ARTICULOS DE POLIETILENO DE ALTO PESO MOLECULAR Y PROCEDIMIENTOS PARA FORMAR ARTICULOS DE POLIETILENO DE ALTO PESO MOLECULAR.
Artículo implantable que comprende:
una mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado y vitamina E,
en el que la mezcla tiene una relación de hinchamiento menor que 4, en el que se dispersa uniformemente una cantidad eficaz de la vitamina E en una región superficial de la mezcla y en el que la mezcla se produce por:
combinación de vitamina E y polietileno de alto peso molecular para formar la mezcla de polietileno de alto peso molecular; e
irradiación de la mezcla de polietileno de alto peso molecular con radiación de haz de electrones a una dosis absorbida de al menos 60 kiloGray y una velocidad de dosis de al menos 15 megaGray por hora, para formar la mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W05008967EP.
Solicitante: ZIMMER GMBH.
Nacionalidad solicitante: Suiza.
Dirección: SULZER ALLEE 8,8404 WINTERTHUR.
Inventor/es: ABT,NIELS,A, SCHNEIDER-STORRER,WERNER.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 25 de Noviembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- A61K31/355 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA. › A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE. › A61K PREPARACIONES DE USO MEDICO, DENTAL O PARA EL ASEO (dispositivos o métodos especialmente concebidos para conferir a los productos farmacéuticos una forma física o de administración particular A61J 3/00; aspectos químicos o utilización de substancias químicas para, la desodorización del aire, la desinfección o la esterilización, vendas, apósitos, almohadillas absorbentes o de los artículos para su realización A61L; composiciones a base de jabón C11D). › A61K 31/00 Preparaciones medicinales que contienen ingredientes orgánicos activos. › Tocoferoles, p. ej. vitamina E.
- A61L27/16 A61 […] › A61L PROCEDIMIENTOS O APARATOS PARA ESTERILIZAR MATERIALES U OBJECTOS EN GENERAL; DESINFECCION, ESTERILIZACION O DESODORIZACION DEL AIRE; ASPECTOS QUIMICOS DE VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS; MATERIALES PARA VENDAS, APOSITOS, COMPRESAS ABSORBENTES O ARTICULOS QUIRURGICOS (conservación de cuerpos o desinfección caracterizada por los agentes empleados A01N; conservación, p. ej. esterilización de alimentos o productos alimenticios A23; preparaciones de uso medico, dental o para el aseo A61K). › A61L 27/00 Materiales para prótesis o para revestimiento de prótesis (prótesis dentales A61C 13/00; forma o estructura de las prótesis A61F 2/00; empleo de preparaciones para la fabricación de dientes artificiales A61K 6/80; riñones artificiales A61M 1/14). › obtenidos mediante reacciones en las que sólo participan enlaces insaturados carbono-carbono.
- A61L27/50D
- C08K5/1545 QUIMICA; METALURGIA. › C08 COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION O PRODUCCION QUIMICA; COMPOSICIONES BASADAS EN COMPUESTOS MACROMOLECULARES. › C08K UTILIZACION DE SUSTANCIAS INORGANICAS U ORGANICAS NO MACROMOLECULARES COMO INGREDIENTES DE LA COMPOSICION (colorantes, pinturas, pulimentos, resinas naturales, adhesivos C09). › C08K 5/00 Utilización de ingredientes orgánicos. › Ciclos de seis eslabones.
Clasificación PCT:
- A61K31/355 A61K 31/00 […] › Tocoferoles, p. ej. vitamina E.
- A61L27/16 A61L 27/00 […] › obtenidos mediante reacciones en las que sólo participan enlaces insaturados carbono-carbono.
- C08L23/06 C08 […] › C08L COMPOSICIONES DE COMPUESTOS MACROMOLECULARES (composiciones basadas en monómeros polimerizables C08F, C08G; pinturas, tintas, barnices, colorantes, pulimentos, adhesivos D01F; filamentos o fibras artificiales D06). › C08L 23/00 Composiciones de homopolímeros o copolímeros de hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen solamente un enlace doble carbono-carbono; Composiciones de derivados de tales polímeros. › Polietileno.
