BRPI1013411B1 - compósito biocompatível e seu uso - Google Patents

Abstract

compósito biocompatível e seu uso a invenção se refere a um material compósito compreendendo vidro biocompatível e biorreabsorvível , uma matriz polimérica biocompatível e biorreabsorvível e um agente de acoplamento capaz de formar ligações covalentes. o compósito caracterizado pelo fato de que compreende , adicionalmente , um compatibilizador , onde pelo menos 10<sym> das unidades estruturais do compatibilizador são idênticas às unidades estruturais de matriz polimérica, e o peso molecular do compatibilzador é inferior a 30.000 g/mol. a invenção também se refere ao uso deste compósito , a um dispositivo médico compreendendo o dito compósito e a um método para preparação do compósito.

Description

COMPÓSITO BIOCOMPATIVEL E SEU USO

A invenção se refere a um material compósito compreendendo vidro biocompativel e biorreabsorvivel, uma matriz polimérica biocompativel e biorreabsorvivel e um agente de acoplamento capaz de formar ligações covalentes. A invenção ainda se refere ao emprego deste material compósito, bem como aos dispositivos compreendendo o dito material compósito. A invenção também se refere a um processo para a fabricação de um material compósito de acordo com esta invenção.

HISTÓRICO DA INVENÇÃO

Implantes médicos podem ser fabricados a partir de ligas, cerâmicas ou de ambos os compósitos degradáveis e estáveis. A seleção do material do implante é sempre uma combinação de requisitos de propriedade do material, o tipo de fixação necessário, conhecimentos e habilidades do médico, as necessidades e expectativas do paciente e, por vezes, um compromisso precisa ser obtido entre os materiais disponíveis e as exigências do processo de cura e da qualidade de vida após o trauma, fixação, etc. Em geral, a falta de materiais adequados no mercado restringe o desenvolvimento e projeto de certos tipos de dispositivos implantáveis.

As ligas vêm sendo utilizadas tradicionalmente para fabricar pinos ósseos, parafusos e placas e, de fato, em determinadas aplicações, as mesmas ainda estão bem adaptadas ao transporte de carga externa. No entanto, a reabsorção óssea pode ocorrer muitas vezes devido à resistência e rigidez da liga em comparação com o osso. Além deste problema de dureza, outra desvantagem é a falta de material que apresente capacidade de degradação in vivo. A fim de evitar a reabsorção óssea após o processo de cura, uma segunda cirurgia é necessária para remover o implante,

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τ ο que sempre causa um risco adicional e acrescenta morbidade ao paciente, ocupando a disponibilidade do médico e aumentando os custos globais (Bradley e outros. Effects of flexural rigidity of plates on bone healing. J. Bone Joint Surg. 1979; 61A:866-72). Polímeros bioestáveis e seus compósitos, por exemplo, com base em polimetacrilato, polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE), politetrafluoretileno (PTFE), polieteretercetona (PEEK) , polissiloxano e polímeros acrílicos são conhecidos na literatura (S. Dumitriu, Polymeric Biomaterials, 2 ed., CRC Press, 2001) e compósitos poliméricos vêm sendo utilizados para a fabricação de implantes médicos. No entanto, eles não são nem bioativos nem reabsorvíveis e, portanto, não serão substituídos por osso natural. Apesar de serem mais fracos que os implantes com liga, os mesmos ainda sofrem de problemas semelhantes aos das ligas podendo requerer uma segunda cirurgia para substituir ou remover o implante em algum momento da vida útil do implante.

As propriedades biológicas e mecânicas do osso resultam de suas características microestruturais. O osso é um material compósito constituído por componentes orgânicos e inorgânicos, onde a fase inorgânica ou mineral representa 60 a 70% do peso total do osso seco. A fase orgânica é um material semelhante a gel viscoso, compreendido primariamente de colágeno, enquanto o componente mineral consiste em uma forma cristalina de fosfato de cálcio contendo ions carbonato, pequenas quantidades de sódio, magnésio, íons de fosfato hidrogenado e outros elementos de traço.

Várias composições de vidro bioativo são conhecidas no campo. As mesmas são capazes de se ligarem ao osso e tecidos moles, e podem ser usadas para estimular o crescimento de tecido ou osso em um corpo de mamífero. 0

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vidro bioativo também direciona, tipicamente, a formação de tecido novo, que cresce dentro do dito vidro. Quando os vidros bioativos entram em contacto com um ambiente fisiológico, uma camada de gel de sílica é formada na superfície do vidro. Seguindo-se esta reação, o fosfato de cálcio é depositado nesta camada e, finalmente, cristalizado em uma hidroxil-carboapatita. Devido a esta camada de hidroxil-carboapatita a reabsorção do vidro bioativo torna-se lenta guando inserida em um corpo de mamífero. Durante décadas os vidros bioativos vêm sendo investigados como materiais para enchimento ósseo, os quais podem ser ligar ao osso, mesmo guimicamente. Descobertas recentes das qualidades superiores de vidros bioativos tornaram os materiais muito mais interessante para essas aplicações. Certos vidros bioativos têm sido vendidos comercialmente sob as marcas registradas, por exemplo, BonAlive®, Novabone® e Biogran®. Vidros bioativos vêm sendo empregados em diferentes formas para aplicações médicas, tais como, grânulos e placas para enchimento de cavidades ortopédicas e crânio-maxilofacial e reconstrução óssea. Determinadas formulações de vidro bioativo foram divulgadas na técnica anterior, por exemplo, nas publicações EP802.890 e EP1.405.647. Algumas composições de vidros bioativos são conhecidas por apresentarem efeitos antimicrobianos, vide, por exemplo, publicações US 6.190.643 e US 6.342.207.

Outros tipos de composições de vidro reabsorvível também são conhecidos na técnica. Vidros reabsorvíveis não são necessariamente bioativos, ou seja, eles não formam uma camada de hidroxil-carboapatita na superfície do vidro. Composições de vidro reabsorvíveis são empregadas na indústria de fibra de vidro para resolver o problema de extremidades elevadas das fibras de vidro, por exemplo, nos pulmões durante a instalação do isolamento com fibra de

tf (

vidro. 0 desaparecimento das fibras é relativamente rápido, preferivelmente, de modo que nenhum efeito nocivo seja causado ao corpo. Uma composição de vidro reabsorvivel é revelada no documento EP 412.878. As fibras são degradadas em 32 dias. Tal taxa de degradação é, contudo, demasiadamente rápida para a maioria das aplicações médicas, por exemplo, para parafusos ou pinos de fixação para defeitos ósseos ou fraturas.

Os documentos EP 915.812 e EP 1.484.292 revelam uma composição de vidro biossolúvel que melhora a saúde e segurança ocupacional. O documento WO 03/018496 revela

composições	de	vidro	em pó	antiinflamatórias	para
cicatrização	de	feridas.	A Publicação US 6.482.444	revela
composições	de	vidro	derivadas	de sol-gel bioativas

contendo prata a serem utilizadas em materiais implantados, para a preparação de dispositivos utilizados para cultura de células in vitro e ex vivo.

O documento EP 802.890 revela uma composição de vidro bioativo com uma grande faixa operacional. Os problemas de desvitri.ficação são contornados por adição de potássio e opcionalmente magnésio ao vidro.

Um aspecto da composição de fibra de vidro é evitar os efeitos neuro e/ou citotóxicos derivados das composições de fibra de vidro contendo potássio e/ou uma alta elevação do pH local, devido a uma taxa de degradação muito rápida das fibras de vidro.

Embora o vidro bioativo e fibras de vidro estejam sendo bem aceitos pelo organismo e tenham provado ser excelentes biomateriais para aplicações de fixação óssea, o vidro bioativo não apresenta as propriedades mecânicas necessárias para aplicações de suporte de carga. De fato, o vidro bioativo é um material duro e quebradiço.

I

Os polímeros reabsorvíveis vêm sendo utilizados para desenvolver implantes reabsorvíveis. A vantagem de usar polímeros reabsorvíveis é que os polímeros e, assim, o implante é reabsorvido no corpo e os produtos de degradação e não-tóxicos serão metabolizados pelo sistema metabólico.

Uma desvantagem do emprego de polímeros reabsorvíveis não reforçados nos dispositivos implantáveis é a falta de resistência mecânica e módulo, especialmente quando comparado ao osso cortical. Outra desvantagem de polímeros reabsorvíveis é que eles não são propriamente bioativos. A fim de alcançar um dispositivo polimérico, biorreabsorvível, bioativo, tal como vidro bioativo, um composto ou compostos bioativos, tal como, vidro biorreativo, precisa ser adicionado ao dispositivo.

No entanto, a adição de vidro bioativo ou outros agentes bioativos geralmente reduz a resistência mecânica mesmo a um nível inferior ao do polímero nativo.

O autorreforço vem sendo usado para aperfeiçoar a resistência dos polímeros reabsorvíveis e dispositivos médicos. O autorreforço é uma técnica de processamento de polímeros, onde as moléculas de polímero são forçadas a uma determinada orientação, resultando em melhoria da resistência do produto. Foi reportado que os compósitos poliméricos biorreabsorvíveis aperfeiçoaram resistência dos dispositivos reabsorvíveis.

