BRPI1106992A2

BRPI1106992A2 - Uso de membranas biopoliméricas em próteses cardiovasculares

Info

Publication number: BRPI1106992A2
Authority: BR
Inventors: Rosane Angelica Ligabue; Sandra Einloft; Jeane Estela De Lima Dullius; Emanuelli Lourenco Cabral Gracioli; Guilherme Thomas Gerevini Dias; Vanusca Dalosto Jahno
Original assignee: Ubea
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2013-11-05

Abstract

USO DE MEMBRANAS BIOPOLIMÉRICAS EM PRÓTESES CARDIOVASCULARES. A presente invenção descreve o uso de membranas biopoliméricas para próteses vasculares. Em especial. as membranas biopoliméricas utilizadas da presente invenção compreendem poli (uretano-caprolactona).

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção

Uso De Membranas Biopolíméricas Em Próteses Cardiovasculares

Campo da Invenção

A presente invenção descreve o uso de membranas biopolíméricas para próteses vasculares. Em especial, as membranas biopolíméricas utilizadas da presente invenção compreendem poli(uretano-caprolactona). A presente invenção se situa principalmente nos campos da medicina, química e engenharia de tecidos.

Antecedentes da Invenção

O desenvolvimento de polímeros biodegradáveis e/ou bioestáveis e bioreabsorvíveis tem recebido grande atenção nos últimos anos, pois estes possuem ampla aplicação na área ambiental e biomédica, tais como, dispositivos implantáveis, dispositivos para cateterismo, entre outros, sendo também promissor no campo da engenharia de tecidos (Grad, et. al. 2003).

Os biomateriais têm apresentado uma taxa de crescimento de 11% ao ano, o que demonstra o grande interesse e necessidade por este tipo de produto (Mirtchi, et. al. 1989).

Poliuretanos biodegradáveis são formados a partir de diisocianatos alifáticos com diferentes polióis, poli(etileno adipato) e poli(caprolactona), e extensores de cadeia como dióis, diaminas e disulfetos (Hori, et. al. 1992).

Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e avaliação da degradação por hidrólise e por ação enzimática do poliuretano para uso como biopolímeros (BPU), especialmente na forma de membranas bioestáveis com potencial uso em próteses cardiovasculares.

No âmbito patentário, alguns documentos descrevem materiais compreendendo poliuretanos e seu uso. O documento US 5,151,315 descreve compósitos com uso médico, preferencialmente ortopédico, compreendendo misturas de policaprolactona e poliuretano. Em especial, esse material compreende de 20 a 70% p/p de poliéster caprolactona poliuretano, 80 a 30% p/p de policaprolactona e uma cobertura sobre o centro, que possui três camadas. Essas misturas são elásticas quando aquecidas. A presente invenção difere desse documento por não compreender coberturas como no referido documento, sendo a membrana formada por uma camada uniforme de poliuretano, como poliuretano caprolactona.

O documento WO 2005/111110 descreve poliuretanos biodegradáveis não-tóxicos para liberação controlada de fármacos para regeneração de tecidos compreendendo poliuretano formado por polióis em bloco resultante da combinação poli(etilenoglicol-caprolactona), de maneira que se obtém uma estrutura do tipo CL-PEG-CL. A incorporação de aminoácidos na cadeia é feito através de poliisocianato ou extensor de cadeia. A presente invenção difere desse documento por não necessitar de aminoácidos naturais e por compreender a dissolução do polímero em eluentes, especialmente THF, fato não descrito no referido documento, formando a membrana biocompatível da presente invenção.

O documento US 2008/0262613 descreve materiais de poliuretano biocompatíveis e biodegradáveis compreendendo segmentos lineares de poliuretanos ou poliuretanos com ligações cruzadas contendo polióis, diisocianatos e extensores de cadeia. A presente invenção difere desse documento por compreender a dissolução do polímero em eluentes, especialmente THF, fato não descrito no referido documento, para formar a membrana biocompatível da presente invenção.

No artigo de Hong (2007), este descreve a síntese do poli(3- caprolactona-co-b-butirolactona) (PCL-BL)-base poliuretano (PCL-BL-PU) e foi estudada a degradação deste polímero. A presente invenção difere desse documento por adicionalmente compreender a dissolução do polímero em THF para formação de uma membrana destinada ao uso na área médica e por não conter em sua fórmula a butirolactona.

Os documentos US 2007/0123968, US 2010/0179642, US 5,462,704, US 6,540,780 e US 7,727,274 descrevem próteses vasculares as quais empregam poliuretano em sua confecção. Porém, dentre elas, nenhuma descreve membranas obtidas a partir de poliuretano de policaprolactona (PCL) e diisocianato de hexametileno (HDI).

