BRPI0900025A2

BRPI0900025A2 - biomaterial para osteo-sìntese

Info

Publication number: BRPI0900025A2
Application number: BRPI0900025-9A
Authority: BR
Inventors: Cyril Sender; Colette Lacabanne; Alain Bernes; Michel Glotin
Original assignee: Teknimed; Univ Toulouse; Arkema France
Priority date: 2008-01-07
Filing date: 2009-01-07
Publication date: 2010-10-19
Also published as: US20090175920A1; MX2009000173A; FR2926024A1; US20140256843A1; ATE522235T1; ES2372887T3; CN101480502A; JP2009160412A; FR2926024B1

Abstract

BIOMATERIAL PARA OSTEO-SINTESE. A presente invenção tem por objeto um biomaterial para a fabricação de materiais de ósteo-síntese com propriedades mecânicas dinâmicas análogas ao tecido calcificado, compreendendo uma matriz poliamida semi-aromática e pelo menos um reforço.

Description

BIOMATERIAL PARA OSTEO-SÍNTESE

A presente invenção se refere a um biomaterial para afabricação de material de ósteo-síntese, dotado depropriedades mecânicas dinâmicas análogas àquelas do osso.

Numerosas complicações ósseas de origem patológica outraumatológica são indicações para a utilização debiomateriais protéticos. A cirurgia ortopédica representaum mercado crescente em razão do envelhecimento dapopulação, de patologias, tais como os tumores ósseos e aosteoporose, e a obesidade que atinge cada vez mais pessoasatravés do mundo.

O material ósseo é um compósito híbrido composto deuma fase orgânica, de uma fase mineral e de água,representando respectivamente em média 22, 69 e 9 % emmassa nos mamíferos adultos [Lee 1981, Banks 1993]. A faseorgânica é constituída a 90 % de substância fibrilar(majoritariamente do colágeno) e de 10 % de outroscompostos orgânicos minoritários, formando a substânciadita fundamental ou interfibrilar [Fisher 1985, Toppets2004]. Na escala molecular, o colágeno, componentemajoritário da fase orgânica óssea é uma proteína ã qualsão associados diferentes níveis de estruturação. De formageral, o colágeno é constituído de cadeias polipeptídicasde 1052 a 1060 resíduos ligados por ligações peptídicas(CO-NH) . Essa fase orgânica está na origem daviscoelasticidade do tecido calcifiçado. A fase mineral écomposta de cristais de fosfatos de cálcio de composiçãoquímica próxima da hidroxiapatite Ca10(PO4)6(OH)2 (Rey1990). São eles que conferem aos tecidos calcificados arespectiva elasticidade e a respectiva rigidez.Existem dois principais tipos de tecidos ósseos: otecido cortical ou compacto, e o tecido trabecular ouesponjoso, representando respectivamente 8 0 e 20% da massaesquelética [Bronner 1999]. O osso compacto, dito aindaHaversien, aparece como uma massa sólida e densa, éprincipalmente responsável pela função de suporte mecânico.A unidade de base do osso cortical é um conjunto de 20 a 3 0lâminas concêntricas, formando um sistema denominado ósteonde 200 a 250 μιη de diâmetro em média no homem [Cowin 2001] .Esses ósteons se orientam paralelamente no eixo do osso(segundo as linhas do campo de esforço mecânico) e seassociam por meio de osso intersticial lamelar mais antigoproveniente da ressorção de antigos ósteons.

O osso é um material vivo e sofre múltiplosremanejamentos morfológicos, quando de seu crescimento, desua renovação constante (remodelagem), de seuenvelhecimento, e, enfim, no decorrer de distúrbiospatológicos (osteoporose, ósteo-sarcoma...) outraumatológicos (fissuras, fraturas). As diferentes fasesde formação e de ressorção dos tecidos ósseos implicam emhormônios e o conjunto do material celular. 0 equilíbriodos processos dinâmicos de remodelagem óssea é governadopelos campos de esforços e pelas deformações sofridas peloesqueleto [Wolff 1892]. A perturbação ou a modificaçãopermanente do meio ambiente mecânico de uma região ósseachega a uma redistribuição do campo de esforço fisiológico.

A resposta do organismo é de remanejar a geometria do ossopara adaptá-lo a seu novo meio ambiente mecânico. Essasituação ê encontrada, quando um dispositivo de ósteo-síntese é utilizado em cirurgia ortopédica [O'Doherty1995].

