ES2935496T3 - Material compuesto, implante que lo comprende, uso del material compuesto y método para preparar un dispositivo médico - Google Patents

Abstract

La presente solicitud proporciona un material compuesto que comprende magnesio biorreabsorbible o aleación de magnesio incrustado en una matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, y un implante biorreabsorbible que comprende el material compuesto. La presente solicitud también proporciona el uso del material compuesto y un método para preparar un dispositivo médico de una parte del mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Material compuesto, implante que lo comprende, uso del material compuesto y método para preparar un dispositivo médico

Campo de la solicitud

La presente solicitud se refiere a un material compuesto biorreabsorbible que comprende magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible incrustado en una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio, y un implante biorreabsorbible que comprende el material compuesto biorreabsorbible.

La presente solicitud también se refiere al uso del material compuesto biorreabsorbible y a un método para preparar un dispositivo médico de una parte del mismo.

Antecedentes

Para las aplicaciones ortopédicas, los biomateriales actuales, tales como el titanio y sus aleaciones, el acero inoxidable y el Co-Cr, son los materiales de implantes metálicos preferidos, son relativamente inertes en el cuerpo, lo que significa que muestra poca respuesta del huésped, positiva o negativa, y no están diseñados para degradarse de forma segura en el cuerpo. Sin embargo, todas las aleaciones de metal implantadas quirúrgicamente sufren alguna degradación electroquímica debido al entorno complejo y corrosivo del cuerpo. Combinado con el desgaste significativo que puede ocurrir en las aplicaciones que soportan carga, las partículas del implante pueden liberarse en los tejidos circundantes, que provocan incomodidad y posibles riesgos de salud. Además, este desgaste y corrosión puede llevar a la necesidad de un segundo implante durante la vida del paciente. Aunque el material a granel puede considerarse bioinerte, la forma en que las partículas se metabolizan dentro del cuerpo puede provocar una inflamación aguda y, finalmente, el fallo del implante. Además, sus propiedades mecánicas generalmente no coinciden con las de los huesos, es decir, la resistencia y la rigidez de estos metales son mucho más altas que las del hueso cortical y, en consecuencia, muchas veces conducen a eventos adversos relacionados con los fenómenos de protección contra el estrés. La protección contra el estrés es un efecto adverso a largo plazo que conduce a una disminución de la resistencia ósea. El implante de metal tiene una rigidez mucho mayor que el hueso y, por lo tanto, es menos probable que se deforme bajo las actividades de soporte de carga. Mediante la absorción de la mayor parte de la carga, el implante reduce la fuerza mecánica transmitida al hueso mismo. Dado que el hueso requiere una estimulación mecánica continua para remodelarse y volver a crecer, un sitio de implante protegido contra el estrés perderá gradualmente densidad ósea, lo que se conoce como reabsorción ósea; este fenómeno es especialmente frecuente en el fémur proximal medial, conocido como región calcar. Esta disminución de la densidad ósea puede provocar un aflojamiento aséptico y la migración del vástago, así como también fracturas periprotésicas. Además, los polímeros para aplicaciones ortopédicas generalmente no ofrecen suficiente resistencia mecánica para tales aplicaciones y, frecuentemente, se asocian con "reacción de cuerpo extraño". Adicionalmente, los polímeros biorreabsorbibles se degradan por hidrólisis y puede crearse un ambiente de pH ácido que puede mejorar la génesis de osteoclastos en detrimento de la génesis de osteoblastos [Arnett 2008]. El campo requiere nuevos biomateriales para resolver los problemas antes mencionados.

El campo de los biomateriales está en constante expansión y evolución, por lo que incluso definir el término "biomaterial" no es una tarea sencilla. En los años 80, el Instituto Nacional Estadounidense de Salud (NIH) propuso la siguiente definición: “cualquier sustancia (que no sea un fármaco) o combinación de sustancias, de origen sintético o natural, que pueda usarse durante cualquier período de tiempo, como un todo o como parte de un sistema que trata, aumenta o reemplaza cualquier tejido, órgano o función del cuerpo". La evolución de la definición de 'biomaterial' está estrechamente ligada al desarrollo de los propios biomateriales. La primera generación de biomateriales se diseñó principalmente para satisfacer los requisitos mecánicos, químicos y físicos de sus aplicaciones, con respuestas tóxicas mínimas. Sin embargo, los biomateriales no son inertes, y una mayor comprensión de la toxicidad de los materiales condujo a la demanda de una mayor biocompatibilidad. Por ejemplo, el titanio y sus aleaciones son uno de los biomateriales más comúnmente usados para aplicaciones ortopédicas. El efecto negativo de la protección contra el estrés continúa disminuyendo la calidad del hueso, también después de que el hueso se haya curado, siempre que el implante rígido esté presente. Además, durante la vida útil del implante se producen restos de desgaste que podrían inducir osteólisis, una de las principales causas del aflojamiento aséptico de los implantes ortopédicos. Se han desarrollado aleaciones y se ha empleado una amplia variedad de tratamientos superficiales para superar estos inconvenientes. Además, la noción de "reacción a cuerpo extraño" (etapa tardía de la inflamación y las reacciones de la cicatrización de la herida que conducen a la encapsulación del implante), así como también el concepto de osteointegración u osteoinducción, enfatizó la necesidad de una comprensión más profunda de la interacción entre los biomateriales y los tejidos circundantes vivos. Los esfuerzos de investigación combinados llevaron al desarrollo de una segunda generación de biomateriales que pueden dividirse en dos clases: (1) "reabsorbibles", lo que significa que deben ser capaces de mantener la integridad mecánica hasta que el tejido recupere su propia estabilidad, y luego ser absorbidos por el cuerpo, y (2) "bioactivos", es decir, capaces de provocar una respuesta específica dl tejido o de reforzar el contacto íntimo entre el implante y el tejido óseo. Los fosfatos de calcio o vidrio bioactivos (por ejemplo, hidroxiapatita) como cerámica o como recubrimientos metálicos, injertos de péptidos o fosfolípidos en superficies metálicas o estructuras porosas, y el desarrollo de polímeros reabsorbibles tales como el quitosano y la polilactida son algunas de las estrategias que se han usado. La tercera generación más nueva de biomateriales (materiales "inteligentes") tiene como objetivo combinar la bioactividad y la biodegradabilidad, es decir, la biorreabsorción y debe provocar respuestas celulares específicas a nivel molecular).

Los materiales compuestos bioactivos pueden estar presentes como sistemas tanto sólidos como porosos con la fase bioactiva incorporada como relleno o refuerzo en la matriz polimérica biorreabsorbible. Es posible obtener estructuras compuestas de alta resistencia para la regeneración de hueso humano en los sitios de carga. Sin embargo, con respecto a sus propiedades mecánicas en comparación con el hueso cortical humano, los compuestos convencionales de polímero/vidrio han revelado una rigidez y un módulo de flexión y una retención de la resistencia insuficientes para soportar la carga durante el período de curación del hueso en aplicaciones que soportan verdaderamente carga, tales como clavos intramedulares o jaulas espinales. El documento WO2008092192 describe dispositivos implantables que comprenden una o más capas que comprenden un polímero biodegradable biocompatible que puede reforzarse con tejidos de vidrio bioactivo biaxial, y capas adicionales formadas a partir de un metal bioabsorbible o una aleación metálica que incluye aleaciones de magnesio.

Existe la necesidad de biomateriales de tercera generación que puedan proporcionar implantes biorreabsorbibles, que tienen propiedades mecánicas más similares a las de los huesos.

Resumen

La invención se define mediante las reivindicaciones. Cualquier materia que quede fuera del alcance de las reivindicaciones se proporciona solo con propósitos informativos.

Sorprendentemente, ahora se ha descubierto que la combinación de magnesio biorreabsorbible o aleaciones de magnesio con una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible es decir que forma un compuesto híbrido biorreabsorbible, los principales inconvenientes en las propiedades mecánicas, como se presenta en la técnica anterior, de ambos materiales pueden superarse y, además, la velocidad de corrosión del magnesio puede controlarse mediante una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible. El material compuesto híbrido biorreabsorbible de magnesio biorreabsorbible o aleaciones de magnesio con matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible puede cumplir los requisitos de los biomateriales de tercera generación en el campo médico para la ingeniería de tejidos de carga. Es posible obtener productos médicos que tengan las propiedades y el comportamiento deseados.

Por ejemplo, los productos pueden disponerse para que se deterioren de forma controlada, tal como durante un período de tiempo predefinido, en un cuerpo, y los productos de degradación pueden bioabsorberse.

Además, las propiedades mecánicas de los productos son adecuadas para usos médicos.

De acuerdo con la invención, la presente solicitud proporciona un material compuesto biorreabsorbible que comprende magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en forma de refuerzo incrustado en una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, en donde la cantidad de magnesio o aleación de magnesio en el material compuesto es 10-90 % en peso del peso total del material compuesto.

La presente solicitud también proporciona un implante biorreabsorbible que comprende el material compuesto biorreabsorbible.

La presente solicitud también proporciona el uso del material compuesto biorreabsorbible en la fabricación de un dispositivo médico, tal como un implante.

La presente solicitud también proporciona un método para preparar un dispositivo médico o una parte del mismo, que comprende el método - proporcionar una forma de refuerzo de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible, proporcionar fibras de vidrio biorreabsorbibles en una matriz polimérica biorreabsorbible y combinarlas para formar un material compuesto biorreabsorbible que comprende magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en una forma de refuerzo incrustada en una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, en donde la cantidad de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en el material compuesto es del 10-90 % en peso del peso total del material compuesto,

- proporcionar uno o más dispositivos de procesamiento,

- procesar el material compuesto con el dispositivo de procesamiento a un dispositivo médico o una parte del mismo.

Las modalidades principales se caracterizan en las reivindicaciones independientes. Varias modalidades se describen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra un ejemplo esquemático de una varilla redonda de material compuesto híbrido obtenido por el mecanizado de una varilla de aleación de magnesio y la varilla de PLDLA reforzada unidireccionalmente con fibra de vidrio biorreabsorbible.

La Figura 2 muestra un ejemplo esquemático de una varilla redonda de material compuesto híbrido obtenido mediante el embobinado de cinta de fibra de vidrio biorreabsorbible alrededor de una varilla de aleación de magnesio.

Descripción detallada

En esta descripción, si se proporcionan intervalos numéricos, los intervalos incluyen también los valores superior e inferior. El término abierto "comprende" también incluye un término cerrado "que consiste de" como una opción. La presente solicitud se refiere generalmente a compuestos híbridos biorreabsorbibles y, más particularmente, a un compuesto híbrido de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible con matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio que tiene una solubilidad o descomposición en agua o medio fisiológico para permitir la degradación y/o reciclabilidad del compuesto en un entorno natural

A menos que se defina de cualquier otra manera, todos los términos técnicos y científicos usados en la presente descripción tienen el mismo significado que el conocido comúnmente por el experto en la técnica a la que pertenece la invención.

En esta descripción, excepto donde el contexto lo requiera de cualquier otra manera, las palabras "comprender", "comprende" y "que comprende" significan "incluir", "incluye" y "que incluye", respectivamente. Es decir, cuando la invención se describe o define como que comprende características específicas, varias modalidades de la misma invención también pueden incluir características adicionales.

Las frases "por ciento en peso" y "en peso" o "% en peso", como se usa en la presente, pretenden definirse como el por ciento en peso de la composición total expresada, a menos que se indique explícitamente de cualquier otra manera. Adicionalmente, como se usa en la presente, los términos "por ciento en peso" y "por ciento por peso" pueden usarse indistintamente y pretenden indicar el por ciento en peso (o porcentaje en peso) basado en la composición total expresada.

El término "biorreabsorbible" se refiere a un material que, en contacto con el entorno natural, tal como tejidos biológicos y/o fluidos fisiológicos, después de su colocación, se degradará, reabsorberá y/o absorberá en el medio ambiente manteniendo sus propiedades mecánicas durante un determinado período de tiempo.

Los términos "biorreabsorbible", "biodegradable", "biosoluble", "bioabsorbible", biocorredible y "bioerosionable" con o sin el prefijo "bio" pueden usarse de manera intercambiable en la presente descripción.

