VIDRIO COMO MEDIO DE SINTERIZACIÓN Y CUERPO MODELABLE DE POROS ABIERTOS ASÍ COMO PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACIÓN.

Uso de vidrio como medio de sinterización para un material reabsorbible conteniendo fosfato cálcico,

caracterizado por el hecho de que el material es β-fosfato tricálcico y el vidrio tiene una composición química de un 68-78% en peso de SiO2, un 5-12% en peso de MgO y un 12-27% en peso de Na2O

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03090350.

Solicitante: BAM BUNDESANSTALT FUR MATERIALFORSCHUNG UND -PRUFUNG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: UNTER DEN EICHEN 87 12205 BERLIN ALEMANIA.

Inventor/es: BERGER, GEORG, SPITZER, ANDREA, GILDENHAAR, RENATE.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 16 de Octubre de 2003.

Fecha Concesión Europea: 13 de Octubre de 2010.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61L27/10 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61L PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES U OBJECTOS EN GENERAL; DESINFECCION, ESTERILIZACION O DESODORIZACION DEL AIRE; ASPECTOS QUIMICOS DE VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS; MATERIALES PARA VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS (conservación de cuerpos o desinfección caracterizada por los agentes empleados A01N; conservación, p. ej. esterilización de alimentos o productos alimenticios A23; preparaciones de uso medico, dental o para el aseo A61K). › A61L 27/00 Materiales para prótesis o para revestimiento de prótesis (prótesis dentales A61C 13/00; forma o estructura de las prótesis A61F 2/00; empleo de preparaciones para la fabricación de dientes artificiales A61K 6/02; riñones artificiales A61M 1/14). › Cerámicas o vidrios.
  • A61L27/12 A61L 27/00 […] › Materiales que contienen fósforo, p. ej. apatito.
  • A61L27/42E
  • A61L27/50 A61L 27/00 […] › Materiales caracterizados por su función o por sus propiedades físicas.
  • C03C11/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA.C03C COMPOSICION QUIMICA DE LOS VIDRIOS, VIDRIADOS O ESMALTES VITREOS; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DEL VIDRIO; TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE DE FIBRAS O FILAMENTOS DE VIDRIO, SUSTANCIAS INORGANICAS O ESCORIAS; UNION DE VIDRIO A VIDRIO O A OTROS MATERIALES.Vidrio multicelular.
  • C03C12/00 C03C […] › Polvo de vidrio (C03C 8/02 tiene prioridad ); Composiciones para bolas de vidrio.
  • C03C14/00 C03C […] › Composiciones de vidrio que contienen un constituyente no vítreo, p. ej. composiciones que contienen fibras, filamentos, limaduras, laminillas o similares, dispersas en una matriz de vidrio (cargas de mezclas vitrificables C03C 6/00; vidrio desvitrificado, vitrocerámicas C03C 10/00).
  • C03C3/078 C03C […] › C03C 3/00 Composiciones para la fabricación del vidrio (cargas de mezclas vitrificables C03C 6/00). › que contienen un óxido de un metal divalente, p. ej. un óxido de cinc.
  • C03C3/097 C03C 3/00 […] › que contienen fósforo, niobio o tántalo.
  • C03C4/00B

Clasificación PCT:

  • A61L27/12 A61L 27/00 […] › Materiales que contienen fósforo, p. ej. apatito.
  • C03C3/076 C03C 3/00 […] › con 40 a 90% en peso de sílice.
  • C04B35/447 C […] › C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 35/00 Productos cerámicos modelados, caracterizados por su composición; Composiciones cerámicas (que contienen un metal libre, de forma distinta que como agente de refuerzo macroscópico, unido a los carburos, diamante, óxidos, boruros, nitruros, siliciuros, p. ej. cermets, u otros compuestos de metal, p. ej. oxinitruros o sulfuros, distintos de agentes macroscópicos reforzantes C22C ); Tratamiento de polvos de compuestos inorgánicos previamente a la fabricación de productos cerámicos. › a base de fosfatos.

Clasificación antigua:

  • A61L27/12 A61L 27/00 […] › Materiales que contienen fósforo, p. ej. apatito.
  • C03C3/076 C03C 3/00 […] › con 40 a 90% en peso de sílice.
  • C04B35/447 C04B 35/00 […] › a base de fosfatos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.


Fragmento de la descripción:

Vidrio como medio de sinterización y cuerpo modelable de poros abiertos así como procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a un vidrio como medio de sinterización para un cuerpo modelable reabsorbible conteniendo fosfato cálcico así como a un procedimiento para la producción de este cuerpo modelable.

Los materiales de sustitución ósea inorgánicos se pueden estructurar en materiales reabsorbibles y estables a largo plazo. Su selección y aplicación dependen de las indicaciones médicas específicas. En el estado de la técnica de la aplicación de productos reabsorbibles que requieran el contacto directo con el hueso encontramos materiales a base de fosfatos tricálcicos. Principalmente se utilizan granulados con un tamaño de grano variado. Es problemático en este caso, que en el transcurso de la biodegradación y del crecimiento óseo que se da paralelamente las partículas del granulado que quedan en el defecto de hueso operado y rellenado con el granulado se comprimen e impiden su disolución íntegra. Este problema se puede solucionar de diferentes maneras. Un método consiste en materiales reabsorbibles de desarrollo más rápido (p.ej. EP 541564 B1 y US-A-4308064), otro consiste en proporcionar los materiales granulados con porosidad interna y así facilitar su disolución tras su compresión conjunta (p.ej. DE 19744809 C1).