As propriedades mecânicas dos tecidos ósseosconstituem um objeto de um grande número de publicação. 0tecido ósseo foi inicialmente considerado como um materialelástico, caracterizado por seu comportamento em regimeestático. Nas condições fisiológicas, ele é submetido aesforços dinâmicos (freqüências fisiológicas entre 0,1 e 10Hz): ele tem, então, o comportamento visco-elástico. Aespectrometria mecânica dinâmica (SMD) permite defini-lo:uma deformação γ sinusoidal (representada por γ*) éaplicada e provoca o estabelecimento de um esforçosinusoidal o (representada por σ*) na amostra, com umadefasagem anotada com õ.

O módulo mecânico complexo em cisalhamento G* é assimdeterminado:

G* = o* / y*

Pode ainda ser definido como a soma de módulo elásticoou conservador G' e do módulo dissipativo ou de perdas G' ' :

G* = G' + iG"

A relação de G" sobre G' , anotado tan δ, é o fator deperda de energia mecânica.

Para que os valores medidos sejam representativos doestado fisiológico, é preciso que as medidas sejam feitassob liquido fisiológico. Os valores do módulo mecânico decisalhamento G' , referenciados na literatura, vão de 100MPa a 10 GPa; os valores levados para tan δ são da ordem de 10"2.

Com a finalidade de se aproximar o máximo possível docomportamento mecânico do tecido ósseo, é preciso definirum biomaterial, isto é, um material não vivo utilizado emum dispositivo médico destinado a interagir com os sistemasbiológicos [conferência de Chester da Société Européensedos Biomateriais, 1986]. Na grande família dos biomateriaisutilizados no domínio da cirurgia ortopédica, as ligasmetálicas, as cerâmicas e os materiais à base de polímerossão bem representados. Cada um desses três grupos apresentavantagens e inconvenientes que lhes são próprios.

Atualmente, a maioria dos materiais utilizados paraesse tipo de aplicação (próteses total da quadril, dojoelho, materiais de ósteo-síntese...) são materiaismetálicos de alto módulo, comparativamente àquele do ossocortical sobre o qual são fixados. O campo de esforçofisiológico ê desviado por esse dispositivo que suportaentão todos os esforços e realiza assim um monitoramentodos esforços, denominado "sfcress shielding" na literatura[Brown 1981]. É o fenômeno que induz um balanço deremodelagem negativa, portanto, uma ressorção: as zonas doosso não exercendo mais seu papel de sustentação mecânicasão reabsorvidas pelo organismo, e os riscos de fratura,após retirada do implante ou de seu descolamento a médioprazo são aumentados [Vaughan 1970, Uthoff 1971, Tonino1976, Paavolainen 1978, Slãtis 1978, Bradley 1980, Cook1982, Uthoff 1983, Claes 1989, Huishes 1989, Damien 1991,Huiskes 1995].

Foi mostrado que a utilização de biomateriais tendopropriedades elásticas mais próximas do osso corticalpermite acelerar os processos de osteogênese [Robbins2004] . A diminuição da proteção mecânica do osso pelautilização de implantes semi-rígidos permite solicitar maisa matéria óssea, reduzindo suficientemente a mobilidade nonível dos locais fraturados ou interfaces cerâmicaosteocondutora / contornos vertebrais no caso de artródesesvertebrais. Isto foi mostrado recentemente pela comparaçãoda velocidade de fusão de vértebras com o auxílio deestruturas intersomáticas em titânio em polímerobiodegradável [Pflugmacher 2004]. Com estas últimas, afusão das vértebras é mais rápida: os esforços mecânicosexercendo-se no nível dos contornos vertebrais não sãototalmente desviados pelas estruturas e são transmitidas aomaterial osteocondutor colocado em seu centro. Existe,então, um contato íntimo e dinâmico entre esse material eas vértebras, acelerando a osteogênese e a fusão.

As biocerâmicas, como zircônio, alumina, os fosfatosde cálcio, ou as próteses metálicas à base de titânio ou deoutras ligas, têm módulos elásticos largamente superioresàquele do osso cortical ou esponjoso. Por exemplo, otitânio ou a liga de titânio denominada TÍ-6A14V utilizadapara a fabricação de prótese total de quadril tem um módulode Young da ordem de 100 GPa, e o aço inoxidável AISI316LTÍ tem um módulo de Young de 140 GPa [Long 1998] . Asbiocerâmicas têm também módulos elásticos elevados (váriascentenas de GPa) e são frágeis [Ramakrisna 2001]. Notemosque é a rigidez dos implantes que é responsável pelo nívelde desvio dos esforços mecânicos [Brown 1979, Claes 1989].Esse resultado esteve na origem do desenvolvimento deimplantes metálicos de espessura menor ou porosa paradiminuir sua rigidez. Mas, então, as propriedades deresistência em fadiga diminuem e os dispositivosimplantados se tornam pouco confiáveis.