Los términos "fibra de vidrio biorreabsorbible", "fibra biorreabsorbible", "fibra de biovidrio", "fibra de vidrio de vida útil controlada", "fibra de vidrio alterable", "fibra de vidrio" y "fibra" pueden usarse de manera intercambiable en la presente descripción.

El término descomponibilidad se define aquí como (biología) para descomponer (materia orgánica) o (de materia orgánica) para ser descompuesto física y químicamente por la acción bacteriana o fúngica; (química) descomponer o hacer que se descompongan en compuestos químicos más simples o descomponer o separar en partes constituyentes. El "compuesto híbrido" se define de modo que el material compuesto híbrido se fabrica u obtiene mediante la combinación de dos o más tipos diferentes de refuerzo con una sola matriz polimérica, donde la matriz polimérica puede ser continua o discontinua y contener uno o más polímeros.

La presente solicitud se refiere generalmente a compuestos híbridos biorreabsorbibles, y más particularmente, a compuestos biorreabsorbibles de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible con matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible que tiene una solubilidad y/o descomposición en agua o medio fisiológico para permitir la degradación y/o reciclabilidad del compuesto en un entorno natural.

En la presente descripción y en lo adelante "opcional" u "opcionalmente" indica que el evento o circunstancia descrito subsecuentemente puede producirse, pero no es necesario que se produzca, y que la descripción incluye los casos donde el evento o circunstancia se produce y los casos en los que no se produce. "Comprende" o "que comprende" indica que el conjunto descrito puede subsecuentemente, pero no necesariamente, incluir otros elementos.

La presente solicitud se refiere a materiales compuestos biorreabsorbibles que contienen magnesio y al producto que contiene o que comprende el material compuesto, que incluye los implantes y otros objetos. Los principales beneficios de los implantes son (1) la evitación de una segunda cirugía o de revisión, por lo tanto, la disminución de la morbilidad del paciente, el riesgo de que se desarrollen nuevos síntomas y los costos de atención médica, (2) soporte temporal durante la recuperación del tejido, (3) posible reparación inherente (es decir, osteoinducción) y (4) maleabilidad, que permite al cirujano dar forma al implante doblándolo de acuerdo con la anatomía y la forma del hueso antes de la inserción. Debido a la naturaleza metálica y plástica de la aleación de magnesio, la nueva forma permanecerá sin cambios durante el período de curación.

A pesar de la importante investigación reciente, ha habido desafíos en la técnica anterior para la implementación exitosa de materiales a base de magnesio en una variedad de aplicaciones. Muchos de estos desafíos están relacionados con la corrosión, ya sea la velocidad, la morfología o los productos, que ahora pueden resolverse de acuerdo con la invención actual del compuesto híbrido. Sin embargo, la presente solicitud proporciona un material compuesto híbrido con las ventajas mecánicas de un metal combinadas con las ventajas degradables y biológicas que presentan los polímeros y los biomateriales sintéticos.

En general, los materiales implantables de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible no están exentos de graves preocupaciones. El magnesio puro es incapaz de proporcionar las propiedades mecánicas y de corrosión necesarias para una amplia variedad de aplicaciones de implantes, aunque el Mg puro tiene un módulo de flexión de 45 GPa, mucho más cercano al del hueso cortical humano (15-20 GPa) que las aleaciones de Ti más comunes (110­ 120 GPa), pero el magnesio aún puede ser propenso a la protección contra el estrés. La principal preocupación del uso de magnesio como material de implante ha sido principalmente su resistencia mecánica a lo largo de su degradación, es decir, la retención de la resistencia y la propiedad inherente de producir gas hidrógeno mientras se degrada, lo que lleva a la formación de cavidades de gas in vivo, ambos relacionados con la corrosión del magnesio, es decir, la velocidad de reabsorción. Por lo tanto, se han considerado los posibles elementos de aleación y se han tratado de resolver las velocidades de corrosión, así como también las propiedades mecánicas adaptando diferentes factores, como la pureza del magnesio, la elección de los elementos de aleación, la microestructura del metal y la ruta de procesamiento del material. En la técnica anterior se ha sugerido un sistema de aleación potencial para el magnesio, especialmente para aplicaciones ortopédicas, para aumentar las propiedades mecánicas y de corrosión del magnesio. Los elementos de aleación más estudiados son las tierras raras (tales como el itrio y el gadolinio), el zirconio, el manganeso, el zinc, el calcio, el litio, el aluminio y el estroncio, entre otros. Los elementos de aleación, además del daño potencial de la evolución del hidrógeno y los productos de corrosión solubles (o insolubles), pueden contener nuevos elementos de toxicidad desconocida como la biocompatibilidad de las tierras raras, que sigue siendo un tema de debate. Sin embargo, incluso los elementos normalmente presentes en el cuerpo (por ejemplo, Zn, Ca y Mn) también pueden ser tóxicos si la velocidad de liberación es demasiado alta, ya que los niveles no pueden tratarse adecuadamente (por ejemplo, exceso de Mg en los riñones, gas hidrógeno en los tejidos blandos). Por lo tanto, se requiere una aleación de Mg verdaderamente biocompatible para evitar el uso de elementos de aleación tóxicos y garantizar una velocidad de liberación adecuada para otros elementos, incluso aquellos que se producen de forma natural.

La aleación puede mejorar aún más el comportamiento general de la corrosión, pero no cambia los problemas de corrosión galvánica si el magnesio está en contacto con otro metal y un electrolito y no puede usarse puro. Por lo tanto, es necesario desarrollar recubrimientos o modificaciones superficiales para disminuir las velocidades de degradación de varias aleaciones de Mg. Los recubrimientos para biomateriales, especialmente el magnesio biodegradable, tienen los mismos requisitos que los propios materiales base de ser biocompatibles y totalmente degradables. Este último punto es particularmente importante para comprender lo que ocurre durante el ciclo de vida del implante. En el caso del magnesio, los recubrimientos en sí mismos no pueden ser barreras perfectas contra la corrosión (que sería el objetivo de un sistema de recubrimiento sobre un material estructural). Para permitir que un implante de Mg se biodegrade, los recubrimientos deben, en alguna etapa, dejar de ser una barrera contra la corrosión, aunque pueden ser necesarios para proporcionar un método efectivo para reducir la velocidad de corrosión inicial del metal desnudo para que el tejido óseo circundante (en el caso de la ortopedia) pueden comenzar a formarse. Idealmente, el recubrimiento se degradaría gradualmente, lo que ayudaría a controlar el proceso general de corrosión sin dejar rastros dañinos. Existe una gran cantidad de posibles tecnologías de recubrimiento para biomateriales de Mg, que incluyen anodización, recubrimientos metal-metal, pulverización de plasma, deposición de vapor químico, deposición de capas atómicas, deposición de láser pulsado, deposición asistida por conjunto de iones, recubrimientos en solución, emulsión y suspensión, fosfato de calcio (CaP) deposición lograda por varios medios y los métodos bien conocidos de electrodeposición y recubrimiento de conversión. Además, el problema de la corrosión galvánica solo puede resolverse mediante sistemas de recubrimiento adecuados, pero los recubrimientos de conversión química tienen un grosor de solo unos pocos micrómetros y, por lo tanto, solo ofrecen una protección limitada.

Los presentes implantes biorreabsorbibles funcionales basados en magnesio y aleaciones de magnesio proporcionan los beneficios mecánicos de un metal combinados con las ventajas degradables y biológicas que presentan los polímeros y los biomateriales sintéticos. En el desarrollo de los materiales hubo desafíos en la implementación exitosa de materiales a base de magnesio en una variedad de aplicaciones en el cuerpo. Muchos de estos desafíos estaban relacionados con la corrosión, ya sea la velocidad, la morfología o los productos.

Los biomateriales de tercera generación descritos en la presente descripción se basan en la combinación de materiales inorgánicos bioactivos con polímeros biodegradables. Contienen materiales compuestos de polímero reforzado con fibra de vidrio biorreabsorbible, en los que tanto la fibra de vidrio como la matriz polimérica son degradables, es decir, biorreabsorbibles en un entorno natural, tal como la naturaleza o el cuerpo humano. Las fibras de vidrio pueden fabricarse a partir de vidrios biorreabsorbibles y biocompatibles, tales como los vidrios presentados en los documentos EP2243749B1, US5108957A, WO2012001449A1 y EP0802890B1.

Los vidrios biorreabsorbibles y bioactivos tienen la capacidad de reaccionar con fluidos fisiológicos que forman enlaces tenaces con el hueso a través de la formación de capas de hidroxiapatita similares a las del hueso que conducen a una interacción biológica efectiva y a la fijación del tejido óseo con la superficie del material. Además, en el caso de los vidrios bioactivos de silicato y fosfato, las reacciones en la superficie del material inducen la liberación y el intercambio de concentraciones críticas de iones solubles de Ca, P y Na, lo que puede conducir a respuestas intracelulares y extracelulares favorables que promueven la formación rápida de hueso. A lo largo de los años, se han desarrollado muchas composiciones de vidrio biorreabsorbible para que no contengan sodio o para que se incorporen elementos adicionales en la red de silicato o fosfato, tales como flúor, magnesio, estroncio, hierro, plata, boro, potasio, zinc, cobre, bario, litio o combinaciones de esos. Las técnicas de fabricación de vidrios bioactivos o fibras de vidrio incluyen métodos de fusión tradicionales y técnicas sol-gel. La característica típica común a todos los vidrios bioactivos, derivados de sol-gel o fundidos, es la capacidad de interactuar con el tejido vivo, en particular que forman fuertes enlaces con el hueso (y en algunos casos con el tejido blando, una propiedad comúnmente denominada biorreactividad o bioactividad, como se mencionó anteriormente. Para establecer la unión con el hueso, tal apatita biológicamente activa, debe formarse una capa superficial en la interfaz material/hueso. Por lo tanto, una de las bases de la propiedad de unión ósea de los vidrios bioactivos es la reactividad química en los fluidos corporales fisiológicos (in vitro e in vivo), lo que puede resultar en la formación de una capa de hidroxicarbonato apatita (HCA) a la que puede unirse el hueso. Brevemente, los procesos en la superficie del vidrio se caracterizan por la lixiviación/intercambio de iones, la disolución de la red de vidrio y la precipitación y el crecimiento de una capa superficial de apatito carbonatado (HCA) deficiente en calcio, mientras que las reacciones celulares incluyen la colonización, proliferación y diferenciación de células relevantes (huesos).

Los vidrios bioactivos presentados anteriormente muestran varias ventajas en comparación con otras cerámicas bioactivas, por ejemplo, hidroxiapatita sinterizada, en aplicaciones de ingeniería de tejidos. Los materiales compuestos de polímero/biocerámica representan una alternativa conveniente debido a la posibilidad de adaptar sus diversas propiedades (por ejemplo, comportamiento mecánico y estructural, cinética de degradación y grado de bioactividad). Los compuestos hechos de polímeros y biocerámicas pueden combinar las ventajas de sus componentes singulares. Los polímeros muestran generalmente alta ductilidad, dureza, formabilidad favorable, así como también procesabilidad y plasticidad. La fase de vidrio o vitrocerámica añade rigidez y resistencia mecánica al compuesto. En particular, los compuestos basados en polímeros biodegradables pueden ser útiles como materiales de ingeniería de tejido óseo porque esta combinación particular no requiere una cirugía de revisión para su eliminación ya que el hueso recién formado sustituye gradualmente al material implantado durante la degradación.

Material Compuesto

El material compuesto biorreabsorbible (híbrido) comprende magnesio biorreabsorbible (puro) o aleaciones de magnesio incrustadas con una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible. Puede comprender además un recubrimiento sobre la superficie del magnesio o aleación de magnesio, preferentemente para actuar como una capa de adhesión a la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible y/o para actuar como una capa adicional para ralentizar el desprendimiento de hidrógeno gaseoso. También puede actuar como una trampa de hidrógeno, lo que evita la liberación de hidrógeno de la estructura y/o puede mantener los productos de corrosión en la superficie de la aleación de magnesio que forman una capa inhibidora de la corrosión.

