BRMU8702682U2 - vitrocerámico anortita para aplicações em bioengenharia - Google Patents

Abstract

VITROCERáMICO ANORTITA PARA APLICAçõES EM BIOENGENHARIA. Patente de Modelo de Utilidade para aplicações em humanos e em animais do vitrocerâmico Anortita na fabricação de placas e de hastes intramedulares para a redução de fratura óssea, de cápsulas de liberação continuada de medicamentos e de encapsulamento de células, de moldes e modelos para cultura de células in vitro e de enxerto para crescimento celular in vivo.

Description

"VITROCERÂMICO ANORTITA PARA APLICAÇÕES EM BIOENGENHARIA"

A presente Patente de Modelo de Utilidade tem por objetivo aplicações do vitrocerâmico Anortita na fabricação de placas e de hastes intramedulares para a redução de fratura óssea, de cápsulas de liberação .' continuada de medicamentos e de encapsulamento de células, de moldes para cultura de células in vitro e de enxerto para crescimento celular in vivo embasado em conhecimentos teóricos e experimentais na área de biomateriais.

Atualmente, os biomateriais explorados para a fabricação de placas de redução de fratura óssea, sistemas de liberação continuada de medicamentos e moldes para cultura de células são os poliméricos e os metálicos. Os materiais cerâmicos são aplicados, normalmente, como revestimentos e enxertos na forma de pós, como a Hidroxiapatita, devido à sua baixa resistência à tração. No entanto, os cerâmicos avançados e os vitrocerâmicos têm resistência mecânica suficiente para suportar altas tensões compressivas e podem ser aplicados em regiões onde tensões de tração são moderadas.

A manutenção de um nível constante de medicamento no organismo implica em uma menor quantidade de medicamento produzindo um efeito similar ao conseguido através de sistemas convencionais como injeção e administração oral. Além disso, existe a possibilidade da aplicação do agente diretamente no local de ação, produzindo altas concentrações localizadas e prevenindo efeitos sistêmicos. Sistemas de liberação continuada de medicamentos são confeccionados, normalmente, em materiais poliméricos impregnados pela droga que é liberada apenas com a degradação do material. Esse comportamento causa liberação não uniforme do medicamento, pois é difícil a mistura apropriada do mesmo com a massa polimérica durante o processo de fabricação da peça.

Materiais poliméricos são também usados como moldes para cultura de células. No entanto, um material ideal para o preenchimento de defeitos em tecido ósseo e em tecidos moles, deve ser altamente poroso, apresentando conectividade entre os poros e deve, ainda, atrair as célulastronco mesenquimais do meio, promovendo a sua diferenciação em osteoblastos. Além disso, deve ser preferencialmente absorvível. Os polímeros utilizados atualmente, não apresentam todas essas características em um mesmo material.

O micro encapsulamento de células é uma técnica que permite o transplante de culturas celulares sem a necessidade de imunossupressão, como alternativa ao transplante de órgãos que sofreram falência ou que possuem defeitos congênitos. Atualmente utilizam-se membranas poliméricas semi-permeáveis que permitem a passagem de moléculas como a albumina mas que são impedem a passagem de anticorpos e células.

O vitrocerâmico Anortita (CaAI2SÍ208) teve sua não toxicidade, observada através de ensaio de adesão celular in vitro e a sua bicompatibilidade e osseointegração observadas em ensaios in vivo. Devido à sua facilidade de fabricação em formas complexas, e a sua característica de degradação em meio ácido, cuja taxa pode ser controlada pela espessura da peça fabricada, este material torna-se bastante adequado para aplicações como biomaterial.

As placas metálicas, atualmente utilizadas em redução de fratura óssea, devem ser removidas após a consolidação da fratura, causando desconforto e dor no paciente. Além disso, o material metálico em contato com os fluidos corpóreos sofre corrosão e íons metálicos são liberados no organismo, causando problemas sistêmicos como hipersensibilidade, erisipela e falência de órgãos. Portanto, uma placa de redução de fratura óssea ideal deve ser biocompatível, mecanicamente resistente de acordo com a região de aplicação e biodegradável evitando, assim, a necessidade de sua extração. O vitrocerâmico Anortita preenche esses requisitos.

Algumas doenças como Parkinson, doenças parasíticas ou neoplasias, necessitam de tratamento continuado com a manutenção do índice terapêutico do medicamento no organismo. Cápsulas de Anortita podem ser utilizadas como sistema de liberação continuada de medicamentos. As cápsulas contêm uma câmara interna onde o medicamento encapsulado é liberado gradualmente através dos poros do vitrocerâmico, simultaneamente com a suadegradação e absorção pelo organismo. As cápsulas podem ser fabricadas em várias formas e tamanhos, podendo ser inseridas sobre a pele, nos músculos, diretamente em tumores ou internamente em órgãos para liberação de quimioterápicos ou outro tipo de medicamento. A Anortita, através de dados experimentais, mostrou afinidade com o tecido ósseo mostrando a sua possibilidade de utilização como moldes para cultura de células ósseas in vitro ou para crescimento celular in vivo em peças fabricadas que funcionem como enxertos de partes ósseas perdidas devido a um trauma ou a uma doença degenerativa.

