PT1413323E - Vidro como auxiliar de sinterização, produtos moldados com poros abertos e método para a sua produção - Google Patents
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Description
ΡΕ1413323 1 DESCRIÇÃO "VIDRO COMO AUXILIAR DE SINTERIZAÇAO, PRODUTOS MOLDADOS COM POROS ABERTOS E MÉTODO PARA A SUA PRODUÇÃO" A invenção relaciona-se com um vidro como auxiliar de sinterização para um produto moldado contendo fosfato de cálcio com capacidade de reabsorção assim como o método de produção deste produto moldado.
Os materiais inorgânicos para a substituição de estruturas ósseas podem ser classificados em materiais com capacidade de reabsorção e de estabilidade prolongada. A sua selecção e aplicação são determinadas pela indicação médica especifica. De acordo com o estado da técnica, os materiais com capacidade de reabsorção à base de fosfatos de tricálcio servem para a aplicação de produtos promotores de contacto directo com a estrutura óssea. São fundamentalmente aplicados os granulados com dimensão granular diferenciada. É contudo problemático que, no decurso da biodegradação e do crescimento da estrutura óssea que se realiza em paralelo, as partículas de granulado residuais na lesão operada do osso e as cheias com granulado são comprimidas, impedindo totalmente a resolução do problema. Este problema pode ser resolvido por diversas formas. Um método consiste em desenvolver materiais com maior capacidade de reabsorção (por exemplo EP 541564 BI e US-A- 2 ΡΕ1413323 4308064), um outro consiste em proporcionar aos granulados uma porosidade interna e com a consequente resolução após a respectiva compressão (por exemplo, DE 19744809 Cl) .
Em princípio, o problema também pode ser resolvido preparando um produto moldado com elevada porosidade e simultaneamente com poro aberto. Isto pode ser realizado por compressão/compressão isostática do material inicial e subsequente sinterização, assim como incorporação da estrutura porosa por perfuração, etc., pelas técnicas mais diversificadas (mecânicas, com gelo seco, etc.), por técnicas de "Free form fabrication" ou pela técnica conhecida de impregnação de esponjas com subsequente sinterização (processo de Schwartzwald-Somers). A desvantagem destas soluções consiste muitas vezes em que o fosfato de tricálcio a aplicar não é suficientemente sinterizado e consequentemente os produtos moldados são relativamente mais instáveis do ponto de vista mecânico. O objecto da invenção é incrementar decisivamente a capacidade de sinterização de materiais contendo fosfato de cálcio e simultaneamente aumentar a capacidade de reabsorção e a biocompatibilidade do produto moldado obtido desta forma.
De acordo com a invenção, é proporcionado um vidro como auxiliar de sinterização para um material 3 ΡΕ1413323 contendo fosfato de cálcio, com capacidade de reabsorção, em que o material é fosfato de β-tricálcio e o vidro uma composição química de 68-78% em peso de Si02, 5-12% em peso de MgO e 12-27% em peso de Na20. A EP-885856-A2 descreve a aplicação desta composição de vidro como auxiliar de sinterização para a cerâmica de vidro de apatite.
Mais particularmente, o vidro apresenta com vantagem uma composição química de 73-78% em peso de Si02, 8-11% em peso de MgO e 12-19% em peso de Na20, ainda mais particularmente de 74-75% em peso de Si02, 8,5-10% em peso de MgO e 14,5-17% em peso de Na20. O vidro tem um teor de 0,5-15% em peso em comparação com 85-99, 5% em peso de fosfato de tricálcio (TCP) .
Os componentes do TCP e o vidro como componentes amorfos são de início preparados isoladamente e moídos em separado, subsequentemente misturados, opcionalmente num moinho. De seguida por adição de materiais adicionais é preparada uma suspensão e aplicada, por exemplo, sobre uma esponja de poliuretano (PUR). Após secagem, esta esponja é submetida a um tratamento térmico, em que a esponja é queimada sem qualquer resíduo e é obtido um produto moldado contendo unicamente a fase cristalina de TCP comprovada por difracção de raios X. São obtidos desta forma produtos moldados contendo no máximo os componentes seguintes de acordo com a composição de síntese em % em peso: ΡΕ1413323 4
CaO 53, 97 P2O5 45,53 Si02 11,40 Na20 4,05 MgO 1 / 8
Os componentes são preparados de forma que no máximo se atinja uma composição de sintese de 100%.