Hoje em dia os materiais sintéticos mais utilizados para a fabricação de próteses vasculares são o Dacron (politereftalato de etileno) e o e-PTFE (politetrafluoroetileno expandido), produzidos pela DuPont™ (Dacron® e Teflon® PTFE) e/ou pela Gore (nome comercial do e-PTFE: Gore-tex).

O e-PTFE tem sido usado em muitas aplicações clínicas nas últimas décadas, tendo uma importante aplicação na substituição de tecidos moles e cirurgia reconstrutiva, sendo que a primeira aplicação médica de sucesso foi em próteses vasculares. É um homopolímero não-reativo e não-tóxico quando implantado em tecidos biológicos (Catanese et al, 1998).

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Figura 5: Estrutura química do PTFE

O Dacron é um material a base de poliéster aromático e linear fabricado pela primeira vez pela DuPont™, no começo dos anos 40. Suas aplicações incluem suturas, implantes vasculares entre outros. É um material bioestável, promove regeneração tecidual e possui uma longa história em implantações humanas. Apesar de sua eficácia na área de implantes vasculares, esses materiais apresentam algumas características que podem limitar seu uso como o módulo de elasticidade que difere dos tecidos arteriais e, em alguns casos, sua biocompatibilidade é menor podendo causar danos, como a trombose (Metzger, 1994).

Uma das alternativas para substituir e melhorar esses materiais que já existem seria a fabricação de poliuretanos bioestáveis. Estes foram introduzidos pela primeira vez na área médica na década de 50 como compósitos de espuma de prótese mamária. Os poliuretanos são copolímeros que consistem de diisocianatos alifáticos ou aromáticos (segmento rígido) e polióis do tipo poliéter ou poliéster (segmento flexível), dependendo da combinação dos segmentos e de suas massas molares, suas características como dureza, módulo de elasticidade e degradação podem variar.

Os polímeros sintetizados à base de HDI/H12MDI são materiais com potencial de substituição aos materiais convencionais desde que suas características sejam similares ou melhores aos materiais citados, que são materiais importados gerando um alto custo para o Sistema Único de Saúde do país. Os poliuretanos bioestáveis contribuirão para o desenvolvimento de tecnologia nacional nesta área, podendo ser utilizada pela indústria brasileira.

A presente invenção difere de todos os documentos acima, pois compreendem a preparação de um polímero poli(uretano-caprolactona), a partir de policaprolactona diol (PCL)1 diisocianato de hexametileno (HDI), e diisocianato de 4,4-diciclohexilmetileno (H12MDI) para a síntese.

Do que se depende da literatura pesquisada, não foram encontrados documentos antecipando ou sugerindo os ensinamentos da presente invenção, de forma que a solução aqui proposta possui novidade e atividade inventiva frente ao estado da técnica.

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Figura 6: Estrutura química do Dacron Sumário da Invenção

Em um aspecto, a presente invenção proporciona o uso de biopolímeros (BPU)1 especialmente membranas biopoliméricas de poii(uretano- caprolactona), na forma de membranas cardiovasculares biocompatíveis e bioestáveis. As membranas utilizadas na presente invenção apresentaram vantagens técnicas quando comparadas a próteses vasculares comerciais, como de PTFE e Dacron.

É, portanto, objeto da presente invenção o uso de membranas biopoliméricas em próteses cardiovasculares, onde as referidas membranas compreendem poli(uretano-caprolactona) e mistura de diisocianatos.

Em uma realização preferencial, as referidas membranas compreendem poli(uretano-caprolactona) obtida a partir de policaprolactona diol (PCL).

Em uma realização preferencial, a mistura de diisocianatos compreende o diisocianato de hexametileno (HDI) e o 4,4-diciclohexilmetileno (H12MDI).

Em uma realização preferencial, é utilizada membrana de polímero de massa molar 225571 g/mol e índice de Polidispersidade (IP) 1,90.

Em uma realização preferencial, a referida membrana é obtida pelo processo que compreende as etapas de:

a) dissolução de policaprolactona (PCL) em solvente;

b) adição de catalisador nesta solução;

c) adição de mistura de diisocianato;

d) eliminação do solvente;

e) solubilização do polímero obtido em eluentes e ajuste da

espessura.

Em uma realização preferencial, a mistura de diisocianato compreende diisocianato de hexametileno (HDI) e diisocianato de 4,4-diciclohexilmetileno (H12MDI).

Em uma realização preferencial, o referido solvente compreende cetonas de baixo ponto de ebulição, mais preferencialmente acetona e metil-etil cetona (MEK). Em uma realização preferencial, o referido catalisador está presente em

0,1%.

