PT98889B - Processo para a preparacao de material para proteses osseas a base de produtos ceramicos osseos - Google Patents

Description

pop adesão a teciao ósseo já existentes e por penetração no tecido circundante.

Oa materiais cerâmicos para próteses actualmente disponíveis, à base de fosfato de cálcio* dividem-se e» dois grupos principais* C primeiro grupo utiliza fosfatos de cálcio produzidos sinteticamente, cue são moldados de maneira a obteram--se pecas compactas ou porosas a, em seguida, são sirteriza-dos para se obter produtos cerâmicos* A vantagem dos referidos materiais reside naturalmente no facto de que a constituição sintática possibilita a obtenção sem problemas 4a3 com posiçães químicas pretendidas, com grande exactidão e repro-dutibilidacle. A possibilidade de estandardização da corposi· ção ê impreeoinaível para a utilização par-a fins módicas. A solidez ua ligação de material» cerâmicos coapaç tos de fosfato de cálcio com os tecidos ósseos existentes nã é, como a experiência mostra, inceiramente satisfatória* Os materiais cerâmicos de fosfato de cálcio porosos possuem um comportamento de ligação mais favorável.

Uma desvantagem decisiva dos materiais sintéticos resile no facto de que os objectos porosos somente podem sei produzidos eon muitas dificuldades e elevados custos. Até hoje tinda não foi possível obter, com os materiais sintáticos;, peças moldadas com a porosidade característica dos ossos na4 turais, especialmente, a porosidade aberta ' tecido ósseo esponjoso. Eo entanto, constatou-se que esta porosidade tipi ca dos tecidos ósseos I essencial para se conseguir uma liga ção rábida, resistente e duradoura da prótese com o tecido ósseo natural do próprio organismo. 0 segundo grupo baseia-se em tecido ósseo natural., que e mineralizado por diversos tratamentos e transformado

as u·'? «n.. numa sistema cerâmico, ex que se deve manter o maia possível a estrutura do tecido ósseo. Aos citados processos ê comum s eliminação dos componentes orgânicos do tecido ósseo e a sub “SCv.uente solidificação A,ara se obter um produto cerâmico pc|r ^intcrização às correspondentes temperaturas. a elininaçao dos componentes orgânicos realiza-se por operações de dissolução química ou por processos de pirólise. as próteses ôsse itorial cerâmico proporcionam consideráveis vantagens bi.o s lógicas devido à sua excelente concordância com o sistema dc pero3 do tecido ósseo natural durante o processo de crescimen to e oura no organismo. £o caso dos produtos cerâmicos para próteses ósseíis C desvantajoso o facto de que o produto ósseo nat; ul empreça do como material de partida, esteja sujeito a consideráveis oscilações não controláveis, condicionadas pela natureza, composição química da sua fase mineral. -lealmente, a fase mineral dos tecidos ósseo3 consiste sobretudo, em liidroxilapatite*, no entanto contem também, proporções variáveis de outras fases de fosfato de cál-j· cio, de oligoelementos e, em especial, de carbonato de cálcio, que diferem de uma empecie de animal para outra, até m^s xo de um indivíduo para outro indivíduo. Assin, por exemplo os ossos dos cavalos tt-m, em regra, uma proporção nitidamenj-te maior de carbonato de cálcio ao que os ossos do gado bovd no. A proporção de carbonato de cálcio dos ossos pode varia:? dentro de ux iucervalo compreendido ontre 1 c 2>*·.

Portanto, não e possível prafcicameute prever, no material de partida, una composição cuímica permanentemente constante, o que seria necessário para obte-r um produto estandardizado de material cerâmico para próteses ósseas. As referidas variações da composição têm uma influência, inteijra e nitidamente determinável, sobre a actividade biológica da

