WO2019082154A1 - Implante dentário em zircónia ou alumina com funções elétricas curativas e respetivo método de obtenção - Google Patents

Implante dentário em zircónia ou alumina com funções elétricas curativas e respetivo método de obtenção

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WO2019082154A1
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implant
dental implant
polymer
holes
electrically conductive
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Filipe Samuel CORREIA PEREIRA SILVA
Paulo Filipe SALGADO PINTO
Óscar Samuel NOVAIS CARVALHO
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Universidade do Minho
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    • B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
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    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61C—DENTISTRY; APPARATUS OR METHODS FOR ORAL OR DENTAL HYGIENE
    • A61C2201/00—Material properties

Definitions

  • the present disclosure is in the area of dentistry, more specifically in the area of dental implants.
  • the present disclosure relates to a ceramic dental implant with electrical capacity for bone regeneration and anti-bacterial effect.
  • patent US2003 / 0153965 proposes the use of polymeric and / or ceramic composite materials to, together with electrically conductive reinforcements, for example nano carbon tubes, be used to transmit electrical current to the implant.
  • patent US5738521 proposes the placement of the two electric rods, one in the implant and the other in a zone of the bone, outside the implant, in order to create an electric field between these two points.
  • This electric field will generate electric currents between the two poles and in this way stimulates the bone growth in the zones of passage of current, through the tissues of the mandible and / or maxilla.
  • the electric current will flow randomly through the zones of lower electrical resistance of the bone tissues.
  • a new concept of implant is proposed in this document and consists of a device where multiple electric fields are created, located in multiple points of the surface of the implant strategically defined, being that the circuit of electric wires is an integral part of the component, also contributing to its mechanical strength.
  • the way of obtaining the implant is also proposed in this document.
  • the present disclosure relates to a ceramic dental implant based on zirconia or alumina, or mixtures thereof, which internally comprises an electric circuit which allows electric fields to reach multiple points on the surface of the implant, allowing this electric circuit to part of the implant body.
  • the implant is composed of a ceramic or composite ceramic, biocompatible, with esthetic function, which may comprise bioactive and / or antibacterial compounds.
  • This implant is characterized in that it comprises an electric circuit inside which is intended to deliver electric fields to multiple points on the surface of the implant through positively and negatively polarized electrical wires that reach multiple points on the surface of the implant.
  • the implant comprises in its interior vertical distribution channels along of the implant's main direction, and radial at various implant heights, which will allow multiple implant fields to exist on the implant surface. With the electrical currents transmitted by the implant to the bone, it will allow for its regeneration in a faster way, as well as it will have an anti-bacterial effect, helping to eliminate biofilms of bacteria.
  • This circuit is powered by a small battery that is housed at the top of the implant, or inside the abutment or crown, along with a chip that coordinates the electrical stimuli, namely electric field strength, frequency of application and duration of application, and or alternatively by a piezoelectric component, which is actuated by the chewing force.
  • the piezoelectric component will consist of a biocompatible material, for example Barium Titanate BaTi03, or 'niobate perovskite' compounds, ((K, Na) Nb03), nicknamed KNN, and which generates an electric field when subjected to deformation due to a load like chewing.
  • the ceramic should be based on zirconia or alumina, or mixtures thereof, optionally containing hydroxyapatite, ⁇ , bioglass, among other materials that stabilize the ceramic or zirconia, and / or bioactive and / or anti-bacterial.
  • the material of the electrical circuit is composed of silver or gold or platinum or other biocompatible metal or other biocompatible and electrically conductive material.
  • the electrical circuit is characterized as being an integral part of the implant, not being a wire or electrode assembly.
  • the electric circuit is responsible for the emission of electric fields for the various points of the implant, but also contributes to the mechanical resistance of the implant.
  • the process for obtaining the implant is based on the following approach.
  • Compaction and pre sintering of a block from zirconia and / or alumina powders may contain zirconia stabilizing elements such as yttria, ceria, Magnesia, among others, and may also contain bioactive elements such as hydroxyapatite, ⁇ , bioglass, or other bioactive materials.
  • prepackaged and pre-sintered commercial blocks may be used; followed by machining of the pre-sintered block by mechanical means with cutting tools or by laser ablation, for the creation of internal channels, distributors of electric fields to the surface of the implant (lateral and inferior); followed by final sintering of the component; followed by filling the channels of the zirconia block with an electrically conductive and bio compatible material such as silver, gold, platinum, or a polymer such as Polyether ether ketone (PEEK), Poly (methyl methacrylate) (PMMA), or other biocompatible polymer , loaded with micro or nano metal particles or another reinforcement that renders the polymer electrically conductive, using a die-casting process; followed by assembly of the control unit, battery, and / or piezoelectric component, at the top of the implant, at the abutment, or inside the crown.
  • PEEK Polyether ether ketone
  • PMMA Poly (methyl methacrylate)
  • the first major advantage of the implant proposed in this document is the existence of multiple electric fields created on the implant surface by virtue of the existence of multiple positive and negative electrodes. In this way, instead of a single electric field, multiple electric fields are created dispersed on the surface of the implant, thus making the stimulus for bone regeneration and antibacterial effect much more efficient. Instead of a single electric field created around the implant, which will give rise to a flow of current through the tissues, in a random way, thus being able to be effective where the current passes, but little effective where the current does not pass, the present proposal presents a solution to create current flows along the entire surface of the implant making the bone regeneration process and antibacterial effect through electrical and / or magnetic stimuli much more effective, ensuring its effect on the entire surface of the implant .
  • the second major advantage of the proposed implant is that the internal wiring circuit of the implant is an integral part of the implant body thus contributing to its mechanical strength.
  • the electrical circuit is integrated in the implant, forming a composite material.
  • the third major advantage of the proposed implant is that it can function actuated by a heel or chewing forces.
