ES2238989T3

ES2238989T3 - Material compuesto biodegradable para la reparacion de tejidos.

Info

Publication number: ES2238989T3
Application number: ES00903809T
Authority: ES
Inventors: David Michael Healy; Thomas Gilchrist
Original assignee: Tyco Healthcare Group LP
Current assignee: Covidien LP
Priority date: 1999-02-11
Filing date: 2000-02-11
Publication date: 2005-09-16
Anticipated expiration: 2020-02-11
Also published as: ATE294000T1; US7531005B1; JP2002536125A; DE60019727T2; WO2000047245A1; CA2360134C; EP1150727B1; DE60019727D1; CA2360134A1; GB9902976D0; AU2557200A; JP4741731B2; EP1150727A1

Abstract

Un material compuesto biodegradable adecuado para implantar en el cuerpo de un paciente, comprendiendo el citado material compuesto fibras de vidrio hidrosoluble y un polímero biodegradable, en el que dichas fibras de vidrio hidrosoluble comprenden de 30 a menos de 85% en mol de pentóxido de fósforo.

Description

Material compuesto biodegradable para la reparación de tejidos.

La presente invención se refiere a un material compuesto, conforme se define en las reivindicaciones, que es de especial utilidad en la reparación ósea.

Lo más común es que los defectos de los huesos surjan por una lesión, pero también pueden deberse a anormalidades congénitas, a una deformidad adquirida o a la ablación de tumores. Sin la adecuada reparación, los defectos óseos pueden afectar de un modo significativo la función de la extremidad asociada y, con frecuencia, se deteriora la movilidad del paciente. Cuando hay un defecto óseo presente en el cráneo, pueden existir consideraciones cosméticas y sin la adecuada reparación, el aspecto del paciente puede verse afectado de un modo adverso.

La reparación y reconstrucción del hueso defectuoso actualmente implica ya sea el uso de autoinjertos de tejido (es decir, cuando se extrae hueso de otra parte del cuerpo del paciente y se usa para la reparación) o el uso de materiales biocompatibles. Los trasplantes de aloinjertos óseos (es decir, el uso de material óseo donado) todavía constituyen la fuente principal de material para la reparación ósea, a pesar del riesgo que existe de transmisión de enfermedades -principalmente VIH [virus de inmunodeficiencia humano] o ECJ [Enfermedad de Creutzfeldt-Jakob], debido a las fuentes contaminadas. Las dos metodologías actuales también adolecen de otras desventajas: la necesidad de obtener hueso del paciente para usarlo en el autoinjerto requiere otro(s) procedimiento(s) invasivo(s) y una segunda herida en el paciente; y los materiales biocompatibles actualmente disponibles no son adecuados para todos los tipos de reparación ósea y son particularmente inadecuados para reparar los defectos del cráneo.

La presente invención provee un material compuesto biodegradable adecuado para ser implantado en el cuerpo de un paciente; dicho material compuesto comprende vidrio hidrosoluble y un polímero biodegradable.

El material de vidrio hidrosoluble puede estar en forma de fibras, partículas o mezclas de las mismas. Tal como se usa en la presente, la expresión "fibras de vidrio" se refiere al vidrio que se encuentra tanto en forma de lana como en forma de monofilamento. La longitud de las fibras no es crítica y normalmente se escogería de manera tal que se adecue al tamaño de compuesto requerido.

Los ejemplos de fibras adecuadas de vidrio hidrosoluble incluyen las fibras que se describen en los documentos de patente WO-A-98/54104, WO-A-99/62834 y WO-A-99/62835 (todos ellos a nombre de Giltech Limited).

El polímero biodegradable puede ser cualquier polímero biocompatible adecuado o mezclas de dichos polímeros. Preferiblemente, el polímero denota cierta flexibilidad o plasticidad. Los ejemplos incluyen (entre otros) alcoholes polivinílicos, polisacáridos (por ejemplo, alginatos y quitosano), ácido poliglicólico, ácido poliláctico, poliglicoláctido, polihidroxi-butirato, polihidroxi-valeriato, policaprolactonas (por ejemplo, poli \gamma-caprolactona), policaprolactama y almidones (es especial, almidones "termoplásticos", tales como los almidones hidroxipropilados o almidón de papa, maíz o arroz tratado con alta presión y humedad). Los copolímeros de estos polímeros también se pueden utilizar (por ejemplo, co-polímero de poliglicólido (o ácido poligliclólico)/policaprolactona o un co-polímero de ácido poligliclólico/policaprolactama).