Em uma realização preferencial, o referido catalisador compreende dibutil dilaurato de estanho (IV).

Em uma realização preferencial, o referido processo compreende opcionalmente extensores de cadeia.

Em uma realização preferencial, o referido extensor de cadeia compreende 1,4-butanodiol.

Em uma realização preferencial, o referido eluente compreende 20% de solução polimérica.

Em uma realização preferencial, o referido eluente compreende THF.

Em uma realização preferencial, o referido processo é realizado em reator, sob agitação mecânica e temperatura do sistema reacional constantes.

Em uma realização preferencial, no referido processo, a temperatura do sistema PCL/HDI/H12MDI é mantida em 60°C.

Em uma realização preferencial, no referido processo, a razão molar de isocianatos/poliol está compreendida de 2:1 a 0,5:1, preferencialmente 1,2:1.

Breve Descrição das Figuras

A Figura 1 contempla o esquema de síntese de PU.

A Figura 2 apresenta a micrografia do filme de um dos poliuretanos sintetizados.

A Figura 3 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (degradação do filme PUHM 1).

A Figura 4 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (pH da degradação do filme PUHM 1).

A Figura 5 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (Degradação do filme PUHM 3).

A Figura 6 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (pH da degradação do filme PUHM 3). A Figura 7 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (Degradação do filme PUH12-1).

A Figura 8 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (pH da degradação do filme PUH12-1).

A Figura 9 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (Degradação do filme PUHM9).

A Figura 10 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (pH da degradação do filme PUHM9).

A Figura 11 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (Degradação do Dacron).

A Figura 12 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (pH da degradação do Dacron).

A Figura 13 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (Degradação do PTFE).

A Figura 14 contempla as análises em relação aos testes de degradação hidrolítica e enzimática dos PUs (pH da degradação do PTFE).

Descrição Detalhada da Invenção

Os exemplos aqui mostrados têm o intuito somente de exemplificar uma das inúmeras maneiras de se realizar a invenção, contudo sem limitar, o escopo da mesma.

Uso de Membranas Biopoliméricas em Próteses Cardiovasculares

O uso de membranas biopoliméricas da presente invenção é voltado para próteses cardiovasculares, onde as referidas membranas são obtidas a partir de poliuretano de policaprolactona diol (PCL) e mistura de diisocianato, preferencialmente diisocianato de hexametileno (HDI) e diisocianato de 4,4- diciclohexilmetileno (Hi2MDI). Solvente

O solvente empregado na confecção da membrana utilizada na presente invenção compreende o grupo de solventes apróticos como, mas não se limitando a, acetona ou diclorometano. Polióis

O poliol empregado na confecção da membrana utilizada na presente invenção é escolhido do grupo que compreende polihidroxiácidos, como polilactídeos e poliglicosídeos, polietileno adipato e poli(caproiactonas). Em especial, na presente invenção são utilizados policaprolactona diol (PCL). Isocianatos

Os isocianatos utilizáveis na obtenção da membrana utilizada na presente invenção são escolhidos do grupo que compreende isocianatos aromáticos, alifáticos, ciclo-alifáticos e/ou policíclicos, permitindo obter uma infinita variedade de compostos com diferentes propriedades físicas e químicas. Existem diversos diisocianatos e triisocianatos, como os diisocianatos alifáticos Em especial, a presente invenção utiliza membranas obtidas a partir de misturas de diisocianato de hexametileno (HDI) e 4,4- diciclohexilmetileno (Hi2MDI). Em especial, os cálculos da quantidade ideal de polióis e HDI/H12MDI são em razão molar, sendo que a proporção de isocianatos/poliol varia de 2:1 a 0,5:1, preferencialmente a proporção utilizada foi de 1,2:1. Catalisador

Os catalisadores empregados na obtenção da membrana utilizada na presente invenção podem ser escolhidos dentre os catalisadores conhecidos do estado da técnica, incluindo, mas não se limitando a, dibutil dilaurato de estanho (IV), DBTDL. Em especial, a presente invenção utiliza membranas obtidas com 0,1% de DBTDL. Eluentes

Os eluentes empregados na obtenção da membrana utilizada na presente invenção compreendem, mas não se limitam a, diferentes grupos de compostos como, por exemplo, cetonas, acetona, metil iso-butil-cetona - MIBK, metil etil cetona- MEK, éter, tetrahidrofurano - THF, álcool, tert-butil álcool - TBA, cloreto de metileno, tricloroetileno, dioxano, etil acetato e isobutil acetato.

Em especial, a presente invenção utiliza membranas obtidas com THF.

THF Tetraidrofurano ου THF é um composto orgânico heterocíclico usado como eluente. Ele é éter, polar, e pode ser obtido pela hidrogenação do furano.

