Polietileno reticulado de peso molecular ultra alto estabilizado por antioxidantes para aplicaciones en dispositivos médicos.

Un procedimiento para procesar UHMWPE para uso en aplicaciones médicas,

comprendiendo el procedimiento las etapas de:

combinar el UHMWPE con un antioxidante para formar una mezcla que tiene de 0,01 a 3,0 por ciento en peso del antioxidante;

procesar la mezcla hasta que se consolide, teniendo la mezcla consolidada un punto de fusión;

precalentar la mezcla consolidada a una temperatura de precalentamiento por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada;

irradiar la mezcla consolidada manteniendo a la vez la mezcla consolidada a una temperatura por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/059909.

Solicitante: ZIMMER INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: P.O. BOX 708 345 EAST MAIN STREET WARSAW, IN 46580 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: GSELL, RAY, SCHNEIDER, WERNER, KNIGHT, JOHN, PLETCHER,Dirk, BRINKERHUFF,Hallie E, ROWE,Toni, RUFNER,Alicia.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61L27/16 NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.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.
  • A61L27/50 A61L 27/00 […] › Materiales caracterizados por su función o por sus propiedades físicas.

PDF original: ES-2378721_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Polietileno reticulado de peso molecular ultra alto estabilizado por antioxidantes para aplicaciones en dispositivos médicos Antecedentes

1. Campo de la invención

La presente invención se refiere a polietileno reticulado de peso molecular ultra alto y, particularmente, a un polietileno reticulado de peso molecular ultra alto estabilizado por antioxidante

2. Descripción de la técnica relacionada

El polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) se utiliza habitualmente en aplicaciones de dispositivos médicos. Con el fin de alterar de manera ventajosa las propiedades del material del UHMWPE y disminuir su índice de desgaste, el UHMWPE se puede reticular. Por ejemplo, el UHMWPE se puede someter a irradiación con un haz de electrones, irradiación gamma, o irradiación con rayos x, produciendo escisiones de cadena de las moléculas individuales de polietileno, así como la rotura de enlaces C-H para formar radicales libres en las cadenas de polímero. Aunque radicales libres en cadenas poliméricas adyacentes pueden unirse entre sí para formar UHMWPE reticulado, algunos radicales libres pueden permanecer en el UHMWPE tras la irradiación, que podrían combinarse potencialmente con oxígeno, produciendo la oxidación del UHMWPE.

La oxidación afecta perjudicialmente a las propiedades del material de UHMWPE y también puede aumentar su índice de desgaste. Para ayudar a eliminar los radicales libres que se forman durante la irradiación y que pueden continuar existiendo en lo sucesivo, el UHMWPE se puede hibridar en fusión mediante calentamiento del UHMWPE reticulado a una temperatura por encima de su punto de fusión. Al aumentar la temperatura del UHMWPE por encima de su punto de fusión aumenta significativamente la movilidad de las moléculas individuales de polietileno, facilitando la reticulación adicional de las moléculas de polietileno y la desactivación de los radicales libres.

El documento WO2007/019874 da a conocer artículos y procedimientos implantables de formar artículos implantables para dispositivos médicos, por ejemplo, implantes, a partir de una mezcla de polietileno reticulado de alto peso molecular (UHMWPE) estabilizada con vitamina E.

El documento WO2004/101009 describe un polietileno reticulado de alto peso molecular (UHMW-PE) que se estabiliza con alfa-tocoferol. Se puede obtener dicho UHMW-PE permitiendo la difusión del alfa-tocoferol en el polietileno reticulado de alto peso molecular.

El documento WO2004/064618 da a conocer procedimientos para preparar dispositivos médicos resistentes a la oxidación que comprenden materiales poliméricos, es decir, polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) que comprende un antioxidante seleccionado a partir de la vitamina E.

Part. M y col., "Studies on the effect of electron beam radiation on the molecular structure of ultra-high molecular weight polyethylene under the influence of alpha-tocopherol with respect to its application in medical implants", Journal of materials Science. Material in Medicine, Chapman and Hall, Londres, vol. 13, nde 2002, describe un 3101 Enero procedimiento para preparar polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) que comprende una mezcla de UHMWPE y alfa-tocoferol que se irradia con radiación de haces de electrones.

El documento WO2008/1133 da a conocer una mezcla de UHMWPE y un antioxidante y aplicar una Tº por encima del punto de fusión del UHMWPE.

El documento WO2001/80778 da a conocer UHMWPE con una resistencia al desgaste mejorada usando técnicas de reticulación.

Aunque la hibridación por fusión de UHMWPE reticulado irradiado ayuda a eliminar radicales libres y reduce el potencial para la posterior oxidación del UHMWPE, la hibridación por fusión podría reducir potencialmente otras propiedades mecánicas del UHMWPE.

