PT91918B - Processo para a preparacao de uma composicao de acrilato, para o cimento dos ossos - Google Patents

Description

CAMPO DE ACÇÃO DO INVENTO invento em consideração diz respeito a uma composição aperfeiçoada, para o cimento dos ossos, ou para o adesivo dos ossos. Mais especificamente, o invento diz respeito a um cimento acrílico aperfeiçoado para os ossos, que é especialmente proveitosospara os implantes ortopédicos.

ANTECEDENTES DO INVENTO

A introdução do cimento para os ossos, no ano de 1960, foi uma inovação principal, na cirurgia ortopédica. Foi possível, depois disso, ao cirurgião quase toda a articulação defeituosa por implantes ligados ao osso com cimento, que preenche as irregularidades da face de separação do osso/implante, e, além disso, actue como um agente de recheio dos espaços maiores, ou vazios. As estimativas recentes indicam que, em cada ano, existem, nos países industrializados, 1.000 implantes, por milhão de habitantes. Estes têm envolvido, principalmente, a implantação de articulações artificiais nos quadris.

Conquanto os resultados iniciais de tais implantes tenham sido excelentes, os estudos clínicos de longa duração têm revelado o relaxamento do implante, com o tempo. Ele surge quer na face de separação entre o implante e o cimento, quer, mais vulgarmente, na face de separação entre o cimento e o osso. Depois de cerca de 10 anos de benefício, pelo menos 20% dos implantes de articulações dos quadris exigem a correcção, que envolve a inserção de componentes novos .

As estatísticas de tão importantes substituições têm conduzido a um trabalho considerável para aperfeiçoar os projectos de implantes e para aperfeiçoar os cimentos para os ossos. Estes últimos têm, de um modo geral , sido formulados no pó do monómero de metilmetacrilato (NMA) e no pó do polimetilmetacrilato (PMMA). Os cimentos para os ossos, adquiríveis no mercado, têm divergido, uns dos outros, na dimensão da partícula e na composição do pó do PMMA, nas concentrações dos aceleradores, tais como a N,N-dimetil-p-toluidina, ou no emprego de aditivos especiais, tais como os agentes de contraste rádiopacos ou de raios X, antibióticos, matérias corantes e outras afins.

Como se encontra bem documentado, em numerosos estudos médicos, bem como na bibliografia das Patentes, o cimento, que cura in vivo, depois da inserção do implante, dá origem a problemas; o problema mais importante é a necrose do osso, muitas vezes tanto quanto 0,5 cm., originado pela reacção exotérmica elevada, na face de separação entre o cimento e o osso, e pela libertação do metilmetacrilato monomérico. A elevada reacção exotérmica, excedendo 70SC, resulta da polimerização ou do tratamento gue se efectua no cimento para os ossos a seguir à mistura dos ingredientes, imediatamente antes do seu emprego com o seu implante. O metilmetacrilato, que não tenha reagido, è a origem do metacrilato monomérico libertado, que é tóxico elevadamente para as células dos ossos. Além de mais, a bibliografia indica que o metil metacrilato monomérico pode afectar, perniciosamente, a circulação local do sangue, bem como a tensão arterial do paciente.

Tem também sido observado que, com ô tempo, uma membrana se forma na face da separação cimento/ osso, à medida que a membrana se aumenta de espessura, o osso torna-se mais delgado e se observa o relaxamento do implante e a disfunção secundária. Por fim, torna-se necessária a cirur gia da correcção. Não obstante as razões desta formação não serem totalmente aceites, neste momento, os exames histológi-5-

cos revelam o tecido inflamatório não especificado, e admite-se que a libertação de longa duração do metilmetacrilato monomérico, bem como um acelerador, tal como a N,N-dimetil-p-toluidina, estimulam o desenvolvimento e o crescin-er.to da membrana inflamatória indesejável.

Estabelecidas a seguir se encontram as Patentes anteriores que revelam o desenvolvimento dos cimentos de acrilatos para os ossos, as desvantagens de um tal cimento para os ossos, e os esforços recentes para vencer estes problemas; segue-se um debate das Patentes mais pertinentes :

PATENTES dos ESTADOS UNIDOS DA AMERICA:

3.468.977	-	Bruckmann et al
4.093.57o	-	deWi jn
4.268.639	-	Seidel et ai.
4.341.691	-	Anuta
4.404.327	-	Crugnola et al.
4.490.497	-	Evrard et al.
4.552.906	-	Podszun et al.
4.588.583		Pietsch et al.

-6OUTRAS PATENTES:

1.431.211

Reino Unido

1.532.318

Reino Unido

0.218.471

EPA

A Patente NQ 4.093.576, dos Estados Unidos da América (de Wijn), divulga cimentos acrílicos, para os ossos, feitos de pó de polímeros (PPMA) e de monómero líquido, misturados com um gel aquoso, de elevada viscosidade, incompatível. O gel é solúvel nos fluidos do corpo e dissol-ve-se depois da implantação. Isto deixa fixar uma estrutura porosa, no cimento tratado, e reduz a reacção exotérmica. Com a finalidade de se controlar a porosidade, o monómero líquido deve, de preferência, conter até 5% de uma amina terciária, a 45%, em peso, de. etil-, propil-, butil-, isopropil-, isobutil-, isopentil-, ou pentilmetacrilato, sendo MMA o monómero remanescente.