Fragmento de la descripción:
Artículos de polietileno de alto peso molecular y procedimientos para formar artículos de polietileno de alto peso molecular.
Campo de la invención
Muchas sustituciones de articulaciones endoprostéticas implantadas actualmente en pacientes incluyen un metal muy pulido o un componente cerámico que se articula sobre un material o mezcla de polietileno de alto peso molecular (UHMWPE). La resistencia al desgaste y a la abrasión, coeficiente de fricción, resistencia al impacto, tenacidad, densidad, biocompatibilidad y bioestabilidad son algunas de las propiedades que hacen que el UHMWPE sea un material adecuado para dichos implantes. Aunque el UHMWPE se ha usado en implantes durante muchos años, sigue habiendo interés en las características de desgaste y durabilidad de los implantes que incorporan UHMWPE.
Un procedimiento usado para mejorar la durabilidad y otras características físicas de los implantes de UHMWPE ha sido exponer dichos implantes a radiación, por ejemplo, radiación gamma o radiación de haces de electrones, para inducir la reticulación en el UHMWPE. También se han usado fuentes de radiación similares para esterilizar implantes de UHMWPE antes de su distribución.
A pesar de los beneficios de irradiar los implantes de UHMWPE, los procedimientos de irradiación pueden conducir a tasas mayores de oxidación en el implante de UHMWPE. En particular, se ha mostrado que la irradiación genera radicales libres que reaccionan en presencia de oxígeno para formar radicales peroxilo. Estos radicales libres y radicales peroxilo pueden reaccionar con la cadena principal del polietileno y entre si para formar productos de degradación oxidativa y especies radicales adicionales. Este ciclo de formación de producto de oxidación y especies radicales puede ocurrir a lo largo de muchos años (tanto antes como después del implante) cuando los niveles de oxidación en el implante aumentan.
Un procedimiento que se ha usado para reducir la oxidación en materiales de UHMWPE irradiados es la adición de un componente estabilizante al material de UHMWPE para inhibir el ciclo de oxidación. Sin embargo, se ha mostrado que la adición de un estabilizante o componentes estabilizantes, tales como vitamina E, al UHMWPE antes de la irradiación tiene un efecto adverso en la reticulación durante la irradiación. Véase, Parth y col., "Studies on the effect of electron beam radiation on the molecular structure of ultra-high molecular weight polyethylene under the influence of a-tocopherol with respect to its application in medical implants", Journal of Materials Science: Materials In Medicine, 13 (2002), págs. 917-921.
Por esta razón, se ha propuesto la adición de estabilizantes a los materiales de UHMWPE después de la formación y la irradiación por difusión. Véase, p. ej., la solicitud publicada Nº WO 2004/101009. Sin embargo, la adición de estabilizantes después de irradiación tiene varias limitaciones. Por ejemplo, la difusión de la vitamina E puede proporcionar una distribución menos uniforme del estabilizador en el UHMWPE que la mezcla antes de la irradiación. La difusión de vitamina E también puede requerir etapas de irradiación separadas para inducir la reticulación, antes de añadir vitamina E y después esterilizar el implantes después de añadir vitamina E.
Por lo tanto, sería beneficioso proporcionar un procedimiento para formar un material de UHMWPE reticulado para usar en artículos implantados que supere una o más de estas limitaciones.
El documento WO2004/064618A describe materiales hechos de polietileno de alto peso molecular ("UHMWPE") reticulado con vitamina E. No describe la velocidad de dosis de irradiación usada para inducir la reticulación ni la relación de hinchamiento.
Resumen
La presente invención proporciona un procedimiento para formar una mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado, que comprende:
combinar vitamina E y polietileno de alto peso molecular para formar una mezcla de polietileno de alto peso molecular; e
irradiar la mezcla de polietileno de alto peso molecular por radiación de haz de electrones a una dosis absorbida de al menos 60 kiloGray y una velocidad de dosis de al menos 15 megaGray por hora para formar una mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado.
