CN104114200A

CN104114200A - 含有形状记忆聚合物组合物的医疗装置

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Publication number: CN104114200A
Application number: CN201280059942.6A
Authority: CN
Inventors: M.布朗; H.M.d.O.巴尔德拉斯; M.A.贺尔; A.W.布尔; D.F.法拉尔; P.卡顿-罗塞; P.D.科茨; G.汤普森; M.马蒂恩; I.M.沃德; M.J.博纳; P.J.海因
Original assignee: Smith and Nephew PLC
Current assignee: Smith and Nephew PLC
Priority date: 2011-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-10-22
Also published as: JP2014534838A; RU2645113C2; JP6329073B2; WO2013050781A3; US20150073476A1; AU2016269493A1; RU2014116247A; EP2763713A1; WO2013050781A2; MX2014004179A; US20150123314A1; WO2013050778A1; WO2013050775A1; ZA201402372B; KR20140072170A; AU2012320238B2; AU2012320238A1; BR112014008220A2; US20140309691A1; EP2763595A2

Abstract

本发明至少部分地涉及包含形状记忆聚合物材料组合物的手术装置。特别地，不过并不排他地，本发明涉及包含形状记忆材料的固定装置，例如锚定物装置，例如缝合线锚定物。在本发明中包括完全由形状记忆聚合物材料形成的锚定物装置，例如缝合线锚定物。本发明的实施方案包括混合缝合线锚定物，特别是由形状记忆聚合物材料和非形状记忆材料形成的缝合线锚定物。将锚定物紧固在骨骼或组织中的方法也包括在本发明中。

Description

含有形状记忆聚合物组合物的医疗装置

发明领域

发明背景

缝合线锚定物和缝合线在许多矫形外科程序中使用，以将软组织再附着到骨骼。涉及使用锚定物和/或缝合线的程序的实例包括：在肩部的程序，例如旋转袖修复和盂肱不稳定治疗(例如Bankart和SLAP损伤修复)；在髋部区域的程序，例如髋关节盂唇修复；和在足和踝区域的程序，例如韧带/肌腱修复。

缝合线锚定物通常由于以下而失效：锚定物拔出、缝合线切开锚定物的孔眼或简单地缝合线断开。

常期望使用具有最小可能直径的缝合线锚定物，然而其仍提供足够的固定强度，特别是在对具有有限骨骼体积的关节进行修复时。较小锚定物需要较小的钻孔且对患者造成的创伤较小。它们还在定位锚定物方面为外科医生提供更多的灵活性。与减小锚定物尺寸相关的问题在于通常存在固定强度的减小。该固定强度减小通常限制可使用的锚定物的最小尺寸。如果骨骼的品质不好，该问题则可能恶化，在老年患者中特别可能是这种情况。当前方法和系统的另一缺点是由过大孔的意外钻孔所引起。如果钻头在钻孔期间无意中移动或使其“摇晃”，则可能出现该情况。如果随后将常规锚定物放置于过大孔中，则固定强度会大大减小。

常规缝合线锚定物通常由金属、可生物吸收的聚合物(诸如，聚丙交酯或聚丙交酯-co-乙交酯) (PLGA)或不可生物吸收的聚合物(诸如，PEEK)形成。为了改善在骨骼中的固定，锚定物设计可包括外脊、肋条、翼片或倒钩；或者其可包括外螺杆螺纹。其它装置可使用销钉以机械扩张在锚定物上的凸缘，帮助固定。

由于锚定物的复杂几何形状，它们通常通过注塑技术制造，因此仅可将有限量的分子取向赋予聚合植入物。

仍需要提供可在广泛的骨骼品质内起作用的缝合线锚定物及其它固定装置。另外仍需要提供直径比现有锚定物小且给出相等或更好的固定强度的缝合线锚定物及其它固定装置。

已经提出可将形状记忆聚合物(SMP)用于组织锚定物中以改善固定。公开号WO 2008/118782的国际专利(Cotton等)描述了由聚丙交酯-co-乙交酯(PLGA)和碳酸钙制成的锚定物，其中该装置在体温下变形以增加固定。

US 8,069,858 (Gall, Medshape Solutions, Inc)描述了包括形状记忆聚合物部分的锚定物，该形状记忆聚合物部分在该聚合物的激活温度以下通过物理力触发。在US8069858中描述的装置似乎需要机械激活以使装置改变形状。

本发明的实施方案一个目的在于解决现有技术的缺点。

发明概述

本发明的第一方面中，提供用于将本身和/或另外的装置紧固在空腔中的固定装置，所述固定装置包含形状记忆聚合物(SMP)材料，其中所述SMP材料能够在激活时径向扩张，使得所述固定装置在其长度的至少一段中径向扩张。

适当地，所述固定装置选自销钉、平头钉、螺杆、杆、钉子、板、锚定物和楔形物。

适当地，所述固定装置为手术装置。

适当地，所述固定装置为缝合线锚定物。

适当地，所述固定装置能够在所述SMP材料激活时经历径向扩张和纵向紧缩和/或几何形状改变。适当地，所述固定装置在激活时经历几何形状改变。适当地，所述固定装置在激活时经历尺寸改变。