Por lo tanto, la presente solicitud proporciona materiales compuestos que son útiles como fijación estructural con fines de soporte de carga, que muestran propiedades mecánicas mejoradas como resultado de la estructura compuesta híbrida, a diferencia de los compuestos del estado de la técnica. De hecho, las desventajas de la técnica anterior se superan o al menos se minimizan con las soluciones de la presente solicitud, que proporciona materiales compuestos híbridos en donde el magnesio o la aleación de magnesio están incrustados con una matriz polimérica de fibra de vidrio biorreabsorbible.

La presente solicitud proporciona un material compuesto híbrido en el que los inconvenientes de los materiales de la técnica anterior se pueden minimizar o incluso eliminar, es decir, el compuesto conserva su resistencia y módulo in vivo, por ejemplo, durante un período de tiempo suficiente para la curación de una fractura ósea. De hecho, alta resistencia y módulo de flexión combinados con hueso cortical con buena retención de fuerza in vivo pueden lograrse mediante la combinación de dos refuerzos biorreabsorbibles, aleación de magnesio/magnesio y fibra de vidrio en una matriz polimérica biorreabsorbible. La resistencia mecánica como se usa aquí incluye resistencia a la flexión, resistencia a la torsión, resistencia al impacto, resistencia a la compresión y resistencia a la tracción. La presente solicitud proporciona un material compuesto híbrido, que es maleable, es decir, el cirujano puede moldear el implante doblándolo de acuerdo con la anatomía y la forma del hueso antes de insertarlo. Debido a la naturaleza metálica y plástica de los materiales compuestos híbridos, la nueva forma permanecerá sin cambios durante el período de curación.

La presente solicitud también proporciona métodos de preparación que permiten controlar la resistencia química y física y la estabilidad del material compuesto híbrido. La resistencia y la estabilidad del compuesto híbrido pueden modificarse al cambiar el sistema de aleación de magnesio, al cambiar el recubrimiento químico opcional sobre el magnesio o la aleación de magnesio, al cambiar la composición de la fibra de vidrio biorreabsorbible y/o al cambiar la matriz polimérica biorreabsorbible o mediante una combinación y relativa relación(es) de estos.

Una forma de modificar la resistencia y la estabilidad es usar magnesio o aleaciones de magnesio en diferentes formas, tal como una barra, una placa, un núcleo, un tubo o fibras u otra forma física o forma que aporte un efecto de refuerzo al compuesto híbrido e incrustado por Matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra biorreabsorbible. Otra forma es utilizar fibra de vidrio biorreabsorbible continua o discontinua en una matriz polimérica biorreabsorbible.

De acuerdo con una modalidad, el material compuesto híbrido comprende dos o más tipos de aleaciones de magnesio, cada tipo tiene una composición diferente, o comprende un segundo metal biorreabsorbible además del magnesio primario o aleaciones de magnesio tales como zinc o hierro, que incluyen sus aleaciones. Los metales, o tipos de metales, que pueden ser magnesio, aleación de magnesio u otro metal o aleación del mismo, pueden denominarse primer metal, segundo metal y, opcionalmente, tercer o más metales por número correlativo. Un segundo tipo de metal reabsorbible puede ser, por ejemplo, metal o aleación que tenga una mayor velocidad de reabsorción o diferentes propiedades mecánicas, que puede estar en forma de gránulos, esferas, bloques o fibras.

De acuerdo con una modalidad, el material compuesto híbrido comprende dos o más tipos de vidrios o fibras de vidrio reabsorbibles y biocompatibles, cada tipo tiene una composición, velocidad de reabsorción y/o bioactividad diferente. Los vasos, o tipos de vasos, pueden denominarse primer vaso, segundo vaso y, opcionalmente, tercero o más vasos por número correlativo. Un segundo tipo de vidrio puede ser, por ejemplo, un vidrio que tenga mayor bioactividad y velocidad de reabsorción. En el caso de una velocidad de reabsorción más rápida y una mayor bioactividad, la función principal no es la de reforzar el compuesto, sino ser un material más osteoconductor o antimicrobiano, lo que significa que promueve y facilita la cicatrización ósea, en forma de gránulos, fibras y/o polvo, tal como por ejemplo BonAlive® vidrio S53P4. Los diferentes tipos de vidrios pueden ser, por ejemplo, diferentes tipos seleccionados de vidrios biorreabsorbibles basados en sílice, fosfato, boro y magnesio.

El material compuesto también puede comprender dos o más tipos de polímeros biorreabsorbibles, dos o más tipos de recubrimientos químicos o recubrimiento/recubrimientos parciales, recubrimientos con patrón o recubrimientos con grosor variable, que proporcionan una velocidad de corrosión o un comportamiento de adhesión optimizados/programados específicos del diseño. Además, el material compuesto también puede comprender el vidrio en forma de dos o más grupos de fibras que tienen diferentes diámetros medios.

Los materiales compuestos descritos en la presente descripción pueden denominarse materiales compuestos híbridos. El término compuesto híbrido tal como se usa en esta descripción se refiere a materiales que son el resultado de una combinación de varias fases donde al menos dos elementos de refuerzo se integran en una matriz para mejorar las propiedades del compuesto, es decir, los compuestos híbridos se pueden definir como los materiales que comprenden o consisten en dos o más tipos de refuerzos incrustados en una sola matriz polimérica. La morfología, la naturaleza y la orientación de los componentes afectan significativamente la forma en que el material compuesto reacciona frente a las cargas externas. De hecho, las propiedades del compuesto están íntimamente ligadas a sus estructuras internas, que se rigen por las propiedades características de los elementos constitutivos del compuesto híbrido. Las propiedades mecánicas de los compuestos híbridos consisten en n (n > 2) fases de trabajo conjunto, que son muy importantes. Sin embargo, el comportamiento mecánico de los compuestos híbridos depende no solo del carácter de la matriz y los refuerzos, sino también de las propiedades de la interfaz entre estos componentes y la matriz, que deben tenerse en cuenta. Dado que los compuestos híbridos usan más de un tipo de refuerzo en la misma matriz; por lo tanto, la idea es obtener el efecto sinérgico de las propiedades de los refuerzos sobre las propiedades generales de los materiales compuestos. Con los compuestos híbridos puede ser posible tener un mayor control de las propiedades, que logran un balance más favorable entre las ventajas y desventajas inherentes a cualquier material compuesto. Además, el efecto híbrido positivo podría notarse en tales materiales, ya que la carga aún podría puentearse con el refuerzo circundante de alta elongación (magnesio o aleación de magnesio) tras la fractura de los refuerzos que tienen baja elongación (fibra de vidrio), lo que resulta en una mejora las propiedades mecánicas de los compuestos. De hecho, los compuestos híbridos pueden considerarse como la suma ponderada de los constituyentes individuales en los que se logrará un equilibrio de ventajas y desventajas de los constituyentes. Se identifica que las ventajas de un refuerzo podrían complementar las desventajas de otro refuerzo a través de la hibridación como, de acuerdo con esta invención, el magnesio o las aleaciones de magnesio con mayor rigidez y módulo de flexión complementan la rigidez de la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible y el módulo de flexión. De manera similar, la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible complementa las propiedades de resistencia del magnesio y la aleación de magnesio. Por lo tanto, el compuesto híbrido hecho de magnesio o aleación de magnesio y matriz reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible produce una resistencia, rigidez y módulo óptimos, lo que se requiere de un implante o material estructural que soporta carga.

Las propiedades de un compuesto híbrido pueden verse influenciadas por la orientación de los refuerzos, el contenido y la longitud del refuerzo, los patrones de estratificación de los dos refuerzos, sus capacidades de entremezclado, la interfaz refuerzo-matriz y también la tensión de falla de los refuerzos individuales.

De acuerdo con una modalidad, el material compuesto híbrido tiene una resistencia a la flexión de 200-1500 MPa, y con mayor preferencia 300-800 MPa o 300-500 MPa, y con la máxima preferencia 400-500 MPa medida según ISO 178:2019 o ASTM D790-17.

De acuerdo con otra modalidad, el material compuesto híbrido tiene un módulo de flexión de 20-40 GPa, con mayor preferencia de 25-35 GPa y con la máxima preferencia de aproximadamente 30 GPa medido según ISO 178:2019 o ASTM D790-17.

De acuerdo con otra modalidad, el material compuesto híbrido tiene una resistencia al cizallamiento de 4000-5000 N, y con mayor preferencia 4200-4800 N, medida por el método 340A-B de BS 2782-3 (velocidad de 10 mm/min). El compuesto híbrido puede retener al menos el 60 % de sus propiedades mecánicas en condiciones fisiológicas (in vitro, temperatura 37 °C) al menos durante 3 meses, preferentemente durante 4-5 meses y con la máxima preferencia durante 6 meses medidos según la norma ISO 178:2019 o ASTM D790-17.

La presente solicitud también se refiere al uso del material compuesto híbrido en la fabricación de un dispositivo médico. La presente solicitud también se refiere a un dispositivo médico que comprende el material compuesto híbrido como se explica en la presente descripción. El dispositivo médico puede ser, por ejemplo, un implante. El médico fabricado a partir del compuesto, que tiene alta resistencia, módulo justo por encima del hueso cortical y retención de esas propiedades in vivo son útiles en la fabricación de, por ejemplo, dispositivos de fijación de fracturas óseas, porque las propiedades antes mencionadas producen la misma libertad de diseño y la misma facilidad de uso que los biometales inertes actuales, tal como el titanio y sus aleaciones en condiciones hidrolíticas. El dispositivo médico puede ser cualquier tipo de implante usado dentro del cuerpo o un dispositivo para apoyar la curación y/o regeneración de tejidos o huesos.

Un implante de acuerdo con el presente contexto comprende cualquier tipo de implante usado para aplicaciones musculoesqueléticas quirúrgicas, tales como un tornillo, una placa, un pasador, una tachuela o un clavo, para la fijación de fracturas óseas y/o osteotomías para inmovilizar los fragmentos óseos para curar; un ancla de sutura, una tachuela, un tornillo, un perno, un clavo, una abrazadera, una endoprótesis y otros dispositivos para hueso a hueso, tejido blando a hueso, tejido blando a hueso y tejido blando a hueso fijación de tejidos blandos; dispositivos utilizados para apoyar la curación o regeneración de tejidos o huesos; o cuñas cervicales y jaulas lumbares y placas y tornillos para fusión vertebral y otras operaciones en cirugía espinal.

El material compuesto híbrido también puede usarse como un andamio de ingeniería de tejidos porosos. El andamiaje, o el material compuesto o un dispositivo médico que lo contenga, puede tener un grado de porosidad en el intervalo de 40-95 %, tal como en el intervalo de 40-60 %, 40-90 %, 60-90 % o 60-80 %, preferentemente al menos el 80 %, y con mayor preferencia al menos el 90 %.

La ventaja de los dispositivos médicos de acuerdo con la presente solicitud es que desaparecen del cuerpo por degradación sin dar lugar a eventos adversos tales como una evolución demasiado rápida de hidrógeno.

En dependencia de la aplicación y el propósito del material del dispositivo médico, los dispositivos médicos, además de ser biocompatibles, también muestran una reabsorción controlada en el cuerpo de los mamíferos. La velocidad de reabsorción óptima es directamente proporcional a la velocidad de renovación del tejido en el lugar de implantación deseado. En el caso del tejido óseo, una proporción considerable del implante se reabsorbe/descompone preferentemente en el plazo de 12 a 24 meses en el tejido. En los casos en que es conveniente un mayor soporte físico para los tejidos en proceso de curación, la velocidad de reabsorción puede ser de varios meses o incluso de varios años. Además, la descripción puede usarse en dispositivos médicos tales como cánulas, catéteres y endoprótesis.

