BR112012022686B1

BR112012022686B1 - implante de mosaico, método para a preparação de um implante e uso de um implante

Info

Publication number: BR112012022686B1
Application number: BR112012022686-0A
Authority: BR
Inventors: Hakan Engqvist; Thomas Engstrand; Jonas Aberg; Jan Bohlin
Original assignee: Oss-Q Ab
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2011-03-10
Publication date: 2021-04-20
Also published as: US20140195004A9; US9445900B2; RU2562596C2; BR112012022686A2; US20140324187A1; EP2544627A4; ZA201207569B; JP2013521859A; CN102883685A; EP2544627A1; US20120330435A1; EP2544627B1; RU2012143149A; CN105125323B; AU2011224893A1; WO2011112145A1; CN105125323A; JP5871822B2; AU2011224893A2; KR20130020664A

Abstract

IMPLANTE DE MOSAICO E MÉTODOS DE FORMAR O MESMO E IMPLANTAR O MESMO EM UM PACIENTE A presente invenção diz respeito a implante de mosaico (15) que compreende uma pluralidade de placas de mosaico (17) conectadas por um arame ou malha que ancoram o arranjo (9). Métodos para formar tais implantes e métodos para o uso dos ditos implantes para a correção de defeitos ósseos e de tecidos mole são descritos.

Description

[0001] Campo da invenção

[0002] A invenção diz respeito a implantes de mosaico, métodos para fabricar tais implantes e métodos para a correção de defeitos de tecido.

[0003] Fundamentos da invenção

[0004] Os defeitos de tecido ósseo que não podem cicatrizar por intermédio da regeneração de tecido podem ser preenchidos usando autoenxerto, aloenxerto ou materiais de armação sintéticos. Para defeitos grandes, por exemplo, defeitos no crânio ou em ossos longos, a cicatrização do defeito ósseo pode ser especialmente difícil. As estratégias de armação envolvem fornecer malhas metálicas ou materiais cerâmicos porosos que o novo tecido pode crescer por cima e/ou por dentro. As estratégias correntes usando malha metálica pode dar origem a problemas com defeitos não cicatrizados devido à baixa formação de osso novo ou infecções. As cerâmicas correntemente usadas são mecanicamente fracas e frágeis que levam a um alto risco de falha da armação devido à baixa resistência mecânica. As malhas metálicas podem ser formadas na sala de cirurgia para ajustar intimamente o defeito, ao passo que as cerâmicas não podem ser formadas depois da fabricação e, portanto, têm que ser feitas de encomenda de antemão. Para superar o problema de crescimento ósseo para dentro baixo de malhas de Ti, o revestimento de uma malha de Ti com pó de hidroxiapatita foi proposto para o uso na cirurgia de revisão na substituição de junta. Este método aumenta a reconstituição óssea, mas limita a capacidade para formar a malha na sala de cirurgia visto que dobrar os arames pode fazer com que o pó caia e o método não foi testado com outros metais que não Ti. Existe uma necessidade não atingida quanto a um sistema de implante que facilite a reconstituição óssea, tenha alta resistência mecânica e tenha a capacidade para ser formado na sala de cirurgia.

[0005] Breve descrição da invenção

[0006] A presente invenção descreve um implante de mosaico, que pode ser usado como um implante biomédico e que combina um sistema de ancoragem de arame ou malha (um sistema de ancoragem de arame compreende uma pluralidade de arames, preferivelmente arames cruzados, onde nenhum dos arames é unido entre si enquanto que uma malha compreende pelo menos dois arames cruzados unidos em algumas ou em todas das suas intersecções) e um elemento de mosaico de biomaterial, que pode ser formado na sala de cirurgia e que fornece reconstituição óssea aumentada combinada e propriedades mecânicas melhores, comparado com os sistemas da técnica anterior. O implante compreende um elemento de mosaico que combina, pelo menos, um arame ou malha de alta resistência flexível, com pelo menos duas placas de mosaico sólidas moldadas. A invenção pode ser utilizada para a correção de defeitos de tecido mole e defeitos de tecido duro. O sistema de biomaterial pode ser composto de biomateriais reabsorvíveis e/ou biomateriais estáveis tais como polímeros, cerâmicas e metais. Preferivelmente o implante é osteo-condutivo (isto é, pode servir como uma armação sobre a qual as células ósseas podem se fixar, migrar, e crescer e dividir) ou osteo- indutivo (isto é, pode servir para induzir a formação de novo osso), pode ser formado na sala de cirurgia (OR) e tem alta resistência mecânica. Isto é satisfeito pelo uso de um sistema de implante estruturado na forma de mosaico que combina um sistema que ancora biomaterial (por exemplo, uma malha de arame) com um sistema de biomaterial sólido em um de mosaico. Este sistema tem os efeitos benéficos de uma malha de arame mecanicamente forte e uma parte sólida osteo-condutiva e/ou osteo-indutiva, que significa que o sistema de implante pode ser facilmente formado na sala de operação cortando-se a malha na forma geométrica e tamanho desejado. As placas sólidas, que são moldadas nas intersecções dos arames durante a fabricação do implante, são compostos de um material osteo-condutivo e/ou osteo- indutivo que facilita a reconstituição óssea no sistema de implante.