As membranas poliméricas semi-permeáveis utilizadas no encapsulamento de células para regeneração de órgãos não são biodegradáveis podendo causar uma resposta orgânica conhecida como reação a corpo estranho, debilitando o organismo e necessitando de uma segunda cirurgia para a sua retirada. Portanto, o material para a confecção das cápsulas deve possuir permeabilidade seletiva, garantindo a imunoproteção, o que se consegue através do controle do tamanho de poros da parede da cápsula. Devido à facilidade de fabricação em formas variadas e à possibilidade do controle do tamanho de poros das paredes das cápsulas, a Anortita é uma excelente candidata. Além disso, este material apresenta vulnerabilidade ao meio ácido, podendo ser degradado pelo próprio organismo, eliminando a necessidade de nova intervenção cirúrgica para a sua retirada.

Os desenhos anexos mostram algumas das aplicações biomédicas possíveis do vitrocerâmico Anortita.

A figura 1 mostra um disco sólido do vitrocerâmico Anortita para utilização como enxerto ósseo, reconstituição óssea, base de cultura óssea e outras aplicações nas quais poderá ser adequado. O disco pode ter quaisquer dimensões, preferencialmente com diâmetro de 32 mm e espessura de 10 mm.

A figura 2 mostra uma cápsula cilíndrica com tampa para aplicações em liberação controlada de medicamentos. O corpo do cilindro mostrado na figura 2b possui uma cavidade para permitir o armazenamento do medicamento a ser liberado e a tampa mostrada na figura 2a é colada sobre o corpo do cilindro, isolando o medicamento em seu interior. O corpo cilíndricopode ter quaisquer dimensões, preferencialmente com diâmetro externo de 15 mm e altura de 6 mm e diâmetro interno de 10 mm e altura de 4 mm assim como a tampa pode ter quaisquer dimensões, preferencialmente com diâmetro externo de 15 mm e espessura de 2 mm.

A figura 3 mostra uma cápsula esférica dividida em duas partes para aplicações em liberação controlada de medicamentos. O medicamento é colocado dentro de uma das metades da cápsula e a outra metade é colada, formando a esfera e isolando o medicamento em seu interior. A cápsula esférica pode ter quaisquer dimensões, preferencialmente com diâmetro externo de 10 mm e diâmetro interno de 6 mm.

A figura 4 mostra uma cápsula para aplicações em liberação controlada de medicamentos na forma de bastão com tampa. O corpo do bastão mostrado na figura 4b possui uma cavidade interna que permite o armazenamento do medicamento a ser liberado e a tampa, mostrada na figura 4a, é colada sobre o corpo do bastão isolando o medicamento em seu interior. O bastão pode ter quaisquer dimensões, preferencialmente com diâmetro externo de 5 mm e altura de 50 mm possuindo a cavidade interna com diâmetro de 3 mm e altura de 47 mm. A tampa pode ter quaisquer dimensões, preferencialmente com diâmetro de 5 mm e altura de 2 mm.

A figura 5 mostra uma placa para utilização como placa interna de fixação ou redução de fratura óssea fixada ao osso fraturado sendo que a peça pode ou não ter furos de fixação. A placa pode ter quaisquer dimensões e quaisquer geometrias a fim de se ajustar ao local de implantação sendo, preferencialmente, retangular com comprimento de 140 mm, largura de 22 mm e espessura de 4 mm.

A figura 6 mostra uma placa curvada para utilização como placa interna de fixação ou redução de fratura óssea fixada ao osso fraturado sendo que a peça pode ou não ter furos de fixação. A placa curvada pode ter quaisquer dimensões e quaisquer geometrias a fim de se ajustar ao local de implantação sendo, preferencialmente, retangular com comprimento de 140 mm, largura de 22 mm e espessura de 4 mm e raio maior de curvatura de 22 mm.

Claims (1)

1. "VITROCERÁMICO ANORTITA PARA APLICAÇÕES EM BIOENGENHARIA" que compreende aplicações do vitrocerâmico Anortita (CaAbSiaOs) na fabricação de peças caracterizadas pela utilização em engenharia biomédica ou bioengenharia preferencialmente em placas de redução de fratura óssea de quaisquer tamanhos e formas aplicadas em quaisquer ossos humanos ou de animais, hastes intramedulares para a estabilização óssea e redução de fratura óssea de quaisquer tamanhos e formas aplicadas em quaisquer ossos humanos ou de animais, cápsulas de liberação continuada de medicamentos de quaisquer tamanhos e formas inseridas em quaisquer tecidos humanos ou de animais para terapia de quaisquer doenças ou distúrbios orgânicos em humanos ou em animais incluindo inserção em tumores para liberação de quimioterápicos, cápsulas de quaisquer tamanhos e formas para retenção de células para regeneração de quaisquer órgãos em humanos ou em animais, moldes ou modelos para cultura de quaisquer células in vitro sejam humanas ou de animais, moldes ou modelos de enxerto para crescimento de quaisquer células in vivo sejam humanas ou de animais.