Surpreendentemente foi constatado que esta variante de 2 componentes anteriormente descrita leva ao produto sinterizado requerido, enquanto uma adição imediata de todos os componentes não satisfaz o processo de sinteri-zação da forma desejada. Pela sinterização do TCP em suspensão aplicada sobre uma esponja de poliuretano não é obtida nenhuma estrutura sólida sem a adição da fase vitrea amorfa preparada separadamente, resultando em parte uma desintegração de produto sinterizado. A invenção relaciona-se igualmente com um processo para a preparação de um produto moldado contendo fosfato de cálcio com capacidade de reabsorção, carac-terizado por fundir um vidro constituído por 68-78% em peso de SÍO2, 5-12% em peso de MgO e 12-27% em peso de Na20, levando-o a uma dimensão granular de D50 de 0,7-2ym, adicionando um fosfato de β-tricálcio de dimensão granular D5o de 1-7,5ym, transformando-se por método corrente numa forma requerida e preparando-se o produto moldado por 5 ΡΕ1413323 sinterizaçâo a 1150 até 1350°C, com a condição da dimensão granular do β-TCP não ser inferior à do vidro. O objecto da invenção é igualmente um produto moldado de poro aberto à base de fosfato de β-tricálcio, caracterizado pela composição seguinte (em % em peso): 46,1 até 54,0 CaO, 38,9 até 45,5 P2O5, 0,005 até 11,4 Si02, 0,001 até 4,05 Na20 e 0,0005 até 1,8 MgO e apresentando a fase cristalina de fosfato de β-tricálcio comprovada por difracção de raios X. Os requisitos de pureza do β-TCP correspondem à norma ASTM 1088-87 (reaprovada em 1992).
Um objecto adicional da invenção é o produto moldado de poro aberto anteriormente referido, obtido pela preparação em separado de fosfato de β-tricálcio e de um vidro de 68-78% em peso de Si02, 5-12% em peso de MgO e 12-27% em peso de Na20, adicionando 99, 5-85% em peso de fosfato de β-tricálcio e 0,5-15% em peso de vidro, obtendo-se de forma corrente uma suspensão da mistura, aplicação sobre uma estrutura de poro aberto, preferencialmente uma estrutura de PUR de poro aberto, e sinterizaçâo do produto moldado a 1150 até 1350°C.
Um teor de vidro preferido como adjuvante situa- se no domínio de 1-10% em peso, com mais vantagem 4-8% em peso, em particular 5-7% em peso. A invenção não se encontra limitada de forma alguma a este domínio de aplicação, podendo ser preparados 6 ΡΕ1413323 produtos fundidos adicionais com a composição acima referida, que conduzem a resultado análogo. É importante para o resultado que os componentes amorfos sejam moidos de uma forma fina, por exemplo, num moinho com agitação, e que o valor de D50 seja preferencialmente inferior ao do fosfato de tricálcio e de qualquer forma seja nitidamente inferior a 2ym.
Os produtos fundidos amorfos aplicados são caracteri-zados por serem quimicamente relativamente instáveis, o que proporciona a capacidade de reabsorção do produto total. A biocompatibilidade é obtida por os componentes fisiológicos apenas estarem contidos no auxiliar de sinterização Seria de analisar do ponto de vista critico o teor um pouco mais elevado de silício, uma vez que, na realidade, no sangue e em tecidos de estrutura óssea apenas estão presentes teores mínimos de silício. No entanto, de uma forma geral o que foi adicionado referido ao corpo total é de facto, também um teor muito reduzido. Constatações referidas recentemente na literatura da especialidade mostram que - contrariamente ao processo de dois componentes aqui aplicado - serão mais vantajosas as misturas de silício com todos os componentes iniciais do que resulta a capacidade de reabsorção por estimulação dos osteoclastos (células de deterioração da estrutura óssea) . Isto foi determinado em misturas de materiais de Si-a-TCP e hidroxilapatite com porosidade aberta, que foi preparada por aplicação de soluções coloidais de S1O2 (Langstaff, S. 7 ΡΕ1413323 et al.\ Resorbable bioceramics based on stabilized CP. Part I: Rational design, sample preparation and materiais characterization, Biomaterials 20 (1999) 1727-1741; Part II: Evaluation of biological response, Biomaterials 22 (2001) 135-150) . A preparação pode ser realizada pelo processo de Schwartzwald-Sommers já referido inicialmente, em que é aplicada uma suspensão sobre uma esponja de PUR, e subsequentemente a esponja é queimada.
