BRPI0702073B1

BRPI0702073B1 - material biocompatível, processo de obtenção de material biocompatível e uso de material biocompatível em implantes e próteses

Info

Publication number: BRPI0702073B1
Application number: BRPI0702073A
Authority: BR
Inventors: Celso Aparecido Bertran; Sérgio Bertazzo; Helder Augusto da Silva; Lilian Lacerda de Almeida
Original assignee: Universidade Estadual De Campinas - Unicamp
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2018-12-26
Also published as: BRPI0702073A2; WO2008154717A1; BRPI0702073B8

Abstract

material biocompatível, processo de obtenção de material biocompatível e uso de material biocompatível em implantes e próteses. este invento trata da modificação do caráter bioinerte das superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, boliemita e demais oxidohidroxidos de alumínio, assim como, de aluminio metálico, para biocompatível. a modificação é consequência da reação de ácidos dicarboxilicos com a superfície destes materiais. a superfície modificada apresenta biocompatibilidade por formar um revestimento de fosfato de cálcio quando colocada em contato com os fluidos corpóreos ou por formar este revestimento pela simples imersão em soluções que simulem os fluidos corpóreos (fluido corpóreo simulado fos) ou soluções contendo jons cálcio e fosfato. a invenção trata da modificação do caráter bioinerte dos materiais propostos neste invento para biocompatível. a modificação torna biocompatíveis, próteses, implantes e outros objetos formados por todas as fases de alumina, safira, bohemita e demais oxidohidroxidos de alumínio, assim como, de alumínio metálico, o invento representa um método simples, rápido e de baixo custo para a modificação do caráter bioinerte para totalmente biocompativel das superfícies descritas neste invento tornando biocompatíveis as próteses, implantes e outros objetos que apresentem esta composição e/ou superfície.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MATERIAL BIOCOMPATÍVEL, PROCESSO DE OBTENÇÃO DE MATERIAL BIOCOMPATÍVEL E USO DE MATERIAL BIOCOMPATÍVEL EM IMPLANTES E PRÓTESES” [001] A presente invenção descreve a obtenção de materiais de próteses e/ou implantes biocompatíveis a partir de alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico e que possibilitam a formação espontânea de um revestimento de fosfato de cálcio sobre sua superfície.

Descrição do estado da técnica [002] Componentes de alumina (AI2O3) e safira (alumina monocristalina) são amplamente utilizados como próteses, implantes e fixadores para próteses e implantes (parafusos, placas, etc) com a função de substituir ou possibilitar a restauração de ossos e dentes. O emprego deste material é difundido na área médica, em particular na ortopedia e na odontologia. A utilização da alumina em próteses e implantes se deve a sua dureza, resistência mecânica e inércia química deste material.

[003] Os componentes de alumina quando implantados no corpo humano se fixam por adesão física ao osso no qual foram implantados. O implante de componentes de alumina em ossos resulta, como conseqüência da bioinércia associada a este material, na formação de tecido fibroso no interstício entre a cavidade óssea na qual o implante foi inserido e a superfície do material. O tecido fibroso fixa o implante fisicamente entranhando na superfície rugosa do implante e do osso.

[004] Embora a formação de tecido fibroso resulte na fixação do implante, os esforços mecânicos sobre os implantes, como aqueles resultantes de exercidos pela mastigação no caso de implantes odontológicos, podem resultar, ao longo do tempo, na destruição ou acomodação deste tecido fibroso conduzindo à falha na fixação e a necessidade de restauração do implante através de um novo procedimento cirúrgico e colocação de um novo implante.

[005] Por outro lado, cerâmicas formadas por fosfatos de cálcio tais como hidroxiapatita, tricalciofosfato, cimentos a base de fosfato etc. quando implantados em ossos são reconhecidos pelo organismo vivo como biocompatíveis. O comportamento biocompatível destas cerâmicas resulta na fixação dos implantes pelo crescimento de tecido ósseo em função dos fenômenos de osteocondução e osteioindução tomando o implante osteointegrado sem que ocorra uma interface de tecido fibroso entre o implante e a parede óssea.