De fato, os compósitos mostraram propriedades mecânicas relativamente boas, tais como resistência à flexão de 360 + /-7 0 MPa e um módulo de flexão, de 12 +/- 2 GPa (P. Tormala e outros, Clinicai

Materiais, Vol. 10, 1992,. pp. 29-34), embora os valores de módulo reportados ainda estivessem abaixo dos valores de módulo de osso cortical forte, o módulo de flexão do osso da tíbia humana, tendo sido medido como sendo 17,5 GPa (SM

Snyder e E. Schneider, Journal of Research Orthopedic

* ι

Research, vol. 9, 1991, pp. 422-431). A resistência e a retenção da resistência das hastes de compósito de ácido poli-L-láctico (SR-PLLA) autorreforçado foram avaliadas após implante intramedular e subcutâneo em coelhos. A resistência à flexão inicial das hastes SR-PLLA foi de 250271 MPa. Após o implante intramedular e subcutâneo de 12 semanas, a resistência à flexão dos implantes de SR-PLLA foi de 100 MPa. (A. Majola e outros, Journal of Materiais

Science: Materiais in Medicine, Vol. 3, 1992,

A fim de aperfeiçoar a resistência mecânica dos dispositivos à base de polímeros reabsorviveis, diferentes tipos de compósitos poliméricos reabsorviveis, reforçados com fibra vêm sendo desenvolvidos. Fibras de glicólico) (PGA), poli(ácido láctico) em PLA ou matriz de

PDLA (poli(D-ácido láctico) foram fabricadas.

inicial foi muito boa, no entanto, as fibras

A resistência de PGA e PLGA reabsorveram rapidamente e a alta resistência foi perdida. Os compósitos de fibra de reforço nos quais a matriz foi fabricada da mesma composição química mostraram retenção da resistência por períodos de tempo mais longos. A degradação da matriz polimérica se tornou lenta quando do aumento da hidrofobicidade do polímero e/ou por adição de quantidades maiores de agentes de tamponamento. Ambas as técnicas interferem com a interação entre as fases e podem resultar no enfraguecimento do composto. (Publicação WO 2008/067531)

No entanto, Tõrmãlã e outros na publicação WO 2006/114483 desenvolveram um material compósito contendo duas fibras de reforço, uma polimérica e uma cerâmica, em uma matriz polimérica e reportaram bons resultados mecânicos iniciais, ou seja, uma resistência à flexão de 420 +/-39 MPa e um módulo de flexão de 21,5 GPa, que estão no mesmo nível de osso cortical. No entanto, eles não relataram qualquer comportamento hidrolítico in vivo ou in

c

I vitro e a técnica ensina que compósitos bioabsorviveis, reforçados com fibras de vidro absorviveis apresentam um módulo de flexão inicial alto, porém perdendo a sua resistência e módulo in vitro.

A interação da fase mineral dura e quebradiça e da matriz orgânica flexível fornece ao osso suas únicas propriedades mecânicas. O desenvolvimento dos materiais para reparação óssea ou substitutos é tipicamente orientado para combinações de materiais minerais, ou seja, vidros reabsorvíveis para uma matriz polimérica orgânica, a fim de gerar um material compósito exibindo a tenacidade e flexibilidade do polímero e a resistência e dureza da carga mineral e/ou de reforço. Inúmeras patentes divulgam a preparação e a composição, de um material compósito (WO 2006/114483, EUA 7.270.813, WO 2008/067531, 2008/035088 WO) .

O objetivo final de um biomaterial no campo ósseo e de fixação da fratura é que o material deve imitar todas as propriedades do osso, ser bioativo, osteocondutor e biocompatível. Embora os materiais compósitos na técnica anterior tenham levado aos materiais compósitos com características atraentes, eles ainda precisam de melhorias. No momento, nenhum dos compostos da técnica anterior têm mostrado possuir propriedades mecânicas in vivo comparáveis as do osso natural.

Um problema típico dos compósitos da técnica anterior é um polímero pobre para interação de interface de reforço e adesão. A fraca aderência entre a matriz polimérica e reforço cerâmico resultam em falha prematura na interface em um ambiente fisiológico e, portanto, as propriedades mecânicas do compósito degradam muito rápido. Tal degradação geralmente acontece por meio da hidrólise da interface. Portanto, a melhoria da ligação interfacial

c t

(ligação covalente) é a chave para a aplicação bem sucedida dos compósitos poliméricos biodegradáveis nas áreas médicas.

Na ausência de uma boa adesão interfacial entre o polímero e o reforço inorgânico, a transferência de tensões experimentadas pelo material de suporte portando carga do polímero elástico para o reforço rígido não aparecerá. A falta de ligação covalente real/adesão entre as duas fases resulta no fracasso precoce das propriedades mecânicas em ambiente hidrolítico. Os agentes de acoplamento, tais como, silanos, encontram sua maior aplicação na indústria de compósitos, a compatibilidade entre o reforço e o polímero sendo há muito conhecida e sendo aperfeiçoada por emprego de vários tipos de revestimentos de superfície e agentes de

acoplamento. Normalmente, qualquer silano	que	melhore a
adesão	de	um polímero é frequentemente	considerado um
agente	de	acoplamento, independentemente	de	ser ou não
formada	uma	ligação covalente.
	No campo dos biomateriais, métodos	semelhantes

foram recentemente aplicados para melhorar a interface de hidroxil-apatita ou Bioglass®/compósitos poliméricos utilizando agentes de acoplamento. No entanto, na maioria dos casos, estes tratamentos resultam em melhorias significativas na rigidez final do compósito (como no WO 98/46164), mas um grande problema reside no fato de que, quando a matriz polimérica é fabricada de polímeros biodegradáveis os mesmos não possuem ligação covalente real entre o reforço ou carga e a estrutura polimérica e/ou os grupos de extremidade reativos devido à sua não existência ou pouca quantidade dos mesmos em razão do peso molecular muito alto (peso molecular de mais de 30.000 g/mol). A tentativa de formar ligações covalentes em uma estrutura polimérica fraca tipicamente conduz a cisão de cadeia

9/46 aleatória, fragmentos de peso molecular muito baixo, evolução do gás, insaturação e degradação autocatalítica, o que conduziría de forma final às fracas propriedades mecânicas e instabilidade térmica do compósito.

Além disso, tipos semelhantes de métodos foram aplicados aos compósitos não-reabsorvíveis (vide, por exemplo, documento US 6.399.693). No entanto, estes materiais são conhecidos por ser altamente resistentes à hidrólise e reabsorção in vivo e in vitro. Esses materiais, assim, apresentam desvantagens semelhantes aos metais e materiais bioestáveis, tais como, reabsorção óssea e osteopenia quando usados .como material de implante em dispositivos médicos.

DEFINIÇÕES

Os termos utilizados neste pedido, se não de outra forma definidos, são aqueles acordados na conferência de consenso sobre biomateriais em 1987 e 1992, vide Williams, DF (ed.): Definitions in biomateriais: Proceedings of a consensus conference of the European Society for Biomateriais, Chester, Inglaterra, 3 a 5 de março de 1986, Elsevier, Airisterdam 1987, e Williams DF, Black J, Doherty PJ, Second consensus conference on definitions in biomateriais, in: Doherty PJ, Williams RL, Williams DF, Lee AJ (eds). Biomaterial Tissue-Interfaces. Amsterdam: Elsevier, 1992. Neste pedido, material bioativo significa um material que foi projetado para induzir ou modular a atividade biológica. Material bioativo é muitas vezes um material ativo em superfície que é capaz de se ligar quimicamente aos tecidos de mamíferos. Um material biodegradável é um material que rompe in vivo, mas sem prova de sua eliminação do corpo.

termo biorreabsorvível neste contexto, significa que o material é desintegrado, isto é,

0/46 decomposto, mediante implantação prolongada quando inserido no corpo do mamífero e, quando entra em contato com um ambiente fisiológico. Os subprodutos de um material biorreabsorvivel são eliminados pelas vias naturais tanto em razão da filtração simples quanto após a sua metabolização. Os termos biorreabsorvivel e reabsorvivel podem ser usados como sinônimos, porém, fica claro o que a biorreabsorção significa nesta descrição. Especialmente, o termo vidro reabsorvivel significa vidro com alto teor de sílica que não forma uma camada de apatita de carbonato de hidroxila em sua superfície quando em contato com um ambiente fisiológico. O vidro reabsorvivel desaparece do corpo através da reabsorção e não ativa significativamente as células ou o crescimento de células durante seu processo de decomposição. 0 termo biorreabsorvivel significa um material que pode dissolver nos fluidos corpóreos, sem qualquer tipo de degradação molecular, sendo então excretado do corpo.

O termo biomaterial significa um material destinado a agir como interface com os sistemas biológicos para avaliar, tratar, aumentar ou substituir qualquer tecido, órgão ou função do corpo. O termo biocompatibilidade significa a capacidade de um material usado em um dispositivo médico de operar de forma segura e adequada, causando uma resposta apropriada do hospedeiro em um local específico, sem causar reações de corpo estranho e não sendo tóxicas. O termo reabsorção significa decomposição do biomaterial em razão da dissolução simples. Compósito significa um material compreendendo pelo menos dois constituintes diferentes, por exemplo, um polímero e um material cerâmico, tal como o vidro.

Fibra de vidro derivada de fusão significa a fabricação das fibras de vidro onde o vidro é fundido em um

11/46 cadinho a

700-1.700°C e fibras de vidro são formadas por tração do vidro fundido através de bocais no fundo do cadinho, que resulta em fibras com um diâmetro na faixa de 5-300 pm.

No presente contexto, termo dispositivos médicos se refere a qualquer tipo de implante utilizado dentro do corpo, bem como dispositivos utilizados para sustentar tecido ou cicatrização ou regeneração óssea. Um implante de acordo com o presente contexto compreende qualquer tipo de implante utilizado para aplicações cirúrgicas músculo-esqueléticas, tais como, parafusos, placas, pinos, tachas ou pregos para a fixação de fraturas ósseas e/ou osteotomias para imobilizar os fragmentos ósseos para a cicatrização; âncoras de sutura, tachas, parafusos, pregos, grampos, stents e outros dispositivos para fixação de tecido mole ao osso, tecido mole dentro do osso e tecido mole ao tecido mole, bem como dispositivos utilizados para sustentar o tecido ou cura ou regeneração óssea; ou cunhas cervicais gaiolas lombares além de placas e parafusos para fusão vertebral e outras operações na cirurgia da coluna vertebral.

OBJETIVOS E

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Um objetivo da invenção é fornecer um compósito no qual os inconvenientes acima mencionados foram minimizados ou até mesmo completamente eliminados.

U.m objetivo adicional da invenção é fornecer um material médicos, o módulo compósito utilizável na fabricação de implantes gue apresenta um módulo pelo menos tão alto quanto do osso cortical, de modo que o implante, uma vez em uso, seja praticamente isoelástico ao com o osso.

Um objetivo adicional da presente invenção é fornecer um material compósito que não apresente ou apresente apenas efeitos neuro e/ou citotóxicos

12/46 insignificantes. Ainda um objetivo adicional é fornecer um material que apresente uma biocompatibilidade aumentada em comparação aos materiais conhecidos na técnica anterior.