[0007] Preferivelmente a malha é formada pelos arames cruzados para formar um plano ou uma forma de prato. Em uma forma de realização da presente invenção as placas de mosaico de biomaterial são fixadas nas intersecções do arame ou malha com um intervalo entre as superfícies de borda de placas adjacentes. Deste modo uma estrutura de mosaico que compreende placas sustentadas por arame separadas por intervalos é formada. Em outra forma de realização da presente invenção uma casca com uma espessura que é menor do que a espessura das placas de mosaico de biomaterial é formada entre algumas ou todas das placas de mosaico. A casca é preferivelmente frágil, e pode ser fornecida com linhas de fragilidade, para permitir a quebra seletiva da mesma de modo a formar o implante de mosaico. Os exemplos não limitantes de arames incluem polímeros, ligas com memória de forma, Ti, ligas de Ti (por exemplo, Ti6A14V) e aço inoxidável. No presente pedido a palavra “arame” é intencionada a incluir filamentos fabricados de qualquer um de tais materiais. Os biomateriais são preferivelmente moldáveis a partir da classe cerâmica quimicamente aglutinada de materiais ou um biopolímero, os exemplos não limitantes incluem sais de Ca como: sulfato de cálcio, fosfato de cálcio, silicato de cálcio, carbonato de cálcio ou combinações destes. Os materiais são preferivelmente moldados sobre os arames ou malha usando um líquido não aquoso miscível em água ou usando uma mistura de água e um líquido não aquoso miscível em água, deixados endurecer para formar um implante de mosaico em um banho contendo água e subsequentemente o implante de mosaico é liberado do molde. Depois empacotamento e esterilização o implante de mosaico está pronto para ser usado. A resistência dos arames que se cruzam e, onde presente, os intervalos entre as placas são escolhidos de modo que um cirurgião seja capaz de dar forma ao implante de mosaico durante uma operação de modo a adaptar a sua forma ao defeito do tecido que está sendo corrigido. Quanto mais amplo o intervalo entre as placas mais o cirurgião é capaz de deformar o implante e consequentemente produz uma forma tridimensional com curvas complexas. Entretanto intervalos mais amplos levam mais tempo para preencher com tecido ósseo e de modo a superar este problema enquanto ainda se permite a formação de formas tridimensionais complexas é possível fornecer um implante com larguras de intervalo diferentes entre as placas - intervalos menores onde o implante é intencionado ser substancialmente plano e intervalos mais amplos onde o implante é intencionado a ser curvado.

[0008] Breve descrição das figuras

[0009] A Figura 1 a) mostra esquematicamente uma primeira forma de realização de um molde para a fabricação de um implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0010] A Figura 1 b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção A-A do molde da figura 1 a);

[0011] A Figura 2a) mostra esquematicamente o molde mostrado na figura 1 a) depois de uma primeira etapa em um método para a fabricação de implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0012] A Figura 2b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção B-B do molde da figura 2a);

[0013] A Figura 3a) mostra esquematicamente o molde mostrado nas figuras 1a) e 2a) depois de uma segunda etapa em um método para a fabricação do implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0014] A Figura 3b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção C-C do molde da figura 2a);

[0015] A Figura 4a) mostra esquematicamente um implante de mosaico formado quando do uso do molde mostrado nas figuras de 1 a 3 em um método para a fabricação do implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0016] A Figura 4b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção D-D do implante de mosaico da figura 4a);

[0017] A Figura 5a) mostra esquematicamente uma segunda forma de realização de um molde para a fabricação de um implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0018] A Figura 5b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção V-V do molde da figura 5 a);

[0019] A Figura 6a) mostra esquematicamente o molde mostrado na figura 5a) depois de uma primeira etapa em um método para a fabricação do implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0020] A Figura 6b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção VI-VI do molde da figura 6a);

[0021] A Figura 7a) mostra esquematicamente o molde mostrado nas figuras 5a) e 5a) depois de uma segunda etapa em um método para a fabricação do implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0022] A Figura 7b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção VII-VII do molde da figura 6a); e,

[0023] A Figura 8a) mostra esquematicamente um implante de mosaico formado quando do uso do molde mostrado nas figuras de 5 a 7 em um método para a fabricação do implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0024] A Figura 8b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção VIII-VIII do implante de mosaico da figura 8a);

[0025] A Figura 9a) mostra esquematicamente uma terceira forma de realização de um molde para a fabricação de um implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0026] A Figura 9b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção IX-IX do molde da figura 9a);

[0027] A Figura 10a) mostra esquematicamente um implante de mosaico formado quando do uso do molde mostrado nas figuras 9a) a 9b) em um método para a fabricação do implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0028] A Figura 10b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção X-X do implante de mosaico da figura 10a);

[0029] A Figura 11 mostra esquematicamente uma seção transversal através da um outro molde para a fabricação de um implante de mosaico de acordo com a presente invenção;

[0030] As Figuras 12a) a 12d) mostram varreduras de CT axial (figuras 12a) e 12c)) e varreduras CT formatadas em 3D (figuras 12b) e 12d)) que mostram um implante de mosaico cobrindo o defeito ósseo craniano no paciente no 1 diretamente depois da cirurgia (figuras 12a) e 12b)) e 3 meses mais tarde (figuras 12c) e 12d)); e,

[0031] As Figuras 13a) a 13d) mostram varreduras CT axiais (figuras 13a) e 13c)) e varreduras CT formatadas em 3D (figuras 13b) e 13d)) que mostram um implante de mosaico cobrindo o defeito ósseo craniano no paciente no 2 diretamente depois da cirurgia (figuras 13a) e 13b)) e 3 meses mais tarde (figuras 13c) e 13d)).

[0032] Descrição detalhada da invenção

[0033] Em uma forma de realização de um método de fabricação de um implante de mosaico de acordo com a presente invenção um molde 1 de profundidade D é usado que, como mostrado nas figuras 1a) e 1b), compreende uma pluralidade de cavidades 3 de profundidade d, cada uma das quais tem a forma de uma placa de mosaico. A profundidade d das cavidades e a espessura da placa de mosaico resultante são menores do que a profundidade D do molde. Cada cavidade 3 tem uma extremidade de fundo fechada 3’ que é fechada pelo piso 4 do molde 1 e é aberto na extremidade aberta oposta 3” para permitir o enchimento da cavidade 3.

