BR112014019797B1

BR112014019797B1 - materiais de implante porosos e métodos relacionados

Info

Publication number: BR112014019797B1
Application number: BR112014019797-0A
Authority: BR
Inventors: Cem Recber Ali; Saheba Ami; armbruster David; Dwyer James; H Kerr Sean
Original assignee: Synthes Gmbh
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2019-11-19
Also published as: KR102171887B1; KR20140121885A; US20160128823A1; US9254193B2; JP6258226B2; IN2014DN06544A; CA2864158C; EP2812038A1; CN104245001B; BR112014019797A2; AU2013217649B2; US10143546B2; BR112014019797A8; WO2013119458A1; US20190069984A1; US20130211541A1; EP2812038B1; CN104245001A; US10617511B2; CA2864158A1

Abstract

resumo patente de invenção: "materiais de implante porosos e métodos relacionados". a presente invenção refere-se a materiais e corpos de implante biocompatíveis e porosos. esses materiais compreendem adequadamente uma população de constituintes termoplásticos dispostos aleatoriamente com pelo menos alguns dos constituintes sendo ligados um ao outro. os corpos de implante são capazes de ser manipulados à temperatura ambiente de um primeiro formato para um segundo formato e de manter o segundo formato cerca da temperatura corporal interna. também são fornecidos métodos relacionados de fabricação de tais implantes e instalação dos implantes em um indivíduo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MATERIAIS DE IMPLANTE POROSOS E MÉTODOS RELACIONADOS. PEDIDO RELACIONADO [001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente US n° 61/597.360 depositado em 10 de fevereiro de 2012 cuja totalidade que é aqui incorporada, por referência, para todos e quaisquer propósitos.

CAMPO DA TÉCNICA [002] A presente invenção refere-se ao campo de implantes biomédicos.

ANTECEDENTES [003] Implantes ortopédicos fabricados a partir de polietileno de alta densidade poroso ou de peso molecular ultraelevado (HDPE ou UHMWPE) estão atualmente em uso clinicamente para aumentar ou substituir um osso, tipicamente no esqueleto craniofacial. Esses produtos são, de modo geral, produzidos pela fusão de material fundido ou sinterização de partículas genericamente esféricas de polímero com uma faixa de diâmetro controlada para formar um sólido poroso. Uma vantagem de polietileno poroso é que os poros permitem um crescimento interno de tecido mole no material após implantação que ancora o material no lugar e integra o mesmo no corpo. O polietileno também tem propriedades materiais (por exemplo, densidade, flexibilidade) que são similares a um tecido mole nativo.

[004] Uma limitação desses implantes é que embora os mesmos sejam flexíveis e possam ser facilmente flexionados para corresponder ao contorno do osso, os mesmos não assumem facilmente uma flexão permanente. Esses implantes também são facilmente quebrados se flexionados demais, uma vez que os pontos de fusão que ligam as partículas do polímero são os pontos fracos da estrutura. Devido à porosidade, o material poroso também é, em geral, mais flexível que um

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2/36 formato de polietileno sólido de dimensões similares. Isso tende a limitar as aplicações em potencial do material a locais onde rigidez ou resistência significativa não é necessária.

[005] Uma solução para essas limitações tem sido incorporar uma malha de titânio no polietileno poroso. A malha de titânio melhora a resistência e ductilidade do material composto, mas a presença de um componente de metal é indesejada quando é necessário imageamento por raios X ou IRM do local de implante. Há, portanto, uma necessidade de um material de implante aprimorado com compatibilidade de tecido similar aos implantes de polietileno poroso atuais, mas com resistência aumentada e a capacidade de ser flexionado para conformar intraoperacionalmente na ausência de metal ou outros materiais de reforço.

SUMÁRIO [006] Ao encontrar os desafios descritos, a presente descrição primeiro fornece implantes biocompatíveis, sendo que os implantes compreendem adequadamente um corpo poroso que compreende uma pluralidade de constituintes termoplásticos dispostos aleatoriamente, sendo que pelo menos alguns dos constituintes termoplásticos têm uma razão de aspecto na faixa de maior que 1 a cerca de 1000, sendo que pelo menos alguns dos constituintes de polímero termoplástico são ligados a outros constituintes termoplásticos em múltiplos locais, sendo que o corpo poroso é capaz de manipulação à temperatura ambiente de um primeiro formato para um segundo formato e manter o segundo formato cerca da temperatura corporal interna.

[007] A presente descrição também fornece métodos de formação de um implante biocompatível, sendo que os métodos compreendem aquecer constituintes termoplásticos dispostos em um molde de forma a ligar pelo menos alguns dos constituintes termoplásticos entre si; e aplicar pressão aos constituintes termoplásticos de modo a formar

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3/36 um implante que compreende um corpo poroso de constituintes termoplásticos ligados.

[008] Também são aqui fornecidos métodos de formação de um implante biocompatível que compreende colocar uma pluralidade de constituintes de polímero em contato com pelo menos um solvente capaz de dissolver ou expandir os constituintes de polímero de modo a amolecer os constituintes; remover o pelo menos um solvente; e aplicar pressão à pluralidade de constituintes de polímero de modo a formar um implante que tem um corpo poroso de constituintes de polímero ligados.

[009] Esta descrição também fornece métodos de introdução de um implante em um mamífero que compreende selecionar uma localização dentro de um mamífero para introdução de implante; e instalar um implante de acordo com a reivindicação A na localização selecionada.

[0010] São apresentados, também, métodos de aplicação de um implante em uma localização anatômica desejada que compreende manipular um corpo de implante de acordo com a reivindicação A de modo que o corpo de implante substancialmente conforme ao formato de uma localização anatômica desejada; e instalar o corpo de implante na localização anatômica desejada.

[0011] São apresentados adicionalmente implantes biocompatíveis que compreendem um corpo poroso que compreende uma pluralidade de constituintes termoplásticos dispostos aleatoriamente, pelo menos alguns dos constituintes termoplásticos são alongados no formato, são irregulares no formato ou ambos, sendo que pelo menos alguns dos constituintes de polímero termoplástico são ligados a outros constituintes termoplásticos em múltiplos locais, sendo que o corpo poroso é capaz de manipulação à temperatura ambiente de um primeiro formato para um segundo formato e manter o segundo formato cerca da temPetição 870190068351, de 19/07/2019, pág. 12/53

4/36 peratura corporal interna.

[0012] São fornecidos adicionalmente implantes biocompatíveis que compreendem um corpo poroso que compreende uma pluralidade de filamentos termoplásticos dispostos aleatoriamente, sendo que pelo menos alguns dos filamentos termoplásticos são ligados a outros filamentos termoplásticos em múltiplos locais, sendo que o corpo poroso é capaz de manipulação à temperatura ambiente de um primeiro formato para um segundo formato e manter o segundo formato cerca da temperatura corporal interna.

[0013] São fornecidos adicionalmente implantes biocompatíveis que compreendem um corpo poroso formado de uma pluralidade de constituintes termoplásticos dispostos aleatoriamente ligados um ao outro sob aquecimento, sendo que pelo menos alguns dos constituintes termoplásticos têm uma razão de aspecto na faixa de maior que 1 a cerca de 1000, sendo que o corpo poroso é capaz de manipulação à temperatura ambiente de um primeiro formato para um segundo formato e manter o segundo formato cerca da temperatura corporal interna.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0014] O sumário, assim como a descrição detalhada a seguir, é adicionalmente entendido quando lido em conjunto com os desenhos em anexo. Com o propósito de ilustrar a invenção, são mostradas nos desenhos modalidades exemplificadoras da invenção; entretanto, a invenção não se limita aos métodos específicos, composições e dispositivos apresentados. Além disso, os desenhos não são necessariamente desenhados em escala. Nos desenhos:

[0015] A Figura 1 ilustra uma imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) de diversas lascas alongadas de UHMWPE fabricadas por usinagem de um bloco sólido de polímero com uma fresa de topo;

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5/36 [0016] A Figura 2 ilustra, para uma lasca de moagem PE a 30x, sendo que uma imagem MEV de uma única lasca alongada de UHMWPE é feita pela usinagem de um bloco sólido de polímero com uma fresa de topo;

[0017] A Figura 3 ilustra, para uma folha de PE fibrosa exemplificadora, uma imagem de uma folha de polietileno poroso formada por filamentos de ligação térmica de UHMWPE para formar um sólido poroso;

[0018] A Figura 4 ilustra, para uma segunda folha de PE fibrosa exemplificadora, uma fotomicrografia de perto da superfície da folha UHMWPE porosa ligada termicamente, mostrando os filamentos alongados;

[0019] A Figura 5 ilustra, para a folha mostrada na Figura 4, uma fotomicrografia de perto em uma ampliação maior da superfície da folha UHMWPE porosa ligada termicamente, mostrando os filamentos alongados;