Um processo adicional, em que a preparação de acordo com a invenção pode ser aplicada com vantagem com vidro^-TCP, é a "Free form fabrication" (ou "Rapid Prototyping") . Neste processo realiza-se, de uma forma geral, uma sinterização a laser do TCP com ou sem polímeros como adjuvantes, em que os polímeros podem igualmente ser queimados subsequentemente. No caso presente, o vidro é adicionalmente aplicado como auxiliar de sinterização. A invenção é de seguida pormenorizada por exemplos. Todos os valores são referidos como percentagem em peso, desde que nada seja referido em contrário.
Exemplo 1 É preparado beta-TCP de acordo com processo descrito na literatura. Este β-TCP é moído de forma que seja obtido um pó com capacidade de sinterização com um diâmetro de partícula D5q de cerca de l,7pm. ΡΕ1413323 É preparado um produto fundido com a composição seguinte (% em peso): S1O2: 74,97; MgO: 9,22 e Na20: 15,81 (fundido como 27,04 Na2C03) . O produto é fundido e moido, de forma a resultar um pó com um diâmetro de partícula D5o de cerca de l,23ym.
Adiciona-se 94% em peso do β-TCP preparado e 6% em peso do produto fundido obtendo-se uma mistura sólida; 41,68g de uma mistura de isopropanol-água (30:70) e 0,57g de um dispersante C64 e 57,75g da mistura sólida são adicionados num moinho de placas durante 3 minutos resultando uma suspensão com consistência cremosa. Esta suspensão é aplicada sobre esponjas de PUR com porosidade aberta com 80 até 20 ppi (poros por polegada) por submersão repetida e compressão, secagem ao ar, secagem numa estufa a cerca de 100°C durante 2 horas e subsequentemente aquecida lentamente a 100°C por minuto até 1300°C e mantida durante 6 horas. É obtido um produto tipo esponjoso com uma estrutura semelhante à esponja inicial, e a esponja de PUR foi queimada sem qualquer resíduo. O β-TCP como fase cristalina determinada unicamente por difracção de raios X evidencia uma muito boa estabilidade respeitante à estrutura de esponja anterior-mente referida; não ocorre qualquer desintegração da estrutura, e 0 produto moldado apresenta uma capacidade de reabsorção correspondente à do processo de preparação do β-TCP conhecido 9 ΡΕ1413323
Exemplo 2 (exemplo comparativo)
Um β-TCP é preparado de uma forma corrente e é aplicado sobre uma esponja de PUR pela técnica de impregnação de esponjas e é realizada a sinterização a 1300°C da mesma forma como no exemplo 1. Após arrefecimento, o produto moldado sinterizado apresenta em diversos locais nítidas desintegrações, que têm continuidade por contacto mecânico.
Exemplo 3
Procede-se como no exemplo 1, aplicando no entanto as composições de vidro seguintes:
Si02 71,5%; MgO 9,5%; Na20 19,0%.
Esta composição de vidro foi fundida, vitrificada e moída, resultando um pó com um diâmetro de partícula D50 de 1,43.