Um material compósito típico de acordo com presente invenção compreende vidro biocompativel biorreabsorvivei, matriz polimérica biocompativel reabsorvivel e um agente de acoplamento capaz de formar ligações covalentes.

Adicionalmente compreende um compatibilizador, onde pelo menos 10% das unidades estruturais do compatibilizador são idênticas às unidades estruturais da matriz polimérica e o peso molecular do compatibilizador é inferior a 30.000 g/ mol.

A invenção também se refere ao uso de um material compósito de acordo com a presente invenção para a fabricação de um dispositivo médico, e a um dispositivo médico compreendendo um material compósito de acordo com esta invenção.

A invenção ainda se refere a um processo para a fabricação de um material compósito, de acordo com esta invenção compreendendo as etapas de tratamento da superfície do vidro, por extração com água deionizada a fim de remover íons da dita superfície acrescentando um agente de acoplamento ao vidro e reação do vidro com o agente de acoplamento, a adição de um compatibilizador à mistura de vidro e agente de acoplamento e reação do agente de acoplamento com o compatibilizador, além da adição do material de matriz polimérica à mistura resultante.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Um material compósito típico de acordo com a presente invenção compreende vidro biocompativel e biorreabsorvível, uma matriz polimérica biocompativel e biorreabsorvível e um agente de acoplamento capaz de formar ligações covalentes. O. mesmo compreende, adicionalmente um

13/46 compatibilizador, onde pelo menos 10% das unidades estruturais do compatibilizador são idênticas às unidades estruturais da matriz polimérica, e o peso molecular do compatibilizador é inferior a 30.000 g/mol.

A invenção, portanto, fornece materiais compósitos que são úteis como fixação estrutural para fins de suporte de carga, apresentando propriedades mecânicas aperfeiçoadas como resultado da ligação interfacial melhorada e da estabilidade, ao contrário dos compostos descritos na técnica anterior. De fato, as desvantagens da técnica anterior são superadas ou pelo menos minimizadas pela presente invenção, que fornece materiais compósitos onde uma matriz polimérica é unida com ligações covalentes e entrelaçamento físico ao vidro biocompatível, através de um agente de acoplamento e um compatibilizador de baixo peso molecular.

A presente invenção proporciona um material compósito no qual as desvantagens dos materiais da técnica anterior podem ser minimizadas ou mesmo eliminadas, isto é, o compósito mantém a sua resistência e módulo in vitro por um período de tempo suficiente para a cicatrização óssea, por exemplo. De fato, com a presente invenção, condições de resistência inicial e módulo altos e boa retenção de resistência in vitro podem ser alcançadas através de ligação verdadeira entre interfaces. Resistência mecânica, conforme usada aqui inclui resistência à flexão, resistência à torção, resistência ao impacto, resistência à compressão e resistência à tração.

A invenção também fornece métodos de preparação, que permitem controle da resistência química e física além da estabilidade das ligações formadas entre a fibra de vidro e matriz polimérica. A resistência e a estabilidade destas ligações podem ser alteradas tanto por modificação

14/46 do agente de acoplamento ou por emprego de uma combinação de agentes de acoplamento e/ou da funcionalidade do compatibilizador. Uma maneira de modificar a superfície do vidro é a utilização de um modificador de superfície hidrofóbico juntamente com um agente de acoplamento e empregar um compatibilizador recristalizável que formará cristais e/ou esferulitas na fase de matriz polimérica (as esferulitas são regiões esféricas semicristalinas dentro de uma matriz polimérica).

Se a estabilidade hidrolítica da ligação de oxano entre o silano e o vidro precisar ser melhorada ou o dispositivo estiver em um ambiente aquoso agressivo, silanos do tipo dipodal frequentemente exibem aperfeiçoamentos de desempenho substanciais. Estes materiais formam redes mais apertadas e podem oferecer até 100.000 vezes mais resistência à hidrólise que os agentes de acoplamento convencionais (com a capacidade de formar apenas três ligações a um substrato). Cargas inorgânicas ou reforços, tais como carbonato de cálcio e vidros com alto teor de fosfato e sódio geralmente não são adequados para agentes de acoplamento silano. Além disso, os vidros contendo alto teor de fosfato e sódio são frequentemente os substratos de vidro mais frustrantes em termos de agente de acoplamento e reações modificação de superfície. O constituinte inorgânico primário do vidro é a sílica e seria de se esperar que a mesma reagisse prontamente com agentes de acoplamento silano. No entanto, metais alcalinos e fosfatos não só formam ligações hidroliticamente estáveis com o silício, porém, pior ainda, catalisam a ruptura e redistribuição das ligações de silício-oxigênio. A primeira etapa no acoplamento com estes substratos é, assim, a remoção de íons da superfície por extração com água deionizada. Silanos hidrófobos do tipo dipodal ou

15/46 multipodal são normalmente utilizados em combinação com silanos organofuncionais. Em alguns casos são empregados os silanos poliméricos com múltiplos sítios para interação com o substrato (Gelest Inc. Silano Coupling Agens: Connecting

Across Boundaries).

De acordo com outra concretização da presente invenção o material compósito pode compreender dois ou mais tipos de vidros biocompativeis e reabsorviveis, cada tipo apresentando uma composição diferente. 0 compósito também pode incluir pelo menos um vidro biocompativel e biorreabsorvível e pelo menos um vidro bioativo, biocompativel e biorreabsorvível, os vidros apresentando composições diferentes.

Um segundo tipo de vidro pode ser, por exemplo, um vidro com bioatividade e taxa de reabsorção maiores, podendo estar na forma de grânulos, esferas, blocos ou fibras. No caso de uma taxa de reabsorção mais rápida e bioatividade maior, a função principal não é o reforço do compósito, porém ao invés disto, ser um material mais osteocondutor, o que significa que ele promove e facilita a cicatrização óssea, na forma de grânulos e/ou pó, tal como, por exemplo, BonAlive®.

O material compósito pode também incluir dois ou mais tipos de polímeros, dois ou mais tipos de agentes de acoplamento e de dois ou mais tipos de compatibilizadores. Além disso, o material compósito também pode incluir o vidro na forma de dois ou mais grupos de fibras com diferentes diâmetros medianos.

Compatibilizador termo compatibilizador, como é usado nesta descrição se refere a um polímero de baixo peso molecular, que apresenta unidades estruturais, pelo menos parcialmente idênticas às da matriz polimérica. As unidades estruturais

16/46 também podem ser totalmente idênticas às do material de matriz polimérica, porém o peso molecular é menor. De fato, o peso molecular do compatibilizador é no máximo 60% o peso molecular do material da matriz polimérica e inferior a 30.000 g/ mol. O peso molecular empregado no presente documento é o peso molecular médio. Um peso molecular preferível do compatibilizador é inferior a 10.000 g/mol.

De acordo com a invenção, pelo menos 10% das unidades estruturais do compatibilizador são idênticas às unidades estruturais da matriz polimérica. De acordo com outra concretização da invenção, pelo menos 20, 30, 50 ou 60% das unidades estruturais do compatibilizador são idênticas às unidades estruturais da matriz polimérica.

compatibilizador é tipicamente uma molécula funcionalizada que pode ser um polímero linear, ramificado, enxertados, conformado em estrela, hiper-ramifiçado ou dentrítico.

Por exemplo, PLLA de baixo peso molecular pode atuar como um compatibilizador para

PLGA,

PLLA/PCL ou matriz polimérica de PPLA e forma entrelaçamentos físicos e/ou cristais no interior da matriz polimérica.

A compatibilizador típico é um poliéster reabsorvível de baixo peso molecular. Os pesos moleculares são geralmente inferiores a 20.000 g/mol, preferivelmente inferiores a 20.000 g/mol, mais preferivelmente inferiores a 10.000 g/mol e mais preferivelmente de 2.000 a 8.000 g/mol. A funcionalidade de grupo terminal é, preferivelmente, hidroxila, vinila ou ácido carboxílico. O baixo peso molecular é necessário para sés obter uma quantidade elevada de grupos terminais disponíveis para a reação com o agente de acoplamento, e, por outro lado, comprimento razoável é necessário para a criação de interações físicas, ou seja, para formar entrelaçamentos de cadeia ou permitir a cristalização dentro da matriz

17/46 polimérica. A estrutura do compatibilizador também pode variar de acordo com o álcool utilizado como um coiniciador na polimerização. Álcoois mono e difuncionais rendem, tipicamente, polímeros lineares, considerando-se que os álcoois com funcionalidade hidroxila superior a dois fornecem, de modo geral, polímeros conformados em pente, conformados em estrela, hiper-ramifiçados ou dendríticos.

Também podem ser empregados outros compatibilizadores funcionalizados.

Os exemplos de funcionalização do compatibilizador que se seguem são ilustrativos, porém não limitam as composições e/ou métodos da invenção. Um compatibilizador terminado em hidroxila pode ser reagido com anidrido metacrílico ou butanodiisocianato para formar funcionalidade metacrílica e de isociano respectivamente em relação ao compatibilizador. Tais métodos e a química dos mesmos são descritos em A. Helminen, Branched and crosslinked resorbable polymers based on lactic acid, lactide and ε-caprolactone; Polymer Technology Publication series No. 26, Otamedia 2003 and Seppãlã e outros, publication WO 2006/53936. Estes grupos terminais funcionalizados em um compatibilizador então reagirão com os agentes de acoplamento com ou sem catalisador, tais como, iniciadores de radical livre ou ácidos ou bases.

De acordo com uma concretização da invenção, a quantidade do compatibilizador é de 0,1-20% em peso, preferivelmente 0,25-10% em peso, e mais preferivelmente 0,5-2% em peso do peso total do material compósito.

Conforme descrito acima, é necessário usar um compatibilizador que permita a ligação covalente entre a fase polimérica e a fase de vítrea. Uma vantagem adicional do compatibilizador é a proteção adicional do vidro e também a atuação como um lubrificante no processo de

18/46 fabricação. Quando as fibras cortadas são empregadas, o compatibilizador pode evitar o risco iminente de aglomeração das fibras de comprimento curto.

No caso do emprego de fibras contínuas como reforço, o compatibilizador pode ser adicionado em linha ao processo de estiramento de fibra, porém quando fibras cortadas/picadas são fabricadas, é preferido um processo de pasta como é empregado nos processos de fabricação padrão de fibras de vidro E-, S-, C- cortadas bioestáveis.

