BRPI1003676B1

BRPI1003676B1 - suspensions for the preparation of biosilicate-based bone scaffolds, obtained bone grafts and processes for obtaining them

Info

Publication number: BRPI1003676B1
Application number: BRPI1003676A
Authority: BR
Inventors: Candida Martins Rodrigues Ana; Alberto Fortulan Carlos; Dutra Zanotto Edgar; Camuri Crovace Murilo; Peitl Filho Oscar
Original assignee: Fundacao Univ Federal De Sao Carlos; Univ De Sao Paulo
Priority date: 2010-04-06
Filing date: 2010-04-06
Publication date: 2018-12-26
Also published as: BRPI1003676A2; WO2011130812A2; WO2011130812A3

Abstract

suspensões para preparação de enxertos ósseos (scaffolds) à base de biosilicato, enxertos ósseos obtidos e processos de obtenção dos mesmos. são descritas suspensões à base de biosilicato<32> para preparação de enxertos ósseos (scaffolds). as suspensões compreendem em relação ao volume total da suspensão, de 10-50% de sólidos constituídos de 50 a 98% de agente porogênico e de 2 a 50% de biosilicato<32> e de 50 a 90% de líquidos constituídos de 0,5-15% de ligante e de 85 a 99,5% de meio líquido. em um processo de preparação, em (110) são misturados ligante, meio líquido e biosilicato<32> formando uma suspensão, em (120) a suspensão é moída, em (130) é adicionado o agente porogênico, em (140) é feita mistura da suspensão com o agente porogênico, em (150) a mistura é seca em um pó, em (160) o pó obtido é peneirado, em (170) o pó é conformado em moldes de qualquer geometria, em (180) o produto conformado é queimado e em (190) é recuperado o produto final scaffold. os enxertos ósseos obtidos por este processo apresentam porosidade total variando entre 65 - 95% e tamanho médio de poros entre 100 e 600 <109>m.suspensions for the preparation of biosilicate based scaffolds, bone grafts obtained and processes for obtaining them. biosilicate-based suspensions for preparing bone grafts (scaffolds) are described. the suspensions comprise, in relation to the total volume of the suspension, 10-50% solids consisting of 50 to 98% porogenic agent and 2 to 50% biosilicate <32> and 50 to 90% liquids consisting of 0, 5-15% binder and 85 to 99.5% liquid medium. in a preparation process, (110) binder, liquid medium and biosilicate <32> are mixed into a suspension, in (120) the suspension is ground, in (130) the porogenic agent is added, in (140) is made mixing the suspension with the porogenic agent, (150) the mixture is dried to a powder, (160) the obtained powder is sieved, (170) the powder is formed into molds of any geometry, (180) the product The shaped shell is burned and (190) the final scaffold product is recovered. The bone grafts obtained by this process have total porosity ranging from 65 - 95% and average pore size between 100 and 600 <109> m.

Description

SUSPENSÕES PARA PREPARAÇÃO DE ENXERTOS ÓSSEOS (SCAFFOLDS) À BASE DE BIOSILICATO, ENXERTOS ÓSSEOS OBTIDOS E PROCESSOS DE OBTENÇÃO DOS MESMOSSUSPENSIONS FOR THE PREPARATION OF BONE GRAFTS (SCAFFOLDS) BASED ON BIOSILICATE, BONE GRAFTS OBTAINED AND PROCESSES OF OBTAINING THE SAME

CAMPO DE APLICAÇÃO [001] A presente invenção pertence ao campo dos materiais para enxertos ósseos ou scaffolds, mais especificamente, a scaffolds obtidos a partir de Biosilicato aplicáveis em engenharia de tecidos, às suspensões utilizadas para a preparação desses scaffolds e aos processos e técnicas para a obtenção desses enxertos ósseos.FIELD OF APPLICATION [001] The present invention belongs to the field of materials for bone grafts or scaffolds, more specifically, scaffolds obtained from Biosilicate applicable in tissue engineering, the suspensions used for the preparation of these scaffolds and the processes and techniques for obtaining these bone grafts.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [002] Atualmente muitas lesões ósseas não são adequadamente tratadas porque defeitos ósseos acima de um tamanho crítico não podem ser reparados através do crescimento natural do tecido, sendo necessária a introdução de um enxerto. O enxerto ósseo é o segundo tecido mais comumente transplantado, sendo o sangue de longe o primeiro. Mais de 500 mil procedimentos de enxerto ósseo ocorrem anualmente nos Estados Unidos e 2,2 milhões em todo o mundo a fim de reparar lesões ósseas em ortopedia, neurocirurgia e odontologia, vide Giannoudis, P.V. et al., Bone substitutes: an update. Injury, v.36S, p.S20-S27, 2005.BACKGROUND OF THE INVENTION [002] Currently, many bone lesions are not adequately treated because bone defects above a critical size cannot be repaired through natural tissue growth, requiring the introduction of a graft. Bone graft is the second most commonly transplanted tissue, with blood by far the first. More than 500,000 bone graft procedures occur annually in the United States and 2.2 million worldwide to repair bone injuries in orthopedics, neurosurgery and dentistry, see Giannoudis, P.V. et al., Bone substitutes: an update. Injury, v.36S, p.S20-S27, 2005.

[003] Apesar do uso do enxerto autógeno (proveniente do próprio paciente) ainda ser considerada a melhor estratégia para o tratamento de lesões, a pequena quantidade de material disponível, os riscos de infecção e a necessidade de cirurgias adicionais, tornam a terapia insatisfatória. Uma alternativa seria o uso de enxertos alógenos (provenientes de um doador) ou xenógenos (provenientes de animais), porém o grande risco de rejeição e transmissão de doenças limitam a utilização destes. Por essas razões, enxertos aloplásticos (artificiais), também conhecidos como scaffolds, têm sido desenvolvidos.[003] Although the use of autogenous graft (from the patient himself) is still considered the best strategy for the treatment of injuries, the small amount of material available, the risks of infection and the need for additional surgery, make the therapy unsatisfactory. An alternative would be the use of allografts (from a donor) or xenogens (from animals), but the great risk of rejection and disease transmission limit their use. For these reasons, alloplastic (artificial) grafts, also known as scaffolds, have been developed.

[004] Scaffolds são estruturas tridimensionais macroporosas que atuam como matrizes temporárias, permanentes ou mistas, proporcionando um ambiente e arquitetura específicos para o desenvolvimento e regeneração do tecido ósseo.[004] Scaffolds are three-dimensional macroporous structures that act as temporary, permanent or mixed matrices, providing a specific environment and architecture for the development and regeneration of bone tissue.

[005] Os scaffolds devem favorecer a fixação celular, o crescimento e a diferenciação destas células. Idealmente, os scaffolds devem ser desenvolvidos para degradar de[005] Scaffolds should favor cell fixation, growth and differentiation of these cells. Ideally, scaffolds should be developed to degrade from

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 8/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 8/37

2/21 forma lenta após a implantação no paciente e serem substituídos gradualmente pelo novo tecido formado. Desta maneira, uma das principais características dos scaffolds é que eles apresentem bioatividade, i.e., capacidade de interagir com tecidos vivos (humanos) e se ligar a eles ou promover a regeneração dos mesmos.2/21 slowly after implantation in the patient and gradually replaced by the new tissue formed. In this way, one of the main characteristics of scaffolds is that they present bioactivity, i.e., the ability to interact with and live with (human) tissues or to promote their regeneration.

[006] Um scaffold ideal deve satisfazer vários critérios para atuar de forma efetiva na regeneração óssea, vide Karageorgiou, V.; Kaplan, D. Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis. Biomaterials, v.26, p.5474-5491, 2005; Gauthier, O. et al. Macroporous biphasic calcium phosphate ceramics: influence of macropore diameter and macroporosity percentage on bone ingrowth. Biomaterials, v.11, n.3, p. 133-139, 1998; Salgado, A.J.; et al., Bone tissue engineering: state of the art and future trends. Macromolecular Bioscience, v.4, p.743-765, 2004; Chen Q. Z.; et al., 45S5 Bioglass®derived glass-ceramic scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials, v.27, p.24142425, 2006; Jones, J.R et al.; Bioactive glass scaffolds for bone regeneration. Elements, v.3, p.393-399, 2007.[006] An ideal scaffold must satisfy several criteria to act effectively in bone regeneration, see Karageorgiou, V .; Kaplan, D. Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis. Biomaterials, v.26, p.5474-5491, 2005; Gauthier, O. et al. Macroporous biphasic calcium phosphate ceramics: influence of macropore diameter and macroporosity percentage on bone ingrowth. Biomaterials, v.11, n.3, p. 133-139, 1998; Salgado, A.J .; et al., Bone tissue engineering: state of the art and future trends. Macromolecular Bioscience, v.4, p.743-765, 2004; Chen Q. Z .; et al., 45S5 Bioglass®derived glass-ceramic scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials, v.27, p.24142425, 2006; Jones, J.R et al .; Bioactive glass scaffolds for bone regeneration. Elements, v.3, p.393-399, 2007.

[007] Tais critérios são:[007] Such criteria are:

ν' Ser produzido a partir de um material bioativo e reabsorvível;ν 'Be produced from a bioactive and resorbable material;

ν' Possuir excelente osteocondução, ou seja, capacidade de permitir a migração, aderência e proliferação das células, dando sequência à síntese da matriz óssea;ν 'Have excellent osteoconduction, that is, the ability to allow cell migration, adherence and proliferation, giving sequence to bone matrix synthesis;

ν' Apresentar osteoindução, ou seja, ser capaz de induzir a formação do tecido ósseo diretamente a partir de osteoblastos;ν 'Present osteoinduction, that is, be able to induce the formation of bone tissue directly from osteoblasts;

ν' Possuir estrutura altamente porosa e interconectada (porosidade > 70%, com poros interconectados > 150 pm);ν 'Have a highly porous and interconnected structure (porosity> 70%, with interconnected pores> 150 pm);

ν' Apresentar propriedades mecânicas adequadas (o mais próximo possível do osso hospedeiro);ν 'Present adequate mechanical properties (as close as possible to the host bone);

ν' Poder ser fabricado em formas complexas e irregulares.ν 'Can be manufactured in complex and irregular shapes.

[008] Outra característica desejável seria a opacidade aos raios-X diferente da do osso, de forma a permitir uma distinção radiográfica entre scaffold implantado e o novo tecido formado.[008] Another desirable characteristic would be the opacity to X-rays different from that of bone, in order to allow a radiographic distinction between implanted scaffold and the new tissue formed.

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 9/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 9/37

3/21 [009] Até o presente momento não existe um scaffold que satisfaça todos estes critérios. Os vidros e vitrocerâmicas bioativos (caso do Biosilicato, objeto do pedido brasileiro publicado Pl 03006441, das mesmas requerentes e aqui integralmente incorporado como referência) podem satisfazer os três primeiros critérios descritos acima: apresentam excelente bioatividade, podem apresentar solubilidade controlada e possuem osteocondução e osteoindução. Estas vantagens tornam o Biosilicato um material adequado para a fabricação de scaffolds.3/21 [009] To date, there is no scaffold that meets all these criteria. Bioactive glasses and glass-ceramics (case of Biosilicate, object of the published Brazilian application Pl 03006441, from the same applicants and fully incorporated here as reference) can satisfy the first three criteria described above: they present excellent bioactivity, they can present controlled solubility and have osteoconduction and osteoinduction . These advantages make Biosilicate a suitable material for making scaffolds.