Otra ventaja de los dispositivos médicos o de una parte estructural es su resistencia y factibilidad de fabricación. El dispositivo médico o la parte estructural pueden fabricase al disponer de cualquier forma de refuerzo de magnesio o aleación de magnesio y fibras de vidrio biorreabsorbibles en una matriz polimérica biorreabsorbible, en donde la cantidad de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en el material compuesto es 10-90 % en peso del peso total del material compuesto, y mediante el uso de uno o más dispositivos o equipos de procesamiento de polímeros o compuestos adecuados, como un dispositivo de procesamiento mecánico, por ejemplo, una mezcladora o amasadora por lotes abierta o cerrada, una extrusora que incluye coextrusión y pultrusión termoplástica, máquina de moldeo por inyección que incluye moldeo por inserción, moldeo por inyección reactiva (RIM), laminación, calandrias, moldeo por transferencia, embobinado por compresión, maquinado mecánico, pultrusión, moldeo por solvente, impresión 3D, embobinado de filamentos, colocación de cinta automatizada, colocación de fibra automatizada u otro equipo estándar de procesamiento de fusión o mezcla de fusión conocido en el campo e incluyendo combinaciones de los mencionados anteriormente, producir y/o dar forma a un implante o parte estructural que tenga una orientación y proporción deseadas de magnesio o aleaciones de magnesio y fibras de vidrio biorreabsorbibles continuas y/o fibras picadas/cortadas y/o esteras/textiles tejidos, no tejidos.

Los dispositivos médicos, tales como los implantes, pueden usarse en métodos de tratamiento médico (no reivindicados), tales como métodos que comprenden insertar el dispositivo médico en un sujeto, tal como un paciente. Por ejemplo, tal método puede comprender

- preferentemente reconocer a un sujeto que necesita tratamiento o terapia,

- proporcionar el dispositivo médico,

- insertar el dispositivo médico en el sujeto.

El sujeto puede ser un sujeto humano o animal. La necesidad de terapia puede deberse a un daño en un hueso u otro tejido adecuado. Por ejemplo, el sujeto puede sufrir una fractura de hueso u otro daño, u otra condición aplicable, como las descritas en la presente descripción.

La presente solicitud proporciona un método para preparar un dispositivo médico o una parte del mismo, el método que comprende

- proporcionar una forma de refuerzo de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible, proporcionar fibras de vidrio biorreabsorbibles en una matriz polimérica biorreabsorbible y combinarlas para formar un material compuesto biorreabsorbible que comprende magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en una forma de refuerzo incrustada en una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, en donde la cantidad de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en el material compuesto es del 10­ 90 % en peso del peso total del material compuesto,

- proporcionar uno o más dispositivos de procesamiento,

- procesar el material compuesto biorreabsorbible con el dispositivo de procesamiento en un dispositivo médico o una parte del mismo.

El método puede comprender primero proporcionar magnesio, preferentemente en una forma adecuada, proporcionar fibras de vidrio biorreabsorbibles en una matriz polimérica biorreabsorbible y combinarlas para formar el material compuesto. También puede usarse un dispositivo de procesamiento, que puede ser el mismo, similar o diferente que en la etapa siguiente, para procesar las fibras de vidrio biorreabsorbibles en una matriz polimérica biorreabsorbible.

El material compuesto formado puede ser cualquier tipo de material compuesto aplicable descrito en la presente descripción. El proceso para fabricar el material compuesto híbrido puede ser un proceso continuo o un proceso por lotes.

Con el fin de modificar la degradación de los implantes finales, mejorar sus propiedades superficiales o añadir compuestos biológicamente activos en ellos, pueden modificarse aún más mediante una capa de recubrimiento de polímero reabsorbible adicional con un proceso que puede incluir coextrusión, recubrimiento por inmersión, electropulverización, moldeo por inyección, impregnación en solución o cualquier otra técnica conocida utilizada en la industria de polímeros, farmacéutica, de dispositivos o textil. Los polímeros pueden ser los mencionados más abajo.

Magnesio y aleaciones de magnesio

El magnesio es un material muy atractivo ya que tiene una combinación de resistencia relativamente buena, bajo peso y buena calidad superficial. En aplicaciones estructurales, donde el peso juega un papel importante, el magnesio es una buena opción. Su propiedad de reciclabilidad también le da una ventaja. El uso de magnesio y sus aleaciones en componentes automotrices fue limitado a principios de los años sesenta y setenta, pero hoy en día la conciencia sobre el ahorro de combustible y la protección del medio ambiente a través de la reducción de las emisiones de CO2 hace que este material sea atractivo. El magnesio se considera un material de buena elección en las áreas de ingeniería aeroespacial y de defensa para componentes de aeronaves y misiles, montajes de motores de aeronaves, bisagras de control, tanques de combustible, alas. En el sector automotriz, el magnesio se usa para ruedas, carcasas, cajas de transmisión, bloques de motor, volantes y columnas de dirección, marcos de asientos, artículos electrónicos como computadoras portátiles, televisores, teléfonos celulares y en muchas áreas más.

Se encontró que el magnesio es el 8vo elemento más abundante en masa en la corteza terrestre, el 9no elemento abundante en el universo como un todo. Ocupa la 4ta posición entre los elementos que contribuyen masa terrestre en su conjunto seguido del hierro, el oxígeno y el silicio. Está clasificado como el 3er elemento más abundante disuelto en el agua de mar. El cuerpo humano también necesita magnesio como un mineral. El magnesio es el segundo catión divalente, intracelular, más abundante en el cuerpo humano. El magnesio y sus productos de corrosión muestran una alta biocompatibilidad. Tiene un papel estructural en la membrana celular y en los cromosomas, y está involucrado en varios mecanismos, por ejemplo, como cofactor de más de 300 enzimas y en rutas metabólicas. El hueso contiene aproximadamente el 67 % del magnesio del cuerpo, siendo el 30 % intercambiable debido a su presencia en la superficie del hueso, que proporciona así un depósito dinámico para el mantenimiento de la homeostasis del magnesio. Por otro lado, el cuerpo puede eliminar fácil y efectivamente el exceso de magnesio a través de los riñones.

El magnesio y las aleaciones de magnesio se usan como un componente de refuerzo en el compuesto híbrido. El magnesio puede usarse como un elemento puro. La definición de puro significa en este contexto que el magnesio que tiene menos de 0,1 % en peso de uno o más elementos, siendo el resto magnesio. Preferentemente, el magnesio puro tiene menos del 0,01 % en peso de uno o más de los otros elementos, siendo el resto magnesio y con la máxima preferencia menos del 0,005 % en peso.

El magnesio se considera biocompatible, biorreabsorbible y no tóxico y se ha demostrado que aumenta la velocidad de formación ósea, es decir, es osteoinductivo, porque el magnesio también es un ion importante en la formación de apatito biológico que constituye la mayor parte del mineral óseo, una pieza clave para la formación de hueso nuevo. por lo tanto, el magnesio se puede clasificar como material bioactivo. También se sabe que el magnesio tiene una influencia positiva en la fragilidad y la resistencia de los huesos.

El magnesio puro es incapaz de proporcionar la resistencia mecánica y las propiedades anticorrosivas necesarias para una amplia variedad de aplicaciones de implantes, pero los compuestos híbridos descritos en la presente descripción permiten usar también magnesio puro, ya que el aporte principal del magnesio o sus aleaciones proviene de la rigidez y módulo de flexión. La matriz reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible aumenta la resistencia, las propiedades de corrosión y la evolución del gas hidrógeno. La liberación de gas hidrógeno y la subsecuente formación de quistes después de la implantación de magnesio o aleaciones de magnesio pueden causar varios problemas. Pueden formarse bolsas de gas junto al implante que provocan la separación de tejido y/o capas de tejido. Las burbujas de gas hidrógeno pueden retrasar la cicatrización en el sitio quirúrgico, lo que lleva a la necrosis del tejido circundante. En el peor de los casos, las burbujas de gas podrían bloquear el torrente sanguíneo y causar la muerte. Si la degradación es demasiado rápida, la cantidad de hidrógeno gaseoso producido se acumulará donde no podrá difundirse a través de los tejidos blandos circundantes a una velocidad suficiente. Si se requiere una resistencia mecánica aún mayor o una velocidad de reabsorción diferente, pueden usarse aleaciones de magnesio, las aleaciones de magnesio son mezclas de magnesio con otros metales, pero los elementos de aleación potenciales deben considerarse cuidadosamente. Dado que el magnesio y sus aleaciones son extremadamente susceptibles a la corrosión galvánica, la cual puede causar picaduras severas en el metal, lo que resulta en una menor estabilidad mecánica y una apariencia poco atractiva. La corrosión puede minimizarse mediante el uso de aleaciones de alta pureza que mantienen las impurezas de metales pesados y el hierro, el níquel y el cobre más abajo de un valor umbral. Por lo tanto, el desarrollo de aleaciones de implantes biodegradables adecuadas es un desafío multidisciplinario, ya que la libertad en el diseño de aleaciones debe limitarse a una variedad de adiciones de aleación que no sean biológicamente tóxicas y que al mismo tiempo proporcionen las propiedades mecánicas requeridas. Esto deja una pequeña cantidad de elementos compatibles que pueden proporcionar beneficios mecánicos o contra la corrosión cuando se alean con Mg. Esto se suma al daño potencial del desprendimiento de hidrógeno y los productos de corrosión solubles (o insolubles), que pueden contener elementos de toxicidad desconocida. Los elementos de aleación comunes para el magnesio incluyen aluminio, zinc, calcio, elementos de tierras raras, litio, manganeso, silicio y zirconio. Un elemento de tierras raras (REE) o metal de tierras raras (REM), tal como lo define la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, es uno de un conjunto de diecisiete elementos químicos en la tabla periódica, específicamente los quince lantánidos, así como también escandio e itrio. De todos los elementos disponibles, quizás el más controvertido sea el aluminio y los REE en el campo médico. El aluminio y los REE son la adición de aleación más común a las aleaciones de magnesio estructural, lo que permite una ganancia en las propiedades mecánicas sin aumentar la velocidad de corrosión, pero existen problemas de biocompatibilidad para las aleaciones que contienen REE o aluminio, que, aunque se estudiaron in vitro e in vivo, también sufren de la falta de conocimiento de sus efectos a largo plazo cuando se implantan. Esto crea la posibilidad de que la cantidad significativa de trabajo que se ha realizado y se realizará mediante el uso de aleaciones que contienen aluminio o REE pueda, al final, quedar sin utilizar si no se puede demostrar que los materiales no son tóxicos.

La rápida degradación de las aleaciones de magnesio puede causar una respuesta biológica adversa ya que el magnesio y otros iones de elementos se liberan demasiado rápido en los tejidos circundantes. Todos los elementos de aleación finalmente entrarán en el paciente y deben seleccionarse con la no toxicidad como factor principal. Un enfoque es usar elementos que normalmente están presentes en el cuerpo, por ejemplo, zinc, calcio, silicio y manganeso.

La especificación B275 de la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés) nombra las aleaciones de magnesio con dos letras que definen los elementos, con números que indican el porcentaje y un dígito adicional para indicar las propiedades intermedias. Por ejemplo, la aleación AZ 91 Mg contiene aluminio (Al) y zinc (Zn) en un 9 %, 1 % en total respectivamente y el resto por magnesio puro. La Tabla 1 enumera como ejemplo varios elementos de aleación que pueden añadirse al magnesio para mejorar las propiedades.

Tabla 1.

Debido a que el compuesto híbrido se usa como dispositivo médico, se usa cualquier sistema de aleación de magnesio biorreabsorbible biocompatible. Los elementos de aleación preferentemente son zinc, calcio, manganeso, silicio, zirconio, aluminio, litio, elementos de tierras raras y mezclas de estos. Los elementos de aleación con la máxima preferencia son silicio, zinc y calcio.

El magnesio o la aleación de magnesio es un refuerzo y puede tener la forma de una varilla, una placa, un núcleo, un tubo o fibras u otra forma de refuerzo, que puede ser una forma física que aporta un efecto de refuerzo al compuesto híbrido y es incrustado por la matriz polimérica reforzada con fibra biorreabsorbible.

De acuerdo con los ejemplos, la cantidad de otros metales en una aleación de magnesio, o en un sistema de aleación de magnesio, puede ser de 0,1-49 % en peso, preferentemente de 0,25-10 % en peso, y con la máxima preferencia de 0,5-2 % en peso del peso total del material de aleación de magnesio.

De acuerdo con los ejemplos, la cantidad de magnesio o aleación de magnesio en el compuesto híbrido es de 10­ 90 % en peso, preferentemente de 20-80 % en peso y con la máxima preferencia de 30-70 % en peso del peso total del material del compuesto híbrido.