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2/12 [006] A biointegração dos materiais compostos por fosfatos de cálcio é usada para fixar não apenas implantes formados exclusivamente por esses materiais. Próteses revestidas por fosfato de cálcio (hidroxiapatita etc) e formadas por titânio metálico assim como outras ligas metálicas de uso cirúrgico têm sido fixadas aos ossos por este processo. Para que as próteses se tornem mais biocompatíveis, são submetidas a tratamentos que as revestem com fosfato de cálcio ou processos de sinterização que incluem esses sais na composição da própria prótese. Vários desses processos são conhecidos no estado da técnica e aqui relatados, porém, esses, além de não tomarem a prótese totalmente biocompatível, diminuem as características físicas da mesma.

[007] Entre os métodos conhecidos de revestimento de próteses metálicas por fosfatos de cálcio, pode-se citar o “Plasma Spray”, “lon Implantation”, “Deep Coating”, etc.

[008] Recobrimentos de próteses metálicas por “Plasma Spray” são produzidos pela introdução de partículas do pó de um determinado material no jato de plasma. Essas partículas se fundem e através do plasma direcionado no substrato são espalhadas ao longo da superfície do mesmo. A formação do recobrimento depende da interação entre as gotículas presentes no plasma e o substrato ou entre camadas depositadas anteriormente, ou seja, as etapas consistem no espalhamento das gotículas na superfície, formação de lamelas e solidificação das mesmas.

[009] A técnica de “lon Implantation” permite a modificação da superfície do material e das suas proximidades sem que se altere alguma propriedade do seu interior. Porém, nem sempre isso acontece. As mudanças físicas induzidas por esse método são resultadosdos de colisões atômicas e nucleares, que podem levar a formação de estruturas desordenadas e amorfas.

[010] Na técnica de “Deep coating”, o substrato é imerso em uma solução contendo o material que irá recobrir a superfície. Após isso, o solvente é evaporado, o substrato é retirado e a superfície fica recoberta.

[011] Embora o revestimento com fosfatos de cálcio seja usual para próteses e implantes metálicos, os métodos descritos para revestimento de próteses e implantes com fosfato de cálcio envolvem um tratamento das próteses e implantes à temperaturas elevadas, sistemas sofisticados e não são aplicáveis para próteses e implantes com formas que envolvam reentrâncias e protuberâncias. Outro aspecto é que a temperatura elevada, usual para estes métodos, sinteriza e modifica a composição do fosfato de cálcio.

[012] Essas técnicas possuem a desvantagem de muitas vezes não promoverem uma modificação da superfície através de uma reação química, além do fato de, muitas vezes,

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3/12 resultarem na alteração das propriedades mecânicas do substrato, o que pode levar à formação de pontos de stress no material. Vale destacar também que o aparato necessário para a técnica de plasma spray, que dentre as técnicas citadas anteriormente é a que apresenta melhores resultados, apresenta custo elevado.

[013] O documento US 6207130, descreve um processo de troca metálica em solução onde cátions metálicos podem ser trocados por cátions de alumínio na fase bohemita de materiais conhecidos como aluminoxanos-carboxilatos. Os aluminoxanos carboxilatos são preparados através da reação da bohemita (ou pseudobohemita) com ácidos carboxílicos em solvente apropriado sendo, preferivelmente, utilizados solventes aquosos. O processo de troca metálica resulta na formação de óxidos de alumínio através de temperaturas que são dependentes dos cátions trocados e que se situam na faixa de 800 °C à 1700 °C.

[014] O documento W00009578 descreve composições e métodos de preparação destas composições onde pelo menos um dos componentes é um aluminoxano-carboxilato modificado quimicamente. Os aluminoxano-carboxilatos são quimicamente ligados na estrutura polimérica através da reação de grupos funcionais específicos de um precursor polimérico com o aluminoxano-carboxilato. O método descrito pode ser utilizado para a produzir polímeros com esqueletos orgânicos e inorgânicos. Entre os precursores poliméricos que podem ser utilizados são citados os epóxidos, resinas fenol-formaldeído, poliamidas, poliésters, poliimidas, policarbonatos, poliuretanos, polímeros quinona-amino e acrilatos.