Un polímero biodegradable preferido es la poli(\gamma-caprolactona), o cualquier otro material polimérico que se degrade lentamente.

En una realización, el material de vidrio hidrosoluble se degrada con mayor lentitud (y, por lo general, a una velocidad significativamente menor) que el polímero biodegradable. De un modo alternativo, el polímero biodegradable se degradará más lentamente que el material de vidrio hidrosoluble.

Ventajosamente, el material de vidrio, además de contribuir a la resistencia del material compuesto, proporcionará un medio adecuado para iniciar la reparación ósea. Por lo tanto, los osteoblastos pueden penetrar convenientemente en el polímero biodegradable para unirse al material de vidrio y comenzar la formación ósea. Por lo general, el tamaño del material de vidrio se seleccionará de manera tal que se degrade en una escala temporal comparable con la reparación ósea.

El polímero provee un medio del tipo esponja alrededor del vidrio hidrosoluble y se moja con los fluidos corporales cuando el material compuesto se coloca en el organismo. Cuando hay partículas o fibras de vidrio hidrosoluble en el compuesto, se produce una leve disolución del polímero alrededor de los sitios donde el vidrio está presente, y puede causar un aflojamiento general del compuesto. El grado de aflojamiento puede ser beneficioso en algunas realizaciones, dado que las áreas creadas están disponibles para el crecimiento hacia adentro del tejido. La pérdida de resistencia mecánica en el material compuesto puede contrarrestarse incluyendo fibras orientadas al azar y/o la liberación de iones de zinc desde el vidrio, lo cual promovería el entrecruzamiento y la repolimerización del polímero (en especial, poli \gamma-caprolactona) alrededor del vidrio.

Otra ventaja del compuesto descrito reside en que es moldeable y que se puede perfilar de tal manera que se adecue íntimamente al sitio del implante.

El material compuesto puede comprender una matriz de material de vidrio hidrosoluble, hallándose impregnada la matriz con el polímero biodegradable. De un modo opcional, el material de vidrio (fibras y/o partículas) se dispone de manera tal de proveer una fortaleza adecuada en las dimensiones del compuesto que soportan las cargas.

En otro aspecto, el material de la presente se utiliza en un método para la reparación de un área de tejido defectuoso (por ejemplo, nervio o hueso) en un paciente, comprendiendo el citado método implantar un material compuesto tal como se ha descrito anteriormente en dicho paciente, en una cantidad suficiente para cubrir y/o rellenar dicha área. Opcionalmente, el citado material compuesto se une al tejido sano, usando medios convencionales (preferiblemente, biodegradables). En este aspecto puede hacerse mención de las suturas y el pegamento biodegradable.

El compuesto biodegradable de la presente invención puede utilizarse para formar clavos, placas, tuercas o tornillos para sostener unidas entre sí las piezas de hueso roto; del mismo modo, puede dársele forma de lámina flexible, a fin de envolver un tejido defectuoso.

En otro aspecto la presente invención provee un método para producir un material compuesto adecuado para la reparación de tejidos, comprendiendo el citado método:

a) proporcionar fibras de vidrio hidrosoluble y/o partículas de vidrio;

b) opcionalmente, acomodar dichas fibras y/o partículas en un orden preseleccionado;

c) cubrir las citadas fibras y/o partículas con un polímero biodegradable y, si se requiere, dejar que dicho polímero se cure.

En una realización, el material compuesto puede formarse usando técnicas de moldeo de líquidos. Por ejemplo la disposición requerida de las fibras y/o partículas de vidrio puede ubicarse en la cavidad de un molde cerrado, dentro de la cual se introduce después el polímero. Una vez que el polímero se ha curado, se forma un material compuesto rígido. Opcionalmente, la introducción del polímero en el molde puede asistirse con vacío.

En el caso en que se use poli(\gamma-caprolactona) como polímero, puede ser conveniente llevar a cabo la reacción de polimerización dentro de la cavidad del molde en sí, dado que la introducción de este polímero en el molde es difícil, debido a la alta viscosidad de la poli(\gamma-caprolactona). Una polimerización con apertura de anillo de caprolactona usando 1,4-butanodiol catalizado con zinc dietílico puede ser adecuada para dicha polimerización in situ.