I prótese de cerâmica de ossos. Assim, no organismo, o valor do p" do moio que rodeia a prótese e influenciado pelo teor de óxido de cálcio resultante da decomposição do carbonato de cálcio,o que se manifesta clinicanence em velocidodes diferentes de formação e de crescimento de novos tecidos ósseos. Àléii disso, como um problema especial, constatou-de que o naterial cerâmico ue ossos tom a tendência para uma iDjs tabiliãade ireontrolada, fanto durante a armazenagem, como também no organismo, as próteses â base de cerâmica do ossos íe.gois de intervalos de tempo diferentes e imprevisíveis, po-ueu apresentar perdas áe resistência, que levam atl à sua de sagregação* A presente invenção tem, portanto, o ofcjsctivo de proporcionar um .raterial para próteses â base ie mat · -ial ce râaiico de ossos naturais, que não possua os inconvenientes r...sultantes duma composição química alterável, sujeita às va riaqoas naturais e à consequente instabilidade imprevisível. requerente descobriu agora que st pode obter uma cerâmica de ossos na qual a estrutura fina e porosa :.o tecido ósseo sc cansem auma forma esc eme ialnc nt e inalgerada e qu inâepc-ndent-emente da composição química la fase mineral do osso original, é constituída, e úu.G. is de , por .lisrouila-patite, st se submeter o material ósseo, libertado de· todos os cou^onentes orgânicos, a um tratamento com uma solução aquosa de um ácido orgânico do grupo ãos ácidos monocarboxí-licog alifáticos com U 3 átcaos de carbono, talo cr..o ácido raalónico, ácido tartrónico (ácido propanolctióico) , ácido succínico, ácido nálico, ácido tartárioo e ácido cítrico e, en seguiria, se sinterizar para se obter ura material cerâmico Sesta maneira pode-se obter, portanto, um material cerâmico ae ossos com uxa composição permanente-rente be^ definida. .òurpreendsntemente, um material deste tipo não poa

sui a instabilidade dos materiais cerâmicos de ossos convencionais. C olgecto da invenção é, por conseguinte, um material vara próteses ósseas à base de ossos naturais, consistindo nu~ xafcsrial cerâmico sinteriz&do, em cat a Sb-crutura firu porosa do tecido ósseo permanece essencialciei te iralte-ra :a e que * formado, em mais de 9por nidroxilapatite. í to:'b$n obpecto da presente invenção u_ _.roccsso _j. ρ-i-cpsràçao se il.v να c^rusl um __ rotoses Ó s ._·ό as oeste tv. »·*, «ív- mm :ica Je Oeií-Oo, ç_ue se submete 0 -^otsx’iai de ossos, lib. rto de todos os componentes orgânicooj a oj. tratamento co:- uma solução acuosa de um ácido orgânico e ··.·.-,iticlo do grupo õe ácidos mouccarboxílicos alixátieos co;.. 1 a p áto noj ic ce...*bono, assim como ácido malónieo, ácido tar&rórico, ácido succínico, ácido nálico, ácido tartárico e ácido cítrjl co e, er seguida, sínteriaa-se a uma temperatura co^reendi-dã entre 90^° e 14C0°1. vnsaios específicos sobre a instabilidade dos mate riais cerâmicos dc ossos convencionais .ucscrams. çue a penetração ãw mxiu.aae parece ser o motivo oue desencadeia a int x*- >fc-tcL Vl.tÍr # jUrante o período de tempo de armazenarem, 0 refe-riuo ••...roblena ore ser realmente solucionei o at clivando na s:,ifca] c.· r, 1 rei-, -.ética à çrova 3: buitiõade; todavia isso nao .acontece iepois da aplicação cirúrgica, após a qual a prótese de material-cerâmico de teci-uo ósseo fica linai^crte encosta ao meio açueso co omaxio.-ii '-c. .0 enusa da instabilidade identificara;;-se os 'Uorm varia veis st enrbenato de cálcio cv:mtõrtòs no atcriai ori íçifitl, senão cor-sider&dc ccmo provável 0 os-^ui, t* ^fccaslsmo: durante :,s operação3 óc tratamento tár.i-ico mm transformação cio material óoseo ex material ccmaxico, 0 csi-oor ato ue cálci>, existente na fase mineral, transforma-*se em óxido ce cálcio.

Λ 1ortanto, no material cerâmico çdrterizado exieteT então fa íííS de Óni 2o de cálcio ea proporção estequiomltrica eeuiva-lc-nte. ior. a entrada da á^ua, talvez sob a forma de Vunicade atmosférica r:.o caso âc arnazcnagen sem protecção ou no organismo ay os a implantação, realiza-se ura nransfor ração sacos siva 5o oxido de cálcio cia niiróxiáo is cálcio de acordo com o 3·:·-nirte eo^uena reaccional