[0020] A Figura 6 ilustra um implante craniano produzido a partir de uma folha UHMWPE porosa ligada termicamente;

[0021] A Figura 7 ilustra o implante craniano da Figura 6 junto com um molde usado para formar o implante no formato;

[0022] A Figura 8 ilustra dados de resistência à flexão para materiais de controle e para amostras de acordo com a presente descrição;

[0023] A Figura 9 ilustra dados de módulo de flexão para materiais de controle e para amostras de acordo com a presente descrição;

[0024] A Figura 10 ilustra dados de resistência à tração para materiais de controle e para amostras de acordo com a presente descrição;

[0025] A Figura 11 ilustra dados de módulo de tração para materiais de controle e para amostras de acordo com a presente descrição;

[0026] A Figura 12 ilustra quatro imagens de micro-TC de amostras de um implante craniano de polietileno poroso produzido a partir

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6/36 de filamentos conforme mostrado na Figura 2;

[0027] A Figura 13 ilustra quatro imagens de micro-TC de amostras de um implante craniano de polietileno poroso produzido a partir de filamentos conforme mostrado na Figura 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES ILUSTRATIVAS [0028] A presente invenção pode ser compreendida mais prontamente por referência à seguinte descrição detalhada tida em conjunto com as figuras e exemplos anexos, que fazem parte desta descrição. Deve ser compreendido que esta invenção não é limitada pelos dispositivos, métodos, aplicações, condições ou parâmetros específicos descritos e/ou mostrados na presente invenção e que a terminologia usada na presente invenção tem o propósito de descrever modalidades particulares apenas a título de exemplo e não se destina a limitar a invenção reivindicada. Além disso, como usado no relatório descritivo, incluindo nas reivindicações em anexo, as formas singulares um, uma, o e a incluem o plural e a referência a um valor numérico particular inclui pelo menos aquele valor em particular, a menos que o contexto claramente dite o contrário. O termo pluralidade, tal como usado na presente invenção, significa mais do que um. Quando é expressa uma faixa de valores, uma outra modalidade inclui desde um valor específico e/ou até o outro valor específico. De modo similar, quando os valores são expressos como aproximações, pelo usar do antecedente cerca de, deverá ser entendido que o valor particular forma uma outra modalidade. Todas as faixas são inclusivas e combináveis.

[0029] Deve-se considerar que certos recursos da invenção que são, para maior clareza, aqui descritos no contexto de modalidades separadas, podem também ser fornecidos em combinação em uma única modalidade. Inversamente, várias características da invenção que são, por brevidade, descridas no contexto de uma única modali

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7/36 dade, podem também ser fornecida separadamente ou em qualquer subcombinação. Adicionalmente, a referência aos valores indicados nas faixas incluem cada e todo valor dentro dessa faixa. Todo e qualquer documento citado neste pedido é aqui incorporado a título de referência em sua totalidade.

[0030] Em um primeiro aspecto, a presente descrição está relacionada a implantes biocompatíveis. Os implantes incluem um corpo poroso que compreende uma pluralidade de constituintes termoplásticos dispostos aleatoriamente com pelo menos alguns dos constituintes de polímero termoplástico sendo ligados a outros constituintes termoplásticos em múltiplos locais.

[0031] Deve-se compreender que o termo constituinte pode se referir a uma quantidade de polímero presente em uma variedade de formatos. Por exemplo, um constituinte pode ser uma fibra que tem uma forma tradicionalmente cilíndrica e que tem uma dimensão em seção transversal constante (por exemplo, diâmetro). Um constituinte pode também ser uma partícula alongada (por exemplo, oblongo ou mesmo formato de bola). Um constituinte pode ter uma geometria irregular. Por exemplo, um constituinte pode ter uma extremidade que é maior (por exemplo, mais larga) que a outra. Um constituinte pode ter uma razão de aspecto (isto é, razão de eixo principal para eixo menor) na faixa de 1, mais de 1, 10, 100 ou mesmo 1000. Um constituinte pode ser nivelado (por exemplo, similar a placa ou similar a panqueca) na configuração. O constituinte pode, em algumas modalidades, ser dilatado ou ter fibras extrudadas. As fibras podem ser cortadas para o mesmo comprimento ou até comprimentos diferentes. Os filamentos que são produzidos por um torno ou outras máquinas de moagem podem também ser usados. Por exemplo, a Figura 1 ilustra, para um filamento de moagem PE a 20x, uma imagem MEV de várias lascas alongadas de UHMWPE produzidas pela usinagem de um bloco sólido

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8/36 de polímero com uma fresa de topo. Essas lascas são fabricadas pela fresa de topo que corte uma seção do bloco sólido que confere uma curva ao material no processo. A Figura 2 ilustra, para uma lasca de moagem PE a 30x, uma imagem MEV de uma única lasca alongada de UHMWPE feita pela usinagem de um bloco sólido de polímero com uma fresa de topo.

[0032] A Figura 12 apresenta quatro imagens de micro-TC de amostras de um implante craniano de polietileno poroso produzido a partir de filamentos similares àquele mostrado na Figura 2. As áreas escuras são vazios e as áreas mais claras são polietileno. Esses figuras indicam uma porosidade uniforme que se estende através da espessura total da amostra. O vazio central mostrado nas figuras no lado direito superior, lado esquerdo inferior e lado direito inferior é um artefato do método de varredura. A varredura é um corte através de um implante em formato de domo, paralela à base do mesmo e o centro do domo não foi capturado.

[0033] A Figura 13 mostra quatro imagens de micro-TC de amostras de um implante craniano de polietileno poroso produzido a partir de fibras conforme mostrado na Figura 2. As áreas escuras são vazios e as áreas claras são polímero de polietileno. Essas figuras ilustram uma porosidade essencialmente uniforme que se estende essencialmente através da espessura total da amostra. Os materiais apresentados, entretanto, não precisam necessariamente possuir uma porosidade uniforme pelos mesmos. As imagens superior esquerda e inferior direita mostram um corte através da amostra em um plano vertical em que as imagens mostram uma porosidade uniforme contínua que se estende através da espessura total da amostra. O vazio central redondo mostrado nas Figuras é um artefato do método de varredura. A varredura é um corte através de um implante em formato de domo, paralela à base do mesmo e o centro do domo não foi capturado. O gráfico

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9/36 que segue a Figura 13 indica que a amostra tinha uma porosidade medida de cerca de 37% conforme fornecido na tabela de dados abaixo:

Nome Amostra	N°Amostra	N°Med	TV (mm3)	BV (mm3)	bv/tv	Porosidade (%)
AS11- TESTE UHMPE-	783M	1003	2893.558	1816.584	0.6278	37.22

[0034] Conforme descrito em outro lugar da presente invenção, os corpos porosos podem compreender constituintes que diferem entre si em tamanho, formato ou mesmo composição. Por exemplo, um corpo pode compreender alguns constituintes que são fibras e também alguns constituintes que são plateletas. Deve-se compreender que os presentes materiais apresentam vantagens sobre materiais existentes que são formados de partículas esféricas que são ligadas entre si. Os constituintes da presente descrição adequadamente têm uma razão de aspecto que é maior que 1. Por exemplo, um constituinte pode ser similar a uma bola em configuração e pode apresentar uma razão de aspecto de 1,5, 2, 5, 10 ou mesmo 50 ou 100 ou mais. Uma razão de aspecto de 200, 300 ou 500 pode ser adequada para constituintes usados nos materiais apresentados. A pluralidade de constituintes em um material, de acordo com a presente descrição, pode ser essencialmente isenta das partículas, de modo geral, esféricas convencionalmente usadas na técnica anterior ou pode ser essencialmente isenta de partículas esféricas, isto é, pode ser 95, 96, 97, 98, 99 ou mesmo 99,99 porcento isento de tais partículas, de modo geral, esféricas.

[0035] Também se deve compreender que constituintes usados nos materiais apresentados podem ser irregulares no formato. Por exemplo, um constituinte pode ser desigual, com crista, áspero, romboide ou de outro modo assimétrico. Conforme descrito em outro lugar da presente invenção, um constituinte pode ser alongado no formato

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10/36 como uma fibra, um formato de grão de arroz, um formato de bola e similares. Os constituintes podem ser alongados e irregulares conforme mostrado pelo filamento na Figura 2.