[0034] O piso 4 não tem que ser permanentemente ligado ao molde, mas, por exemplo, pode ser uma superfície que o molde esteja em contato durante a fabricação do implante e que pode ser removido depois da moldagem para facilitar a liberação do implante do molde Preferivelmente cada cavidade e assim cada placa de mosaico subsequentemente formada nela tem uma forma regular tal como um triângulo, um quadrado, um retângulo, um pentágono, um hexágono (como mostrado nas figuras de 1 a 4) etc com lados retos. Preferivelmente todas as cavidades têm a mesma forma. No evento de que as formas das cavidades não são as mesmas então as cavidades adjacentes são preferivelmente dadas com formas complementares tal que as cavidades possam ser dispostas em padrões sem nenhuma sobreposição e se desejado pode ter intervalos substancialmente iguais entre as bordas adjacentes. A largura máxima de cada cavidade e assim cada placa de mosaico é w e preferivelmente a largura máxima w de cada cavidade é maior do que a sua profundidade d. Preferivelmente w está entre 2 e 20 milímetros, mais preferivelmente entre 3 e 15 mm e ainda mais preferivelmente entre 4 e 10 mm. Preferivelmente d está entre 10 % e 150 % de w, mais preferivelmente entre 20 % e 130 % de w e o mais preferivelmente entre 50 % e 130 % de w. Cada cavidade é separada por uma parede 5 de espessura t no molde da sua(s) cavidade/cavidades adjacente(s). A espessura da parede t no molde leva a um intervalo de espessura nominal t entre as placas adjacentes no implante, é preferivelmente menor do que 5 mm, mais preferivelmente menor do que 3 mm e o mais preferivelmente menor do que 2 mm visto que quanto menor o intervalo for então mais fácil é para o osso crescer e preencher o intervalo entre a placa de mosaico. Entretanto o intervalo não deve ser muito pequeno de modo que impedirá o movimento adequado das placas de mosaico, com respeito uma à outra - um intervalo pequeno significa que depois de apenas uma pequena deformação, as paredes das placas de mosaico adjacentes colidirão e impedirão a forma mais desejada do implante. Em outras palavras, tendo um intervalo maior permite que o implante seja deformado mais antes que as placas adjacentes entrem em contato entre si, mas os intervalos maiores entre as placas também levam um tempo mais longo para preencher com tecido ósseo ou de fato pode ser impossível para as células ósseas formarem uma ponte. Naturalmente é possível ter intervalos de tamanhos diferentes entre as cavidades se o implante é intencionado a ter regiões que embora sejam substancialmente planas e outras regiões que serão formadas em formas tridimensionais. Cada parede 5 entre as cavidades adjacentes 3 é perfurada por pelo menos um canal estreito, que retém arame 7, 7’ de largura ww. Estes canais que retém arame 7 são intencionados a receber e reter durante o processo de moldagem os arames de largura ww similar usados para formar um arranjo de arame ou malha de ancoragem no implante que mantém as placas de mosaico em relação uma à outra. Um arranjo de ancoragem está preferivelmente na forma de uma estrutura de malha de arames cruzados se o tamanho do implante for suficientemente grande o bastante que possa acomodar uma estrutura de malha. É concebível que com implantes estreitos e alongados, os arames não cruzem, mas que sejam substancialmente paralelos ou que eles se cruzem apenas em um ângulo raso e, consequentemente, possam cruzar apenas em uma porção das cavidades. Preferivelmente os canais 7 que vão em uma primeira direção têm uma profundidade d1, enquanto que os canais 7’ vão em uma outra direção, por exemplo, uma direção ortogonal que têm uma profundidade d2 e que fica mais raso em uma distância que é a mesma como, ou menor do que o diâmetro do arame (ver abaixo) usado para formar a malha, isto é, d1 > d2 > (d1- ww) de modo que os arames cruzados estejam próximos um do outro ou em contato um com o outro. Nesta forma de realização da invenção os arames são dispostos em uma grade em que cada arame é substancialmente paralelo ao seu arame(s) vizinho(s) no mesmo plano e é cruzado por, e em contato com, pelo menos um arame perpendicular em um plano diferente. Preferivelmente os arames são espaçados tal que cada cavidade é cruzada por dois arames substancialmente paralelos que vão em uma primeira direção e dois arames que vão em uma direção não paralela, por exemplo, a direção perpendicular. Em uma outra forma de realização da invenção, não mostrada, cada cavidade é apenas cruzada por um arame na primeira direção e um arame na direção perpendicular. Isto significa que o implante subsequentemente formado pode ser mais leve e mais facilmente formado. Também é concebível ter uma pluralidade de arames que vão substancialmente paralelos em uma direção através da cavidade, mas que são cruzados por um número menor de arames, por exemplo, uma cavidade pode ter dois arames paralelos cruzados por um único arame perpendicular. Outros arranjos tais como três arames cruzando a 120° também são concebíveis.

[0035] Embora as cavidades tenham sido mostradas com paredes verticais 5, é naturalmente possível ter paredes inclinadas tal que a largura através de qualquer seção da extremidade fechada no fundo de cada cavidade seja menor do que a largura da seção correspondente da extremidade aberta da cavidade de modo a formar inclinações de liberação que ajudam a liberação do produto moldado do molde. Paredes que se inclinam apropriadamente também permitem que o implante seja deformado em formas côncavas mais profundas sem as bordas das placas de mosaico adjacentes entrando em contato entre si que de outro modo é possível com as paredes verticais.

[0036] As Figuras 2a) e 2b) mostraram o molde 1 em uma primeira etapa em um método para a fabricação de um implante de mosaico. Nesta etapa uma malha de arame 11 é formada de arames sobrepostos 9, preferivelmente de largura ou diâmetro ww de modo que se ajustem firmemente nos canais de retenção de arame de modo a contê-los no lugar durante a fabricação e para reduzir impedir o vazamento de cimento em torno dos mesmos. Um arame é colocado no lugar, e preferivelmente estende-se de extremidade para extremidade de cada um dos canais. Preferivelmente os canais 7 são dispostos tal que quando os arames estão dispostos nele o plano central da malha de arame 11 resultante reside no plano central do molde 1. Isto dá a vantagem de que quando o implante de mosaico é formado o mesmo é substancialmente simétrico em torno do plano central da malha de arame que significa que é igualmente fácil de fazer ajustes côncavos e convexos na sua forma. Entretanto no evento que é desejado ter um implante que deva ser côncavo em apenas uma direção, por exemplo, apenas convexo então a malha de arame pode ser posicionada ainda fora do plano central das cavidades para permitir mais curvatura na direção desejada antes que as placas adjacentes entrem em contato entre si.