De un modo alternativo, se puede producir un material compuesto adecuado formando una tela de fibras de vidrio con las fibras de vidrio, tela que simplemente se puede sumergir en el polímero plástico a posteriori. De un modo alternativo, el polímero se puede rociar sobre la fibra. Además de las técnicas de termoformación y tejido, con las fibras de vidrio también se puede formar un hilo, y las fibras o el hilo se pueden tricotar, trenzar o tejer al crochet. De un modo similar, cuando se usa lana de vidrio, la lana puede moldearse según los requerimientos y sumergirse en el polímero plástico o colocarse en la cavidad de un molde cerrado para el moldeo de líquidos, como se describió anteriormente.

En otra realización, se usan partículas de vidrio junto con tramos cortos de fibras de vidrio.

En otro aspecto más, la presente invención provee el uso de un material compuesto, tal como se describió anteriormente, para la reparación del tejido dañado o defectuoso (en especial, tejido óseo o nervioso) en un organismo.

Convenientemente, el material compuesto se esteriliza antes de implantarlo en el cuerpo, por ejemplo, por irradiación.

Se usa pentóxido de fósforo (P_{2}O_{5}) como formador de vidrio.

El porcentaje molar del pentóxido de fósforo en la composición de vidrio varía de 30 a menos del 85%.

Los metales alcalinos, metales alcalinotérreos y óxidos de lantano o carbonatos se usan preferiblemente como modificadores de vidrio.

Por lo general, el porcentaje molar de los metales alcalinos, metales alcalinotérreos y óxidos de lantano o carbonatos es inferior al 60%, preferiblemente, de entre 40 y 60%.

Los compuestos que contienen boro (por ejemplo, B_{2}O_{3}) se usan preferiblemente como aditivos del vidrio.

Por lo general, el porcentaje molar de los compuestos que contienen boro es inferior al 15% o menos, preferiblemente inferior al 10% y por lo general, de aproximadamente 5% o menos.

También se pueden adicionar otros compuestos al vidrio para modificar sus propiedades, por ejemplo SiO_{2}, Al_{2}O_{3}, SO_{3} o compuestos de metales de transición (por ejemplo, compuestos de metales de transición de primera fila). Por lo general, el vidrio liberará especies iónicas al disolverse; las especies iónicas exactas liberadas dependen de los compuestos añadidos al vidrio. Los vidrios que liberan iones aluminio, iones sulfato o iones flúor pueden ser convenientes en ciertas circunstancias.

Los vidrios solubles utilizados en esta invención comprenden pentóxido de fósforo (P_{2}O_{5}) como el principal formador de vidrio, junto con uno cualquiera o más materiales no tóxicos modificadores del vidrio, tales como óxido de sodio (Na_{2}O), óxido de potasio (K_{2}O), óxido de magnesio (MgO), óxido de zinc (ZnO) y óxido de calcio (CaO). La velocidad a la cual el vidrio se disuelve en los fluidos se determina por la composición del vidrio, por lo general, por la relación del modificador del vidrio al formador del vidrio y por las proporciones relativas de los modificadores del vidrio presentes en el vidrio. Mediante el adecuado ajuste de la composición del vidrio, pueden designarse velocidades de disolución en agua a 38ºC, que varíen desde sustancialmente cero hasta 25 mg/cm^{2}/hora o más. No obstante, la velocidad de disolución R más conveniente del vidrio se ubica entre 0,01 y 2,0 mg/cm^{2}/hora.

El vidrio hidrosoluble es preferiblemente un vidrio de fosfato y puede comprender una fuente de iones plata que se pueden introducir ventajosamente durante la fabricación, como ortofosfato de plata (Ag_{3}PO_{4}). De un modo alternativo o adicional, puede haber otros metales presentes y puede hacerse mención del Cu, Mg, Zn, Ce, Mn, Bi, Se, Cs. Los metales preferidos incluyen Ag, Cu, Zn y Mg. El vidrio preferiblemente permite la liberación controlada del metal y de otros constituyentes presentes en el vidrio y el contenido de estos aditivos puede variar de acuerdo con las condiciones de uso y las velocidades de liberación deseadas, siendo generalmente el contenido de metal de hasta 5% en mole. Si bien estamos siguiendo una convención al describir la composición del vidrio en términos del % molar de los óxidos, de los haluros y de los iones sulfato, esto no implica que dichas especies químicas se encuentren presentes en el vidrio, ni que se usen para el lote para la preparación del vidrio.

