ES2242916T3

ES2242916T3 - Metodos de preparacion de segmentos y granulos de fosfato de calcio poroso mediante procesamiento con gelatina.

Info

Publication number: ES2242916T3
Application number: ES03013341T
Authority: ES
Inventors: Ahmet Cuneyt Dr. Tas
Original assignee: Biomet Deutschland GmbH
Current assignee: Biomet Deutschland GmbH
Priority date: 2002-07-11
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2023-06-16
Also published as: CA2434533A1; JP2004033772A; DE60300666D1; ATE295744T1; DE60300666T2; US20040076685A1

Abstract

Un método de preparación de fosfato tricálcico alfa o beta, brucita (CaHPO4..2H2O), pirofosfato de calcio (Ca2P2O7), o hidroxiapatita (Ca5(PO4)3(OH)) o mezclas de ellos en la forma de segmentos o gránulos caracterizado porque el método comprende los pasos de: a) mezclado de cemento de auto-fijación de fosfato de calcio y polvo de gelatina en una relación de 3:0.25 a 1. b) adición de solución de Na2HPO4 seguida por el mezclado de la pasta formada c) puesta de la pasta formada inmediatamente dentro de una jeringa. d) retiro de los segmentos de la jeringa después de unos pocos minutos. e) puesta de los segmentos, después de sacarlos de la jeringa, directamente en agua destilada a 37ºC por unos pocos días para disolver la gelatina y formar poros interconectados. f) tratamiento térmico para la extinción de todo el material orgánico o volátil seguido por un enfriamiento sucesivo a temperatura ambiente. g) trituración opcional de los segmentos sinterizados y calcinados y luego tamizado para obtener gránulos porosos.

Description

Método de preparación de segmentos y gránulos de fosfato de calcio poroso mediante procesamiento con gelatina.

La invención se relaciona con un método de preparación de fosfato alfa- o beta- tricálcico poroso (TCP), brucita (CaHPO_{4}-2H_{2}O), pirofosfato de calcio (Ca_{2}P_{2}O_{7}) o hidroxiapatita (Ca_{5}(PO_{4})_{3}(OH)) o mezclas de ellos en la forma de segmentos (cilindros) o gránulos mediante procesamiento con Gelatina. Estos cilindros o gránulos se pueden usar como relleno de huesos o dientes o sustitutos de huesos en aplicaciones, especialmente cuando se desean mayores velocidades de resorción o se toma parte en el proceso de remodelación del hueso del material implantado.

Como materiales usados para hueso artificial, dientes artificiales y la compensación de huesos (referido aquí como un "rellenador de huesos") en dentistería, cirugía cerebral y cirugía ortopédica, son preferidos aquéllos no tóxicos, con suficiente resistencia mecánica, alta afinidad hacia un cuerpo vivo así como para facilitar la unión directa con ellos, y naturalmente en vivo a fin de ser naturalmente reemplazable por un hueso formado nuevamente.

Como método para la producción de un rellenador de huesos con una estructura altamente porosa, se conoce el mezclar un polvo de material apropiado con un material descomponible térmicamente, moldeando la mezcla dentro de una forma preseleccionada, y llevando a cabo la remoción del material descomponible térmicamente y la sinterización del polvo de material crudo por calentamiento consecutivo (véase a.) A. Slosarczyk, "Highly Porous Hydroxyapatite Material", Powd. Metal. Int., 21, 24-25 (1989), b.) L. Menabue, L. Forti, G. Pellacani, "A Study of Materials Suitable to Produce Bioceramics with Controlled Porosity for Prosthetic Implants Stabilized by Bone Tissue Ingrowth",
Biomaterials, 6, 3-4 (1992), c.) Dean-Mo Liu, "Fabrication and Characterization of Porous Hydroxyapatite Granules", Biomaterials, 17, 1955-1957 (1996), d.) M. Fabbri, G.C. Celotti, and A. Ravaglioli, " Granulates Based on Calcium Phosphate with Controlled Morphology and Porosity for Medical Applications: Physico-Chemical Parameters and Production Technique", Biomaterials. 15, 474-477 (1994), e.) E. Ryshkewitch, "Compression Strength of Porous Sintered Alumina and Zirconia" J. Am. Ceram. Soc., 157, 65-68 (1953), f.) N. Passuti, G. Daculsi, J.M. Rogez, S. Martin, and J.V. Bainvel, "Macroporous Calcium Phosphate Ceramic Performance in Human Spine Fusion", Clin. Orth. Rel. Res., 248, 169-176 (1989), g.) H.S. Byrd, P.C. Hobar, and K. Shewmake, "Augmentation of the Craniofacial Skeleton with Porous HA Granules", Plast. Reconstr. Surg., 91, 15-26 (1993), h.) J.F. Piecuch, R. G. Topazian, S. Skoly, and S. Wolfe, "Experimental Ridge Augmentation with Porous HA Implants", J. Dent. Res., 62, 148-154 (1983), i.) Japanese Patent Laid-Open No. 60-21763, j.) Japanese Patent Laid-Open No. 60-16879, and k.) N. O. Engin and A. C. Tas, "Manufacture of Macroporous Calcium Hydroxyapatite Bioceramics", J. Euro. Ceram. Soc., 19 (13-14), 2569-2572 (1999)).