Resumen

La presente invención se refiere a un UHMWPE reticulado y, particularmente, a un UHMWPE reticulado estabilizado con antioxidante. El antioxidante se combina con el UHMWPE antes de someter el UHMWPE a irradiación reticulante. En una forma de realización a modo de ejemplo, el oxidante es tocoferol. Una vez que el antioxidante se ha combinado con el UHMWPE, la mezcla resultante puede conformarse en trozos, pastillas, y/o incorporarse, por ejemplo, a un sustrato, tal como un metal. El producto resultante puede someterse a continuación a irradiación reticulante. En una forma de realización a modo de ejemplo, la mezcla de UHMWPE se precalienta antes de someterla a la irradiación reticulante. Una vez irradiado, el producto mezclado con UHMWPE se puede mecanizar, empaquetar, y esterilizar de acuerdo con las técnicas convencionales.

En una forma de realización a modo de ejemplo, la mezcla de UHMWPE/antioxidante formada se puede someter a múltiples pases de irradiación reticulante. Al irradiar la mezcla en múltiples pases disminuye la dosis máxima de radiación recibida por la mezcla de UHMWPE en un momento cualquiera. Como resultado, la temperatura máxima de la mezcla de UHMWPE alcanzada durante la irradiación disminuye de manera correspondiente. Esto permite que el UHMWPE mantenga un nivel más elevado de propiedades mecánicas deseables y evita una fusión sustancial del UHMWPE. En una realización a modo de ejemplo, el UHMWPE se enfría después de cada pase individual de irradiación reticulante. Al permitir que la mezcla de UHMWPE se enfríe, la temperatura en el momento de la irradiación posterior es lo suficientemente elevada para estimular la movilidad de las moléculas individuales de polietileno, pero es también lo suficientemente baja de tal manera que es improbable que el aumento de temperatura experimentado durante la irradiación altere sustancialmente cualquier propiedad deseada del material de la mezcla de UHMWPE.

De manera ventajosa, mediante la incorporación de un antioxidante, tal como tocoferol, en el UHMWPE antes de someter el mismo a la irradiación reticulante, el UHMWPE se puede estabilizar sin necesidad de irradiación posterior de la hibridación por fusión o cualquier otro tratamiento de irradiación posterior para eliminar radicales libres. Específicamente, un antioxidante, tal como tocoferol, actúa como un secuestrante de radicales libres y, en particular, actúa como un donante de electrones para estabilizar los radicales libres. Aunque el propio tocoferol se convierte en un radical libre, el tocoferol es un radical libre estable sustancialmente no reactivo. Adicionalmente, debido al nivel sustancialmente reducido de oxidación que se produce usando una mezcla de UHMWPE/antioxidante, se reduce la cantidad de material oxidado que se debe eliminar para formar un componente médico final implantable. Como resultado, el tamaño del material de almacenamiento sometido a irradiación puede ser más pequeño en dimensión, haciendo más fácil manipularlo y más fácil fabricarlo en componentes médicos finales.

Además, al someter la mezcla de UHMWPE/antioxidante a múltiples pases de irradiación, la mezcla de UHMWPE se puede incorporar íntegramente a un sustrato antes de la irradiación. Específicamente, como resultado de separar la dosis de radiación total en una pluralidad de pases individuales, la temperatura de la mezcla de UHMWPE y de la interfase UHMWPE/sustrato permanece lo suficientemente baja de tal manera que se evita sustancialmente la separación de la mezcla de UHMWPE y el sustrato. Además, incluso después de la irradiación, el antioxidante potencialmente remanente sin reaccionar dentro de la mezcla de UHMWPE puede seguir desactivando los radicales libres a lo largo del tiempo de vida del componente médico. De esta manera, incluso después que se implanta el componente médico, el antioxidante puede continuar desactivando los radicales libres y reducir adicionalmente la probabilidad de oxidación adicional.

La presente invención proporciona un procedimiento para procesar el UHMWPE para uso en aplicaciones médicas, incluyendo el procedimiento las etapas de: combinar el UHMWPE con un antioxidante para formar una mezcla que tiene un 0, 01 a 3, 0 por ciento en peso del antioxidante, teniendo el UHMWPE un punto de fusión; procesar la mezcla para consolidarla, teniendo la mezcla consolidada un punto de fusión; precalentar la mezcla consolidada hasta una temperatura de precalentamiento por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada; e irradiar la mezcla consolidada manteniendo a la vez la mezcla consolidada a una temperatura por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada.

En otra de sus formas, la presente invención proporciona una mezcla de UHMWPE... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento para procesar UHMWPE para uso en aplicaciones médicas, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

combinar el UHMWPE con un antioxidante para formar una mezcla que tiene de 0, 01 a 3, 0 por ciento en peso del antioxidante;

procesar la mezcla hasta que se consolide, teniendo la mezcla consolidada un punto de fusión;

precalentar la mezcla consolidada a una temperatura de precalentamiento por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada;

irradiar la mezcla consolidada manteniendo a la vez la mezcla consolidada a una temperatura por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada.