  • the electrical stimuli will be promoted by a control unit, which will control the frequency, times, and powers of the electric fields, and by a battery, which will supply the electric energy .
  • this control unit and stack will be replaced by a piezo electric device that will create the electric fields when actuated by chewing forces.
  • a dental implant is described defining an axis along its length obtained from a sintered block which comprises in its interior longitudinal and radial channels which terminate in the form of orifices on the surface of the implant and wherein each channel comprises an electrically conductive material to create multiple electric fields along the surface of the implant. Throughout the implant it is referred to along said longitudinal axis of the implant.
  • the radial channels terminate in the form of holes in a side surface of the implant and the longitudinal channels terminate in the form of holes in a top surface of said implant.
  • the radial channels terminate in the form of holes in a side surface, the respective electrically conductive material being connected so as to alternate electrical poles along the surface of the implant.
  • the longitudinal and radial channels terminate in the form of holes in the lower side surface of the implant.
  • An embodiment comprises an electronic component located in the pillar or crown, which comprises a battery with an integrated circuit, said chip, or a piezoelectric component.
  • the electronic component is configured so that said electric fields range from 5 to 100 mv.
  • the electrically conductive material is metal or polymer charged with particles or fibers which render the polymer electrically conductive.
  • the metal is selected from silver or gold or platinum or other metal or biocompatible and electrically conductive metal alloy.
  • the polymer is selected from PEEK or PMMA or other biocompatible polymer.
  • the polymer further comprises silver particles or carbon nanotubes, or other biocompatible material that renders the polymer electrically conductive.
  • the sintered implant block is of ceramic or ceramic composite material.
  • said sintered block of the implant is either zirconia or alumina or a mixture thereof.
  • said implant comprises from 1 to 20% yttria and / or ceria and / or Magnesia.
  • One embodiment comprises hydroxyapatite and / or ⁇ and / or bioglass.
  • lost wax casting comprises the following steps: placing the implants in the tree-shaped feed system comprising wax;
  • the filling of the inner channels by an electrically conductive polymer comprises the following steps:
  • the implant with the holes is placed inside a mold of graphite material or the like, wherein the mold is comprised of a main body, a lower part, and an upper part, together with the implant;
  • the polymer is placed inside the mold and these are heated until the polymeric composite reaches the liquid, pasty or semi-solid state and impregnates the holes.
  • the impregnation of the holes is by vacuum applied pressure, which causes the polymeric composite to flow into the orifices of the implants to fill them.
  • (1) (a), prior to machining the inner channels, which will give rise to the internal electrical circuit, and after machining of the inner channels (b), is a schematic representation of an example of a ceramic implant constituted by the main body which will give rise to the internal electrical circuit, and place for housing the battery and electronic components or piezoelectric element, at the top of the implant. There are also cuts with top views (c) of the electric wire system showing the circuit with one polarity, for example the negative (2) and the other polarity, for example the positive (3).
  • FIG. 2 is a schematic illustration of a plaster casting 4, containing the implants 1, and on which liquid metal 6 will flow, which will flow through the feed channel 5, and which will fill the internal electrical circuit (2) and (3) in Fig. 1) of the implants (1).
  • Figure 3 shows an example schematic representation of a molding, for example in graphite, constituted by a main body 8, and for example a lower part 10 and an upper part 9, where the implant (1) with the channels that will constitute the electric circuit and the location for the electronic component and pile, or piezoelectric component, already made, and where the powder or granules of the polymeric material, which is an electric conductor (7) .
  • Pressure (11) and temperature (12), preferably in vacuum, are applied to fill the channels that will constitute the electric circuit, by the polymeric composite.
  • the present disclosure consists of a dental implant, which is constituted by a ceramic or ceramic composite (1) (Figure 1), biocompatible, with an aesthetic function, and possibly bioactive, which contain within it an electric circuit (2) ( 3) which is intended to deliver electric fields to multiple points on the surface of the implant (15).
  • This circuit is powered by a small battery which is housed in the top of the implant, in an eventual abutment, or in the crown, together with a chip that coordinates the electric stimuli (13), and / or alternatively by a piezoelectric component (13), which is acted upon by the chewing force.
  • the present disclosure consists of a dental implant, which is constituted by a ceramic or ceramic composite (1) (Figure 1), biocompatible, with an aesthetic function, and possibly bioactive, which contain within it an electric circuit (2) ( 3) which is intended to deliver electric fields to multiple points on the surface of the implant (15).
  • This circuit is powered by a small battery which is housed in the top of the implant, in an eventual abutment, or in the crown, together with a chip that coordinates the electric stimuli (13), and / or alternatively by a piezoelectric component (13), which is acted upon by the chewing force.
  • the implant material consists of a zirconia-based ceramic, optionally containing percent alumina, or alumina optionally containing zirconia.
  • the implant material may contain small percentages, for example from 1% (v / v) to 20% (v / v) of yttria, ceria, Magnesia, among other zirconia stabilizing materials, or also hydroxyapatite, ⁇ , bioglass, among others bioactive and / or antibacterial materials.
  • the blocks after being mixed, are pressed with pressures between 10 to 200 MPa, preferably between 50 and 100 MPa.
  • the blocks may then be sintered at temperatures between 800 ° C and 1200 ° C for periods between 0.5 and 5 hours.
  • commercially available pre-sintered blocks may be used.
  • the pressed and / or pre-sintered blocks are then subjected to mechanical machining, with cutting tools, in numerically controlled equipment, for the creation of a housing zone for the electronic and piezoelectric components and the internal channels (2) (3), which will consist of the electric circuit.
  • These channels will have a vertical distribution, along the main direction of the implant, and radial, at various implant heights.
  • the laser ablation method may be used for machining the holes that will consist of the inner channels.
  • the positive and negative electrical poles lie in pairs (+ -) along the surface of the implant, creating multiple micro electric fields (15).