En estos métodos conocidos de preparación de fosfatos de calcio porosos, sin embargo, el contacto del material descomponible térmicamente adicionado (típicamente en la forma de una sustancia sólida) para la formación de poros no es necesariamente uniforme, y los poros formados son en su mayor parte aptos para ser celdas abiertas. Aun si los poros adyacentes formados están en contacto y a continuación uno del otro, el área seccional de la parte comunicante de cada poro es minimizada. En una estructura de poro así, es difícil hacer las células necesarias para la formación de los huesos (osteoblastos y células relacionadas) introducidas uniformemente en cada estructura de poro.

Los huesos naturales consisten básicamente en fosfato de calcio inorgánico y colágeno orgánico fibroso. La gelatina, siendo la forma desnaturalizada del colágeno, tiene una solubilidad altamente significativa en agua, aun a temperatura ambiente. La gelatina, dependiendo de su concentración, puede formar un gel termo-reversible viscoso con agua, y su uso como un polímero biomédico en operaciones quirúrgicas ya ha sido documentado (Y. Otani, Y. Tabata, and Y. Ikada, "Adhesion to Soft Tissues by Gelation-Polyanion Hydrogels," J. Adhesion, 59, 197-205 (1999)).

Y. Fujishiro et al., "Preparation and Compressive Strength of alpha-tricalcium phosphate/gelatin gel composite cement," J. Biomed. Mater. Res., 54, 525-530 (2001) and A. Bigi et al. "Bonelike Apatite Growth on Hydroxyapatite-Gelatin Sponges from Simulated Body Fluid," J. Biomed. Mater. Res., 59, 709-714 (2002), describen la gelatina como un formador de poros en la producción de implantes biomédicos basados en fosfato de calcio poroso.

Sin embargo, los métodos descritos en estos estudios implican el uso (esto es, implantación) de compuestos de dichos fosfatos de calcio-gelatinas sin un total agotamiento/remoción de los numerosos aminoácidos orgánicos y otras sustancias (que resultan de la disolución/descomposición de la gelatina en medio acuoso en la presencia de fosfatos de calcio).

Se debe recordar que la gelatina no es un material simple para empezar. Aunque antes de su hidrólisis en medio acuoso es un material bien definido, seguida su disolución en agua (la extensión de su disolución y la ocurrencia exacta de sus productos de descomposición dependen fuertemente de la temperatura de la solución y de su concentración), se transforma en una mezcla compleja de ácidos orgánicos.

La siguiente tabla (de J. A. Arnesen, et al., Bioresource Technology, 82, 191-194 (2002)) compara las composiciones en aminoácidos de diferentes gelatinas de mamíferos en muestras de gelatina hidrolizada, en donde los números denotan "moles por cada 100 moles de amino ácidos". Por lo tanto, debe ser ejercitada máxima cautela aunque se considera el uso de esponjas de gelatina mezcladas con fosfatos de calcio como un material de implantación directa (sin una descomposición térmica/paso de quemado).