[015] O documento US6322890, descreve a obtenção de alquil-aluminoxanos sólidos supramoleculares. A estrutura alquilaluminoxano supramolecular compreende a) uma nanopartícula de óxido de alumínio, b) uma unidade de ligação e c) um alquilaluminoxano. Os alquilaluminoxanos supramoleculares são preparados através da reação de uma nanopartícula de óxido de alumínio quimicamente modificada com um alquilaluminoxano pré-formado e subseqüente hidrólise. Os alquilaluminoxanos supramoleculares atuam como catalisadores na polimerização de monômeros orgânicos e como co-catalisadores na polimerização de olefinas.

Objetivo da invenção [016] A presente invenção tem como objetivo principal a obtenção de materiais de implante e/ou prótese biocompatíveis e que possibilitam a formação espontânea de um revestimento de fosfato de cálcio sobre sua superfície.

Breve descrição da invenção [017] A presente invenção descreve um processo de obtenção de material biocompatível através da modificação de um material formado por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou

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4/12 oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico onde tal modificação ocorre através da reação deste material com ácido dicarboxílico dissolvido em solvente orgânico.

[018] A invenção em questão se refere também a um processo de obtenção de material biocompatível que compreende o processo de obtenção de material biocompatível descrito na invenção.

[019] A invenção em questão se refere ainda a um material biocompatível constituído por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico, dito material biocompatível sendo obtido de acordo com processo de obtenção de material biocompatível descrito na invenção.

[020] A invenção trata também de um material biocompatível compreendendo o material biocompatível descrito na invenção.

[021] A invenção trata ainda do uso do material biocompatível descrito na invenção, em implantes e/ou próteses ortopédicas e odontológicas.

Descrição resumida das figuras [022] Figura 1 - Reação de formação do aluminoxano oxalato [023] Figura 2 - Vista comparativa de micrografia eletrônica das superfícies da γ-alumina após a imersão em FCS sem modificação de superfície (2A) e com modificação de superfície (2B).

[024] Figura 3 - Vista comparativa de micrografia eletrônica das superfícies da alumina comercial após a imersão em FCS sem modificação de superfície (3A) e com modificação de superfície (3B).

[025] Figura 4 - Gráfico da composição elementar das superfícies modificadas de γ-alumina.

[026] Figura 5 - Gráfico da composição elementar das superfícies modificadas de alumina comercial.

Descrição detalhada da invenção [027] A presente invenção descreve um processo de obtenção de material biocompatível através da modificação de um material formado por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico onde tal modificação ocorre através da reação deste material com ácido dicarboxílico dissolvido em solvente orgânico.

[028] Na presente invenção, ácidos dicarboxílicos são utilizados como reagentes para a formação do aluminoxano carboxilato nas superfícies dos materiais formados por todas as

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5/12 fases de alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico, com a finalidade de modificá-las e tomá-las biocompatíveis. Os ácidos carboxílicos utilizados são selecionados dentre ácido oxálico, ácido propanodióico e ácido butanodióico, podendo, ainda serem utilizados outros ácidos dicarboxílicos. Como os ácidos são dicarboxilicos, um dos grupos carboxílicos é responsável pela formação do grupo aluminoxano fixando o composto na superfície da alumina. O segundo grupo carboxílico ou ionizado como carboxilato (carboxílico/carboxilato) permanecerá livre e voltado para fora da superfície da alumina modificada. Na presente invenção, o solvente orgânico utilizado é selecionado dentre etanol, xilol ou outro solvente orgânico onde ocorra a dissolução do ácido dicarboxílico.

[029] A modificação de todas as superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita, oxidohidroxidos de alumínio e alumínio metálico é feita pela reação com ácidos carboxílicos que reagem como os grupos AI-OH presentes na superfície do material resultando na formação do composto conhecido como alumoxano carboxilato. A invenção em questão se refere ao processo de obtenção de material biocompatível no qual dito processo resulta na formação de aluminoxano carboxilato na superfície de materiais constituídos por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxihidróxidos de alumínio e/ou alumínio metálico.