  • the machined blocks will be followed by final sintering of the component, which will occur at temperatures between 1200 ° C and 1600 ° C, for periods between 1h to 5h, between periods of heating and cooling, which may last between 2 to 4 hours each, with heating ramps of about 5 ° C / minute.
  • the implants After final sintering the implants will be subjected to the filling of their inner channels by an electrically conductive material.
  • the conductive material is metallic, for example silver or gold or platinum, among others that are biocompatible, they will be impregnated in the ceramic implant using the lost wax casting method.
  • the implants will be mounted in a feed system (5), for example in the form of a tree, in wax and the holes filled with wax. Then the wax tree, which contains the implants, is immersed in plaster, inside a container giving rise to a plaster cast (4). This molding is then subjected to temperature, to about 400 ° C, for about 30 minutes, for extraction of the wax.
  • the plaster casting is subjected to a firing cycle of the gypsum where it reaches about 800 ° C for a period of about 2 hours.
  • the casting is removed from the furnace and the liquid metal (6) constituting the electric circuit is poured into the molding (5) containing the implants, filling the molding wells and the internal holes of the implants ( 2) and (3).
  • this polymer matrix composite (7) is placed inside a mold, for example in graphite, for example constituted by a main body 8, a lower part 10, and an upper part 9, together with the implant 1 already containing the holes 2 and 3, and these are heated 12, until the polymeric composite reaches the liquid, pasty or semi-solid state and impregnates the holes. This impregnation is done due to the applied pressure (11) under vacuum, which causes the polymeric composite to flow into the orifices of the implants, filling them completely.
  • PEEK Polyether ether ketone
  • PMMA methyl methacrylate
  • the implants will now have a geometry near the end, with the electric channels completely filled (14). They may be machined for final geometry or thread definition. They may also be subjected to surface polishing or surface treatment by sandblasting, acid etching, laser, among others to create a surface texture suitable for good bonding to bone tissues.
  • the signal processing plant and the stack (13), or alternatively the piezoelectric component (13), may then be mounted, which will give rise to the fields electrical, distributed along the surface of the implant (15).
  • the electric fields on the surface of the implant may be in the range of 5 to 100 mv.
  • the crown (16) will be cemented or screwed onto the implant body. In the case that the electronic system consists of a controller and a battery, these (13) must operate while there are no chewing forces, and can then be removed and the electric fields are promoted by a piezoelectric component, which will act with the chewing forces, throughout the life of the implant.
  • the piezoelectric component will consist of a biocompatible material, for example Barium Titanate BaTi03, or niobate perovskite compounds, (K, Na) Nb03), nicknamed KNN, and which generate an electric field when subjected to deformation due to a charge such as chewing.
  • a biocompatible material for example Barium Titanate BaTi03, or niobate perovskite compounds, (K, Na) Nb03), nicknamed KNN, and which generate an electric field when subjected to deformation due to a charge such as chewing.
  • the dental implant may comprise therein vertical channels (i.e., longitudinal channels along the dental implant defining an axis along its length) and radially ending in the form of orifices on the lateral surface and lower portion of the implant and wherein each channel comprises an electrically conductive material so as to promote multiple electric fields along the surface of the implant.
  • vertical channels i.e., longitudinal channels along the dental implant defining an axis along its length
  • each channel comprises an electrically conductive material so as to promote multiple electric fields along the surface of the implant.
  • the implant may comprise an electronic component located on the abutment or crown which consists of a battery with a chip or a piezoelectric component.
  • the electric fields range from 5 to 100 mv.
  • the electrically conductive material may be metal or polymer charged with particles or fibers which renders the polymer electrically conductive.
  • the metal is selected from silver or gold or platinum or other biocompatible and electrically conductive metal.
  • the polymer may be selected from PEEK or PMMA or other biocompatible polymer.
  • the polymer may further comprise silver particles or carbon nanotubes, or other biocompatible material that renders the polymer electrically conductive.
  • the implant may be of ceramic material or ceramic composite.
  • the implant may be zirconia or alumina or a mixture thereof.
  • the implant may further comprise from 1 to 20% ytria and / or ceria and / or magnesia.
  • the implant may further comprise hydroxyapatite and / or TCP and / or bioglass.
  • the method of obtaining the implant may comprise the following steps:
  • the process may comprise channels which may be produced alternatively by laser ablation.
  • the lost wax casting process may comprise the following steps:
  • the process of filling the inner channels with an electrically conductive polymer may comprise the following steps:
  • the implant with the orifices is placed inside a mold of graphite material or the like, wherein the mold is constituted by a main body, a lower part, and an upper part, together with the implant;
  • the polymer is placed inside the mold and these are heated until the polymeric composite reaches the liquid, pasty or semi-solid state, and impregnates the holes.
  • the impregnation process of the orifices may be by vacuum applied pressure, which causes the polymeric composite to flow into the orifices of the implants, completely filling them.

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Abstract

A presente divulgação refere-se a um implante dentário que compreende no seu interior canais verticais e radiais que terminam em forma de orifícios na superfície lateral e inferior do implante e em que cada canal é preenchido por material condutor elétrico de modo a promover múltiplos campos elétricos ao longo da superfície do implante. Os campos elétricos variam entre 5 a 100 mv. Descreve-se um implante dentário definindo um eixo ao longo do seu comprimento, obtido a partir de um bloco sinterizado, que compreende no seu interior canais longitudinais e radiais que terminam em forma de orifícios na superfície do implante e em que cada canal compreende um material condutor elétrico para promover múltiplos campos elétricos ao longo da superfície do implante.

Description

D E S C R I Ç Ã O
IMPLANTE DENTÁRIO EM ZIRCÓNIA OU ALUMINA COM FUNÇÕES ELÉTRICAS CURATIVAS E RESPETIVO MÉTODO DE OBTENÇÃO
Domínio técnico
[0001] A presente divulgação insere-se na área da medicina dentária, mais especificamente na área dos implantes dentários. A presente divulgação refere-se a um implante dentário cerâmico com capacidade elétrica para a regeneração óssea e efeito anti bacteriano.