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Aminoácido	Porcino	Bovino	Ballena
Glicina	30.8	33.3	30.2
Prolina	12.7	12.4	10.8
Alanina	11.1	11.5	10.4
Hidroxiprolina	10.9	9.6	8.5
Ácido glutámico	7.8	7.4	8.0
Arginina	5.1	4.6	5.3
Ácido aspártico	4.4	4.3	4.8
Serina	3.3	3.2	4.0
Lisina	2.7	2.6	3.0
Leucina	2.6	2.4	2.8
Valina	2.3	2.0	2.2
Treonina	1.8	1.7	2.9
Fenilalanina	1.3	1.3	1.5
Isoleucina	1.1	1.2	1.2
Hidroxilisina	0.7	0.7	0.9
Metionina	0.5	0.5	0.6
Histidina	0.4	0.5	0.6
Omitina	0.2	0.6	0.0
Tirosina	0.2	0.1	0.5

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Muchos de estos aminoácidos, en los niveles indicados en la tabla de arriba, cuando son incorporados en un material de implante deben ser vigorosamente probados para detectar la presencia de cualquier efecto adverso o lateral en el sitio del implante. En otras palabras, la presencia de tales ácidos orgánicos puede fácilmente alterar el comportamiento esperado de curación del hueso de los fosfatos de calcio usados junto con ellos.

Un objeto de la presente invención es suministrar un método para preparar alfa- o beta- TCP, brucita (CaHPO_{4} \cdot 2H_{2}O), pirofosfato de calcio (Ca_{2}P_{2}O_{7}), o hidroxiapatita (Ca_{5}(PO_{4})_{3}(OH)) porosos o mezclas de ellos en la forma de segmentos o gránulos vía procesamiento con gelatina, que evita las desventajas del arte previo arriba menciona-
das.

Sobre estudios futuros de la especificación y de las reivindicaciones adjuntas, futuros objetivos y ventajas de esta invención comenzarán a ser evidentes para aquellos expertos en el arte.

Estos objetivos son logrados por un método de preparación de alfa- o beta-TCP, brucita (CaHPO_{4} \cdot 2H_{2}O), pirofosfato de calcio (Ca_{2}P_{2}O_{7}), o hidroxiapatita (Ca_{5}(PO_{4})_{3}(OH)) porosos o mezclas de ellos en la forma de segmentos o gránulos vía procesamiento con gelatina caracterizado en que el método comprende los pasos de:

a): mezclado de polvo de cemento de auto-fijación de fosfato de calcio y polvo de gelatina en una relación 3: 0.25 a 1.

b): adición de solución de Na_{2}HPO_{4} seguidapor la mezcla de la pasta formada.

c): puesta de la pasta formada en una jeringa inmediatamente.

d): retiro de los segmentos de la jeringa después de unos pocos minutos.

e): puesta de los segmentos, después de ser removidos de la jeringa, directamente en agua destilada a 37ºC por unos pocos días para disolver la gelatina y para formar poros interconectados.

f): tratamiento térmico para quemar todo el material orgánico o volátil, seguido por enfriamiento sucesivo a temperatura ambiente.

g): triturado opcional de los segmentos sinterizados calcinados y luego tamizado para obtener gránulos porosos.

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Descripción detallada de la invención

a): Síntesis química de polvo de \alpha-TCP (en donde TCP es Ca_{3}(PO_{4})_{2} con una relación molar Ca/P de 1.50).

b): Síntesis química de polvo de \beta-TCP.

c): Síntesis química de polvo de mezclas "bi-fásicas" de HA y \alpha-TCP (en donde HA es Ca_{5}(PO_{4})_{3}(OH) con una relación molar Ca/P en el rango de 1.51 a 1.65.

d): Síntesis química de polvo DCPD (dihidrato de fosfato dicálcico, CaHPO_{4}\cdot2H_{2}O con relación Ca/P = 1.00).

e): Polvo DCPA (fosfato dicálcico anhidro, CaHPO_{4} con relación Ca/P = 1.00 obtenido por calentamiento de polvos de DCPD (del ítem "d" de arriba) a 120ºC).

f): Síntesis química de polvo ACP (fosfato de calcio amorfo, con la relación Ca/P siendo variable a través del rango de 0.8 a 1.60).

Los polvos de fosfato de calcio arriba mencionados cuando se mezclan entre sí en relaciones apropiadas producirán cementos de fosfato de calcio auto-fijados. La mezcla de relaciones diferentes de los polvos listados arriba dará al usuario una libertad en el ajuste de la relación molar Ca/P del cuerpo del polvo final. Algunos de estos polvos no son cementos auto-fijados por sí mismos, pero al mezclar uno con otro comienzan a serlo. El uso de formulaciones de cemento de fosfato de calcio auto-fijado, como material de arranque, provee la habilidad única para impartir fácilmente cualquier forma deseada al producto final, que no estará justamente restringida a la forma de pequeños cilindros/segmentos.