Exemplo 1 - Realização Preferencial

Os poli(uretano-caprolactona) descritos nesta presente invenção foram sintetizados usando-se métodos baseados no processo descrito na patente LIGABUE, R.A.; A.S. Thecnology Componentes Especiais; EINLOFT, S.; SILVA, J. B.; JAHNO, V. D.; POLTRONOERI, T.; DULLIUS, J. E. L.; VIEZZER, C.; CANTARELLI, D. Processo de produção de membranas biopoliméricas obtidas portal processo. BR 0000220904837456. 31/07/2009.

Neste caso, podemos considerar que os PUs sintetizados são polímeros modificados com relação aos descritos na patente BR 0000220904837456, pois foram introduzidos estruturas cíclicas e/ou alifáticas de diisocianatos

(H12MDI e HDI) para aumentar a resistência a degradação dos mesmos com o tempo.

1. Síntese de PU

Síntese de poliuretanos a partir do poliol policaprolactona diol (PCL 2000), diisocianatos hexametileno diisocianato (HDI) e diisocianato de 4,4- diciclohexilmetileno (H12MDI)1 utilizando metiletilcetona (MEK) como solvente e 0,1% (p/p) de dibutil dilaurato de estanho (IV), DBTDL, como catalisador, exemplificado na Figura 1.

Onde, estipulando um valor de massa teórico para PCL 2000, se faz os cálculos necessários para obter os valores de HDI, H12MDI e DBTDL a serem adicionados na reação e levando em conta uma razão NCO/OH !5 (diisocianatos/poliol) de 1,0. A Tabela 1 mostra como exemplo as quantidades utilizadas partindo de 44,59 g de PCL 2000 e com uma proporção molar dos diisocianatos de 1:1.

Tabela 1: Quantidades utilizadas dos reagentes para obtenção de PU (razão HDI/H12MDI = 1:1).

Reagentes MM d η (mol) η (mol) m (g) _ (g/mol) (g/cm3) (teórico) (real) (teórico) (real) PCL 2000 - 0,02230 0,02230 44,59 44,61 HDI 168,2 1,05 0,01118 0,01099 1,88 1,85 H12MDI 262,34 1,07 0,01117 0,01101 2,93 2,89 DBTDL 631,56 1,06 7,9x105 7,9x10"5 0,05 0,05

MM - massa molecular; d = densidade; η = número de mol; m = massa

A reação inicia-se pela adição do PCL 2000 e, em seguida, do DBTDL em um balão de 4 bocas equipado com funil de adição, haste para agitação mecânica, condensador, torneira para entrada de gás inerte (gás N2), termopar e manta com controle de temperatura. Após o reagente PCL 2000 ser fundido e a temperatura da reação mantida na faixa dos 50 0C adicionam-se a mistura de HDI e H12MDI. Foram testadas diferentes proporções da mistura HDI/H12MDI de 2:1, 1:1, 1:2 e H12MDI puro, utilizando PCL de massa 2000. Da mesma maneira, diferentes proporções da mistura HDI/H12MDI de 1:2, 2:1 e 2,5:0,5 utilizando PCL de massa 10000. A reação tem a duração aproximada de uma hora e meia, sendo acompanhada por meio da técnica de titulometria com N- dibutílamina (teor residual de NCO livre) conforme método descrito pela literatura (ASTM D-1638).

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2. Propriedades Químicas e Térmicas dos PUs

A partir de análise das propriedades térmicas, observou-se que estes polímeros possuem Temperatura de Fusão (Tm) de 39 a 53 0C, Temperatura de Transição Vítrea (Tg) de -65 a -50 0C e Temperatura de Cristalização (Tc) de 1 a 26 0C1 com massas moleculares variando entre Mn= 23.000 a 119.000 e Mw= 44.000 a 226.000 (g/mol), como descrito na Tabela 2.

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Tabela 2: Propriedades químicas e térmicas dos poliuretanos sintetizados a partir de misturas de HDI/H12MDI com PCL 2000 e PCL 10000.