[0037] As Figuras 3a) e 3b) mostram o molde a seguir de uma etapa de moldagem no método para a fabricação de um implante de mosaico. Nesta etapa as cavidades 3 são preenchidas com uma composição de cimento hidráulico, não aquosa 13 que compreende uma mistura não aquosa de (a) uma composição em pó precursora de sal de Ca, e (b) líquido não aquoso miscível em água. Esta composição de cimento é moldada sobre a malha de arame 11 e deixada endurecer, em um ambiente de molhado a úmido. A água no ambiente desloca o líquido não aquoso miscível em água do cimento hidráulico e permite que o cimento endureça. Preferivelmente a temperatura e quantidade de água no ambiente são adaptados de modo que o processo de endurecimento leve pelo menos 24 horas visto que isto leva a um produto mais forte. Preferivelmente antes que o cimento tenha endurecido completamente, qualquer composição de cimento em excesso 13 presente nos canais de retenção de arame 7, 7’ é removido.

[0038] A Figura 4a) mostra esquematicamente um implante de mosaico 15 formado quando do uso do molde mostrado nas figuras de 1 a 3 depois que o mesmo foi liberado do molde 1. O implante de mosaico 15 compreende uma pluralidade de placas de mosaico 17, cada uma unida pelos arames 9 às placas de mosaico adjacentes enquanto são separadas delas por um intervalo 10 de largura t. A Figura 4b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção DD do implante de mosaico da figura 4a).

[0039] Em uma outra forma de realização de um método de fabricação de um implante de acordo com a presente invenção um molde 21 de profundidade D é usado que, como mostrado nas figuras 5a) e 5b), compreende uma pluralidade de cavidades 23 de profundidade d, cada uma das quais tem a forma de uma placa de mosaico. A profundidade d das cavidades é menor do que a profundidade D do molde. Cada cavidade 23 tem uma extremidade de fundo fechada 23’ que é fechada pelo piso 24 do molde 21 e é aberta na extremidade aberta oposta 23” para permitir o preenchimento da cavidade 23. Cada parede 25 entre cavidades 23 adjacentes é perfurada por pelo menos um canal estreito, de retenção de arame 27, 27’ de largura ww. Nesta forma de realização os canais primários 27 que vão em uma primeira direção se unem a duas paredes opostas da cavidade em uma profundidade d1 enquanto os canais secundários 27’ são alinhados em um ângulo de 60° com respeito aos canais primários a uma profundidade d2 que é mais rasa em uma distância que é a mesma como, ou menor do que o diâmetro do arame subsequentemente usado para formar o arranjo de ancoragem no implante que mantém as placas de mosaico em relação umas com as outras. Estes canais secundários se unem a duas paredes opostas diferentes de cada cavidade. Um terceiro conjunto de canais 27” é fornecido a um ângulo de 120° em relação ao primeiro conjunto de canais 27 e em uma profundidade de d3, e estes se unem às duas paredes opostas remanescentes de cada cavidade hexagonal. Assim nesta forma de realização da invenção os arames são dispostos em uma grade em que cada arame é paralelo ao seu arame(s) vizinho(s) e é cruzado por pelo menos dois outros arames que respectivamente fazem um ângulo de + 60° e -60° com ele. Preferivelmente os arames são espaçados tal que cada parede de cavidade é perfurada por um par de arames paralelos. Em uma outra forma de realização da invenção, não mostrada, cada parede de cavidade é apenas perfurada por um arame na primeira direção e um arame na direção perpendicular. Isto significa que o implante subsequentemente formado pode ser mais leve e mais facilmente formado, mas ao custo de resistência e estabilidade reduzida.

[0040] As Figuras 6a) e 6b) mostram o molde 21 em uma primeira etapa em um método para fabricar um implante de mosaico. Nesta etapa uma malha de arame 31 é formada de arames sobrepostos 29, preferivelmente de largura ou diâmetro ww de modo que eles se ajustem firmemente nos canais de retenção de arame.

[0041] As Figuras 7a) e 7b) mostram o molde a seguir de uma etapa de moldagem no método para a fabricação de um implante de mosaico. Nesta etapa as cavidades 23 são preenchidas com uma composição de cimento hidráulico, não aquosa 33. Esta composição de cimento é moldada sobre a malha de arame 31 e deixada endurecer, em um ambiente de molhado a úmido. A água no ambiente desloca o líquido não aquoso miscível em água do cimento hidráulico e permite que o cimento endureça. Preferivelmente a temperatura e a quantidade de água no ambiente são adaptadas de modo que o processo de endurecimento leve pelo menos 24 horas visto que isto leva a um produto forte. Preferivelmente antes que o cimento tenha totalmente endurecido, qualquer composição de cimento em excesso 33 presente nos canais de retenção de arame 27, 27’, 27” é removida.

[0042] A Figura 8a) mostra esquematicamente um implante de mosaico 35 formado quando do uso do molde mostrado nas figuras de 5 a 7 depois que o mesmo foi liberado do molde 21. O implante de mosaico 35 compreende uma pluralidade de placas de mosaico 37 cada uma unida por arames 29 às placas de mosaico adjacentes. A Figura 8b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção VIII-VIII do implante de mosaico da figura 8a).