Antecedentes
[0002] Existem várias propostas para implantes dentários que possuem estímulos elétricos cujo objetivo é ajudar á regeneração dos tecidos ósseos adjacentes ao implante. A maioria das propostas, entre as quais se apresentam os seguintes exemplos de patentes US8,374,697, CN103006343 e WO2006043748, propõem um implante em que os elétrodos são montados na parte superior e na parte inferior do implante, respetivamente, sendo ambos montados no corpo principal do implante. O elétrodo que atua na parte inferior do implante passa pelo interior do corpo do implante. O implante descrito nestes documentos permite a criação de um campo elétrico (e magnético) entre estes dois poios.
[0003] Outra abordagem, apresentada no documento de patente US2003/0153965, propõe o uso de materiais compósitos de matriz polimérica e/ou cerâmica para, juntamente com reforços eletricamente condutores, por exemplo nano tubos de carbono, serem usados para transmitir corrente elétrica ao longo de dois poios do implante. Por sua vez, o documento de patente US5738521 propõe a colocação dos dois poios elétricos, um deles no implante e outro numa zona do osso, fora do implante, de forma a criar um campo elétrico entre estes dois pontos. [0004] Em todas as soluções apresentadas existem sempre dois poios, montados em pontos distintos do implante, normalmente em pontos extremos do implante, ou mesmo um dos poios é colocado fora do implante, entre as quais é criado um campo elétrico. Este campo elétrico gerará correntes elétricas entre os dois poios e desta forma estimula o crescimento ósseo nas zonas de passagem de corrente, através dos tecidos da mandíbula e/ou maxila. A corrente elétrica fluirá aleatoriamente pelas zonas de menor resistência elétrica dos tecidos ósseos.
[0005] Um novo conceito de implante é proposto neste documento e consiste num dispositivo onde são criados múltiplos campos elétricos, alocados em múltiplos pontos da superfície do implante estrategicamente definidos, sendo que o circuito de fios elétricos faz parte integrante do componente, contribuindo também para a sua resistência mecânica. A forma de obtenção do implante também é proposta neste documento.
[0006] Estes factos são descritos de forma a ilustrar o problema técnico visado pela presente divulgação.
Descrição Geral
[0007] A presente divulgação diz respeito a um implante dentário cerâmico à base de zircónia ou alumina, ou suas misturas, que compreende internamente um circuito elétrico que permite que cheguem campos elétricos a múltiplos pontos da superfície do implante, permitindo que este circuito elétrico faça parte integrante do corpo do implante.
[0008] Conforme referido, o implante é composto por um cerâmico ou compósito cerâmico, biocompatível, com função estética, que poderá compreender compostos bioativos e/ou antibacterianos. Este implante caracteriza-se por compreender no seu interior um circuito elétrico que se destina a fazer chegar campos elétricos a múltiplos pontos da superfície do implante, através de fios elétricos polarizados positivamente e negativamente, que chegam a múltiplos pontos da superfície do implante. Para o efeito, o implante compreende no seu interior canais de distribuição vertical ao longo da direção principal do implante, e radial em várias alturas do implante, que permitirão que existam na superfície do implante múltiplos campos elétricos. Com as correntes elétricas transmitidas pelo implante ao osso, permitirá a sua regeneração de um modo mais rápido, bem como terá um efeito anti bacteriano, ajudando a eliminar biofilmes de bactérias. Este circuito é alimentado por uma pequena bateria que fica alojada no topo do implante, ou no interior do pilar ou da coroa, juntamente com um chip que coordena os estímulos elétricos, nomeadamente intensidade de campo elétrico, frequência de aplicação e duração de aplicação, e/ou alternativamente por um componente piezoelétrico, que é atuado pela força de mastigação. O componente piezo elétrico consistirá num material biocompatível, por exemplo Titanato de Bário BaTi03, ou compostos 'niobate perovskite', ((K, Na)Nb03), apelidados de KNN, e que gera um campo elétrico quando sujeito a uma deformação, devido a uma carga como a de mastigação.
[0009] O cerâmico deverá ser à base de zircónia ou alumina, ou suas misturas, contendo eventualmente hidroxiapatita, βΤΟΡ, biovidros, entre outros materiais que estabilizem o cerâmico ou zircónia, e/ou bioativos e/ou anti-bacterianos.
[0010] O material do circuito elétrico é constituído por prata ou ouro ou plati na ou outro metal biocompatível ou por outro material biocompatível e eletricamente condutor.
[0011] O circuito elétrico caracteriza-se por fazer parte integrante do implante não sendo uma montagem de fios ou elétrodos. O circuito elétrico é o responsável pela emissão dos campos elétricos para os diversos pontos do implante mas contribui também para a resistência mecânica do mesmo.
[0012] O processo para obtenção do implante baseia-se na seguinte abordagem. Compactação e pré sinterização de um bloco a partir de pós de zircónia e/ou alumina, podendo estas conter elementos estabilizadores da zircónia tais como ítria, ceria, Magnesia, entre outros, e podendo ainda conter elementos bioativos tais como hidroxiapatita, βΤΟΡ, biovidros, ou outros materiais bioativos. Alternativamente podem usar-se blocos comerciais já compactados e pré-sinterizados; seguido de maquinação do bloco pré-sinterizado por via mecânica com ferramentas de corte ou por ablação a laser, para a criação dos canais internos, distribuidores dos campos elétricos até à superfície do implante (lateral e inferior); seguido de sinterização final do componente; seguido de preenchimento dos canais do bloco de zircónia por um material condutor elétrico e bio compatível tal como prata, ouro, platina, ou um polímero tais como Polyether ether ketone (PEEK), Poly(methyl methacrylate) (PMMA), ou outro polímero biocompatível, carregado de micro ou nano partículas metálicas ou de outro reforço que torne o polímero condutor elétrico, utilizando um processo de fundição sob pressão; seguido de montagem da unidade de comando, da pilha, e/ou do componente piezo elétrico, no topo do implante, no pilar, ou no interior da coroa.