Aunque la menor resistencia del Mg en comparación con el Ti puede ser beneficiosa con respecto a la protección contra la tensión, también significa que puede haber una mayor probabilidad de falla en aplicaciones de alta carga, tales como la columna vertebral, donde las cargas de compresión durante ciertas actividades pueden exceder los 3500 N. Es vital asegurarse de que cualquier implante esté diseñado para soportar su carga sin deformarse. Sin embargo, este aspecto es aún más crucial cuando se consideran materiales degradables, ya que se requiere un soporte mecánico adecuado durante todo el proceso de biorreabsorción y remodelación ósea

Recubrimiento químico

Como se explicó anteriormente, el magnesio y sus aleaciones tienen buenas propiedades físicas y mecánicas para una serie de aplicaciones. En particular, su alta relación resistencia/peso lo convierte en una opción para aplicaciones automotrices y aeroespaciales, donde la reducción de peso es una preocupación importante. Desafortunadamente, el magnesio y sus aleaciones son altamente susceptibles a la corrosión, particularmente en condiciones de agua/humedad o niebla salina. Esto ha limitado su uso en las industrias automotriz, aeroespacial y médica, donde la exposición a duras condiciones de servicio es inevitable. La forma más sencilla de evitar la corrosión es recubrir o tratar la superficie del sustrato a base de magnesio para evitar el contacto con el medio ambiente. Sin embargo, los recubrimientos químicos tienen solo unos pocos micrómetros de grosor y, por lo tanto, solo ofrecen una protección limitada. Sin embargo, son excelentes imprimaciones para un subsecuente recubrimiento orgánico en el compuesto híbrido si se requiere una buena adherencia entre el metal y la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible. Además, el recubrimiento químico también puede mejorar las propiedades de resistencia a la corrosión e incluso dificultar el desprendimiento de gas hidrógeno sobre la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible.

Para que un recubrimiento proporcione una protección adecuada contra la corrosión, el recubrimiento debe ser uniforme, bien adherido, sin poros y posiblemente autorreparable para los métodos de fabricación de compuestos híbridos en los que se pueden producir daños físicos al recubrimiento. Uno de los problemas con el magnesio es su reactividad química. Tan pronto como entra en contacto con el aire o el agua, se forma una capa de óxido/hidróxido en la superficie que puede tener un efecto perjudicial en la adherencia y uniformidad del recubrimiento.

El recubrimiento/los recubrimientos aplicados también podrían ser parciales a propósito. El recubrimiento/los recubrimientos pueden tener un patrón determinado o un grosor variable (gradiente de grosor), lo que proporciona un diseño específicamente optimizado y/o programado, es decir, predefinido, velocidad de corrosión o comportamiento de adhesión, es decir, por ejemplo, las propiedades mecánicas del material pueden organizarse para comienzan a deteriorarse de forma controlada por pérdida de adherencia o por corrosión primero desde el lugar programado.

Hay una serie de posibles tecnologías de recubrimiento disponibles para el magnesio y sus aleaciones, cada una con sus propias ventajas y desventajas. Estos incluyen recubrimientos electroquímicos, recubrimientos de conversión, anodizado, recubrimientos de hidruro, recubrimientos cerámicos y procesos en fase de vapor.

El propósito principal del recubrimiento químico opcional en el presente caso es proporcionar adhesión química o física del magnesio o la aleación de magnesio a los polímeros biorreabsorbibles y resistencia secundaria a la corrosión del magnesio o la aleación de magnesio y otras propiedades terciarias, por ejemplo, propiedades antimicrobianas o antibacterianas.

Por lo tanto, en una modalidad, el magnesio o la aleación de magnesio se recubre, total o parcialmente, preferentemente con una o más sustancias descritas en la presente descripción y/o mediante el uso de cualquiera de los métodos descritos en la presente descripción.

Entre los ejemplos de sustancias que pueden usarse para el recubrimiento, pero no se limitan a, se incluyen organosilanos, organotitanatos, organozirconatos, polímeros biodegradables funcionalizados con capacidad para reaccionar con magnesio tratado o sin tratar en la superficie o sus aleaciones, óxido de aluminio, óxido de zinc, metales, por ejemplo, zinc, oro, plata, cobre y níquel.

El recubrimiento químico es opcional y el recubrimiento químico puede comprender una o más capas de una o más sustancias en una capa o en diferentes capas.

Recubrimiento electroquímico

El proceso de enchapado puede subdividirse en dos tipos: galvanoplastia y enchapado sin electricidad. En ambos casos, una sal metálica en solución se reduce a su forma metálica en la superficie de la pieza de trabajo. En la galvanoplastia, los electrones para la reducción provienen de una fuente externa. En el recubrimiento químico o sin electricidad, los electrones reductores son suministrados por un agente reductor químico en solución o, en el caso del recubrimiento por inmersión, el sustrato mismo. Se ha demostrado que el recubrimiento de Cu-Ni-Cr sobre magnesio o sus aleaciones tiene buena resistencia a la corrosión en ambientes interiores y exteriores suaves ya que el magnesio y sus aleaciones también son propensos a la corrosión galvánica porque la mayoría de los otros metales tienen un potencial electroquímico más noble. El contacto electrolítico con otro metal puede causar la formación de células de corrosión locales en la superficie que conducen a picaduras. Por lo tanto, el recubrimiento de metal debe estar libre de poros, de lo contrario aumentará la velocidad de corrosión. Se ha sugerido un grosor de recubrimiento mínimo de 50 um para garantizar recubrimientos sin poros. Otra ventaja del metalizado sin electricidad es que las partículas de segunda fase, como carburos, diamantes o PTFE, pueden depositarse conjuntamente durante el proceso de metalizado para mejorar la dureza, las propiedades abrasivas o la lubricidad de la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible. Hasta la fecha, el zinc, el oro, la plata, el cobre y el níquel se han recubierto directamente sobre magnesio y se utilizan como recubrimientos inferiores o imprimadores para las etapas posteriores del proceso. Especialmente, el zinc, la plata y el cobre también aportan propiedades antimicrobianas a la capa de recubrimiento químico.

Recubrimientos de conversión

Los recubrimientos de conversión se producen mediante el tratamiento químico o electroquímico de una superficie metálica para producir una capa superficial de óxidos, cromatos, fosfatos, silanos, titanatos, zirconatos u otros compuestos metálicos de sustrato que se unen químicamente a la superficie. Los recubrimientos de conversión proporcionan una adhesión por unión química y/o afinidad o enredos físicos a la matriz polimérica y protegen el sustrato de la corrosión al actuar como una barrera aislante de baja solubilidad entre la superficie metálica y el medio ambiente y/o al contener compuestos inhibidores de la corrosión. El uso de alcoxi organosilanos, organotitanatos, organozirconatos, es decir, aquellos que contienen grupos alcoxi primarios, secundarios o terciarios directamente unidos a silicio, titanio, zirconio como agentes de acoplamiento para material particulado y resinas poliméricas es bien conocido. También se conoce bien el uso de fluorotitanatos y zirconatos en el recubrimiento de magnesio y aleaciones de magnesio. Otro proceso de conversión química es el uso de una solución que contiene un aditivo orgánico y un ácido orgánico, que se ha demostrado que aumenta la adhesión a los polímeros y pasiva la superficie del metal. En dicho proceso, después del desengrasado, el magnesio o su aleación se sumerge en una solución que contiene benzoato de sodio, glucosato de sodio y un ácido orgánico. Se demostró que los recubrimientos producidos tienen una resistencia a la corrosión ligeramente mejor que una muestra tratada con cromato y son seguros desde el punto de vista ambiental y tóxico. La morfología de los recubrimientos de conversión proporciona una buena base para las etapas posteriores del proceso que pueden mejorar aún más la adhesión y la resistencia a la corrosión de la pieza de magnesio tratada. En un proceso de recubrimiento químico alternativo hay un tratamiento químico que implica el decapado con ácido en una solución de ácido hidroxiacético seguido de un recubrimiento de conversión con un compuesto de silano organofuncional. Se ha demostrado que este proceso mantiene una buena adhesión y resistencia a la corrosión en pruebas de niebla salina para recubrimientos sobre aleaciones de magnesio.

Recubrimiento de hidruro

Se ha desarrollado una técnica para producir un recubrimiento de hidruro de magnesio sobre magnesio y sus aleaciones por medios electroquímicos como alternativa a los recubrimientos de conversión basados en Cr.

Anodizado

El anodizado es un proceso electrolítico para producir una película de óxido gruesa y estable sobre metales y aleaciones. Estas capas de recubrimiento pueden usarse para mejorar la adhesión del polímero al metal, como clave para el teñido o como tratamiento de pasivación. Los recubrimientos tienen una capa barrera delgada en la interfaz metal-recubrimiento seguida de una capa que tiene una estructura celular. Cada celda contiene un poro cuyo tamaño está determinado por el tipo de electrolito y su concentración, temperatura, densidad de corriente y tensión aplicados. Su tamaño y densidad determinan el alcance y la calidad del sellado del recubrimiento anodizado.

El proceso de recubrimiento Magoxid es un tratamiento de superficie químico de plasma anódico que forma una capa cerámica de óxido sobre materiales de magnesio. El plasma es descargado por una fuente de energía externa en un electrolito ligeramente alcalino cerca de la superficie de la pieza de trabajo, que actúa como ánodo del sistema. El plasma de oxígeno generado provoca una fusión superficial parcial a corto plazo y, en última instancia, la formación de una capa de cerámica de óxido. El baño de anodizado para este proceso está libre de cloruro y puede contener aniones inorgánicos tales como fosfato, borato, silicato, aluminato o fluoruro. El baño también puede contener ácidos orgánicos tales como citrato, oxalato y acetato. También está presente una fuente de cationes y puede elegirse entre iones alcalinos, iones alcalinotérreos o iones de aluminio. Finalmente, también se añade un estabilizador tal como urea, hexametilendiamina, hemetilenetetramina, glicol o glicerina. El recubrimiento consta de tres capas, una capa barrera delgada (aproximadamente 100 nm) en la superficie del metal, seguida de una capa de cerámica de óxido de baja porosidad y, finalmente, una capa de cerámica de mayor porosidad. La capa final actúa como una buena base para los tratamientos de adhesión e impregnación de polímeros. Se ha demostrado que la impregnación del recubrimiento con partículas de polímeros de flúor mejora significativamente las propiedades de soporte de carga de los recubrimientos al mismo tiempo que mantiene una buena adherencia y resistencia a la corrosión. Se ha demostrado que el recubrimiento consiste principalmente en MgAhO4. Este proceso es capaz de producir recubrimientos uniformes incluso en bordes y cavidades.