Poliuretano Poliól Razão Wn Ww IP Tm-Tc-Tg-

HDI/H12MDI (g/mol) (g/mol) (0C) (0C) (0C) PUHM 1 PCL2000 2:1 34876 72144 2,07 39,88 10,05 -55,24 PUHM 2 PCL 2000 1:1 23896 44648 1,87 39,63 3,02 -52,21 PUHM 3 PCL 2000 1:2 44794 81836 1,83 42,31 1,70 -50,96 PUH12-1 PCL 2000 H12MDI puro 34807 67367 1,94 38,92 -2,85 -49,90 PUHM8 PCL10000 1:2 65730 117733 1,80 52,86 25,51 -62,30 PUHM9 PCL 10000 2:1 118111 225571 1,90 51,47 21,57 -64,66 PUHM10 PCL 10000 2,5:0,5 88731 157340 1,77 51,38 20,26 -65,03 Mn= massa molecular numérica média; Mx= massa molecular ponderai média; IP= índice de

polidispersidade; Tm= temperatura de fusão; Tc= temperatura de cristalização; T9= temperatura de transição vítrea

1. Testes de Degradação in vitro em meio tamponado (Degradação Hidrolítica)

Os testes de degradação in vitro destes poliuretanos foram realizados baseados na norma ASTM F1635 (2010) onde se utiliza um banho termostatizado à 37 0C para que tubos fechados contendo filmes dos poliuretanos imersos em solução tampão fosfato salino, PBS1 (pH 7,4) fiquem expostos a essa determinada temperatura e solução (próximo de um fluido corpóreo) durante um tempo definido (7 a 270 dias), podendo ser avaliado a degradação destes por meio de perda de massa, além de medidas de pH da solução salina. Nos tempos determinados, as amostras são retiradas do banho, lavadas com água destilada e secas á vácuo durante aproximadamente 4 horas até massa constante.

O entendimento e o controle do processo de degradação destes polímeros, bem como, o efeito de seus produtos de degradação no organismo vivo são de fundamental importância. Estes testes também foram realizados com materiais poliméricos comercialmente utilizados como Dacron e PTFE, para nível de comparação durante um tempo de 7 a 270 dias. As tabelas e figuras que seguem mostram características obtidas a partir das análises dos polímeros, porém não foi realizada análise de massa molecular dos materiais comerciais, PTFE e Dacron, pois ambos não solubilizam em THF (solvente utilizado para análise de Cromatografia de Permeação em Gel).

Tabela 3: Características do filme PUHM 1.

Dias Perda de Massa (g) GPC (g/mol) PH Inicial Final % Mn Mw IP Branco Amostra O - - - 34876 72144 2,07 7,40 - 7 0,0547 0,0561 0 44996 72877 1,61 7,34 7,27 14 0,0591 0,0583 1,35 42436 66953 1,58 7,49 7,40 0,0553 0,0533 3,61 23332 42432 1,82 7,13 6,81 60 0,0586 0,0575 9,04 19603 34840 1,78 7,35 7,05 90 0,0546 0,0498 8,79 16355 28495 1,74 7,25 6,66 120 0,0543 0,0520 4,23 15507 27253 1,76 7,29 7,24 150 0,0528 0,0464 12,1 17129 31058 1,81 7,22 6,93 180 0,0529 0,0649 0 13209 26721 2,02 7,22 7,15 210 0,0511 0,0230 54,6 13175 23642 1,79 7,17 6,90 240 0,0524 0,0451 15,9 12853 22428 1,74 7,34 7,02 270 0,0536 0,0469 12,5 11720 21264 1,81 7,16 7,15 GPC= ( Dromatografia de Permeação em Gel Tabela 4: Características do filme PUHM 3. Dias Perda de Massa (g) GPC (g/mol) PH Inicial Final % Mn Mw IP Branco Amostra 0 - - - 44794 81836 1,83 7,40 - 7 0,0598 0,0592 1,00 45087 72171 1,60 7,35 7,30 14 0,0522 0,0518 0,77 41300 67200 1,63 7,32 7,40 0,0575 0,0561 2,43 21447 39897 1,86 7,15 7,04 60 0,0552 0,0529 4,17 17636 31835 1,81 7,35 7,22 90 0,0526 0,0502 4,56 15607 26845 1,72 7,25 7,22

120 0,0518 0,0513 0,97 16804 26312 1,57 7^9 7\2Õ~

150 0,0523 0,0565 Õ 19461 31191 1,60 7\22 7Ί3~

180 0,0531 0,0494 6,97 12021 23531 1,96 7,22 7/ΓΠ 210 0,0540 0,0174 67,8 11299 23518 2,08 7J7

240 0,0521 0,0463 11,1 12544 22228 1,77 7^34 TÃ2~

270 0,0529 0,0506 4,35 12378 20249 1,64 7/I6 7/ΓΓ"

GPC= Cromatografia de Permeação em Gel

Tabela 5: Características do filme PUH12-1. Dias Perda de GPC pH

Massa (g) (g/mol)