[0043] A Figura 9a) e 9b) mostram um exemplo de um molde 41 para o uso em uma outra forma de realização de um método para a fabricação de um implante de mosaico de acordo com a presente invenção. Nesta forma de realização da invenção é desejado fornecer uma casca ligada em ponte de material feito de cimento entre as placas de mosaico adjacentes. Esta casca preferivelmente tem uma espessura s que é menor do que a espessura das placas de mosaico. Preferivelmente a mesma é maior do que 0,5 mm e menor do que 5 mm de espessura e é intencionada a reforçar o implante de mosaico entre as placas de mosaico. Como uma tal casca impediria o implante de ser formado, a casca é preferivelmente fabricada fina o bastante de modo que, se requerido, a mesma pode ser quebrada ou cortada por um usuário em regiões selecionadas antes de ser ligada a um paciente. Apenas quebrando-se ou cortando-se a casca do implante nos lugares necessários para permitir que o implante fosse deformado é possível formar o implante na forma desejada enquanto se mantém a maior parte da resistência aumentada fornecida pela casca. A casca pode ser formada afundando-se os topos das paredes 45 entre as cavidades em uma profundidade da superfície de topo do molde 43 que é a mesma como a espessura desejada da casca. Os topos das paredes podem ser fornecidos com uma saliência 47, preferivelmente na forma de ponta, que causa afinamento local na casca subsequentemente formada. Os canais de retenção de arame são fornecidos como necessários e uma vez que os arames tenham sido colocados nos canais o molde é preenchido com cimento e deixado endurecer como antes. No evento em que os arames são posicionados em uma profundidade que é mais baixa do que a superfície de fundo desejada da casca, o material espaçador pode ser fornecido acima dos arames para impedir que material de cimento em excesso preencha o intervalo entre os arames e a superfície de fundo da casca.

[0044] A Figura 10a) mostra esquematicamente a parte de baixo de um implante de mosaico 55 formado quando do uso do molde mostrado nas figuras 9a) e 9b) depois que o mesmo foi liberado do molde 41. O implante de mosaico 55 compreende uma pluralidade de placas de mosaico 57 cada uma unida pelos arames 49 e pela casca 61 de espessura s às placas de mosaico adjacentes. A Figura 10b) mostra esquematicamente uma seção transversal através da seção X-X do implante de mosaico da figura 10a). A parte da casca 61 onde as protuberâncias no molde foram colocadas é localmente mais finas, formando linhas de enfraquecimento 63 que ajuda na fratura da casca 61 quando a deformação do implante é requerida.

[0045] Em uma outra forma de realização da presente invenção um implante de mosaico compreende uma pluralidade de placas de mosaico, algumas das quais são unidas a uma ou mais placas de mosaico vizinhas por uma casca e algumas das quais são separadas de uma ou mais placas vizinhas por um intervalo (mostrado pelas linhas tracejadas 65 na figura 10a).

[0046] Outros métodos de moldagem podem ser usados para formar um implante de mosaico de acordo com a presente invenção. Por exemplo, como mostrado esquematicamente na figura 11, uma malha de interconexão 101 (ou pelo menos um arame) é colocada na superfície expostas 103 de uma primeira metade de molde 105 que compreende uma pluralidade de cavidades 107 de profundidade d1 separadas pelas paredes 109. A primeira metade de molde 105 é sustentada em uma matriz 111. A primeira metade de molde 105 é fornecida com uma quantidade em excesso de composição de cimento 113 (mostrado pelas linha tracejadas) que não apenas preenchem as cavidades 107 e cobre a malha (ou arame(s)), mas também se estende para fora da superfície exposta da primeira metade do molde 105. Uma segunda metade do molde 115, que preferivelmente tem cavidades 108 de profundidade d2 dispostas como uma imagem espelho da primeira metade de molde, é subsequentemente colocada no topo da malha e comprimida na direção do fundo do molde para permitir a moldagem de placas de mosaico em torno da malha de interconexão. A segunda metade do molde 113 pode ser sustentada em uma placa traseira 117. A quantidade em excesso da composição de cimento deve ser suficiente para preencher as cavidades na segunda metade de molde e deve ser posicionada para ser capaz de preencher a segunda metade de molde. O cimento em excesso é removido depois que as metades de molde foram unidas e preferivelmente antes do endurecimento do cimento. O endurecimento do cimento pode ser obtido pela adição de umidade por intermédio de furos 119, cada furo sendo conectado a cada cavidade de moldagem dentro do molde. Os furos 119 também são adequados para permitir que o cimento em excesso deixe o molde.

[0047] As profundidades das cavidades em cada metade do molde não têm que ser as mesmas. Se elas são diferentes então a malha ou arame(s) não estarão dispostos no plano central do implante resultante que, se desejado, permitirá que o implante seja usado com a malha ou arames expostos mais afastados da pele do paciente e assim menos prováveis de serem danificados no evento de um acidente.

[0048] O número mínimo de cavidades em cada molde é dois e não existe nenhum limite para o número mínimo de cavidades. O número mínimo de arames é um, mas preferivelmente os arames são pelo menos fornecido como pares de arames paralelos para fornecer estabilidade no plano que passa através dos eixos longitudinais de cada par de arames paralelos.

[0049] Em todas as formas de realização da presente invenção, dependendo da composição do cimento, o endurecimento do cimento pode ser realizado em temperatura reduzida, ou normal ou elevada, e na umidade ambiente. O molde pode ser de qualquer material dimensionalmente estável que não reaja negativamente com o cimento ou malha/arames. Se o material de molde é permeável à água o mesmo pode ajudar no endurecimento do cimento.

[0050] Existem três opções preferidas com respeito à moldagem do cimento: 1. Uso (a) de uma composição em pó precursora de sal de Ca, e (b) líquido não aquoso miscível em água. Neste caso o endurecimento precisa ser em um ambiente úmido de modo a iniciar o endurecimento. 2. Uso (a) de uma composição em pó precursora de sal de Ca, e (b) uma mistura entre água e um líquido não aquoso miscível em água. O endurecimento iniciar-se-á automaticamente, mas para o endurecimento final um ambiente úmido é necessário. 3. (a) uma composição em pó precursora de sal de Ca, e (b) líquido com base em água. O endurecimento é iniciado na mistura. Não é necessário realizar o endurecimento em um ambiente úmido, mas o endurecimento pode ser em um ambiente úmido.