La presente invención también proporciona un artículo implantable que comprende: una mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado y vitamina E, en el que la mezcla tiene una relación de hinchamiento de 4, en el que se dispersa uniformemente una cantidad eficaz de vitamina E en una región superficial de la mezcla, y en el que la mezcla se produce por:
combinación de vitamina E y polietileno de alto peso molecular para formar la mezcla de polietileno de alto peso molecular; e
irradiación de la mezcla de polietileno de alto peso molecular con radiación de haz de electrones a una dosis absorbida de al menos 60 kiloGray y una velocidad de dosis de al menos 15 megaGray por hora para formar la mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado.
Preferiblemente, se dispersa uniformemente al menos aproximadamente 0,02% en p/p de vitamina E en al menos una región superficial de un artículo formado a partir de la mezcla. La vitamina E se puede distribuir uniformemente desde la superficie del artículo a una profundidad de al menos aproximadamente 5 mm. La mezcla de UHMWPE reticulado se puede incorporar en una variedad de implantes, y en particular, en sustituciones de articulaciones endoprostéticas.
Breve descripción de los dibujos
las figura 1A-1C son diagramas de flujo que ilustran procedimientos de preparación de implantes de UHMWPE de acuerdo con realizaciones de la presente invención;
las figuras 2A-2B son diagramas de flujo que ilustran procedimientos de preparación de implantes de UHMWPE de acuerdo con realizaciones adicionales de la presente invención;
la figura 3 es una gráfica lineal que ilustra la relación de hinchamiento de varias muestras de UHMWPE, descritas en los ejemplos, con diferentes velocidades de dosis de radiación;
las figuras 4A-4C son gráficas de barras que ilustran el TVI (4A), relación de hinchamiento (4B) y fracción soluble (4C), de varias muestras de UHMWPE;
la figura 5 es una gráfica lineal que ilustra la concentración de vitamina E en varias muestras de UHMWPE en un intervalo de profundidades;
la figura 6 es una gráfica lineal de la técnica anterior que muestra el índice de vitamina E de muestras preparadas de acuerdo con la solicitud publicada de EE.UU. nº 2004/0156879;
la figura 7 es una gráfica lineal que muestra los niveles de oxidación de varias muestras de UHMWPE en un intervalo de profundidades;
la figura 8 es una gráfica de barras que muestra la resistencia a la tracción de varias muestras de UHMWPE.
la figura 9 es una gráfica de barras que muestra el porcentaje de alargamiento de rotura de varias muestras de UHMWPE;
la figura 10 es una gráfica de barras que muestra la resistencia al impacto Charpy de varias muestras de UHMWPE.
Descripción detallada
El UHMWPE es un homopolímero lineal del etileno, semicristalino, que se puede producir por polimerización estereoespecífica con un catalizador Ziegler-Natta a baja presión (6-8 bar) y baja temperatura (66-80ºC). La síntesis de UHMWPE en desarrollo da como resultado un polvo granular fino. El peso molecular y su distribución se pueden controlar mediante parámetros del procedimiento tales como la temperatura, tiempo y presión. El UHMWPE en general tiene un peso molecular de al menos aproximadamente 2.000.000 g/mol.
Los materiales de UHMWPE adecuados para usar como materia prima en la presente invención pueden estar en forma de un polvo o una mezcla de polvos. El material de UHMWPE se puede preparar casi enteramente a partir de polvo de UHMWPE, o se puede formar combinando polvo de UHMWPE con otros materiales polímeros adecuados. En una realización, el material de UHMWPE puede incluir al menos aproximadamente 50% en p/p de UHMWPE. Los ejemplos de materiales de UHMWPE adecuados incluyen GUR 1020 y GUR 1050 disponibles en Ticona Engineering Polymers. Los materiales polímeros adecuados para usar en combinación con los materiales de UHMWPE pueden incluir polietileno desenmarañado, polietileno cristalizado a alta presión y diferentes derivados de polietileno "supertenaces". Además, también pueden ser adecuados polímeros no polietileno biocompatibles para usar en algunas...