La velocidad óptima de liberación de los iones metálicos en un medio acuoso se puede seleccionar por las circunstancias y particularmente, por la función específica del metal liberado. La invención provee un medio de suministrar iones metálicos a un medio acuoso, a una velocidad que mantendrá una concentración de iones metálicos en dicho medio acuoso no menor que 0,01 partes por millón y no mayor que 10 partes por millón. En algunos casos, la velocidad requerida de liberación puede ser tal que la totalidad de los metales adicionados al sistema se libere en un breve período de horas o días y en otras aplicaciones puede ser que todo el metal sea liberado con lentitud, a una velocidad sustancialmente uniforme por un lapso que se extienda a meses o incluso años. En casos particulares puede haber requisitos adicionales, por ejemplo, puede convenir que no queden residuos después de que se agote la fuente de iones metálicos o, en otros casos, cuando el metal esté disponible será conveniente que todo material distinto del metal en sí y que se libere en simultáneo con éste, sea fisiológicamente inocuo. En otros casos más, puede ser necesario garantizar que el pH de la solución resultante no caiga fuera de los límites definidos.

Por lo general, el porcentaje molar de estos aditivos en el vidrio es menor que el 25%, preferiblemente inferior al 10%.

Las realizaciones de la invención se describirán con referencia a los siguientes ejemplos no limitativos.

Ejemplo 1 Método para formar una fibra de vidrio

La composición formadora de vidrio se calienta inicialmente a una temperatura de fusión de 500º-1200ºC, preferiblemente, de 750º-1050ºC. Luego la temperatura se baja lentamente a la temperatura de trabajo a la que se produce la formación de fibra.

Por lo general, la temperatura de trabajo del vidrio será al menos 200ºC inferior a la temperatura a la cual el vidrio se calienta inicialmente. Las temperaturas de trabajo adecuadas pueden encuadrar dentro de los siguientes intervalos: 400º-500ºC, 500º-900ºC (preferiblemente 550º-700ºC, más preferiblemente 550º-650ºC, especialmente, 600º-650ºC) y 800-1000ºC. La temperatura de trabajo seleccionada dependerá de la composición del vidrio, pero se puede establecer una indicación aproximada de una temperatura de trabajo adecuada de la forma en que se describe en la presente a continuación. Según la composición del vidrio usado, la temperatura de trabajo puede ser un intervalo de temperaturas adecuadas. El intervalo de temperaturas de trabajo puede ser estrecho, por ejemplo de sólo 10ºC, de modo que la formación de fibras pueda producirse sólo entre la temperatura de NºC a (N+10)ºC. Otras composiciones de vidrio pueden tener un intervalo de temperaturas más amplio para la temperatura de trabajo en la que es posible la formación del vidrio.

De un modo alternativo, la temperatura de trabajo del vidrio se puede definir como 50-300ºC por encima de la Tg [temperatura de transición] del vidrio.

Para obtener una indicación aproximada de la temperatura de trabajo para cualquier composición del vidrio en particular, la composición del vidrio debería calentarse lentamente hasta su punto de fusión. Tan pronto como el vidrio se funda, deben hacerse frecuentes intentos para jalar la composición hacia arriba, con el fin de que se forme una fibra, aumentándose la temperatura de la composición muy gradualmente entre un intento y el siguiente. Debe tomarse nota del intervalo de temperaturas de la composición durante el cual es posible la formación de fibra y usarse como una temperatura de trabajo preliminar en el procedimiento de la invención.

Resultará evidente para los expertos en la técnica que la velocidad de tracción a la que se jala la fibra puede afectar la elección de la temperatura de trabajo y el diámetro de fibra requerida. Cuando se requiere una fibra de diámetro relativamente grande, la fibra tiende a jalarse más lentamente y tal vez haya que bajar levemente la temperatura de trabajo. Cuando se requiere una fibra de diámetro relativamente pequeño (por ejemplo, una lana de vidrio), las fibras pueden jalarse a una velocidad de tracción mucho mayor y tal vez sea necesario aumentar la temperatura de trabajo (bajando así la viscosidad de la composición para adaptarse a la mayor velocidad de tracción). La selección de la temperatura de trabajo exacta con respecto a cualquier tamaño y composición de fibra en particular será una simple cuestión de evaluación rutinaria de las condiciones óptimas de procesamiento.