A Patente Νδ 4.404.327, dos Estados Unidos da America (Crugnola e outro), divulga cimentos, baseados em acrílicos, ortopédicos, com rijeza acrescida e resistência à fractura, devidas à natureza semelhante a borracha da parcela de poliacrilato incluída. O componente de pó de polímeros tem uma temperatura de transição de vidro (Tg) inferior à temperatura do corpo (37BC) e encontra-se embutido na matriz vítrea rígida do monómero MMA líquido polimerizado.

O polímero, semelhante a borracha, preferido, é o poli-n-butilmetacrilato. O módulo destes cimentos é reduzido, significantemente (3 a 5 vezes), comparado com os cimentos convencionais, baseados no pó PMMA.

A Patente NB 4.490.497, dos Estados Unidos da América (Evrard e outro), divulga composições para os cimentos cirúrgicos, baseados em acrílicos, com a finalidade de se reduzir a temperatura da reacção exotérmica. O pó dos polímeros compreende PMMA, com dimensão de partícula de 20 a 150 mícrons. O líquido contém, pelo menos, 55%, em peso, de um monómero acrílico, de preferência MMA, até 35%, em peso, de um polímero acrílico, e de 0,01 até 1%, em peso, de um agente de termo da cadeia, tal como os terpenos monocíclicos di não saturados e os terpenos mononão saturados.

A Patente Nô. 4.588.583, dos Estados Unidos da América (Pietsch e outro), divulga cimentos cirúrgicos baseados em acrílicos, com reduzida reacção exotérmica e monómero residual, obtido pela adição de 1 a 15%, em peso, de um plastificador, não reactivo, líquido e não tóxicos. Plastificadores, que se sugerem, são ésteres alifáticos saturados, com pontos de ebulição acima de 1002C; os ésteres preferidos contêm um, ou mais, grupos de hidroxilo livres, como o trietilcitrato.

A Patente N2 BP 1.431.211, dos

Estados Unidos da América (Sulzer e Irmãos), divulga cimentos acrílicos, para os ossos, com reduzida reacção exotérmica, obtidos misturando-se o pó de PMMA com um líquido compreendendo, pelo menos, 50% de MMA e entre 10 e 45% de, pelo menos, um metacrilato de alquilo de C^-C^, de preferência o isobutilmetacrilato.

O Pedido de Patente Europeia N2 0.218.471 (Bonar Cole) divulga uma composição acrílica para a formação de um cimento para os ossos. O componente em pó compreende o polietilmetacrilato, incorporando um opacificador, para esse efeito, e o monómero compreende o n-butilmetacrilato (BMA). O emprego de BMA, como um monómero líquido, em vez de MMA, reduz a perda do monómero líquido num meio aquoso, durante a polimerização, reduz a reacção exotérmica e reduz o módulo da elasticidade (polímero mais flexível).

Tem-se arçuído que uma determinada redução, no vigor mecânico, seria benéfica (Bonar e Crugnola) , mas uma redução de mais do que 50%, em comparação com os cimentos adquiríveis no mercado, é considerado como arriscado, visto que a maior parte (cerca de 80%) dos cimentos baseados em PMMA/MMA actua satisfatoriamente. É digno de nota verificar-se que nenhum dos cimentos de vigor reduzido tenha sido aceite, no mercado, até o presente, e, não obstante as outras numerosas tentativas para levar a melhor sobre os problemas associados com o cimento convencional para os ossos, tem sido fraca, se alguma, a aceitação, no mercado, de propostas novas. Seria vantajoso, por isso, que existisse utilizável um cimento para os ossos, que, não só levasse a melhor sobre os problemas conhecidos, mas também, devido às suas propriedades proeminentes, que fosse aceitável, no mercado, e, consequentemente, redizisse, substancialmente, o número de correcções e de reposições dos implantes, que são tão predominantes , neste campo, depois de períodos limitados de tempo.

São estes objectivos do invento em consideração.

SUMÁRIO DO INVENTO

De acordo com o invento em consideração, tem-se verificado ser vantajoso empregar-se uma combinação de um componente em pó de um poli(met)acrilato, com um componente de acrilato monomérico líquido, compreende, pelo menos, três diferentes(met)acrilatos monoméricos. Mais especificamente, o componente líquido deve conter, pelo menos, um metacrilato de alquilo de C^-C₂, um (met)acrilato de cadeia linear ou ramificada tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, e um (met)acrilato cíclico tendo um peso molecular de, pelo menos, 168. Um dos componentes monoméricos líquidos pre-9feridos compreende uma mistura de metilmetacrilato, n-decilmetacrilato e iso-bornilmetacrilato e iso-bornilmetacrilato. 0 componente em pó pode compreender polímeros acrílicos, ou copolímeros, com uma temperatura de transição do vidro compreendida entre 37 e 90SC, tal como o poli(butilmetacrilato-co-metilmetacrilato). Misturas de polímeros e de copolimeros podem, também, ser utilizados. Quando estes componentes são empregados, a reacção exotérmica é substancialmente reduzida, em conjunto com um conteúdo de monómeros residuais muito inferior, quando comparado com os cimentos para os ossos, utilizáveis no mercado. A força compreensiva e o módulo mantêm-se ainda próximos dos (50% a 95%) cimentos para os ossos utilizáveis no mercado. Àlém de mais, empregando-se determinados aceleradores, ou combinações especiais de aceleradores, a quantidade necessária para- se obter o tempo de tratamento especificado pode ser inferior, o que conduz a uma libertação de longa duração minimizada dos derivados de toluidina tóxica. São estas as caracteristicas que conduzem à composição de categoria mais elevada, do cimento para os ossos, do invento em consideração, por virtude de se misturar em os componentes em pó, com o componente líquido.