Reivindicaciones:
1. Artículo implantable que comprende:
una mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado y vitamina E, en el que la mezcla tiene una relación de hinchamiento menor que 4, en el que se dispersa uniformemente una cantidad eficaz de la vitamina E en una región superficial de la mezcla y en el que la mezcla se produce por:
2. Artículo de la reivindicación 1 o reivindicación 2, en el que la mezcla comprende además al menos un material polímero adicional.
3. Artículo de cualquier reivindicación anterior, en el que la relación de hinchamiento es menor que 3,5.
4. Artículo de cualquier reivindicación anterior, en el que se dispersa uniformemente al menos 0,02 por ciento en peso de vitamina E en la región superficial de la mezcla.
5. Artículo de cualquier reivindicación anterior, en el que se dispersa uniformemente al menos 0,04 por ciento en peso de vitamina E en la región superficial de la mezcla.
6. Artículo de cualquier reivindicación anterior, en el que la región superficial se extiende desde una superficie expuesta de la mezcla a una profundidad de al menos 5 mm desde la superficie de la mezcla.
7. Artículo de cualquier reivindicación anterior, en el que la región superficial se extiende desde una superficie expuesta de la mezcla a una profundidad de al menos 15 mm desde la superficie de la mezcla.
8. Artículo de cualquier reivindicación anterior, en el que artículo comprende al menos partes de una cadera, recubrimiento de cadera, rodilla, recubrimiento de rodilla, sustitución de disco, hombro, codo, pie, tobillo, dedo, mandíbula o cojinetes en corazones artificiales.
9. Procedimiento para formar una mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado, que comprende:
combinar vitamina E y polietileno de alto peso molecular para formar una mezcla de polietileno de alto peso molecular; e
irradiar la mezcla de polietileno de alto peso molecular con radiación de haz de electrones a una dosis absorbida de al menos 60 kiloGray y una velocidad de dosis de al menos 15 megaGray por hora para formar una mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado.
10. Procedimiento de la reivindicación 9, en el que la dosis absorbida es al menos 90 kiloGray y la velocidad de dosis es al menos 18 megaGray por hora.
11. Procedimiento de la reivindicación 9 o reivindicación 10, en el que la cantidad de vitamina E en la mezcla es entre aproximadamente 0,02% en p/p y aproximadamente 2,0% en p/p.
12. Procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que la cantidad de vitamina E en la mezcla es entre aproximadamente 0,05% en p/p y aproximadamente 0,4% en p/p.
13. Procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que además comprende la etapa de calentar la mezcla de polietileno de alto peso molecular antes, después o tanto antes como después de la irradiación.
14. Procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, que además comprende la etapa de formar la mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado en un implante.
15. Procedimiento de la reivindicación 14, que además comprende la etapa de esterilizar el implante durante o después de la irradiación.
16. Procedimiento de la reivindicación 15, en el que la etapa de esterilización comprende poner en contacto el implante con radiación de haz de electrones, radiación gamma, plasma de gas u óxido de etileno.
17. Procedimiento de la reivindicación 18, que además comprende la etapa de envasar el implante, en el que la etapa de esterilización se produce durante, después o tanto durante como después de envasar el implante.
18. Procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 17, en el que la mezcla de polietileno de alto peso molecular es una mezcla sustancialmente uniforme.
19. Procedimiento de la reivindicación 9, que además comprende:
después llevar a cabo la irradiación de la mezcla de polietileno de alto peso molecular en el implante envasado para formar la mezcla de polietileno de alto peso molecular reticulado, mientras que se esteriliza simultáneamente el implante envasado.
20. Procedimiento de la reivindicación 19, en el que el implante se envasa en un envase permeable a gas o un envase de barrera con oxígeno reducido.
21. Artículo implantable de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el procedimiento comprende además consolidar la mezcla de polietileno de alto peso molecular y vitamina E antes de la irradiación con irradiación de haz de electrones.
22. Procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 20, que además comprende consolidar la mezcla de polietileno de alto peso molecular y vitamina E antes de la irradiación con irradiación de haz de electrones.
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