[010] Dentre uma infinidade de materiais utilizados na síntese de scaffolds, os materiais mais utilizados são as cerâmicas de hidroxiapatita, P-TCP, a-TCP (fosfatos de tricálcio, na forma de cimentos) e polímeros como os poliácidos lácticas e glicólicos. No entanto, se pode também utilizar alguns vidros que possuem propriedades bioativas, sendo capazes de se ligar quimicamente ao tecido vivo. Os vidros bioativos possuem o maior nível de bioatividade dentre os materiais conhecidos, incluindo as cerâmicas bioativas. Isso significa que estes reagem com os tecidos vivos a uma taxa mais alta. [011] Por outro lado, os vidros bioativos possuem como desvantagens a baixa resistência mecânica e a baixa tenacidade à fratura. Por esse motivo, vidros bioativos são utilizados, até o momento, apenas na forma de grânulos.[010] Among a multitude of materials used in the synthesis of scaffolds, the most used materials are hydroxyapatite ceramics, P-TCP, a-TCP (tricalcium phosphates, in the form of cements) and polymers such as lactic and glycolic polyacids. However, it is also possible to use some glasses that have bioactive properties, being able to chemically bind to living tissue. Bioactive glasses have the highest level of bioactivity among known materials, including bioactive ceramics. This means that they react with living tissue at a higher rate. [011] On the other hand, bioactive glasses have the disadvantages of low mechanical resistance and low fracture toughness. For this reason, bioactive glasses are used, so far, only in the form of granules.

[012] De forma a contornar o problema relacionado à competência mecânica, pesquisas dos Requerentes levaram ao desenvolvimento de uma vitrocerâmica do sistema Na2o-CaO-SiOrP20s denominada Biosilicato, que possui propriedades mecânicas comparáveis às cerâmicas e, ao mesmo tempo, alta bioatividade (praticamente igual à dos biovidros dos quais derivam). Estas características fazem do Biosilicato um candidato extremamente interessante para estimular a regeneração óssea e sustentar o novo tecido ósseo formado na forma de scaffolds. Até o presente momento este material tem sido utilizado na forma de partículas micrométricas apenas no tratamento da hipersensibilidade dentinária.[012] In order to circumvent the problem related to mechanical competence, the Applicants' research led to the development of a glass ceramic of the Na2o-CaO-SiOrP20s system called Biosilicate, which has mechanical properties comparable to ceramics and, at the same time, high bioactivity (practically equal to that of the bioglasses from which they are derived). These characteristics make Biosilicate an extremely interesting candidate to stimulate bone regeneration and support the new bone tissue formed in the form of scaffolds. Until now this material has been used in the form of micrometric particles only in the treatment of dentin hypersensitivity.

[013] Os scaffolds podem ser fabricados a partir de inúmeros tipos de materiais, incluindo metais, polímeros, cerâmicas, ou ainda, compósitos destes. No caso de serem confeccionados a partir de materiais não reabsorvíveis como os metais, são empregados principalmente os aços inoxidáveis e as ligas de titânio.[013] Scaffolds can be manufactured from numerous types of materials, including metals, polymers, ceramics, or even composites thereof. If they are made from non-resorbable materials such as metals, stainless steels and titanium alloys are mainly used.

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 10/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 10/37

4/21 [014] Implantes metálicos usados para regeneração óssea são geralmente constituídos de duas camadas, sendo a parte interna de metal sólido, enquanto que partículas metálicas formam um recobrimento superficial poroso.4/21 [014] Metal implants used for bone regeneration are generally made up of two layers, the inner part of which is solid metal, while metallic particles form a porous surface covering.

[015] A espessura da camada porosa pode variar de poucos nanômetros até centenas de mícrons, dependendo da técnica de fabricação. Diferentes técnicas têm sido empregadas para a preparação do recobrimento poroso incluindo plasma-spraying, no caso de implantes com porosidade na faixa de 50-60% e tamanho de poros variando entre 200 e 400 pm, conforme Nishiguchi, S. et al. Alkali and heat-treated porous titanium for orthopedic implants. Journal of Biomedical Materiais Research, v.54, n.2, p.198-208, 2001. No caso de implantes com 35% de porosidade e tamanho de poros variando entre 50 e 200 pm, emprega-se também a sinterização, vide Pilliar, R. M.; Overview ofsurface variability ofmetallic endosseous dental implants: textured and porous surface-structured designs. Implant Dentistry, v.7, n.4, p.305-314, 1998.[015] The thickness of the porous layer can vary from a few nanometers to hundreds of microns, depending on the manufacturing technique. Different techniques have been used to prepare the porous coating, including plasma spraying, in the case of implants with porosity in the range of 50-60% and pore size varying between 200 and 400 pm, according to Nishiguchi, S. et al. Alkali and heat-treated porous titanium for orthopedic implants. Journal of Biomedical Materials Research, v.54, n.2, p.198-208, 2001. In the case of implants with 35% porosity and pore size varying between 50 and 200 pm, sintering is also used, see Pilliar, RM; Overview ofsurface variability ofmetallic endosseous dental implants: textured and porous surface-structured designs. Implant Dentistry, v.7, n.4, p.305-314, 1998.

[016] Outras técnicas incluem usinagem, ataque químico e jateamento, mas resultam em poros muito pequenos, vide Pilliar, R. M.; Overview of surtace variability of metallic endosseous dental implants: textured and porous surface-structured designs. Implant Dentistry, v.7, n.4, p.305-314, 1998.[016] Other techniques include machining, chemical attack and blasting, but result in very small pores, see Pilliar, R. M .; Overview of surtace variability of metallic endosseous dental implants: textured and porous surface-structured designs. Implant Dentistry, v.7, n.4, p.305-314, 1998.

[017] Exemplos de scaffolds metálicos completamente porosos são as malhas de titânio com porosidade de 86% e tamanho médio de poros de aproximadamente 250 pm, que foram usadas para reparar defeitos craniais, conforme os artigos de Van Den Dolder, J. et al. Bone tissue reconstruction using titanium fiber mesh combined with rat bone marrow stromal cells. Biomaterials, v.24, η. O, p.1745-1750, 2003 e Sikkavitsas, V. 1. et al. Influence of the in vitro culture period on the in vivo performance of cell/titanium bone tissue-engineered constructs using a rat cranial size defect model. Journal of Biomedical Materiais Research A, v.67, n.3, p.944-951, 2003. A maior vantagem dos metais em relação aos outros tipos de materiais é a sua excelente resistência mecânica. Todavia, os metais possuem como principal desvantagem o fato de serem quase inertes, ou seja, não são capazes de se ligar ao tecido ósseo ou promover sua regeneração. Além disso, há riscos de toxidez relacionados à acumulação de íons metálicos.[017] Examples of completely porous metal scaffolds are titanium meshes with porosity of 86% and average pore size of approximately 250 pm, which were used to repair cranial defects, according to the articles by Van Den Dolder, J. et al. Bone tissue reconstruction using titanium fiber mesh combined with rat bone marrow stromal cells. Biomaterials, v.24, η. O, p.1745-1750, 2003 and Sikkavitsas, V. 1. et al. Influence of the in vitro culture period on the in vivo performance of cell / titanium bone tissue-engineered constructs using a rat cranial size defect model. Journal of Biomedical Materials Research A, v.67, n.3, p.944-951, 2003. The greatest advantage of metals over other types of materials is their excellent mechanical resistance. However, the main disadvantage of metals is that they are almost inert, that is, they are not able to bind to bone tissue or promote its regeneration. In addition, there are toxicity risks related to the accumulation of metal ions.

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 11/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 11/37

5/21 [018] No caso dos polímeros, vários métodos têm sido desenvolvidos para gerar scaffolds altamente porosos, incluindo fiber bonding, colagem de solvente/lixiviação de material particulado (solvent casting/particulate leaching), gas foaming, freezedrying e separação de fases seguida de emulsificação, vide Hutmacher, D.W. Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage. Biomaterials, v.21, p.2529-2543, 2000. Uma grande desvantagem destes materiais quando implantados, contudo, é a excreção de produtos da degradação ácida (ou acídica) que podem levar a respostas inflamatórias, conforme os quatro artigos a seguir: Mikos, A.G.; e Temenoff, J.S.5/21 [018] In the case of polymers, several methods have been developed to generate highly porous scaffolds, including fiber bonding, solvent bonding / leaching of particulate material (solvent casting / particulate leaching), gas foaming, freezedrying and phase separation followed by emulsification, see Hutmacher, DW Scaffolds in tissue engineering bone and cartilage. Biomaterials, v.21, p.2529-2543, 2000. A major disadvantage of these materials when implanted, however, is the excretion of products of acidic (or acidic) degradation that can lead to inflammatory responses, according to the following four articles: Mikos, AG; and Temenoff, J.S.

[019] Formation of highly porous biodegradable scaffolds for tissue engineering. Electronic Journal of Biotechnology, v.3, n.2, p.1-5, 2000; Agrawal, C.M.; Ray, R.B. Biodegradable polymeric scaffolds for musculoskeletal tissue engineering. Journal of Biomedical Materiais Research, v. 55, n.2, p. 141-150, 2001; Maquet, V.; e Jerome, R. Design of macroporous biodegradable polymer scaffolds for cell transplantation.[019] Formation of highly porous biodegradable scaffolds for tissue engineering. Electronic Journal of Biotechnology, v.3, n.2, p.1-5, 2000; Agrawal, C.M .; Ray, R.B. Biodegradable polymeric scaffolds for musculoskeletal tissue engineering. Journal of Biomedical Materials Research, v. 55, n.2, p. 141-150, 2001; Maquet, V .; and Jerome, R. Design of macroporous biodegradable polymer scaffolds for cell transplantation.

[020] Materiais Science Forum, v.250, p.15-42, 1997 e Griffith, L. G. Polymeric biomaterials. Acta Materialia, v.48, n.1, p.263-277, 2000.[020] Materials Science Forum, v.250, p.15-42, 1997 and Griffith, L. G. Polymeric biomaterials. Acta Materialia, v.48, n.1, p.263-277, 2000.

[021] Outra limitação é a ausência de bioatividade, o que significa que estes polímeros não permitem a fixação do tecido ósseo em sua superfície. Além disso, todas estas técnicas requerem o uso de solventes orgânicos, que podem reduzir a habilidade das células em formar novos tecidos in vivo, vide Schliephake, H. et al. Enhancement of bone ingrowth into a porous hydroxyl-apatite matrix using a resorbable polylactic membrane: an experimental pilot study. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, v.52, n.1, p.57-63, 1994 e Mikos, A.G.; e Temenoff, J.S. Formation of highly porous biodegradable scaffolds for tissue engineering. Electronic Journal of Biotechnology, v.3, n.2, p.1-5, 2000.[021] Another limitation is the absence of bioactivity, which means that these polymers do not allow the attachment of bone tissue on its surface. In addition, all of these techniques require the use of organic solvents, which can reduce the ability of cells to form new tissues in vivo, see Schliephake, H. et al. Enhancement of bone ingrowth into a porous hydroxyl-apatite matrix using a resorbable polylactic membrane: an experimental pilot study. Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, v.52, n.1, p.57-63, 1994 and Mikos, A.G .; and Temenoff, J.S. Formation of highly porous biodegradable scaffolds for tissue engineering. Electronic Journal of Biotechnology, v.3, n.2, p.1-5, 2000.

[022] De acordo com Colombo, P. Conventional and novel processing methods for cellular ceramics. Philosophical Transactions of the Royal Society A, v .364, p. 109-124, 2006 e Studart, A. R. et al. Processing routes to macroporous ceramics: a review. Journal of the American Ceramic Society, v.89, n.6, p.1771-1789, 2006, dentre as várias técnicas de obtenção de cerâmicas macroporosas encontradas na literatura, destacam-se três: (a) o método da adição e eliminação de agentes porogênicos[022] According to Colombo, P. Conventional and novel processing methods for cellular ceramics. Philosophical Transactions of the Royal Society A, v. 364, p. 109-124, 2006 and Studart, A. R. et al. Processing routes to macroporous ceramics: a review. Journal of the American Ceramic Society, v.89, n.6, p.1771-1789, 2006, among the various techniques for obtaining macroporous ceramics found in the literature, three stand out: (a) the method of addition and elimination of porogenic agents

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 12/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 12/37

6/21 (sacrificial template method¹); (b) a técnica da réplica (também conhecida como “polymer sponge method”), (c) a técnica conhecida como direct foaming.6/21 (sacrificial template method ¹ ); (b) the replica technique (also known as the “polymer sponge method”), (c) the technique known as direct foaming.