O osso compacto tem um fator de perdas da ordem de 10"2. Essa característica é fisiologicamente fundamental, jáque é ela que quantifica a aptidão do osso a absorver umaparte da energia mecânica gerada, quando de nossasatividades diárias e necessárias à sua remodelagem. Osbiomateriais rígidos têm um fator de perdas mecânicas tan δinferior a IO"3, isto é, 3,6. IO"6 para certas ligas dealumínio [Garner 2 000].

Embora os biomateriais metálicos atuais ditos de"baixo módulo" se aproximem das propriedades mecânicas doosso, permanecem ainda muito mais estruturais. Os únicosdispositivos médicos que permitiriam evitar a proteçãomecânica dos tecidos ósseos são materiais semi-rígidos. É oconceito de biomateriais ditos "análogos" introduzido porBonfield nos anos 80 [Bonfield 1981]. Uma famíliaincontornável nesse domínio é aquela dos materiaispolímeros, bem conhecida por sua aptidão de absorção pordissipação viscosa. Para ser mecanicamente bio-compatível,os sistemas macromoleculares devem possuir, ao mesmo tempo,propriedades elásticas elevadas e propriedades de absorçãomecânica comparáveis à matéria óssea.

Dispositivos de osteo-síntese à base de polímerossintéticos não bio-reabsorvíveis constituíram o objeto detestes sobre animal. Estes, tendo geralmente propriedadesmecânicas intrínsecas inferiores àquelas do osso, foramreforçados. Os compósitos obtidos admitem o comportamentoviscoso similar aos tecidos calcificados e móduloselásticos geralmente mais fracos que o osso. A título deilustração, citemos as placas em politrifluoro monocloroetileno (PTFCE) de Tonino et al. [Tonino 1976], as placasde ósteo-síntese semi-rígidas à base de poli-sulfona/grafite e epóxi/vidro de Bradley et al. [Bradley1977]. Placas em polímeros carregados em fibras de carbono,tendo módulos de elasticidade indo de 2 a 3,5 GPa, foramtestadas em torção estática (Claes 1980]. A implantaçãodessas placas sobre animal apresentou problemas emresistência à ruptura e não foi concludente.

Os primeiros casos de implante de placas de ósteo-síntese semi-rígidas em seres humanos foram reportados porTayton et al. [Tayton 1982] . Placas multiaxiais em resinaepóxi reforçada de fibras de carbono foram implantadas empacientes sofredores de fraturas: o osso é reparadorapidamente e atinge uma rigidez normal em somente 25semanas. Para fixação de uma tíbia fraturada, Tayton eBradley irão até propor uma rigidez ótima da placa deósteo-síntese de 2,0 N.m por graus [Tayton 1983].

Numerosos outros compósitos foram elaborados eestudados para aplicações em ortopedia. Dentre estes, sãoencontradas matrizes polímeros carregadas com partículas deHAp como no caso do Polietileno Alta Densidade [Bonfield1981, Tanner 1992, Wang 1994, Déb 1996, Wang 1998, Roeder2003], de polilactídeos [Verheyen 1992, Kikuchi 1997, Zhang1999, Shikinami 1999, Ignjatovic 1999, Durncan 2000], doPMMA [Ravaglioli 1992, Kazuhiko 1992, Harper 2000], dopoli(ácido acrílico) [Liou 2003]... De outros, foramreforçados com o auxílio de fibras longas ocultas decarbono. Embora esse elemento tenha uma excelente bio-compatibilidade (totalmente inerte), a re-ampliação in vivode partículas de desgaste nos tecidos ambientes deu mausresultados [Claes 1983]. As extremidades de fibras decarbono na superfície dos implantes são extremamenteabrasivas e irritantes [Evans 1998]. Wan et al. mostraramtambém que, apesar da inércia química de fibras decarboneto de silício, seu nível de citotoxicidade emcontato direto com células é elevado [Wan 1993].

A utilização de materiais estruturais capazes deabsorver uma parte da energia mecânica não é, portanto,mais para demonstrar. 0 conceito de semi-rigidez suscitou ointeresse no domínio da ortopedia. Mas hoje ainda, osmetais e, em particular, os implantes à base de titânio sãoamplamente utilizados na falta de materiais semi-rígidos,tendo módulos elásticos que entram na faixa dos tecidosósseos.