A seguir se compreenderá que os componentes, tanto líquidos, como em pó, podem conter os aditivos convencionais, deste campo. Deste modo, por exemplo, o componente em pó pode conter quantidades reduzidas de um material de contraste de raios X, iniciadores de polimerização, antibióticos, anti-sépticos, e outros afins. Em complemento, o componente líquido pode conter quantidades reduzidas de inibidores de polimerização, de activadores, de agentes corantes, e de outros afins. Também, os agentes de ligação em cruz podem existir (e, muitas vezes, existirão, nos monómeros monofuncionais adquiríveis no mercado), uma vez que, contudo, as suas quantidades sejam tão insignificantes que o cimento para os ossos não se torne muito frágil; isto significa, normalmente, que quaisquer agentes de ligação em cruz devem existir em quantidades no máximo de 10%, em peso, calculado na base do

-10Componente A, de preferência no máximo de 4%, em peso, e com maior preferência no máximo de 1%, em peso.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DO INVENTO E PROCESSOS DE REALIZAÇÃO

PREFERIDOS.

Como foi debatido no precedente, o cimento para os ossos, do invento, é preparado misturando-se as partículas de um composto em pó polimérico, nomeadamente polímeros, ou copoiímeros de (met)acrilato, bem como as suas misturas, com uma mistura de,, pelo menos, três monómeros de (met)acrilato líquidos.

Um dos aspectos mais importantes do invento em consideração é a composição do componente monomérico líquido. Mais especificamente, ele deve conter, pelo menos, três monómeros de (met)acrilato distintos. Os três grupos estão relacionados a seguir, em conjunto com determinados dos materiais preferidos:

1) Metacrilato de alquilo de ^cjl^-C2^: Metilmetacrilato,

Etilmetacrilato.

2) (Met)acrilatos, de cadeia comprida, monofuncional, linear ou ramificada, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, e, de preferência, 6 a 18 átomos de carbono, nos substituintes de cadeia linear ou ramificada:

n-Hexilmetacrilato, n-Heptilmetacrilato,

-11n-Etilhexilmetacrilato, n-Decilmetacrilato,

Isodecilmetacrilato,

Metacrilato láurico,

Metacrilato esteárico, Polietilenoglícolmetacrilato, Polipropilenoglícilmetacrilato,

Etiltriglícolmetacrilato.

3) (Met)acrilatos cíclicos, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, e, de preferência, 6 a 18 átomos de carbono, nos substituintes cíclicos:

Ciclohexilmetacrilato,

Benzilmetacrilato,

Iso-bornilmetacrilato,

Adamantilmetacrilato,

Diciclopenteniloxiet ilmetacrilato,

Diciclopentenilmetacrilato,

Diciclopentenilacrilato,

3,3,5-Trimetilciclohexilmetacrilato,

4-Tert-butilciclohexilmetacrilato.

Deste modo, o substituinte, de cadeia comprida, linear ou ramificada, do (met)acrilato, monofuncional, de cadeia comprida, do componente A, é, de preferência, um radical de alquilo, ou um radical de glícol de polialquileno, que contém 6 a 18 átomos de carbono. Em particular, o (met)acrilato de cadeia comprida do componente A é seleccionado do grupo constituído por etilhexilmetacrilato, isodecilmetacrilato, n-decilmetacrilato e laurilmetacrilato.

Como será tido em conta, o substituinte cíclico do metacrilato cíclico do Componente A é cicloalquilo, arilalquilo, cicloalquenilo, cicloalqueniloxialquilo ou cicloalquiloxialquilo, grupos esses que podem, facultativamente, ser substituídos, quando adequado, por um a quatro grupos de alquilo inferior. De um modo particular, o metacrilato cíclico do Componente A é seleccionado do grupo cons tituído por isobornilmetacrilato, diciclopenteniloxietilmetacrilato, 4-tert-butilciclohexilmetacrilato, e 3,3,5-trimetilciclohexilmetacrilato.

Como foi observado no precedente, o componente líquido, ou a sua parcela, pode conter agentes de ligação em cruz e quantidades reduzidas de aditivos, tais como os inibidores de polimerização, os activadores, e outros afins. Os inibidores de polimerização podem ser a hidroquinona, o hidroquinonamonometiléter, o ácido ascórbico, suas misturas, e outros afins, em quantidades compreendidas entre cerca de 10 a 500 partes por milhão, de preferência 20 a 100 partes por milhão, em peso/peso. O activador é empregado em quantidades compreendidas entre 0,2 a 3,0%, em peso/peso, de preferência 0,4 a 1,0%, e pode ser N,N-dimetil-p-toluidina, N, N-hidroxipropil-p-toluidina, etanol de N,N-dimetil-p-aminofeno, ácido acético de N,N-dietil-p-aminofenilo, e outros idênticos. De acordo com uma outra característica do invento em consideração, tem-se verificado ser útili o emprego de uma combinação de N, N-dimetil-p-toluidina com N,N-hidroxipropil-p-toluidina. Com uma máxima preferência, este último composto é empregado em maiores proporções, por exemplo, 2 partes, em peso, por cada parte de N,N-dimetil-p-toluidina. Como foi mencionado no precedente, os agentes de ligação em cruz podem encontrar-se presentes em quantidades pequenas. Os exemplos de agentes de ligação em cruz incluem:

Dimetacrilato de etilenoglícol, Dimetacrilato de 1,4-butanodiol,

Dimetacrilato de 1,3-butanodiol, Dimetacrilato de trietilenoglicol, Dimetacrilato de tetraetilenoglícol, Dimetacrilato de polietilenoglícol-400, Dimetacrilato de neopentilglícol, Dimetacrilato de bisfenol A,

Dimetacrilato de bisfenol A etoxilado,

Trimetacrilato de trimetilolpropano e Diacrilato de Tripropilenoglícol.

componente em pó, ou a sua parcela, compreende um polímero de metacrilato, um copolímero, ou uma mistura de ambos. Os materiais esclarecedores incluem;

Polietilmetacrilato.