Inicial Finai % Wn Ww ÍP Branco Amostra

~~Õ 1 : : 11475 30323 2,64 7^0

~7 0,0512 0,0515 Õ 25144 47701 1,90 7^45 7,44

0,0509 0,0505 0,79 28434 48715 1,71 7^35 7,34

0,0502 0,0483 3,78 24267 43019 1,77 7^9 TÃ2~

~6Õ 0,0511 0,0462 9,59 18106 32895 1,82 7,43 7,36

~9Õ 0,0526 0,0425 19,2 19394 35134 1,81 7β2 7,57

120 0,0526 0,0491 6,65 20786 33045 1,59 7,28 7?M

150 0,0512 0,0656 Õ 22191 51430 2,31 Ί\25 7,15

180 0,0505 0,0443 12,3 13182 24220 1,84 7^6 7Ό2~'

210 0,0512 0,0501 2,15 11582 21886 1,89 7^24 6,95

240 0,0506 0,0411 18,8 12893 20195 1,62 6^89 7^08

270 0,0504 0,0347 31,2 1326 1543 116 JJl 4766

GPC= Cromatografia de Permeação em Gel

Tabela 6: Características do filme PUHM9.

Dias

Perda de

GPC

PH Massa (g) (g/mol)

Inicial Final % Wn M~w IP Branco Amostra

~~Õ 1 : - 115603 199605 1,73 7,4

7 0,0353 0,0348 1,42 110018 183830 1,67 7^59 7jT~

"T4 0,0348 0,0343 1,44 116496 188092 1,61 7^61 7,26

~3Õ 0,0413 0,0405 1,94 88805 159512 1,79 7^8 7^5~~

GPC= Cromatografia de Permeação em Gel

Tabela 7: Características do filme de Dacron.

Dias Perda de Massa (g) PH Inicial Final % Branco Amostra 0 - - 7,40 - 7 0,0503 0,0313 37,8 7,45 7,28 14 0,0516 0,0321 37,8 7,35 7,17 0,0502 0,0297 40,8 7,39 6,84 60 0,0524 0,0314 40,1 7,43 6,75 90 0,0506 0,0299 40,9 7,62 7,44 120 0,0521 0,0301 42,2 7,28 6,97 150 0,0520 0,0298 42,7 7,25 6,94 180 0,0524 0,0274 47,7 7,06 6,73 210 0,0511 0,0285 44,2 7,24 6,76 240 0,0510 0,0300 41,2 6,89 6,92 270 0,0525 0,0268 48,9 7,22 7,04 Tabela 8 : Características do filme de PTFE. Dias Perda de Massa (g) PH Inicial Final % Branco Amostra 0 - - 7 0,0513 0,0513 0 7,45 7,51 14 0,0516 0,0516 0 7,35 7,44 0,0504 0,0513 0 7,39 7,44 60 0,0507 0,0508 0 7,43 7,48 »u r\ r- r\ Λ U.UOZ4 0,0523 0,1 7,62 7,56 120 0,0511 0,0515 0 7,28 7,09 150 0,0501 0,0532 0 7,25 7,17 180 0,0515 0,0530 0 7,06 7,29 210 0,0528 0,0517 2,1 7,24 7,25 240 0,0516 0,0521 0 6,89 7,46 270 0,0503 0,0525 0 7,22 7,35

Os Pus sintetizados com proporções diferentes de HDI/H12-MDI (PUHM1, PUHM3, PUH12-1, PUHM9) apresentaram perda massa inferior a 32% (PUHM1 foi de 13%; PUHM3 foi de 4,4% e PUH12-1 foi de 31%) em 270 dias. O PUHM9 apresentou perda de massa de 2% em 30 dias, sendo menor do que os outros poliuretanos neste mesmo período de tempo. Estes resultados foram inferiores a perda de massa obtida com o biomaterial comercial Dacron (49% de perda em 270 dias). Neste último caso, está alta perda de massa pode estar associada a liberação de aditivos usados na fabricação do Dacron. Os PUs sintetizados apresentam uma maior resistência a degradação hidrolítica do que o Dacron, entretanto, comparado ao material PTFE, os mesmos apresentaram menor resistência a degradação em meio tamponado.

O pH do meio tamponado manteve-se em torno de 7,0 para todas as amostras de PUs testadas em ensaio de degradação in vitro, da mesma forma, que ocorreu para as amostras de Dacron e PTFE. 2. Testes de Degradação in vitro em meio enzimático (Degradação Enzimática)

Os testes de degradação enzimática destes materiais foram realizados com base na literatura descrita por Peng e colaboradores (2010), em que filmes das amostras de tamanho 2x2 cm2, após serem esterilizados por oxido de etileno, foram colocadas em um tubo de ensaio contendo 10 mL de solução tampão fosfato salino, PBS, (pH 7,4) contendo Iipase pancreática de porco em uma concentração de 0,1 mg/mL e azida sódica em uma concentração de 0,02 % (p/v) como agente bacteriostático. A solução salina foi trocada todo dia para manter a atividade da enzima. Os tubos de ensaio foram mantidos à 37 0C em um banho termostatizado durante 30 dias. Após períodos pré-determinados de exposição (5, 10, 15, 20, 25 e 30 dias), as amostras foram retiradas, lavadas com água destilada e secas à vácuo em dessecador até obterem massa constante.