A fim de resolver o problema técnico da resistência aoesforço dos polímeros utilizados como biomateriais, aintrodução de ciclos aromáticos na estrutura de cadeia dopolímero foi considerada para aumentar suas propriedadesfísicas. Esses materiais, atualmente em desenvolvimentopara aplicações automóveis, jamais foram considerados nodomínio médico, considerando-se o desvio das problemáticasencontradas nesses dois setores.

Polímeros industriais técnicos foram desenvolvidos apartir de poliamidas aromáticos, desde os anos 60. Um dosmais conhecidos é o Kevlar ou poli-para-fenilenotereftalamida desenvolvido pela sociedade Du Pont deNemours em 1965. Esse material alia elevadas propriedadesmecânicas associadas a capacidades consideráveis deabsorção dos choques e uma excelente resistência ã fadiga ea numerosos solventes. Suas aplicações são variadas:materiais de proteção (capacetes, coletes), aeronáutico eaeroespacial, materiais esportivos... Suas propriedadesmecânicas sendo muito elevadas .e sua utilização nãofacilitada, certos industriais desenvolveram poliamidastendo uma composição intermediária entre aquela daspoliamidas aromãticas e poliamidas alifáticas, tais como apoliamida 6 (PA6) ou a poliamida 11 (PAll). São aspoliamidas ditas semi-aromáticas PASAs. 0 controle do teorrelativo em ciclo aromãtico na estrutura de cadeia permiteajustar as propriedades físicas desses polímeros. Ligandoas propriedades notáveis de amortecimento das poliamidas àspropriedades mecânicas e térmicas elevadas dos polímerosaromáticos, a família das PASAs permite responder a umgrande número de aplicações. Uma pesquisa industrial ativachegou à comercialização de numerosas PASAs como oCristamid® de Arkema à base de PA12, o INEXF® de Solvay, oPA6/6T ou Ultramid T® de BASF, o Zytel® de Du Pont, o PA9Tou Genestar® de Kuraray, O Grilamid® de E.M.S, o Trogamid®de Evonik.

No domínio biomédico, só poliamidas alifáticas foramutilizadas em aplicações diversas, tais como fios desutura, membranas de diálise [Yamashita 1996], peleartificial [Bugmann 1998, Mei 2003], meio de culturacelular [Catapano 1996], catéteres, seringas... Abiocompatibilidade dos materiais poliamidas se explica pelasimilaridade de sua composição química com as proteínasnaturais como os colágenos [Risbud 2001, Jie 2001]. Comefeito, os grupamentos amidas contidos em poliamidas sãoidênticos às ligações peptídicas nas proteínas. A expressão"poliamida natural" foi mesmo utilizada por Das et al. paraqualificar a gelatina, produto oriundo da desnaturação docolágeno [Das 2003].O nível de citotoxicidade de poliamida 6 utilizadapara a fabricação de suportes de cultura celular emengenharia tissular é baixo [Das 2003] . O implante depoliamida 66 carregada em hidroapatite deu resultadosespecificamente interessantes em termos debiocompatibilidade [Xiang 2002] . Todavia, seu hidrõfiloprovoca uma queda das propriedades mecânicas no estadohidratado.

A fim de responder aos inconvenientes da técnicaanterior, a presente invenção propõe um biomaterial para afabricação de materiais de ósteo-síntese com aspropriedades mecânicas dinâmicas análogas ao tecidocalcifiçado, caracterizado pelo fato de compreender umamatriz poliamida semi-aromática hidrófoba e pelo menos umreforço.

O termo reforço designa qualquer composto capaz deotimizar as propriedades mecânicas da matriz. De morfologiavariável, o reforço utilizado na presente invenção podeapresentar um aspecto particular, isto é, com dimensões damesma ordem de grandeza, isto é, entre 10 nm e 100 μπι.

O tamanho das partículas de reforço é um fator crucialpara a obtenção do efeito de reforço: quanto mais asuperfície ampliada entre a matriz e os reforços forelevada, melhor será a transferência de esforço mecânico.Assim, a utilização de partículas de dimensões nanométricaspermite aumentar consideravelmente a superfície de contatoentre as duas fases. Uma forma particularmente vantajosa dereforço particular consiste em agulhas ou lâminas que podemser associadas.

No caso de reforço não particular, um aspecto fibrosoé também abrangido pela presente invenção. 0 reforço é,então, definido por seu fator de forma Comprimento (L)levado ao diâmetro (d) com valores superiores a 10. Autilização de reforços tendo um fator de forma elevadaotimiza as propriedades mecânicas dos compósitos.

De maneira preferida, o reforço consistirá emcompostos inorgânicos escolhidos dentre vidros, silicatos,fosfatos de cálcio e uma mistura destes.

