專利名稱：基于聚乙烯醇的醫(yī)療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明特別涉及基于聚乙烯醇的醫(yī)療裝置及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
大多數(shù)長(zhǎng)期矯形外科植入物(orthopedic implants)包含合成的疏水聚合 物。例如，一些金屬植入物具有由疏水聚合物例如超高分子量聚乙烯制成的關(guān)節(jié)面 (articulating surface)。這些疏水聚合物的磨損顆粒經(jīng)常會(huì)引起不良的免疫反應(yīng)例如骨 質(zhì)溶解。此外，雖然這些聚合物是生物惰性的，但還是不能理想地適用作細(xì)胞支架或軟組織 替代物。因此，本領(lǐng)域需要塊狀形式或多孔構(gòu)造的更加生物友好的植入材料。

發(fā)明內(nèi)容
在一些方面，本發(fā)明涉及包含聚乙烯醇(PVA)的植入物，其中所述聚乙烯醇具 有至少90%的水解度以及至少50，000的重均分子量。一些植入物進(jìn)一步包含治療成分 (therapeutic composition)。在某些實(shí)施方式中，水解度是至少95%或98%。一些優(yōu)選 的PVA是交聯(lián)的。一些實(shí)施方式涉及矯形外科植入物。本發(fā)明的矯形外科植入物包括具有關(guān)節(jié)面的 矯形外科植入物，所述關(guān)節(jié)面包含聚乙烯醇。一些植入物可以包含其它的材料例如水、增塑 劑例如丙三醇、或治療成分。在一些方面，本發(fā)明涉及包含本文所述聚乙烯醇組合物的用于軟組織修復(fù)和再生 的支架。本發(fā)明的其它方面涉及形成包含本文所述聚乙烯醇組合物的制品的方法。一種這 樣的方法包括將具有至少50，000的重均分子量以及至少90%的水解度的聚乙烯醇與一定量的 一種或多種增塑劑接觸，從而形成增塑材料，其中該增塑劑為聚乙烯醇的10-50%重量百分 比；和將所述增塑材料模塑以形成固結(jié)的制品。在一些實(shí)施方式中，所述方法涉及將固結(jié)的含丙三醇的PVA制品水合至完全水飽 和態(tài)。在某些實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括通過(guò)將所述制品置于等于或低于0°C 或-80°C的溫度以及然后將所述制品置于低于大氣壓的壓力來(lái)增加肖氏D硬度(Shore D hardness)。如果需要降低肖氏D硬度，包含交聯(lián)PVA的制品可以在70°C至95°C的溫度與 水溶液接觸。
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在一些實(shí)施方式中，當(dāng)聚乙烯醇與丙三醇接觸時(shí)，聚乙烯醇是粒狀的。合適的增塑 劑包括多元醇例如丙三醇。增塑劑應(yīng)當(dāng)具有合適的熱學(xué)性質(zhì)以適應(yīng)加工條件。任何合適的固結(jié)方法均可用于形成制品。這樣的方法包括壓模和活塞式擠塑(ram extrusion)0所述方法還可以進(jìn)一步包括交聯(lián)聚乙烯醇以形成交聯(lián)的制品。交聯(lián)可通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何方法進(jìn)行。在一些實(shí)施方式中，交聯(lián)是通過(guò)將聚乙 烯醇暴露在高能電離輻射下完成的。一些植入物和支架可以是多孔的。用于制備這些制品的某些方法使用可壓模的材 料，其進(jìn)一步包含氯化鈉。在一些方法中，交聯(lián)制品在有效去除至少一部分丙三醇和氯化鈉 的條件下與水接觸一段時(shí)間。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，通過(guò)將交聯(lián)制品與水接觸，至少 90%的丙三醇和至少90%的氯化鈉被去除。本發(fā)明還涉及離子電滲療裝置，其包括室、在所述室中的治療成分和與所述室相 連的電源，所述室包含聚乙烯醇，該聚乙烯醇具有至少90%的水解度和至少50，000道爾頓 的重均分子量。在一些實(shí)施方式中，治療成分被透皮遞送。在一些實(shí)施方式中，治療劑具有 正電荷或負(fù)電荷。