Con referencia a la "temperatura de trabajo" del vidrio, el experto observará que la temperatura del horno puede diferir considerablemente de la temperatura del vidrio en sí y por cierto, puede haber un gradiente significativo de temperatura en el vidrio. Idealmente, la "temperatura de trabajo" será la temperatura del vidrio en el momento que tiene lugar la formación de la fibra (es decir, al jalarla). No obstante, en muchas composiciones, tal vez no sea práctico medir la temperatura en la superficie del vidrio donde se produce la tracción mediante la inserción de una sonda de temperatura, dado que la introducción de la sonda puede precipitar la cristalización del vidrio. Una alternativa consiste en colocar una sonda de temperatura en la y llevar un control de la temperatura de la boquilla, lo cual será un buen indicio de la temperatura del vidrio en el momento de la formación de la fibra. De un modo alternativo, puede usarse un pirómetro infrarrojo focalizado sobre el área apropiada del vidrio y usarse para monitorear la temperatura.

El vidrio a formarse en fibras por lo general se calentará hasta que se funda; de un modo opcional, se puede clarificar y luego enfriar lentamente, en forma controlable, hasta que se alcance la temperatura de trabajo apropiada y la formación de las fibras pueda comenzar. El calentamiento inicial del vidrio por encima de su punto de fusión y la posterior formación de la fibra se puede llevar a cabo en un solo recipiente o, de un modo alternativo, el vidrio fundido se puede transvasar a un recipiente específicamente diseñado para la formación de fibras. Una forma de contener el vidrio fundido en un recipiente que tenga una boquilla dentro de su superficie inferior hasta que la temperatura caiga a la temperatura de trabajo requerida consiste en recubrir o rellenar los orificios de la boquilla con un material que se funda gradualmente, durante el período que el vidrio necesite para alcanzar la temperatura requerida.

El aspecto más importante del método es la manera en la que se alcanza la temperatura de trabajo. Hemos hallado que el vidrio fundido, que preferiblemente puede calentarse significativamente por encima de su punto de fusión, debe dejarse enfriar en una forma altamente controlada, reduciéndose la temperatura sólo gradualmente, hasta que se alcance la temperatura de trabajo. Puede haber un agitador para garantizar que la temperatura de todo el vidrio fundido se mantenga tan uniforme como sea posible.

El vidrio se enfría a una temperatura a la cual el vidrio no se cristaliza durante al menos el período necesario para convertir el material fundido en fibra. Esta temperatura se denomina en la presente "temperatura de mantenimiento". La velocidad de enfriamiento de esta temperatura de mantenimiento se determina por la velocidad a la cual el material fundido se consume en la boquilla y la diferencia en temperatura entre la temperatura de la boquilla (la temperatura de trabajo) y la temperatura de mantenimiento del material fundido.

Debido a la baja viscosidad y a la estrecha banda de temperatura para muchas de estas composiciones, resulta crítico controlar el equilibrio entre la temperatura del material fundido, la temperatura de la boquilla y la velocidad de productividad del vidrio.

Los ejemplos ilustrativos 2 a 16 detallan composiciones adecuadas a las que puede darse forma de fibras usando el método del Ejemplo 1. De un modo alternativo, estos vidrios se pueden moldear de un modo un convencional y usarse para formar partículas, polvo o gránulos.

Ejemplo 2

Composición del vidrio	Componente	% molar
	Na_{2}O	31,05
	CaO	16,00
	Ag_{2}O	3,88
	P_{2}O_{5}	46,08
	Na_{2}PO_{3}F	0,97
	2Al_{2}O_{3}.B_{2}O_{3}	2,00

100 gramos de la muestra se calentaron a 900ºC antes de enfriarlos y traccionarlos a 650ºC, a 25 km/h. En general, la fibra fue buena; una muestra tenía 10 km de largo y pesaba 11 gramos, aunque hubo cierta cristalización a la temperatura de tracción.