[0013] A proposta agora apresentada apresenta várias inovações e vantagens, nomeadamente:
[0014] A primeira grande vantagem do implante proposto neste documento é a existência de múltiplos campos elétricos criados na superfície do implante, em virtude da existência de múltiplos elétrodos negativos e positivos. Desta forma, em vez de um único campo elétrico são criados múltiplos campos elétricos dispersos na superfície do implante tornando assim muito mais eficiente o estímulo para a regeneração óssea e efeito antibacteriano. Em vez de um único campo elétrico criado em torno do implante, que originará um fluxo de corrente através dos tecidos, de forma aleatória, podendo por isso ser eficaz onde passa a corrente, mas pouco eficaz onde a corrente não passa, a presente proposta apresenta uma solução para que se criem fluxos de corrente ao longo de toda a superfície do implante tornando o processo de regeneração óssea e efeito antibacteriano, através de estímulos elétricos e/ou magnéticos, muito mais eficaz, garantindo o seu efeito em toda a superfície do implante.
[0015] A segunda grande vantagem do implante proposto é que o circuito de fios internos do implante faz parte integrante do corpo do implante contribuindo desta forma para a sua resistência mecânica. Na presente proposta, e contrariamente às soluções já existentes onde os poios elétricos são montados no implante, constituindo assim componentes adicionais do implante, nesta proposta o circuito elétrico está integrado no implante, formando um material compósito.
[0016] A terceira grande vantagem do implante proposto é que este pode funcionar atuado por uma pilha ou pelas forças de mastigação. Numa fase inicial, onde, de forma intencional poderão não existir cargas de mastigação, os estímulos elétricos serão promovidos por uma unidade de controlo, que controlará a frequência, tempos, e potências dos campos elétricos, e por uma pilha, que fornecerá a energia elétrica. Numa segunda fase, onde já existem forças de mastigação, esta unidade de controlo e pilha serão substituídas por um dispositivo piezo elétrico que criará os campos elétricos quando atuado pelas forças de mastigação. Esta vantagem permite que, ao contrário das patentes existentes, esta solução atue durante o período de estabilização secundária, ou seja, nos primeiros meses após colocação do implante, com recurso á pilha, assim como durante toda a vida do implante, com recurso ao elemento piezo elétrico. Esta solução permite mimetizar o efeito piezo elétrico do colagénio contido no osso tornando esta solução de implante mais próxima do funcionamento natural do próprio osso.
[0017] Descreve-se um implante dentário definindo um eixo ao longo do seu comprimento, obtido a partir de um bloco sinterizado, que compreende no seu interior canais longitudinais e radiais que terminam em forma de orifícios na superfície do implante e em que cada canal compreende um material condutor elétrico para criar múltiplos campos elétricos ao longo da superfície do implante. Ao longo do implante refere-se ao longo do referido eixo longitudinal do implante.
[0018] Numa realização, os canais radiais terminam em forma de orifícios numa superfície lateral do implante e os canais longitudinais terminam em forma de orifícios numa superfície de topo do referido implante.
[0019] Numa realização, os canais radiais terminam em forma de orifícios numa superfície lateral, estando o respetivo material condutor elétrico ligado de forma a alternar poios elétricos ao longo da superfície do implante. [0020] N uma realização, os canais longitudinais e radiais terminam em forma de orifícios na superfície lateral inferior do implante.
[0021] Uma realização compreende um componente eletrónico localizado no pilar ou coroa, que compreende uma bateria com um circuito integrado, dito chip, ou um componente piezoelétrico.
[0022] N uma realização, o componente eletrónico está configurado para que os referidos campos elétricos variem entre 5 a 100 mv.
[0023] N uma realização, o material condutor elétrico é metal ou polímero carregado com partículas ou fibras que tornem o polímero condutor elétrico.
[0024] N uma realização, o metal é selecionado entre prata ou ouro ou platina ou outro metal ou liga metálica biocompatível e eletricamente condutor.
[0025] N uma realização, o polímero é selecionado de entre PEEK ou PMMA ou outro polímero biocompatível.
[0026] N uma realização, o polímero compreende ainda partículas de prata ou nanotubos de carbono, ou outro material biocompatível que torne o polímero eletricamente condutor.
[0027] N uma realização, o bloco sinterizado do implante é de material cerâmico ou compósito cerâmico.
[0028] N uma rea lização, o referido bloco sinterizado do implante é de zircónia ou alumina ou mistura destes.
[0029] N uma realização, o referido implante compreende entre 1 a 20% de ítria e/ou ceria e/ou Magnésia.
[0030] Uma realização compreende hidroxiapatita e/ou βΤΟΡ e/ou biovidros.
[0031] Descreve-se ainda um processo de obtenção do implante dentário de qualquer uma das realizações descritas que compreende os seguintes passos:
misturar os materiais cerâmicos constituintes do implante e prensá-los a uma pressão entre 10 a 200 MPa até se obter um bloco compacto; pré-sinterizar o bloco obtido;
maquinar os blocos por fresagem ou por ablação a laser de modo a obter os implantes com os canais longitudinais e radiais e os respetivos orifícios;
sinterizar os blocos a uma temperatura entre os 1200 a 1600°C por um período de 1 a 5 horas.
[0032] Numa realização, a fundição por cera perdida compreende os seguintes passos: colocar os implantes no sistema de alimentação, em forma de árvore, composto por cera;
adicionar cera nos orifícios do implante;
imergir o sistema de alimentação, que contem os implantes, em gesso até se obter uma moldação em gesso;
aquecer a moldação a uma temperatura de 400°C para extração da cera;
colocar a moldação num forno a 800°C por um período de 2 horas;
retirar a moldação e vazar o metal na moldação em gesso e pelos orifícios do implante.