Siguiendo la tabla, por ejemplo, se explicará el orden y los porcentajes de los polvos individuales para producir cementos auto-fijados:

Polvo	Relación de mezcla (fracción de peso)	Rango de la relación
		Ca/P por ser obtenido
1	A	1	1.50
2	A + B	¼ B + ¾ A	1.50
3	C	0.05 HA + 0.95 \alpha-TCP	1.54 - 1.55
4	C + D	¾ C + ¼ D	1.39
5	A + C + CaCO3	0.63 + 0.02 + 0.25 + 0.10	1.51 - 1.52
6	F + D	0.60 a 0.80 F + 0.40 a 0.20 D	1.00 a 1.50

Cada uno de estos 6 polvos dados en la tabla de arriba se pueden tomar como cemento de fosfato de calcio auto-fijado, y entonces estos polvos serán mezclados con las cantidades apropiadas de gelatina (Merck KGaA, polvo de gelatina grado alimenticio, Cat. No. 104078) mediante molino de bolas o mediante mezclado manual en un mortero de ágata con un mango de ágata.

Hay 2 posibilidades del proceso desde este punto en delante:

1.): Si el segmento formado necesita futura maquinación (i.e. cortado, rebanado, perforado, etc.), el segmento debe ser guardado seco a temperatura ambiente por alrededor de 2 días. Después de 2 días el segmento alcanza una resistencia a la compresión de alrededor de 20 APA, y puede ser maquinado.

2.): Si el segmento no requiere maquinación alguna, se puede colocar directamente en agua destilada a 37ºC, por 2 días, después de ser retirado de la jeringa.

La segunda ruta es la más preferida, puesto que el "embebido en agua" disolverá la gelatina y formará poros interconectados. Los aminoácidos formados durante la disolución del componente gelatina también resultará en disolución local (al nivel de micrones) de la matriz de fosfato de calcio, y creará un circuito comunicante de microporos alrededor de macroporos generados por la lixiviación de las partículas de gelatina. Los tamaños de los macroporos formados esen-
cialmente dependen del tamaño de partícula inicial del polvo de gelatina usado, que era de alrededor de 250 a 400 \mum.

Después de la elección apropiada de una de las posibilidades mencionadas arriba (dictada por las especificaciones del producto, esto es, rebanadas, agujeros por ser taladrados, ángulos oblicuos en una esquina del segmento, etc.), ambos tipos de muestras recibirán el mismo tratamiento térmico para extinguir todo el material orgánico volátil.

Cuando es calentado sólo en el aire, se volatiliza la gelatina totalmente alrededor de 750ºC. Sin embargo, cuando se logra la extinción total de la gelatina a tal temperatura, el esqueleto poroso remanente de fosfato de calcio no tiene la estabilidad mecánica requerida para ser manipulado, y por tal razón la temperatura del tratamiento térmico debe ser empujada hacia la temperatura de sinterización del compuesto de fosfato de calcio bajo consideración. En el caso del material de este ejemplo, la temperatura de sinterización para el TCP es de 1200ºC.

Los segmentos secados a 37ºC antes del tratamiento térmico fueron colocados dentro de una cámara de calentamiento eléctrica de un horno sobre placas planas de Al_{2}O_{3}, y luego calentado desde temperatura ambiente hasta 1200ºC en 500 minutos, calado a 1200ºC por 360 minutos seguido por enfriamiento hasta temperatura ambiente. En este punto aumentaron 2 ó más veces las posibilidades para el productor, si los segmentos fueron enfriados de 1200º a 1000º en 10 minutos, la forma polimórfica de alta temperatura del TCP puede ser bajada a temperatura ambiente, y el producto consistirá en una fase simple de \alpha-TCP, y si los segmentos fueron enfriados lentamente dentro del horno (desde 1200ºC hasta temperatura ambiente en 6 horas) entonces la muestras serán de \beta-TCP de fase simple. Velocidades intermedias de enfriado (esto es, entre aquéllas del enfriamiento y el enfriamiento lento, por ejemplo, enfriamiento de 1200º hasta 1000ºC en una hora) resultarán en la formación de materiales TCP bi-fásicos (esto es, mezclas casi equimolares de fases \alpha y \beta). Puesto que la forma beta es mas resorbible que la forma alfa, control que se ganará (en términos de regímenes de tratamiento térmico utilizados) sobre la relación de mezclado de estas dos fases en el producto final y proveerá una herramienta muy útil en la definición de las velocidades de resorción en vivo de estos segmentos.