Tabela 9: Características do filme PUHM 9.

Dias Perda de Massa (g) GPC (g/mol) pH Inicial Final % Mn Mw IP Branco Amostra 0 - - - 115603 199605 1,73 7,40 - 0,0250 0,0242 3,20 122273 207156 1,69 7,49 6,31 0,0276 0,0268 2,90 120698 200320 1,66 7,40 6,55 0,0304 0,0295 2,96 91019 154851 1,70 7,50 6,49 0,0289 0,0280 3,11 100330 162059 1,62 7,56 6,55 0,0303 0,0241 20,4 91625 151393 1,65 7,70 6,42 0,0319 0,0303 5,01 78121 144310 1,85 7,34 6,62 GPC= Cromatografia de Permeação em Gel

Tabela 10: Características do Dacron e PTFE em 30 dias. Material Perda de PH Massa (g) Inicial Final % Branco Amostra Dacron 0,0661 0,0332 49,8 7,4 7,22 PTFE 0,0566 0,0573 0 7,4 7,57

O polímero PUHM9 utilizado neste teste apresentou perda de massa inferior a 20%, sendo que, em 30 dias sob ação da degradação enzimática mostrou perda de massa em torno de 5%. Estes resultados foram inferiores a perda de massa obtida com o biomaterial comercial Dacron (49% de perda em dias), mostrando que o PU sintetizado apresentou uma maior resistência a degradação enzimática do que o Dacron. Entretanto, comparado ao material PTFE, os mesmos apresentaram menor resistência a esta degradação.

O pH do meio tamponado manteve-se em torno de 7,0 para as amostras dos materiais comerciais, Dacron e PTFE, enquanto que, para o PU testado em ensaio de degradação in vitro enzimática, mostrou um valor de pH em torno de 6,0.

Metodologia

Foram realizadas reações de polimerização de uma membrana

adequada para uso na presente invenção, suas caracterizações e suas avaliações como material empregado em próteses vasculares.

Tabela 1: Reagentes utilizados nas sínteses e análises dos polímeros

Produto Origem MM (g/mol) Pureza e/ou observações Policaprolactona (PCL) Aldrich 2000 Policaprolactona (PCL) Aldrich 10000 Hexametileno Diisoeianato (HDI) Merck 168,2 d=1,05 4,4-diciclohexametileno diisocianato (H12-MDI) Bayer 262,34 I d=1,07 Dibutildilaurato de estanho (DBTDL) 631,56 d=1,066 MetiIetiIcetona(MEK) Mallinckrodt chemicals 99% de pureza 4,4'-difenilmetano diisocianato(MDI) 250,25 Politetrametilenoglicol (PTMG) 1000 Dacron(PET) Dupont PTFE Gore _

Método Típico de Síntese dos Poliuretanos

Os poliuretanos foram sintetizados baseados no processo descrito na patente LIGABUE, R.A.; A.S. Technology Componentes Especiais; EINLOFT, S.; SILVA, J. B.; JAHNO, V. D.; POLTRONOERI, T.; DULLIUS, J. E. L.; VIEZZER, C.; CANTARELLI, D. Processo de produção de membranas biopoliméricas obtidas portal processo. BR 0000220904837456. 31/07/2009.

Caracterizações dos Poliuretanos Espectroscopia no Infravermelho

As análises de infravermelho (IV) foram realizadas em um equipamento Perkin Elmer Instruments, modelo Spectrum one FT-IR Spectrometer. Cromatografia de Permeacão em Gel

As massas molares médias do poliuretano sintetizado foram determinadas por Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) utilizando um equipamento Waters Instruments, equipado com bomba isocrática (efluente THF1 fluxo: 1mL/min), detector de IR (35°C); set de colunas Styragel (40°C). Calorimetria Exploratória Diferencial A análise feita por Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foi feita utilizando um equipamento TA Instruments modelo Q20, em um intervalo de temperatura de -90°C a 400°C, com uma variação de 10°C/min.

Microscopia Eletrônica de Varredura Para a visualização da morfologia dos poliuretanos sintetizados utilizou-

se o equipamento PHILIPS modelo XL30 com tensão de aceleração de 20kV e metalizado ouro-paládio.