Exemplo 4
Prepara-se um vidro de acordo com o exemplo 1. Deste vidro é aplicado 9% e do β-TCP 91%. 30g desta mistura de pó são processadas com 30mL de uma solução aquosa a 5% de polietilenoglicol (MG: 2000) com adição de 750yL de álcool isopropílico obtendo-se uma suspensão, em que para o 10 ΡΕ1413323 aumento do teor de sólidos na suspensão é adicionado 0,3% de um dispersante (CE 64, da Schimmer e Schwartz) . Esta mistura é tratada num homogeneizador (16000 rot./min.; da Heidolph) durante 2 minutos para obtenção de uma mistura mais satisfatória.
Lisboa, 24 de Novembro de 2010
Claims (8)
- ΡΕ1413323 1 REIVINDICAÇÕES 1. Utilização de vidro como auxiliar de sin-terização para um material contendo fosfato de cálcio com capacidade de reabsorção, caracterizado por o material incluir fosfato de β-tricálcio e por o vidro ter uma composição quimica de 68-78% em peso de S1O2, 5-12% em peso de MgO e 12-27% em peso de Na20.
- 2. Utilização de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o vidro ter uma composição quimica de 73-78% em peso de Si02, 8-11% em peso de MgO e 12-19% em peso de Na20.
- 3. Utilização de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o vidro ter uma composição quimica de 74-75% em peso de Si02, 8,5-10% em peso de MgO e 14,5-17% em peso de Na20.
- 4. Utilização de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o vidro ter um teor de 0,5-15% em peso a par de 85-99,5% em peso de fosfato tricálcico.
- 5. Utilização de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por o vidro ter um teor de 4-8% em peso.
- 6. Processo para a preparação de um produto moldado contendo fosfato de cálcio com capacidade de 2 ΡΕ1413323 reabsorção, caracterizado por ser fundido um vidro, constituído por 68-78% em peso de S1O2, 5-12% em peso de MgO e 12-27% em peso de Na20, levando-o a uma dimensão granular D50 de 0,7-2ym, adicionando um fosfato de β-tricálcio de dimensão granular D50 de 1-7,5ym, obtendo-se a forma requerida e o produto moldado sendo preparado por sinterização a 1150 até 1350°C com subsequente arrefecimento, com 0 requisito de que a dimensão granular do fosfato de β-tricálcio não seja inferior à do vidro.
- 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por a moldagem ser realizada pelo processo de Schwartzwald-Sommers ou pelo processo de "Free form fabrication".
- 8. Produto moldado com poros abertos à base de fosfato de β-tricálcio, caracterizado por apresentar a composição seguinte (em % em peso) 46,1 até 54,0 CaO, 38,9 até 45,5 P2O5, 0,0005 até 11,4 SÍO2, 0,001 até 4,05 Na20 e 0,0005 até 1,8 MgO e apenas apresenta a fase cristalina de fosfato de β-tricálcio comprovada por difracção de raios X, obtida por preparação em separado de fosfato de β-tricálcio e preparação em separado de um vidro com 68-78% em peso de S1O2, 5-12% em peso de MgO e 12-27% em peso de Na20, e por adição de 99,5-85% em peso de fosfato de β-tricálcio e 0,5-15% em peso de vidro, processando a mistura numa suspensão de uma forma corrente, aplicando sobre uma estrutura de poro aberto e sinterização do produto moldado a 1150 até 1350°C e subsequente arrefecimento, com o requisito de que 3 ΡΕ1413323 a dimensão granular do β-TCP seja 1-7,5 ym, a dimensão granular do vidro seja 0,7-2 ym e a dimensão granular do β-TCP não seja inferior à do vidro. Lisboa, 24 de Novembro de 2010 1 ΡΕ1413323 REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente Europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e ο IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na Descrição * EF 541584 81 * DE 1S7448ÔS Cl * US 430SS84 A * B*8S58S8A2 Literatura que não é de patentes citada na Descrição * Uíígsteff, S. st ai R«s®t>sí&í Ssêoeeraate bssest * Fsíí ft Evsiiiati® o? fctotagfcaS r*sj>ORS*.. Bm>sSsi- m sfabizsd CP. Pssuí J·. Rafiorsí design. sampS» afe. 2081, wol 2¾ 135-155 psepsístoi and raafefiaís cfeaesd«dza&»s, S(msate-1SW.vsS.25.1727-1741
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