Ja

Ja v'j;) ,.. C- „or esta transformação aumenta o 'volume la fase de óxido de cálcio, que se c alcula ser ixaal a cerca òe 17 . ueb ta ir. abeira, produzem-se, no material cerâmico, sucessivas te sõee e fissuras capilares, çue p-oden causar o incdai.tvnto e r chaiiento, até à d-ssa^r ereção do material Cv.ru mie o c :-·^ obtenção de partículas inuividuais. * o processo cie acordo com a presente iiuerção, antes da sinterização para a obtenção V- o *iv v v *** r r 3. v v r u> »"i e o cu partir ue um nntcriai ósseo minarclizaao, dissolve „;-s€- todas as ^τορarções enist: ntes de carbonato éc cálcio u, eventual-nente-, ce óxido as cálcio, o aixda, 20 o ;d.s feirem, ac propor· çõss xenores is outras suostãncias cclúvvia. ;on’cniclfetmenfc o crataxento co_. áciúo realiza-se con soluções ucuusas ue uc-.i-uoc Oip.uzj.LCO s i ιχι o o s * .^ííl ^,cii.ic*xj?o j.uyex* xnu-j.'ίίoxx,.i, ura ^ viu- cuco, os áciaos ^onocarboxílicoò -.ilifáticos c*> 1 u y •átomos i-ϊ oarooro, os áciuos aicaroomílicos a uricartoxíli-cos alxiácicos, assim coxo os ssus ú&rivauos mo uiuroci, tsn lectivarente um total dm até d átos

CD cumtono. ,ao exemplos ee ácidos CvStu tico ácido fór„.ico, áci :o acético, áci .-o pre xlórJ.co, ácido butírico, ácido vale rico, áci.iO r&ló nico, ácido tartrónico, áci mo succínico, áci_>o malico, ácido v-ax feái-ieo e ácido cítrico.

Verificou-se que um ácido muito t-;-0cei alerte adequado ê o ácido cítrico por ser um áci io facil...-nre ncvsslvel, 1

e oconó&ico e extraordinariamente siaplos de manipular ssrc ΡΧΌ * A concentração escolhida para as soluções ácidas a tíT„^ri-uur .xpen-úe do ti^.o o do carácter forte uo áciuo, c.o te; a po previsto ^ara o tratamento, da temperatura e oa maneira como se tratou previ euaente o material óuseo. deralr/uvoe, \ couc--..utra,ão da solução aplicada fica compreerdida entre 1 6 yj.. e... ..tuj, de proft-rênoia, entre 5 o l‘y- e * _x tc.m-I.eratura ã- solução cie ácido pode ror ajustada livveuente de ira x ficar compreendida dentro ão intervalo entro 2C°0 s a t :-ip iratura de ebulição. de acordo com a quantidade ao material ósse-o tara tratamento s com a di .tensão u&s .'t-ças, suoi~ coco dc acordo cot os ^nrâaetros aoi_a i-cfari·.. ?, S s fieiente ut intervalo de tampo de tratamento entre m minutos ε 14 moras. Oox base nas conôiçÕes de en.madramwnto acima in d lerdas, çualeuer especialista pode determinar, sem nroblerj&p, :-;or meio Ce al-pate ensaios de rotina, os respsetiyos ;arâusth?os processuais apropriados. jz returno, os arâu~bros inuicalos para o uratamen-to oc-* :.e.‘.áo It-ve: ser considerados unicamente oo^o l0. linn or: o -arai cuja ultra,a ..Ox* tt , ». 'w tc wí eo ou cor as têm ^eral.uar.ts nenhuns efeitos anu; judiei ais crus

A1P *í C V' X.. \ t» VI na . -1. -?ajk, t „ ua .•.ove o rcooocti- vo omxJo dc caleio.

Inicialmente, deve—se laineralixar comulota-xontô o material ósseo cue serve como matéria prima, ou seja, lioer-tá-lo dc. toacs os eo_.poncr.tes orpânicos. . sta o*, tração p-cue começar eou a eliminação mecânica uae iurtes e.oles ainda ade rentes, evitando sempre todavia u remoção da fase orpunica d tu cito ósseo constituída easorcialu-.-rte por eola-énio. -ara i-r:o eordiccesi-se ad/ur.as maneiras de proceder» A citada remo cão tkv.c· ser efectuada, por evemplo, por processos químicos dv dissolução e extracção, por erenplo, por fervura prolonga da s/ou tratamcrto com dissolventes das gorduras ou da albu-mina e/ou tratamento com peróxido de aiurogênio. kevelaiia ser gurticularmente simples e eficazes, contudo, os processo|a de çirólise. ‘.este caso, por efeito do calor,os componentes orgânicos do tecido ósseo decompõem-se e o caroono xvsultan-te c caviaado co_ um sccesso de oxigénio. ..a paro li se do teci cc ó .>.;oo utilisaa-so ucualxente temperaturas compreenaidas entr·; e i:f;CD·,, .,rinci calmante entre 600 e ôc· *·„. rara a mineralização do material ósseo podem-se co^ojnar «aâioês uc o.ycracóes uuíeicas a- dissolução o os proe«*«o.3 d d .-.iróli *- » -í w «te sa, ...a todos estes processos devo-se atenaer ao facto de que a estrutura fina e porosa do tecido ó...neo natural p.· .rmanece Intacta tanto quanto possível· ; c caso ao ---=^ -rial ^.xra p.?ó-tosc s 5,oúas â Pa se de cerâmica. de ossos ae acordo ecx, a in vanção * eosenoial cac a referida estrutura per.ianeva es3cn-càta.^.nfce inalterada, de forma que as reftricas ogc;I>a<,õas se- γ··:.·λ1’ zadús .«c- forma o :,.ais possível cuidadosa. o caso êa júóãae, godc-sc utilisar, portanto,^airma u„ grocesso -, .-..cor a o com a atente- d- irx-nção &l£Kft c-7 ?.? 6Cb, e,. çuâ u:;. co. tx-olo ebgccial da rdnptratura e vo c.-.ráct-cr xo· dutox» ou Oicid^nte da atmosfera possidili^ u--^ .iróli^c e.<-trbauente cuidadosa.