Em uma lógica biomimética, o material escolhido parareforçar a matriz poliamida é a hidroxiapatita ou HAp. 0caráter hidrófilo (polar) dos materiais apáticos permite aformação de ligações físicas com os grupamentos polares damatriz poliamida, indispensáveis para a transferência dascargas mecânicas da matriz aos reforços.

O reforço pode também ser um composto orgânicoescolhido, de preferência, dentre poliamidas ou carbono euma mistura destes.

A matriz poliamida semi-aromática, de acordo com ainvenção, compreende pelo menos homo poliamidas de fórmulaY.Ar com:

- Y designa um motivo proveniente de pelo menos umadiamina alifática e/ou cicloalifática, saturada, linear ouramificada, tendo, de preferência, de 4 a 20, átomos decarbono;

- Ar designa um motivo proveniente de pelo menos umdiácido carboxílico aromático eventualmente substituídotendo, de preferência, de 8 a 22 átomos de carbono, essediácido carboxílico aromático sendo vantajosamente um ácidoftálico, o ácido ftálico sendo, de preferência, escolhidodentre o ácido tereftálico, o ácido isoftálico, o ácidoortoftálico e suas misturas.

Ela pode também compreender pelo menos uma copoliamidade fórmula X/Y.Ar com:

- Y designa um motivo proveniente de pelo menos umadiamina alifática e/ou cicloalifática, saturada, linear ouramificada, tendo, de preferência, de 4 a 20 átomos decarbono;

- X designa:

- seja um motivo proveniente de pelo menos um lactamoe/ou de pelo menos um alfa-ômega aminoácido carboxílico, olactamo e/ou o alfa-ômega aminoácido carboxílico,compreendendo, de preferência, de 6 a 18 átomos de carbono;

- seja um motivo U.V proveniente da condensação depelo menos uma diamina U com pelo menos um diácidocarboxílico V;

- a diamina U, linear ou ramificada, sendo escolhidadentre uma diamina alifática, uma diamina ciclo alifático,uma diamina aromática e suas misturas e compreendendo, depreferência, de 4 a 20 átomos de carbono;

- o diácido carboxílico V, linear ou ramificado, sendoescolhido dentre um diácido alifático, um diácidocicloalifático, um diácido aromático e suas misturas, ecompreendendo, de preferência, de 6 a 20 átomos de carbono.De preferência, o número de átomos de carbono de pelomenos um dos motivos XeY está compreendido entre 6 e 12.

São escolhidos, de preferência, YeU dentre oseguinte grupo: 1,6-hexametilenodiamina, 1,9-nonanodiamina,2-metil-l,8-octanodiamina, 1,10-decanodiamina, 1,12-dodecanodiamina, e suas misturas.

X compreende, de preferência, o lactamo 12, o amino-11-undecanóico, o ácido amino-12-dodecanóico e suasmisturas.

V é escolhido, de preferência, dentre o seguintegrupo: ácido adípico, ácido subérico, ácido azeláico, ácidosebácico, diácido 1,12-dodecanodióico, ácido brassílico,diácido 1,14-tetradecanodióico, ácido tereftálico, ácidoisoftálico, ácido naftalenodicarboxílico, e suas misturas.

As proporções molares de X em relação a Y (ou Ar) sãopara Y = 1,0 <.X<. 0,7, preferencialmente 0 £ X £ 0,5.

As diaminas YeU podem ser idênticas ou não.

Nas fórmulas Y.Ar e X/Y.Ar, as expressões "pelo menosuma diamina" e "pelo menos um diácido" significamrespectivamente e independentemente um do outro "uma, duasou três diamina(s)" e "um, dois ou três diácido(s)".

O biomaterial, de acordo com a presente invenção,compreende até 70% de reforço em relação à massa total debiomaterial. Embora facultativo, ele pode compreender umagente ou uma mistura de agentes surfactantes, uma moléculaou uma mistura de moléculas anfífilas ou qualquer outroagente ou mistura de agentes compatibilizantes. A título deexemplo citamos os polietilenos "glicol", ácidos graxos,como o ácido palmítico...

Para otimizar as propriedades mecânicas dobiomaterial, este deve compreender uma percentagem de águaacrescentada inferior a 5% em massa total. Se necessário,uma etapa complementar de secagem do biomaterial é feitapara atingir essa percentagem de água.

0 biomaterial assim definido se caracteriza porpropriedades mecânicas dinâmicas análogas ao tecidocalcifiçado. Essas propriedades correspondem a um nível devisco elasticidade significativo às temperaturas (37 °C) efreqüências fisiológicas (0,1 a 10 Hz) definido por ummódulo conservativo e um fator de perda de energia mecânicada ordem daqueles do tecido calcifiçado.