Vidro biocompativel e biorreabsorvivel

Diferentes vidros biocompatíveis e reabsorvíveis podem ser empregados na presente invenção. Vidro biocompativel e biorreabsorvivel também pode ser bioativo. O vidro pode estar, por exemplo, na forma de fibras, poeira, pó, grânulos e esferas, sendo típica a forma de fibra.

A seleção de . vidro biocompativel e reabsorvivel se baseia, tipicamente, em dois fatos, primeiro que a taxa de reabsorção é lentamente combinada com um aumento lento do pH em um ambiente fisiológico que não causará degradação da matriz polimérica e ruptura das ligações covalentes na superfície do fibra de vidro. Segundo, a resistência mecânica e a quantidade de grupos hidroxila reativos do vidro precisam ser suficientes. A quantidade de grupos hidroxila na superfície da fibra de vidro pode ser assegurada, por exemplo, pelo tratamento de aspersão de água deionizada em linha durante o processo de fabricação de fibra (a apresentação esquemática do processo de estiramento de fibra é descrita na figura 1 e em detalhes no documento EP 1.958.925).

Em geral, a reabsorção dos vidros degradáveis é uma função da razão da superfície para volume, isto é, a erosão da superfície por um ambiente fisiológico. Devido à

19/46 razão alta de superfície para volume das fibras e pós, necessário conhecer e ser capaz de controlar a taxa de reabsorção do vidro e liberação de íons alcalinos e de metais alcalino-terrosos para o ambiente fisiológico.

Os íons de metal alcalino são responsáveis pelo grande aumento do pH local e em certos casos, pode causar problemas fisiológicos como efeitos neurotóxicos e citotóxicos, especialmente quando o potássio está presente no vidro.

A falta de potássio em uma fibra de vidro derivada de fusão e da composição em pó aumentará a sua biocompatibilidade e eliminará os efeitos neurotóxicos e citotóxicos. Além disso, variando a quantidade de sílica e outros componentes, ou seja, Na₂O, CaO, MgO, P2O5, B₂O₃,

AI2O3 e Li₂O na composição do vidro, a taxa de reabsorção das fibras de vidro pode ser facilmente controlada e talhada para aplicações finais divergentes.

Uma composição de vidro derivada de fusão, reabsovível, isenta de potássio, típica apropriada para a presente invenção compreende:

SiO2	60-70% em peso
Na2O	5-20% em peso
CaO	5-25% em peso
MgO	0-10% em peso
p2o5	0,5-5% em peso
b2o3	0-15% em peso
ai2o3	0-5%. em peso
Lí2O	0-1% em peso
Fibras	de vidro derivadas de fusão reabsorviveis
e biocompatíveis	apropriadas para a presente invenção podem

ser fabricadas de tais composições de vidro reabsorviveis.

O Documento EP 1 958 925, cujo conteúdo é incorporado ao presente documento, descreve uma das tecnologias que permitem a fabricação de uma ampla gama de vidros bioativos

20/46 e reabsorvíveis, contornando os problemas relacionados com a cristalização durante a produção da fibra. Estas fibras mostram propriedades de resistência aperfeiçoada, quando comparadas, por exemplo, às fibras de polímero com o mesmo diâmetro. De acordo com uma concretização da invenção, fibras de vidro adequadas mostram uma resistência à tração de 800 - 2.000 MPa.

De acordo com um aspecto da invenção, características importantes da fibra de vidro biocompatível e reabsorvível utilizada no presente compósito são as quantidades de SÍO2 e Na2O. A quantidade de SÍO2 deve ser mantida preferivelmente em torno de 60 e 70% em peso de modo a sustentar uma quantidade necessária de grupos hidroxila reativos na superfície da fibra de vidro a fim de permitir uma reação entre o agente de acoplamento e a fibra de vidro.

Além disso, por um lado, as quantidades de Na2O e P2O5 devem ser relativamente baixas devido ao fato de que os metais alcalinos e fosfatos não só formarem ligações hidroliticamente estáveis com o silício, porém, pior ainda, catalisarem a ruptura e redistribuição das ligações de silício-oxigênio. Por outro lado, o sódio é necessário para a sustentação da capacidade de reabsorção da fibra de vidro sem com isto originar grandes quantidades de metais alcalinos liberados, evitando assim um pico de pH local prejudicial ou toxicológico em ambiente fisiológico.

Adicionalmente, os óxidos de cálcio fosforosos são necessários em quantidades suficientes para manter a bioatividade de longo prazo,

Assim, existem dois tipos de vidros reabsorvíveis e biocompatíveis: um tipo apenas reabsorve e o outro tipo reabsorve e é bioativo (osteocondutor). Acredita-se que um pré-requisito para um vidro se ligar ao osso seja a

21/46 formação de uma camada rica em fosfato de cálcio na superfície do vidro que está em contato com o fluido do corpo. O fosfato de cálcio amorfo formado cristaliza, inicialmente, com o tempo em hidroxil-apatita, a hidroxilapatita sendo o principal constituinte de um osso. A seleção de um ou mais tipos de vidro depende da aplicação ao compósito. Em um dispositivo médico do tipo parafuso para osso, ambas a bioatividade e a capacidade de reabsorção são propriedades desejadas: o parafuso será lentamente substituído pelo próprio osso e não havendo nenhuma cavidade vazia. Em um dispositivo médico do tipo de placa para pulso, a bioatividade é uma característica indesejada, porque o osso cresce ao longo e para dentro da placa podendo prejudicar a função do braço.

Vidro biocompativel e reabsorvível é normalmente utilizado na forma de fibras. O diâmetro das fibras apropriadas para a presente invenção é inferior a 30.0 pm, tipicamente 1-75 pm, mais tipicamente 5-30 pm, preferivelmente 10-25 pm, mais preferivelmente 10-20 pm. As fibras podem ser usadas como fibras longas simples, como fios, tranças, mechas, e faixas ou como diferentes tipos de tecidos fabricados usando os métodos de tecnologia têxtil (esteiras, feltros, não tramados, tramados, etc.). As fibras também podem ser usadas como fibras cortadas e esteiras ou têxteis fabricados a partir de fibras cortadas.

De acordo com uma concretização da invenção, o comprimento das fibras cortadas é inferior a 20 mm, tipicamente de 0,5-10 mm, mais tipicamente 1-5 mm, preferivelmente 2-3 mm, e, geralmente, cerca de 2,5 mm. De acordo com outra concretização da invenção, o comprimento de fibras continuas é superior a 20 mm, preferivelmente superior a 30 mm, geralmente superior a 40 mm ou mais

22/46 preferivelmente como fibra totalmente contínua em pultrusão, por exemplo.

De acordo com uma concretização da invenção, a quantidade de vidro biocompatível e reabsorvível e é 1-90% em peso, preferivelmente del0-80% em peso, mais preferivelmente de 20-70% em peso e mesmo mais preferivelmente de 30-60% em peso do peso total do material compósito.

Quando uma mistura de fibras de vidro bioativo e reabsorvível é utilizada, a quantidade de fibras de vidro de reforço é geralmente superior a 10% em volume, preferivelmente mais de 40% em volume, mais preferivelmente 60% em volume, mais preferivelmente 90% do volume total das fibras do material compósito. Sua orientação também pode ser livremente escolhida dependendo do uso pretendido.

Agente de Acoplamento termo agente de acoplamento, usado no texto refere-se aos compostos capazes de formar ligações covalentes. Tipicamente, o agente de acoplamento é um silano e geralmente a ligação covalente é formada entre o vidro e o agente de acoplamento, e entre o agente de acoplamento e o compatibilizador.

A fórmula geral de um organossilano mostra duas classes de funcionalidade.

RnSiX(4-n) grupo X funcional está envolvido na reação com o substrato inorgânico. A ligação entre X e o átomo de silício no agente de acoplamento é substituída por uma ligação entre o substrato inorgânico e átomo de silício. X é um grupo hidrolisável, tipicamente alcóxi, acilóxi, amina ou cloro. Os grupos alcóxi mais comuns são metóxi e etóxi, os quais fornecem metanol e etanol como subprodutos durante as reações de acoplamento.

23/46 possui uma acoplamento é um radical não-hidrolisável funcionalidade que permite que se ligue aos polímeros.

orgânico o agente maioria que de dos um apresenta as superfícies inorgânicas podem impor restrições estéricas importantes sobre a acessibilidade dos grupos funcionais orgânicos nas organossilanos amplamente substituinte orgânico. Por utilizados outro lado, proximidades. Se o comprimento do ligante for importante, o grupo funcional apresenta maior mobilidade e pode se estender ainda mais a partir do substrato inorgânico. Isto traz consequências importantes, se o grupo funcional estiver previsto para reagir com um único componente nas fases aquosas ou orgânicas de múltiplos componentes (UCT Specialties, LLC, Silano coupling agent guide).

Silanos do tipo dipodal funcionais e combinações de silanos do tipo dipodal não funcionais com silanos funcionais apresentam impacto significativo na ligação do substrato, estabilidade hidrolítica e resistência mecânica de muitos sistemas compósitos. A fórmula geral dos silanos do tipo dipodal mostra também duas classes de funcionalidade, exceto que os silanos do tipo dipodal têm mais grupos hidrolisáveis, normalmente seis, em relação aos agentes de acoplamento silano convencionais (Gelest Inc.

Silano Coupling Agents: Connecting Across Boundaries).

X

24/46

Na maioria dos casos, o silano é submetido à hidrólise prévia para o tratamento de superfície.

Após hidrólise, um grupo silanol reativo é formado, que pode condensar com outros grupos silanol, por exemplo, aqueles sobre a superfície de reforços silíceos e/ou cargas, para formar ligações de siloxano.

A água para a hidrólise pode ser proveniente de várias fontes. A mesma pode ser adicionada, estando presente na superfície do substrato ou pode ser proveniente da atmosfera. Substratos contendo hidroxila pode variar amplamente na concentração e tipo de grupos hidroxila presentes. Os substratos fundidos recentemente e armazenados em condições neutras representam um número mínimo de hidroxilas. Os silanóis vicinais ligados ao hidrogênio reagem mais prontamente com agentes de acoplamento silano, enquanto hidroxilas isoladas ou livres reagem mais lentamente.