[023] A primeira técnica (a) usualmente consiste na preparação de um compósito bifásico contendo uma matriz contínua de partículas cerâmicas precursoras e uma fase de sacrifício dispersa homogeneamente na matriz, que é posteriormente extraída para gerar poros na microestrutura.[023] The first technique (a) usually consists of the preparation of a biphasic composite containing a continuous matrix of precursor ceramic particles and a sacrifice phase dispersed homogeneously in the matrix, which is later extracted to generate pores in the microstructure.

[024] Camilo, C. C. Escafoldes para implantes ósseos em alumina/hidroxiapatita /biovidro: análises mecânicas e in vitro. 2006. 145f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2006, obteve scaffolds de alumina infiltrados com hidroxiapatita e Bioglass® através desta técnica. Inicialmente, a autora preparou uma barbotina contendo alumina e partículas de sacarose dispersas. Após a secagem da barbotina, o pó obtido foi prensado isostaticamente na forma de pastilhas. As pastilhas foram imersas em água para a remoção da sacarose e posteriormente sinterizadas a altas temperaturas (1400°C). Scaffolds com aproximadamente 70% de porosidade e resistência mecânica relativamente alta foram obtidos.[024] Camilo, C. C. Scarves for bone implants in alumina / hydroxyapatite / bioglass: mechanical and in vitro analyzes. 2006. 145f. Dissertation (Master in Mechanical Engineering) - São Carlos School of Engineering, University of São Paulo, São Carlos, 2006, obtained alumina scaffolds infiltrated with hydroxyapatite and Bioglass® through this technique. Initially, the author prepared a slip containing alumina and dispersed sucrose particles. After drying the slip, the obtained powder was pressed isostatically in the form of tablets. The tablets were immersed in water to remove sucrose and subsequently sintered at high temperatures (1400 ° C). Scaffolds with approximately 70% porosity and relatively high mechanical strength were obtained.

[025] Utilizando procedimento similar, Monaretti, F.H. Estudo de método e técnicas de manufatura de corpos porosos estruturais para engenharia de tecidos. 2005. 92f.[025] Using a similar procedure, Monaretti, F.H. Study of method and techniques of manufacturing porous structural bodies for tissue engineering. 2005. 92f.

[026] Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) de Mestrado, - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2005, obteve scaffolds de alumina utilizando o naftaleno como agente porogênico ao invés da sacarose.[026] Master's Dissertation (Master in Mechanical Engineering), - São Carlos School of Engineering, University of São Paulo, São Carlos, 2005, obtained scaffolds of alumina using naphthalene as a porogenic agent instead of sucrose.

[027] A técnica da réplica (b) consiste na imersão de uma espuma em uma barbotina contendo o material de interesse, ou seja, as partículas cerâmicas. Em seguida o corpo verde passa por um processo de queima, onde ocorre a eliminação do polímero e a sinterização do pó. Através desta técnica, Zhang, M.Q. et al. Preparation of porous hydroxyapatite scaffolds by combination of the gel-casting and polymer sponge methods. Biomaterials, v.24, n.19, p.3293-3302, 2003 produziram scaffolds de hidroxiapatita com porosidade variando entre 70-77%, sendo que os poros apresentavam tamanhos variando entre 200 e 400 pm.[027] The replica technique (b) consists of immersing a foam in a slip containing the material of interest, that is, the ceramic particles. Then the green body goes through a burning process, where the polymer is eliminated and the powder is sintered. Through this technique, Zhang, M.Q. et al. Preparation of porous hydroxyapatite scaffolds by combination of the gel-casting and polymer sponge methods. Biomaterials, v.24, n.19, p.3293-3302, 2003 produced hydroxyapatite scaffolds with porosity varying between 70-77%, with pores ranging in size from 200 to 400 pm.

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 13/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 13/37

7/21 [028] Apenas recentemente, a técnica da réplica foi utilizada por Chen, Q.Z. et al. 45S5 Bioglass®-derived glass-ceramic scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials, v.27, p.2414-2425, 2006 para a fabricação de scaffolds a partir do Bioglass®. Através desta técnica, os autores conseguiram obter com sucesso estruturas vitrocerâmicas altamente porosas, com porosidade de aproximadamente 90% e poros com diâmetro na faixa de 510-720 pm.7/21 [028] Only recently, the replica technique was used by Chen, Q.Z. et al. 45S5 Bioglass®-derived glass-ceramic scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials, v.27, p.2414-2425, 2006 for the manufacture of scaffolds from Bioglass®. Through this technique, the authors were able to successfully obtain highly porous glass-ceramic structures, with porosity of approximately 90% and pores with a diameter in the range of 510-720 pm.

[029] No caso do método de direct foaming (c), materiais porosos são produzidos através da incorporação de gases e/ou surfactantes em uma suspensão, que é subsequentemente ajustada para manter a estrutura de bolhas formada. Na maioria dos casos, as espumas consolidadas são sinterizadas a altas temperaturas.[029] In the case of the direct foaming method (c), porous materials are produced by incorporating gases and / or surfactants in a suspension, which is subsequently adjusted to keep the bubble structure formed. In most cases, consolidated foams are sintered at high temperatures.

[030] Ebaretonbofa, E. et al. High porosity hydroxyapatite foam scaffolds for bone substitute. Journal of Porous Materiais, v.9, n.4, p.257-263, 2002 obtiveram scaffolds de hidroxiapatita altamente porosos (porosidade > 90%) através deste método, porém, com baixa resistência mecânica (0,2 MPa) e poros pobremente interconectados.[030] Ebaretonbofa, E. et al. High porosity hydroxyapatite foam scaffolds for bone substitute. Journal of Porous Materiais, v.9, n.4, p.257-263, 2002 obtained highly porous hydroxyapatite scaffolds (porosity> 90%) through this method, however, with low mechanical resistance (0.2 MPa) and pores poorly interconnected.

[031] Tancred, D. C et al. Development of a new synthetic bone graft. Journal of Materiais Science: Materiais in Medicine, v.9, n.12, p.819- 823, 2004 descreveram um novo processo de obtenção de scaffolds, onde uma barbotina composta de hidroxiapatita (HA) e fosfato de tricálcio (TCP) é depositada em um molde negativo de cera. Após a secagem, a cera é removida e o scaffold cerâmico é queimado. Este método permitiu a obtenção, com reprodutibilidade, de estruturas com porosidade similar à do osso trabecular.[031] Tancred, D. C et al. Development of a new synthetic bone graft. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, v.9, n.12, p.819- 823, 2004 described a new process for obtaining scaffolds, where a slip composed of hydroxyapatite (HA) and tricalcium phosphate (TCP) is deposited in a negative wax mold. After drying, the wax is removed and the ceramic scaffold is burned. This method allowed the obtaining, with reproducibility, of structures with porosity similar to that of the trabecular bone.

[032] Como a maioria das cerâmicas baseadas em fosfatos de cálcio (HA, TCP, P-TCP, etc.) geralmente apresenta uma lenta cinética de ligação ao tecido ósseo e baixa taxa de reabsorção, scaffolds obtidos a partir de vidros tomaram-se uma alternativa promissora.[032] As most ceramics based on calcium phosphates (HA, TCP, P-TCP, etc.) generally have a slow kinetics of binding to bone tissue and a low rate of resorption, scaffolds obtained from glass have been taken a promising alternative.

[033] Scaffolds de vidros bicativos têm sido fabricados apenas a partir de técnicas solgel, gel-casting” e direct foaming, vide os artigos por Jones, J.R.; Boccaccini, A.R. Cellular ceramics in biomedical applications: tissue engineering. In: Scheffler M, Colombo P, editors. Cellular ceramics: structure, manufacturing, processing and applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KgaA; p. 550- 573, 2005 e[033] Beak glass scaffolds have only been manufactured using solgel, gel-casting and direct foaming techniques, see articles by Jones, J.R .; Boccaccini, A.R.Cellular ceramics in biomedical applications: tissue engineering. In: Scheffler M, Colombo P, editors. Cellular ceramics: structure, manufacturing, processing and applications. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co KgaA; P. 550-573, 2005 and

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 14/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 14/37

8/218/21

Jones, J.R.; Hench, L.L. Factors affecting the structure and properties ofbioactive foam scaffolds for tissue engineering. Journal of Biomedical Materiais Research B: Applied Biomaterials, v.68, p.36- 44, 2004.Jones, J.R .; Hench, L.L. Factors affecting the structure and properties ofbioactive foam scaffolds for tissue engineering. Journal of Biomedical Materials Research B: Applied Biomaterials, v.68, p.36- 44, 2004.

[034] Sepúlveda, P. e Hench, L.L. Synthesis of bioactive macroporous scaffolds. In: Congresso Brasileiro de Cerâmica, 45, 2001, Florianópolis. Anais. Florianópolis, 2001 obtiveram scaffolds através da adição de agentes espumantes durante a preparação via sol-gel de vidros, usando precursores alcóxidos. Três sistemas foram testados a fim de verificar a aplicabilidade desta rota de fabricação: S1O2, SiOrCaO e SiO2-CaO-P2O5. [035] Foram obtidos scaffolds cilíndricos de 25 x 20 mm contendo poros interconectados de 100-500 pm e poros nanométricos na faixa de 2-50 nm, inerentes ao processo sol-gel.[034] Sepúlveda, P. and Hench, L.L. Synthesis of bioactive macroporous scaffolds. In: Brazilian Ceramics Congress, 45, 2001, Florianópolis. Annals. Florianópolis, 2001 obtained scaffolds through the addition of foaming agents during preparation via glass sol-gel, using alkoxide precursors. Three systems were tested in order to verify the applicability of this manufacturing route: S1O2, SiOrCaO and SiO2-CaO-P2O5. [035] Cylindrical scaffolds of 25 x 20 mm were obtained containing interconnected pores of 100-500 pm and nanometric pores in the range of 2-50 nm, inherent to the sol-gel process.

[036] Navarro, M. et al. New macroporous calcium phosphate glass ceramic for guided bone regeneration. Biomaterials, v .25, p.4233-4241, 2004, descreveram um método de obtenção de vidros e vitrocerâmicas porosas do sistema P2Os-CaO-Na2O-TiO2. O método consiste na adição de um agente espumante (H2O2) em uma suspensão de partículas de vidro, seguida da secagem da suspensão e subsequente sinterização da estrutura porosa obtida.[036] Navarro, M. et al. New macroporous calcium phosphate glass ceramic for guided bone regeneration. Biomaterials, v .25, p.4233-4241, 2004, described a method of obtaining porous glasses and glass-ceramics from the P2Os-CaO-Na2O-TiO2 system. The method consists of the addition of a foaming agent (H2O2) in a suspension of glass particles, followed by drying of the suspension and subsequent sintering of the obtained porous structure.