Poliisopropilmetacrilato,

Poli-sec-butilmetacrilato,

Poli-iso-butilmetacrilato,

Policiclohexilmetacrilato,

Poli(butilmetacrilato-co-metilmetacrilato) , Poli(etilmetacrilato-co-metilmetacrilato) , Poli(estireno-co-butilacrilato),

Poli(etilacrilato-co-metilmetacrilato) .

O polímero do componente B é, de preferência, o poli(butilmetacrilato-co-metilmetacrilato). 0 conteúdo de butilmetacrilato, no copolímero de poli(butilmetacrilato-co-metilmetacrilato), é, de preferência, da ordem de 30 a 60%, em peso, de preferência da ordem de 35 a 50%, em pe-14-

so, e, em particular, cerca de 40%, em peso. Um outro polímero preferido é o polietilmetacrilato.

O pó de polímeros pode ser utilizado na modalidade finamente dividida, tal como, por exemplo, 20 a 400 mícrons, em particular 20 a 250 mícrons, de preferência de 20 a 120 mícrons. Misturando com o material sólido, encontra-se, normalmente, um iniciador de polimerização. Aditivos de contraste de raios X, antibióticos, aditivos anti-sépticos, e outros idênticos, podem, também, encontrar-se presentes. Os aditivos de contraste de raios X, convencionais, tais como o sulfato de bário, o dióxido de zircónio, o óxido dezinco, e outros’afins, são utilizados em quantidades compreendidas entre 5 a 15%, em peso/peso. Iniciadores de polimerização típicos podem ser empregados em quantidades compreendidas entre cerca de 0,5 a 3,0%, em peso/peso. Exemplos de tais iniciadores são o peróxido de benzoílo, o peróxido de lauroílo, o peróxido de etilo de metilo, e o carbonato de peroxi de diisopropilo. Como foi observado no precedente, o componente em pó pode, também, conter um aditivo de antibióticos ou de anti-sépticos, tais como os aminoglicosidos, as cefalosporinas, as macrolidas, os polimixin-péptidos, as tetraciclinas, o ácido fusídico, a bacitracina/neomicina. Tipicamente, a guantidade de um tal aditivo deverá ser inferior a 1%, baseado no peso do polímero, ou do copolímero, sólido. Tais aditivos são empregados em quantidades convencionais, compreendidas entre 0,1 a 2%, em peso/peso.

Deve compreender-se que nem o emprego da maior parte dos aditivos, mencionados no precedente, nem as suas quantidades, constituem características essenciais do invento em consideração. Além de mais, a composição final pode, também, conter materiais de enchimento, tais como fibras de carbono, fibras de vidro, sílica, alumina, fibras de boro, e outros idênticos.

-15As proporções, em peso, do componente líquido de monómeros e do componente em pó de polímeros, estão compreendidas entre lal,5ela2,5, de preferência serão cerca de 1 a 2.

Como é bem conhecido na técnica, a composição final do cimento para os ossos obtém-se misturando o componente monomérico líquido com o componente em pó, polimérico, fluindo livremente. Os materiais podem ser misturados e distribuídos pela maneira convencional, empregando-se o equipamento conhecido. A este respeito, uma das vantagens da composição é que, durante as operações de misturação, a concentração do-vapor do acrilato, nos arredores, é reduzida, quando comparada com o emprego dos cimentos para os ossos, conhecidos no mercado, por exemplo, tão reduzida como cerca de um terço. Aceita-se que isto é devido ao facto de que o metacrilato de alquilo de C^-C₂ tem uma solubilidade, relativamente elevada, nos dois outros constituintes do acrilato do Componente A.

De preferência, os constituintes do Componente A, incluindo os aditivos, são misturados antecipadamente e esterilizados, quer por esterilização, tal como a filtração esterilizada, de cada componente, quer, de preferência, por esterilização, tal como o filtrado esterilizado, da mistura líquida.

Os constituintes do Componente B são, também, de preferência, misturados antecipadamente, incluindo os aditivos facultativos, como foi mencionado no precedente. É muito preferível que um iniciador de polimerização seja incluído no Componente B, e, se ele não existir no pó do polímero, ele deve, então de preferência, ser misturado no pó do polímero. Também, é preferível, normalmente, incluir um aditivo de contraste de raios X, na mistura, ou o pójdo polímero pode ser um no qual o aditivo de contraste de raios X esteja incluído nas partículas do pó. O Componente B e/ou os

constituintes, a partir dos quais ele é feito, podem ser esterilizados por irradiação e/ou com o óxido de etileno.

Os Componentes A e B são, de preferência, cada um, embalados assepticamente, ou com a esterilização complementar, e são, deste modo e de preferência, apre sentados como um equipamento de dois componentes, prontos para o emprego, e são fornecidos, com instruções, para o emprego do equipamento, para se fazer o cimento para os ossos.