[030] As superfícies das diversas fases de alumina, safira, bohemita, oxihidróxidos de alumínio, assim como alumínio metálico, apresentam grupos AI-OH como conseqüência da composição do material ou que podem ser formados por reações de hidrólise. O processo de obtenção de material biocompatível da presente invenção pode ainda compreender uma etapa de tratamento com NaOH a fim de permitir que sejam formados grupos OH na sua superfície.

[031] A presente invenção se refere a um material biocompatível constituído por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico, obtido de acordo com um processo onde a superfície de materiais constituídos por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico é modificada através de reação com ácido dicarboxílico. Como consequência da reação com ácidos dicarboxílicos é formado, na superfície destes materiais, aluminoxano carboxilato. A superfície do material biocompatível desta invenção compreende aluminoxano carboxilato.

[032] A modificação das superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita, oxidohidroxidos de alumínio e alumínio metálico por ácidos dicarboxilicos, como proposto nesta invenção, permite, além de modificá-la, induzir a precipitação e adesão, sobre a superfície, de fosfatos de cálcio.

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6/12 [033] A formação de fosfato de cálcio sobre as superfícies modificadas pode ser realizada pela imersão dos materiais em soluções com composição semelhante á composição dos fluidos do corpo humano (Fluido corpóreo simulado, FCS) resultando na nucleação de fosfatos de cálcio em função da interação entre os íons Ca⁺² e fosfatos existentes no FCS e o grupo carboxílico/carboxilato, livre na superfície da alumina modificada. Os núcleos de fosfato de cálcio dão origem a cristais deste material que crescem aderidos à superfície do material revestindo-o de uma camada de fosfato de cálcio. A formação do revestimento de fosfato de cálcio aderido na superfície da alumina transforma o seu comportamento bioinerte para biocompatível, resultando na integração e perfeita fixação de implantes e próteses construídos com este material modificado e o tecido hospedeiro.

[034] Como a composição do FCS é similar à composição dos fluidos presentes no corpo humano, a formação do revestimento de fosfato de cálcio ocorre também espontaneamente quando implantes que apresentem superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita, oxidohidroxidos de alumínio e alumínio metálico modificadas pela reação com ácidos dicarboxilicos são implantados, sem que seja necessário o tratamento prévio com FCS. Essa formação espontânea no organismo, de fosfatos de cálcio na superfície, indica que o material bioinerte modificado toma-se biocompatível apenas com a modificação da superfície pelos ácidos dicarboxilicos.

[035] A invenção em questão se refere a um material biocompatível que, em contato com fluido corpóreo ou fluido corpóreo simulado, promove o crescimento de cristais de fosfato de cálcio em sua superfície.

[036] A invenção aqui descrita procura reunir as vantagens das propriedades mecânicas dos implantes formados por todas as fases de alumina, safira, bohemita, oxidohidroxidos de alumínio e alumínio metálico com a biointeração das cerâmicas constituídas de fosfatos de cálcio. O invento trata da formação de um revestimento de fosfato de cálcio aderido sobre a superfície destes materiais, sem que seja necessário o tratamento térmico típico dos processos de revestimentos normalmente utilizados para implantes metálicos mantendo desta forma as propriedades dos fosfatos de cálcio depositados sobre a superfície das próteses e implantes. Da mesma forma o método proposto neste invento não sofre das deficiências causadas por formatos complexos das próteses e implantes e apontadas para os métodos tradicionais.

[037] Outro aspecto do invento é que a modificação de superfície, conforme proposto, resulta, após o implante, na formação espontânea de um revestimento de fosfato de cálcio sobre a superfície, assim que as próteses e implantes forem implantados no organismo.

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7/12 [038] A modificação da superfície proposta no invento resulta na completa mudança da bioatividade das superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita, oxidohidroxidos de alumínio e alumínio metálico transformando-as de bioinerte para biocompatível, induzindo a formação óssea entre o implante e o osso hospedeiro, sem a formação de tecido fibroso como é típico para implantes de alumina sem modificação de superfície.