[037] Ainda uma técnica aplicável à obtenção de scaffolds cerâmicos é a prototipagem rápida de cerâmica ou manufatura direta. Trata-se de uma técnica moderna que está em fase inicial de desenvolvimento. Além de possibilitar a criação de peças em um curto espaço de tempo torna possível a fabricação tridimensional de peças com a geometria que técnicas de manufatura convencionais não são capazes de efetuar. O processo de manufatura tridimensional engloba a fabricação de uma peça a partir de um modelo digital em CAD tridimensional. Este modelo é então dividido em camadas por um algoritmo de fatiamento, onde cada fatia possui aproximadamente 100 pm de espessura, gerando assim informações detalhadas sobre cada corte transversal que adicionados um a um gera o volume tridimensional.[037] Still a technique applicable to obtaining ceramic scaffolds is rapid prototyping of ceramics or direct manufacture. It is a modern technique that is in the early stages of development. In addition to enabling the creation of parts in a short time, it makes possible the three-dimensional manufacture of parts with the geometry that conventional manufacturing techniques are not capable of. The three-dimensional manufacturing process includes the manufacture of a part from a digital model in three-dimensional CAD. This model is then divided into layers by a slicing algorithm, where each slice is approximately 100 pm thick, thus generating detailed information about each cross section that added one by one generates the three-dimensional volume.

[038] Os principais métodos aplicados em cerâmica são citados a seguir:[038] The main methods applied in ceramics are mentioned below:

Z Laywise Slurry Deposition - LSD, onde uma barbotina de cerâmica com polímero polimerizável a laser é prototipada (ligando as partículas cerâmicas); em seguidaZ Laywise Slurry Deposition - LSD, where a ceramic slip with polymer polymerizable by laser is prototyped (linking the ceramic particles); then

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 15/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 15/37

9/21 o material não exposto ao laser é removido por lixiviação e o material conformado é sinterizado;9/21 the material not exposed to the laser is removed by leaching and the conformed material is sintered;

V Seletive Laser Sintering - SLS, quando pós cerâmicos (ou ligante entre os pós cerâmicos) são pré-sinterizados por incidência de laser;V Seletive Laser Sintering - SLS, when ceramic powders (or binder between ceramic powders) are pre-sintered by laser incidence;

V Suspension Deposition Modeling - SOM - baseada no princípio de adiçãosubtração onde um corpo poroso é preenchido com barbotinas cerâmicas tipo gel-casting e cimentos; a matriz polimérica (suporte) é removida posteriormente por degradação térmica;V Suspension Deposition Modeling - SOM - based on the principle of subtraction addition where a porous body is filled with gel-casting ceramic slip and cements; the polymeric matrix (support) is subsequently removed by thermal degradation;

S Fused Deposition Modelling - FDM, quando ocorre a extrusão em camadas de uma barbotina cerâmica que contém fase liquida solúvel, que se volatiliza parcialmente entre as deposições conferindo estabilidade dimensional e adesão com a camada subsequente;S Fused Deposition Modeling - FDM, when extrusion in layers of a ceramic slip containing soluble liquid phase occurs, which partially volatilizes between depositions, providing dimensional stability and adhesion with the subsequent layer;

V Thermojet, onde um substrato poroso em cera é manufaturado e preenchido com um cimento cerâmico. Após liga química do cimento a resina é removida por degradação térmica e o cimento cerâmico pode ser sinterizado;V Thermojet, where a porous wax substrate is manufactured and filled with ceramic cement. After chemical bonding of the cement, the resin is removed by thermal degradation and the ceramic cement can be sintered;

V Impressão 3D, que emprega o spray de ligante sobre pós cerâmicos; posteriormente a peça pode ser sinterizada; o método também se aplica à prensagem isostática para melhorar a densificação. A impressão tridimensional é potencialmente de grande interesse na área de biomateriais onde a presença de poros é desejável, bem como a morfologia, distribuição e interconexão dos poros. Nesta área os produtos em destaque são a alumina, a hidroxiapatita, a zircônia, e os cimentos baseados em apatita.V 3D printing, which uses the spray of binder on ceramic powders; later the part can be sintered; the method also applies to isostatic pressing to improve densification. Three-dimensional printing is potentially of great interest in the area of biomaterials where the presence of pores is desirable, as well as the morphology, distribution and interconnection of the pores. Featured products in this area are alumina, hydroxyapatite, zirconia, and apatite-based cements.

[039] Na literatura científica sobre o assunto destacam-se os seguintes documentos: Eanes, E.D. Crystal growth of mineral phases in skeletal tissues. Prog. Crystal Growth Charact., v.3, p.3-15, 1980; Gibson, L. Current status of calcium phosphate-based biomedical implant material in the USA. ln: www.medical-devices-faraday.com. 2003; Hübner, H.; Dõrre, E. Alumina: Processing, Properties, and Applications, Berlin, Springer-Verlag, 1984, Laqui, T. et ai, A. Microfabrication of dental root implants with a porous surface layer by microstereolithography. ln Proceedings of the 2nd International Conference on Advanced Research an Rapid Prototyping. Leiria, Portugal, p. 47-51.[039] In the scientific literature on the subject, the following documents stand out: Eanes, E.D. Crystal growth of mineral phases in skeletal tissues. Prog. Crystal Growth Charact., V.3, p.3-15, 1980; Gibson, L. Current status of calcium phosphate-based biomedical implant material in the USA. ln: www.medical-devices-faraday.com. 2003; Hübner, H .; Dõrre, E. Alumina: Processing, Properties, and Applications, Berlin, Springer-Verlag, 1984, Laqui, T. et al, A. Microfabrication of dental root implants with a porous surface layer by microstereolithography. ln Proceedings of the 2nd International Conference on Advanced Research an Rapid Prototyping. Leiria, Portugal, p. 47-51.

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 16/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 16/37

10/2110/21

2005, Wilson, C.E.; Design and fabrication of standardized hydroxyapatite scaffolds with a defined macro-architecture by rapid prototyping for bone-tissue-engineering research. In HA scaffolds for bone-tissue research. P123-132. 2003.2005, Wilson, C.E .; Design and fabrication of standardized hydroxyapatite scaffolds with a defined macro-architecture by rapid prototyping for bone-tissue-engineering research. In HA scaffolds for bone-tissue research. P123-132. 2003.

[040] Assim, todas as técnicas de obtenção de scaffolds empregando suspensões são aplicáveis às suspensões da invenção à base de Biosilicato.[040] Thus, all techniques for obtaining scaffolds using suspensions are applicable to the suspensions of the invention based on Biosilicate.

[041] A literatura de patentes cita os seguintes documentos sobre o assunto:[041] The patent literature cites the following documents on the subject:

[042] O pedido brasileiro publicado PI0509318-0 descreve um método de um dispositivo protético biologicamente ativo para a reconstrução do tecido ósseo; o processo consiste na fabricação de um molde negativo do defeito ósseo por prototipagem rápida e subsequente preenchimento do molde e obtenção de uma cerâmica sinterizada porosa; não há informação sobre a composição química do material cerâmico.[042] The published Brazilian application PI0509318-0 describes a method of a biologically active prosthetic device for the reconstruction of bone tissue; the process consists in the manufacture of a negative mold of the bone defect by rapid prototyping and subsequent filling of the mold and obtaining a porous sintered ceramic; there is no information on the chemical composition of the ceramic material.

[043] O pedido brasileiro publicado PI0204440-4 descreve um processo de obtenção de blocos porosos (scaffolds) ou grânulos utilizando fosfatos de cálcio na forma de pastas. [044] A patente PI9200074-6 descreve um processo de obtenção de material compósito para enxerto ósseo, consistindo de osso animal e colágeno.[043] The published Brazilian application PI0204440-4 describes a process for obtaining porous blocks (scaffolds) or granules using calcium phosphates in the form of pastes. [044] The patent PI9200074-6 describes a process for obtaining composite material for bone graft, consisting of animal bone and collagen.

[045] A patente PI9810693-7 descreve uma composição bioativa moldável que pode ser utilizada na reconstrução de tecidos; a composição inclui vidros bioativos, cerâmicas de fosfato de cálcio e/ou polissacarídeos, mas não inclui uma vitrocerâmica bioativa como o Biosilicato do presente pedido.[045] The patent PI9810693-7 describes a moldable bioactive composition that can be used in tissue reconstruction; the composition includes bioactive glasses, calcium phosphate ceramics and / or polysaccharides, but does not include a bioactive glass ceramic like the Biosilicate of the present application.

[046] O pedido brasileiro publicado PI0601618-9 descreve um processo de deposição de minerais em scaffolds porosos, mas não há informação sobre como ou a partir de que material os scaffolds são fabricados.[046] Published Brazilian order PI0601618-9 describes a process for depositing minerals in porous scaffolds, but there is no information on how or from what material scaffolds are made.

[047] A publicação internacional W002/067820A 1 intitulada Manufacture ofbone graft substitutes” descreve aparatos, métodos e composições para a manufatura de enxertos ósseos através da compactação de vários tipos de materiais na forma granular, formando estruturas tridimensionais mecanicamente competentes e que permitam o crescimento do tecido ósseo em seu interior. São utilizados materiais como o tecido ósseo alógeno (proveniente de um doador), materiais cerâmicos (hidroxiapatita, sulfato de cálcio, alumina, sílica, carbonato de cálcio, fosfato de cálcio, tartarato de cálcio ou[047] International publication W002 / 067820A 1 entitled Manufacture ofbone graft substitutes ”describes apparatus, methods and compositions for the manufacture of bone grafts by compacting various types of materials in granular form, forming mechanically competent three-dimensional structures that allow growth bone tissue inside. Materials such as allogeneic bone tissue (from a donor), ceramic materials (hydroxyapatite, calcium sulfate, alumina, silica, calcium carbonate, calcium phosphate, calcium tartrate or

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 17/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 17/37

11/21 vidro bioativo), materiais poliméricos (metilcelulose, carboximetilcelulose de sódio, hidropropilmetilcelulose, PLA, PGA, cera ou gelatina) matriz bovina desmineralizada ou uma mistura destes. A invenção ainda envolve a adição de agentes biológicos (antes e/ou após a granulação) como: fatores de crescimento (PDGF, TGF-b, IGF, FGF, BDGF e/ou proteínas morfogenéticas do osso), antibióticos (vancomicina, tobramicina e/ou gentamicina), sais (sal de estrôncio, sal de magnésio e sal de sódio), anestésicos (lidocaína ou bipivacaína) e também drogas anti-inflamatórias como a trometamina.11/21 bioactive glass), polymeric materials (methylcellulose, sodium carboxymethylcellulose, hydropropylmethylcellulose, PLA, PGA, wax or gelatin) demineralized bovine matrix or a mixture of these. The invention also involves the addition of biological agents (before and / or after granulation) such as: growth factors (PDGF, TGF-b, IGF, FGF, BDGF and / or bone morphogenetic proteins), antibiotics (vancomycin, tobramycin and / or gentamicin), salts (strontium salt, magnesium salt and sodium salt), anesthetics (lidocaine or bipivacaine) and also anti-inflammatory drugs such as tromethamine.

[048] O pedido publicado norte-americano US 2006198939A1 descreve um método de obtenção de escafoldes através do método da réplica, porém utilizando pós cerâmicos baseados em fosfatos de cálcio; além disso, os scaffolds de fosfato de cálcio obtidos são impregnados com polímeros biodegradáveis.[048] The published North American application US 2006198939A1 describes a method of obtaining scaphoid using the replica method, but using ceramic powders based on calcium phosphates; in addition, the calcium phosphate scaffolds obtained are impregnated with biodegradable polymers.

[049] Outras publicações são: W003026714A1, GB2454326; EP1731179; CN1528471 eUS 6.187.046.[049] Other publications are: W003026714A1, GB2454326; EP1731179; CN1528471 eUS 6,187,046.