Os silanos organofuncionais empregados como agentes de acoplamento ou iniciadores para a adesão dos polímeros orgânicos aos substratos minerais são usados quase que invariavelmente em mais de uma cobertura de monocamada da superfície do mineral. Independentemente do método de aplicação, os mesmos se condensam na superfície do mineral para constituir uma rede de siloxano oligomérico capaz de formar ligações oxano covalentes com relação à superfície mineral. A camada de siloxano oligomérico (silano condensado) é modificada por suas reações com o compatibilizador durante o tratamento da superfície.

A região interfacial resultante preferivelmente apresenta determinadas características para um ótimo desempenho. Por exemplo, . a formação da liga de oxano com a superfície mineral deve ser concluída. Isso pode requerer a secagem controlada a uma temperatura elevada ou o uso de um

25/46 catalisador. Além disso, a região da interfase deve apresentar, preferivelmente, baixa absorção de água, melhor realizada através da incorporação de substituintes hidrófobos aos agentes de acoplamento.

Na presente invenção, também é possível o emprego de modificadores de superfície capazes de proteger o vidro e de aumentar a umectação do vidro. Neste caso, alquila e arilssilanos são utilizados como modificadores de superfície, uma vez que eles não são considerados agentes de acoplamento no presente sentido, uma vez que eles não contêm grupos funcionais que reajam com o compatibilizador. Modificação da superfície (isto é, modificação da hidrofobicidade, hidrofilicidade ou oleofilicidade) com estes materiais não funcionais pode ter efeitos profundos na interfase. Os mesmos são usados para alterar as características de energia ou umectação da superfície do substrato. No reforço de polímeros com fibras de vidro, uma abordagem para otimizar o reforço é coincidir a tensão superficial crítica da superfície do vidro sililado com a tensão superficial do polímero na sua condição de fundida ou não curada. Isto vem sendo mais útil em polímeros sem funcionalidade óbvia (EP Plueddemann, Silano coupling agents 2nd. Ed. Kluwer, 1991). Um modificador de superfície, portanto, protege o vidro da degradação e tensões mecânicas. É especialmente útil no caso de vidros altamente degradáveis, e ao mesmo tempo melhora a umectação, também aperfeiçoando a adesão, através de interações físicas.

Alguns aspectos importantes para a seleção e uso da combinação de dois ou mais agentes de acoplamento e, opcionalmente, dos modificadores de superfície se constituem na garantia de uma ligação covalente com o compatibilizador e a proteção do vidro contra a ruptura

26/46 precoce causada pela água ou fluidos corpóreos, portanto, ainda mantendo a degradação necessária e bioatividade de longo prazo. Outro aspecto do uso de agentes de acoplamento e/ou modificadores de superfície de silano é a obtenção de propriedades umectantes ideais da superfície de vidro, proteção do vidro contra estresses e ajudar o processamento adicional com o compatibilizador e, finalmente, a matriz polimérica. Se estabilidade hidrolítica especifica for exigida pela aplicação final, silanos do tipo dipodal podem ser empregados na mistura de agente de acoplamento e modificadores de superfície de silano. Em razão da biocompatibilidade são preferidos os grupos etóxi em vez de grupos metóxi, como o grupo hidrolisável no silanos, embora eles sejam menos reativos que os grupos metóxi. No caso de fibras contínuas como reforço, os agentes de acoplamento e modificadores de superfície de silano podem ser adicionados em linha no processo de estiramento de fibra, porém quando fibras cortadas/picadas são fabricadas, um processo de pasta é preferido.

A seguir se encontra uma pequena lista de funcionalidades dos agentes de acoplamento silano e modificadores de superfície de silano como exemplos que podem ser usados na presente invenção.

- Alcanoaminas, tais como bi(2-hidroxietil)-3aminopropiltrietoxisilano

Alquilas (modificador de superfície), tais como, 3-propiltrietoxisilano, octiltrietoxisilano, isobutiltrietoxisilano, isooctiltrimetoxisilano

- Alilas, tais como, aliltrimetoxisilano

Aminas, tais como, N-(2-aminoetil)-3aminopropilmetildimetoxisilano, N-(2-aminoetil)-3aminopropiltrimetoxisilano, 3-aminopropilmetildietoxisilano, 3-aminopropiltrietoxisilano, 327/46 aminopropiltrimetoxi-silano, (N-trimetoxisilil-propil) polietilenoimina, trimetoxisililpropildietilenotriamina, nbutilamino-propiltrimetoxissilano

Anidridos, tais como, anidrido de 3(trietoxissilil)propulsuccínico,

- Aromáticos (modificador de superfície), tais como feniltrietoxissilano, feniltrimetoxissilano,

Cloroalquilas, tais como, 3cloropropiltrimetoxissilano

Clorometilaromáticos, tais como, 1trimetoxisilil-2(p,m-clorometil)-fenil-etano

Dipodais, tais como, bis(trimetoxisililpropil)amina, bi(trietoxissililetilico)vinilmetilssilano, bi(trietoxissilil)etano, 1(trietoxissilil)-2-(dietoximetilssilil)etano

Epóxi, tais como, 2-(3,4-epoxiciclohexil) etiltrimetoxissilano, 3-glicidoxipropiltrimetoxissilano, 3glicidoxipropiltrietoxissilano,

- Fluoralquilas (modificador de superfície), tais como, 3,3,3-trifluorpropiltrimetoxissilano,

Isocianatos,	tais	como,
isocianotopropiltrietoxissilano,
- Mercapto, tal como,	tetrassulfeto de	bi [3-
(trietoxissilil)propil],		3-
mercaptopropilmetildimetoxissilano,		3-
mercaptopropiltrimetoxissilano
Metacrilatos,	tais como,	3-
metacriloxipropiltrietoxissilano,	trimetoxissilano	(3-

acriloxipropil),

Fosfina, tal como 2-(difenilfosfino) etiltrietoxissilano,

28/46 como,

- Silazanos (modificador de superfície), tais

1,3-diviniltetrametildissilazano, hexametildissilazano,

Estirilas, tais como, cloridrato de 3-(Fi es tirilmeti 1-2-aminoetilamino) propiltrimetoxissilano,

- Ureídos, tais como, N-(trietoxissililpropil), Vinílicos, tais como, viniltrietoxissilano, viniltrimetoxissilano, viniltri(2-metoxietoxi)silano.

De acordo com uma concretização da invenção, a quantidade de agente de acoplamento é de 0,1-10% em peso, preferivelmente 0,1-8% em peso e mais preferivelmente 0,25% em peso da quantidade de fibra de vidro.

A diferença entre um agente de acoplamento e um modificador no presente pedido se apresenta em sua fórmula molecular: um agente de acoplamento contém um a três grupos hidrolisáveis e pelo menos um grupo organoreativo (capaz de formar ligações covalentes) que pode reagir com um sítio reativo, isto é, o polímero do grupo R é um radical orgânico não hidrolizável que possui uma funcionalidade que lhe confere as características desejadas. Isso inclui a habilidade para efetuar uma ligação covalente entre o polímero orgânico e materiais inorgânicos. Por outro lado, um modificador contém também um a três grupos hidrolisáveis, porém também pelo menos um grupo hidrocarboneto não-funcional (isto é, grupos alquila e/ou arila). Alquii e arilssilanos não são considerados agentes de acoplamento na presente descrição. Modificações de superfícies com estes materiais não funcionais apresentam efeitos significativos na interfase. Eles são usados para alterar as características de energia ou umectação da superfície do substrato. As modificações de propriedade incluem: hidrofobicidade, liberação, dielétrica, absorção, orientação, hidrofilicidade e condução da carga.

29/46

A definição que se segue pode ser fornecida como exemplo.

Um agente de acoplamento apresenta uma fórmula geral de Rl-(CH₂) n-Si-X3, um modificador apresenta uma fórmula geral de R2(CH₂) n-SÍ-X₃, onde:

Rl = um grupo organofuncional

R2 = hidrocarboneto não funcional (CH₂)n = um ligante

Si = um átomo de silício

X = um grupo hidrol.isável

Como é conhecido no campo dos compósitos reforçados com fibra de vidro, a instabilidade hidrolítica da ligação de oxano entre o silano e o vidro tem um papel importante no mecanismo de degradação do vidro e é afetada pela água, íons básico e ácido do ambiente circundante e do vidro propriamente. Quando perde a adesão (ligação) entre o vidro e a matriz polimérica, o composto perderá sua resistência mecânica e de modo a ter biomaterial apropriado precisa ser controlável para se adequar a aplicação no dispositivo médico apropriado. A seleção de silanos não funcionais, hidrófobo.s, apropriados impedirá a hidrólise das moléculas da superfície por manter a água longe da superfície do vidro. O compatibilizador é menos hidrofóbico que o modificador de superfície. Contudo, o compatibilizador será mais compatível com o polímero e criará a ligação física entre a matriz e o material inorgânico.

Polímero Biorreabsorvivel e Biocompativel

O material compósito de acordo com a presente invenção compreende uma matriz polimérica, preferivelmente uma matriz polimérica contínua, porém não excluindo a

30/46 matriz polimérica descontínua, onde a matriz polimérica é biocompativel e reabsorvivel. O material de vidro biocompativel, que está tipicamente na forma de fibras, é incorporado na matriz polimérica, o que significa que as superfícies das fibras são cobertas pelo dito polímero. Preferivelmente, pelo menos 80% das superfícies das fibras são cobertas pela matriz polimérica, mais preferivelmente pelo menos 90%, e mais preferivelmente pelo menos 95% das superfícies das fibras são cobertas pela matriz polimérica. Preferivelmente, também, pelo menos, 99% das superfícies das fibras do material compósito são cobertas pela matriz polimérica.

O peso molecular do polímero é superior 30.000g/mol, e preferivelmente mais de 40.000g/mol.

Polilactídeo (isto é, poli (ácido lático) PLA) poliglicolídeo (PGA) e poli (ε-caprolactona) (PCL), e seus coterpolímeros estão entre os polímeros reabsorvíveis mais comuns, bem estudados e utilizados. Estes poliésteres de alto peso molecular são normalmente produzidos pela polimerização de abertura dos monômeros cíclicos, isto é, lactídeo, ε-caprolactona e glicolídeo.