[039] Esta invenção se refere à formação de aluminoxanos-carboxilatos a partir da reação de ácidos dicarboxilicos e grupos AI-OH presentes na superfície do material a ser utilizado, modificando a superfície dos sólidos formados por todas as fases de alumina, safira, bohemita, oxihidróxidos de alumínio, assim como alumínio metálico. A formação de aluminoxanos-carboxilatos na superfície de materiais bioinertes conforme descrito nesta invenção, modifica o comportamento bioinerte da superfície do material tomando-o biocompatível. A modificação possibilita a formação de fosfato de cálcio sobre elas o que modifica profundamente a biocompatibilidade destes materiais.

[040] A presente invenção descreve o emprego de ácidos dicarboxilicos tais como ácido oxálico, propanodióico, butanodióico e outros, como reagente para a formação do aluminoxanos-carboxilatos nas superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita e demais oxidohidroxidos de alumínio e alumínio metálico com a finalidade de modificá-las e tomá-las biocompatíveis.

[041] O ácido dicarboxilico forma o composto aluminoxano, pela reação de um dos grupos carboxilicosos com os grupos AI-OH presentes na superfície do material. Esta reação liga quimicamente a cadeia do ácido dicarboxilico na superfície do material. O outro grupo carboxílico permanece livre e se ionizado na forma de carboxilato irá formar quelatos com íons cálcio presentes no fluido corpóreo ou presente em soluções que simulem o fluído corpóreo. A interação do grupo carboxilato que permanece livre e voltado para fora da superfície da alumina com os íons cálcio conduz à precipitação e a adesão de cristais de fosfatos de cálcio nessa superfície. Essa interação que resulta na formação de cristais de fosfatos de cálcio aderidos à superfície modificada pode ocorrer tanto in vivo pelo contato como os fluidos corpóreos ou in vitro pelo contato com soluções que simulem os fluidos corpóreos. No caso da formação in vitro ela representa um tratamento da superfície que cumpre as mesmas funções dos procedimentos usados para o revestimento de próteses e implantes por fosfatos de cálcio.

[042] A formação de fosfatos de cálcio pode ocorrer de forma espontânea quando implantes, próteses e outros tipos de materiais que apresentem esta superfície modificada são colocados em contato com os fluidos corpóreos, quando implantados em humanos e

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8/12 animais e também de forma induzida quando implantes, próteses e outros tipos de materiais que apresentem esta superfície modificada são colocados em contato com soluções que simulem os fluidos corpóreos contendo em sua composição íons cálcio e íons fosfatos.

[043] Alumina e safira são biocerâmicas com excelentes propriedades mecânicas e amplamente empregadas no meio médico como próteses ortopédicas e odontológicas. No entanto o seu uso como biocerâmica se torna restrito devido à sua bioinércia. Assim, a modificação da superfície de todas as fases de alumina, safira, bohemita e oxihidroxidos de alumínio assim como de alumínio metálico de bioinerte para biocompatível expande largamente a utilização destes materiais como biomateriais, principalmente na melhora e ampliação da utilização como próteses ortopédicas e dentarias.

[044] Embora existam documentos citando os compostos denominados aluminoxanos ou mesmo compostos AIxOx nas áreas da catálise, polímeros e biomateriais, como é o caso de documentos como US6207130, W00009578 e US6322890, a invenção aqui descrita se diferencia por apresentar um processo de modificação de superfície de materiais acompanhado por crescimento controlado de cristais de fosfato de cálcio e mudança do caráter bioinerte das superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita, oxidohidroxidos de alumínio e alumínio metálico, para biocompatível.

[045] Assim, a invenção aqui descrita representa um processo simples, rápido e de baixo custo que possibilita o recobrimento de materiais utilizados para implantes constituídos por oxidohidroxidos de alumínio e até alumínio metálico.

[046] Embora existam técnicas utilizadas para recobrimento de superfícies como plasma spray, deep coating, íon implantation, nenhuma delas até hoje foi utilizada para que se recobrissem superfícies de alumina com fosfatos de cálcio. Portanto, o invento reportado não se trata de uma melhoria de algum processo, mas sim da elaboração de um procedimento de baixo custo, simples e fácil de recobrimento de superfície de alumina, através de uma reação química da sua superfície com um ácido dicarboxílico de modo que possa haver o recobrimento da mesma com fosfato de cálcio graças a essa modificação.