[050] Desde 2001, pesquisas dos Requerentes foram dirigidas para o desenvolvimento de um material bioativo com características especialmente projetadas para a utilização no tratamento da hipersensibilidade dentinária, mas que não apresentasse as desvantagens dos biovidros para incorporação em produtos de higiene oral. Como resultado foram obtidos vitrocerâmicos em pó, que apresentam distribuição de tamanho de partículas e nível de bioatividade adequados para utilização no tratamento da hipersensibilidade dentinária, denominada Biosilicato (publicação internacional W02004074199A1 e pedido publicado brasileiro PI03006441).[050] Since 2001, Applicants' research has been directed towards the development of a bioactive material with characteristics specially designed for use in the treatment of dentin hypersensitivity, but which does not present the disadvantages of bio-glass for incorporation in oral hygiene products. As a result, powdered glass-ceramics were obtained, which have a particle size distribution and bioactivity level suitable for use in the treatment of dentin hypersensitivity, called Biosilicate (international publication W02004074199A1 and Brazilian published order PI03006441).

[051] O termo Biosilicato vem desde então sendo empregado para designar vitrocerâmicos pertencentes a essa classe de materiais. Esse termo, quando utilizado no singular, designa uma composição em particular.[051] The term Biosilicate has since been used to designate glass ceramics belonging to this class of materials. This term, when used in the singular, designates a particular composition.

[052] A publicação internacional W02004074199A1 intitulada Processo de preparação de biosilicatos particulados bioativos e reabsorvíveis, composições para preparar ditos biosilicatos, biosilicatos particulados bioativos e reabsorvíveis e uso dos mesmos no tratamento de afecções bucais descreve a obtenção do Biosilicato, incluindo composições químicas do vidro e os tratamentos térmicos envolvidos, reivindicando o uso deste material na forma de pó em tratamentos odontológicos. A publicação em[052] The international publication W02004074199A1 entitled Process for the preparation of bioactive and resorbable particulate biosilicates, compositions for preparing said bioactive and resorbable biosilicates, and their use in the treatment of oral conditions describes the obtaining of the Biosilicate, including chemical compositions of glass and the thermal treatments involved, claiming the use of this material in the form of powder in dental treatments. The publication in

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 18/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 18/37

12/21 questão não reivindica a utilização do Biosilicato para qualquer outra aplicação que não seja odontológica.The question 12/21 does not claim the use of Biosilicate for any application other than dental.

[053] O Biosilicato possui características especiais que o coloca em grande vantagem em relação aos compostos atuais para o tratamento da hipersensibilidade dentinária. Por ser totalmente cristalino, apresenta como vantagem sobre os vidros bioativos a possibilidade de obtenção de partículas mais regulares, menos abrasivas e desprovidas de superfícies cortantes que podem ser agressivas para o tecido gengival e para as mucosas.[053] Biosilicate has special characteristics that put it at a great advantage over current compounds for the treatment of dentin hypersensitivity. As it is totally crystalline, it has the advantage over bioactive glasses the possibility of obtaining more regular particles, less abrasive and devoid of sharp surfaces that can be aggressive to the gingival tissue and mucous membranes.

[054] Em 11 de setembro de 2003, foi aprovado o projeto Avaliação clínica da eficácia do Biosilicato no tratamento da hipersensibilidade dentinária (Proc. N. 2003.1.654.58.7) no Comitê de Ética em Pesquisa da Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto (FORP - USP) para a aplicação do Biosilicato em seres humanos.[054] On September 11, 2003, the project Clinical evaluation of the efficacy of Biosilicate in the treatment of dentin hypersensitivity (Proc. N. 2003.1.654.58.7) was approved by the Research Ethics Committee of the Faculty of Dentistry of Ribeirão Preto ( FORP - USP) for the application of Biosilicate in humans.

[055] Nestes testes, o Biosilicato mostrou excelentes resultados, eliminando completamente a hipersensibilidade dentinária da grande maioria dos pacientes em poucas aplicações, de acordo com as metodologias de aplicação utilizadas.[055] In these tests, Biosilicate showed excellent results, completely eliminating the dentin hypersensitivity of the vast majority of patients in a few applications, according to the application methodologies used.

[056] Em um recente estudo por Moura, J. et al. In vitro osteogenesis on a highly bioactive glass-ceramic (Biosilicate®). Journal of Biomedical Materiais Research A, v. 82, p. 545-557, 2007, o Biosilicato e o Bioglass® foram submetidos a uma cultura osteogênica de células ósseas com a finalidade de avaliar comparativamente suas propriedades.[056] In a recent study by Moura, J. et al. In vitro osteogenesis on a highly bioactive glass-ceramic (Biosilicate®). Journal of Biomedical Materials Research A, v. 82, p. 545-557, 2007, Biosilicate and Bioglass® were submitted to an osteogenic culture of bone cells in order to comparatively evaluate their properties.

[057] Foi observado que, embora ambos os materiais tenham induzido osteogênese in vitro, áreas significativamente maiores de matriz óssea calcificada foram formadas na superfície do Biosilicato. Os autores sugeriram ainda que estes resultados indicam que o Biosilicato é um material osteoindutivo, possuindo um nível de bioatividade maior do que as vitrocerâmicas de apatita comerciais, e similar ao golden standard Bioglass® 45S5. Esta característica vem confirmar, mais uma vez, que o Biosilicato é um candidato potencial para o desenvolvimento de scaffolds para uso como enxerto ósseo.[057] It was observed that, although both materials induced osteogenesis in vitro, significantly larger areas of calcified bone matrix were formed on the surface of the Biosilicate. The authors also suggested that these results indicate that Biosilicate is an osteoinductive material, having a higher bioactivity level than commercial apatite glass-ceramics, and similar to the golden standard Bioglass® 45S5. This characteristic confirms, once again, that Biosilicate is a potential candidate for the development of scaffolds for use as a bone graft.

[058] Já foram obtidos resultados sobre scaffolds fabricados a partir do Biosilicato como detalhado no artigo por Rennó, A. C. M.; et al., Effect of 830 nm laser phototherapy on[058] Results have already been obtained on scaffolds manufactured from Biosilicate as detailed in the article by Rennó, A. C. M .; et al., Effect of 830 nm laser phototherapy on

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 19/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 19/37

13/21 osteoblasts grown in vitro on Biosilicate scaffolds. Photomedicine & Laser Surgery, v. 12, p. 124, 2009.13/21 osteoblasts grown in vitro on Biosilicate scaffolds. Photomedicine & Laser Surgery, v. 12, p. 124, 2009.

[059] Assim, seria interessante que a técnica dispusesse de processos de obtenção de scaffolds a partir de suspensões de uma vitrocerâmica altamente cristalina e bioativa como o Biosilicato para aplicação em enxertos ósseos, já que o mercado ainda não dispõe de scaffolds com a elevada bioatividade requerida por esses artigos.[059] Thus, it would be interesting if the technique had processes for obtaining scaffolds from suspensions of a highly crystalline and bioactive glass-ceramic such as Biosilicate for application in bone grafts, since the market does not yet have scaffolds with high bioactivity required by those articles.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [060] De modo amplo, as suspensões da invenção para preparação de enxertos ósseos (scaffolds) à base de Biosilicato compreendem, em uma modalidade, em relação ao volume total da suspensão, de 10-50% de sólidos sendo estes sólidos constituídos de 50 a 98% de agente porogênico e de 2 a 50% de Biosilicato e de 50 a 90% de líquidos, sendo estes líquidos constituídos de 0,5-15% de ligante e de 85 a 99,5% de meio líquido.SUMMARY OF THE INVENTION [060] In general, the suspensions of the invention for the preparation of bone grafts (scaffolds) based on Biosilicate comprise, in an embodiment, in relation to the total volume of the suspension, of 10-50% of solids, these being solids consisting of 50 to 98% porogenic agent and 2 to 50% Biosilicate and 50 to 90% liquids, these liquids consisting of 0.5-15% binder and 85 to 99.5% liquid medium .

[061] As suspensões/composições compreendendo os materiais de partida citados são processadas através de técnicas de a) adição e eliminação de agentes porogênicos, (b) réplica (c) direct foaming e (d) prototipagem rápida em cerâmica.[061] The suspensions / compositions comprising the aforementioned starting materials are processed using techniques of a) addition and removal of porogenic agents, (b) replication (c) direct foaming and (d) rapid prototyping in ceramics.

[062] No processo de preparação de scaffolds por adição e eliminação de agentes porogênicos, o ligante, meio líquido e Biosilicato são combinados nas proporções adequadas e a suspensão obtida é submetida a moagem, após o que é adicionado o agente porogênico. Após mistura e homogeneização a suspensão é seca, peneirada e o pó obtido é conformado sob pressão. O objeto formado em qualquer formato útil para a finalidade desejada é então queimado (sinterizado) para produzir o enxerto ósseo ou scaffold. Nesta etapa o agente porogênico é eliminado através de queima, e uma estrutura porosa própria para uso como scaffold é obtida. O scaffold é recuperado para uso como enxerto ósseo.[062] In the process of preparing scaffolds by adding and removing porogenic agents, the binder, liquid medium and Biosilicate are combined in the appropriate proportions and the obtained suspension is subjected to grinding, after which the porogenic agent is added. After mixing and homogenization the suspension is dried, sieved and the powder obtained is formed under pressure. The object formed in any format useful for the desired purpose is then burned (sintered) to produce the bone graft or scaffold. In this step, the porogenic agent is eliminated by burning, and a porous structure suitable for use as a scaffold is obtained. The scaffold is recovered for use as a bone graft.

[063] Quando as suspensões de Biosilicato são processadas pelo método da réplica, uma espuma, como de poliuretano (PU) é impregnada com uma suspensão contendo partículas cerâmicas, de modo a produzir um material macroporoso exibindo a mesma morfologia do material poroso original. Posteriormente, a espuma impregnada é pressionada entre duas peneiras metálicas, de maneira a remover o excesso da[063] When Biosilicate suspensions are processed by the replica method, a foam, such as polyurethane (PU) is impregnated with a suspension containing ceramic particles, in order to produce a macroporous material exhibiting the same morphology as the original porous material. Subsequently, the impregnated foam is pressed between two metal sieves, in order to remove excess

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 20/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 20/37

14/21 suspensão e evitar a formação de células fechadas. A secagem da espuma ocorre à temperatura ambiente por 12 horas. A abertura de células pode ser controlada utilizando-se uma espuma com as características desejadas e pelo número de vezes em que esta espuma é impregnada com a suspensão de Biosilicato.14/21 suspension and avoid the formation of closed cells. The foam dries at room temperature for 12 hours. The opening of cells can be controlled using a foam with the desired characteristics and the number of times this foam is impregnated with the Biosilicate suspension.

[064] Já quando os scaffolds de Biosilicato são processados pelo método direct foaming, um gás (podendo ser ar) é introduzido na suspensão de Biosilicato contendo um ou mais surfactantes; este processo é seguido de secagem e queima da suspensão.[064] When the Biosilicate scaffolds are processed by the direct foaming method, a gas (which may be air) is introduced into the Biosilicate suspension containing one or more surfactants; this process is followed by drying and burning the suspension.

[065] E quando as suspensões de Biosilicato são processadas pelo método de prototipagem rápida, podem ser empregadas as técnicas de Laywise Slurry Deposition, SDM e Fused Deposition Modelling, Thermojet e Impressão 3D.[065] And when Biosilicate suspensions are processed by the rapid prototyping method, Laywise Slurry Deposition, SDM and Fused Deposition Modeling, Thermojet and 3D Printing techniques can be used.

[066] Os scaffolds da invenção compreendem, portanto, materiais obtidos a partir de vitrocerâmicas altamente cristalinas e bioativas, o Biosilicato. Os scaffolds apresentam porosidade total variando entre 65 -95% (macroporosidade na faixa 60 - 90%) e tamanho médio de poros entre 100 e 600 pm quando as suspensões ou barbotinas derivam da adição de agentes porogênicos.[066] The scaffolds of the invention therefore comprise materials obtained from highly crystalline and bioactive glass-ceramics, the Biosilicate. The scaffolds have total porosity varying between 65 -95% (macroporosity in the range 60 - 90%) and average pore size between 100 and 600 pm when suspensions or slips are derived from the addition of porogenic agents.