El polvo de gelatina es mezclado preferiblemente con polvos de fosfato de calcio en una relación de mezclado de 0.25 a 1:3, más preferiblemente 0.7 a 1:3.

El rango mas preferido de total porosidad que será logrado (sin la destrucción del segmento cilíndrico o cualquier otra forma geométrica intencional inicial) es 35 a 50%.

Similarmente, la distribución de tamaño de partícula inicial poseída por el polvo de gelatina (porcina) afecta fuertemente los tamaños de los macroporos que serán logrados en los productos finales. El polvo de gelatina usado tiene 45% de partículas secas en el rango de 250 a 700 \mum (observándose un tamaño promedio de partícula en este rango de alrededor de 400 \mum), y el resto eran menores a 250 \mum. El promedio de los macroporos observados en los productos calcinados estaba en el rango de 300 a 400 \mum, mientras que el promedio de los microporos se observó en el rango de 3 a 5 \mum. Todos los macroporos estaban conectados entre sí con los microporos. Un cemento de auto-fijación es una mezcla especial (o apropiada) de más de un componente (excepto el \alpha-TCP que es por sí mismo un cemento de auto-fijación de baja resistencia) de compuestos de fosfato de calcio para ser seleccionados, ya sea de un sistema binario CaO-P_{2}O_{5} o de un sistema ternario CaO-P_{2}O_{5}-H_{2}O que se comienza a fijar cuando es mezclado con una pequeña cantidad de agua pura (y más preferiblemente, cuando es mezclado con una pequeña cantidad de agua que contiene pequeñas cantidades (1 a 4% en peso) de un compuesto de fosfato básico, tal como Na_{2}HPO_{4}.

Los segmentos son preferiblemente cilindros con diámetros variables dentro del rango de 0.5 a 2.5 cm., más preferiblemente de 1 cm. de diámetro, y con una altura de 1 a 4 cm.

Los gránulos son partículas de forma irregular con una distribución de tamaño de granulo fácilmente ajustable (logrado mediante tamizado) en el rango de 0.5 a 5 mm.

La invención es descrita en detalle abajo en términos de los siguientes ejemplos de trabajo.

En los ejemplos previos y en los siguientes, todas las temperaturas son expuestas sin corregir en grados Celsius; y, sólo si se indica de otra manera, todas las partes y porcentajes son por peso.

Ejemplo 1 Producción de segmentos porosos de Ca_{3}(PO_{4})_{2}: ("moldeo por inyección")

30 gramos de polvo de \alpha-TCP (polvo A) y 10 gramos de polvo de gelatina fueron mezclados en una botella plástica con un molino Turbula por 1 hora. Luego, una porción de 4.0 gramos de esta mezcla fue colocada dentro de un mortero de ágata. 2.5 mL de solución acuosa del 3% de solución de Na_{2}HPO_{4}\cdot2H_{2}O (o 2.5 mL de solución al 2% de Na_{2}HPO_{4}\cdot2H_{2}O) fueron adicionados al mortero con una pipeta, seguido por el mezclado de la pasta formada con un mango de ágata por 30 segundos. La pasta formada (principalmente con la reacción química inmediata que tiene lugar entre la solución de fijado (pH >9) y la gelatina) fue colocada inmediatamente dentro de una jeringa de 5 mL por alrededor de 2 minutos después del mezclado del polvo y de la solución de fijado descrita arriba, y el segmento fue sacado de la jeringa después de 10 minutos. El procedimiento descrito aquí puede ser llamado como el moldeo por inyección de una pasta viscosa de mezclas de fosfato de calcio+gelatina. El molde por lo tanto puede tener cualquier forma geométrica deseada.