Ejemplo 3

Composición del vidrio	Componente	% molar
	Na_{2}O	29,51
	CaO	15,21
	Ag_{2}O	3,68
	P_{2}O_{5}	43,80
	2Al_{2}O_{3}.B_{2}O_{3}	1,90
	Na_{2}PO_{3}F	1,90
	Na_{2}B_{4}O_{7}.10H_{2}O	1,00
	Na_{2}PO_{4}	3,00

74 gramos de la muestra se calentaron a 1000ºC antes de enfriarlos y traccionarlos a 635ºC a 25 km/h. La fibra producida fue ultrafina; una muestra tenía 18 km de largo y pesaba 59 gramos. La muestra se roció con WD40 para evitar la absorción de agua y para facilitar la lubricación. Hubo ciertos desperdicios en la base del crisol, pero se halló que éstos eran sólo depósitos de hierro de la varilla del cepillado.

Ejemplo 4

Composición del vidrio	Componente	% molar
	Na_{2}O	34,20
	CaO	16,15
	P_{2}O_{5}	44,65
	Na_{2}SO_{4}	5,00

200 gramos de la muestra se calentaron a 1050ºC antes de enfriarlos y traccionarlos a 635ºC a 25 km/h. La fibra fue buena, aunque hubo un poco de cristalización a la temperatura de tracción.

Ejemplo 5

Composición del vidrio	Componente	% molar
	Na_{2}O	32,40
	CaO	15,30
	P_{2}O_{5}	42,30
	2Al_{2}O_{3}.B_{2}O_{3}	3,00
	Na_{2}PO_{3}F	1,00
	Na_{2}SO_{4}	6,00

117 gramos de la muestra se calentaron a 950ºC antes de enfriarlos y traccionarlos a 635ºC, a 40 km/h. La fibra producida fue buena y no hubo problemas de cristalización, aunque la temperatura de la superficie de la fibra cayó a 510ºC en el proceso de tracción.

Ejemplo 6

Composición del vidrio	Componente	% molar
	Na_{2}O	31,71
	CaO	14,73
	P_{2}O_{5}	36,33
	B_{2}O_{3}	4,78
	SO_{3}	9,40
	Na_{2}PO_{3}F	3,00

99 gramos de la muestra se calentaron a 800ºC antes de enfriarlos a 650ºC y traccionarlos a 40 km/h. La fibra producida fue muy fina, pero difícil de traccionar y bastante frágil a la velocidad.

Ejemplo 7

Composición del vidrio	Componente	% molar
	Na_{2}O	30,77
	CaO	14,28
	P_{2}O_{5}	35,28
	B_{2}O_{3}	4,64
	SO_{3}	9,12
	FePO_{4}	2,41
	Na_{2}PO_{3}F	0,20
	Na_{2}PO_{3}F	0,20
	MnHPO_{4}	2,06

200 gramos de la muestra se calentaron a 850ºC antes de enfriarlos a 545ºC y traccionarlos a 40 km/h. La fibra producida fue fuerte y delgada; no hubo problemas de cristalización; de hecho, el vidrio se puede almacenar a 550ºC durante 72 horas sin que comience la cristalización.

Ejemplo 8

A continuación presentamos un ejemplo de una formulación de lana y las condiciones de ejecución, para ilustrar las diferencias con los ejemplos de monofilamentos dados con anterioridad.

Una formulación típica de la lana es:

Na_{2}O	26,31
CaO	17,78
P_{2}O_{5}	47,04
B_{2}O_{3}	5,94
MnO	1,55
Fe_{2}O_{3}	0,97
NaF	0,41

Velocidad de disolución, sin recocido = 0,0278 mg.cm^{-2}h^{-1}.

Fusionada y refinada a 1000ºC.

Enfriada y mantenida a 725ºC.

Temperatura de la boquilla mantenida a 365ºC.

Unas fibras gruesas, de aproximadamente 1,2 mm de diámetro se traccionaron a través de unos rodillos de presión a 2,5 M.mm^{-1} desde una boquilla con orificios que tenían un diámetro de 6 x 6,5 mm. El chorro de fibras se atenuó para producir una lana fina, con un diámetro de 5 -15 \mum. La lana se roció con un acabado de aceite de silicona durante el proceso de atenuación y se recogió en una cinta transportadora de malla de acero inoxidable. Normalmente, las lanas atenuadas tienen diámetros de 5 a 20 \mum. Las fibras de monofilamentos principalmente tendrán un diámetro de 20 a 50 \mum.

Ejemplo 9

Na_{2}O	31,19% en mol
K_{2}O	9,63% en mol
Ag_{2}O	2,9% en mol
B_{2}O_{3}	2,74% en mol
2NaF	0,66% en mol
P_{2}O_{5}	52,88% en mol

Horno a 710ºC - 800ºC.