[067] Já os scaffolds da invenção obtidos pelo método da réplica possuem uma estrutura celular similar à do osso trabecular, com poros interconectados na faixa de 100 - 1200 pm e porosidade total de 70 a 98%.[067] The scaffolds of the invention obtained by the replication method have a cellular structure similar to that of trabecular bone, with interconnected pores in the range of 100 - 1200 pm and total porosity from 70 to 98%.

[068] Assim, independentemente do processo utilizado na obtenção dos scaffolds à base de Biosilicato - via agente porogênico, réplica, direct foaming ou prototipagem rápida - as características descritas acima de porosidade total e tamanho de poros serão adequadas para o uso final pretendido.[068] Thus, regardless of the process used to obtain Biosilicate-based scaffolds - via porogenic agent, replica, direct foaming or rapid prototyping - the characteristics described above of total porosity and pore size will be suitable for the intended end use.

[069] Assim, a invenção provê suspensões à base de Biosilicato, meio líquido, ligante e agente porogênico processadas para obtenção dos scaffolds nos formatos adequados para as diversas finalidades.[069] Thus, the invention provides suspensions based on Biosilicate, liquid medium, binder and porogenic agent processed to obtain scaffolds in formats suitable for different purposes.

[070] A invenção provê igualmente suspensões à base de Biosilicato para serem processadas pelo método de réplica.[070] The invention also provides suspensions based on Biosilicate to be processed by the replication method.

[071] A invenção provê também suspensões à base de Biosilicato para serem processadas pelo método de direct foaming.[071] The invention also provides suspensions based on Biosilicate to be processed by the method of direct foaming.

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 21/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 21/37

15/21 [072] A invenção provê também suspensões à base de Biosilicato para serem processadas pelo método de prototipagem rápida.15/21 [072] The invention also provides suspensions based on Biosilicate to be processed by the rapid prototyping method.

[073] A invenção provê também scaffolds aplicáveis em engenharia de tecidos obtidos a partir de vitrocerâmicas altamente cristalinas e bioativas - o Biosilicato.[073] The invention also provides scaffolds applicable to tissue engineering obtained from highly crystalline and bioactive glass-ceramics - the Biosilicate.

[074] A invenção provê também scaffolds que em testes de osteogênese in vitro formam áreas significativamente maiores de matriz óssea calcificada na superfície do Biosilicato em comparação com vitrocerâmicas de apatita comerciais.[074] The invention also provides scaffolds that in in vitro osteogenesis tests form significantly larger areas of calcified bone matrix on the surface of the Biosilicate compared to commercial apatite glass ceramics.

[075] A invenção provê ainda scaffolds à base de Biosilicato, um material osteoindutivo.[075] The invention also provides scaffolds based on Biosilicate, an osteoinductive material.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [076] A invenção será descrita em uma realização preferencial, assim, para melhor entendimento serão feitas referências ao fluxograma e às figuras:DESCRIPTION OF THE FIGURES [076] The invention will be described in a preferred embodiment, thus, for better understanding, references will be made to the flowchart and figures:

V Figura 1: fluxograma simplificado de uma modalidade de obtenção do scaffold da invenção, via adição de agente porogênico.V Figure 1: simplified flowchart of a method of obtaining the scaffold of the invention, via the addition of a porogenic agent.

V Figura 2: representação da composição geral das suspensões da invenção processadas pelo método via adição de agente porogênico.V Figure 2: representation of the general composition of the suspensions of the invention processed by the method via the addition of porogenic agent.

V Figura 3: gráfico de estágios de queima das pastilhas para a obtenção de scaffolds, onde Ta: Temperatura ambiente; Tr1: Temperatura de remoção do agente porogênico ou da espuma de PU; Tr2: Temperatura de remoção do ligante; Ts: Temperatura de sinterização do scaffold.V Figure 3: graph of burning stages of the tablets to obtain scaffolds, where Ta: Ambient temperature; Tr1: Temperature of removal of the porogenic agent or PU foam; Tr2: Binder removal temperature; Ts: Scaffold sintering temperature.

V Figura 4: conjunto de micrografias MEV para os scaffolds obtidos por adição de agente porogênico. Os agentes porogênicos são amido de mandioca (Fig. 4A e 4B) e negro de fumo (Fig. 4C e 4D) como agentes porogênicos. As figuras 4A e 4C são imagens da superfície de fratura dos scaffolds. As Figuras 4B e a 4C são imagens dos scaffolds embutidos em resina epóxi. Figura 4A: ampliação de 150 vezes; Figura 4B: ampliação 30 de vezes; Figura 4C: ampliação 60 de vezes; Figura 4D: ampliação 40 de vezes.V Figure 4: set of SEM micrographs for the scaffolds obtained by adding a porogenic agent. Porogenic agents are cassava starch (Fig. 4A and 4B) and carbon black (Fig. 4C and 4D) as porogenic agents. Figures 4A and 4C are images of the scaffolder's fracture surface. Figures 4B and 4C are images of the scaffolds embedded in epoxy resin. Figure 4A: 150 times magnification; Figure 4B: magnification 30 times; Figure 4C: 60-fold magnification; Figure 4D: 40 times magnification.

V Figura 5: conjunto de micrografias de MEV para os scaffolds obtidos pelo método da réplica. A estrutura revelada por essas micrografias assemelha-se ao osso trabecular e possuem porosidade total maior que 90 % e tamanho de porosV Figure 5: set of SEM micrographs for the scaffolds obtained by the replica method. The structure revealed by these micrographs is similar to the trabecular bone and has total porosity greater than 90% and pore size

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 22/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 22/37

16/21 maiores que 400 pm. Figura 5A: ampliação de 20 vezes; Figura 5B: ampliação de 60 vezes.16/21 greater than 400 pm. Figure 5A: 20 times magnification; Figure 5B: 60 times magnification.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [077] A invenção é dirigida para a obtenção de enxertos ósseos ou scaffolds a partir de suspensões (Fig. 2) à base de uma vitrocerâmica bioativa, o Biosilicato, as suspensões sendo processadas de diversas maneiras para a obtenção do produto final no formato adequado para a aplicação final desejada.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [077] The invention is directed to obtaining bone grafts or scaffolds from suspensions (Fig. 2) based on a bioactive glass ceramic, the Biosilicate, the suspensions being processed in different ways to obtain the product in the appropriate format for the desired final application.

[078] No decorrer do presente relatório, o termo suspensão pode significar composição, conforme o método usado para a obtenção dos scaffolds.[078] Throughout this report, the term suspension can mean composition, according to the method used to obtain the scaffolds.

[079] Portanto, um primeiro aspecto da invenção são as suspensões contendo o Biosilicato. Um segundo aspecto da invenção são os enxertos ósseos ou scaffolds obtidos, de propriedades mecânicas superiores e elevada bioatividade. Ainda um terceiro aspecto são os processos que, aplicados às ditas suspensões de Biosilicato, permitem a obtenção dos ditos scaffolds (S). Os enxertos ósseos ou scaffolds (S) da invenção são obtidos a partir de suspensões de Biosilicato (B). O Biosilicato (B) é uma vitrocerâmica bioativa, objeto do pedido brasileiro Pl 0306441, dos mesmos requerentes, e aqui integralmente incorporado como referência.[079] Therefore, a first aspect of the invention is suspensions containing the Biosilicate. A second aspect of the invention is the bone grafts or scaffolds obtained, with superior mechanical properties and high bioactivity. Still a third aspect are the processes that, applied to said suspensions of Biosilicate, allow to obtain said scaffolds (S). The bone grafts or scaffolds (S) of the invention are obtained from suspensions of Biosilicate (B). Biosilicate (B) is a bioactive glass ceramic, object of the Brazilian application Pl 0306441, from the same applicants, and here incorporated in full by reference.

[080] Para as finalidades da invenção, o Biosilicato (B) em pó utilizado nos testes de sinterização e na manufatura de scaffolds (S) apresenta distribuição de tamanho de partículas variando de 0,1 a 30 pm. Sendo possível controlar a velocidade de reabsorção do scaffold pela distribuição de tamanho de partículas do pó de Biosilicato (B).[080] For the purposes of the invention, the powdered Biosilicate (B) used in sintering tests and in the manufacture of scaffolds (S) has a particle size distribution ranging from 0.1 to 30 pm. It is possible to control the speed of resorption of the scaffold by the particle size distribution of the Biosilicate powder (B).

[081] De acordo com os resultados de porosidade e densidade aparente, a melhor temperatura de sinterização para o Biosilicato (B) está na faixa de 900-1200°C por 30 min a 12h.[081] According to the results of porosity and apparent density, the best sintering temperature for Biosilicate (B) is in the range of 900-1200 ° C for 30 min to 12h.

[082] Os agentes porogênicos (AP) utilizados para compor as suspensões no caso do método de obtenção de scaffolds (S) via eliminação desses agentes compreende uma grande variedade de materiais, empregada na fabricação de cerâmicas macroporosas, incluindo materiais orgânicos naturais e sintéticos, líquidos, sais e até mesmo metais. Idealmente os agentes porogênicos (AP) devem possuir baixo coeficiente de expansão[082] The porogenic agents (AP) used to compose the suspensions in the case of the method of obtaining scaffolds (S) via the elimination of these agents comprises a wide variety of materials, used in the manufacture of macroporous ceramics, including natural and synthetic organic materials, liquids, salts and even metals. Ideally, porogenic agents (AP) should have a low expansion coefficient

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 23/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 23/37

17/21 térmica, ser facilmente removíveis, não gerar gases tóxicos e não deixar resíduos que possam afetar negativamente a bioatividade do material. O agente porogênico (AP) utilizado não é crítico, uma infinidade desses agentes sendo útil para as finalidades da invenção. Seja pela facilidade de remoção a altas temperaturas e/ou facilidade de geração de poros grandes no material final, os agentes porogênicos (AP) não limitativos utilizados na invenção são selecionados dentre naftaleno (P.A.), amido de milho, amido de mandioca, microesferas de polietileno e negro de fumo granulado.17/21 thermal, be easily removable, do not generate toxic gases and do not leave residues that could negatively affect the bioactivity of the material. The porogenic agent (AP) used is not critical, a multitude of these agents being useful for the purposes of the invention. Whether due to the ease of removal at high temperatures and / or the ease of generating large pores in the final material, the non-limiting porogenic agents (AP) used in the invention are selected from naphthalene (PA), corn starch, cassava starch, microspheres of polyethylene and granulated carbon black.

[083] De forma a garantir a obtenção de poros maiores do que 1500 pm, o que corresponde ao tamanho mínimo necessário para permitir a vascularização do scaffold (S), são utilizadas partículas de agente porogênico (AP) entre 150 e 1300 pm. Para a separação da faixa granulométrica de interesse, os agentes porogênicos (AP) permanecem em agitador de peneiras elétricas por 15-120 minutos.[083] In order to guarantee the obtaining of pores larger than 1500 pm, which corresponds to the minimum size necessary to allow vascularization of the scaffold (S), particles of porogenic agent (AP) between 150 and 1300 pm are used. For the separation of the particle size range of interest, the porogenic agents (AP) remain in an electric sieve shaker for 15-120 minutes.

[084] O tamanho médio de poros e a porosidade total do produto final podem ser controlados pela quantidade e distribuição de tamanho de partículas do agente porogênico (AP) utilizado. Por outro lado, é possível controlar a velocidade de reabsorção do scaffold (S) pela distribuição de tamanho de partículas do pó de Biosilicato (B).[084] The average pore size and total porosity of the final product can be controlled by the quantity and particle size distribution of the porogenic agent (AP) used. On the other hand, it is possible to control the speed of resorption of the scaffold (S) by the particle size distribution of the Biosilicate powder (B).