[0036] Em uma modalidade exemplificadora, o corpo pode incluir constituintes de fibra que são ligados um ao outro, cuja ligação pode ser obtida pelo aquecimento dos constituintes de modo a formar uma pluralidade de constituintes ligados um ao outro. Ligar constituintes uns aos outros permite que os constituintes tenham múltiplos pontos de anexação, particularmente no caso onde os constituintes (por exemplo, fibras) são aleatoriamente orientados em relação um ao outro. Em algumas modalidades, os constituintes (por exemplo, fibras) podem ser entrelaçados entre si. Sem se prender a qualquer teoria em particular, o número maior de pontos de contato entre constituintes adjacentes e, onde presentes, entrelaçamentos entre constituintes adjacentes melhoram as propriedades mecânicas dos materiais apresentados. A disposição aleatória confere propriedades mecânicas desejadas nos implantes apresentados, particularmente em comparação a outras estruturas formadas de fibras anisotrópicas orientadas ou de outro modo ou outros constituintes.

[0037] Materiais constituintes termoplásticos adequados incluem polietileno, em particular, polietileno de peso molecular ultraelevado, embora outros polietilenos (por exemplo, HDPE, LDPE) sejam adequados. Um polietileno tem propriedades (por exemplo, densidade, flexibilidade, condutividade térmica) que são similares àquelas de tecido mole natural que, por sua vez, fazem do polietileno um material particularmente adequado para implantação. Outros termoplásticos adequados incluem PEEK (poliéter éter cetona), PEKK (poli-éter-cetonacetona), PAEK (poliaril éter cetona), PLA (ácido polilático), PGA (ácido poliglicólico), copolímeros PLGA, polipropileno, policaprolactona, polifenileno, polifenilsulfona, PET (tereftalato de polietileno), poliuretano,

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11/36 poliamida, metacrilato de polimetila, policarbonato ou outros polímeros biocompatíveis.

[0038] O corpo poroso é capaz de ser manipulado (por exemplo, a mão), por exemplo, à temperatura ambiente de um primeiro formato para um segundo formato com o corpo poroso que pode adicionalmente ser capaz de manter o segundo formato cerca, por exemplo, da temperatura ambiente. Um corpo, de acordo com a presente descrição, também mantém adequadamente o segundo formato na ou mesmo acima da temperatura corporal interna que pode ser cerca de 32°C, 35°C, 38°C, 41°C ou mesmo cerca de 43°C ou 49°C (90, 95, 100, 105 ou mesmo cerca de 110 ou 120 °F) em alguns casos. Essa característica torna os materiais especialmente adequados para uso como implante, uma vez que o usuário (por exemplo, cirurgião ou outro pessoal médico) pode flexionar, curvar ou formatar de outra forma o material a mão antes ou mesmo durante um procedimento operacional. O usuário pode também usar vários implementos de formatação (como matrizes de flexão, moldes e similares) para auxiliar na formatação do corpo poroso. Devido a essa característica, o usuário tem a capacidade de formatar e reformatar o material durante o procedimento de modo a obter um formato de implante ótimo.

[0039] Um usuário pode alternativamente aplicar calor ao corpo de implante para facilitar formatação ou moldagem do corpo. O calor pode ser aplicado de modo a amolecer o corpo de implante ou alguma região do corpo para facilitar flexão, corte ou formatação de outro modo do corpo. Os materiais podem ser cortados com uma faca, serra, tesoura ou outros instrumentos cirúrgicos padrões. O calor pode, dependendo das necessidades do usuário, ser aplicado ao corpo de modo a facilitar um ajuste do corpo uma vez que o corpo de implante foi instalado ou implantado dentro do ou mesmo sobre o indivíduo. Tal calor pode, em algumas modalidades, ser aplicado ao colocar o corpo de implante em

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12/36 contato com um aquecedor ou outro elemento de aquecimento de modo a aplicar o calor no implante e evitar aquecer tecido ou outras partes do indivíduo que estão em estreita proximidade com o implante.

[0040] O corpo poroso está adequadamente sob a forma de uma folha ou outra configuração plana ou quase plana. A folha pode ser circular, quadrada ou poligonal ou mesmo irregular no formato. Os corpos não precisam ser necessariamente folhas como cilíndricos, esféricos, oblongos, alongados e outros formatos de corpo poroso estão todos dentro do escopo da presente descrição. O corpo pode ser irregular ou curvo na forma e pode ser formatado de modo a aproximar o formato de um osso ou outro material sendo substituído. Alternativamente, o corpo pode ser formatado de modo a ser formatado para inserção em um local de defeito, espaço ou lesão. O corpo poroso pode definir uma espessura na faixa de cerca de 1 mm a cerca de 10 mm. As espessuras na faixa de cerca de 3 mm a cerca de 5 mm são consideradas especialmente adequadas.

[0041] Devido a esses materiais serem capazes de ser formatados em uma configuração em particular e, então, manter aquela configuração, os materiais podem, em algumas modalidades, ser usados como implantes independentes, isto é, os mesmos podem ser implantados diretamente em um paciente sem reforço adicional. Isso representa uma despedida de alternativas de implante existentes que podem exigir reforço com uma malha metálica ou uso com outros materiais ou camadas de implantes rígidas ou inflexíveis. Os implantes com base em constituinte da descrição atual têm propriedades mecânicas vantajosas como resistência à flexão, inflexibilidade e resistência ao craqueamento sem necessidade de reforço adicional.

[0042] Os materiais apresentados podem apresentar uma faixa de propriedades mecânicas. Em algumas modalidades, um material, de acordo com a presente descrição, pode ter um volume de intrusão

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13/36 (expresso em ml/g de intrusão de mercúrio e de acordo com o padrão ISO 15901-1:2005) na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,8 ou mesmo cerca de 0,9 ou de cerca de 0,2 a cerca de 0,7 ou mesmo de cerca de 0,3 a cerca de 0,6. Um material, de acordo com a presente descrição, pode ter uma porcentagem de sólidos (por volume de sólidos por volume de material) na faixa de cerca de 10% a cerca de 90% de cerca de 20% a cerca de 80%, de cerca de 30% a cerca de 70% ou mesmo de cerca de 40% a cerca de 60%. Conforme descrito em outro lugar da presente invenção, UHWMPE é considerado um material especialmente adequado a partir do qual se forma os materiais apresentados.

[0043] Uma amostra, de acordo com a presente descrição, e que tem uma espessura na faixa de cerca de 3 mm a cerca de 4 mm pode ter uma resistência à tração na faixa de cerca de 2 MPa a cerca de 7 MPa ou de cerca de 3 MPa a cerca de 6 MPa ou mesmo de cerca de 4 MPa a cerca de 6 MPa. A amostra pode também ter uma resistência à tração normalizada com base na porcentagem de estrutura sólida da amostra na faixa de cerca de 5 MPa a cerca de 15 MPa, de cerca de 7 MPa a cerca de 13 MPa ou mesmo de cerca de 9 MPa a cerca de 10 MPa.

[0044] Uma amostra, de acordo com a presente descrição, e que tem uma espessura na faixa de cerca de 3 mm a cerca de 4 mm pode ter um módulo de tração na faixa de cerca de 100 MPa a cerca de 350 MPa, de cerca de 150 MPa a cerca de 250 MPa ou mesmo de cerca de 200 MPa a cerca de 225 MPa. A amostra pode também ter um módulo de tração normalizado com base na porcentagem de estrutura sólida da amostra na faixa de cerca de 300 MPa a cerca de 600 MPa, de cerca de 400 MPa a cerca de 500 MPa ou mesmo de cerca de 450 MPa a cerca de 475 MPa.

[0045] Uma amostra, de acordo com a presente descrição, e que tem uma espessura na faixa de cerca de 3 mm a cerca de 4 mm pode

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14/36 ter uma resistência à flexão na faixa de cerca de 3 MPa a cerca de 10 MPa ou de cerca de 4 MPa a cerca de 8 MPa ou mesmo de cerca de 5 MPa a cerca de 6 MPa. A amostra pode também ter uma resistência à flexão normalizada com base na porcentagem de estrutura sólida da amostra na faixa de cerca de 5 MPa a cerca de 25 MPa, de cerca de 7 MPa a cerca de 20 MPa ou mesmo de cerca de 9 MPa a cerca de 15 MPa.

[0046] Uma amostra, de acordo com a presente descrição, e que tem uma espessura na faixa de cerca de 3 mm a cerca de 4 mm pode ter um módulo de flexão na faixa de cerca de 100 MPa a cerca de 350 MPa, de cerca de 150 MPa a cerca de 250 MPa ou mesmo de cerca de 200 MPa a cerca de 225 MPa. A amostra pode também ter um módulo de flexão normalizado com base na porcentagem de estrutura sólida da amostra na faixa de cerca de 250 MPa a cerca de 600 MPa, de cerca de 300 MPa a cerca de 500 MPa ou mesmo de cerca de 450 MPa a cerca de 475 MPa.