Hay 2 posibilidades en el proceso desde este punto hacia delante:

1.): Si el segmento formado necesita maquinado posterior (esto es, cortado, rebanado, perforado, etc.), el segmento debe ser guardado seco a temperatura ambiente por alrededor de 2 días. Al cabo de 2 días el segmento alcanza una resistencia de compresión de alrededor de 20 APA y entonces puede ser maquinado.

2.): Si el segmento no requiere maquinado alguno, puede ser colocado directamente en agua destilada a 37ºC, por 2 días, después de ser sacado de la jeringa.

La segunda ruta es la más preferida.

Luego, sigue el tratamiento térmico para quemar todos los compuestos orgánicos o volátiles. Cuando se calienta solo en el aire, la gelatina se volatiliza totalmente cerca de los 750ºC. La temperatura del tratamiento térmico debe ser llevada hasta la temperatura de sinterización (esto es, para TCP = 1200ºC).

Los segmentos secos a 37ºC antes del tratamiento térmico fueron colocados dentro de una cámara calentada eléctricamente de un horno sobre placas planas de Al_{2}O_{3}, y fueron calentadas entonces desde la temperatura ambiente hasta 1200ºC en 500 minutos, caladas a 1200ºC por 360 minutos, seguido por enfriamiento a temperatura ambiente. En este punto surgen dos o más posibilidades para el productor, si los segmentos fueron enfriados de 1200 a 1000ºC en 10 minutos, la forma polimórfica a alta temperatura del TCP puede ser llevada a temperatura ambiente, y el producto consistirá en \alpha-TCP de fase simple, y si los segmentos fueron enfriados lentamente dentro del horno (de 1200ºC hasta temperatura ambiente en 6 horas), entonces las muestras serán de \beta-TCP de fase simple. Las velocidades de enfriamiento intermedio (esto es, aquéllas entre el enfriamiento y el enfriamiento lento, por ejemplo, enfriamiento de 1200º hasta 1000ºC en 1 hora) resultará en la formación de materiales de TCP bi-básicos.

Ejemplo 2 Producción de gránulos Porosos

Los segmentos sinterizados y calcinados son machacados, y luego tamizados con una serie de tamices con aperturas de 5 mm, 2.8 mm, 1.25 mm y 1 mm. Los gránulos formados de esta manera poseen formas irregulares. Sin embargo, el tamizado prolongado tiene la tendencia comprobada a redondear las esquinas agudas de los gránulos.

Ejemplo 3 Evaluación de la porosidad y la distribución de tamaño de poro en segmentos o gránulos

La porosidad total en los segmentos o gránulos producidos está directamente determinada por las mediciones de densidad, basadas en una técnica de absorción gaseosa. La densidad teórica de los compuestos de fosfato de calcio es bien conocida y solamente varía ligeramente de uno a otro en el rango de 3.1 a 3.2 g/cm^{3}. Densidades medidas experimentalmente de cada muestra son divididas por la densidad teórica de la fase específica que comprende la muestra de que estaba compuesta, y multiplicada por 100. El número resultante, cuando se resta de 100, da la porosidad total en las muestras. El porcentaje de porosidad total es entonces reportado como un promedio estadístico para todas las muestras de la tanda. Las mediciones de tamaño de poro fueron realizadas mediante el uso de microscopía electrónica de barrido (SEM) en muestras recubiertas de Au-Pd (20-50 ángstrom). Los tamaños de macroporo y microporo son medidos entonces directamente en las fotomicrografías ampliadas. Las mediciones de densidad y el análisis SEM fueron realizados en los gránulos y en los segmentos. El triturado de los segmentos para formar los gránulos no cambia la distribución de tamaño de poro en los gránulos (comparado con los segmentos madre).

Ejemplo 4 Control de la porosidad y la distribución de tamaño de poro en segmentos y gránulos

La cantidad de polvo de gelatina inicialmente mezclada con los polvos de fosfato de calcio influye fuertemente en la porosidad total de los productos finales. El polvo de gelatina fue más preferible para ser mezclado con 3 gramos de polvo de fosfato de calcio en el rango de 0.25 a 1 g. Cuando la cantidad de gelatina fue aumentada hasta 1 g (hasta 2 g), el embebido consecutivo de los segmentos formados, en agua, conduce a la pérdida de la forma adquirida. El rango más preferido de adición de gelatina a 3 g de fosfatos de calcio es 0.7 a 1 g. El rango más preferido de porosidad total para ser alcanzada por esta técnica (sin la destrucción de los segmentos cilíndricos o cualquier otra forma geométrica intencionalmente dada al principio) es 35 a 50%. Los poros interconectados son formados dinámicamente dentro de la primera media hora durante el embebido de las formas en agua. Las formas no deben ser guardadas en agua por más de 3 horas, con el objetivo de no destruir sus formas. La porción sin disolver de la gelatina es removida durante el paso de calcinación/sinterización.