Verificou-se que era vantajoso suo^ter o ,.&tcrial ócsco a a-.:d gré-sinterisuyão antvS do tiv.ta^nvo com ácido. maneira, reforça-se a consis min jral do tecido osseo, de f rxa :,C-r.cia osoraturai da fase

Ste cOCj sem :anos 5.0 ou o ocorrem du« w o tratamento co.u áciao. _.oto « .....ii.^ortan- tc no caso dos ossos oegonjosos, c..ú'a v-^xa^Ui .* -orosa fra-il e alúa-^entô porosa I naturalmante espuciaau.snte sensível •l-sirterização realiza-se convea.iéntv.m.: te a os ataques ^-ovoce ,1a libertação .o . veicneraturas compreendidas entre 6Cs a 1·-· - '* vant* josamen* \ te a cerca, de 900°0, lo caso de sor necessária una cré-sintorização, i conveniente proceder a esta operação imediatasiente a seguir J. pirõlise e, portanto, realizar as -luas o se rações numa fase -i.c v.rocesso coubirada* I ara o trataaento com ácido * suficiente ;iuí o material ó ,sc o .-rá-trotaco se «ia coloemo num ban.?o ua solução

Jidl 5 -- · .1 nele ouranto ura icluLtc s va atacouo c à icr cessária usa substituição â: r axc.sc>u.uçs.o os componentes joncluíX o o tratamento · **\ ry -4 · * -P ·'· S\ -*- -,..· -w \J Λ wi w .t. -U. x-o O -*1 O 'í* * '"-i ?Q •H il Ir. .lo -...tincrali; períoôo ,u tev.po ccneiúera cativa t..c:.vcratura* iode solução áci da : ara sena- , u. U Çí— CO:l a o j fc c L .o, lava-sc ;02.Vu-ri" ealins a—se cnUi.o a sinterizaç iis

rtO IXi-al c^. w j u v U P ώχ Cl 00 * JÓ,iU- w íí«i_«i· 1 .i» w1. is* de C !v *\,· i* í‘twc > í5a.D DLií. „ ’ - ç .. v -- r\ l, Δ+ · „ 4. \J \~· 0 .. u.ú d.L'lLui-L ud vi = r;a · e I·. . 0 w •JS»**, a. vi -f· w »2** O c.o cerâmico de acordo co^. o processo usual j-OxiciVOS UtilizeU-OS ^,ura ví&S tUdoD· e-c ri ração compr-eiididas entr< uu,a;íj. i.'.us,íirE tiyici^ avjUvce—se ο Λιϊΰ.^rial a c. rja . o /si o a ο υ tk 3 livre aèe à temperatura final, cor exemplo 1£ρυ temperatura durante cerca de 1 a p nora* - 1 aí; criai cerâmico o.·: se o a*, sim cbtiio cormiste, o;.. ,;ais ãe .33 de eiCro .Hepatite, cu ^ se pode

verificar nitidamente ; cor maio de raios, devi io ^ tl - raatião õeste; nátodo úe ensaio • .> - X ^ o... x 0 X cxl, a refcpico u -rial oe· Λ # M IVt^iCO 0 : J w 0 i.fSÍ.0 COíàI/wí ai nánliUiii ó.riao àe cálcio, c a aau- síi ca i.^ta'biliãaue ao ;:atsrial acrã.. ;ÍãO Ó ......0 cOy.Ví V /0 — ""S '' . *1 -1«aA X C material cara próteses ósseas constituído por ce rarnica óssea de acordo com a presente invenção re-une de uma maneira àu5 &&ora uebConheciu&, a natividade vantajosa de crés cl- ‘>rto Irvida â 8: t..‘ de base que se 911' ontem

r-vida à estrutura porosa existente no tecido oeseo pue se nontén essencialnente inalterada, con a corar o si^ão fuíaíca definida para os materiais deste tipo e que nã fera cor.se ,uida até apora, nomeaclamente, a pureza er nidroxi laqatita maior do pue 99“» ;ooo a&torial de acordo cem a rre invenção ãéina de ocorrer o problema da instabilidade i ..rre visível.