[0051] A composição precursora de sal de cálcio pode compreender um ou mais sais de Ca selecionados do grupo que consiste de difosfato de cálcio anidro, difosfato de cálcio diidratado, octafosfato de cálcio, α-fosfato tricálcico, β-fosfato tricálcico, fosfato de cálcio amorfo, hidroxiapatita deficiente em cálcio, hidroxiapatita não estequiométrica, tetrafosfato de cálcio e fosfato de monocálcico monoidratado (MCPM), fosfato de monocálcico anidro, ácido fosfórico, ácido pirofosfórico, sulfato de cálcio (alfa ou beta, preferivelmente alfa) ou silicato de cálcio (silicato tricálcico, silicato dicálcico ou silicato monocálcico), carbonato de cálcio (aragonita, vaterita, calcita ou amorfo) ou combinações destes.

[0052] Em uma primeira forma de realização da invenção um líquido não aquoso miscível em água pode ser usado na preparação das pastas. Os líquidos possíveis incluem glicerol e compostos líquidos relacionados e derivados (substâncias derivadas de substâncias não aquosas miscíveis em água), substitutos (substâncias onde parte da estrutura química foi substituída com uma outra estrutura química) e os semelhantes. O propósito do líquido não aquoso miscível em água é dar um tempo de trabalho mais longo durante a moldagem do de mosaico, porque se o material começa a endurecer então é impossível obter com precisão a forma de mosaico.

[0053] Certos alcoóis também podem ser adequados para o uso como um tal líquido. Preferivelmente o líquido é selecionado de glicerol, propileno glicol, polipropileno glicol), poli(etileno glicol) e combinações destes. A composição também pode incluir agentes que facilitam uma difusão rápida de água dentro da pasta in situ, preferivelmente tensoativos não iônicos como Polissorbatos. A quantidade de tensoativo está preferivelmente entre 0,01 e 5 % em peso da composição em pó, o mais preferivelmente de 0,1 a 1 % em peso.

[0054] Em uma forma de realização alternativa da presente invenção a composição dos pós precursor é escolhida para se obter um tempo de cura acima de cerca de 30 minutos e o líquido pode ser depois com base em água ou contendo água. Neste caso o líquido pode ser água pura. Em algumas formulações os sais podem ser dissolvidos no líquido para se obter uma pega rápida ou mais lenta, por exemplo, ácido cítrico, H3C6H5O7, Pirofosfato de dissódio_Na2H2P2O7, ácido sulfúrico, H2SO4, ácido fosfórico H3PO4. O endurecimento pode ser depois realizado em um ambiente seco.

[0055] As composições também podem incluir porogênios para dar um produto final macroporoso para facilitar a reabsorção rápida e regeneração de tecido. Os poros dão uma boa fundação para as células ósseas crescerem. O porogênio pode incluir açúcares e outros agentes de reabsorção rápida. A quantidade de porogênio é adequadamente entre 5 e 30 % em peso da composição em pó. Isto é independente de se a composição escolhida acima é pré-misturada ou não.

[0056] As composições também podem incluir um agente de formação de gel não tóxico para realçar a coesividade e resistência à lixiviação. O agente de formação de gel pode incluir colágeno, goma, gelatina, alginato, celulose, ácido poliacrílico (por exemplo, PAA, PAMA), ácido poliacrílico neutro (por exemplo, Na- PAA, ácido Na-PAMA), HPMC, HMC e CMC e combinações destes. A quantidade de agente de formação de gel preferivelmente representa entre 0,1 % em peso e 10 % em peso da composição de pó, mais preferivelmente entre 0,1 % em peso e 2 % em peso. Isto é independente de se a composição escolhida acima é pré-misturada ou não.

[0057] Em todas as composições de cimento selecionadas acima a razão do pó precursor para líquido deve estar preferivelmente dentro da faixa de 1 e 10 visto que isto dá ótimos resultados. O tamanho de grão médio do pó precursor está preferivelmente abaixo de 100 micrômetros, e mais preferivelmente abaixo de 30 micrômetros quando medido no modo do tamanho de grão volumétrico. Os tamanhos de grão menores dão resistência mecânica mais alta do que os tamanhos de grão maiores. Entretanto para a forma de realização da invenção que contém grânulos porosos, o tamanho do grânulo pode ser maior, mas preferivelmente, ainda estar abaixo de 500 micrômetros. Normalmente os grânulos não participam na reação de cura da pasta. Eles são adicionados como lastro ao material e a presença de poros dá uma resposta biológica melhor ao material. Preferivelmente, pelo menos alguns dos poros em um grânulo devem ser grandes o bastante para que as células entrem no grânulo, normalmente acima de pelo menos 10 mícrons. Inevitavelmente haverá também poros menores nos grânulos, mas eles são de menor importância para a integração da célula.

[0058] Em uma outra forma de realização de um método de fabricação de um implante de acordo com a presente invenção, na etapa de moldagem de uma composição de cimento hidráulico não aquosa que compreende uma mistura não aquosa de (a) uma composição em pó de fosfato de cálcio que forma Brushita ou Monetita, e (b) líquido não aquoso miscível em água, é moldada sobre a malha de arame e deixada endurecer em um ambiente de molhado para úmido.

[0059] Em uma outra forma de realização de um método de fabricação de um implante de acordo com a presente invenção na etapa de moldagem de uma composição de cimento hidráulico não aquosa que compreende uma mistura não aquosa de (a) uma composição em pó não hidratada que compreende grânulos de β-fosfato tricálcico poroso (β-TCP) e pelo menos um pó de fosfato de cálcio adicional, e (b) líquido não aquoso miscível em água, é moldada sobre a malha de arame e deixada endurecer em um ambiente de molhado para úmido. Um exemplo de um ambiente molhado é um banho de água. Um exemplo de um ambiente úmido é uma câmara onde a umidade relativa é de 100 %. Opcionalmente, o endurecimento do material de cimento pode ser realizado em temperatura reduzida, ou normal ou elevada, combinada com uma umidade, isto é, uma umidade relativa acima de 50 %, ambiente ou ambiente molhado.