在一个实施方案中，所述缝合线锚定物包括锚定物主体，所述锚定物主体包括远端部分和近端部分。适当地，所述锚定物主体包括从所述远端部分朝向所述近端部分延伸的通路。适当地，所述通路为贯穿通路。

适当地，所述锚定物主体包括一根或多根圆周肋条。在一个实施方案中，所述圆周肋条在所述SMP材料激活之后从所述锚定物主体的外侧表面延伸。适当地，所述圆周肋条在所述SMP材料激活时仅从所述装置的外表面突出。

适当地，所述固定装置包括沿其长度的螺杆螺纹。

适当地，所述固定装置由SMP材料的单部件整体形成。

适当地，所述固定装置包括包含所述SMP材料的部分和包含非-SMP材料的另外部分。适当地，所述另外部分由所述非-SMP材料组成。在一个实施方案中，所述另外部分通过包覆模塑的方法形成。在一个实施方案中，所述另外部分通过注塑形成。

本文使用的术语“非-SMP材料”用以包括不具有形状记忆品质，即当加热或以其它方式激活时不会使形状变回到最初形状的材料。所述材料的实例如本文中所述。适当地，所述非-SMP材料可为没有经历赋予其形状记忆品质的程序设计的聚合物。适当地，所述非-SMP材料包括塑料，例如模制塑料。

适当地，所述固定装置包括由所述非-SMP材料构成的一根或多根圆周肋条。

适当地，所述固定装置用于传送流体。在一个实施方案中，所述装置包括包含流体的腔室。适当地，所述径向扩张能够使所述流体从所述腔室释放到围绕所述装置的环境中。

适当地，所述装置包括包含所述SMP材料的内部部分。

在一个实施方案中，所述装置包括在激活所述SMP材料之后向外延伸的一个或多个分支。适当地，所述分支包含所述SMP材料。

适当地，所述SMP材料包括选自以下的聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)、聚丙烯酸酯、聚α-羟基酸、聚己内酯、聚二氧杂环己酮、聚酯、聚乙醇酸、聚二醇、聚丙交酯、聚原酸酯、多磷酸盐、聚氧杂酯(polyoxaesters)、聚磷酸酯、聚膦酸酯、多糖、聚酪氨酸碳酸酯、聚氨酯及它们的共聚物或聚合物共混物。

适当地，所述SMP材料包括聚酯。

适当地，所述SMP材料包括聚丙交酯。适当地，所述SMP材料包括聚(L-丙交酯)，例如其共聚合物。适当地，所述SMP材料包括聚(D,L-丙交酯)共聚合物。在一个实施方案中，所述SP材料包括聚(DL-丙交酯-co-乙交酯) (PDLGA)共聚合物，例如具有85 (DL-丙交酯):15 (乙交酯)比率的PDLGA共聚合物。或者，所述比率例如为70:30、75:25、80:20或90:10。

在一个实施方案中，所述SMP材料还包括填料。适当地，所述SMP材料包括生物陶瓷材料。适当地，所述生物陶瓷选自磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙及它们的组合。适当地，将所述SMP材料缓冲以增强强度保留。合适的缓冲剂包括碳酸钙。

适当地，所述SMP材料还包括增塑剂、生物活性剂和/或医药剂。合适的增塑剂、生物活性剂和医药剂的更多细节在本文中公开。适当地，所述非-SMP材料包括生物相容的聚合物和/或生物相容的复合材料。在一个实施方案中，所述非-SMP材料可吸收。

在一个实施方案中，所述非-SMP材料选自聚丙交酯、聚乙交酯、聚己内酯、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚二氧杂环己酮、聚氨酯、它们的一个或多个的共混物及它们的共聚物。适当地，所述非-SMP材料为没有经历赋予形状记忆性质的程序设计的聚合物。

适当地，所述非-SMP材料不可吸收。在一个实施方案中，所述非-SMP材料为选自聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯和聚丙烯酸酯的不可吸收的聚合物。

适当地，所述装置具有小于约3mm的直径。在一个实施方案中，所述装置具有约2mm或更小，例如1mm、1.2m、1.5mm或1.7mm的直径。

本发明的另一方面，提供修复软组织的方法，其包括：将如本文所述且具有与其连结的柔性构件的装置放置在骨骼中的空腔内，使所述柔性构件穿过位于所述骨骼邻近的软组织并将所述柔性构件拴连以将所述软组织紧固到所述骨骼上；和激活所述SMP材料，使得所述装置在其长度的至少一段上经历径向扩张。

适当地，所述方法对人类患者进行。适当地，所述方法对动物患者进行。

适当地，所述激活所述SMP材料的步骤包括施加热到所述SMP材料。适当地，所述方法包括使所述SMP材料与热探针接触。

适当地，所述方法包括第一步骤：在所述骨骼中形成空腔并将所述装置放置在所述空腔中。适当地，所述柔性构件为缝合线。

适当地，所述软组织选自肌腱、韧带、肌肉和软骨及它们的组合。适当地，所述方法用于修复旋转袖。

在一个实施方案中，所述方法用于修复前十字韧带(ACL)。适当地，所述方法用于治疗盂肱不稳定，例如修复Bankart和SLAP损伤。适当地，所述方法用于治疗髋关节盂唇撕裂。