[047] Sendo assim, a presente invenção apresenta-se como uma vantajosa solução que visa justamente de garantir a modificação da superfície através de uma reação química, sem que haja a possibilidade de lixiviação do grupo modificador nem a mudança nas propriedades mecânicas do substrato, de ser um procedimento simples e barato, por envolver reagentes facilmente encontrados em um laboratório e por não necessitar de nenhum aparato sofisticado para isso.

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9/12 [048] O invento aqui descrito reúne as vantagens das propriedades mecânicas dos implantes formados por todas as fases de alumina, safira, bohemita e demais oxidohidroxidos de alumínio, assim como alumínio metálico, com a biointeração das cerâmicas constituídas de fosfatos de cálcio.

[049] O invento apresenta um método de revestimento por fosfato de cálcio quando a superfície é posta em contato com soluções que simulem os fluidos corpóreos (fluido corpóreo simulado FCS) o qual é aderido sobre a superfície, sem que seja necessário o tratamento térmico típico dos processos de revestimentos por fosfatos de cálcio mantendo-se desta forma integralmente as propriedades de material biocompatível para os depósitos obtidos por esta metodologia. Da mesma forma o método proposto neste invento não sofre das deficiências causadas por formatos complexos das próteses e implantes e apontadas para os métodos tradicionais.

[050] Outro aspecto do invento é que a modificação de superfície, conforme proposto, também resultara após o implante de prótese ou implante (formação in vivo), na formação espontânea de um revestimento de fosfato de cálcio sobre a superfície, sem a necessidade do tratamento in vitro prévio.

[051] A transformação das superfícies formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita e demais oxidohidroxidos de alumínio, assim como alumínio metálico, de caráter bioinerte para biocompatível se dá na reação destas superfícies com ácidos dicarboxilicos.

[052] Essa reação é realizada pela imersão, à quente, do corpo cuja superfície se deseja modificar em soluções do ácido dicarboxílico em solvente orgânico (etanol, xilol, ou outro solvente onde ocorra a dissolução do acido dicarboxílico). A extensão da modificação da superfície é função do tempo de tratamento, da concentração de ácido dicarboxílico na solução e das propriedades do ácido dicarboxílico. Após esse tratamento à quente o objeto, implante ou prótese pode ser mergulhado em solução de fluido corpóreo simulado ou outra solução contendo íons cálcio e fosfato para a formação do revestimento de cristais de fosfato de cálcio. No entanto, se implantado o objeto sem este tratamento prévio em soluções que contenham íons cálcio e fosfato o contato com os fluidos corpóreos não resulta na formação espontânea do revestimento por fosfatos de cálcio.

[053] A reação de modificação da superfície e formação de aluminoxanos foi reportada acerca de 20 anos e é utilizada exclusivamente para a modificação da superfície de pós de bohemita (alumina hidroxilada). Os pós-resultantes e muitos de seus usos foram patenteados ao longo deste tempo. Os usos patenteados envolvem a utilização como catalisador para muitas reações de polimerização, a utilização como carga para polímeros assim como

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10/12 carga para polímeros biocompatíveis. Porém a modificação com ácidos dicarboxilicos e a transformação do material de bioinerte para biocompatível, como proposto neste invento não foi reportada.

[054] Além da melhora da biocompatibilidade das próteses já existentes o invento cria a possibilidade da invenção de outros tipos de próteses compostas por materiais que apresentem superfícies semelhantes às formadas por todas as fases de alumina, safira, bohemita e demais oxidohidroxidos de alumínio que não eram realizadas justamente pela falta de biocompatibilidade destes materiais.

[055] A invenção em questão se refere também ao uso do material biocompatível aqui descrito em implantes e/ou próteses ortopédicas e odontológicas.

[056] A seguir são descritas algumas possibilidades de concretização preferida da invenção em questão. As concretizações aqui descritas devem ser interpretadas como uma das possibilidades de realização do presente invento e não devem servir para limitar o escopo de proteção do mesmo.