[0060] Em uma forma de realização alternativa, a composição precursora em pó é básica (apatítica) e compreende (a) um componente de fosfato de cálcio básico que compreende grânulos de β-TCP porosos e fosfato de tetra cálcio (TTCP) e/ou fosfato de cálcio amorfo, e (b) um fosfato ácido, os exemplos não limitantes dos quais incluem fosfato de monocálcico monoidratado (MCPM), fosfato monocálcico anidro, ácido fosfórico, ácido pirofosfórico ou combinações destes. Os componentes das composições em pó de precursor apatítico são escolhidos tal que (i) o pH da pasta de cimento durante a cura é mais alto do que 6; e (ii) o produto final da reação de cura compreende fosfato de cálcio amorfo hidratado, hidroxiapatita, hidroxiapatita substituída por íon, ou combinações destes.

[0061] Uma vez que o cimento tenha endurecido, a construção de cimento e arame pode ser removida do molde, qualquer cimento não desejado, por exemplo cimento que ficou preso nos arames entre as placas hexagonais 15, é removido e o implante empacotado e esterilizado.

[0062] Opcionalmente a construção de cimento e arame do sistema de implante da presente invenção pode ser exposta à pressão durante o endurecimento, por exemplo pela prensagem em um molde inverso contra o cimento, de modo a obter um produto final mais forte.

[0063] Opcionalmente o sistema de implante da presente invenção pode ser combinado com medicamentos para formar um sistema de liberação de medicamento. Os exemplos de medicamentos são medicamentos anti-inflamatórios, antibióticos, analgésicos, anticarcinogênicos, agentes promotores do crescimento ósseo, fatores de crescimento de fibroblasto e bisfosfonatos. Estes medicamentos podem ser liberados pelo uso dos componentes porosos no sistema de implante, por exemplo arames porosos ou cimento poroso ou grânulos porosos ou um revestimento poroso, e introduzindo os medicamentos dentro dos poros do componente poroso.

[0064] O sistema de implante pode ser ligado ao tecido do hospedeiro por intermédio de suturas e/ou placas e parafusos e/ou grampos ou qualquer outros meios de fixação.

[0065] O sistema de implante pode ser usado em reposições de tecido (reposição de tecido ósseo ou mole) e na medicina veterinária. Para a reposição de tecido mole a estrutura de mosaico é preferivelmente composta de materiais poliméricos, preferivelmente polímeros reabsorvíveis. Para o tecido duro o sistema de mosaico é preferivelmente composto de arames metálicos e sólidos de cerâmica, preferivelmente de arames metálicos e cerâmicas reabsorvíveis. No evento em que o paciente está ainda crescendo é apropriado usar materiais reabsorvíveis para os arames e/ou as placas de mosaico. Os polímeros reabsorvíveis adequados são Polidioxanona, ácido poli L-láctico, e ácido poliglicólico.

[0066] O sistema de implante opcionalmente também pode ser combinado com um biomaterial injetável ou veículo de liberação de medicamento que guia a regeneração de tecido dentro dos intervalos entre as placas no sistema.

[0067] Exemplo Experimental 1

[0068] Um implante de mosaico foi fabricado usando o método de fabricação descrito acima usando cimento de fosfato de cálcio ácido pré-misturado moldado sobre arames de Ti. O uso clínico deste exemplo de um implante de mosaico foi para a restauração de um defeito craniano grande. Arames foram colocados no molde que foi depois preenchido com o cimento de fosfato de cálcio ácido pré-misturado e deixado endurecer em água por 48 horas a 20 graus C.

[0069] O cimento de fosfato de cálcio ácido pré-misturado consistiu de beta- fosfato tricálcico, mono fosfato de cálcio monoidratado e glicerol. O beta-fosfato tricálcico e mono fosfato de cálcio monoidratado foi misturado em uma razão molar de 1:1 e o glicerol foi adicionado ao pó para se obter uma razão de pó:líquido de 3,9:1 [g/ml]. O cimento foi cuidadosamente misturado até que uma pasta homogênea foi formada.

[0070] Depois de endurecer, foi descoberto que o cimento consistia principalmente das duas fases brushita (CaHPO4-2H2O) e monetita (CaHPO4) - entretanto algum pirofosfato de cálcio (Ca2O7P2) também foi encontrado.

[0071] O implante de mosaico foi liberado do molde, embalado e esterilizado com vapor. A estrutura de mosaico fabricada foi avaliada clinicamente.

[0072] Avaliação Clínica

[0073] Paciente no 1: Um paciente com 22 anos de idade com um defeito ósseo craniano parietal medindo 40 x 40 mm foi operado. O defeito foi exposto através de uma aba de pele craniana local. Um implante de mosaico esterilizado com o tamanho original de 100 x 100 mm foi cortado usando um cortador de arame e ajustado para um tamanho de aproximadamente 45 x 45 mm. O implante de mosaico foi ajustado no defeito, que requereu cortar fora pequenas quantidades de osso craniano adjacente para garantir um bom ajuste. A periferia do defeito foi formada para criar uma borda que sustentasse o implante e o implante foi subsequentemente fixado à borda pelas placas e parafusos de titânio. O paciente não demonstrou nenhum efeito colateral local ou sistêmico e pôde deixar o hospital no dia seguinte da cirurgia. Uma varredura CT pós operatória (ver as figuras 12a) e 12b)) demonstraram o implante em perfeita posição cobrindo o defeito ósseo original. O acompanhamento clínico e radiológico feito 3 meses depois da cirurgia revelou um implante bem tolerado sem sinais de infecção, inflamação ou penetração através da pele. O implante foi ainda intacto sem reabsorção neste ponto de tempo inicial como demonstrado pelas varreduras de CT mostradas nas figuras 12c) e 12d)).

