidade de formação de apatita quando reage com soluções fisiológicas e a taxa de liberação de íons moderada quando comparado com outros vidros e ainda a sua capacidade induzir a proliferação celular sem se apresentar citotóxico ao organismo implantado.

Claims (3)

1. Vidro borato bioativo com óxido de estrôncio, caracterizado por controlar a liberação de íons durante o processo de conversão em apatita, e por compreender a composição trióxido de boro- B2O3 (45-60%); pentóxido de fósforo- P2O5 (0-5%); óxido de cálcio- CaO (0-20%); óxido de sódio- Na2O (0-30%); óxido de estrôncio- SrO (0-30%).
2. Vidro borato bioativo com óxido de estrôncio, de acordo com reivindicação 1, caracterizado por ser produzido em várias conformações, como fibras, tubos, placas, parafusos e pinos a fim de ser aplicado em diversas áreas do corpo para o tratamento de lesões e fraturas no tecido ósseo.
3. Vidro borato bioativo com óxido de estrôncio, de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por poder ser aplicado na forma de pó na remineralização dentária, e a esta composição pode ainda se adicionar agentes antibacterianos e antifúngicos como sais de prata e cobre, sem que altere as características do vidro bioativo.