[085] As suspensões (SS) da invenção à base de Biosilicato (B) contêm, como porção líquida (PL), um ligante (L) e um meio líquido (ML). Ligantes (L) úteis para as finalidades da invenção são selecionados dentre acetato de polivinila (PVA), álcool polivinílico (PVAL), látex ou polivinil butiral (PVB), dextrina, lignossulfonato, bentonita, melaço de cana. Meios líquidos (ML) úteis são selecionados dentre água, álcool metílico, álcool etílico, álcool isopropilico, álcoois em C1-C3, cetonas em C3-C5.[085] The suspensions (SS) of the invention based on Biosilicate (B) contain, as a liquid portion (PL), a binder (L) and a liquid medium (ML). Binders (L) useful for the purposes of the invention are selected from polyvinyl acetate (PVA), polyvinyl alcohol (PVAL), latex or polyvinyl butyral (PVB), dextrin, lignosulfonate, bentonite, cane molasses. Useful liquid media (ML) are selected from water, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, C1-C3 alcohols, C3-C5 ketones.

[086] As suspensões de partículas (Fig. 2) ou barbotinas à base de Biosilicato (B) conforme utilizadas no método via agentes porogênicos (AP) são definidas a seguir. [087] As suspensões contêm de 10 a 50% vol. de sólidos (S1) e de 50 a 90% vol. de líquidos (L2), mais especificamente, de 20 a 50% vol. de sólidos e de 50 a 80% vol. de líquidos. A parte relativa aos sólidos (S1) é composta por 2-50% vol. de Biosilicato (B) e por 50-98% vol. de um agente porogênico (AP), mais especificamente, por 10-40% vol. de Biosilicato (B) e 60-90% vol. de agente porogênico (AP). A parte relativa ao líquido[086] The suspensions of particles (Fig. 2) or slip based on Biosilicate (B) as used in the method via porogenic agents (AP) are defined below. [087] The suspensions contain 10 to 50% vol. solids (S1) and 50 to 90% vol. of liquids (L2), more specifically, from 20 to 50% vol. of solids and 50 to 80% vol. of liquids. The part related to solids (S1) is composed of 2-50% vol. of Biosilicate (B) and by 50-98% vol. of a porogenic agent (AP), more specifically, by 10-40% vol. of Biosilicate (B) and 60-90% vol. porogenic agent (AP). The liquid part

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 24/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 24/37

18/21 (L2) é composta por 0,5-15% vol., mais especificamente 1-10% vol. de um ligante (L) (definido anteriormente, no presente relatório), e por 85-99,5% vol., mais especificamente 90-99% vol. de um meio líquido (ML), igualmente definido anteriormente.18/21 (L2) is composed of 0.5-15% vol., More specifically 1-10% vol. of a binder (L) (defined earlier in this report), and by 85-99.5% vol., more specifically 90-99% vol. of a liquid medium (ML), also defined above.

[088] Conforme o fluxograma (Fig. 1), ilustrativo da modalidade da invenção para obtenção de enxertos ósseos através do método de adição de agentes porogênicos: é preparada (E110) uma suspensão (SS) contendo ligante (L), meio líquido (ML) e Biosilicato (B). Em seguida, é efetuada moagem (E120) da suspensão (SS) preparada, em moinho pulverizador (ou moinho de bolas), utilizando meios de moagem que podem ser de ágata, alumina e/ou zircônia. O tempo de moagem varia entre 1 e 12 horas. A moagem é seguida pela adição (E130) de agente porogênico (AP). Em seguida, os meios de moagem são removidos e é efetuada mistura (E140) de ligante (L) + meio líquido (ML) + Biosilicato (B) + agente porogênico (AP) por tempos variando de 1 a 60 min. Então, a suspensão contendo o agente porogênico é seca (E150) a temperatura ambiente por 12h ou em estufa por 30 min. a 6h. O pó granulado do resultante da secagem da suspensão é submetido a peneiramento (E160), sendo a granulometria do pó é função da granulometria do agente porogênico (AP). Então, o pó granulado é conformado (E170) por duas etapas de prensagem: (1) a primeira etapa sendo prensagem uniaxial ou biaxial, realizada a baixas pressões (10-50 MPa) para evitar fratura e/ou deformação excessiva dos agente porogênico; (2) prensagem isostática, a pressões mais altas (50-300 MPa) para melhorar o empacotamento do Biosilicato (B) sem que ocorra a fratura/deformação do agente porogênico (AP), o que leva a propriedades mecânicas superiores dos scaffolds (S). A prensagem permite a obtenção de corpos com geometrias variadas conforme o uso final desejado. Os corpos conformados são submetidos à etapa de queima (E180), realizada em diferentes estágios: (1) aquecimento do corpo a taxas lentas (0,5-3°C/min) até a temperatura (entre 90 e 800°C) adequada para a remoção do agente porogênico (AP); (2) tempo de patamar de 30 min a 6 horas nesta temperatura; (3) aquecimento do corpo resultante em (2) até a temperatura adequada para a remoção do ligante (200-800°C), usando taxas de aquecimento entre 0,5-3°C/min; (4) tempo de patamar de 30 min a 4 horas[088] According to the flowchart (Fig. 1), illustrative of the modality of the invention for obtaining bone grafts through the method of adding porogenic agents: a suspension (SS) containing (ligand) (L), liquid medium ( ML) and Biosilicate (B). Then, the prepared suspension (SS) is milled (E120) in a spray mill (or ball mill), using grinding media that can be agate, alumina and / or zirconia. The grinding time varies between 1 and 12 hours. The grinding is followed by the addition (E130) of porogenic agent (AP). Then, the grinding media are removed and a mixture (E140) of binder (L) + liquid medium (ML) + Biosilicate (B) + porogenic agent (AP) is made for times varying from 1 to 60 min. Then, the suspension containing the porogenic agent is dried (E150) at room temperature for 12h or in an oven for 30 min. at 6am. The granulated powder resulting from drying the suspension is subjected to sieving (E160), the granulometry of the powder depending on the granulometry of the porogenic agent (AP). Then, the granulated powder is formed (E170) by two pressing stages: (1) the first stage being uniaxial or biaxial pressing, performed at low pressures (10-50 MPa) to avoid fracture and / or excessive deformation of the porogenic agents; (2) isostatic pressing, at higher pressures (50-300 MPa) to improve the packaging of the Biosilicate (B) without causing the fracture / deformation of the porogenic agent (AP), which leads to superior mechanical properties of the scaffolds (S ). Pressing allows the obtainment of bodies with varied geometries according to the desired end use. The shaped bodies are subjected to the firing step (E180), carried out in different stages: (1) heating the body at slow rates (0.5-3 ° C / min) until the appropriate temperature (between 90 and 800 ° C) for the removal of the porogenic agent (AP); (2) landing time from 30 min to 6 hours at this temperature; (3) heating the resulting body in (2) to the appropriate temperature for removing the binder (200-800 ° C), using heating rates between 0.5-3 ° C / min; (4) landing time from 30 min to 4 hours

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 25/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 25/37

19/21 nesta temperatura; (5) aquecimento do corpo resultante em (4) a taxas mais rápidas (520°C/min) até a temperatura adequada para sinterização do Biosilicato (B) (9001200°C); 6) tempo de patamar de 30 min a 10 horas nesta temperatura, obtendo-se o enxerto ósseo (S); 7) resfriamento do enxerto até a temperatura ambiente, com taxas de resfriamento variando entre 2 e 15°C/min (Fig. 3). O enxerto ósseo ou scaffold (S) é recuperado (E190) no formato desejado para uso nas diversas aplicações.19/21 at this temperature; (5) heating of the resulting body in (4) at faster rates (520 ° C / min) to the appropriate temperature for sintering the Biosilicate (B) (9001200 ° C); 6) landing time from 30 min to 10 hours at this temperature, obtaining the bone graft (S); 7) cooling of the graft to room temperature, with cooling rates varying between 2 and 15 ° C / min (Fig. 3). The bone graft or scaffold (S) is recovered (E190) in the desired format for use in different applications.

[089] Já no caso da obtenção de enxertos ósseos (scaffolds) via método da réplica (ou polymer sponge method') é utilizada uma suspensão de partículas, compreendendo de 10 a 70% vol., mais especificamente de 20 a 50% vol. de sólidos (S1) e de 30 a 90% vol., mais especificamente, 50 a 25 80% vol. de líquidos (L2). A parte relativa aos sólidos (S1) é composta exclusivamente por Biosilicato (Β). A parte relativa ao líquido (L1) é composta- por 1-15% vol., mais especificamente, de 2 a 10% vol. de um ligante (L) e por 85-99% vol., mais especificamente, 90-98% vol. de um meio líquido (ML). O meio líquido (ML) e o ligante (L) são como explicitados anteriormente, no presente relatório.[089] In the case of obtaining bone grafts (scaffolds) using the replica method (or polymer sponge method '), a particle suspension is used, comprising from 10 to 70% vol., More specifically from 20 to 50% vol. solids (S1) and 30 to 90% vol., more specifically, 50 to 25 80% vol. of liquids (L2). The part related to solids (S1) is composed exclusively of Biosilicate (Β). The liquid part (L1) is composed of 1-15% vol., More specifically, from 2 to 10% vol. of a binder (L) and by 85-99% vol., more specifically, 90-98% vol. of a liquid medium (ML). The liquid medium (ML) and the ligand (L) are as explained previously, in this report.

[090] A moagem da suspensão e o tempo de moagem são como para a suspensão tratada pelo método via adição de agente porogênico (AP). Uma espuma polimérica de abertura de células e densidade desejadas é então introduzida na suspensão. O material polimérico que constitui a espuma não é crítico, e pode ser qualquer, por exemplo, poliuretano (PU), e pode ter qualquer forma. O tempo de contato da espuma na suspensão contendo Biosilicato (B) varia entre 15 min e 4 horas, após o que a espuma impregnada é retirada e é comprimida para remoção do excesso de suspensão, evitando a formação de células fechadas. A espessura das paredes formadas em torno das células de espuma é controlada colocando novamente a espuma em contato com a suspensão. A espuma impregnada com Biosilicato é seca a temperaturas variando de 25 a 120°C por tempos de 1 a 12 horas. A etapa de queima da espuma impregnada é realizada em diferentes estágios: (1) aquecimento do corpo a taxas lentas (0,5-3°C/min) até a temperatura (entre 150 e 600°C) adequada para a remoção da espuma polimérica; (2) tempo de patamar de 30min a 6 horas nesta temperatura; (3) aquecimento do corpo resultante em (2) até a temperatura adequada[090] The grinding of the suspension and the grinding time are as for the suspension treated by the method via the addition of porogenic agent (AP). A polymeric foam of desired cell opening and density is then introduced into the suspension. The polymeric material that constitutes the foam is not critical, and can be any, for example, polyurethane (PU), and can have any shape. The contact time of the foam in the suspension containing Biosilicate (B) varies between 15 min and 4 hours, after which the impregnated foam is removed and is compressed to remove excess suspension, preventing the formation of closed cells. The thickness of the walls formed around the foam cells is controlled by putting the foam back in contact with the suspension. The foam impregnated with Biosilicate is dried at temperatures ranging from 25 to 120 ° C for times of 1 to 12 hours. The step of burning the impregnated foam is carried out in different stages: (1) heating the body at slow rates (0.5-3 ° C / min) until the temperature (between 150 and 600 ° C) suitable for removing the foam polymeric; (2) landing time from 30min to 6 hours at this temperature; (3) heating the resulting body in (2) to the appropriate temperature

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 26/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 26/37

20/21 para a remoção do ligante (200-800°C), usando taxas de aquecimento entre 0,53°C/min; (4) tempo de patamar de 30 min a 4 horas nesta temperatura; (5) aquecimento do corpo resultante em (4) a taxas mais rápidas (5-20°C/min) até a temperatura adequada para sinterização do biosilicato (900 - 1200°C); (6) tempo de patamar de 30 min a 10 horas nesta temperatura, obtendo-se o enxerto ósseo; (7) resfriamento do enxerto até a temperatura ambiente, com taxas de resfriamento (Fig. 3) variando entre 2 e 15°C/min.20/21 for the removal of the binder (200-800 ° C), using heating rates between 0.53 ° C / min; (4) landing time from 30 min to 4 hours at this temperature; (5) heating the resulting body in (4) at faster rates (5-20 ° C / min) to the appropriate temperature for sintering the biosilicate (900 - 1200 ° C); (6) plateau time from 30 min to 10 hours at this temperature, obtaining the bone graft; (7) cooling of the graft to room temperature, with cooling rates (Fig. 3) varying between 2 and 15 ° C / min.

