Artículos de polietileno de peso molecular ultra-alto y métodos para formar artículos de polietileno de peso molecular ulra-alto.

Un método para formar una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto reticulado que comprende:

combinar polietileno de peso molecular ultra-alto con vitamina E para formar una combinación de polietilenode peso molecular ultra-alto;

consolidar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto;

irradiar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto consolidada con radiación para reticular lacombinación de polietileno de peso molecular ultra-alto; y

recocer la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto a una temperatura de hasta 200ºC durante10 hasta 72 horas,

en donde la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto se precalienta antes de la irradiación hasta unatemperatura por encima de la temperatura ambiente.

Artículos de polietileno de peso molecular ultra-alto y métodos para formar artículos de polietileno de peso molecular ulra-alto ANTECEDENTES

Muchas artroplastias endoprotésicas actualmente implantadas en pacientes incluyen un componente metálico o cerámico muy pulido que se articula sobre un material o una combinación de materiales de polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE) . La resistencia al desgaste y la abrasión, el coeficiente de fricción, la resistencia a los impactos, la tenacidad, la densidad, la biocompatibilidad y la bioestabilidad son algunas de las propiedades que hacen al UHMWPE un material adecuado para tales implantes. Aunque el UHMWPE se ha usado en implantes durante muchos años, hay un interés vigente en las características de desgaste y durabilidad de los implantes que incorporan UHMWPE.

Un método empleado para mejorar la durabilidad y otras características físicas de los implantes de UHMWPE ha sido exponer tales implantes a radiación, por ejemplo radiación γ o radiación por haz de electrones, para inducir reticulación en el UHMWPE. También se han usado fuentes de radiación similares para esterilizar implantes de UHMWPE antes de la distribución.

A pesar de los beneficios de irradiar implantes de UHMWPE, el procedimiento de irradiación puede conducir a grados incrementados 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 de polietileno y entre sí para formar productos de degradación oxidativa y especies radicálicas adicionales. Este ciclo de formación de productos de oxidación y especies radicálicas puede producirse durante varios años (tanto antes como después de la implantación) a medida que se incrementan los niveles de oxidación en el implante.

Un método que se ha utilizado 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 estabilizador o componentes estabilizantes, tales como vitamina E, a UHMWPE antes de la irradiación tiene un efecto adverso sobre la reticulación durante la irradiación. Véase Parth et ál., "Studies on the effect of electron beam radiation on the molecular structure of ultra-high molecular weight polyethylene under the influence of α-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 estabilizadores a materiales de UHMWPE después de la formación y la irradiación a través de difusión. Véase, p. ej., la Solicitud Publicada PCT nº WO 2004/101009. Sin embargo, la adición de estabilizadores después de la irradiación tiene varias Iimitaciones. Por ejemplo, la difusión de vitamina E puede proporcionar una distribución menos uniforme de estabilizador en el UHMWPE que la mezcladura anterior a la irradiación. La difusión de la vitamina E también puede requerir etapas de irradiación separadas para inducir la reticulación antes de añadir la vitamina E y a continuación esterilizar el implante después de añadir la vitamina E.

El documento WO 2004/064618 A2 divulga un método para elaborar un implante médico que comprende las etapas de consolidar polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE) , irradiar el UHMWPE consolidado con radiación ionizante, maquinar el UHMWPE consolidado y reticulado e impurificarlo mediante difusión con un antioxidante, tal como vitamina E.

El documento WO 2004/101009 A1 se refiere a un método para producir un artículo de UHMWPE estabilizando UHMWPE reticulado con α-tocoferol difundiendo el α-tocoferol en UHMWPE ya reticulado.

Parth et al. describen en Journal of Material Science: Materials and Medicine, 13, 2002, páginas 917 a 921 un método para producir un artículo de UHMWPE combinando α-tocoferol con UHMWPE, antes de que esta combinación se irradie con radiación por haz de electrones.

Tomita et ál. describen en Journal of Biomedical Materials Research, Vol. 48, 1999, páginas 474 a 478 la prevención de grietas por fatiga en componentes de articulaciones de UHMWPE mediante la adición de vitamina E, donde una combinación de vitamina E y UHMWPE se somete a irradiación γ.

Shibata y Tomita se refieren en Biomaterials Elsevier Science Publishers, Vol. 26, nº 29, 2005, páginas 5755 a 5762 a una prueba de fatiga de UHMWPE irradiado con radiación γ, que se impurifica con vitamina E.

Por lo tanto, sería beneficioso proporcionar un método para formar un material de UHMWPE reticulado para el uso en artículos implantados que venciera una o más de estas limitaciones.