Os valores do módulo conservativo representado por G'correspondente ao biomaterial, de acordo com a invenção,estão assim compreendidos entre 100 MPa e 10 GPa7 em modocisalhamento.

Os valores do fator de parte de energia mecânicarepresentado por tan δ são superiores a IO"3 em modocisalhamento.

0 biomaterial, de acordo com a presente invenção, éparticularmente destinado à fabricação do dispositivo deósteo-síntese ou de próteses dentárias. De maneira maisampla, pode ser utilizado em qualquer aplicação médicanecessitando dos compostos dotados de propriedadesmecânicas próximas do tecido ósseo.

As propriedades do biomaterial, de acordo com ainvenção, são colocadas em evidência através das seguintesfiguras:

- Figura 1: ilustra o módulo conservativo G' em funçãoda freqüência de um biomaterial, de acordo com a invenção,compreendendo uma matriz poliamida semi-aromática à base deΡΑ11/10, T e uma taxa de reforço de 20% de HAp. Essesvalores são comparados aqueles de um osso cortical, assimcomo um material em liga TÍ6A14V.

Observa-se que o módulo conservativo G' dobiomaterial, de acordo com a invenção, se situa na zona devalor daquele do osso cortical, enquanto que aquele domaterial em liga TÍ6A14V é dez vezes mais elevado.

Figura 2: ilustra o fator de perda de energiamecânica tan δ em função da freqüência de um biomaterial,de acordo com a invenção, compreendendo uma matrizpoliamida semi-aromático à base de PAll/ΙΟ,Τ e uma taxa dereforço de 2 0% de HAp. Esses valores são comparados àquelesde um osso cortical, assim como um material em ligaTÍ6A14V.

O fator de perda de energia mecânica do biomaterial,de acordo com a invenção, se situa na zona de valor daqueledo osso cortical, enquanto que aquele do material em ligaTÍ6A14V é muito afastado.

Os exemplos que se seguem visam a ilustrar a presenteinvenção, sem limitar-lhe o alcance.

Exemplo 1:

Utilização de iam biomaterial, de acordo com ainvenção, em dispersão por via solvente.

. substituição de solvente:

As poliamidas não podendo ser dissolvidas no DMAcquando o meio contem água, água da suspensão nHAp/água ésubstituída por DMAc.

. Desaglomeração das partículas de nHAp;

A quantidade desejada de suspensão nHAp/DMAc é agitadae sonifiçada com o auxílio de uma sonda com ultra-sons500W/20kHz de Sonics com uma amplitude de vibração fixadaem 95% da amplitude máxima do aparelho. O surgimento,depois a explosão de micro-bolhas no meio da suspensão,gera a liberação de uma energia considerável (fenômeno decavitação), assegurando uma agitação intensa do meio,permitindo quebrar os aglomerados.

. Dissolução do PASA:

A quantidade desejada de PASA é derramada na suspensãode nHAp e dissolvida.

. Precipitação, filtragem e lavagem do nanocompósito:

Água destilada, um não solvente da poliamida, éderramada para precipitar o nanocompósito. Uma suspensão departículas milimétricas de nanocompósito em um meiolíquido, mistura de água e de DMAc, é obtida. A afinidadeentre a água e o DMAc é superior àquela entre onanocompósito e o DMAc, de modo que a água em largo excessono meio é substituído pelo DMAc no nanocompósito [Kasowski1994] . O todo é, em seguida, filtrado em filtro Büchner eabundantemente lavado com água destilada. O produto obtidoé uma pasta branca muito saturada em água. Ela é secada emuma estufa.

. Moagem:

O nanocompósito secado se apresenta sob a forma degrossos agregados centimétricos. A injeção dessa matérianecessita de uma etapa de moagem preliminar. Osnanocompósitos são temperados no nitrogênio, e um moedor detipo ZMlOO de Retsch é utilizado para se obter um pó fino.

Exemplo 2:

Estudo da citotoxicidade de uma poliamida semi-aromática utilizada como biomaterial, de acordo com ainvenção: o ΡΑΙΙ/ΙΟ,Τ

A PAll/ΐΟ,Τ fornecida pela sociedade Arkema, seapresenta sob a forma de granulados ligeiramente opacos. Éum polímero estatístico sintetizado por policondensação detrês monômeros, o ácido 11-aminoundecanóico, o decametilenodiamina e o ácido tereftálico. A PAll/ΙΟ,Τ é um polímerosemi-critalino que tem uma temperatura de transição vítreada ordem de 80 0C e uma fusão em uma faixa de temperaturasde 200/270 °C, em função da proporção molar do ácido 11-aminoundecanóico em relação àquela de decametilenociamina (ou de ácido tereftálico). A PAll/ΙΟ,Τ absorveaproximadamente 1,2 e 2% em massa de água, quando érespectivamente mantido nas condições ambientes ouhidratado com saturação na água destilada.