Ex. 1 - Obtenção de material biocompatível a partir de γ-alumina [057] A alumina utilizada neste exemplo trata-se de uma γ-alumina sintetizada pela rota sol-gel. Esse tipo de alumina é um óxido de alumínio com sistema cúbico de face centrada. Mais precisamente, ela possui a estrutura de um espinélio. Espinélios são óxidos cujos cátions estão cercados de oxigênios em arranjos tetraédricos e octaédricos. Porém, ao se sintetizar esse tipo de alumina por outra via que não essa, o resultado pode ser uma mistura desse material com outros tipos de fases (como δ e Θ). Além disso, essa rota especial de síntese permite com que através da hidrólise lenta da uréia, o pH da solução vá aumentando aos poucos, possibilitando um maior controle do tamanho das partículas. Essa rota é feita adicionando-se uréia em uma solução praticamente saturada com nitrato de alumínio até que se atinja uma razão molar Al³⁺/uréia de 1/13. A solução é filtrada após repouso de uma hora à temperatura ambiente. Em seguida é feito o aquecimento da solução à 90°C até a mesma se transformar num gel e em seguida a amostra é calcinada à 300°C durante meia hora. Essa alumina foi utilizada devido à grande quantidade de grupos OH na sua superfície que possibilitam que a mesma possa reagir com os ácidos dicarboxilicos.

[058] Com a alumina preparada, pastilhas desse material foram feitas utilizando-se uma prensa com pressão de 8000 psi. Em seguida as pastilhas foram colocadas em solução de 0,02 M de ácido oxálico em etanol durante 8 horas à 70°C em um banho termostatizado. Após isso se baixou a temperatura do meio reacional para 25°C e o sistema foi mantido dessa forma durante 24 horas. Por último as pastilhas foram lavadas com água destilada

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11/12 e o material ficou pronto para se fazer os testes de biocompatibilidade, imergindo-o em fluido corpóreo simulado à 37°C durante seis horas.

Ex. 2 - Obtenção de material biocompatível a partir de alumina comercial [059] O mesmo procedimento do exemplo 1 pode ser feito com óxidos de alumínio que originalmente não possuam os grupos OH, desde que se adicionem mais etapas no procedimento que permitam que sejam formados grupos OH nas suas superfícies. Para a alumina comercial que correspondem à alumina, safira e bohemita, o procedimento para essa formação consistiu em após o preparo das pastilhas, mergulhar as mesmas em solução aquosa de NaOH 1M durante 5 segundos e em seguida mergulhá-las em um béquer com água destilada. Vale destacar que o tempo deve ser seguido à risca nesse procedimento, visto que o mesmo foi repetido com 10 segundos de imersão na solução de NaOH e pelas micrografias obtidas, os cristais formados já começam a perder a sua estrutura. O restante do procedimento foi idêntico àquele descrito no exemplo 1.

[060] A reação química envolvendo a superfície da alumina com o ácido oxálico é mostrada na Figura 1.

Ex. 3 - Obtenção de material biocompatível a partir de a-alumina [061] A modificação da superfície de α-aluminas requer um procedimento maior, visto que essa é a forma de alumina mais inerte de todas. Todas as outras formas são convertidas para a α quando submetidas a altas temperaturas. A α-alumina monocristalina é conhecida como safira e o procedimento também foi feito com ela. Também foram utilizados pedaços desse material sinterizado. Para a modificação da superfície da α-alumina, cujo sistema é hexagonal trigonal, foi feito primeiramente o tratamento com NaOH, mas devido à falta de reatividade do material, utilizou-se NaOH fundido durante duas horas. Após isso, as amostras foram lavadas e recobertas com γ-alumina, mergulhando-se as amostras no gel de alumínio e calcinando-as à 400°C durante duas horas. Esse procedimento de imersão no gel e calcinagem foi repetido cinco vezes para cada amostra. Para garantir a ativação da superfície, ainda foi feita a imersão da solução aquosa de NaOH, da mesma forma que foi feito com as pastilhas de alumina comercial. O restante do procedimento foi o mesmo daquele descrito no exemplo 1, exceto pelo tempo de imersão em FCS, que foi de 24h.