Boquilla a 450ºC - 460ºC.

Orificios de la boquilla de 4,5 mm.

Velocidad de tracción: 50 km por hora.

Buenas fibras.

Velocidad de disolución = 1,68 sin recocido. 2,28 con recocido.

Ejemplo 10

Na_{2}O	32% en mol
K_{2}O	10% en mol
Ag_{2}O	3% en mol
P_{2}O_{5}	55% en mol

Horno a 850ºC.

Boquilla a 530ºC.

Orificios de la boquilla: 5 mm.

55 kmph.

Fibras buenas y fuertes

Ejemplo 11

Na_{2}O	32% en mol
K_{2}O	10% en mol
(MgO	4% en mol) añadido como antimicróbico
B_{2}O_{3}	5% en mol
Ag_{2}O	3% en mol
P_{2}O_{5}	46% en mol

Temperatura del horno: 650ºC - 730ºC.

Temperatura de la boquilla: 410ºC - 420ºC

Boquilla: 5,5 mm de diámetro.

Velocidad, hasta 100 kmph.

Velocidad de disolución: 0,7 con recocido; 1,0 sin recocido (mg.cm^{-3}.hr^{1}).

Muy buena fibra, fuerte y confiable. Muy estable.

Ejemplo 12

Na_{2}O	36,68% en mol
K_{2}O	8,63% en mol
P_{2}O_{5}	45,09% en mol
B_{2}O_{3}	5,29% en mol
Ag_{2}O	2,59% en mol
(CaO	1,73% en mol para atenuar la velocidad de
	disolución)

Temperatura del horno: 550ºC.

Orificios de la boquilla: 62 x 5,0 mm.

Temperatura de la boquilla: 400ºC

Velocidad: 80 kmph.

Fibras muy buenas.

Velocidad de disolución: 3,11 con recocido; 3,8 sin recocido (mg,cm^{-2}.hr^{-1}).

Las fibras muestran una excelente resistencia a la tracción, flexibilidad y resistencia al choque.

Las fibras son especialmente adecuadas para la liberación controlada de refuerzos industriales y de plásticos (antimicróbicos, anticorrosión, etc.) y para aplicaciones rápidamente biodegradables.

Ejemplo 13

CaO	30% en mol
MgO	20% en mol
P_{2}O_{5}	50% en mol

Horno a 1050ºC.

Orificios de la boquilla: 5,5 mm.

Temperatura de la boquilla: 700ºC - 720ºC.

Velocidad hasta 80 kmph.

Velocidad de disolución TBA.

Fibra muy fuerte.

Ejemplo 14

(K_{2}O	5% en mol) traza para alterar la velocidad
	de disolución
CaO	25% en mol
Mg_{2}O	20% en mol
P_{2}O_{5}	50% en mol

Horno: 1000ºC

Boquilla: 5,5 mm.

Temperatura de la boquilla: 560ºC - 620ºC.

Velocidad de hasta 70 kmph.

Velocidad de disolución TBA.

Fibra muy fuerte.

Antimicróbica.

Ejemplo 15

CaO	28,5% en mol
MgO	18,5% en mol
Ag_{2}O	3% en mol
P_{2}O_{5}	50% en mol

Temperatura del horno: 1050ºC - 1150ºC.

Boquilla 4 x 5,5 mm.

Temperatura de la Boquilla: 700ºC.

Velocidad: 50 kmph.

Velocidad de disolución TBA.

Fibra fuerte y muy buena.

Antimicróbica.

Ejemplo 16

CaO	30% en mol
MgO	20% en mol
P_{2}O_{5}	50% en mol

Al igual que en el Ejemplo 15 (sin plata).

Las fibras muestran excelente resistencia a la tracción, flexibilidad y resistencia a los impactos. Estas fibras son adecuadas para aplicaciones que requieren una liberación más lenta y mayor resistencia a la tracción, además de biodegradabilidad. Las fibras son adecuadas para implantes ortopédicos y aplicaciones de ingeniería tisular.

Ejemplo 17

Producción de un compuesto que comprende vidrio soluble en polvo o en gránulos.