[0047] Um usuário pode, por exemplo, formatar o corpo poroso em um formato que corresponde a um contorno de osso ou um formato de outro modo eficaz para o propósito ao qual se destina o implante. Os materiais podem ser usados para substituir virtualmente qualquer osso em qualquer lugar no esqueleto, mas têm aplicação específica para a região craniofacial. Os materiais apresentados podem também ser usados como espaçadores intersomáticos espinhais ou mesmo como espaçadores para solucionar defeitos segmentários em ossos longos. Os materiais apresentados podem também ser usados para substituir cartilagem como cartilagem costal das costelas. Uma folha dos materiais apresentados pode ser usada para substituir uma porção da parede do peito em um paciente.

[0048] Os poros presentes nos materiais permitem um crescimento interno de tecido mole, osso ou outro tecido corpóreo no material

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15/36 após implantação. Esse crescimento interno por sua vez ancora o material no lugar e integra o material no corpo.

[0049] Em algumas modalidades, pelo menos algumas porções (por exemplo, uma região da superfície) de um constituinte podem ser hidrofílicas. Será compreendido que o termo hidrofílico é usado na presente invenção para se referir a um termoplástico modificado que é mais hidrofílico que um termoplástico similar não tratado. O termoplástico (por exemplo, UHMWPE) pode ser feito hidrofílico por qualquer meio adequado, por exemplo, o termoplástico pode incluir grupos funcionais fixados a pelo menos uma porção do mesmo.

[0050] Os grupos funcionais hidrofílicos podem ser diretamente fixados a pelo menos uma porção do termoplástico ou os grupos funcionais hidrofílicos podem fazer parte de monômeros hidrofílicos fixados a pelo menos uma porção do termoplástico. De preferência, os grupos funcionais hidrofílicos compreendem um ou mais grupos funcionais selecionados do grupo consistindo em grupos funcionalizados com amino, grupos funcionais de ácido carboxílico, grupos funcionais de hidroxila, grupos funcionais de hidroxissulfurila e combinações dos mesmos, com mais preferência, os grupos funcionais hidrofílicos compreendem um ou mais grupos funcionais de ácido carboxílico. Monômeros hidrofílicos adequados que podem ser usados para modificar a superfície do polietileno de peso molecular ultraelevado ou outro termoplástico incluem, mas não se limitam a: ácido acrílico, poli(etilenoglicol), metacrilato de 2-hidroxietila e combinações dos mesmos.

[0051] Sem se ligar a qualquer teoria em particular, a natureza porosa e/ou hidrofílica do termoplástico fornece um substrato útil para sustentar osso e/ou tecido mole em crescimento, assim como (se for necessário) a penetração de cimento de osso ou outro fixador no material de implante. Células (como células do osso ou células do tecido)

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16/36 podem se fixar à superfície do termoplástico porosa, particularmente onde o material foi tratado para tornar a mesma hidrofílica, uma vez que as porções hidrofílicas fornecem regiões para fixação de célula. [0052] A natureza porosa dos materiais pode também, dependendo das necessidades do usuário, fornecer um meio melhorado para cimento de osso para penetrar no implante, por exemplo, na rede de poros que se estendem no implante. Isso, por sua vez, aperfeiçoa a capacidade do cimento de ligar o implante ao osso hospedeiro. Os poros podem também servir como um meio melhorado para outro material como fatores de crescimento, medicamentos e similares a serem fornecidos no local de crescimento interno de osso no corpo de implante. Como um exemplo, os poros do corpo de implante podem ser revestidos com um medicamento (por exemplo, um antibiótico) antes de o implante ser instalado no indivíduo o que iria resultar no antibiótico estando presente no local de crescimento interno de osso. Isso pode ser útil em situações onde, por exemplo, pode haver o potencial para infecção ou outras complicações no local operacional.

[0053] O usuário pode formatar o material poroso intraoperacionalmente antes de uma operação ou ambos. Os materiais podem ser fornecidos para o usuário final na forma de molde ou parcialmente formatado, com o usuário final formatando os materiais para as necessidades específicas do mesmo antes ou durante o curso de uma operação. Por exemplo, uma porção de material pode ser fornecida para o usuário na forma hemisférica com o usuário formatando (por exemplo, por flexão, dobra ou corte) o hemisfério de material para conformar com a região-alvo do paciente conforme necessário.

[0054] Pode-se criar uma matriz de kits de material pré-embalados que são personalizados para aplicações em particular. Por exemplo, pode se fabricar uma faixa de kits de implante, com cada kit incluindo uma porção dos materiais apresentados que é pré-dimensionado ou

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17/36 pré-formatado para um propósito específico. Por exemplo, pode se criar uma faixa de kits de corpo de implante craniofacial com diferentes kits contendo corpos de implante que são pré-dimensionados ou préformatados para implantação em indivíduos grandes, médios e menores. Essa abordagem pode reduzir a quantidade de formatação operacional que precisa ser realizada pelo usuário final do implante, uma vez que o usuário final pode receber ou selecionar de um kit um implante que é relativamente próximo à forma final desejada.

[0055] Os implantes revelados podem também incluir, em algumas modalidades, um material não poroso ligado ao corpo poroso. Folhas termoplásticas são consideradas especialmente adequadas para esse propósito, em particular folhas termoplásticas que compreendem polietileno, especificamente polietileno de peso molecular ultraelevado. Outros materiais podem ser usados para a folha não porosa e não há requisito que o corpo poroso e folha não porosa sejam do mesmo material. O material não poroso pode definir uma dimensão em seção transversal (por exemplo, espessura) na faixa de cerca de 1 micrômetro a cerca de 5 mm ou mesmo de cerca de 10 micrômetros a cerca de 5 mm. Espessuras na faixa de 0,1 mm a cerca de 0,5 mm ou mesmo cerca de 1 mm são consideradas especialmente adequadas.

[0056] O corpo poroso pode, em algumas modalidades, ser caracterizado como tendo uma porosidade interconectada. Em algumas modalidades, como aquelas onde o corpo poroso está sob a forma de uma folha, um ou mais poros distintos podem colocar as superfícies superior e inferior do corpo em comunicação fluida uma com a outra. Em certas modalidades, os poros ou poros interconectados podem se estender somente em parte através da espessura do corpo. Dessa maneira, o usuário pode fabricar um corpo (por exemplo, uma folha) que inclui poros que se estendem em parte através do material, mas que também incluem uma porção (por exemplo, uma das faces da fo

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18/36 lha) que é não porosa. A Figura 3 ilustra, para uma folha PE fibrosa, uma imagem de uma folha de polietileno poroso formada por filamentos de ligação térmica de UHMWPE um ao outro de modo a formar um sólido poroso com o uso de um molde de metal. A folha mostrada é aproximadamente 135 mm x 195 mm por 3 mm de espessura.

[0057] Tal corpo pode ser fabricado pela construção do corpo de um gradiente de densidades de constituinte. Por exemplo, o usuário pode colocar primeiro uma ou mais camadas de constituintes de espaçamento comparativamente mais amplo no fundo de um molde seguido de uma ou mais camadas de constituintes de espaçamento mais próximo, seguido de uma ou mais camadas de constituintes de espaçamento ainda mais próximo e assim por diante de modo que a camada final do corpo inclui constituintes que são tão finos ou espaçados tão próximos que após fusão, os constituintes se fundem tão próximos de forma que uma superfície do corpo é não porosa. Em algumas aplicações, pode-se empregar como um design preferencial um material com porosidade consistente através da espessura do material com uma camada não porosa fina laminada em uma superfície. Em algumas modalidades, um corpo pode ter uma porosidade classificada onde a superfície externa tem uma porosidade mais aberta, o meio pode ser mais denso e a superfície interior não é porosa. Isso pode proporcionar vantagens para crescimento interno de tecido, propriedades mecânicas ou propriedades de flexão. Tal material pode ser fabricado pela ligação de forma térmica de uma primeira folha com poros abertos para uma segunda folha com menos poros abertos e ligação da segunda folha a uma terceira folha que pode ser não porosa. As modalidades podem ser formadas pela ligação de duas, três, quatro, cinco ou mais folhas uma a outra. Alternativamente, conforme descrito em outro lugar da presente invenção, um corpo, de acordo com a presente descrição, pode incluir uma camada porosa ligada a uma camaPetição 870190068351, de 19/07/2019, pág. 27/53

19/36 da não porosa.

[0058] Os corpos apresentados podem ter uma porosidade na faixa de cerca de 10% a cerca de 70% em volume ou na faixa de cerca de 20% a cerca de 50% em volume ou mesmo na faixa de cerca de 30% a cerca de 40% em volume. Os poros podem ser de uma faixa de dimensões em seção transversal (por exemplo, diâmetro, largura, raio) e os poros não precisam ser todos da mesma dimensão em seção transversal. Um corpo que compreende poros pode ser configurado de modo que a maior parte dos poros do corpo poroso tem uma dimensão em seção transversal característica na faixa de cerca de 50 micrômetros a cerca de 1000 micrômetros ou na faixa de cerca de 100 micrômetros a cerca de 500 micrômetros ou mesmo na faixa de cerca de 200 micrômetros a cerca de 300 micrômetros. Os poros podem ser circulares em seção transversal, mas também podem ser poligonais, oblongos ou irregulares na seção transversal.