Procesos de deposición en fase gaseosa

Todos los procesos discutidos hasta ahora han sido tratamientos superficiales químicos húmedos. Los recubrimientos adhesivos y protectores también se pueden producir a partir de la fase gaseosa. Éstos son típicamente recubrimientos metálicos o de óxido de metal, pero pueden incluir recubrimientos orgánicos tales como recubrimientos de polímeros por pulverización térmica y recubrimientos similares al diamante. Los recubrimientos por aspersión térmica son procesos de deposición en fase gaseosa en los que el material de recubrimiento, que puede ser metal, cerámica, cermet o polímero, se alimenta a un soplete o pistola donde se calienta por encima o cerca de su punto de fusión. Las gotitas resultantes se aceleran en una corriente de gas sobre el sustrato y las gotitas fluyen en partículas laminares delgadas y se adhieren a la superficie. Varias técnicas de recubrimiento se encuentran bajo este paraguas, que incluye la pulverización con llama, la pulverización con alambre, la deposición con pistola de detonación, la pulverización de plasma y el oxicorte de alta velocidad. Algunas de las ventajas de esta técnica incluyen la capacidad de crear un recubrimiento de prácticamente cualquier material que se funde sin descomponerse, el calentamiento mínimo del sustrato durante la deposición y la capacidad de decapar y volver a recubrir recubrimientos desgastados o dañados sin cambiar las propiedades o las dimensiones de la pieza. Como ocurre con la mayoría de los tratamientos de superficie, para garantizar una adhesión adecuada, el sustrato debe prepararse adecuadamente. El sustrato debe estar tanto limpio como rugoso antes de la aplicación del recubrimiento de rociado térmico. La deposición química de vapor (CVD) es un método de deposición al vacío que se utiliza para producir materiales sólidos de alta calidad y alto rendimiento. El proceso se usa frecuentemente para producir películas delgadas. CVD para depositar materiales en diversas formas, que incluyen: monocristalino, policristalino, amorfo y epitaxial. Estos materiales incluyen: silicio (dióxido, carburo, nitruro, oxinitruro), carbono (fibra, nanofibras, nanotubos, diamante y grafeno), fluorocarbonos, filamentos, tungsteno, nitruro de titanio. La deposición química de vapor (CVD) se puede definir como la deposición de un sólido sobre una superficie calentada a través de una reacción química de la fase gaseosa. Las ventajas de esta técnica incluyen la deposición de materiales refractarios muy por debajo de sus puntos de fusión, el logro de una densidad casi teórica, el control sobre el tamaño y la orientación del grano, el procesamiento a presión atmosférica y una buena adhesión. Este proceso no se limita a la línea de visión como la mayoría de los procesos de deposición física de vapor (PVD), por lo que pueden recubrirse huecos profundos, orificios de alta relación de aspecto y formas complejas. Se ha usado con éxito una técnica de CVD asistida por plasma para depositar capas de TiCN y ZrCN sobre aleaciones de magnesio. Se ha divulgado un proceso patentado para producir una película protectora sobre sustratos que contienen magnesio [US4980203]. El proceso de recubrimiento implica CVD de una capa intermedia de aluminio, seguida de una capa de óxido metálico de óxido de titanio, óxido de aluminio, óxido de zirconio, óxido de cromo u óxido de silicio. Las películas de carbono similares al diamante se pueden producir mediante el uso de varios procesos diferentes, como PVD, CVD e implantación de iones. Se han producido películas de carbono tipo diamante sobre aleaciones de magnesio con buena lubricidad, resistencia a la corrosión, adhesión y suavidad mediante el uso de un proceso de CVD. PVD implica la deposición de átomos o moléculas de la fase de vapor sobre un sustrato. Este proceso incluye la deposición al vacío, la deposición por pulverización catódica, el recubrimiento iónico, la deposición por láser pulsado y los recubrimientos por difusión. En un proceso patentado [JP2025564]PVD-PLD se ha usado para recubrir sustratos de magnesio con titanio o material de aleación de titanio. Se usa un rayo láser enfocado para calentar y vaporizar el objetivo de titanio o aleación de titanio. El vapor se deposita sobre el sustrato de magnesio o aleación de magnesio para formar una película delgada.

La deposición de capa atómica (ALD) es una técnica de deposición de película delgada basada en el uso secuencial de un proceso químico en fase gaseosa; es una subclase de deposición química de vapor. La mayoría de las reacciones de ^a L^d usan dos químicos llamados precursores. Estos precursores reaccionan con la superficie de un material uno a la vez de manera secuencial y autolimitante. A través de la exposición repetida a precursores separados, se deposita lentamente una película delgada. ALD es un buen método para producir recubrimientos delgados a base de óxidos metálicos (por ejemplo, Al2O3 y ZnO) y nitratos (por ejemplo, SiN).

El acabado orgánico se usa típicamente en las etapas finales de un proceso de recubrimiento. Estos recubrimientos pueden aplicarse para mejorar las propiedades de adhesión, resistencia a la corrosión, abrasión y desgaste. Se requiere un proceso de pretratamiento apropiado para producir recubrimientos con una adherencia, resistencia a la corrosión y apariencia superiores. Las superficies de magnesio deben estar libres de contaminación superficial, obscenidad y silicatos sueltos, óxidos y compuestos intermetálicos. Los procesos de limpieza del magnesio pueden implicar un pretratamiento mecánico, una limpieza con disolventes o una limpieza alcalina. La limpieza típicamente va seguida de una etapa de decapado o grabado junto con un tratamiento químico, como un recubrimiento de conversión o anodizado. Estos tratamientos endurecen y modifican químicamente la superficie para que el recubrimiento orgánico tenga una buena adherencia a la superficie. Otra técnica para el tratamiento de superficies de magnesio antes de la aplicación de un recubrimiento orgánico consiste en exponer el material a una solución acuosa que contiene un compuesto orgánico después de los procedimientos de limpieza y decapado apropiados. El compuesto debe tener una estructura particular XYZ, donde X y Z son ambos grupos funcionales polares e Y es una estructura de cadena lineal con 2-50 átomos de carbono. Algunos ejemplos de estos incluyen ácido I-fosfónico-12-(N-etilamino)dodecano, ácido I-fosfónico-12-hidroxi-dodecano, ácido p-xililendifosfónico y ácido 1,12-dodecanodifosfónico. Estos compuestos reaccionan con los grupos hidróxido en la superficie del magnesio a través de los grupos ácidos para formar un enlace químico. También hay una reacción entre los grupos funcionales restantes y el recubrimiento orgánico posterior. Estos recubrimientos son para mejorar significativamente la adhesión del polímero e inhibir la corrosión. Los sistemas de recubrimiento orgánico pueden incluir una variedad de procesos diferentes que hacen uso de polímeros orgánicos biodegradables, como pintura, recubrimiento en polvo, E-recubrimiento (electrorrecubrimiento epoxi catódico) y la aplicación de lacas, esmaltes y barnices. Los recubrimientos en polvo pueden aplicarse de varias maneras, incluida la pulverización de polvo electrostático, el lecho fluidizado o la pulverización con llama de polvos termoplásticos. El rociado con llama se ha usado en la aplicación de copolímeros de ácido acrílico de etileno (EAA) en una variedad de sustratos. En este proceso, el polvo de plástico se impulsa a través de una llama que calienta y funde el polímero y la superficie para que las partículas del recubrimiento se unan y fluyan en un recubrimiento continuo. Se ha demostrado que los polímeros EAA tienen una excelente adhesión a los metales debido a los grupos funcionales de ácido acrílico, que promueven la adhesión al sustrato mediante enlaces ionoméricos y de hidrógeno. Estos sistemas pueden basarse en una variedad de resinas de recubrimiento biodegradables o solubles en agua, como polilactidas (PLA), poli-L-lactida (PLLA), poli-DL-lactida (PDLLA); poliglicólido (PGA); copolímeros de glicólido, copolímeros de glicólido/carbonato de trimetileno (PGA/TMC); otros copolímeros de PLA, tales como copolímeros de lactida/tetrametilglicólido, copolímeros de lactida/carbonato de trimetileno, copolímeros de lactida/d-valerolactona, copolímeros de lactida/e-caprolactona, copolímeros de L-lactida/DL-lactida, copolímeros de glicol-lida/L-lactida ( PGA/PLLA), polilactida-co-glicólido; terpolímeros de PLA, tales como terpolímeros de lactida/glicólido/carbonato de trimetileno, terpolímeros de lactida/glicol-lida/e-caprolactona, copolímeros de PLA/óxido de polietileno; polidepsipéptidos; poli-1,4-dioxano-2,5-dionas asimétricamente sustituidas en 3,6; polihidroxialcanoatos; tales como polihidroxibutiratos (PHB); copolímeros de PHB/b-hidroxivalerato (PHB/PHV); poli-b-hidroxipropionato (PHPA); poli-p-dioxanona (PDS); poli-d-valerolactona - poli-s-capralactona, politirosinas y sus copolímeros; poliacrilamidas, copolímeros de poli(e-caprolactona-DL-lactida); copolímeros de metilmetacrilato-N-vinilpirrolidona; polivinilpirrolidona y sus copolímeros; poliesteramidas; ácidos poliacrílicos, succinato de polibutileno, polioxazolinas, polietilengligoles, poliésteres de ácido oxálico; polidihidropiranos; polialquil-2-cianoacrilatos; poliuretanos (PU); alcohol polivinílico (PVA); polipéptidos; ácido poli-bmálico (PMLA): ácidos poli-b-alcanoicos; policarbonatos; poliortoésteres; polifosfatos; polifosfacenos; poli(anhídridos de éster); polímeros de cristal líquido biodegradables; goma xantana; pectinas; dextrano; carragenano; goma guar, éteres de celulosa; glucomanano; CMC de sodio; HPC; HPMC; y mezclas de los mismos; y polímeros naturales, como azúcares; Almidón o derivados a base de almidón, celulosa y derivados de celulosa, polisacáridos, colágeno, quitina, quitosano, fibrina, ácido hialirónico, polipéptidos y proteínas. También pueden usarse mezclas y copolímeros de cualquiera de los polímeros mencionados anteriormente y sus diversas formas. Tradicionalmente, los recubrimientos orgánicos se han basado en solventes, lo que plantea una preocupación ambiental significativa con su uso. Sin embargo, existen procesos alternativos que eliminan este problema. Algunos de estos incluyen recubrimientos en polvo, el uso de solventes de cumplimiento y solventes a base de agua. La función principal de los recubrimientos orgánicos es actuar como interfaz entre el sustrato metálico y la matriz polimérica. Es importante que estos recubrimientos proporcionen grupos funcionales y/o afinidad química y/o entrelazamientos físicos para reaccionar y formar un enlace químico o enlace físico con la matriz polimérica. En los métodos de fabricación en los que es probable que se produzcan daños físicos, también es importante que el recubrimiento tenga características de autorreparación. Esto se puede lograr mediante la presencia de pigmentos inhibidores de la corrosión o aditivos en el recubrimiento o mediante el uso de un compuesto anódico de sacrificio en el recubrimiento. Para que un recubrimiento orgánico actúe como adhesivo y protector efectivo, debe ser uniforme y estar bien adherido al magnesio o aleación de magnesio o imprimación puede usarse un sistema de recubrimiento de múltiples capas que consiste de una capa superior, que es típicamente el recubrimiento más hidrófobo y resistente a los rayos UV, y capas de imprimación e intermedias que tienen una alta densidad de reticulación y adhesión húmeda al magnesio y entre sí. Con un sistema de múltiples capas, es poco probable que las áreas defectuosas se superpongan, esto asegura que el sustrato esté completamente cubierto con material orgánico. Estos recubrimientos también pueden ser elastoméricos para absorber y disipar la energía del impacto. El recubrimiento orgánico también puede incluir aditivos, por ejemplo, un agente antimicrobiano como silanos sustituidos con halógeno.

Proceso sol-gel

La síntesis de geles o vidrios por el proceso sol-gel implica la hidrólisis y polimerización por condensación de alcóxidos metálicos, alcoxi-silanos, -titanatos, -zirconatos y/o fosfatos metálicos. Este proceso puede usarse para producir redes poliméricas de materiales compuestos orgánicos e inorgánicos. Es posible formar recubrimientos adherentes uniformes sobre superficies metálicas mediante la adición de componentes a la mezcla de reacción que son reactivos con la superficie que se va a recubrir. Este proceso puede producir recubrimientos protectores contra la corrosión en magnesio y aleaciones de magnesio mediante una simple técnica de recubrimiento húmedo a través de la formación de una interfaz estable a la medida. Los recubrimientos son transparentes con excelente adherencia, resistencia al rayado y a la abrasión, y protección contra la corrosión. Un enfoque es producir un recubrimiento de biovidrio para el magnesio y sus aleaciones mediante el proceso Sol-gel, un ejemplo de tal composición de biovidrio sol-gel es 58S (60 % mol SiO2, 36 % molar CaO, 4 % mol P2O5).

Los recubrimientos para biomateriales, especialmente el magnesio biodegradable y sus aleaciones, tienen los mismos requisitos que los propios materiales base de ser biocompatibles y totalmente degradables. Este último punto es particularmente importante para comprender lo que ocurre durante el ciclo de vida del implante. En el caso del magnesio, los recubrimientos en sí mismos no pueden ser barreras perfectas contra la corrosión (que sería el objetivo de un sistema de recubrimiento sobre un material estructural no degradable). Para permitir que un implante compuesto híbrido se biodegrade, los recubrimientos deben, en algún momento, dejar de ser una interfaz de adhesión y una barrera contra la corrosión, aunque se requiere que proporcionen un método efectivo para proporcionar una buena interfaz adhesiva al polímero y reducir la velocidad de corrosión inicial del metal desnudo para que el tejido óseo circundante (en el caso de ortopedia) pueda comenzar a formarse. Idealmente, el recubrimiento se degradaría gradualmente, lo que ayudaría a controlar el proceso general de corrosión sin dejar rastros dañinos. Los recubrimientos químicos deben ser biocompatibles y no tóxicos y mostrar una velocidad de biodegradación controlada.