Lo 1 ou,, uma serra partiram-se socados ornOi, ·.... vaca orago, is.atos ut partus moles e fer-v\ - * * 3u CÁ. d** w ti W * *á . ma por vZuá ·.: di'3LiiC '1· j!-X 0.0 1 i .ora» icnio λ cj 1u c c " -' „ ,··· — V . · tj ^ otl V ρν-r açOs OSLO a »»0w Ur a atmosfera cie a^oco, co— . . VClOCX maio ie ulueaimento ijaal a pO^/aora* ..>oram;« um ^eríooo «ie* ο. p-ieci j-nto subsequente até 7pG n com a velooixadc de v/fe .esfera foi linearmente muaaáa para omi-ír.io u.O a.; V&* Li cíl ;cs s mantida â me X U m pui ou, mqueceu— ® ,u (»c„. . mrstara cie pre-si. .4-C-lUj io, oo j..eíaços oe M c-ac a;:ibada de ácido ff rida tc:uPera'Cura ainda uurante am -ora 'r.ora ase uo a* a

Ltrxco a >.·.. murante > noras» ..-ep-ois ãc. se retirar úo bando ácido, lavou-c<Ui á.^ua ao .^inérali-(Γλ l V·. té à neutralidade* Para a Do ^e^aíj-os atu I230°0 <30*.. u:uú velociúóu..a ue ujuinCiuer to i uai a j/hor&% uantivo^a^ec a u^peraâiira duraia ^ ^ ~oí a. w t· m e * o a ít) a x u. v? 11- w tw?x cííll-** >3 ^ I, dl v x ^ xvjm,w t· ·

Os nscaços de esrsLuiea 6ssea xosin otsidcs» a -.. .·.. u Λ..1 — poro’_a inaltU-*..c . f.. υ.. / ·. · o or... . Lm i.c-. ° vO„ i‘ui 0 s · , 0 mau· ri mi o^w-mm.co cox.sxs v«* 9··... de J .'..Iro. ila^atite. ··· -li .ue: a -0

jacearplo 2

Com um tratamento igual de ossos de cavalo obteve--se um material cerâmico óssea , que consiste igualmente em mais de 99p de hiâroxilapatite. imcemplo 5 (Comparativo)

Gs ossos de cavalo foram, submetidos a um tratamento i ;ual ao do Exemplo 1, mas omitiu-se o tratamento com áei do* 0 material cerâmico, osseo assim obtido contem, de acordo com o exame aos raios X, cerca de 10?έ de oxido de cálcio. x8ÍjX?UxSj.QAv O-.ò :

Isi. - Processo para a preparação de um material ce râmico para próteses ósseas à "base de tecido ósseo natural» obtido por sinterização no qual se mantém a estrutura porosa fina do tecido ósseo praticamente inalterada e que consiste em aais de 99% de Ixidroxilapatite de acordo com o ensaio com raios X, caracterizado pelo facto de se submeter o material Ósseo praticamente isento de componentes orgânicos a um tra tamento com uma solução aquosa dum ácido orgânico escolhido do grupo formado por ácidos monocarboxílicos alifáticos em e ácido malónieo, ácido ta&trónico, ácido succínico, 0r°5 ácido málico, ácido tartárico e ácido cítrico e, e.; se sinterizar a uma temperatura compreendida entre 900 e 14-001 \ 2~« - Processo de acordo com a reivindicação 1, earac terizado pelo facto de 0 tratamento com ácido se realizar com seguida, uaia solução aquosa que contêm 1 a 30% em peso uo ácido orgânico. 3?. - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo facto o tratamento com ácido se eiec tuar durante um intervalo de tempo compreendido entre 2 minutos e 24 íaoras a uma temperatura compreendida entre 20°G s a temperatura de ebulição. 4 --. - Processo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo facto ãe o tratamento cora ácido se rea lizar com uma solução aquosa de. ácido cítrico.

- Processo de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo facto de, antes do tratamento com ácido, se submeter 0 material ósseo a'uma pré-sinterização a uma temperatura compreendida entre 600 e 1000°G

Lisboa »

0 Agente Oficial da propriedade Industrial j- A. /- CARVAL

AMÉRICO DA SILVA

7 ALHO

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