2. El procedimiento de la Reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de combinación comprende además combinar el UHMWPE con un antioxidante para formar una mezcla de UHMWPE sustancialmente homogénea que tiene de 0, 01 a 3, 0 por ciento del antioxidante 3. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque dicha etapa de combinación comprende además mezclar el polvo de UHMWPE con tocoferol mediante al menos una mezcla del disolvente, una mezcla de elevada cizalladura, un revestimiento de precisión, un lecho fluidizado, atomización, polimerización en emulsión, precipitación electrostática, hidratación o revestimiento de partículas, y mezcla en lote maestro.

4. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque dicha etapa de combinación comprende además mezclar el polvo de UHMWPE con tocoferol mezclando con elevada cizalladura.

5. El procedimiento de la Reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de combinación comprende además combinar el UHMWPE con un antioxidante seleccionado entre el grupo que consiste en tocoferol, vitamina C, Licopeno, miel, antioxidantes fenólicos, antioxidantes de amina, hidroquinona, beta caroteno, ácido ascórbico, Coenzima Q, y sus derivados.

6. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que dicha etapa de combinación comprende además combinar el UHMWPE con d, 1-a-tocoferol.

7. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque dicha etapa de procesamiento comprende además procesar la mezcla para consolidar la mezcla mediante al menos un moldeo por compresión, un moldeo en forma de red, un moldeo por inyección, extrusión, formación monobloque, fibra, hilado en fundido, moldeo por soplado, hilado en disolución, presión isostática en caliente, cristalización a alta presión, y películas.

8. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque dicha etapa de procesamiento comprende además procesar la mezcla para consolidarla mediante moldeo por compresión de la mezcla para extenderla al menos parcialmente formando un sustrato poroso.

9. El procedimiento de cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicha etapa de procesamiento comprende además procesar la mezcla para consolidarla mediante moldeo por compresión de la mezcla en una superficie rugosa sobre el sustrato que tiene características de interbloqueo mecánicamente macroscópicas.

10. El procedimiento de la Reivindicación 1, en el que dicha etapa de precalentamiento comprende además precalentar la mezcla consolidada a una temperatura de precalentamiento sustancialmente entre 60 grados Celsius y 130 grados Celsius.

11. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque éste comprende además las etapas adicionales de:

identificar una dosis total de irradiación reticulante que la mezcla consolidada va a recibir;

identificar una dosis máxima de irradiación individual que la mezcla consolidada va a recibir manteniendo a la vez la mezcla consolidada por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada, y en el que la etapa de irradiar la mezcla consolidada comprende además irradiar la mezcla consolidada con una primera dosis de irradiación que es una de igual a e inferior de la dosis máxima de irradiación individual.

12. El procedimiento de la Reivindicación 11, caracterizado porque éste comprende además la etapa adicional de irradiar la mezcla consolidada con al menos una dosis posterior de irradiación que es una de igual a e inferior de la dosis máxima de irradiación individual.

13. El procedimiento de la Reivindicación 11, caracterizado porque éste comprende además, tras la mencionada primera etapa de irradiación, las etapas adicionales de:

equilibrar la temperatura de la mezcla consolidada a una temperatura de precalentamiento; e irradiar la mezcla consolidada con una segunda dosis de irradiación que es una igual a e inferior a la menor diferencia entre la dosis total de irradiación reticulante y la primera dosis de irradiación y la dosis máxima de 5 irradiación individual para la mezcla consolidada.

14. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque éste comprende además, tras la mencionada etapa de irradiación, la etapa adicional de tratamiento térmico de la mezcla consolidada.

15. Una mezcla de UHMWPE reticulado para uso en implantes médicos preparada mediante un procedimiento que comprende las etapas de:

combinar el UHMWPE con un antioxidante para formar una mezcla que tenga de 0, 1 a 3, 0 por ciento en peso de antioxidante;

procesar la mezcla para consolidar la mezcla, teniendo la mezcla consolidada un punto de fusión;

precalentar la mezcla consolidada a una temperatura de precalentamiento por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada; e irradiar la mezcla consolidada con una dosis total de irradiación de al menos 100 kGy manteniendo a la vez la mezcla consolidada a una temperatura por debajo del punto de fusión de la mezcla consolidada.

16. La mezcla de UHMWPE reticulado de la Reivindicación 15, caracterizada porque la mezcla de UHMWPE reticulado tiene un índice de oxidación, permaneciendo el índice de oxidación por debajo de 0, 1 tras envejecimiento acelerado durante dos semanas en una atmósfera de oxígeno a una presión de 4, 96 x 105 N/m2 y una temperatura de 70

grados Celsius.


 

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