Un ejemplo usa recubrimiento químico en magnesio y aleaciones de magnesio para proporcionar una adhesión química o física de magnesio o aleación de magnesio a polímeros biorreabsorbibles.

Un ejemplo usa recubrimiento químico en magnesio y aleaciones de magnesio para proporcionar resistencia a la corrosión al magnesio o la aleación de magnesio.

Un ejemplo utiliza recubrimiento químico en magnesio y aleaciones de magnesio para proporcionar otras propiedades, por ejemplo, propiedades antimicrobianas o antibacterianas a la interfaz.

El grosor del recubrimiento químico puede ser desde una capa molecular hasta varios cientos de micrómetros y el recubrimiento químico puede consistir o comprender una capa o varias capas de una o más sustancias diferentes. Matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible

La presente solicitud proporciona un material compuesto híbrido que comprende magnesio o una aleación de magnesio incrustado en una matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible discontinua o continua. El material compuesto descrito en la presente descripción comprende preferentemente orientación libre de fibras en una o más capas sucesivas, preferentemente al menos fibras de vidrio, en donde la capa comprende una matriz polimérica biorreabsorbible y una fibra o conjunto de fibras de refuerzo biorreabsorbible.

El término "orientación de fibra libre" se refiere a la elección sin restricciones de la orientación de la fibra de refuerzo biorreabsorbible o el conjunto de fibras de la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible cuando se diseña la orientación de fibra deseada del implante ortopédico. Sin embargo, la orientación deseada de la fibra puede ser dependiente de los requisitos de la aplicación.

La fibra de vidrio biorreabsorbible puede usarse en forma continua como hebras, mechas, hilos, cintas, textiles o cortada para formar segmentos de hebras cortadas. Los segmentos de hebras cortadas pueden combinarse con una resina polimérica durante un proceso de extrusión y los gránulos compuestos de fibra corta resultantes. Por otro lado, los paquetes de hebras de fibra continua pueden usarse en la fabricación de compuestos termoplásticos de fibra continua mediante el uso de un proceso termoplástico de fibra larga (LFT) para formar hebras, varillas, cintas, textiles o gránulos reforzados con fibra cortada de polímero reforzado con fibra de vidrio continua. Estas formas o estructuras, a su vez, pueden usarse para formar artículos compuestos híbridos.

En una modalidad del material compuesto híbrido, se usa una matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio continua con magnesio o una aleación de magnesio que comprende una matriz polimérica biorreabsorbible y fibra de vidrio de refuerzo biorreabsorbible continua, en donde la fibra de vidrio tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente o más de 2000 MPa. Esto permite obtener una resistencia a la tracción del compuesto híbrido de más de 450 MPa y una resistencia a la flexión del compuesto de más de 450 MPa. De esta manera se obtiene un implante ortopédico que tiene una resistencia a la tracción compuesta de más de 450 MPa y una resistencia a la flexión compuesta de más de 450 MPa.

El término "matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible" se refiere a cualquier estructura depositable adecuada que comprenda la matriz polimérica biorreabsorbible y la fibra de refuerzo biorreabsorbible o el conjunto de fibras en la estructura. La fibra de refuerzo biorreabsorbible puede ser discontinua o continua o una mezcla de las existentes en la estructura.

La relación en peso de la fibra de refuerzo biorreabsorbible continua o el conjunto de fibras al polímero biorreabsorbible es preferentemente de manera que el contenido de fibra de refuerzo biorreabsorbible es del 1 al 99 % en peso del peso total de la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, preferentemente del 20 al 80 % en peso, y con mayor preferencia de 30 a 70 % en peso y con la máxima preferencia de 40 a 60 % en peso.

La dimensión más pequeña de la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible es preferentemente de 0,05 mm a 100 mm, con mayor preferencia de 0,1 mm a 20 mm, aún con mayor preferencia de 0,5 mm a 10,0 mm, con la máxima preferencia de 0,8 mm a 5,0 mm. El polímero biorreabsorbible puede ser un homopolímero o un copolímero, que incluye un copolímero aleatorio, un copolímero de bloques o un copolímero de injerto. Además, el polímero biorreabsorbible puede ser un polímero lineal, un polímero ramificado o un dendrímero. Los polímeros biorreabsorbibles pueden ser de origen natural o sintético.

Uno o más de los siguientes polímeros, copolímeros y terpolímeros reabsorbibles pueden usarse como polímeros biorreabsorbibles adecuados. Por ejemplo, polilactidas (PLA), poli-L-lactida (PLLA), poli-DL-lactida (PDLLA); poliglicólido (PGA); copolímeros de glicólido, copolímeros de glicólido/carbonato de trimetileno (PGA/TMC); otros copolímeros de PLA, como copolímeros de lactida/tetrametilglicólido, copolímeros de lactida/carbonato de trimetileno, copolímeros de lactida/d-valerolactona, copolímeros de lactida/e-caprolactona, copolímeros de L-lactida/DL-lactida, copolímeros de glicólido/L-lactida (PGA/ PLLA), polilactida-co-glicólido; terpolímeros de PLA, tales como terpolímeros de lactida/glicólido/carbonato de trimetileno, terpolímeros de lactida/glicólido/e-caprolactona, copolímeros de PLA/óxido de polietileno; polidepsipéptidos; poli-1,4-dioxano-2,5-dionas asimétricamente sustituidas en 3,6; polihidroxialcanoatos; tales como polihidroxibutiratos (PHB); copolímeros de PHB/b-hidroxivalerato (PHB/PHV); poli-b-hidroxipropionato (PHPA); poli-p-dioxanona (PDS); poli-d-valerolactona-poli-s-capralactona, politirosinas y sus copolímeros; poliacrilamidas, copolímeros de poli(e-caprolactona-DL-lactida); copolímeros de metilmetacrilato-N-vinilpirrolidona; polivinilpirrolidona y sus copolímeros; poliesteramidas; ácidos poliacrílicos, succinato de polibutileno y sus copolímeros; polioxazolinas, Polietilengligoles, poliésteres de ácido oxálico; polidihidropiranos; polialquil-2-cianoacrilatos; poliuretanos (PU); alcohol polivinílico (PVA); polipéptidos; ácido poli-bmálico (PMLA): ácidos poli-b-alcanoicos; policarbonatos; poliortoésteres; polifosfatos; polifosfacenos; poli(anhídridos de éster); polímeros de cristal líquido biodegradables; goma xantana; pectinas; dextrano; carragenano; goma guar, éteres de celulosa; glucomanano; CMC de sodio; HPC; HPMC; y mezclas de los mismos; y polímeros naturales, como azúcares; Almidón o derivados a base de almidón, celulosa y derivados de celulosa, polisacáridos, colágeno, quitina, quitosano, fibrina, ácido hialirónico, polipéptidos y proteínas. También pueden usarse mezclas y copolímeros de cualquiera de los polímeros mencionados anteriormente y sus diversas formas.

Los ejemplos particulares de polímeros biorreabsorbibles adecuados incluyen, pero no se limitan a, polímeros hechos de, obtenidos a partir de o que comprenden, lactida, glicólido, caprolactona, valerolactona, carbonatos, dioxanonas, 6-valerolactona, etilenglicol, óxido de etileno, esteramidas, y-hidroxivalerato, B-hidroxipropionato, alfahidroxiácido, hidroxibuteratos, poliortoésteres, hidroxialcanoatos, carbonatos de tirosina, carbonatos de poliimida, carbonatos de poliimino, poliuretanos, polianhídridos y copolímeros y cualquiera de sus combinaciones. Los polímeros biodegradables naturales adecuados incluyen colágeno, quitina, quitosano, celulosa, poliaminoácidos, polisacáridos y copolímeros, derivados y sus combinaciones.

El polímero biorreabsorbible se selecciona preferentemente del grupo que consiste en poliésteres bioabsorbibles, PLLA (poli-L-lactida), PDLLA (poli-DL-lactida), PLDLA, PGA (ácido poliglicólico), PLGA (ácido poli-lactida-glicólico), PCL (policaprolactona), PLLA-PCL y sus combinaciones.

Además del polímero biorreabsorbible, la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible comprende una fibra de vidrio de refuerzo biorreabsorbible o un conjunto de fibras.

El diámetro promedio de fibra de una única fibra de refuerzo está en el intervalo de 1-100 micrómetros, preferentemente de 5-30 micrómetros, y con mayor preferencia de 10-20 micrómetros. Esto puede detectarse y determinarse microscópicamente.

En un ejemplo preferido, la fibra de vidrio de refuerzo biorreabsorbible o el conjunto de fibras comprende o está compuesto por un compuesto mineral a base de fosfato o sílice. Con la máxima preferencia, la fibra de refuerzo biorreabsorbible o el conjunto de fibras es una fibra de vidrio biorreabsorbible basada en sílice derivada de la fusión. En una modalidad, el vidrio biorreabsorbible se selecciona de vidrios biorreabsorbibles basados en sílice, fosfato, boro y magnesio.

Típicamente, las fibras de vidrio se forman atenuando las corrientes de un material de vidrio fundido desde un manguito. Una composición de apresto, o tratamiento químico, puede comprender lubricantes, agentes de acoplamiento, formadores de película, aglutinantes, emulsionantes, surfactantes, reductores de la viscosidad del fundido, compatibilizadores, promotores de la adhesión y agentes antiestáticos, agentes humectantes, agentes dispersantes, catalizadores, pero no se limitan sobre estos. Los dimensionamientos se aplican típicamente a las fibras después de que se extraen del casquillo. La composición de apresto protege las fibras de la abrasión entre filamentos y promueve la compatibilidad y adhesión entre las fibras de vidrio y la matriz en la que se van a usar las fibras de vidrio. Después de tratar las fibras con la composición de apresto, pueden secarse y formar en un paquete de hebras de fibras continuas o cortarlas en segmentos de hebras cortadas. Las fibras de vidrio pueden usarse entonces en forma de filamentos, hebras, mechas, telas tejidas, telas no tejidas, mallas y mallas continuas o cortadas en matriz polimérica.

La fibra de vidrio biorreabsorbible puede comprender una composición en los siguientes intervalos de % en peso (como un por ciento sobre el peso total de la composición de fibra de vidrio):

SiO2 40-90 % en peso,

Na2O 1-30 % en peso,

K2O 0-20 % en peso,

CaO 5-30 % en peso,

MgO 0-20 % en peso,

P2O5 0-20 % en peso,

B2O3 0-20 % en peso,

AhOa 0-10 % en peso,

CaF3 0-25 % en peso,

SrO 0-10 % en peso, y

Li2O 0-5 % en peso,

En un primer ejemplo, la fibra de vidrio biorreabsorbible tiene una composición en los siguientes intervalos de % en peso:

SiO2 50-75 % en peso

Na2O 5-20 % en peso,

K2O 0-10 % en peso,

CaO 5-25 % en peso,

MgO 0-10 % en peso,

P2O5 0,5-5 % en peso,

B2O3 0-15 % en peso,

Al2O3 0-5 % en peso, y

SrO 0-5 % en peso,

En un segundo ejemplo, la fibra de vidrio bioabsorbible derivada de la fusión tiene la composición en los siguientes intervalos de % en peso:

SiO2 60-72 % en peso,

Na2O 10-20 % en peso,

K2O 0,1-10 % en peso,

CaO 5-15 % en peso,

MgO 1-10% en peso,

P2O5 0,5-2 % en peso,

SrO 0-3 % en peso, y

B2O3 0-10 % en peso,

La suma de los ingredientes de las composiciones suma hasta 100 %.

Por lo tanto, la presente solicitud también describe una fibra de vidrio biorreabsorbible y una composición para formar la fibra de vidrio biorreabsorbible. Como se usa en la presente, el término "fibra de vidrio biorreabsorbible" significa que la fibra de vidrio puede disolverse y/o degradar por la acción del agua u otros agentes naturales. Las fibras biorreabsorbibles pueden usarse como refuerzo para piezas compuestas. La fibra de vidrio de refuerzo biorreabsorbible puede ser bioactiva y/o osteoconductora en dependencia de la composición del vidrio

La fibra de vidrio biorreabsorbible puede usarse junto con polímeros biorreabsorbibles y magnesio o sus aleaciones para formar un producto compuesto híbrido que es naturalmente no tóxico, biocompatible, biorreabsorbible, biosoluble y biodegradable durante un período de tiempo. Las fibras biorreabsorbibles tienen propiedades mecánicas en comparación con las fibras de vidrio no solubles convencionales, tienen una velocidad de disolución lenta a alta en un medio acuoso, es decir, baja resistencia hidrolítica y se fibran fácilmente.