[091] Na figura 3, Tr1 é a temperatura de remoção do agente porogênico; Tr2 a temperatura de remoção do ligante (L) ou espuma de PU e Ts a temperatura de sinterização do scaffold. No quarto e último estágio, as pastilhas são resfriadas até a temperatura ambiente.[091] In figure 3, Tr1 is the removal temperature of the porogenic agent; Tr2 the removal temperature of the binder (L) or PU foam and Ts the sintering temperature of the scaffold. In the fourth and last stage, the tablets are cooled to room temperature.

[092] Ainda, um método que se aplica à preparação de scaffolds a partir de suspensões à base de Biosilicato (B) é pela incorporação de um gás em uma suspensão contendo o Biosilicato e um ou vários surfactantes. seguido de secagem e queima (método conhecido como direct foaming¹). No caso do agente espumante, a suspensão é agitada de maneira vigorosa. A prototipagem rápida é um método de obtenção de scaffolds (S) que também se aplica as presentes suspensões/composições.[092] Also, a method that applies to the preparation of scaffolds from suspensions based on Biosilicate (B) is by incorporating a gas in a suspension containing the Biosilicate and one or more surfactants. followed by drying and burning (method known as direct foaming ¹ ). In the case of the foaming agent, the suspension is vigorously stirred. Rapid prototyping is a method of obtaining scaffolds (S) that also applies to the present suspensions / compositions.

[093] Deve ficar bem claro para os especialistas que qualquer método conhecido ou que venha a ser desenvolvido ou adaptado para suspensões/composições de qualquer tipo à base de Biosilicato (B) pode ser usado para preparar os scaffolds (S) da invenção, o método usado na obtenção dos ditos scaffolds (S) não sendo crítico para a obtenção dos mesmos. Ainda, se como consequência do uso desses diferentes métodos, scaffolds (S) com variadas porosidades totais e tamanhos médios de poros forem obtidos, essas características estarão dentro das faixas esperadas para materiais à base de Biosilicato (B) e, portanto, totalmente compreendidos dentro do escopo da presente invenção.[093] It should be made clear to experts that any known method or that will be developed or adapted for suspensions / compositions of any type based on Biosilicate (B) can be used to prepare the scaffolds (S) of the invention, the method used in obtaining said scaffolds (S) is not critical for obtaining them. In addition, if as a result of using these different methods, scaffolds (S) with varying total porosities and average pore sizes are obtained, these characteristics will be within the expected ranges for Biosilicate based materials (B) and, therefore, fully understood within the scope of the present invention.

[094] As suspensões/composições (Fig. 2) à base de Biosilicato (B) processadas pelos métodos não limitativos descritos acima, dão origem a enxertos ósseos ou scaffolds (S) que atendem aos requisitos exigidos desses materiais.[094] Suspensions / compositions (Fig. 2) based on Biosilicate (B) processed by the non-limiting methods described above, give rise to bone grafts or scaffolds (S) that meet the required requirements of these materials.

Petição 870180138673, de 08/10/2018, pág. 27/37Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 27/37

21/21 [095] Assim, os scaffolds (S) da invenção obtidos a partir de vitrocerâmicas altamente cristalinas e bioativas (Fig. 4) - Biosilicato (B) -, apresentam porosidade total variando entre 65 -95% (macroporosidade na faixa 60 - 90%) e tamanho médio de poros entre 100 e 600 pm quando as suspensões ou barbotinas derivam da adição de agentes porogênicos.21/21 [095] Thus, the scaffolds (S) of the invention obtained from highly crystalline and bioactive glass-ceramics (Fig. 4) - Biosilicate (B) -, have total porosity varying between 65 -95% (macroporosity in the range 60 - 90%) and average pore size between 100 and 600 pm when suspensions or slips are derived from the addition of porogenic agents.

[096] Já os scaffolds (S) da invenção obtidos pelo método da réplica (Fig. 5) possuem uma estrutura celular similar à do osso trabecular, com poros interconectados na faixa de 100 -1200 pm e porosidade total de 70 a 98%.[096] The scaffolds (S) of the invention obtained by the replica method (Fig. 5) have a cellular structure similar to that of the trabecular bone, with interconnected pores in the range of 100-1200 pm and total porosity from 70 to 98%.

[097] Os scaffolds (S) da invenção, sendo produzidos a partir do Biosilicato (B) um material bicativo e reabsorvível, possuindo excelente osteocondução e osteoindução, com estrutura porosa e interconectada e com propriedades mecânicas adequadas representa uma opção de enxerto ósseo altamente interessante.[097] The scaffolds (S) of the invention, being produced from Biosilicate (B), a bicative and resorbable material, having excellent osteoconduction and osteoinduction, with porous and interconnected structure and with adequate mechanical properties represents a highly interesting bone graft option .

[098] Os scaffolds de Biosilicato (B) produzidos combinam o estímulo biológico para promover a regeneração óssea com uma estrutura macroporosa interconectada, necessária para permitir o crescimento do tecido ósseo em seu interior. Estas características são superiores às dos produtos atualmente existentes no mercado.[098] The Biosilicate (B) scaffolds produced combine the biological stimulus to promote bone regeneration with an interconnected macroporous structure, necessary to allow the growth of bone tissue inside. These characteristics are superior to the products currently on the market.

[099] Os scaffolds (S) de Biosilicato (B) encontram aplicação de maneira geral em cirurgias odontológicas, ortopédicas, maxilofaciais e craniofaciais. Enxertos ósseos também podem ser empregados em casos de neoplasia óssea e estabilização de segmentos da coluna espinhal.[099] Biosilicate scaffolds (S) (B) are generally used in dental, orthopedic, maxillofacial and craniofacial surgeries. Bone grafts can also be used in cases of bone neoplasia and stabilization of segments of the spinal column.

[100] Note-se que o produto comercial Bioglass® - 45S5, com nível de bioatividade similar àquele dos materiais da invenção é manufaturado apenas na forma de grânulos, não sendo, portanto, enquadrado na categoria de scaffold e não tendo todas as aplicações que o produto decorrente do presente processo tem.[100] It should be noted that the commercial product Bioglass® - 45S5, with a level of bioactivity similar to that of the materials of the invention is manufactured only in the form of granules, therefore, not being classified in the scaffold category and not having all the applications that the product resulting from this process has.

Claims

1. Suspensions for the preparation of bone grafts (scaffolds) based on biosilicate, characterized by comprising, in relation to the total volume of the suspension,

The. 10-50% solids (S1), consisting of 50 to 98% porogenic agent (AP) and 2 to 50% biosilicate (B) and;

B. 50 to 90% liquids (L2), consisting of 0.5-15% binder (L) and 85 to 99.5% liquid medium (ML).

Suspensions according to claim 1, characterized by comprising, in relation to the total volume of the suspension,

The. 20-50% solids (S1), consisting of 60 to 90% vol. porogenic agent (AP) and 10 to 40% vol. biosilicate (B) and;

B. 50 to 80% liquids (L2), consisting of 1-10% binder (L) and 90 to 99% liquid medium (ML).

Suspensions according to either of claims 1 or 2, characterized in that the porogenic agent (AP) is selected from naphthalene, corn starch, cassava starch, polyethylene microspheres and granulated carbon black.

Suspensions according to claim 3, characterized in that the particle size of the porogenic agent (AP) is between 150-1300 pm.

Suspensions according to claim 1, characterized in that they alternatively comprise a suspension (SS) of particles containing from 10 to 70% vol. solids (S1) and 30 to 90% vol. of liquids (L2).

Suspensions according to claim 5, characterized in that they comprise from 20 to 50% vol. solids (S1) and 50 to 80% vol. of liquids (L2).

Suspensions according to either of claims 5 or 6, characterized in that the solids are made up solely of biosilicate (B).

Suspensions according to any one of claims 1, 2, 5 or 6, characterized in that the binder (L) is selected from polyvinyl alcohol

Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 29/37

2/3 (PVAL), polyvinyl acetate (PVA), latex or polyvinyl butyral (PVB), dextrin, lignosulfonate, bentonite, cane molasses.

Suspensions according to any one of claims 1, 2, 5 or 6, characterized in that the liquid medium (ML) is selected from water, alcohols in C1-C3 and ketones in C3-C5

10. Bone grafts (scaffolds) obtained from the suspensions according to claim 1, characterized by having total porosity varying between

65 - 95% (macroporosity 60-90%) and average pore size between 100 and 600 pm.

11. Process of obtaining bone grafts (scaffolds) from the suspensions according to claim 1, characterized by comprising the steps of:

The. provide a suspension (E110) containing binder (L), liquid medium (ML) and biosilicate (B);

B. grind (E120) for 1 to 12 hours the suspension (SS) of a) in a mill;

ç. remove the ground suspension from b) and add (E130) the porogenic agent (AP), obtaining (E140) a mixture;

d. mixing the mixture of c) for 1 to 60 minutes;

and. dry (E150) the mixture of d), obtaining granulated powder;

f. sieve (E160) the granulate of e);

g. conform (E170) the powder of f) in molds of any geometry, in two pressing stages, the first by uniaxial or biaxial pressing, at pressures of 10-50 MPa and the second by isostatic pressing at pressures of 50-300 MPa, getting conformed bodies;

H. burn (E180) the bodies of g), in different stages: removal of the porogenic agent (between 90 and 800 ° C); landing time from 30 min to 6 hours at this temperature; removal of the binder (200-800 ° C), landing time from 30 min to 4 hours at this temperature; heating to the appropriate temperature for sintering the biosilicate (900-1200 ° C); landing time of 30 min. 10 hours at this temperature, obtaining the bone graft; cooling the graft to room temperature; and

Petition 870180138673, of 10/8/2018, p. 30/37

3/3

i. recover (E190) the bone graft (scaffold) (S) ready for use.

12. Process of obtaining bone grafts (scaffolds) from the suspensions according to claim 5, characterized by comprising the steps of:

The. providing a suspension (SS) containing binder (L), liquid medium (ML) and biosilicate (B);

B. grind the suspension of a) in a mill for 1 to 12 hours;

ç. introducing into the ground suspension of b) a polymeric foam and impregnating it with said suspension for 15 min to 4 hours;

d. remove the impregnated foam from the suspension and compress it to remove the excess suspension;

and. repeat step c);

f. drying the impregnated foam with suspension at temperatures ranging from 25 to 120 ° C for times of 1 to 12 hours, obtaining impregnated and dry foam;

g. burning the impregnated foam and drying it by heating the impregnated foam between 150 and 600 ° C and removing the polymeric foam; landing time from 30 min to 6 hours at this temperature; heating to the appropriate temperature to remove the binder (200-800 ° C); landing time from 30 min to 4 hours at this temperature; heating the resulting body to the temperature for sintering the biosilicate (9001200 ° C); landing time of 30 min. 10 hours at this temperature, obtaining the bone graft; cooling the graft to room temperature; and recovery of the ready-to-use bone graft (scaffold) (SS).