Homopolimero de poli(L-lactídeo) é um polímero semicristalino apresentando uma temperatura de fusão T_m em torno de 180°C e uma temperatura de transição vítrea T_g de 60-65°C. Homopolimero de poli(DL-lactideo) é um polímero amorfo apresentando T_g de 55-60°C. PLA apresenta as características de um material, vítreo, resistente porém quebradiço, apresentando uma resistência à tração de 65 MPa e módulo de Young de 3-4 GPa.

PCL é um polímero emborrachado, forte e dúctil com temperatura de fusão baixa de 60°C e T_g de -60°C, resistência à tração de 40 MPa e módulo de 0,4 GPa.

31/46

PGA apresenta as características de um material vítreo, rígido, porém quebradiço apresentando um ponto de fusão baixo de 215-225°C e T_g de 40°C, bem como uma resistência à tração de 100 MPa e módulo de Young de 3-4

GPa.

Co- e terpoliésteres de PLA, PGA e PCL são de interesse na obtenção do polímero ideal para materiais compósitos reabsorvíveis destinados aos dispositivos médicos. A escolha da razão monomérica e peso molecular afeta significativamente a resistência de elasticidade, módulo, propriedades térmicas, taxa de degradação e viscosidade em fusão.

Todos estes polímeros são conhecidos por serem biodegradáveis em condições aquosas, tanto in vitro quanto in vivo. Dois estágios foram identificados no processo de degradação; primeiro, a degradação prossegue por cisão da cadeia hidrolítica aleatória das ligações éster o que diminui o peso molecular dos polímeros. No segundo estágio é observada perda de peso mensurável, além de cisão de cadeia. As propriedades mecânicas são em sua maior parte perdidas ou pelo menos uma queda notável será vista nas mesmas no ponto onde se inicia a perda de peso. A taxa de degradação desses polímeros é diferente, dependendo da estrutura do polímero: cristalinidade, peso molecular, temperatura de transição vítrea, comprimento do bloco, racemização e arquitetura da cadeia (JC Middleton e A.J Tipton, Biomateriais 21, 2000, 2335-2346).

De acordo com a presente invenção, os seguintes polímeros, copolímeros e terpolímeros reabsorvíveis podem ser usados como um material de matriz para o compósito. Por exemplo, polilactídeos (PLA), poli-L-lactídeo (PLLA), poliDL-lactídeo (PDLLA); poliglicolídeo (PGA), copolímeros de glicolídeo, copolímeros de glicolídeo/carbonato de

32/46 trimetileno (PGA/TMC); outros copolímeros de PLA, tais como, copolímeros de lactideo/tetrametilglicolideo, copolímeros de lactídeo/carbonato de trimetileno, copolímeros de lactídeo/d-valerolactona, copolímeros de lactídeo/s-caprolactona, copolímeros de L-lactídeo/DLlactideo, copolímeros de glicolídeo/L-lactideo (PGA/PLLA), polilactídeo-co-glicolídeo; terpolímeros de PLA, tais como, terpolímeros de lactídeo/glicolídeo/carbonato de trimetileno, terpolímeros de lactídeo/glicolídeo/εcaprolactona, copolímeros de PLA/óxido de polietileno; polidepsipeptídeos; poli-1,4-dioxano-2,5-dionas substituídas 3,6 assimetricamente; poliidroxialcanoatos, tais como, poliidroxibutiratos (PHB); copolímeros de PHB/bhidroxivalerato (PHB/PHV); copolímeros de poli-bhidroxipropionato (PHPA); poli-p-dioxanona (PDS); poli-dvalerolactona-poli-s-caprolactona, poli(ε-caprolactona-DLlactídeo); copolímeros de metilmetacrilato-N-vinil pirrolidona; poliesteramidas/ poliésteres de ácido oxálico; poliidropiranos; polialquil-2-cianoacrilatos; poliuretanos (PU); álcool polivinílico (PVA); polipeptídeos; ácido polib-málico (PMLA); ácidos poli-b-alcanóicos; policarbonatos; poliortoésteres; polifosfatos; poli(anidridos éster); e suas misturas; além de polímeros naturais, tais como, açúcares, amido, celulose e derivados de celulose, polissacarídeos, colágeno, quitosana, fibrina, ácido hialurônico, polipeptídeos e proteínas. As misturas de quaisquer dos polímeros mencionados acima e suas várias formas podem também ser empregadas.

O material polimérico pode ser poroso ou pode se tornar poroso durante o uso e/ou quando em contato com o tecido.

De acordo com uma concretização da invenção, a quantidade da matriz polimérica é de 1-90% em peso,

33/46 preferivelmente 10-80% em peso, mais preferivelmente 20-70% em peso e mais preferivelmente 30-60% do peso total do material compósito.

A presente invenção também se refere à utilização de um material compósito de acordo com esta invenção na fabricação de um dispositivo médico. A invenção também se refere a um dispositivo médico compreendendo um material compósito conforme explicado acima. O dispositivo médico pode ser, por exemplo, um implante. Os dispositivos de acordo com a invenção fabricados a partir do compósito desta invenção, apresentando um alto módulo inicial e boa retenção de resistência in vitro são úteis, por exemplo, na fabricação de dispositivos de fixação de fratura óssea, uma vez que um módulo inicial alto e retenção de resistência em condições hidroliticas fornecem aos dispositivos um comportamento isoelástico inicial comparável à cicatrização óssea.

O dispositivo médico pode ser qualquer tipo de implante utilizado dentro do corpo ou um dispositivo para sustentar a cicatrização e/ou regeneração do tecido ou osso. O dispositivo médico também pode ser qualquer tipo de têxtil, tecido tramado ou não tramado, a ser empregado dentro do corpo.

Um implante de acordo com o presente contexto compreende qualquer tipo de implante utilizado para aplicações cirúrgicas músculo-esqueléticas, tais como, parafusos, placas, pinos, tachas ou pregos, para a fixação de fraturas ósseas e/ou osteotomias para imobilizar os fragmentos ósseos para cicatrização; âncoras de sutura, tachas, parafusos, pregos, grampos, stents e outros dispositivos para fixação de tecido mole ao osso, de tecido mole ao interior do osso e fixação do tecidos mole ao tecido mole; bem como dispositivos utilizados para apoiar a

34/46 cicatrização ou regeneração do tecido ou osso, ou cunhas cervicais e gaiolas lombares e placas e parafusos para a fusão vertebral e outras operações em cirurgia da coluna vertebral.

De acordo com a presente invenção, o material compósito também pode ser usado como apoio na engenharia para tecido poroso. Preferivelmente, o apoio possui um grau de porosidade de 60%, mais preferivelmente pelo menos 80%, e mais preferivelmente pelo menos 90%.

A vantagem dos dispositivos médicos de acordo com a presente invenção é que eles desaparecem do corpo pela degradação sem dar origem aos efeitos tóxicos através de um pico de pH elevado no local a liberação de potássio.

Dependendo da aplicação e da finalidade do material do dispositivo médico, os dispositivos médicos, além de serem biocompativeis, também apresentam reabsorção controlada no organismo dos mamíferos. A taxa de reabsorção ideal é diretamente proporcional à taxa de renovação do tecido no local de implantação desejado. No caso do tecido ósseo, uma proporção considerável do implante é preferivelmente reabsorvida/decomposta dentro de 3 a 12 meses no tecido. Nos casos onde é desejável um suporte físico para a cicatrização dos tecidos, a taxa de reabsorção pode ser de vários meses ou até vários anos. Adicionalmente, a invenção pode fazer uso, nos dispositivos médicos, de cânulas, cateteres e stents. A invenção também pode fazer uso de apoios reforçados com fibra na engenharia de tecidos.

Outra vantagem dos dispositivos médicos de acordo com a invenção é a sua resistência e fabricação viável. Dispositivo médico de acordo com a presente invenção pode ser fabricado por disposição das fibras em uma matriz polimérica reabsorvível e empregando qualquer tipo de

35/46 equipamento de processamento de polímeros, por exemplo, um misturador de batelada aberta ou fechada ou amassador, reator com tanque de agitação contínua ou misturador, extrusor, máquina para moldagem por injeção, moldagem por injeção reativa (RIM), laminação, calandras, moldagem por transferência, moldagem por compressão, usinagem mecânica, pultrusão, fusão com solvente, reator de tubo ou outro processamento de fusão padrão ou equipamento de mistura fundida conhecido no campo para produção e/ou conformação em um implante apresentando a orientação desejada das fibras contínuas e/ou fibras picadas/cortadas e/ou esteiras/têxteis tramados e não tramados.

Uma vantagem adicional da presente invenção é que a temperatura de fusão do material da matriz é de cerca de 30 a 300°C e a temperatura de transição vítrea das fibras está em torno de 450-750°C. Consequentemente, as fibras de vidro não são danificadas pela temperatura do material da matriz fundido e um dispositivo médico reforçado com fibra e forte é obtido quando a matriz solidifica.

De modo a alterar a degradação dos implantes finais e melhorar suas propriedades de superfície ou adicionar compostos biologicamente ativos, tais como, vidro bioativo, hidroxil-apatita e/ou fosfato de tricálcio aos mesmos, camada eles podem ser adicionalmente modificados por uma de revestimento polimérico reabsorvível adicional com um processo que pode incluir coextrusão, revestimento por imersão, eletroaspersão, moldagem por injeção, impregnação de solução crítica ou qualquer outra técnica conhecida e empregada com os polímeros, farmacêuticos, dispositivos ou indústria têxtil. Os polímeros podem ser aqueles mencionados acima.

6/46

A presente invenção se refere ainda a um processo para a fabricação de um material compósito de acordo com esta invenção, o processo compreendendo as etapas de:

- tratamento da superfície do vidro por extração com água deionizada, a fim de remover íons da dita superfície,

- adição de um agente de acoplamento ao vidro e reação do vidro com o agente de acoplamento, adição de um compatibilizador à mistura de vidro e agente de acoplamento agente e reação do agente de acoplamento com o compatibilizador, adição do material de matriz polimérica à mistura resultante.

O processo também pode compreender, ao final, uma etapa de remoção dos solventes do compósito obtido, bem como outra etapa adicional de tratamento de superfície do compósito.