Na prática, a misturação do Componente A e do Componente B é, de preferência, realizada adicionando-se o Componente A líquido ao Componente B em pó, e misturando-se, para se obter uma mistura homogénea, que é, em seguida, normalmente, transferida para um dispositivo de aplicação, por exemplo, de qualquer tipo comercial, e é aplicado dentro de cerca de 0,5 a 5 minutos, depois da misturação. Se for desejado assegurar-se um tempo mais longo, para se abrir, a mistura pode ser arrefecida. Pode ser vantajoso aplicar-se o vácuo à mistura, para se minimizar a quantidade do ar enclau surado.

É uma característica deste invento que o componente em pó do polímero tenha uma temperatura de transição do vidro compreendida entre 37 e 90QC; enquanto o componente líquido do monómero, quando polimerizado, tenha uma temperatura de transição do vidro de 23 a 70CC, e em que a composição final do cimento para os ossos tenha uma temperatura de transição do vidro compreendida entre 37 e 70SC. As temperaturas de transição do vidro (Tg) são conhecidas pela bibliografia, para todos os homopolímeros acrílicos; veja Manual dos Polímeros, editor J. Brandrup, 23 Edição, João Wiley e Filhos N.Y. (1975). Para os copolímeros (ao acaso), o Tg pode ser calculado a partir da equação:

-17Tg Tg₂

em que os W são as parcelas, em peso, dos monómeros, nos copolímeros, e as Tg são medidas em graus Kelvin. Veja por exemplo S. L. Rosen, Princípios Fundamentais dos Materiais Poliméricos João Wiley e Filhos, N. Y. (1982). As temperaturas de transição do vidro, registadas aqui, são todas valores citados, ou calculados, por este modo. Experimentalmente, as temperaturas de transição do vidro podem ser determinadas pela Calorimetria Exploradora Diferencial, DSC, bem como por outros processos.

invento será compreendido mais na íntegra, por recorrência aos Exemplos, que se seguem:

EXEMPLO 1

Uma série de turnos comparativos foram levados a efeito, empregando-se uma composição abrangida no âmbito do invento em consideração (Turnos 1 e 8), empregando-se composições semelhantes com momente dois dos três acrílicos em vista (Turnos 2, 3 e 4), empregando-se três composições utilizando o n-butilmetacrilato como o único monómero (correspondente a EPA 0,218.471), (Turnos 5; 6 e 7), e, empregando-se um cimento para os ossos, utilizável no mercado no presente CMW-1, dos laboratórios CMW, (Turno 9). As composições estão especificadas nas Tabelas A e B. Antes da misturação, todos os compostos de cimento e todos os moldes foram submetidos aos 232C, mais ou menos 22C, pelo menos 2 horas

antes da experiência.

O componente líquido do monómero foi misturado com o componente em pó do polímero, por agitação com uma espátula, durante 1 minuto. O componente em pó do polímero foi adicionado ao componente líquido do monómero e foi agitado, com uma espátula, durante 1 minuto. 0 cimento foi, em seguida, transferido para os moldes. Os moldes, os protótipos e as experiências foram feitas de acordo com ASTM F451.

As composições finais dos cimentos para os ossos foram avaliadas e os resultados foram, também, estabelecidos nas Tabelas A e B. Os valores sublinhados indicam resultados indesejáveis. As experiências, bem como o significado dos resultados, são debatidos, em pormenor, a seguir.

TABELA A

Composições Percentagem, em peso

Componente Líquido do Monómero	(33,33%) 1 2	3 4
n-Decilmetacrilato	30 60	37,5 -
iso-Bornilmetacrilato	20 40	28,5
Metilmetacrilato	50 -62,5	71,5
Hidroquinona	30 30	30 30
N,N—Dimetil-p-toluidina*	0,23 0,23	0,23 0,23
* N,N-Hidroxipropil-p-toluidina	0,47 0,47	0,47 0,47

Componente em Pó do Polímero (66,66%)

Poli(butilmetacrilato-co-metil-

metacrilato)	(40/60)	90	90	90	90
Sulfato de bário		10	10	10	10
Φ * Peróxido de Benzoílo		1,4	1,4	1,4	1,4
Propriedades
Reacção Exotérmica, SC		51	33	75	69
Módulo de Elasticidade,	GPa
(Giga Pascais)
37BC		2,3	1,2	2,3	2,65
232C		2,7	2,05	2,6	2,8
Monómero Residual		0,8	0,5	0,2	1x2
Força compressiva, %
(Mega Pascais)
372C		60	27	62	74
23BC		80	42	80	87

-20Transição do Vidro (Tg) 2C Componente Líquido

(quando polimerizado isoladamente)	28	10	13	106
Componente em Pó	66	66	66	66
Produto de Cimento	52	45	46	79

percentagem da composição líquida, do monómero. percentagem do componente em pó do polímero.