En un ejemplo de compuesto híbrido ventajoso, la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible comprende un polímero biorreabsorbible que se selecciona preferentemente del grupo que consiste en poliésteres biorreabsorbibles, PLLA (poli-L-lactida), PDLLA (poli-DL-lactida), PLDLA, PGA (ácido poliglicólico), PLGA (ácido polilactida-glicólico), PCL (policaprolactona), PLLA-PCL y sus combinaciones; y la fibra de vidrio de refuerzo biorreabsorbible o el conjunto de fibras compuesto por una fibra de vidrio biorreabsorbible derivada de la fusión. Preferentemente, la composición de la fibra de vidrio biorreabsorbible derivada de la fusión es como se define anteriormente.

Además de la matriz polimérica y la fibra de vidrio de refuerzo biorreabsorbible o el conjunto de fibras, la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible también puede comprender un apresto biorreabsorbible en fibra de vidrio de refuerzo biorreabsorbible para mejorar la adhesión entre el vidrio inorgánico y la fase de polímero orgánico, mejorar la capacidad de procesamiento de la fibra de vidrio biorreabsorbible matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio y dispersión de fibras en matriz polimérica.

Adicional o alternativamente, la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible también puede comprender uno o más refuerzos o materiales de relleno además de la fibra de vidrio biorreabsorbible, como partículas cerámicas (por ejemplo, partículas de fosfato tricálcico), agentes antimicrobianos, agentes bioactivos, ingredientes farmacéuticos activos, otras fibras de refuerzo puede comprender otra composición de vidrio biorreabsorbible o materiales similares al vidrio, una cerámica, una composición mineral como hidroxiapatita, fosfato tricálcico, sulfato de calcio o fosfato de calcio, un material celulósico o cualquier otra fibra continua conocida en la técnica para aumentar las propiedades mecánicas de un polímero biorreabsorbible. La fibra de refuerzo continua también puede ser un polímero biorreabsorbible.

Las modalidades de la presente invención se describirán ahora en detalle en los siguientes ejemplos de la parte Experimental. Los ejemplos son ilustrativos, pero no limitantes de las composiciones, métodos, aplicaciones y uso de la presente invención.

Ejemplos

Ejemplo 1

Se fabricaron varillas redondas de 7 mm de diámetro de compuesto híbrido (Figura 1) mecanizando una varilla de aleación de magnesio (SynerMag 430, Luxfer Mel Technologies) y una varilla de PLDLA reforzada unidireccionalmente con fibra de vidrio biorreabsorbible (Evolvecomp™GF40PLD96, Arctic Biomaterials, relación de fibra de vidrio biorreabsorbible a PLDLA en por ciento en peso 40:60) con relación de por ciento en peso 50:50 y comprimida para formar una muestra de prueba compuesta híbrida final.

Ejemplo 2

Las muestras compuestas híbridas fabricadas de acuerdo con el Ejemplo 1 se sometieron a una prueba de flexión de tres puntos para medir la resistencia a la flexión y el módulo de flexión de acuerdo con la norma ISO 178:2019 (intervalo 16:1, velocidad de 1 mm/min). Aleación de Mg (SynerMag 430), PLDLA reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible (Evolvecomp™GF40PLD96) y varilla de SR-PLGLA (Resomer LG 857 S, Evonik) biorreabsorbible autorreforzada como material de referencia. La resistencia a la flexión medida y el módulo de flexión se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2.

Ejemplo 3

Muestras de compuesto híbrido fabricadas de acuerdo con el ejemplo 1 se sometieron a una prueba de doble cizallamiento para medir la resistencia al cizallamiento de acuerdo con el método 340A-B de BS 2782-3 (velocidad de 10 mm/min). Aleación de Mg (SynerMag 430), PLDLA reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible (Evolvecomp™GF40PLD96) y varilla de SR-PLGLA (Resomer LG 857 S, Evonik) biorreabsorbible autorreforzada como material de referencia. El diámetro medido y la resistencia a la flexión se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3.

Ejemplo 4

Se fabricaron varillas redondas de compuesto híbrido de 7 mm de diámetro mediante embobinado de cinta (Figura 2) cinta de PLDLA reforzada unidireccionalmente con fibra de vidrio biorreabsorbible (Evolvecomp™GF40PLD96, Arctic Biomaterials) alrededor de una varilla de aleación de magnesio (MgCaZn donde Ca 0,5 % en peso y Zn 0,5 % en peso, de Cavis AG) en un ángulo de 45°/45° con una relación de por ciento en peso de 50:50 y moldeada por compresión para formar muestra de prueba compuesta híbrida. La aleación de magnesio se recubrió químicamente antes del embobinado de la cinta con 3-glicidiloxipropiltrietoxisilano (Dynasylan GLYEO, Evonik) recubriendo por inmersión la aleación de magnesio en una solución de etanol al 5 % (ph 4,5 ajustado con ácido acético) y se curó durante 4 horas a 120 °C. Las condiciones de moldeo por compresión fueron 200 °C durante 5 minutos con una fuerza de presión de 200 kN y se enfrió con una temperatura de agua enfriada de 10 °C (una velocidad de enfriamiento de 80 K/min).

Ejemplo 5.

Las muestras compuestas híbridas fabricadas de acuerdo con el Ejemplo 2 se sometieron a una prueba de flexión de tres puntos para medir la resistencia a la flexión y el módulo de flexión de acuerdo con la norma ISO 178:2019 (intervalo 16:1, velocidad de 1 mm/min). La resistencia a la flexión medida y el módulo de flexión se muestran en la Tabla 4.

Tabla 4.

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un material compuesto biorreabsorbible que comprende magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en forma de refuerzo incrustado en una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, en donde la cantidad de magnesio o aleación de magnesio en el material compuesto es del 10­ 90 % en peso del total peso del material compuesto.

2. El material compuesto biorreabsorbible de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el magnesio o la aleación de magnesio tiene forma de una varilla, una placa, un núcleo, un tubo o fibras.

3. El material compuesto biorreabsorbible de acuerdo con la reivindicación 1 o 2 comprende dos o más tipos de aleaciones de magnesio, cada tipo tiene una composición diferente, o comprende un segundo metal biorreabsorbible además del magnesio primario o aleaciones de magnesio tales como zinc o hierro, que incluyen sus aleaciones.

4. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el magnesio o la aleación de magnesio están recubiertos, total o parcialmente, preferentemente con uno o más de organosilanos, organotitanatos, organozirconatos, polímeros biodegradables funcionalizados con capacidad para reaccionar con magnesio tratado o sin tratar en la superficie o sus aleaciones, óxido de aluminio, óxido de zinc, metales, por ejemplo, zinc, oro, plata, cobre y níquel.

5. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende dos o más tipos de vidrios o fibras de vidrio reabsorbibles y biocompatibles, cada tipo tiene una composición, velocidad de reabsorción y/o bioactividad diferente.

6. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la orientación libre de las fibras en una o más capas sucesivas, en donde la capa comprende una matriz polimérica biorreabsorbible y una fibra o conjunto de fibras de refuerzo biorreabsorbible.

7. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el polímero en la matriz polimérica comprende uno o más de polímeros elaborados a partir de, obtenidos a partir de o que comprenden lactida, glicólido, caprolactona, valerolactona, carbonatos, dioxanonas, 6-valerolactona, etilenglicol, óxido de etileno, esteramidas, y-hidroxivalerato, B-hidroxipropionato, alfa-hidroxiácido, hidroxibuteratos, poliortoésteres, hidroxialcanoatos, carbonatos de tirosina, carbonatos de poliimida, carbonatos de poliimino, poliuretanos, polianhídridos y copolímeros y cualquiera de sus combinaciones, tales como polímeros biodegradables naturales que incluyen colágeno, quitina, quitosano, celulosa, poliaminoácidos, polisacáridos y copolímeros, derivados y sus combinaciones, preferentemente polímero(s) seleccionado(s) del grupo que consiste en poliésteres bioabsorbibles, PLLA (poli-L-lactida), PDLLA (poli-DL-lactida), PLDLA, PGA (ácido poliglicólico), PLGA (ácido poli-lactida-glicólico), PCL (policaprolactona), PLLA-PCL y sus combinaciones.

8. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el contenido de fibra de refuerzo biorreabsorbible es del 1 al 99 % en peso del peso total de la matriz polimérica reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, preferentemente del 20 al 80 % en peso, con mayor preferencia del 30 al 70 % en peso y con la máxima preferencia del 40 al 60 % en peso.

9. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el diámetro promedio de fibra de una sola fibra de refuerzo está en el intervalo de 1-100 micrómetros, preferentemente 5-30 micrómetros y con mayor preferencia 10-20 micrómetros.

10. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el vidrio biorreabsorbible comprende

SiO2 40-90 % en peso,

Na2O 1-30 % en peso,

K2O 0-20 % en peso,

CaO 5-30 % en peso,

MgO 0-20 % en peso,

P2O5 0-20 % en peso,

B2O3 0-20 % en peso,

AhOa 0-10 % en peso,

CaF3 0-25 % en peso,

SrO 0-10 % en peso, y

Li2O 0-5 % en peso,

11. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el vidrio biorreabsorbible se selecciona de vidrios biorreabsorbibles a base de sílice, fosfato, boro y magnesio.

12. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que tiene una resistencia a la flexión de 200-1500 MPa, con mayor preferencia 300-800 MPa y con la máxima preferencia 400-500 MPa medida según ISO 178:2019 o ASTM D790-17.

13. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores que tiene un módulo de flexión de 20-40 GPa, con mayor preferencia 25-35 GPa y con la máxima preferencia aproximadamente 30 GPa medido según ISO 178:2019 o ASTM D790-17.

14. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cantidad del magnesio biorreabsorbible o la aleación de magnesio en el material compuesto es del 20-80 % en peso, preferentemente del 30-70 % en peso, del peso total del material compuesto.

15. El material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, obtenido al

- proporcionar una forma de refuerzo de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible,

- proporcionar fibras de vidrio biorreabsorbibles en una matriz polimérica biorreabsorbible y combinarlas para formar el material compuesto biorreabsorbible.

16. Un implante biorreabsorbible que comprende el material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, tales como un tornillo, una placa, un pasador, una tachuela o un clavo, para la fijación de fracturas óseas y/u osteotomías para inmovilizar los fragmentos óseos para curar; un ancla de sutura, una tachuela, un tornillo, un perno, un clavo, una abrazadera, una endoprótesis y otros dispositivos para la fijación hueso a hueso, tejido blando a hueso, tejido blando en hueso y tejido blando a tejido blando; dispositivos usados para apoyar la curación o regeneración de tejidos o huesos; o cuñas cervicales y jaulas lumbares y placas y tornillos para fusión vertebral y otras operaciones en cirugía espinal.

17. Uso del material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones 1-15 en la fabricación de un dispositivo médico, tal como un implante.

18. Un método para preparar un dispositivo médico o una parte del mismo, el método comprende

- proporcionar el material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones 1-15, o

- proporcionar una forma de refuerzo de magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible,

- proporcionar fibras de vidrio biorreabsorbibles en una matriz polimérica biorreabsorbible y combinarlas para formar un material compuesto biorreabsorbible que comprende magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en una forma de refuerzo incrustada en una matriz polimérica biorreabsorbible reforzada con fibra de vidrio biorreabsorbible, en donde la cantidad del magnesio o aleación de magnesio biorreabsorbible en el material compuesto es del 10-90 % en peso del peso total del material compuesto, tal como el material compuesto biorreabsorbible de cualquiera de las reivindicaciones 1-15,

- proporcionar uno o más dispositivos de procesamiento,

- procesar el material compuesto biorreabsorbible con el dispositivo de procesamiento a un dispositivo médico o una parte del mismo.