PROCEDIMIENTO PARA PRODUCIR POLIETILENO DE PESO MOLECULAR (ULTRA)ELEVADO.

Procedimiento para la producción de un artículo de polietileno de peso molecular (ultra)elevado ((U)HMWPE),

que comprende: - copolimerizar etileno con un polieno lineal, ramificado o cíclico que tiene 3 a 100 átomos de carbono, dando como resultado un copolímero de etileno y polieno ((U)HMWPE-P), usando un contenido de polieno de manera que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 15 de media por 1000 átomos de carbono; - reticular el (U)HMWPE-P durante o después de moldear el (U)HMWPE-P.

La presente invención se refiere a un procedimiento para producir un artículo de polietileno de peso molecular (ultra)elevado ((U)HMWPE). La presente invención se refiere además a un artículo obtenible mediante dicho procedimiento, y al uso de dicho (U)HMWPE en una aplicación médica.

Las excelentes propiedades en términos de resistencia al desgaste, a la fatiga y a la fractura han hecho de (U)HMWPE el material de elección en ortopedia, especialmente la fabricación de componentes articulares para artroplastia, para la cual se necesita una elevada resistencia al desgaste. El cotilo o revestimiento en una artroplastia total de cadera, y el inserto tibial en una artroplastia total de rodilla, son aplicaciones importantes de (U)HMWPE.

HMWPE se define aquí como homopolímero o copolímero de etileno sustancialmente lineal con un peso molecular medio ponderal (Mw) de 3-105 g/mol o más, una distribución de pesos moleculares (Mw/Mn) de entre 2 y 18, y una viscosidad intrínseca (IV) de 1,5-8 dl/gl Preferiblemente, la IV de HMWPE es 3-8 dl/g, y más preferiblemente 5-8 dl/g. La IV se define según ISO 1628-3. UHMWPE se define aquí como un homopolímero o copolímero de etileno sustancialmente lineal con un peso molecular medio ponderal (Mw) de 106 g/mol o más, una distribución de pesos moleculares (Mw/Mn) de entre 2 y 18, y una IV de 8 dl/g o más. Preferiblemente, la IV de UHMWPE está entre 8 y 60 dl/g.

El (U)HMWPE se puede obtener mediante cualquier procedimiento conocido para la producción de (U)HMWPE, como se describe, por ejemplo, por Steven M. Kurtz en “The UHMWPE Handbook”, Elsevier Academic Press, 2004,

p. 14-22. El (U)HMWPE se obtiene generalmente como un polvo, el cual se puede procesar posteriormente moldeando y trabajando a máquina como se describe más abajo.

Los estudios han demostrado que la reticulación de (U)HMWPE con rayos gamma o haces de electrones es muy efectiva frente al desgaste, lo que se demostró muy claramente para superficies de contacto lisas, tales como aquellas implicadas generalmente en un acoplamiento protésico.

Sin embargo, a pesar del éxito sobresaliente del uso de (U)HMWPE (reticulado) en cirugía de artroplastia total, los fallos debidos a, por ejemplo, soltura aséptica o fallo mecánico en el componente después de unos pocos años de la implantación son todavía bastante frecuentes, como se demuestra en J.H. Dumbleton et al., J. Arthroplasty 2002, 17(5): 649-661 y T.W. Bauer et al., Skeletal Radiol 1999, 28(9): 483-497. Se ha demostrado que la mayoría de los fallos se pudieron adscribir al desgaste del componente de (U)HMWPE. El desgaste es un problema importante, puesto que el desgaste conduce a la formación de desechos, lo que a su vez induce una respuesta inflamatoria, provocando la soltura del implante.

Se ha encontrado que el fallo de los componentes debido a la estabilidad oxidativa de (U)HMWPE es debido al menos parcialmente a efectos secundarios de la irradiación durante la reticulación y/o esterilización. Se encontró que la irradiación induce, además de la reticulación, lo que tiene un efecto positivo sobre las propiedades de desgaste, una degradación oxidativa del polietileno. La degradación oxidativa tiene un efecto negativo sobre las propiedades mecánicas de (U)HMWPE.

El grado de dicha degradación oxidativa depende fuertemente de la dosis de irradiación, que por lo tanto debería mantenerse tan baja como fuese posible. Esto dará como resultado que se formen menores cantidades de radicales, y de este modo se reducirá la necesidad de recocción y/o estabilizantes, lo que es el foco de los actuales fabricantes de dispositivos. Por otro lado, la dosificación tiene que ser suficientemente elevada para permitir una densidad de reticulación suficiente.