Principalmente el problema también se puede solucionar fabricando un cuerpo modelable de poros abiertos y a la vez anchos. Esto se puede conseguir mediante una compresión/compresión isostática del material inicial y una sinterización sucesiva así como produciendo la estructura porosa mediante perforaciones, etc. con diferentes técnicas (mecánicamente, con hielo seco, etc.), mediante las así llamadas técnicas de fabricación de forma libre o según la conocida técnica de impregnacion de esponja con la subsecuente sinterización (Método Schwartzwalder-Somers).

La desventaja de estas soluciones se encontrará frecuentemente en que el fosfato tricálcico a utilizar no se ha sinterizado lo suficiente y por consiguiente los cuerpos modelables son relativamente inestables a nivel mecánico.

La tarea de la invención se basa en mejorar la facultad de sinterización de materiales conteniendo fosfato cálcico determinantes para mejorar y a la vez mantener así como mejorar la reabsorbibilidad y la biocompatibilidad del cuerpo modelable fabricado con los mismos.

Por tanto se pone a disposición según la invención un vidrio como medio de sinterización para un material con contenido de fosfato cálcico reabsorbible, del cual el material es β-fosfato tricálcico y el vidrio tiene una composición química de un 68-78% en peso de SiO2, un 5-12% en peso de MgO y un 12-27% en peso de Na2 O. EP-885 856-A2 describe la utilización de esta composición de vidrio como medio de sinterización para la vitrocerámica Apatit.

En una forma especialmente ventajosa el vidrio poseería una composición química de un 73-78% en peso de SiO2, un 8-11% en peso de MgO y un 12-19% en peso de Na2O, particularmente de un 74-75% en peso de SiO2, un 8,5-10% en peso de MgO y un 14,5-17% en peso de Na2O.

El vidrio tiene una proporción de un 0,5-15% en peso junto con un 85-99,5% en peso de fosfato tricálcico (TCP).

Los componentes del TCP y el vidrio como componente amorfo se fabrican en primer lugar por separado y se muelen por separado, después se mezclan, en su caso a su vez en un molino, de ahí se obtiene una lechada con otras sustancias añadidas y por ejemplo se aplica sobre una esponja de poliuretano (PUR). Tras el secado esta esponja se expone a un tratamiento de calor, con el cual la esponja se quema sin dejar residuos y se obtiene un cuerpo modelable, del cual por difracción de radiografía únicamente la fase cristalina contiene TCP.

De tal modo se obtienen cuerpos modelables, los cuales contienen respectivamente como máximo los siguientes componentes individuales según la composición de síntesis en % en peso:


Los componentes se regulan de tal manera, que como máximo se alcanza el 100% de la composición de síntesis.

Sorprendentemente se ha descubierto, que esta variante de 2 componentes anteriormente descrita lleva al producto sinterizado deseado, mientras que una unión inmediata de todos los componentes no soporta el proceso de sinterización de la manera deseada. Sin la adición de la fase de cristalización amorfa fabricada por separado, durante la sinterización del TCP convertido en lechada sobre una esponja de poliuretano no se obtiene ninguna estructura resistente, sino que se produce en parte una fragmentación del producto sinterizado.

La invención se refiere también por lo tanto a un procedimiento para la fabricación de un cuerpo modelable conteniendo fosfato cálcico reabsorbible, caracterizado por el hecho de que se funde un vidrio, consistente en un 68-78% en peso de SiO2, un 5-12% en peso de MgO y un 12-27% en peso de Na2O, se fabrica con un tamaño de grano D50 de 0,7-2 μm, se mezcla con un β-tricalciofosfato con un tamaño de grano D50 de 1-7,5 μm, y se transporta usualmente en una forma deseada y el cuerpo modelable se produce por la sinterización a 1150-1350ºC, con la condición de que el tamaño de grano del β-TCP no sea más pequeño que el del vidrio.

Por consiguiente es un objetivo de la invención también un cuerpo modelable de poros abiertos a base de β-fosfato tricálcico, caracterizado por el hecho de que éste presenta la siguiente composición (en % en peso) un 46,1 a un 54,0 de CaO, un 38,9 a un 45,5 de P2O5, un 0,005 a un 11,4 de SiO2, un 0,001 a un 4,05 de Na2O y un 0,0005 a un 1,8 de MgO y la fase cristalina por difracción de RX presenta β-fosfato tricálcico. Las exigencias de pureza para el β-TCP corresponden a la norma ASTM F 1088-87 (reaprobada en 1992).