-21TABELA B

Composições	Percentagem, em	peso
Componente Líquido do Monómero (33,33%)	5	6	7	8	9
n-Decilmetacrilato				30
iso-Bornilmetacrilato	-	-	-	20	-
Metilmetacrilato	-	-	50	100
n-Butilmetacrilato	100	100	100	-	-
Hidroquinona, partes por milhão	30	30	30	30	22
* N,N-Dimetil-p-toluidina	2,6	0,23	2.6	0,23	0,83
* N,N-Hidroxipropil-p-toluidina		0,47		0,47	-

Componente em Pó de Polímero (66,66%)

Poli(etilmetacrilato)	90	90	-	90	-
Poli(butilmetacrilato-co-metil-
metacrilato) (40/60)	-	-	90	-	-
Polimetilmetacrilato	-	-	-	-	90,6
Sulfato de bário	10	10	10	10	9,4
Peróxido de benzoílo	1,4	1,4	1,4	1,4	2,8
Propriedades
Reacção Exotérmica, 2C	56	57	51	58	82
Módulo de Elasticidade, GPa
37SC	0,9	0,9	1,2	1,9	2,8
23SC	Ι,θ	1,4	1,6	2,4	3,1
Monómero Residual, %	0,5	0,8	0,4	0,8	2,2
Força Compressiva, MPa
372C	21	23	24	49	73
232C	48	38	36	68	94

Transição do Vidro (Tg) SC Componente líquido

(quando polímerizado isoladamente)	20	20	20	28	105
Componente em Pó	65	65	66	65	105
Produto de Cimento	49	49	49	52	105

percentagem da composição líquida, do monómero. percentagem do componente em pó.

Os dados precedentes demonstram que os Turnos 1 e 8, que estão dentro do campo de acção do invento em consideração, não só revelam caracteristicas excelentes de reacção exotérmica e do monómero residual, mas também têm propriedades excelentes do módulo de elasticidade e da for ça de compressão.

Como se verificará, a reacção exo térmica elevada, que surge em muitos cimentos para os ossos, utilizáveis no momento actual, e numa diversidade de cimentos para os ossos, que não utilizam os três acrilatos monoméricos líquidos, separados,,do invento em consideração, pode ser evitada. Mais particularmente, a reacção exotérmica deve ser inferior a cerca de 60fiC, e, de preferência, inferior a cerca de 56SC, que é o ponto de desnaturação das proteínas. Além disso, um conteúdo inferior residual de monómeros, de cerca de 1% ou inferior, geralmente de cerca de 0,5 a 1%, se atinge. Os turnos 1 e 8 revelam caracteristicas do módulo de elasticidade e da força compressiva, no escalão desejado. Conclui-se que os cimentos para os ossos do invento têm um saldo, sem igual, de preferência com propriedades grandemente desejáveis. Pelo contrário, os cimentos comparativos para os ossos, tais como os designados nas Tabelas A e B, são incapazes de alcançar os pa-23-

drões desejáveis, num ou mais aspectos. Como se verifica, no precedente, os pontos específicos de desaire estão representados em itálicos, nas tabelas.

Ao prosseguir-se com os Exemplos precedentes 5, 6 e 7, verificou-se que o emprego do n-butilmetacrilato tinha a outra desvantagem de apresentar um cheiro muito mau e desagradável.

O módulo da elasticidade (módulo de Young) foi determinado a partir dos dados da tensão/esforço compressivos. A força compressiva, por outro lado, foi medida seguindo-se o processo delineado em ASTM F451 , empregando-se um equipamento de experiências de Nene M5, e percorrendo a uma velocidade de cruzeta de 20 mm/minuto. As experiências foram desenvolvidas ambas a uma temperatura normalizada de ASTM F451 (232C mais ou menos 22C) e á temperatura do corpo (372C mais ou menos ICC). Os protótipos foram submetidos 2 horas antes das experiências. 0 conteúdo do monómero residual foi determinado, submetendo os protótipos a uma solução de lactato de Ringer a 372C, durante 24 horas. Em seguida, os protótipos foram removidos e foram extraídos com metanol, du rante um período de mais de 24 horas, antes de se analisar a parcela de metanol para os monómeros acrílicos, numa Cromatograf ia Líquida de Elevada Execução de Perkin-Elmer.

EXEMPLO 2

Uma outra série de turnos esclarecedores foi desenvolvida, como no Exemplo 1, mas em que o conteúdo do pó foi diversificado. Seguem-se os resultados.

Composições Percentagem, em peso

Componente Líquido do Monómero (33,33%)	10	11	12	13
n-Decilmetacrilato	30	30	30	30
iso-Bomilmet acr il ato		20	20	20 20
Metilmetacrilato	50	50	50	50
Hidroquinona, partes por milhão	30	30	30	30
N,N-Dimetil-p-toluidina*	0,25	0,25	0,25	0,25
0 N,N-Hidroxipropil-p-toluidina	0,50	0,50	0,50	0,50

Componente em Pó de Polímero (66,66%)

Poli(BMA-co-MMA) (40/80)	90
Poli(BMA-co-MMA) (60/40)		90
Poli(ST-co-BA) (80/20)			90
PolilBMA				90
Sulfato de Benzoílo	1,4	1,4	1,4	1,4
Sulfato de Bário	10	10	10	10
Propriedades
Reacção Exotérmica, QC	49	50	54	54
Módulo de Elasticidade, GPa
372C	2,4	1,8	2,6	1,6
232C	2,7	1,9	2,8	2,0
Monómero Residual	0,7	0,5	0,9	0,6
Força Compressiva MPa
37QC	60	44	61	37
23QC	73	51	70	48
Transição do Vidro (Tg)QC
Componente Líquido	10	11	12	13
Componente em Pó	28	28	28	28

-25Produto de Cimento

45 47 47

*) percentagem do componente líquido, do monómero. **) percentagem do componente em pó, dos polímeros em que:

BMA é butilmetacrilato,

MMA é metilmetacrilato,

ST é estireno,

BA é butilacrilato,

IBMA é iso-butilmetacrilato.

É, também, importante reconhecer que os dados precedentes revelam a importância, para o cimento para os ossos, de ter as temperaturas de transição do vidro especificadas.