[0059] Um implante pode definir uma espessura na faixa de cerca de 1 mm a cerca de 10 mm ou mesmo de cerca de 50 mm. Os constituintes termoplásticos dos corpos podem ter uma dimensão em seção transversal média (por exemplo, diâmetro, largura, comprimento, espessura, corda) na faixa de cerca de 0,1 mm a cerca de 5 mm ou na faixa de cerca de 0,3 mm a cerca de 1,5 mm.

[0060] Os constituintes termoplásticos podem ter um comprimento médio na faixa de cerca de 1 mm a cerca de 50 mm ou de cerca de 2 mm a cerca de 20 mm. A razão de aspecto média dos constituintes termoplásticos pode ser na faixa de cerca de 1 a cerca de 1000 ou de 5 a cerca de 500 ou mesmo de cerca de 10 a cerca de 100. Um constituinte pode ser formado a partir de métodos de fiação, extrusão ou outros métodos conhecidos na técnica. Por exemplo, um constituinte pode ser formado por entalhe ou usinagem da superfície de uma peça sólida de material como por uma ferramenta de máquina de torno ou

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20/36 moagem. O constituinte pode ser sob a forma de um filamento ou lasca de um processo de usinagem. Um filamento pode ser uma tira alongada conforme mostrado pela Figura 1 exemplificadora e não precisa ser necessariamente circular na seção transversal e pode ser plano ou de outro modo não circular. Essas porções ou segmentos podem ser formadas por corte (por exemplo, com uma faca, bisturi ou mesmo tesouras), fusão ou segmentação de outro modo de um constituinte. Os constituintes podem ser circulares na seção transversal, mas também podem ser nivelados, oblongos ou poligonais na seção transversal. Os constituintes também não precisam ter extremidades planas (como as extremidades presentes em um cilindro geométrico), uma vez que as extremidades dos constituintes podem ser arredondadas, afuniladas ou mesmo ásperas ou irregulares. Em algumas modalidades, um constituinte (por exemplo, uma fibra, uma lasca) pode ser de seção transversal não uniforme e pode até ser mais espesso em uma extremidade que na outra. Uma dimensão em seção transversal do constituinte pode variar ao longo do comprimento do constituinte. Os constituintes podem ser retos, mas também podem ser flexionados ou curvos.

[0061] A pluralidade de constituintes termoplásticos dispostos aleatoriamente pode compreender uma mistura polidispersa de constituintes termoplásticos. Em tais modalidades, dois ou mais dos constituintes diferem entre si no comprimento, dimensão em seção transversal e/ou composição.

[0062] Como um exemplo ilustrativo, um corpo pode incluir uma primeira população de constituintes de fibra de polietileno de peso molecular ultraelevado que têm um comprimento médio de cerca de 30 mm e um diâmetro médio de cerca de 20 micrômetros e uma segunda população de constituintes de fibra de polietileno de peso molecular ultraelevado que têm um comprimento médio de cerca de 35 mm e um

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21/36 diâmetro médio de cerca de 10 micrometres. Uma vantagem do uso de uma mistura polidispersa de constituintes que difere na dimensão, mas não na composição, é que constituintes irão fundir cerca da mesma temperatura, o que por sua vez simplifica o processamento dos constituintes para formar os implantes revelados, embora isso não seja um requisito de que todos os constituintes no corpo tenham a mesma temperatura de fusão.

[0063] Em algumas modalidades, o corpo inclui constituintes que diferem entre si em termos de composição de material. Por exemplo, um corpo pode incluir filamentos de UHMWPE e plateletas de PEEK. Um corpo pode incluir constituintes de dois ou mais materiais.

[0064] Os constituintes termoplásticos ligados de um corpo, de acordo com a presente descrição, podem ser caracterizados como sendo ligados por fusão um ao outro, uma vez que ligação por fusão é um processo particularmente adequado para formar os artigos revelados. Alternativamente, os constituintes termoplásticos ligados podem ser caracterizados por serem ligados por solvente um ao outro.

[0065] Conforme mencionado, um polietileno é considerado um material especialmente adequado para os constituintes dos corpos apresentados; Polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno de peso molecular ultraelevado (UHMWPE), polietileno de densidade média (MDPE) ou combinações dos mesmos são todos especialmente adequados. Um UHMWPE adequadamente tem um peso molecular na faixa de cerca de 3 milhões a cerca de 6 milhões e pode ter uma densidade na faixa de cerca de 0,930 a cerca de 0,935 g/cc ou mesmo cerca de 0,945 g/cc. Um HDPE adequadamente tem uma densidade maior que ou igual a cerca de 0,914 g/cc; Um MDPE adequadamente tem uma densidade de cerca de 0,926 a 0,940 g/cc.

[0066] Outros polietilenos incluindo polietileno de peso molecular ultra baixo (ULMWPE), polietileno de peso molecular alto (HMWPE),

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22/36 polietileno reticulado de alta densidade (HDXLPE), polietileno reticulado (PEX ou XLPE), polietileno de baixa densidade linear (LLDPE), polietileno de baixa densidade (LDPE) ou mesmo polietileno de densidade muito baixa (VLDPE) são todos considerados materiais constituintes termoplásticos adequados.

[0067] Os constituintes termoplásticos podem ser formados de homopolímeros, copolímeros ou mesmo misturas ou blendas dos mesmos. Os constituintes termoplásticos podem compreender um polialceno, um copolímero de polialceno ou combinações dos mesmos.

[0068] Os materiais apresentados são, por virtude das propriedades mecânicas dos mesmos, capazes de funcionar em uma maneira independente. Isso significa que os implantes são capazes de serem instalados e funcionar dentro de um indivíduo sem a necessidade de materiais de reforço adicionais como malhas de metal ou outros materiais de reforço ou inflexíveis como tiras de plástico ou outro polímero. Em outras modalidades, malhas de reforço, fibras e outros materiais podem ser usados com materiais de acordo com a presente descrição. Um material de implante pode ser preso ao esqueleto ou crânio com o uso de pequenas placas, parafusos, fios, grampos, cimento ou com outros dispositivos cirúrgicos conhecidos dos versados na técnica. Esses dispositivos de fixação não servem para reforçar o implante, mas ao invés disso servem para prender o implante no osso circundante. Por exemplo, alguns materiais de implante existentes incluem uma malha de metal ou outro reforço que desperta um implante rígido. Os implantes revelados, entretanto, não precisam incluir tais materiais de reforço. Consequentemente, em algumas modalidades, o implante consiste essencialmente do corpo poroso ou do corpo poroso ligado a uma folha não porosa ou outro material.

[0069] A presente descrição também fornece métodos de formação de um implante biocompatível. Esses métodos incluem, dentre ou

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23/36 tros, constituintes termoplásticos de aquecimento dispostos em um molde de modo a se ligar a pelo menos alguns dos constituintes termoplásticos entre si; e aplicar pressão aos constituintes termoplásticos no molde de modo a formar um implante que compreende um corpo poroso de constituintes termoplásticos ligados. Como um exemplo não limitante, para UHMWPE, a temperatura de consolidação poderia ser de cerca de 200 a cerca de 250°C em uma prensa Carver e o tempo de processamento poderia ser na faixa de cerca de 6 a cerca de 12 minutos. O usuário pode admitir ar resfriado ou pode também resfriar as placas de prensa. Conforme o versado na técnica irá compreender, as propriedades mecânicas dos materiais apresentados podem variar dependendo das condições de processo. Por exemplo, a pressão usada para compactar os constituintes pode variar dependendo do peso de constituintes introduzidos no molde.

[0070] Em algumas modalidades, o usuário pode colocar uma folha termoplástica não porosa em cima dos constituintes termoplásticos de modo a formar um implante que tem uma superfície não porosa. Em algumas modalidades, um implante pode ter duas superfícies não porosas com uma seção porosa entre os mesmos. Por exemplo, um implante poderia assumir a forma de um cilindro poroso que tem extremidades não porosas. Alternativamente, um implante pode ter superfícies porosas com uma seção central não porosa. Como um exemplo, a seção central pode proporcionar maior resistência ou rigidez ao implante. Em um processo ilustrativo, uma laminação de uma camada superior não porosa em outra folha porosa é realizada em uma prensa Carver em que um rolo de impressão é ajustado para cerca de 230°C com o processamento durando cerca de um minuto. A pressão pode ser ajustada na faixa de cerca de 2900 N/6400 mm² a cerca de 2900 N/280000 mm². O filme não poroso pode ser préaliviado de estresse antes da laminação.