Otro objetivo de la invención es el cuerpo modelable de poros abiertos mencionado arriba, fabricado mediante la producción separada de β-fosfato tricálcico y un vidrio de un 68-78% en peso de SiO2, un 5-12% en peso de MgO y un 12-27% en peso de Na2O, y la mezcla de un 99,5-85% en peso de β-fosfato tricálcico y un 0,5-15% en peso de vidrio, y de la manera usual haciendo una lechada a partir de la mezcla, aplicándola sobre una estructura de poros abiertos, preferiblemente una estructura de PUR de poros abiertos, y sinterizando el cuerpo modelable a 1150-1350ºC.

Una proporción de vidrio preferida como aditivo se encuentra en un rango de un 1-10% en peso, ventajosamente de un 4-8%, particularmente un 5-7% en peso.

La invención no se limita de ninguna manera a este ejemplo de aplicación, sino que también se pueden producir otros productos de fusión que se pueden encontrar en el campo de composición indicado arriba, los cuales llevan a un resultado parecido.

Es esencial para que funcione aquí, que el componente amorfo se muela fino, p.ej. en un molino agitador, y el valor D50 esté preferiblemente por debajo del del fosfato tricálcico y en todo caso esté notablemente por debajo de 2 μm.

Los productos de fusión amorfos empleados se destacan por ser relativamente volubles a nivel químico, lo cual favorece la reabsorbibilidad del cuerpo total. La biocompatibilidad se da en tanto en cuanto contienen en sí solamente componentes fisiológicos en los cuales está contenido el medio de sinterización. Solamente sería crítico valorar el contenido de silicio algo más alto, ya que en sí en la sangre o el tejido óseo sólo existen porcentajes menores de silicio. Sin embargo en lo referente al cuerpo total la adición se contempla en general igualmente muy pequeña. En los principios de la literatura especializada se muestra que una mezcla interna (al contrario que para el procedimiento de 2 componentes usado aquí) de todos los materiales iniciales con silicio debe favorecer la reabsorbibilidad mediante la estimulación de los osteoclastos (células que desgastan el hueso). Esto se determina en mezclas de materiales de Si-α-TCP e hidroxilapatita con porosidad abierta, las cuales se produjeron mediante la utilización de SiO2-salmuera coloidal (Langstaff, S. et al.: Resorbable bioceramics based on...

 


Reivindicaciones:

1. Uso de vidrio como medio de sinterización para un material reabsorbible conteniendo fosfato cálcico, caracterizado por el hecho de que el material es β-fosfato tricálcico y el vidrio tiene una composición química de un 68-78% en peso de SiO2, un 5-12% en peso de MgO y un 12-27% en peso de Na2O.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el vidrio tiene una composición química de un 73-78% en peso de SiO2, un 8-11% en peso de MgO y un 12-19% en peso de Na2O.

3. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el vidrio tiene una composición química de un 74-75% en peso de SiO2, un 8,5-10% en peso de MgO y un 14,5-17% en peso de Na2O.

4. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el vidrio tiene una proporción de un 0,5-15% en peso con respecto a un 85-99,5% en peso de fosfato tricálcico.

5. Uso según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que tiene una proporción de un 4-8% en peso.

6. Procedimiento para la fabricación de un cuerpo modelable reabsorbible conteniendo fosfato cálcico, caracterizado por el hecho de que se funde un vidrio consistente en un 68-78% en peso de SiO2, un 5-12% en peso de MgO y un 12-27% en peso de Na2O, se proporciona en un tamaño de grano D50 de 0,7-2 μm, se mezcla con un β-fosfato tricálcico de un tamaño de grano D50 de 1-7,5 μm, y se transporta de una forma deseada y el cuerpo modelable se fabrica mediante sinterización a 1150 hasta 1350ºC y a por último se enfría, con la condición de que el tamaño de grano del β-fosfato tricálcico no sea más pequeño que el del vidrio.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que la conformación se realiza según el procedimiento Schwartzwalder Somers o el procedimiento Free Form Fabrication.

8. Cuerpo modelable de poros abiertos a base de β-fosfato tricálcico, caracterizado por el hecho de que éste presenta la siguiente composición (en % en peso) 46,1 a 54,0 de CaO, 38,9 a 45,5 de P2 O5, 0,005 a 11,4 de SiO2, 0,001 a 4,05 de Na2 O y 0,0005 a 1,8 de MgO y por difracción de radiografía sólo la fase cristalina presenta β-fosfato tricálcico, fabricado mediante la fabricación separada de β-fosfato tricálcico y la fabricación separada de un vidrio compuesto por un 68-78% en peso de SiO2, un 5-12% en peso de MgO y un 12-27% en peso de Na2O, y mediante la mezcla de un 99,5-85% en peso de β-fosfato tricálcico y un 0,5-15% en peso de vidrio, y de manera usual cortando la mezcla, aplicándola sobre una estructura de poros abiertos y sinterizando el cuerpo modelable a 1150 hasta 1350ºC y a continuación por enfriamiento, con la condición de que el tamaño de grano del β-TCP sea de 1-7,5 μm, el tamaño de grano del vidrio sea de 0,7-2 μm y el tamaño de grano del β-TCP no sea más pequeño que el del vidrio.


 

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