Conquanto o invento em consideração tenha sido descrito e exemplificado de acordo com o processo de realização preferido, deve compreender-se que o invento pode ser submetido a variações e modificações, sem se afastar dos seus aspectos mais amplos. Além de mais, deve com preender-se que os processos conhecidos, para se misturar os componentes líquido e em pó fluindo livremente, e para se dis persar a mistura resultante na cavidade dos ossos, podem ser empregados na praticado invento em consideração.

EXEMPLO 3

Um cimento típico, do mercado, para os ossos (Palacos R (Palacos é uma marca de fábrica)), compreendendo um monómero líquido, constituído por um metacrilato de metilo e por um componente em pó compreendendo o poli (metilmetacrilato-co-metilacrilato ) , foi comparado com o cimento para os ossos, do Exemplo 1-1. A cera de abelha foi empregada como com deficiências.

Foram empregados 16 cães. A articulação do quadril foi exposta a um orifício de 8 mm de diâmetro e aproximadamente 100 mm de comprimento foi aberrto através do fémur. Eoí 7 cães, o orifício num fémur foi cheio com Palacos R; o orifício, no outro fémur, foi enchido com a cera de abelha. Em 8 cães, um orifício foi cheio com Palacos R; o orifício, no outro fémur foi cheio com o cimento para os ossos de acordo com o Exemplo 1-1. Um cão foi empregado para se comparar o Exemplo 1-1, com a cera de abelha.

Amostras de sangue foram recolhidas 30 e 60 segundos, depois de cada enchimento, e a concentração do metacrilato foi medida pela cromatografia de gás da superfície da cabeça. A análise deu as concentrações médias, seguintes, em partes por milhão:

Palacos R, em face da cera de abelha: 192 partes por milhão, Exemplos 1-1, em face da cera de abelha; 55 partes por milhão, Palacos, em face do Exemplo 1-1: 32 partes por milhão, em face de 8 partes por milhão.

Em nenhuma das amostras, empregando-se o Exemplo 1-1, foi detectado qualquer outro acrilato salvo o metilmetacrilato.

Os Exemplos revelam, deste modo, que o emprego do cimento para os ossos, de acordo com o inven-2 7-

to, reduz a concentração do acrilato tóxico, no fluxo do sangue, durante a cirurgia, a cerca de 1/4, comparado com o cimento convencional.

EXEMPLO 4

As investigações caninas (um dos cães do Exemplo 3), no cimento para os ossos do Exemplo 1-1, em comparação com o Palacos R, revelou o seguinte, depois de 4 semanas:

1. Aumentado o fluxo de sangueda tíbia, contendo o cimento para os ossos do Exemplo 1-1, quando comparado com o Placos (microesferas Sc. isotópos Tc-99-MDP qualitativos, dessulfina). A diferença relativa foi correspondente a observações em cães com Palacos, numa perna, e cera de abelha na contralateral.

2. Aumentada a remodelação dos ossos (fluorcromos), através da cortical total, e um número mais elevado dos sistemas de Haversian do que do lado de Palacos, em que a remodelação dos ossos se encontra limitada a um terço exterior do córtex.

3. Formação da membrana grandemente reduzida, na face de separação, a posição dos ossos aumentada, formação dos ossos dé bsteóido através do córtex total. O osso do osteóido disseminado do lado de Palacos, encerrando totalmente a membrana fibrosa. (Histologia dos ossos).

4. Nenhuns efeitos fisiológicos contrários, na tensão arterial central, na ritmia do coração, na saturação do oxigé-28-

nio do sangue intraoperativamente ou na química do sangue (exemplificando o sistema hematopoético do fígado e do rim), até 3 semanas.

5. Uma diminuição de 3 vezes da evaporação do monómero, quando o cimento, de acordo com o invento, é misturado, numa taça aberta, quando comparado com 5 cimentos para os ossos utilizados no mercado.

-29«3

Claims (20)

1. la - Processo para a preparação de uma composição de acrilato, para cimento dos ossos caracterizado por se misturar um componente A líquido de (met)acrilato monomérico, e um componente B em pó polimérico, em que o componente B compreende polímeros ou copolímeros de (met)acrilato, ou uma sua mistura, tendo uma temperatura de transição para vidro na gama de 37SC a 902C; em que o componente A compreende uma mistura de metacrilato de alquilo C^-Cg, um (met) acrilato de cadeia longa, monofuncional, linear ou ramificada, tendo um peso molecular de pelo menos 168, e um (met)acrilato cíclico tendo um peso molecular de pelo menos 168, tendo a referida mistura -uma temperatura de transição para vidro, quando polimerizada, na gama de 232C a 702C; pelo que, quando o componente A líquido monomérico é misturado com o componente B polimérico, a composição resultante, para cimento dos ossos, tem uma temperatura de transição para vidro na gama de 372 a 702C.
2. 2â. - Processos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o componente A compreender cerca de 20 a 75%, em peso, de metacrilato de alquilo C^-Cg, cerca de 5 a 40%, em peso de (met)acrilato de cadeia longa, monofuncional, linear ou ramificada, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, e cerca de 6 a 60%, em peso, de (met)acri lato cíclico, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, tendo a referida mistura uma temperatura de transição para vidro, quando polimerizada, na gama de 232C a 702C.
3. 3a. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o componente A compreender cerca de 35 a 55%, em peso, de metacrilato de alquilo C^-Cg, cerca de 20 a 40%, em peso, de (met)acrilato de cadeia longa, monofuncional, linear ou ramificada, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, e cerca de 20 a 60%, em peso, de (met)acrilato cíclico, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, tendo a referida mistura uma temperatura de transição para vidro, quando polimerizada, na gama de 23SC a 70SC.
4. 4â. - Processo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por o polímero do componente B ser poli(metacrilato de butilo-co-metacrilato de metilo).
5. 5â. - Processo de acordo com a reivindicação 4-, caracterizado por o conteúdo do metacrilato de butilo, no copolímero de poli(metacrilato de butilo-co-metacrilato de metilo) estar na gama de 30 a 60%, em peso de preferência na gama de 35 a 5.0%, em peso, em particular, cerca de 40%, em peso.
6. 6â. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o polímero do componente B ser poli(metacrilato de etilo).
7. 7a. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o metacrilato de alquilo ^ser metacrilato de metilo.
8. 8â. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o substituinte de cadeia longa, linear ou ramificada, do (met)acrilato monofuncional, de cadeia longa, do componente A, ser um radical alquilo, ou um radical polialquileno-glicol que contém 6 a 18 átomos de carbono.
9. 9â. - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o metacrilato de cadeia longa, do componente A, ser seleccionado a partir do grupo constituído por metacrilato de etil-hexilo, de isodecilo, metacrilato de n-decilo e metacrilato de laurilo.