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24/36 [0071] A colocação pode incluir ligar a folha termoplástica aos constituintes por meio da aplicação de calor, solvente ou ambos. A folha termoplástica não porosa pode ser colocada no molde após aquecimento e antes de aplicar pressão.

[0072] A folha termoplástica não porosa pode ser formada de um ou mais dentre polietileno de peso molecular ultraelevado, embora outros polietilenos (por exemplo, HDPE, LDPE), copolímeros PEEK, PEKK, PAEK, PLA, PGA, PLGA, polipropileno, policaprolactona, polifenileno, polifenilsulfona, PET, poliuretano, poliamida, metacrilato de polimetila, policarbonato ou outros polímeros biocompatíveis e similares. A folha termoplástica não porosa pode definir uma espessura na faixa de cerca de 0,05 mm a cerca de 5 mm.

[0073] Em uma modalidade, os métodos incluem colocar uma pluralidade de constituintes de polímero em contato com pelo menos um solvente capaz de dissolver ou expandir os constituintes de polímero de modo a amolecer os constituintes; remover o pelo menos um solvente; e aplicar pressão à pluralidade de constituintes de polímero de modo a formar um implante que tem um corpo poroso de constituintes de polímero ligados. Em algumas modalidades, o usuário pode remover pelo menos uma porção do pelo menos um solvente da pluralidade de constituintes de polímero após os constituintes terem amolecidos. Para polietileno, solventes alifáticos lineares como decano ou dodecano ou solventes aromáticos como decalina, xileno ou tolueno são adequados para essa aplicação. O uso do solvente em uma temperatura elevada é considerado particularmente adequado.

[0074] Os métodos podem incluir, também, colocar uma folha termoplástica não porosa em contato com a pluralidade de constituintes de polímero antes da etapa de aplicação de pressão de modo a formar um implante que tem uma superfície não porosa.

[0075] Em algumas modalidades, o usuário pode incluir um auxiliar

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25/36 de processamento como um material cerâmico particulado nos constituintes antes de preencher o molde e tratamento por calor. O auxiliar de processamento pode agir para impedir que os constituintes de polímero fluam livremente quando aquecidos acima do ponto de fusão dos mesmos. O auxiliar de processamento pode ser removido pela lavagem do material processado com água, ácido ou outro solvente apropriado de modo a remover o auxiliar de processamento do produto final.

[0076] A presente descrição também fornece métodos de introdução de um implante em um indivíduo. Esses métodos incluem selecionar uma localização dentro de um indivíduo ou paciente, por exemplo, um mamífero, para introdução de implante; e instalar um implante, de acordo com a presente descrição, na localização selecionada. Em alguns casos, o implante pode ser cortado ou formatado de outro modo para ser dimensionado e, então, flexionado ou manipulado para encaixar em um defeito de osso como um defeito craniano. O implante pode ser colocado no defeito e, então, preso no lugar com o uso de suturas, fios de metal ou placas e parafusos conforme descrito em outro lugar da presente invenção.

[0077] Um implante craniano exemplificador é mostrado na Figura 6. Aquela figura ilustra uma folha porosa que foi laminada em um lado com uma folha UHMWPE não porosa de aproximadamente 0,2 mm de espessura, então aquecida e formatada ao formato de uma seção do crânio humano. Tal implante pode ser usado para substituir uma seção do crânio humano que foi removida cirurgicamente devido a uma patologia ou trauma. O implante pode ser aparado para o tamanho por um cirurgião durante um procedimento operacional com o uso de tesouras ou cisalhamentos e a curvatura do implante pode ser modificada pela flexão à temperatura ambiente a mão ou com um instrumento manual como uma matriz de flexão, um molde ou outro dispositivo.

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26/36 [0078] A Figura 7 ilustra o implante craniano supracitado com um molde que pode ser usado para formar o implante no formato. O molde ilustrado é um protótipo rápido produzido a partir de polímero de alta temperatura no formato do segmento craniano desejado e coberto com papel alumínio. Uma folha UHMWPE porosa é aquecida para o ponto de amolecimento da mesma, colocada sobre o molde e pressionada manualmente para conformar a superfície de fundo (não porosa) ao topo do molde. Esse processo pode ser automatizado com um molde de dois lados onde os dois lados do molde podem ser colocados em contato com o material de amostra de modo a colocar a amostra no formato desejado.

[0079] Como um exemplo desses métodos, o usuário pode identificar um local de lesão dentro de um indivíduo. O usuário pode, então, preparar o local de lesão para introdução de implante, por exemplo, pela exposição do local de lesão, remoção de material em excesso do local e similares. O usuário pode, então, instalar o implante na localização desejada. O usuário pode manipular (por exemplo, flexionar, formatar) o implante durante o procedimento de modo a adaptar o implante à forma desejada.

[0080] A presente descrição também fornece métodos de aplicação de um implante a uma localização anatômica desejada. Esses métodos incluem gerar um primeiro formato que substancialmente corresponde ao formato de uma localização anatômica desejada; manipular um corpo de implante que compreende uma pluralidade de constituintes termoplásticos ligados de modo que o corpo de implante se adapta ao primeiro formato; e instalar o corpo de implante na localização anatômica desejada. o corpo de implante pode ser qualquer corpo de implante de acordo com a presente descrição.

[0081] Não é sempre necessário que o usuário gere um formato em particular antes da instalação e, então, adapte o implante àquele

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27/36 formato. Um usuário pode alternativamente manipular um corpo, de acordo com a presente descrição, de modo que o corpo de implante substancialmente se adapte ao formato de uma localização anatômica desejada. O usuário pode, então, instalar o corpo de implante na localização anatômica desejada.

[0082] O primeiro formato pode ser gerado antes de o usuário começar a operação de implantação. Isso pode ser feito por um cirurgião onde o cirurgião formata o corpo de implante para se adaptar ao formato estimado de um osso craniofacial danificado que é substituído. O cirurgião pode fazer isso com o auxílio de uma varredura ou outra imagem do osso sendo substituído e, embora o implante seja vantajosamente capaz de manipulação a mão, pode usar um molde, matriz de flexão ou outras ferramentas para auxiliar com a formatação do implante.

[0083] Em algumas modalidades, os materiais fibrosos apresentados podem incluir elementos adicionais como materiais de reforço.

[0084] O material de reforço pode ser metal, cerâmico ou ambos, sob a forma de filamentos, malha ou mesmo partículas. Esses materiais de reforço podem ser usados para melhorar uma propriedade mecânica do implante ou para melhorar uma propriedade biológica como crescimento interno de osso. Materiais de reforço (por exemplo, um filamento) podem ter uma dimensão em seção transversal na faixa de cerca de 0,01 mm a cerca de 1 mm. Os mesmos podem ter um comprimento na faixa de cerca de 0,1 mm a cerca de 200 mm ou mesmo uma razão de aspecto (por exemplo, para filamentos) na faixa de cerca de 5 a cerca de 1000.

[0085] Os materiais de reforço podem representar de cerca de 1 % a aproximadamente 50% de um implante por volume, de preferência na faixa de cerca de 5% e 30% de um implante por volume. Reforços podem ser distribuídos de maneira uniforme por todo o volume do im

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28/36 plante poroso ou podem ser localizados em um plano específico ou outra região do implante.

[0086] Materiais de reforço exemplificadores incluem, por exemplo, aço inoxidável 316L, titânio, ligas de titânio, tântalo, platina, formulações de vidro como vidro bioativo 45S5 e vidro bioativo 13-93, outros vidros com base em sílica ou mesmo biovidro com base em boro. Biovidros classe A (osteoprodutor) e classe B (osteocondutor) são adequados.

[0087] Os materiais de reforço podem também ser grânulos de cerâmica ou vidros. Tais grânulos podem melhorar ou controlar um crescimento interno de tecido nos materiais porosos aqui descritos. Um grânulo adequadamente tem uma dimensão em seção transversal na faixa de cerca de 0,1 mm a cerca de 1 mm. Os grânulos podem estar presentes em uma proporção de 1% a aproximadamente 50% de um implante por volume, de preferência na faixa dentre cerca de 5% e cerca de 30% do implante por volume. Os grânulos podem ser distribuídos de maneira uniforme por todo o volume do implante poroso, mas também podem ser concentrados em um plano, superfície ou região do implante. Materiais adequados para inclusão como grânulos incluem cerâmicas de fosfato de cálcio, cerâmicas de sulfato de cálcio, formulações de vidro como 45S5, 13-93, vidros com base em sílica e biovidro com base em boro.