En Bracco et al., Polymer 46 (2005) 10648-10657 (“Bracco”) se añadieron aditivos a (U)HMWPE para potenciar la sensibilidad de (U)HMWPE a la reticulación, con el objeto de lograr una densidad de reticulación suficiente usando una menor dosis de irradiación. Se irradiaron muestras de (U)HMWPE empapadas en 1,7-octadieno, metilacetileno y etileno, respectivamente, con una radiación de haces de electrones a diferentes dosis en una única pasada o en múltiples pasadas, y se estudiaron usando espectroscopía de infrarrojos con transformada de Fourier (FTIR). Se llevaron a cabo ensayos de tracción con todas las muestras a fin de monitorizar cambios en las propiedades mecánicas. Las medidas de tracción en gel demostraron que la reticulación tuvo lugar en todas las muestras irradiadas, pero el 1,7-octadieno resultó ser el aditivo más efectivo para el presente fin, mostrando una buena eficiencia potenciando la reticulación.

Una desventaja del procedimiento anterior es que fue necesario incorporar los aditivos en el (U)HMWPE en una etapa distinta, por medio de difusión. El proceso de difusión es muy lento, e incluso cuando se usan películas delgadas de (U)HMWPE el proceso tarda 7 días, como se muestra en 2.3 de la sección experimental en Bracco. Está claro que el proceso tardaría incluso más cuando se usan articulaciones artificiales.

El procedimiento descrito en la patente U.S. nº 5.594.041, que también implica la difusión de un aditivo en un polímero, por ejemplo (U)HMWPE, y la reticulación subsiguiente, padece de la misma desventaja. De hecho, debido a la velocidad lenta de difusión, el aditivo sólo se difunde hasta una profundidad limitada, como se señala en la columna 3, l. 49-67. Otro problema de los métodos usados en Bracco en la patente U.S. nº 5.594.041 es que no quedará ningún polieno sin convertir en el artículo final, y puede provocar aspectos reguladores dependiendo del uso.

Un objeto principal de la invención es por lo tanto proporcionar al menos un procedimiento alternativo para la producción de (U)HMWPE reticulado. En particular, es un objeto de la invención proporcionar un procedimiento para la producción de (U)HMWPE reticulado que es más eficiente que los procedimientos descritos en la técnica anterior.

Sorprendentemente, se encontró que el objeto de la invención se puede alcanzar mediante un procedimiento para la producción de un artículo de polietileno de peso molecular (ultra)elevado ((U)HMWPE), que comprende:

- copolimerizar etileno con un polieno lineal, ramificado o cíclico que tiene 3 a 100 átomos de carbono, dando como resultado un copolímero de etileno y polieno ((U)HMWPE-P), usando un contenido de polieno de manera que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 15 de media por 1000 átomos de carbono;

- reticular el (U)HMWPE-P durante o después de moldear el (U)HMWPE-P.

En una primera realización de la invención, el procedimiento para la producción de un artículo de polietileno de peso molecular (ultra)elevado ((U)HMWPE) puede comprender las siguientes etapas:

a) copolimerizar etileno con un polieno lineal, ramificado o cíclico que tiene 3 a 100 átomos de carbono, dando como resultado un copolímero de etileno y polieno (en lo sucesivo denominado como (U)HMWPE-P), usando un contenido de polieno de manera que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 15 de media por 1000 átomos de carbono;

b) moldear el (U)HMWPE-P en un producto semiacabado o un artículo que comprende (U)HMWPE-P;

c) reticular el producto semiacabado o el artículo vía radiación gamma o radiación de haces de electrones, dando como resultado un producto semiacabado o un artículo que comprende (U)HMWPE-P reticulado ((U)HMWPE-P-X);

d) opcionalmente, trabajar a máquina el producto semiacabado hasta un artículo;

en el que la etapa c) y la etapa d) se pueden llevar a cabo en cualquier orden.

En una segunda realización de la invención, el procedimiento para la producción de un artículo de polietileno de peso molecular (ultra)elevado ((U)HMWPE) puede comprender las siguientes etapas:

a) copolimerizar etileno con un polieno lineal, ramificado o cíclico que tiene 3 a 100 átomos de carbono, dando como resultado un copolímero de etileno y polieno (en lo sucesivo denominado como (U)HMWPE-P), usando un contenido de polieno de manera que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 15 de media por 1000 átomos de carbono;

b) añadir un iniciador, preferiblemente un peróxido, y opcionalmente un coagente;

c) moldear el (U)HMWPE-P en un producto semiacabado o un artículo que comprende... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de un artículo de polietileno de peso molecular (ultra)elevado ((U)HMWPE), que comprende:

- copolimerizar etileno con un polieno lineal, ramificado o cíclico que tiene 3 a 100 átomos de carbono, dando como resultado un copolímero de etileno y polieno ((U)HMWPE-P), usando un contenido de polieno de manera que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 15 de media por 1000 átomos de carbono;

- reticular el (U)HMWPE-P durante o después de moldear el (U)HMWPE-P.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende las siguientes etapas:

a) copolimerizar etileno con un polieno lineal, ramificado o cíclico que tiene 3 a 100 átomos de carbono, dando como resultado un copolímero de etileno y polieno (en lo sucesivo denominado como (U)HMWPE-P), usando un contenido de polieno de manera que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 15 de media por 1000 átomos de carbono;

b) moldear el (U)HMWPE-P en un producto semiacabado o un artículo que comprende (U)HMWPE-P;

c) reticular el producto semiacabado o el artículo vía radiación gamma o radiación de haces de electrones, dando como resultado un producto semiacabado o un artículo que comprende (U)HMWPE-P reticulado ((U)HMWPE-P-X);

d) opcionalmente, trabajar a máquina el producto semiacabado hasta un artículo;

en el que la etapa c) y la etapa d) se pueden llevar a cabo en cualquier orden.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende las siguientes etapas:

a) copolimerizar etileno con un polieno lineal, ramificado o cíclico que tiene 3 a 100 átomos de carbono, dando como resultado un copolímero de etileno y polieno (en lo sucesivo denominado como (U)HMWPE-P), usando un contenido de polieno de manera que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 15 de media por 1000 átomos de carbono;

b) añadir un iniciador, preferiblemente un peróxido, y opcionalmente un coagente;

c) moldear el (U)HMWPE-P en un producto semiacabado o un artículo que comprende (U)HMWPE-P reticulado ((U)HMWPE-P-X);

d) opcionalmente, cuando se aplica reticulación adicional vía radiación gamma o radiación de haces de electrones, reticular el producto semiacabado o el artículo que comprende (U)HMWPE-P-X usando radiación gamma o radiación de haces de electrones, dando como resultado un producto semiacabado o un artículo que comprende (U)HMWPE-P-X reticulado adicionalmente;

e) opcionalmente, si la etapa c o d) da como resultado un producto semiacabado, trabajar a máquina el producto semiacabado hasta un artículo;

en el que la etapa d) y la etapa e) se pueden llevar a cabo en cualquier orden.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el polieno es un compuesto hidrocarbonado de tipo dieno no conjugado.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, en el que el compuesto hidrocarbonado de tipo dieno no conjugado se escoge del grupo que consiste en 1,4-pentadieno, 1,5-hexadieno, 1,6-heptadieno, 1,7-octadieno, 2,5-dimetil-1,5hexadieno, 4-metil-1,4-hexadieno, 5-metil-1,4-hexadieno, 4-etil-1,4-hexadieno, 4,5-dimetil-1,4-hexadieno, 4-metil-1,4heptadieno, 4-etil-1,4-heptadieno, 5-metil-1,4-heptadieno, 4-etil-1,4-octadieno, 5-metil-1,4-octadieno y 4-n-propil-1,4decadieno, escualeno, y divinilbenceno, vinilnorborneno, etilen norborneno y diciclopentadieno.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el número de ramificaciones poliénicas en (U)HMWPE-P es 0,01 a 5 de media por 1000 átomos de carbono.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que el (U)HMWPE-P es UHMWPE con una viscosidad intrínseca de 8 dl/g o más.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que (U)HMWPE-P se moldea mediante moldeo por inyección, extrusión, moldeo por compresión, extrusión mediante émbolo, moldeo por compresión

directa, o prensado isostático en caliente.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el artículo que comprende (U)HMWPE-P se reticula usando radiación gamma.

10. Artículo que comprende (U)HMWPE-P-X obtenible mediante el procedimiento según una cualquiera de las 5 reivindicaciones 1-9.

11. Artículo según la reivindicación 10, que comprende además un estabilizante de la luz de tipo amina impedida (HALS).

12. Artículo según la reivindicación 10 u 11, en el que el artículo es un implante médico artificial.

13. Artículo según la reivindicación 12, en el que el implante médico artificial se usa para artroplastia de cadera, por

10 ejemplo como cotilo o revestimiento en una artroplastia total de cadera, artroplastia de rodilla, por ejemplo como un inserto tibial en una artroplastia total de rodilla, artroplastia de hombro, o aplicaciones medulares tales como artroplastia total de disco.

14. Artículo según la reivindicación 12, en el que el implante médico artificial es una artroplastia total.

15. Uso del artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 10-14 en un implante médico artificial, más en 15 particular en artroplastia total.