   lQã. - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o substituinte cíclico do metacrilato cíclico, do Componente A, ser cicloalquilo, arilalquilo, cicloalquenilo, cicloalqueniloxialquilo, ou cicloalquiloxialquilo, grupos esses que podem ser substituídos, facultativamente, quando adequados, com um a quatro grupos alquilo inferior.

   llâ. - Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por o metacrilato cíclico, do componente A, ser seleccionado do grupo constituído por:

   metacrilato de iso-bornilo, metacrilato de diciclopenteniloxietilo, metacrilato de 4-terc.butilciclo-hexilo, e metacrilato de 3,3,5-trimetilciclo-hexilo.
10. 12ã. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o componente A líquido con ter um agente de ligação cruzada, numa quantidade de no máximo 10%, em peso de preferência, no máximo, 4% em peso, e, com mais preferência, no máximo de 1% em peso, calculado relatívamente ao peso do Componente A.
11. 13à. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o componente B polimérico conter um iniciador, de preferência o peróxido de benzoílo.
12. 14â. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o componente A líquido con ter um activador.
13. 15â. - Processo ossos, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o activador ser uma combinação de N,N-dimetil-para-toluidina com N,N-hidroxipropil-para-toluidina.
14. 16â. - Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por o activador ser N,N-dimetilaminofenil-acético.
15. 17â. - Processo para a preparação de uma composição de acrilato, para cimento dos ossos, caracterizado por se misturar um componente A líquido de metacrilato monomérico e um componente B em pó polimérico tendo uma dimensão de partícula compreendida entre 20 e 400 mícrons, em que o componente B compreende um polímero ou copolímero de (met)acrilato, ou uma sua mistura, tendo uma temperatura de transição para vidro na gama de 372C a 902C; e em peso que o componente A compreende uma mistura de 20 a 75%, em peso, de metacrilato de metilo, de cerca de 5 a 40%, em peso, do metacrilato de cadeia linear ou ramificada, tendo um peso molecular, de pelo menos, 168, de cerca de 5 a 60%, em peso, de um metacrilato cíclico, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, tendo a referida mistura uma temperatura de transição para vidro, quando polimerizada, na gama de 372C e 702C; pelo que, quando o componente A monomérico líquido se mistura com o componente B polimérico numa proporção, em peso, de 1 a 2, se obtem uma composição para cimento dos ossos, tendo uma tem peratura de transição para vidro na gama de 372C a 702C.

    183. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o componente B polimérico compreender o poli(metacrilato de butilo-CO-metacrilato de metilo).
16. 19a, - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o componente B polimérico compreender o poli(metacrilato de etilo).

    203. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o metacrilato cíclico ser metacrilato de isobornilo.
17. 21â. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o metacrilato de cadeia longa ser metacrilato de etil-hexilo, metacrilato de isodecilo, metacrilato de n-decilo e metacrilato de laurilo.

    223. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o componente A conter um agente de ligação cruzada.

    233. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o componente A conter, pelo menos, um activador orgânico.

    243. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o componente A conter, pelo menos, um inibidor de polimerização.
18. 25â. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o componente B conter um aditivo para contraste aos raios X.
19. 26â. - Processo de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por o componente B conter um iniciador de peróxido.
20. 27â. - Equipamento (Kit) de cirurgia, de acrilato para cimento dos ossos, caracterizado por compreender uma embalagem A, contendo uma quantidade medida de uma mistura de metacrilato de alquilo C^-Cg, de um (met)acrilato de cadeia larga, monofuncional, linear ou ramificada, tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, e de um (met)acrilato cíclico tendo um peso molecular de, pelo menos, 168, tendo a referida mistura uma temperatura de transição para vidro, quando polimerizada, na gama de 23SC a 708C; e uma embalagem B contendo uma quantidade medida de um componente em pó polimérico ou compreendendo polímeros ou copolímeros de met(acrilato, ou uma sua mistura, tendo uma temperatura de transição para vidro, na gama de 37QC a 90SC, pelo que, quando o componente monomérico líquido da embalagem A é misturado com o componente polimérico da embalagem B, a com-35posição tura de resultante, para cimento dos ossos, tem uma tempera transição para vidro na gama de 372C a 70SC.