A citotoxicidade do PAll/ΙΟ,Τ foi determinada sobreculturas de células osteoprogenitoras humanas oriundas deestroma medular no Laboratoire de Biophysique da UniversitéVictor Sagalen em Bordeaux. Um estudo de pré-contaminaçãomicrobiana antes da esterilização assim como a determinaçãodo teor residual em oxido de etileno, após esterilizaçãomostraram que o PAll/ΙΟ,Τ foi corretamente acondicionado eesterilizado. 0 teste do MTT que caracteriza a atividademetabólica das células e o teste do Vermelho neutro provada confiabilidade celular foram feitos. Extratos doPAll/ΙΟ,Τ a 100%, depois diluídos a 50, 10 e 1% foramtestados. Um material é considerado como citotóxico, casoos valores obtidos estejam abaixo de 75% em relação àsculturas provas. Os resultados dos testes representados nafigura 3 mostram que PAll/ΙΟ,Τ não é citotóxico.

Exemplo 3:Dispositivo experimental utilizado para a medida domódulo mecânico dinâmico de cisalhamento 6*: EspectrometriaMecânica dinâmica (SMD)

Os testes foram feitos com o auxilio de um reômetroARES de Thermal Analysis Instruments. O modo de solicitaçãoescolhido é a torção retangular com taxa de deformaçãoimposta. Um motor solidário à extremidade inferior daamostra impõe um movimento de torção, enquanto que obinário induzido sobre o freio superior por intermédio daamostra é registrado por uma célula de medida. Esse bináriode torção é em seguida convertido em esforço. As amostraspodem ser solicitados sob ar (em um forno) ou imersos emuma solução aquosa com o auxilio de uma célula, na qual ofluido circula (Figura 4, ilustrando um dispositivo detorção retangular na célula líquida termoestatada, comcélula de medida do binário (1) , amostra (2) , deformaçãoimposta (3)). Sob ar, a temperatura pode variar entre -14 0e 300 °C. As baixas temperaturas são acessíveis pelautilização de um reservatório de nitrogênio líquido. Emsolução aquosa, o domínio de temperatura é restrito a 10/80°C. É um crio termostato Julabo F25 que controla, então, atemperatura do fluido circulante.

As amostras têm uma forma paralelepipédica de largurab, de espessura a e de comprimento L, tais como a<b e b<L.Um fator de forma K é definido:

K = 3L/ab3 χ 1/(1-0,63 b/a)Esse fator permite ligar o esforço complexo σ* (ω) e omódulo mecânico dinâmico G* (ω) :

G* (ω) = Κσ* (ω) = K (Τ 0/θ* (ω)) e(ile9Ível)com T0 ο binário de torção medido pelo freio superior eθ*(ω) ο ângulo de deformação da extremidade inferior daamostra.

A força axial foi minimizada com o lançamento dostestes para não modificar os valores das perdas mecânicas.

Com efeito, m esforço axial em tração sobre uma amostra deosso cortical submetido a uma solicitação em torção nãomodifica significativamente seu módulo, mas pode aumentaras perdas mecânicas [Lakes 1979].

Claims

1. Biomaterial para a fabricação de materiais deósteo-síntese com propriedades mecânicas dinâmicas análogasao tecido calcifiçado, caracterizado por compreender:- uma matriz poliamida semi-aromática;- pelo menos um reforço.

2. Biomaterial, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato desse reforço possuir um aspectoparticular com uma dimensão compreendida entre 10 nm e 100 pm.

3. Biomaterial, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato desse reforço particular seapresentar sob a forma de agulhas e/ou de lâminas.

4. Biomaterial, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato desse reforço possuir um aspectofibroso com um fator de forma L/d superior a 10.

5. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato dessereforço ser um composto inorgânico escolhido dentre vidros,silicatos, fosfatos de cálcio e uma mistura destes.

6. Biomaterial, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de esse reforço ser uma apatita.

7. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato dessereforço ser um composto orgânico escolhido dentrepoliamidas, carbono e sua mistura.

8. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelofato da matriz poliamida semi-aromática compreender pelomenos uma homo poliamida de fórmula Y.Ar com:- Y designa um motivo proveniente de pelo menos umadiamina alifática e/ou cicloalifática, saturada, linear ouramificada, tendo, de preferência, de 4 a 20 átomos decarbono;- Ar designa um motivo proveniente de pelo menos umdiácido carboxílico aromático eventualmente substituído,tendo, de preferência, de 8 a 22 átomos de carbono.

9. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelofato da matriz poliamida semi-aromática compreender pelomenos uma copoliamida de fórmula X/Y,Ar com:- Y designa um motivo proveniente de pelo menos umadiamina alifática e/ou cicloalifática, saturada, linear ouramificada, tendo, de preferência, de 4 a 20 átomos decarbono;- Ar designa um motivo proveniente de pelo menos umdiácido carboxílico aromático, eventualmente substituído,tendo, de preferência, de 8 a 22 átomos de carbono, e- X designa:- seja um motivo proveniente de pelo menos umlactamo e/ou de pelo menos um alfa-ômega aminoácidocarboxílico, o lactamo e/ou o alfa-ômega aminoácidocarboxílico, compreendendo, de preferência, de 6 a 18átomos de carbono;- seja um motivo U.V. proveniente da condensaçãode pelo menos uma diamina U com pelo menos um diácidocarboxílico V;- a diamina U, linear ou ramificada, sendoescolhida dentre uma diamina alifática, uma diamina cicloalifática, uma diamina aromática e suas misturas ecompreendendo, de preferência, de 4 a 20 átomos de carbono;- o diácido carboxílico V, linear ou ramificado,sendo escolhido dentre um diácido alifático, um diácidocicloalifático, um diácido aromático e suas misturas, ecompreendendo, de preferência, de 6 a 20 átomos de carbono.

10. Biomaterial, de acordo com a reivindicação 8 ou 9,caracterizado pelo fato do diácido carboxílico aromático Aré um ácido ftálico, de preferência, escolhido dentre oácido tereftálico, o ácido isoftálico, o ácido ortoftálicoe suas misturas.

11. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato do númerode átomos de carbono de pelo menos um dos motivos XeYcompreender de 6 a 12 átomos de carbono.

12. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fato de pelomenos um dos motivos Y e da diamina U ser escolhido dentreo seguinte grupo: 1,6-hexametilenodiamina, 1,9-nonanodiamina, 2-metil-l,8-octanodiamina, 1,10-decanodiamina, 1,12-dodecanodiamina e suas misturas.

13. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10, 11 ou 12, caracterizado pelo fato deX ser escolhido dentre o lactamo 12, o amino-11-undecanóico, o ácido amino-12-dodecanóico e suas misturas.

14. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fatode V ser escolhido dentre o seguinte grupo: ácido adípico,ácido subérico, ácido azeláico, ácido sebácico, diácido-1,12-dodecanodióico, ácido brassílico, diácido 1,14-tetradecanodióico, ácido tereftálico, ácido isoftálico,ácido naftalenodicarboxílico, e suas misturas.

15. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10, 11, 12, 13 ou 14, caracterizado pelofato das proporções molares de X em relação a Y (ou Ar)serem:para Y=I, 0 < X < 0,7.

16. Biomaterial, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato das proporções molares de X emrelação a Y (ou Ar) serem, de preferência:para Y=I, 0 < X < 0,5.

17. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 ou 16,caracterizado pelo fato das diaminas YeU serem idênticas.

18. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 ou 17, caracterizado por compreender até 70% emmassa, em relação à massa total de biomaterial, de reforço.

19. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 ou 18, caracterizado por compreender, alémdisso, um agente ou uma mistura de agentes surfactantes,uma molécula ou uma mistura de moléculas anfífilas ouqualquer outro agente ou mistura de agentescompatibilizantes.

20. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 ou 19, caracterizado por compreender umapercentagem de água acrescentada inferior a 5% em massa, emrelação à massa total de biomaterial.

21. Biomaterial, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19 ou 20, caracterizado pelo fato damatriz poliamida semi-aromática e do reforço seremescolhidos, de modo que as propriedades mecânicas dinâmicasdo biomaterial corresponderem a um nível de viscoelasticidade significativo às temperaturas e freqüênciasfisiológicas da ordem daquele do tecido calcifiçado,definido por um módulo conservativo G' correspondido entre-100 MPa e 10 GPa (bornes incluídos) , em modo decisalhamento, e um fator de perda de energia mecânicarepresentado por tan δ superior a IO"3 em modo decisalhamento.

22. Utilização do biomaterial de quaisquer dasreivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13,-14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 ou 21, caracterizado por serpara a fabricação de dispositivos de ósteo-síntese ou depróteses dentárias.