[0033] Numa realização, o preenchimento dos canais interiores por um polímero eletricamente condutor compreende os seguintes passos:
o implante com os orifícios é colocado dentro de um molde de material grafite ou semelhante, em que o molde é compreendido por um corpo principal, por uma parte inferior, e por uma parte superior, juntamente com o implante;
o polímero é colocado dentro do molde e estes são aquecidos até o compósito polimérico atingir o estado líquido, pastoso ou semi-sólido, e impregnar os orifícios.
[0034] Numa realização, a impregnação dos orifícios é feita por pressão aplicada, sob vácuo, o que origina o escoamento do compósito polimérico para dentro dos orifícios dos implantes, para os preencher.
Breve descrição das figuras [0035] Para uma mais fácil compreensão, juntam-se em anexo as figuras, as quais representam realizações preferenciais que não pretendem limitar o objeto da presente descrição.
[0036] Figura 1 - representação esquemática de exemplo de um implante cerâmico constituído pelo corpo principal (l)(a), antes de maquinação dos canais internos, que darão origem ao circuito elétrico interno, e após maquinação dos canais internos (b), que darão origem ao circuito elétrico interno, e local para alojamento da bateria e componentes eletrónicos ou elemento piezo elétrico, no topo do implante. Evidenciam-se ainda cortes com vistas de topo (c) do sistema de fios elétricos evidenciando o circuito com uma polaridade, por exemplo a negativa (2) e com a outra polaridade, por exemplo a positiva (3).
[0037] Figura 2 - representação esquemática de exemplo de uma moldação em gesso (4), contendo os implantes (1), e sobre os quais será vazado metal no estado líquido (6), que fluirá pelo canal de alimentação (5), e que preencherá o circuito elétrico interno ((2) e (3) na Fig. 1) dos implantes (1).
[0038] Figura 3 - representação esquemática de exemplo de uma moldação, por exemplo em grafite, constituída por um corpo principal (8), e por exemplo uma parte inferior (10) e uma parte superior (9), onde é colocado o implante (1) com os canais que constituirão o circuito elétrico e o local para o componente eletrónico e pilha, ou componente piezo-elétrico, já feitos, e onde também é colocado o pó ou grânulos do material polimérico, que é condutor elétrico (7). É aplicada pressão (11) e temperatura (12), preferencialmente em vácuo, para preenchimento dos canais que constituirão o circuito elétrico, pelo compósito polimérico.
[0039] Figura 4 - representação esquemática de exemplo de um implante cerâmico constituído pelo corpo principal, após maquinação e preenchimento (14) dos canais internos, constituintes do circuito elétrico interno, e exemplo dos campos elétricos criados (15), e bateria e componentes eletrónicos ou elemento piezo elétrico (13), e sobre o qual se montará a coroa (16). Descrição detalhada
[0040] A presente divulgação consiste num implante dentário, que é constituído por um cerâmico ou compósito cerâmico (l)(Figura 1), biocompatível, com função estética, e eventualmente bioativo, que contêm no seu interior um circuito elétrico (2)(3) que se destina a fazer chegar campos elétricos a múltiplos pontos da superfície do implante(15) . Este circuito é alimentado por uma pequena bateria que fica alojada no topo do implante, num eventual pilar, ou na coroa, juntamente com um chip que coordena os estímulos elétricos (13), e/ou alternativamente por um componente piezoelétrico (13), que é atuado pela força de mastigação.
[0041] A presente divulgação consiste num implante dentário, que é constituído por um cerâmico ou compósito cerâmico (1) (Figura 1), biocompatível, com função estética, e eventualmente bioativo, que contêm no seu interior um circuito elétrico (2)(3) que se destina a fazer chegar campos elétricos a múltiplos pontos da superfície do implante(15). Este circuito é alimentado por uma pequena bateria que fica alojada no topo do implante, num eventual pilar, ou na coroa, juntamente com um chip que coordena os estímulos elétricos (13), e/ou alternativamente por um componente piezoelétrico (13), que é atuado pela força de mastigação.
[0042] Num modo preferencial, o material do implante consiste num cerâmico à base de zircónia, contendo eventualmente percentagens de alumina, ou de alumina contendo eventualmente zircónia. Para além destes pode conter pequenas percentagens, por exemplo entre 1% (v/v) a 20%(v/v) de ítria, ceria, Magnesia, entre outros materiais estabilizadores da zirconia, ou ainda hidroxiapatita, βΤΟΡ, biovidros, entre outros materiais bioativos e/ou anti-bacterianos.
[0043] Estes materiais, após misturados, são prensados com pressões entre 10 a 200MPa, preferencialmente entre 50 e 100 MPa. Os blocos poderão ser depois pré- sinterizados a temperaturas entre 800°C e 1200°C, por períodos entre 0,5 e 5 horas. Alternativamente podem ser utilizados blocos pré-sinterizados vendidos comercialmente. [0044] Os blocos prensados e/ou pré-sinterizados são então sujeitos a maquinação por via mecânica, com ferramentas de corte, em equipamentos controlados numericamente, para a criação de uma zona de alojamento dos componentes eletrónicos e piezo-elétricos e dos canais internos (2)(3), que consistirão no circuito elétrico. Estes canais terão uma distribuição vertical, ao longo da direção principal do implante, e radial, em várias alturas do implante. Alternativamente pode ser utilizado o método de ablação a laser para maquinação dos orifícios que consistirão nos canais internos. Os poios elétricos, positivo e negativo, ficam aos pares (+ -) ao longo da superfície do implante, de forma a criarem múltiplos micro campos elétricos (15).