SUMARIO

La presente invención se refiere a un método para formar una combinación de polietileno de peso molecular ultraalto reticulado, que comprende:

- combinar polietileno de peso molecular ultra-alto con vitamina E para formar una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto,

- consolidar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto,

- irradiar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto consolidada con radiación para reticular la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto y

- recocer la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto a una temperatura de hasta 200ºC durante hasta 72 horas,

en donde la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto se precalienta antes de la irradiación hasta una temperatura por encima de la temperatura ambiente.

Por otra parte, la presente invención se refiere a un artículo implantable que comprende una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto reticulado, donde la combinación puede obtenerse mediante un método que comprende:

-combinar polietileno de peso molecular ultra-alto con vitamina E para formar una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto,

-consolidar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto,

-irradiar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto consolidada con radiación para reticular la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto y

-recocer la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto a una temperatura de hasta 200ºC durante hasta 72 horas,

en donde la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto se precalienta antes de la irradiación hasta una temperatura por encima de la temperatura ambiente.

La combinación de UHMWPE reticulado resultante puede tener una relación de hinchamiento de menos de aproximadamente 4, y al menos aproximadamente 0, 02% p/p de vitamina E está dispersado uniformemente dentro de al menos una región superficial de un artículo formado a partir de la combinación. Según esta invención, la vitamina E puede estar distribuida uniformemente desde la superficie del artículo hasta una profundidad de al menos aproximadamente 5 mm. La combinación de UHMWPE reticulado de la presente invención se puede incorporar en una variedad de implantes, y, en particular, en artroplastias endoprotésicas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Las Figs. 1A-1C son diagramas de flujo que ilustran métodos para preparar implantes de UHMWPE según realizaciones de la presente invención.

Las Figs. 2A-2B son diagramas de flujo que ilustran métodos para preparar implantes de UHMWPE según realizaciones adicionales de la presente invención.

La Fig. 3 es un gráfico de líneas que ilustra la relación de hinchamiento de varias muestras de UHMWPE, descritas en el Ejemplo, a diversas velocidades de dosificación de la radiación.

Las Figs. 4A-4C son gráficos de barras que ilustran el TVI (4A) , la relación de hinchamiento (4B) y la fracción soluble (4C) de varias muestras de UHMWPE.

La Fig. 5 es un gráfico de líneas que ilustra la concentración de vitamina B de varias muestras de UBMWPE a un intervalo de profundidades.

La Fig. 6 es un gráfico de líneas 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 Fig. 7 es un gráfico de líneas que muestra los niveles de oxidación de varias muestras de UHMWPE a un intervalo de profundidades.

La Fig. 8 es un gráfico de barras que muestra la resistencia a la tracción de varias muestras de UHMWPE.

La Fig. 9 es un gráfico de barras que muestra el porcentaje de elongación en la rotura... [Seguir leyendo]

1. Un método para formar una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto reticulado que comprende:

combinar polietileno de peso molecular ultra-alto con vitamina E para formar una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto; consolidar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto; irradiar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto consolidada con radiación para reticular la

combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto; y recocer la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto a una temperatura de hasta 200ºC durante hasta 72 horas, en donde la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto se precalienta antes de la irradiación hasta una temperatura por encima de la temperatura ambiente.

2. Un artículo implantable que comprende: una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto reticulado donde la combinación puede obtenerse mediante un método que comprende:

combinar polietileno de peso molecular ultra-alto con vitamina E para formar una combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto; consolidar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto; irradiar la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto consolidada con radiación para reticular la

combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto; y recocer la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto a una temperatura de hasta 200ºC durante hasta 72 horas, en donde la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto se precalienta antes de la irradiación hasta una temperatura por encima de la temperatura ambiente.

3. El método o el artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que la vitamina E se dispersa de manera sustancialmente uniforme a lo largo de la combinación.

4. El método o el artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la cantidad de vitamina E en la combinación está entre 0, 02% p/p y 2, 0% p/p.

5. El método o el artículo según la reivindicación 4, en el que la cantidad de vitamina E en la combinación está entre 0, 05% p/p y 0, 4% p/p.

6. El método o el artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que la combinación comprende, además, al menos un material polímero adicional.

7. El método o el artículo según la reivindicación 1, en el que la combinación de polietileno de peso molecular ultraalto consolidada se precalienta antes de la irradiación hasta por encima de 100°C.

8. El método o el artículo según la reivindicación 7, en el que la combinación de polietileno de peso molecular ultraalto consolidada se precalienta antes de la irradiación hasta entre 120°C y 130°C.

9. El método o el artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en el que la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto consolidada se recuece a una temperatura de 150ºC durante 5 horas.

10. El método o el artículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que la combinación de polietileno de peso molecular ultra-alto consolidada se irradia con radiación de haz de electrones a una dosis absorbida de la menos 60 kilograys y a una velocidad de dosificación de al menos 1 megagray por hora para formar la combinación

de polietileno de peso molecular ultra-alto reticulada.