[062] O que deve ser mantido no experimento para o sucesso da obtenção do invento são as concentrações das soluções de ácido oxálico (recomenda-se essa concentração visto que esses ácidos podem atuar como agentes peptizantes ao invés de reagir com a superfície da alumina) e NaOH assim como o tempo de imersão do material nesse último

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12/12 para a ativação da superfície. Em virtude do FCS simular as condições do organismo, a temperatura de 37°C durante a imersão dos materiais deve ser mantida, mas o tempo pode variar. Em relação à temperatura da síntese do aluminoxano possui a limitação do ponto de ebulição do solvente aplicado, no caso o do etanol é de 79°C. Entretanto, podem ocorrer variações em relação ao tipo de solvente e também em relação ao ácido dicarboxílico utilizado, sendo assim, a temperatura em que o sistema é mantido durante a síntese do aluminoxano também pode ser alterada.

Resultados:

[063] Após o procedimento, as amostras foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura, onde é possível ver pela figura 2B (γ-alumina) e 3B (alumina comercial), que há o crescimento de cristais de fosfato de cálcio na superfície das aluminas modificadas, mas não há cristais nas superfícies sem modificação mostrada pela figura 2A(Y-alumina) e 3A (alumina comercial) indicando que a reação com o ácido oxálico é fundamental para que isso aconteça. Já para as amostras de α-alumina, as micrografias não mostraram formação de cristais como os da figura 2B e 3B, mas a análise elementar por espectroscopia de dispersão eletrônica mostrou a presença de fosfato de cálcio na superfície das amostras.

[064] Também foi feita a determinação da composição elementar das superfícies modificadas após o procedimento por espectroscopia de dispersão de elétrons (EDS), as quais são mostradas na figura 4 (γ-alumina) e figura 5 (alumina comercial). Com os resultados mostrados nas figuras 4 e 5, percebe-se que os cristais formados nas superfícies são mesmo de fosfato de cálcio.

Claims

1. Processo de obtenção de material biocompatível através da modificação de um material formado por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

- reação de um material formado por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico com 0,02 M de ácido dicarboxílico dissolvido em solvente orgânico, durante 8 horas à 70°C;

- baixar a temperatura do meio reacional para 25°C e manter o sistema dessa forma durante 24 horas;

- lavar o material em água destilada;

- imergir o material em fluido corpóreo simulado à 37°C durante 6 a 24 horas; sendo que o material da primeira etapa compreende AIOH em sua superfície.

2. Processo de obtenção de material biocompatível de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o ácido dicarboxílico utilizado é selecionado dentre ácido oxálico, ácido propanodióico e ácido butanodióico.

3. Processo de obtenção de material biocompatível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o solvente orgânico utilizado é selecionado dentre etanol, xilol ou outro solvente orgânico onde ocorra a dissolução do ácido dicarboxílico.

4. Processo de obtenção de material biocompatível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3 caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa prévia de tratamento com NaOH.

5. Processo de obtenção de material biocompatível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4 caracterizado pelo fato de que dito processo resulta na formação de aluminoxano carboxilato na superfície de materiais constituídos por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico.

6. Processo de obtenção de material biocompatível caracterizado pelo fato de que compreende processo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5

7. Material biocompatível constituído por alumina e/ou safira e/ou bohemita e/ou oxidohidroxidos de alumínio e/ou alumínio metálico, caracterizado pelo fato de compreender em sua superfície aluminoxano carboxilato e ser obtido de acordo com processo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

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8. Material biocompatível de acordo com a reivindicação 7 caracterizado pelo fato de que dito material, quando em contato com fluido corpóreo, promove o crescimento de cristais de fosfato de cálcio em sua superfície.

9. Material biocompatível de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 8 caracterizado pelo fato de que dito material, quando em contato com fluido corpóreo simulado, promove o crescimento de cristais de fosfato de cálcio em sua superfície.

10. Material biocompatível caracterizado pelo fato de que compreende material biocompatível definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 9.

11. Uso de um material biocompatível em implantes e/ou próteses ortopédicas e odontológicas caracterizado pelo fato de que dito material é definido em qualquer uma das reivindicações 7 a 10.