[0045] Os blocos maquinados serão seguidos de sinterização final do componente, que ocorrerá a temperaturas entre os 1200°C e os 1600°C, por períodos entre lh a 5h, entre períodos de aquecimento e arrefecimento, que podem durar entre 2 a 4 horas cada, com rampas de aquecimento de cerca de 5°C/minuto.
[0046] Após sinterização final os implantes serão sujeitos ao preenchimento dos seus canais internos, por um material eletricamente condutor. No caso do material condutor ser metálico, por exemplo prata ou ouro ou platina, entre outros que sejam biocompatíveis, estes serão impregnados no implante cerâmico recorrendo ao método de fundição por cera perdida. De forma resumida os implantes serão montados num sistema de alimentação (5), por exemplo em forma de árvore, em cera sendo os orifícios preenchidos com cera. De seguida a árvore de cera, que contém os implantes, é imersa em gesso, dentro de um recipiente dando origem a uma moldação em gesso (4). De seguida esta moldação é sujeita a temperatura, até cerca de 400°C, por cerca de 30 minutos, para extração da cera. De seguida a moldação em gesso é sujeita a um ciclo de cozimento do gesso em que atinge cerca de 800°C por um período de cerca de 2 horas. Finalmente, a moldação em gesso é retirada do forno e o metal líquido(6) que constituirá o circuito elétrico é vazado pra o interior da moldação (5), que contém os implantes, preenchendo as cavidades da moldação e os orifícios internos dos implantes (2) e (3).
[0047] No caso do material condutor ser de matriz polimérica, por exemplo Polyether ether ketone (PEEK), ou Poly(methyl methacrylato (PMMA), ou outro polímero bio compatível, carregado de um material que o torne condutor elétrico, por exemplo partículas em prata, nano tubos de carbono, entre outros, este compósito de matriz polimérica (7) é colocado dentro de um molde, por exemplo em grafite, por exemplo constituído por um corpo principal (8), por uma parte inferior (10), e por uma parte superior(9), juntamente com o implante (l)já contendo os orifícios (2) e (3), e estes são aquecidos (12) até o compósito polimérico atingir o estado líquido, pastoso ou semi- sólido e impregnar os orifícios. Esta impregnação é feita devido à pressão aplicada (11), sob vácuo, o que origina o escoamento do compósito polimérico para dentro dos orifícios dos implantes, preenchendo-os completamente.
[0048] Os implantes ficarão agora com uma geometria próxima do final, com os canais elétricos completamente preenchidos (14). Poderão eventualmente ser sujeitos a maquinagem para definição final da geometria ou da rosca. Poderão ainda ser sujeitos a um polimento, ou tratamento de superfície por jateamento de partículas, ataque ácido, laser, entre outros destinados a criar uma textura superficial adequada a uma boa ligação aos tecidos ósseos.
[0049] No topo do implante, ou no pilar, caso o implante o possua, poderá então ser montada a central de processamento de sinal e a pilha (13), ou alternativamente o componente piezo elétrico (13), que darão origem aos campos elétricos, distribuídos ao longo da superfície do implante (15). Os campos elétricos na superfície do implante poderão ser da ordem dos 5 a 100 mv. A coroa (16) será cimentada ou aparafusada sobre o corpo do implante. No caso do sistema eletrónico ser constituído por um controlador e uma bateria, estes (13) deverão operar enquanto não existem forças de mastigação, e podem depois ser removidos e os campos elétricos passarem a ser promovidos por um componente piezo-elétrico, que atuará com as forças de mastigação, ao longo de toda a vida do implante. O componente piezo elétrico consistirá num material biocompatível, por exemplo Titanato de Bário BaTi03, ou compostos niobate perovskite, ((K, Na)Nb03), apelidados de KNN, e que geram um campo elétrico quando sujeitos a uma deformação, devido a uma carga como a de mastigação.
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[5] US 5738521 A - Method for accelerating osseointegration of metal bone implants using electrical stimulation.
[0051] Numa realização da presente divulgação o implante dentário pode compreender no seu interior canais verticais (ou seja, canais longitudinais ao longo do implante dentário definindo um eixo ao longo do seu comprimento) e radiais que terminam em forma de orifícios na superfície lateral e inferior do implante e em que cada canal compreende um material condutor elétrico de modo a promover múltiplos campos elétricos ao longo da superfície do implante.
[0052] Numa realização, o implante pode compreender um componente eletrónico localizado no pilar ou coroa que consiste numa bateria com um chip ou num componente piezoelétrico.
[0053] Numa realização, os campos elétricos variarem entre 5 a 100 mv.
[0054] Numa realização, o material condutor elétrico pode ser metal ou polímero carregado com partículas ou fibras que torne o polímero condutor elétrico.
[0055] Numa realização, o metal ser selecionado entre prata ou ouro ou platina ou outro metal biocompatível e eletricamente condutor.
[0056] Numa realização, o polímero pode ser selecionado de entre PEEK ou PMMA ou outro polímero biocompatível.
[0057] Numa realização, o polímero pode compreender ainda partículas de prata ou nanotubos de carbono, ou outro material biocompatível que torne o polímero eletricamente condutor. [0058] Numa realização, o implante pode ser de material cerâmico ou compósito cerâmico.
[0059] Numa realização, o implante pode ser de zircónia ou alumina ou mistura destes.
[0060] Numa realização, o implante pode compreender ainda entre 1 a 20% de ytria e/ou ceria e/ou Magnesia.
[0061] Numa realização, o implante pode compreender ainda hidroxiapatita e/ou TCP e/ou biovidros.
[0062] Numa realização, o processo de obtenção do implante pode compreender os seguintes passos:
a. misturar os materiais cerâmicos constituintes dos implantes e prensá-los a uma pressão entre 10 a 200 MPa até se obter um bloco compacto;
b. pré-sinterizar o bloco obtido;
c. maquinar os blocos por frezagem de modo a obter os implantes com os canais verticais e radiais e os respetivos orifícios;
d. sinterizar os blocos a uma temperatura entre os 1200 a 1600^C por um período de 1 a 5 horas.