[0074] Paciente no 2: Um paciente fumante de 53 anos de idade teve um defeito ósseo craniano temporal grande medindo 80 x 90 mm. O paciente foi anteriormente operado de modo extensivo devido ao trauma crânio facial complexo e passou por implantes anteriores que falharam devido às infecções e penetração através da pele. O defeito ósseo foi exposto através de uma aba de pele craniana bi- coronaria padrão. O tecido mole que cobre o defeito era principalmente fibrótico. Um implante de mosaico esterilizado com tamanho original de 100 x 100 mm foi cortado usando cortadores de arame e ajustados a um tamanho de aproximadamente 85 x 95 mm. O implante de mosaico foi ajustado dentro do defeito cortando-se o osso craniano adjacente para formar bordas de sustentação e o implante foi subsequentemente ligado fixando-se o implante entre as bordas e as placas e parafusos de titânio. O paciente demonstrou uma reação local suave no local de operação que eventualmente declinou de 3 a 4 dias depois da cirurgia. Uma varredura CT pós-operatória demonstrou o implante em perfeita posição cobrindo o defeito ósseo original como pode ser observado nas figuras 13a) e 13b). O acompanhamento clínico e radiológico 3 meses depois da cirurgia mostrou um implante bem tolerado sem sinais de infecção, inflamação ou penetração através da pele. O implante foi ainda intacto sem reabsorção neste ponto de tempo como demonstrado pelas varreduras de CT mostradas nas figuras 13c) e 13d).

[0075] Embora o implante fosse ligado usando grampos nos exemplos acima também é possível ligá-lo usando suturas e uma combinação de grampos e suturas.

[0076] A invenção não é limitada às formas de realização mostradas, que podem ser variadas livremente dentro da matriz de trabalho das seguintes reivindicações. Em particular, as características das várias formas de realização e exemplos descritos podem ser livremente combinados entre si de modo a atingir as formas de realização adicionais, que são todas consideradas parte do escopo do presente pedido.

Claims

1. Implante, compreendendo uma pluralidade de placas de mosaico de cimento moldado biocompatíveis discretas (17; 37; 57) com espessura d caracterizado pelo fato de que as placas de mosaico são ligada por braços de arame moldadas em e estendendo-se substancialmente lateralmente a partir das placas de mosaico, em que as placas de mosaico vizinhas (17; 37) são separadas por um espaço vazio (10; 30) com largura t .

2. Implante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos duas placas vizinhas de mosaico (57) são unidas por uma película (61) que tem uma espessura s que é menor do que a espessura d.

3. Implante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada placa de mosaico (17; 37; 57) ter uma largura máxima w que está entre 2 e 20 mm.

4. Implante de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de cada placa de mosaico (17; 37; 57) ter uma largura máxima w entre 3 e 15 mm.

5. Implante de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de cada placa de mosaico (17; 37; 57) ter uma largura máxima w 4 e 10 mm.

6. Implante de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de a espessura d ser entre 10% e 150% de w.

7. Implante de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a espessura d ser entre 20% e 130% de w.

8. Implante de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a espessura d ser entre 50% e 130% de w.

9. Implante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as placas de mosaico de cimento moldado compreenderem Monetita.

10. Implante de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que as placas de mosaico compreendendo Monetita são formadas a partir de uma composição de cimento acídica que compreende fosfato beta-tricalcico e monoidrato fosfato monocálcico.

11. Implante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada placa de mosaico tem uma largura w máxima de 2 a 20 milímetros e uma espessura d entre 50% e 130% de w.

12. Implante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada placa de mosaico tem uma superfície de topo e uma superfície de fundo, e pelo menos uma das superfícies de topo e de base é exposta.

13. Implante de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de placas de mosaico biocompatíveis discretas são placas de mosaico de cimento moldadas hexagonais de largura máxima w, onde w está entre 4 e 10mm, e espessura d, onde d está entre 50 % a 130% de w, ligadas por braços de arame moldados em e estendendo-se substancialmente lateralmente a partir das placas de mosaico, em que as placas de mosaico vizinhas são separadas por um espaço vazio com largura t, e t é menor do que 3 mm, onde cada placa de mosaico tem uma superfície de topo e uma superfície de fundo, e pelo menos uma das superfícies de topo e de base é exposta, em que as placas de mosaico compreendem Monetita.

14. Método para a preparação de um implante como definido em qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de moldagem de uma composição de cimento ao redor de um arame ou malha, e posteriormente permitir que a referida composição de cimento seja curada.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: a) produzir um molde (1; 21; 41) com uma pluralidade de cavidades (3; 23; 53) de profundidade d, cada uma das quais tem a forma de uma placa de mosaico, onde cada cavidade tem uma extremidade do fundo que pode ser fechada (3', 23', 53') e está aberta na extremidade oposta para permitir o enchimento da cavidade, onde cada parede (5; 25; 45) entre as cavidades adjacentes é perfurada por pelo menos um canal estreito, de retenção de arame ou malha com largura ww; b) colocar um arame ou malha em cada canal de retenção de arame ou malha, c) preencher as referidas cavidades de molde com uma composição de cimento (13; 33; 53) e d) permitir que o referido cimento seja endurecido.

16. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: i) fornecer uma primeira metade do molde (105) com uma pluralidade de cavidades (107) de profundidade d1, cada uma das quais tem a forma de uma placa de mosaico, onde cada cavidade tem uma extremidade do fundo que pode ser fechada e está aberta na extremidade oposta para permitir o enchimento da cavidade, ii) preencher a referida primeira metade do molde com um excesso de composição de cimento; iii) colocar um arame ou malha (101) sobre as extremidades abertas das referidas cavidades; iv) colocar uma segunda metade do molde (115) que tem as cavidades (108) de profundidade d2 montadas como uma imagem espelho da primeira metade do molde no topo do arame ou malha e comprimir a mesma na direção da primeira metade do molde, e v) permitir que o referido cimento seja endurecido.

17. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a etapa de permitir que o referido cimento seja endurecido acontecer em um ambiente molhado.

18. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de a etapa de permitir que o referido cimento seja endurecido acontecer em um ambiente úmido.

19. Uso de um implante como definido em qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de ser para corrigir um defeito de um tecido ou osso de um indivíduo.