Testes de Degradação in vitro hidrolítica

Foram utilizados filmes dos poliuretanos e amostras dos materiais comerciais nos testes de degradação in vitro simulando condições corpóreas em 10 ml_ solução tampão fosfato, PBS (pH= 7,4), à 37°C por 7, 14, 30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240 e 270 dias de incubação. Após cada período de tempo foram retiradas as amostras, lavadas com água destilada e, secas durante 4 horas em dessecador a vácuo. Posteriormente, foi medida a porcentagem de perda de massa das amostras e o pH final do meio.

Testes de Degradação in vitro enzimática

Foram utilizados filmes dos poliuretanos e amostras dos materiais comerciais nos testes de degradação in vitro enzimática, simulando condições corpóreas em 10 ml_ solução tampão fosfato, PBS (pH= 7,4), à 37°C por 5, 10, 15, 20, 25 e 30 dias de incubação. Após cada período de tempo foram retiradas as amostras, lavadas com água destilada e secas durante 4 horas em dessecador a vácuo. Posteriormente, foi medida a porcentagem de perda de massa das amostras e o pH final do meio. Resultados

A partir do espectro de infravermelho, observou-se uma banda em torno

de 3488 cm"1 que caracteriza o grupo NH do grupo uretano. Também foram observadas bandas entre 2937-2870 cm"1 que caracteriza a presença de CH2 e CH, a banda em 1727 cm"1 é atribuída ao grupo C=O dos grupos uretano e éster, uma banda em 1231 cm"1 atribuída ao grupo CO-O de éster. Essas bandas são características dos poliuretanos e nos mostram que foi possível obter este material através das reações realizadas. Seguindo as caracterizações, por meio da cromatografia de permeação em gel (GPC) foi possível observar que os poliuretanos obtidos apresentaram uma massa molar numérica média (Mn) em um intervalo de 23000 a 116000 g/mol e uma massa molar ponderai média (Mw) em um intervalo de 44000 a 226000 g/mol.

A partir da análise das propriedades térmicas pelo DSC, mostrou-se que os poliuretanos sintetizados apresentaram uma temperatura de transição vítrea (Tg) variando de -65 até -50°C e temperaturas de fusão (Tm) variando de 39 até 53°C e temperaturas de cristalização (Tc) variando de 1 até 26°C. Para análise da morfologia das membranas biopoliméricas obtidas, realizou-se a microscopia eletrônica de varredura. A Figura 2 apresenta uma micrografia típica para estes poliuretanos sintetizados, onde pode-se observar uma morfologia da superfície lisa e homogênea.

Como mostra a Tabela 2, a partir dos testes de degradação, observou- se que houve perda percentual na massa molar das amostras com 60 dias, sendo que, foi realizado o mesmo teste para os poliuretanos obtidos, como também para o Dacron e PTFE.

Tabela 2: Degradação dos materiais comerciais e sintetizados em 60

dias

Materiais PH amostra/branco Percentual de perda de massa (%) Dacron 6,75/7,43 40 PTFE 7,48/7,43 0 PUs L ............ 7,35/7,05 < 10

Portanto, as membranas de poliuretano testadas no presente exemplo possuem potencial para serem utilizadas em próteses vasculares, à fim de regenerar tecidos. Os versados na arte valorizarão os conhecimentos aqui apresentados e poderão reproduzir a invenção nas modalidades apresentadas e em outras variantes, abrangidas no escopo das reivindicações anexas.

5

Claims

Uso De Membranas Biopoliméricas Em Próteses Cardiovasculares

1. Uso de membranas biopoliméricas caracterizado por ser em próteses cardiovasculares e pelas referidas membranas compreenderem poli(uretano-caprolactona) e mistura de diisocianatos.

2. Uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas referidas membranas compreendem poli(uretano-caprolactona) obtida a partir de policaprolactona diol (PCL).

3. Uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela mistura de diisocianatos compreender o diisocianato de hexametileno (HDI) e o4,4-diciclohexilmetileno (Hi2MDI).

4. Uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser utilizada membrana de polímero de massa molar 225571 g/mol e índice de Polidispersidade (IP) 1,90.

5. Uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos poliuretanos apresentaram uma massa molar numérica média (Mn) em um intervalo de 23000 a 119000 g/mol e uma massa molar ponderai média (Mw) em um intervalo de 44000 a 226000 g/mol.

6. Uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos poliuretanos apresentarem uma temperatura de transição vítrea (Tg) variando de -65 até -50°C e temperaturas de fusão (Tm) variando de39 até 53°C e temperaturas de cristalização (Tc) variando de 1 até26°C.

7. Uso, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela referida membrana ser obtida por um processo que compreende as etapas de: a) dissolução de policaprolactona (PCL) em solvente; b) adição de catalisador nesta solução; c) adição de mistura de diisocianato; d) eliminação do solvente; e) solubilização do polímero obtido em eluentes e ajuste da espessura.