Ejemplo 5 Producción de segmentos porosos con una mezcla de fase de Ca_{2}P_{2}O_{7} y Ca_{3}(PO_{4})_{2}

22.47 gramos del polvo C (una mezcla bi-fásica (95%-5%) de \alpha-TCP e hidroxiapatita de calcio, HA), 7.53 g del polvo D (CaHPO_{4}\cdot2H_{2}O) y 10 gramosde polvo de gelatina fueron mezclados en una botella plástica en un molino Turbula por 1 hora. Luego, una porción de 4.0 gramos de esta mezcla se colocó dentro de un mortero de ágata. 2.5 mL de una solución acuosa al 3% de Na_{2}HPO_{4}\cdot2H_{2}O (o 2.75 mL de una solución acuosa al 2% de Na_{2}HPO_{4}\cdot2H_{2}O) fueron adicionados al mortero con una pipeta, seguido por el mezclado de la pasta formada con un mango por 30 segundos. La pasta formada (principalmente con la reacción química inmediata que tiene lugar entre la solución de ajuste básica (pH>9) y la gelatina) fue inmediatamente colocada en una jeringa de 5 mL por alrededor de 2 minutos después del mezclado del polvo y la solución de ajuste descrita arriba, y los segmentos fueron retirados de la jeringa después de 10 minutos. Los segmentos formados fueron embebidos en agua destilada a 37ºC por 2 días, seguido por el secado en la noche a 60ºC. Los segmentos producidos de esta manera fueron entonces calentados en una atmósfera de aire a 1250ºC en 500 minutos, mantenidos a esta temperatura por 6 horas, y luego enfriados a temperatura ambiente dentro de una cámara de calentamiento eléctrica de un horno por 6 horas. El análisis de difracción de rayos-X realizado a las muestras indicó la presencia de 30 a 35% de Ca_{2}P_{2}O_{7} y 65 a 70% de \beta-TCP. Debido a la relación molar Ca/P de 1.39 utilizada en la mezcla en polvo de arranque, se espera que estos segmentos porosos muestren unas mejores características de resorción comparados con los realizados solamente con TCP. Los gránulos de este material fueron fácilmente preparados triturando y tamizando el de arriba.

Claims

1. Un método de preparación de fosfato tricálcico alfa o beta, brucita (CaHPO_{4} \cdot 2H_{2}O), pirofosfato de calcio (Ca_{2}P_{2}O_{7}), o hidroxiapatita (Ca_{5}(PO_{4})_{3}(OH)) o mezclas de ellos en la forma de segmentos o gránulos caracterizado porque el método comprende los pasos de:

a): mezclado de cemento de auto-fijación de fosfato de calcio y polvo de gelatina en una relación de 3:0.25 a 1.

b): adición de solución de Na_{2}HPO_{4} seguida por el mezclado de la pasta formada

c): puesta de la pasta formada inmediatamente dentro de una jeringa.

d): retiro de los segmentos de la jeringa después de unos pocos minutos.

e): puesta de los segmentos, después de sacarlos de la jeringa, directamente en agua destilada a 37ºC por unos pocos días para disolver la gelatina y formar poros interconectados.

f): tratamiento térmico para la extinción de todo el material orgánico o volátil seguido por un enfriamiento sucesivo a temperatura ambiente.

g): trituración opcional de los segmentos sinterizados y calcinados y luego tamizado para obtener gránulos porosos.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el método comprende los pasos de:

desde a) hasta g) de acuerdo con la reivindicación 1 y adicionalmente después del paso d)

d_{1}): mantener secos los segmentos formados a temperatura ambiente por cerca de 2 días para posterior maquinado.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes caracterizado porque la relación de mezclado de acuerdo al paso a) es 3:0.7 a 1.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque de acuerdo al paso f) la temperatura del tratamiento térmico es incrementada hasta la temperatura de sinterización del compuesto de fosfato de calcio respectivo.