[0088] Os materiais de reforço podem ser incorporados nos materiais apresentados durante moldagem ou aquecimento. Por exemplo, um usuário pode introduzir uma quantidade de filamentos de UHMWPE em um molde, adicionar um material de reforço (por exemplo, filamentos de titânio) e, então, adicionar filamentos de UHMWPE adicionais no topo do reforço seguido de aquecimento do molde de modo a formar um material fibroso que inclui os filamentos de titânio como reforços. O material de reforço pode ser disposto de modo que pelo me

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29/36 nos alguns dos materiais de reforço são expostos ao ambiente externo para um implante. Por exemplo, um usuário pode colocar inúmeras fibras de titânio de reforço (ou grânulos de vidro) em um molde seguido da introdução de filamentos de UHMWPE em cima das fibras e, então, processar os filamentos e fibras de modo a ligar os filamentos uns aos outros.

MODALIDADES EXEMPLIFICADORAS [0089] As seguintes modalidades são apenas ilustrativas e não limitam o escopo da presente descrição.

[0090] Em uma primeira modalidade exemplificadora, um usuário transformou fibras de UHMWPE (barra redonda), HDPE (barra redonda), Radel™ (uma polifenilsulfona) e PMMA em um torno. As fibras tinham um diâmetro na faixa de cerca de 0,1 a cerca de 0,7 mm.

[0091] As fibras de UHMWPE tinham um diâmetro de cerca de 0,25 mm e foram, então, cortadas para comprimentos de cerca de 15 a 20 mm a mão. Cerca de 18 g das fibras foram embaladas em um molde que tem um tamanho de cavidade de 8 cm por 8 cm; as fibras foram embaladas a uma profundidade de cerca de 6 mm de uma altura de estrutura de 14 mm. As fibras têm uma seção transversal de cerca de 0,25 mm x 0,5 mm.

[0092] As fibras foram, então, aquecidas em um forno a vácuo a cerca de 200 ° C por cerca de 3 horas. Um filme de UHMWPE foi dividido e recozido a 230 °C em uma unidade de prensa Carver por 2 minutos e, então, resfriado entre placas de ventilação. Um filme foi, então, fundido para a primeira amostra de fibra fundida em uma prensa de Carver a 230 °C por 2 minutos.

[0093] Fibras de HDPE que têm um diâmetro de cerca de 0,25 a cerca de 0,5 mm e um comprimento de cerca de 15 a 20 mm foram processadas por 30 a 45 minutos em um forno a vácuo em um molde de alumínio de 5 cm x 5 cm com grampos em C e fosfato b-tricálcio

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30/36 (bTCP) foi adicionado para processabilidade. Um processamento dessas fibras a 200 °C por 25 a 30 minutos rendeu amostras bem fundidas que têm uma faixa de tamanhos de poro.

[0094] Em uma segunda modalidade exemplificadora, as fibras de UHMWPE foram criadas em um moinho CNC (controle numérico computadorizado). As fibras eram de cerca de 3 mm a 10 mm de comprimento e cerca de 0,5 x 0,5 a 0,5 x 0,05 mm na seção transversal. A seção transversal de pelo menos algumas das fibras variou juntamente com o comprimento da fibra. Cerca de 63 g dessas fibras foram embaladas em um molde de 20 x 14 x 0,4 cm. O molde foi aquecido em uma prensa de Carver de 225°C por cerca de 10 minutos. O molde foi, então, resfriado a ar. Um filme de UHMWPE esfregado foi recozido em um forno a vácuo de 220°C e o filme recozido e estrutura porosa foram, então, laminados na prensa de Carver (um rolo de impressão a 230°C) por cerca de um minuto e, então, resfriados a ar.

[0095] Fibras de UHMWPE e um filme de UHMWPE também foram examinados. Nesses experimentos, um filme foi recozido para uma amostra que contém fibra a 230 °C em um dispositivo de prensa de Carver. Em uma abordagem, um fundo de molde contornado foi aquecido para 230 °C com o uso de aquecedores de cartucho. Uma amostra de fibra de UHMWPE foi colocada em cima de um filme de UHMWPE que foi, então, por sua vez colocado em cima de um filme de politetrafluoroetileno (PTFE). O conjunto foi, então, colocado dentro de um molde contornado com rolos de impressão de molde aquecidos para 120 °C e 230 °C.

[0096] Um usuário pode também formar uma estrutura ligada com alta porosidade pelo aquecimento de fibras em um forno aquecido de modo a formar uma folha. A folha resultante pode ser colocada em uma prensa de Carver e, então, pressionada sob aquecimento adicional de modo a compactar adicionalmente a folha. Essa compactação,

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31/36 por sua vez, reduz a porosidade da folha e aumenta a densidade da folha.

[0097] Os seguintes resultados são apenas ilustrativos e não devem ser compreendidos como limitadores do escopo da presente descrição de qualquer maneira.

[0098] As propriedades de flexão e tração de tiras de UHMWPE porosas fibrosas produzidas, de acordo com a presente descrição, foram investigadas. Amostras de polietileno poroso fibroso de 3 mm de espessura (F-PPE), F-PPE de 4 mm de espessura e SynPOR™ de 3 mm de espessura (polietileno poroso produzido a partir de partículas ligadas por fusão) foram testadas por propriedades de tração, propriedades de flexão e porosidade pela porosimetria de intrusão de mercúrio. Os procedimentos de teste envolveram testar tiras de UHMWPE (formadas de filamentos de UHMWPE fundidos) que têm dimensões de cerca de 10 x 50 x 3 mm. As amostras de teste foram criadas em um moinho CNC conforme descrito acima. Essas amostras de teste foram feitas de acordo com os procedimentos descritos em conexão com a segunda modalidade exemplificadora acima, mas foram moldadas em um molde de 80 mm x 80 mm x 3 mm. O molde foi aquecido em forno a vácuo a cerca de 225°C. Um teste mecânico foi realizado com o uso da Máquina Para Testes Universal Instron. Cálculos de testes de flexão foram baseados na ASTM D6272 e cálculos de teste de tração axial foram baseados na ASTM D638M. O teste de Porosimetria foi feito pelo ISO 15901-1:2005 com o uso de um Sistema de Porosimetria de Mercúrio Autopore IV.

[0099] Os testes envolveram amostras de controle usinadas de material SynPOR™ disponível comercialmente que é um material fabricado de um polímero não absorvível inerte (UHWMPE) que é formulado para conter uma rede de poros interconectados e abertos de aproximadamente 100 a 250 pm no tamanho. Os controles foram fo

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32/36 lhas de 50 X 50 X 3 mm. As amostras de teste eram folhas de UHMWPE fibrosas porosas de 3 mm e 4 mm de espessura.

[00100] As amostras de teste foram formadas de filamentos similares àqueles ilustrados na Figura 2, os filamentos sendo de aproximadamente 0,5 x 0,5 mm na extremidade grande e aproximadamente 0,5 mm de espessura ao longo do comprimento; Todas as amostras que passaram por teste mecânico foram feitas com filamento/lascas feitas por um processo de moagem. Os controles SynPOR™ foram feitos de partículas de UHMWPE que foram essencialmente cuboides no formato com um tamanho de cerca de 0,4 x 0,4 x 0,4 mm. As amostras de controle SynPOR™ não continham qualquer malha de titânio de metal; Todas as amostras (amostras de controle e de teste) foram feitas apenas de polietileno.

[00101] Para teste de flexão, a largura e a espessura de cada corpo de prova foram medidas e esses valores usados para cálculos de resistência à flexão e módulo da seguinte forma.

Resistência à flexão (MPa) = (3 X P X L)/(4 X w X t²) onde P = carga (N)

L = amplitude de sustentação (mm) w = largura (mm) t = espessura (mm) Módulo de Flexão (MPa) = (0,17 X L³ X m)/(w X t³) onde L = amplitude de sustentação (mm) m = coeficiente angular (N/mm) w = largura (mm) t = espessura (mm) [00102] A velocidade de tração dos testes era de cerca de 5 mm/min e as amostras foram testadas em um acessório de flexão em 4 pontos. As sustentações para o aparelho de teste tinham um diâmetro de cerca de 5 mm com uma amplitude de sustentação de cerca de

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33/36 mm e uma amplitude de carga de cerca de 15 mm. Os testes de flexão foram repetidos para seis corpos de prova.