Es posible adicionar vidrio soluble en polvo o en gránulos al polímero para reforzar, atiesar o dar volumen al compuesto. El vidrio (por ejemplo, basado en los vidrios de cualquiera de los Ejemplos 1 a 16) se puede usar para liberar, por ejemplo, antimicróbicos o elementos traza. El vidrio, cuya velocidad de disolución puede modificarse según las necesidades, reduce el volumen del polímero a degradar cuando se usa como agente de expansión.

La composición de polvo o gránulos/polímero se puede hacer de varias maneras, según se explica a continuación:

1. Se mezcla el vidrio con el polímero disuelto en disolvente, por ejemplo, se puede disolver policaprolactona en cloroformo. El vidrio se adiciona al líquido y se mezcla. El disolvente se evapora para que quede el compuesto.

2. El vidrio se puede incorporar por mezcla al polímero fundido.

3. El vidrio se puede añadir al lote maestro de polímero, que después se puede usar en los procedimientos de extrusión o co-extrusión.

Ejemplo 18

Producción de un compuesto que comprende fibra de vidrio soluble.

La adición de fibra de vidrio biodegradable (según se describe en cualquiera de los Ejemplos 1 a 16) para reforzar, dar volumen o para la liberación controlada en el polímero se puede lograr mediante diversos métodos, según se explica más abajo:

1. La fibra se puede hacer pasar a través de un baño de polímero disuelto en un disolvente. La solución polimérica también se puede aplicar haciendo pasar la fibra por encima de un rodillo de transferencia rotatorio o contrarrotatorio.

2. El polímero disuelto en el disolvente se puede rociar directamente sobre la fibra, a medida que se recoge en un tambor o se atomiza en el venturi de atenuación del chorro para producir lana recubierta.

3. La fibra continua se puede hacer pasar a través de un baño de polímero fundido.

4. La fibra se puede incorporar por mezcla en el polímero fundido, o tricotarse o premoldearse en formas que se estratificarán en el polímero fundido. Puede ser posible hacer láminas de polímero/fibra tipo "sándwich", que luego se termoformarán en una prensa.

Claims

1. Un material compuesto biodegradable adecuado para implantar en el cuerpo de un paciente, comprendiendo el citado material compuesto fibras de vidrio hidrosoluble y un polímero biodegradable, en el que dichas fibras de vidrio hidrosoluble comprenden de 30 a menos de 85% en mol de pentóxido de fósforo.

2. El material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho polímero biodegradable es alcohol polivinílico, polisacárido, ácido poligliclólico, ácido poliláctico, polihidroxibutirato, polihidroxivaleriato, policaprolactona, policaprolactama o un almidón.

3. El material compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho polímero biodegradable es poli \gamma-caprolactona.

4. El material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichas fibras de vidrio hidrosoluble comprenden una mezcla de fibras de vidrio hidrosoluble y partículas de vidrio hidrosoluble.

5. El material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una matriz de fibras de vidrio hidrosoluble o de una mezcla de fibras de vidrio hidrosoluble y partículas de vidrio hidrosoluble, impregnadas con dicho polímero biodegradable.

6. El material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dichas fibras de vidrio hidrosoluble comprenden entre 30 y 60% en mol de pentóxido de fósforo como el principal formador de vidrio.

7. El material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que dichas fibras de vidrio hidrosoluble tienen una velocidad de disolución de entre 0,01 y 2,0 mg/cm^{2}/hora.

8. El material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el polímero forma un medio del tipo esponja alrededor de las fibras de vidrio hidrosoluble.

9. El material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, para reparar un área de tejido defectuoso en un paciente.

10. El material compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, para reparar un área de nervio o hueso defectuoso en un paciente.

11. El material compuesto para reparar un área de tejido defectuoso, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, en el que dicho material compuesto se une al tejido sano por sutura y/o por un adhesivo biodegradable.

12. Un método para la producción de un material compuesto adecuado para la reparación de tejidos, comprendiendo dicho método:

a) proveer fibras de vidrio hidrosoluble o una mezcla de fibras de vidrio hidrosoluble y partículas de vidrio hidrosoluble, que comprenden entre 30 y menos de 85% en mol de pentóxido de fósforo;

b) opcionalmente acomodar dichas fibras o dicha mezcla en un orden preseleccionado; y

c) cubrir las citadas fibras o dicha mezcla con un polímero biodegradable y si se requiere, permitir que dicho polímero se cure.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, en el que dicho polímero biodegradable es poli \gamma-caprolactona y en el que la polimerización tiene lugar dentro de un molde.