[0063] Numa realização, o processo pode compreender canais que podem ser produzidos alternativamente por ablação a laser.
[0064] Numa realização, o processo de fundição por cera perdida pode compreender os seguintes passos:
a. colocar os implantes no sistema de alimentação, em forma de árvore, composto por cera;
b. adicionar cera nos orifícios do implante;
c. imergir o sistema de alimentação, que contem os implantes, em gesso até se obter uma moldação em gesso;
d. aquecer a moldação a uma temperatura de 400^C para extração da cera;
e. colocar a moldação num forno a 800^C por um período de 2 horas; f. retirar a moldação e vazar o metal na moldação em gesso e pelos orifícios do implante.
[0065] Numa realização, o processo do preenchimento dos canais interiores por um polímero eletricamente condutor pode compreender os seguintes passos:
a. O implante com os orifícios é colocado dentro de um molde de material grafite ou semelhante, em que o molde é constituído por um corpo principal, por uma parte inferior, e por uma parte superior, juntamente com o implante;
b. O polímero é colocado dentro do molde e estes são aquecidos até o compósito polimérico atingir o estado líquido, pastoso ou semi-sólido, e impregnar os orifícios.
[0066] Numa realização, o processo de impregnação dos orifícios pode ser feita por pressão aplicada, sob vácuo, o que origina o escoamento do compósito polimérico para dentro dos orifícios dos implantes, preenchendo-os completamente.
[0067] A presente divulgação não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações descritas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma e de substituições de características técnicas por outras equivalentes, dependendo dos requisitos de cada situação, tal como definido nas reivindicações anexas.
[0068] As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.

Claims

R E I V I N D I C A Ç Õ E S
I mplante dentário definindo um eixo ao longo do seu comprimento, obtido a partir de um bloco sinterizado, que compreende no seu interior canais longitudinais e radiais que terminam em forma de orifícios na superfície do implante e em que cada canal compreende um materia l condutor elétrico para criar múltiplos campos elétricos ao longo da superfície do implante.
I mplante dentário de acordo com a reivindicação anterior, em que os canais radiais terminam em forma de orifícios numa superfície lateral do implante e os canais longitudinais terminam em forma de orifícios numa superfície de um topo do referido implante.
I mplante dentário de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os canais radiais terminam em forma de orifícios numa superfície lateral, estando o respetivo materia l condutor elétrico ligado de forma a alternar poios elétricos ao longo da superfície do implante.
I mplante dentário de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que os canais longitudinais e radiais terminam em forma de orifícios na superfície lateral e inferior do implante.
I mplante dentário de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende um componente eletronico localizado no pilar ou coroa, que compreende uma bateria com um circuito integrado, dito chip, ou um componente piezoelétrico.
I mplante dentário de acordo com a reivindicação anterior, em que o componente eletronico está configurado para que os referidos campos elétricos variem entre 5 a 100 mv. Implante dentário de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o material condutor elétrico é metal ou polímero carregado com partículas ou fibras que tornem o polímero condutor elétrico.
Implante dentário de acordo com a reivindicação anterior em que o metal é selecionado entre prata ou ouro ou platina ou outro metal ou liga metálica biocompatível e eletricamente condutor.
Implante dentário de acordo com a reivindicação 7, em que o polímero é selecionado de entre PEEK ou PMMA ou outro polímero biocompatível.
Implante dentário de acordo com a reivindicação anterior em que o polímero compreende ainda partículas de prata ou nanotubos de carbono, ou outro material biocompatível que torne o polímero eletricamente condutor.
Implante dentário de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o bloco sinterizado do implante é de material cerâmico ou compósito cerâmico.
Implante dentário de acordo com a reivindicação anterior, em que o referido bloco sinterizado do implante é de zircónia ou alumina ou mistura destes.
Implante dentário de acordo com a reivindicação anterior, em que o referido implante compreende entre 1 a 20% de ítria e/ou ceria e/ou Magnésia.
Implante dentário de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende hidroxiapatita e/ou βΤΟΡ e/ou biovidros.
Processo de obtenção do implante dentário de qualquer uma das reivindicações 1 a 14 que compreende os seguintes passos:
misturar os materiais cerâmicos constituintes do implante e prensá-los a uma pressão entre 10 a 200 MPa até se obter um bloco compacto; pré-sinterizar o bloco obtido;
maquinar os blocos por fresagem ou por ablação a laser de modo a obter os implantes com os canais longitudinais e radiais e os respetivos orifícios;
sinterizar os blocos a uma temperatura entre os 1200 a 1600°C por um período de 1 a 5 horas.
Processo de acordo com a reivindicação anterior, em que a fundição por cera perdida compreende os seguintes passos:
colocar os implantes no sistema de alimentação, em forma de árvore, composto por cera;
adicionar cera nos orifícios do implante;
imergir o sistema de alimentação, que contem os implantes, em gesso até se obter uma moldação em gesso;
aquecer a moldação a uma temperatura de 400°C para extração da cera;
colocar a moldação num forno a 800°C por um período de 2 horas;
retirar a moldação e vazar o metal na moldação em gesso e pelos orifícios do implante.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 15-16, em que o preenchimento dos canais interiores por um polímero eletricamente condutor compreende os seguintes passos:
o implante com os orifícios é colocado dentro de um molde de material grafite ou semelhante, em que o molde é compreendido por um corpo principal, por uma parte inferior, e por uma parte superior, juntamente com o implante;
o polímero é colocado dentro do molde e estes são aquecidos até o compósito polimérico atingir o estado líquido, pastoso ou semi-sólido, e impregnar os orifícios.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 15-17, em que a impregnação dos orifícios é feita por pressão aplicada, sob vácuo, o que origina o escoamento do compósito polimérico para dentro dos orifícios dos implantes, para os preencher.
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