O tratamento da superfície do vidro por extração com água deionizada a fim de remover íons da dita superfície se constitui em uma etapa útil, uma vez que nos vidros biodegradáveis o constituinte orgânico primário é sílica e seria de se esperar que reagisse prontamente com os agentes de acoplamento silano. No entanto, metais alcalinos e fosfatos não só não formam ligações hidroliticamente estáveis com o silício, porém, pior ainda, catalisam a ruptura e redistribuição de silício-oxigênio. Por outro lado, o tratamento de água deionizada é necessário para formar grupos de hidroxila na superfície do vidro, devido ao fato de que as fibras de vidro biodegradáveis derivadas de fusão recente, sob condições neutras, apresentam um número mínimo de grupos hidroxila que, no entanto, são imp.ortantes para as reações entre o agente de acoplamento e a fibra de vidro biodegradável.

37/46

O processo para a fabricação de um material compósito de acordo com esta invenção pode ser usado continuamente ou em bateladas.

As concretizações e variantes descritas acima, com relação a qualquer dos aspectos da presente invenção, se aplicam mutatis mutandis em relação aos outros aspectos da invenção. Neste relatório descritivo, salvo disposições em contrário, as palavras compreendem, compreende e compreendendo significam incluem, inclui e incluindo, respectivamente. Isto é, quando a invenção é descrita ou definida como compreendendo características específicas, várias concretizações da mesma invenção também podem incluir aspectos adicionais.

Concretizações da presente invenção serão agora descritas em detalhes, nos exemplos que se seguem da parte Experimental. Os exemplos são ilustrativos, porém não limitam as composições, métodos, aplicações e uso da presente invenção.

PARTE EXPERIMENTAL

A fabricação geral de uma preforma de vidro biodegradável (300 g) foi realizada de acordo com o seguinte procedimento: mistura seca de matérias-primas, fusão em um cadinho de platina em um forno, recozimento, moagem, refusão e recozimento. As fontes de matéria-prima utilizadas eram SiO₂, A1₂O₃, Na₂CO₃, (CaHPO₄) (H₂O) , CaCO₃, H₃BO₃ e MgO.

O arrasto da fibra foi conduzido de acordo com o método descrito no Pedido de Patente EP 1.958.925, exceto que uma aspersão fina de água deionizada foi aplicada às fibras quentes como mostrado na figura 1. O processo de fabricação é ilustrado com mais detalhes na figura 1, onde o vidro é alimentado a um cadinho 1 do qual é arrastado para as fibras 2. As fibras 2 são tratadas com água

38/4 6

deionizada 3 e	ainda	adicionalmente com o agente	de
acoplamento 4. A	reação	entre o	agente de acoplamento	e o
vidro ocorre	em um	forno	5. Depois disso,	o
compatibilizador	6 é adicionado	às fibras resultantes	e a
reação se seguiu tem	lugar em	um segundo forno 7	. 0

material polimérico 8 é então adicionado às fibras que são novamente conduzidas para um terceiro forno 9. As fibras resultantes são então recolhidas por encanelamento em 10.

De acordo com o procedimento geral descrito anteriormente, as misturas apresentando componentes na faixa de composição gue se segue foram usadas para a fabricação da preforma, que foi então usada para fabricação da fibra de reforço:

SiO2	60-70% em peso
Na2O	5-20% em peso
CaO	5-25% em peso
MgO	0-10% em peso
P2O5	0,5-5% em peso
B2O3	0-15% em peso
ai2o3	0-5% em peso

Exemplo 1 - Composição e fabricação de uma fibra de vidro reabsorvivel

	De acorde	1 com 0 procedimento	geral descrito
acima, a	composição	de vidro que se segue	foi fabricada e
arrastada	na forma de fibra.
	Si02	64,0% em peso
	Na2O	11,0% em peso
	CaO	18,0% em peso
	MgO	2,0% em peso
	P2O5	0,5% em peso
	A12O3	2,5% em peso
	Depois do	arrasto, as fibras foram armazenadas em
sacos de	alumínio	protegidas do gás e	armazenadas para

39/46 análises adicionais e uso. A composição e natureza amorfa foram confirmadas usando fluorescência de raio x (XRF) e difração de raio x (XRD), respectivamente. O diâmetro médio da fibra era de cerca de 35 pm.

Exemplo 2 - Fabricação de fibra de vidro reabsorvivel tratada superficialmente em linha

Fibras de vidro reabsorviveis foram fabricadas de acordo com o Exemplo 1, exceto que as fibras foram tratadas superficialmente em linha com uma solução de um agente de acoplamento em etanol e água, ou seja, 5% em peso do agente de acoplamento 3-glicidoxipropiltrietoxissilano, 90% em peso de etanol e 5% em peso de água, a solução tendo sido catalisada com ácido acético (pH 4,5). A fibra foi então curada em linha e seca para completar a reação. O tratamento superficial foi confirmado pela medição do ângulo de contato.

Exemplo 3 - Fabricação de fibra de vidro reabsorvivel tratada superficialmente em linha

Fibras de vidro reabsorviveis foram fabricadas de acordo com o exemplo 1, exceto que as fibras foram tratadas superficialmente em linha com uma solução de um agente de acoplamento, modificador de superfície, etanol e água, ou seja, 5% em peso de uma mistura do agente de acoplamento 3glicidoxipropiltrietoxisilano e o modificador de superfície n-propiltrietoxissilano (em uma razão de 2:1), 90% em peso de etanol e 5% em peso de água, catalisada com ácido acético (pH 4,5). As fibras foram então curadas em linha a uma temperatura de 200°C e secas a uma temperatura de 150°C para completar a reação. O tratamento superficial foi confirmado pela medição do ângulo de contato.

40/46

Exemplo 4 - Fabricação da fibra de vidro reabsorvivel tratada em linha com compatibilizador

Fibras de vidro reabsorvíveis foram fabricadas de acordo com o Exemplo 3, exceto que, após o tratamento de superfície, um compatibilizador foi adicionado em linha. O compatibilizador utilizado era o poli(L-lactideo), com um peso molecular de 2.000 g/mol e foi usado como uma solução a 1% em peso em acetato de etila, catalisada com 0,02 mol% de estanho (II)-etilhexanoato. As fibras foram então curadas em linha e secas a uma temperatura de 120°C. O tratamento com o compatibilizador foi confirmado por medição do ângulo de contato e espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR).

Exemplo 5 - Fabricação de fibra de vidro reabsorvivel revestida com polímero

Fibras de vidro reabsorvíveis foram fabricadas de acordo com o Exemplo 4, . exceto que após a adição do polímero compatibilizador, o revestimento com PLGA de viscosidade inerente de (i.v.) 2,3 foi adicionado em linha como 8% em peso de solução em acetato de etila. O revestimento polimérico foi detectado com um método microscópico e as fibras foram observadas na formação de um feixe revestido com polímero firme.

Exemplo 6 - Fabricação de uma haste compósita reforçada contínua e reabsorvivel

Uma haste compósita (com um diâmetro de 2 mm) foi fabricada com extrusor de fuso duplo equipado com uma matriz de cruzeta para alimentar os feixes de fibra de vidro revestidos com polímero no polímero de matriz fundida. 0 polímero de matriz e o revestimento polimérico foram obtidos do mesmo polímero que tinha graduação PLGA i.v. 2,3. As temperaturas do tambor do extrusor foram de

41/46

185°C/175°C/175°C e a temperatura da matriz foi de 190°C. 0 teor de fibra foi de 38% em peso.

Exemplo 7 - Fabricação da fibra de vidro reabsorvivel tratada com compatibilizador e superficialmente com um processo de pasta

Fibras de vidro reabsorvíveis foram fabricadas de acordo com o Exemplo 1 e cortadas a 10 mm de comprimento. As fibras cortadas foram alimentadas a um recipiente evaporador giratório de 2 L e tratadas superficialmente com uma mistura de 5% em peso de um agente de acoplamento viniltrietoxissilano e um modificador de superfície npropiltríetoxissilano (a uma razão de 2:1), como uma solução em etanol a 90% em peso e água a 5% em peso, catalisada com ácido acético (pH 4,5). Após a reação estar completa, uma alteração do solvente foi realizada, trocando o solvente para acetato de etila e um compatibilizador foi adicionado em conjunto com um iniciador de radial (peróxido de benzoila, 0,1% em peso) . 0 compatibilizador era PLLA funcionalizado com metacrilato a 1% em peso, apresentando um peso molecular de 2.000 g/mol. Após a reação estar completa, a fibra de vidro tratada superficialmente e como o compatibilizador foi filtrada e seca. O tratamento com o compatibilizador foi confirmado por medição do ângulo de contato e FTIR.

Exemplo 8 - Fabricação de uma haste compósita reforçada com fibra cortada e reabsorvivel

Uma haste compósita (com um diâmetro de 4 mm) foi fabricada com extrusor de fuso duplo equipado com um alimentador lateral . para a fibra cortada e tratada. Copolímero 70/30 L-lactídeo/ε-caprolactona como matriz polimérica foi empregado com uma razão de 50:50 para fibra cortada. As temperaturas do tambor foram de 175°C/165°C/160°C e a temperatura da matriz foi de 160°C.

42/46

Exemplo 9

Fabricação de uma placa compósita reforçada com têxtil bioativo altamente reabsorvivel

Dois tipos de fibras de vidro reabsorvíveis foram fabricados, uma composição de vidro com bioatividade mais alta de acordo com o

Exemplo e outra com uma capacidade de reforço mais alta de acordo com

Exemplo 4, ex.ceto que agente de acoplamento era anidrido

3(trietoxissilil)propilsuccínico o modificador de superfície era (dietoximetilssilil)etano (razão de silano 5:1). As fibras de reforço foram tramadas em um tecido e a outra cortada a mm de comprimento.