圖1顯示了實(shí)施例3的多孔水飽和PVA的顯微照片。圖2顯示了實(shí)施例3的多孔水飽和PVA的顯微照片。圖3表示關(guān)于PVA樹(shù)脂的丙三醇增塑方法的示意圖。圖4表示關(guān)于制造各種非交聯(lián)的PVA植入材料方法的示意圖。圖5表示關(guān)于制造各種交聯(lián)的PVA植入材料方法的示意圖。發(fā)明詳述本發(fā)明一般涉及包含聚乙烯醇的植入物，其中所述聚乙烯醇具有至少90%的水解 度和至少50，000道爾頓的重均分子量。一些植入物還包含治療成分。這種植入物可以置于 動(dòng)物(例如人類)體內(nèi)并隨時(shí)間釋放治療成分。這些過(guò)程是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的。一方面，本發(fā)明涉及基于聚乙烯醇(PVA)的親水矯形外科植入物。這些植入物不 同于由疏水聚合物制造的植入物，其還適合用作細(xì)胞支架或軟組織替代物。聚乙烯醇比用 于制造傳統(tǒng)植入物的聚合物更加生物友好。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的制品含有10至50重量百分比的水。在其它實(shí)施方 式中，所述制品含有按重量計(jì)30%或更少的水。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)之一是本發(fā)明的PVA結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上比常規(guī)PVA水凝膠更堅(jiān)固。一些 結(jié)構(gòu)具有至少35的肖氏D硬度。聚乙烯醇可以是完全水解的PVA，其所有的重復(fù)單元為--CH2-CH(OH)--,或者是 部分水解的PVA，其具有變化比例(1%-25%)的側(cè)鏈酯基。具有側(cè)鏈酯基的PVA具有結(jié) 構(gòu)--CH2-CH(OR)--的重復(fù)基團(tuán)，其中R是COCH3基團(tuán)或更長(zhǎng)的烷基，只要所需的性質(zhì)被保 留。在一些實(shí)施方式中，PVA優(yōu)選地具有至少98%的水解度。在某些實(shí)施方式中，PVA具有 至少100，000道爾頓的分子量(Mw)。PVA優(yōu)選是交聯(lián)的。PVA的交聯(lián)可以通過(guò)例如高能電離輻射例如γ輻射來(lái)完成。一種這類的示意圖在圖5中顯示?？蛇x地，也可以使用化學(xué)交聯(lián)。本發(fā)明制品的硬度可通過(guò)將制品置于一個(gè)或多個(gè)冷凍干燥循環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)。例如，制 品可以在冷凍循環(huán)中被置于低于0°C、或-200C、或-50°c、或-800C的溫度。制品可以置于 冷凍溫度幾分鐘到若干小時(shí)。例如，5分鐘到24小時(shí)。干燥循環(huán)可以在小于大氣壓的壓力 下完成。例如，壓力可以等于或小于10_2、10_4或10_6托。干燥循環(huán)可以在不同的溫度下進(jìn) 行——在一些實(shí)施方式中低于0°C。一個(gè)或多個(gè)冷凍/干燥循環(huán)可以增加肖氏D硬度。在 一些實(shí)施方式中，肖氏D硬度增加至少2或5或10個(gè)單位。硬度還可以通過(guò)在高于70°C的溫度將制品在水中浸泡來(lái)調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施方式 中，制品在高于80°C或90°C的溫度浸泡。制品可進(jìn)行浸泡幾分鐘到若干小時(shí)。例如，5分鐘 到M小時(shí)。在一些實(shí)施方式中，肖氏D硬度降低至少2或5、10或20個(gè)單位。如本文所用，術(shù)語(yǔ)“硬度”指的是用硬度計(jì)測(cè)量的厚平板或鈕扣形式的非金屬材料 的壓痕硬度。硬度計(jì)具有彈簧加載壓頭，其向厚平板施加壓入載荷，因而感應(yīng)它的硬度。硬 度可以間接反映其它材料性質(zhì)，例如拉伸模量、回彈性、可塑性、耐壓性和彈性。材料硬度的 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試包括ASTM D2240。除非另有說(shuō)明，本文所述的材料硬度是以肖氏D的形式。本發(fā)明的制品(植入物和支架)可以是真空箔包裝的。這些技術(shù)是本領(lǐng)域普通技 術(shù)人員公知的。這些技術(shù)包括已知為Y真空鋁箔(Gamma Vaccum Foil, GVF)的方法，如 Hamilton等人在美國(guó)專利號(hào)5，577，368中所公開(kāi)。聚乙烯醇具有高熔點(diǎn)，并且通常認(rèn)為其在熔融之前降解。一方面，本發(fā)明提供新的 壓模方法，其在壓模以前允許通過(guò)用丙三醇增塑PVA樹(shù)脂來(lái)制備PVA組分。增塑過(guò)程可以 例如通過(guò)將PVA樹(shù)脂浸泡在丙三醇中進(jìn)行。在一些實(shí)施方式中，浸泡是這樣進(jìn)行的首先 將PVA在室溫浸泡，隨后在高于70°C (在一些實(shí)施方式中高于80°C)的溫度熱浸泡四小時(shí) 或更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)得到增塑的PVA樹(shù)脂。