[00103] Testes de tração também foram realizados; A largura e a espessura de cada corpo de teste foram medidas e, então, esses valores foram usados para resistência à tração e cálculos de módulo. Os cálculos foram realizados da seguinte forma:

Resistência à Tração (MPa) = max. P / (w X t) onde P = carga (N) w = largura (mm) t = espessura (mm) [00104] Módulo de Tração (MPa) = (diferença em estresse)/(diferença em esforço) [00105] A velocidade de tração foi de cerca de 5 mm/min com uma distância de cerca de 30 mm entre pegas de tração. Esses testes foram repetidos para 6 amostras para teste. Os resultados desses testes são apresentados nas Figuras 8, 9, 10 e 11 e nas tabelas de dados abaixo:

POROSIMETRIA

	vol. de intrusão (ml/g) por intrusão de Hg	% de sólidos
SynPOR de 3 mm de espessura	0,46	57%
Fibroso de 3 mm de espessura	0,68	36%
Fibroso de 4 mm de espessura	0,54	49%

TRAÇÃO

	Resistência à Tração (MPa)	Módulo de Tração (MPa)	Resistência à Tração Normalizada (MPa)	Módulo de Tração Normalizado (MPa)
SynPOR de 3 mm	2,99	267,2	5,28	472,8
Fibroso de 3 mm	3,24	154,2	9,08	431,5
Fibroso de	5,03	247,2	10,26	505,0

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4 mm

FLEXÃO

	Resistência à Flexão (MPa)	Módulo de Flexão (MPa)	Resistência à Flexão Normalizada (MPa)	Módulo de Flexão Normalizado (MPa)
SynPOR de 3 mm	4,86	170,8	8,59	302,1
Fibroso de 3 mm	4,45	137,6	12,46	384,9
Fibroso de 4 mm	7,83	233,0	15,99	475,8

[00106] A análise desses dados refletiu o fato de que as três amostras de teste foram de porosidade variada. Para avaliar os efeitos de parâmetros de processamento e estruturais em resistência mecânica independente da porosidade, os dados mecânicos foram normalizados com base na porcentagem de estrutura sólida (isto é, 1 - % de porosidade) nas amostras. Isso efetivamente controla pela quantidade variada de espaço vazio nas amostras dos cálculos e permite a comparação entre as propriedades mecânicas da estrutura sólida restante. O produto de SynPOR de 3 mm foi o menos poroso dos materiais testados e a amostra de F-PPE de 3 mm foi a mais porosa.

[00107] Dados não normalizados indicam que a SynPOR de 3 mm foi ligeiramente maior que os materiais apresentados na resistência à flexão, módulo de flexão e módulo de tração e insignificativamente maior na resistência à tração em relação à F-PPE de 3 mm. Se, entretanto, os dados são normalizados para porosidade, a F-PPE de 3 mm demonstrou maior resistência à tração, resistência à flexão e módulo de flexão que o produto de SynPOR de 3 mm. Os dados foram similares para os materiais de amostra de 4 mm em comparação a controles de SynPOR de 3 mm. Sem se prender a qualquer teoria específica, as diferenças de desempenho entre amostras de F-PPE de 3 mm e 4 mm podem ser um efeito de geometria de amostra, não uma diferença funPetição 870190068351, de 19/07/2019, pág. 43/53

35/36 damental na estrutura.

[00108] A Figura 8 ilustra dados de resistência à flexão das amostras de teste descritas acima e controles de SynPOR. Conforme pode ser observado no painel de fundo da Figura, amostras de teste que têm uma espessura de 3 mm e 4 mm apresentaram uma maior resistência à flexão normalizada que as amostras de controle de SynPOR de 3 mm de espessura. As diferenças em resistência à flexão não normalizada entre as amostras de controle e de teste foram, conforme explicado acima, afetadas pela porosidade das amostras e os dados foram reanalisados e ajustados com base na porosidade. Sem se prender a qualquer teoria individual, as diferenças na resistência e no módulo nos dados originais podem ser devido mais a porosidade que pela estrutura microscópica das amostras.

[00109] A Figura 9 ilustra dados de módulo de flexão para amostras de controle de SynPOR e para amostras de teste de 3 mm e 4 mm de espessura. Conforme observado na Figura, amostras de teste que têm uma espessura de 3 mm e de 4 mm apresentaram um maior módulo de flexão normalizado que tiveram as amostras de controle de SynPOR de 3 mm espessura. As diferenças em módulo de flexão não normalizado entre as amostras de controle e de teste podem ser, conforme explicado acima, afetadas pela porosidade das amostras e os dados foram reanalisados e ajustados com base na porosidade.

[00110] A Figura 10 ilustra dados de resistência à tração das amostras de teste descritas acima e controles de SynPOR. Conforme pode ser observado no painel de fundo da Figura, amostras de teste que têm uma espessura de 3 mm e 4 mm apresentaram uma maior resistência à tração normalizada que as amostras de controle de SynPOR de 3 mm de espessura. As diferenças na resistência à flexão não normalizada entre as amostras de controle e de teste podem ser, conforme explicado acima, afetadas pela porosidade das amostras.

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36/36 [00111] A Figura 11 ilustra dados de módulo de tração das amostras de teste descritas acima e controles de SynPOR. Conforme pode ser observado no painel de fundo da figura, amostras de teste que têm uma espessura de 3 mm e 4 mm apresentaram uma maior resistência à tração normalizada que as amostras de controle de SynPOR de 3 mm de espessura.

Claims

1. Implante biocompatível, caracterizado pelo fato de que compreende:

um corpo poroso que compreende uma pluralidade de filamentos ou fibras de polietileno dispostos aleatoriamente e entrelaçados tendo um comprimento na faixa de 2mm a 50 mm, pelo menos alguns (algumas) do(a)s filamentos ou fibras de polietileno têm uma razão de aspecto na faixa de 2 a 1000, sendo que pelo menos alguns (algumas) do(a)s filamentos ou fibras de polietileno são ligado(a)s a outro(a)s filamentos ou fibras de polietileno em múltiplos locais, sendo o corpo poroso capaz de manipulação à temperatura ambiente a partir de um primeiro formato para um segundo formato e manter o segundo formato da temperatura corporal interna, em que o corpo poroso possui uma espessura na faixa de 1 mm a 10 mm.

2. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o implante biocompatível compreende uma superfície não porosa.

3. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns (algumas) do(a)s filamentos ou fibras de polietileno têm uma dimensão em seção transversal média na faixa de 0,1 mm a 1 mm.

4. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de aspecto média do(a)s filamentos ou fibras de polietileno está na faixa de 2 a 100.

5. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um(a) ou mais filamentos ou fibras de polietileno compreendem polietileno, um copolímero de polietileno ou misturas ou blendas dos mesmos.

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6. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o polietileno compreende polietileno de alta densidade, polietileno de peso molecular ultraelevado, ou qualquer combinação dos mesmos.

7. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um(a) filamento ou fibra de polietileno compreende uma dimensão em seção transversal que varia ao longo do seu comprimento.

8. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um material de reforço disposto dentro do implante.

9. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do material de reforço é exposta ao ambiente externo ao implante.

10. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o material de reforço compreende um filamento, um grânulo, ou qualquer combinação dos mesmos.

11. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o(a)s filamentos ou fibras de polietileno têm um comprimento na faixa de 2mm a 20mm.

12. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o(a)s filamentos ou fibras de polietileno têm um comprimento na faixa de 3mm a 10mm.

13. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns (algumas) do(a)s filamentos ou fibras de polietileno têm uma razão de aspecto na faixa de 5 a 500.

14. Implante biocompatível, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a razão de aspecto média do(a)s filamentos ou fibras de polietileno está na faixa de 5 a 50.

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15. Método de formação de um implante biocompatível, caracterizado pelo fato de que compreende:

aquecer filamentos ou fibras de polietileno dispostos aleatoriamente e entrelaçados tendo um comprimento na faixa de 2mm a 50mm dispostos em um molde de modo a ligar pelo menos alguns (algumas) do(a)s filamentos ou fibras de polietileno entre si; e aplicar pressão aos filamentos ou fibras de polietileno de modo a formar um implante biocompatível que compreende um corpo poroso de filamentos ou fibras de polietileno ligados tendo uma espessura na faixa de 1 mm a 10 mm.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente colocar uma folha termoplástica não porosa em cima do(a)s filamentos ou fibras de polietileno de modo a formar um implante biocompatível que tem uma superfície não porosa.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a folha termoplástica não porosa é colocada no molde após aquecimento e antes de aplicar pressão.

18. Método de formação de um implante biocompatível, caracterizado pelo fato de que compreende:

colocar uma pluralidade de filamentos ou fibras de polietileno dispostos aleatoriamente e entrelaçados tendo um comprimento na faixa de 2mm a 50mm em contato com pelo menos um solvente capaz de dissolver ou expandir o(a)s filamentos ou fibras de polietileno de modo a amolecer os constituintes;

remover o pelo menos um solvente;

aplicar pressão à pluralidade de filamentos ou fibras de polietileno de modo a formar um implante biocompatível que compreende um corpo poroso de filamentos ou fibras de polietileno ligados tendo uma espessura na faixa de 1 mm a 10 mm.

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19. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente colocar uma folha termoplástica não porosa em contato com a pluralidade de filamentos ou fibras de polietileno antes da etapa de aplicar pressão de modo a formar um implante biocompatível que tem uma superfície não porosa.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 18, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente posicionar um material de reforço entre os filamentos ou fibras de polietileno.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o material de reforço está disposto de modo que pelo menos uma porção do material de reforço é exposta na parte externa ao implante biocompatível.