As composições de vidro foram os seguintes:

O vidro apresentando uma bioatividade mais alta:

SiO₂

59,7% em peso

Na₂O

25,5% em peso em peso

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CaO maiores:

P2O5	2,5% em
B2O3	1,3% em
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SiO2	65,5% em
Na2O	12,0% em
CaO	18,0% em
P2O5	0,5% em
B2O3	2,0% em
MgO	1,0% em ]

peso, peso, peso, peso, peso peso so peso, ndo propriedades de reforço

As fibras cortadas foram alimentadas a um recipiente evaporador rotativo de 2 tratada com uma mistura . de 5% em

L e a superfície peso do agente de acoplamento anidrido de 3-(trietoxissilil)propilsuccínico e um modificador de superfície 1-(trietoxissilil)-2 (dietoximetilssilil)etano (razão de silano 5:1), em solução

3/4 (

t de 90% em peso de etanol e 5% em peso de água, catalisada com ácido acético (pH 4,5). Após a reação estar completa, uma alteração no solvente foi conduzida para mudar o solvente para acetato de etila e compatibilizador de PLLA 1% em peso (peso molecular de 2.000 g/mol) foi adicionado juntamente com um catalisador, 0,02% em mol de etilhexanoato de estanho(II). Após a reação estar completa, a matriz polimérica PLDLA foi adicionada como uma solução a 10% em peso em acetato de etila. Após umectação completa das fibras, o têxtil foi impregnado com a mistura e tratado a vácuo. O composto foi fabricado com moldagem por compressão em dimensões de 4x80x70 mm a uma temperatura de 190°C.

Exemplo 10 - Fabricação de placas compósitas reforçadas e reabsorviveis

Uma variedade de placas compósitas foi fabricada de acordo com os métodos dos Exemplos 1-9. As formulações utilizadas são apresentadas na Tabela 1.

Exemplo 11 - Moldagem por injeção dos furos compósitos biocompativeis e bioabsorviveis hastes e ensaios de flexão de espécimes

As fibras de vidro foram fabricadas de acordo com o procedimento geral, exceto a modificação superficial das fibras cortadas (5-10 mm) foi realizada em um recipiente de reação de 2 L usando tratamento com glicidoxipropiltrietoxissilano, seguido por adição de compatibilizador PLLA terminado com ácido succinico (Mn 4.000 g/mol) semelhante ao Exemplo 4, exceto que o processo era em bateladas usando um processo de pasta. A matriz polimérica foi combinada com as fibras cortadas modificadas superficialmente (20-40% em peso) e seca sob vácuo por 72 horas. PLLA, PLDLA e PLGA foram empregados como matrizes compósitas na fabricação de fusos compósitos

44/46 biorreabsorviveis e biocompativeis, hastes e ensaios de flexão de espécimes em moldagem por injeção.

processo típico de moldagem por injeção incluiu alimentação de microesferas em pasta seca a uma tremonha alimentadora empregando temperatura de plastificação de 190-215°C, temperatura de injeção de 180-205°C, temperatura do bocal de 170-200°C e temperatura de moldagem de 20-45°C. As condições de processamento foram adequadas para a produção uniforme de parafusos compósitos bioabsorvíveis e biocompativeis de PLLA, PLDLA e PLGA, hastes e ensaios de flexão de espécimes para teste adicional (como mostrado no Exemplo 12 a seguir).

Exemplo 12 - Propriedades de flexão dos compósitos reforçados com fibra de vidro biocompativel e reabsorvivel

Amostras selecionadas foram fabricadas de acordo com o Exemplo 11 e uma resistência de flexão de 3 pontos foi medida de acordo com ISO 178:2001 Plastics Determinação das propriedades de flexão padronizada com Máquina de Teste de Materiais Lloyd LRX Plus. A norma ISO empregada era aquela em vigor à época do depósito deste pedido. Os resultados das propriedades de flexão são apresentados na Tabela 2.

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PLLA = poli-L-lactídeo; PCL = poli(ε-caprolactona); PLDLA = copolímeros de L-lactídeo/DL-lactideo; PLGA = poli(lactídeo-co-glicolideo);

i.v. = viscosidade inerente.

46/46

Tabela 2 - Fabricação de placas compósitas reforçadas e reabsorvíveis

Módulo flexural (GPa)	CM 00 MO	0'6	20,0	<—1
Resistência à flexão (MPa)	133	144 I	220	266
Matriz (co)polimérica	PLGA i.v. 2,3	PLDLA i.v. 3,8	PLDLA i.v. 3,8	PLDLA i.v. 3,8
Compatibilizador	PLLA terminado em ácido succínico PLLA 2.000 g/mol	PLLA terminado em ácido succínico PLLA 2.000 g/mol	PLLA terminado em ácido succínico PLLA 2.000 g/mol	PLLA terminado em ácido succínico PLLA 2.000 g/mol
Agente de acoplamento	3glicidoxipropiltrietoxissilano	3glicidoxipropiltrietoxissilano	3glicidoxipropiltrietoxissilano	3glicidoxipropiltrietoxissilano
Forma da fibra	Cortada	Cortada	Contínua	Cortada
Teor da fibra (% em peso)	O 00	30	O ΓΌ	40
Composição de fibra de vidro (% em peso)	O - g <0 oV> Si υ ω o] J <Λ° o ** O MO cW -H rd 2 1-1 ω o * „ Y dí> in fO N * Z rH Λ rd	O « g oV> Si U MO CQ oY» O M0 O s o\o „ rd * O •rd ω ° * o - rtj MO <i oV5 3 <-d CM rd	O *. oP rd o\° t—i (J M0 6 g ta 2 s * : ' ’ MO θ q O MO Ti -<d Z r-d CM V)	íO o\° Si IT> ο ο ω * CM CM * O * o •7 σι o\° W S ° < S o\° - O <Ü CO Ti dP -H Z rd CM CM O)

1/4

Claims (20)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Material compósito compreendendo:

   - vidro biocompativel e biorreabsorvivel,

   uma matriz polimérica biocompativel e biorreabsorvivel, e um agente de acoplamento capaz de formar ligações covalentes, caracterizado pelo fato de compreender

   adicionalmente um compatibilizador, em que pelo menos 10% das unidades estruturais do compatibilizador são idênticas às unidades estruturais da matriz polimérica, e

   - o peso molecular do compatibilizador é inferior a 30.000 g /mo1.
2. 2. Material compósito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vidro biocompativel e biorreabsorvivel está na forma de fibras.
3. 3. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos 30% das unidades estruturais do compatibilizador são idênticos às unidades estruturais da matriz polimérica.
4. 4. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o peso molecular do compatibilizador é inferior a 10.000 g/mol.
5. 5. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um modificador de superfície capaz de proteger o vidro e aumentar a umectação do vidro.
6. 6. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que o valor do vidro biocompativel e biorreabsorvivel é de 1 a 90% em peso do peso total dos componentes.

   2/4
7. 7. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a quantidade de matriz polimérica é de 1 a 90% em peso do peso total dos componentes.
8. 8. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a quantidade de agente de acoplamento é de 0,1 a 10% em peso do peso total dos componentes.
9. 9. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a quantidade de compatibilizador é de 0,1 a 20% em peso do peso total dos componentes.
10. 10. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a matriz polimérica e o compatibilizador são independentemente selecionados do grupo consistindo em polilactideos (PLLA), poli-DL-lactideo (PDLLA);

    (PLA), poli-L-lactideo poliglicolídeo (PGA), copolímeros de glicolídeo, copolímeros · de glicolídeo/carbonato de trimetileno (PGA/TMC); copolímeros de lactideo/tetrametilglicolideo, lactídeo/carbonato de trimetileno, lactideo/d-valerolactona, copolímeros copolímeros de copolímeros de de lactídeo/εcaprolactona, copolímeros de L-lactideo/DL-lactideo (PLDLA), copolímeros de glicolídeo/L-lactideo (PGA/PLLA), polilactídeo-co-glicolídeo; terpolímeros de lactídeo/glicolídeo/carbonato de trimetileno, terpolímeros de lactídeo/glicolideo/e-caprolactona, copolímeros de

    PLA/óxido de polietileno; polidepsipeptídeos; poli-1,4dioxano-2,5-dionas substituídas com 3,6 assimetricamente; poliidroxibutíratos (PHB); copolímeros de PHB/bhidroxivalerato (PHB/PHV); poli-b-hidroxipropionato (PHPA); poli-p-dioxanona (PDS); poli-d-valerolactona-poli-ε

    3/4 caprolactona, poli (ε-caprolactona-DL-lactídeo) ; copolímeros de metilmetacrilato-N-vinil pirrolidona; poliesteramidas, poliésteres de ácido oxálico; poliidropiranos; polialquil2-cianoacrilatos; poliuretanos (PU); álcool polivinílico (PVA); polipeptídeos; ácido poli-b-málico (PMLA); ácidos poli-b-alcanóicos; policarbonatos; poliortoésteres; polifosfatos; poli(anidridos éster) e suas misturas.
11. 11. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento e o modificador de superfície são independentemente selecionados do grupo consistindo de organossilanos.
12. 12. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, .5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o agente de acoplamento é selecionado do grupo consistindo de alcóxi silanos.
13. 13. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o modificador de superfície é selecionado do grupo consistindo de alquil silanos.
14. 14. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o vidro biocompativel e biorreabsorvível apresenta a composição:

    SiO₂ 60 a 70% em peso, Na₂O 5 a 20% em peso, CaO 5 a 25% em peso, MgO 0 a 10% em peso, p₂o₅ 0,5 a 5% em peso, B₂Ü3 0 a 15% em peso e A1₂C>3 0 a 5% em peso.

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15. 15. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 ou 14, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um vidro biocompat1vel e biorreabsorvivel e pelo menos um vidro bioativo, biocompativel e biorreabsorvivel, os vidros apresentando composições diferentes.
16. 16. Material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ou 15, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um composto biologicamente ativo selecionado do grupo consistindo em vidro bioativo, hidroxil-apatita e fosfato de tricálcio.
17. 17. Uso de um material compósito conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de ser na fabricação de um dispositivo médico.
18. 18. Dispositivo médico, caracterizado pelo fato de compreender um material compósito conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 16.
19. 19. Dispositivo médico, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o mesmo é um implante.
20. 20. Processo para a fabricação de um material compósito conforme qualquer uma das reivindicações 1 a 16 caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

    - tratar a superfície do vidro por extração com água deionizada de modo a remover íons da superfície,

    - adicionar um agente de acoplamento ao vidro e reagir o vidro com o agente de acoplamento, adicionar um compatibilizador à mistura de vidro e ao agente de acoplamento e reagir o agente de acoplamento com o compatibilizador,

    - adicionar o material da matriz polimérica à mistura resultante.