然后，增塑的PVA樹(shù)脂可以在350° F(176.7°C)和 420° F(215°C )之間的溫度用適當(dāng)?shù)膲毫M(jìn)行固結(jié)。如本文所用，增塑劑是一種成分，當(dāng)其被添加到PVA時(shí)，提高PVA的柔韌性、加工性 或模塑性。—些實(shí)施方式包括使用壓模來(lái)形成制品例如植入物。壓模技術(shù)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員是公知的。在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，低氧環(huán)境對(duì)增塑和/或壓模是優(yōu)選的。合適的 低氧環(huán)境包括減壓、氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境或其組合。丙三醇是一種生物相容的潤(rùn)滑劑，可以用作矯形外科植入物的一部分。或者，PVA 組分中的丙三醇可以通過(guò)在水中或鹽水中的延長(zhǎng)浸泡與水進(jìn)行交換。這一后續(xù)步驟允許在 PVA樹(shù)脂中產(chǎn)生包含水或鹽水而不是丙三醇的PVA組分。一些實(shí)施方式可以使用不同于丙 三醇的增塑劑。在某些實(shí)施方式，使用了其它的多元醇。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)療裝置，其包含聚乙烯醇，其中所述聚乙烯醇具有至少90%的水解度和至少50，000道爾頓的重均分 子量，和治療成分；所述裝置具有水和增塑劑中的至少一種，其含量為10-50重量百分比。
2.權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其中所述聚乙烯醇是交聯(lián)的。
3.權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其中所述聚乙烯醇是至少98%水解的。
4.權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其進(jìn)一步包含增塑劑。
5.權(quán)利要求4所述的醫(yī)療裝置，其中所述增塑劑包括丙三醇。
6.權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其進(jìn)一步包含水。
7.權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其中所述醫(yī)療裝置是矯形外科植入物。
8.權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其具有包含所述聚乙烯醇的關(guān)節(jié)面。
9.權(quán)利要求1所述的醫(yī)療裝置，其中所述醫(yī)療裝置是用于軟組織修復(fù)和再生的支架。
10.一種形成制品的方法，其包括將具有至少50，000道爾頓的重均分子量和至少90%的水解度的聚乙烯醇與一定量的 一種或多種增塑劑接觸，從而形成增塑材料，其中所述增塑劑為聚乙烯醇的10-50%重量百 分比；和將所述增塑材料模塑以形成固結(jié)的制品。
11.權(quán)利要求10所述的方法，其中所述增塑劑包含丙三醇。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括交聯(lián)所述聚乙烯醇以形成交聯(lián)的制品。
13.權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述交聯(lián)的制品在有效去除至少一部分 丙三醇的條件下與水接觸一段時(shí)間。
14.權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)以下步驟改變所述制品的硬度(a)將所述制品置于低于0°C的溫度，然后將所述制品置于小于大氣壓的壓力，或(b)將所述包含交聯(lián)PVA的制品在高于70°C的溫度置于水溶液。
15.一種離子電滲療裝置，其包括包含聚乙烯醇的室，其中所述聚乙烯醇具有至少90%的水解度和至少50，000道爾頓 的重均分子量；在所述室中的治療成分；和 與所述室相連的電源。
全文摘要
本發(fā)明提供包含聚乙烯醇的矯形外科植入物和支架，所述聚乙烯醇具有至少90％的水解度和至少50,000的重均分子量。本發(fā)明還提供所述矯形外科植入物和支架的制造方法。
文檔編號(hào)C08L29/04GK102066484SQ200880121832
公開(kāi)日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2008年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者M·哈尼斯, R·金 申請(qǐng)人:德普伊產(chǎn)品公司