根据本发明的一方面，提供适合在伤口愈合中使用的厚度扩张且长度收缩的形状记忆缝合线。适当地，所述缝合线与本文所述的固定装置机械连结。适当地，所述缝合线用例如锚定物的所述固定装置插入在所述骨骼上钻出的空腔中并穿过要固定的组织。

在一个实施方案中，提供多个锚定物以固定多根缝合线。

附图简述

现将参考附图在下文中仅作为举例地描述本发明的实施方案，其中：

图1图示位于Sawbones中的本发明的一个实施方案；

图2图示在浸没9天之后如在图1中图示的形状记忆聚合物材料(SMP)缝合线锚定物的推出力。将直径9mm的聚(DL-丙交酯-co-乙交酯) (85:15) (PLC)模拉杆插入钻到Sawbones(20pcf)上的孔中，确保其保持“松弛”，即最初需要0N的力以将该杆从该孔中拉出。该PLC杆包含35% 重量/重量碳酸钙。将具有该PLC杆(锚定物)的Sawbones浸入37℃下的水中经9天。用在1mm/min下操作的Instron设备测量推出力。

图3a和图3b图示本发明的SMP缝合线锚定物，其在激活时缩短并径向扩张以固定到周围骨骼中；

图4a-4d图示包括多根固定肋条的根据本发明的缝合线锚定物的供选实施方案；

图5a-5c图示包括向上导引的固定肋条的根据本发明的缝合线锚定物的供选实施方案；

图6a-6b图示包括SMP杠杆固定(levering)元件的根据本发明的缝合线锚定物的供选实施方案；

图7a和7b图示SMP缝合线；

图8a和8b图示包括固定元件的SMP锚定物；

图9a和图9b为图8a和图8b的锚定物的横截面图；

图10a和图0b图示具有多个轴固定元件的SMP锚定物；

图11a和图11b为图10a和图10b的横截面图；

图12a和图12b显示具有固定元件的SMP锚定物；

图13a和图13b为图12c-12b的横截面图；

图14a和图14b显示具有折叠固定元件的SMP锚定物；

图15a和图15b显示具有包含在装置的取向部分内的固定元件的SMP锚定物；

图16a和图16b显示SMP夹具；

图17a-17d显示根据本发明的各种组织愈合SMP装置；

图17e图示来自SMP缝合线的性能数据；

图18a和图18b图示包括SMP流体传送装置的本发明的一个实施方案；

图19a和图19b图示包括SMP流体传送装置的本发明的一个实施方案；

图20a和图20b为图19a和图19b的横截面图；

图21图示形成插入后固定辅助物的SMP缝合线套管；

图22图示具有缝合线孔和激活区(孔)的SMP锚定物；

图23a-23c图示包括SMP缝合线锚定物的本发明的一个实施方案，该SMP缝合线锚定物能够在植入之后在纵向上松弛；

图24a-24c图示包括具有专用SMP部分的锚定物的本发明的一个实施方案，该专用SMP部分将该锚定物的一部分导引到固定装置；

图25图示包括具有专用SMP部分的SMP锚定物的本发明的一个实施方案，该专用SMP部分在聚合物松弛之后夹住并固定缝合线；

图26a和图26b图示包括含有两个不同的记忆取向区域的SMP缝合线的本发明的一个实施方案。在松弛之后，SMP的一部分在纵向上松弛以将锚定物固定在适当位置；

图27a图示包括在垂直方向上具有多个缝合孔眼的SMP锚定物的本发明的一个实施方案；

图27b图示包括在纵向上具有多个缝合孔眼的SMP锚定物的本发明的一个实施方案；

图27c图示包括具有容纳缝合材料的成型槽的SMP锚定物的本发明的一个实施方案；

图28a和图28b图示包括具有SMP销钉的锚定物的本发明的一个实施方案，在松弛之后该SMP销钉将该锚定物的一部分导引到固定位置；

图29a和图29b图示包括具有SMP部分的SMP缝合线平头钉的本发明的一个实施方案，该SMP部分在垂直方向上缩短且在纵向上伸长以固定该装置；

图30a图示包括具有SMP轴环的锚定物的本发明的一个实施方案，在松弛之后该SMP轴环固定缝合线；

图30b和30c图示包括具有纵向穿过装置的长度的SMP部分的倒钩缝合线锚定物的本发明的一个实施方案。在该SMP松弛之后，迫使该倒钩部分向外，导致固定；

图30c图示图30b的一个供选实施方案；

图31a和图31b图示包括注塑的叉形缝合线锚定物的本发明的一个实施方案。形状记忆性质经由压塑加到叉形物中；

图32a和图32b图示包括具有SMP部分的缝合线锚定物的本发明的一个实施方案，在该SMP松弛之后该SMP部分使得缝合线被固定元件紧固；

图32c图示在图10a-10b中使用的SMP管；

图33a和图33b图示包括具有SMP元件的缝合线锚定物的本发明的一个实施方案，在松弛之后该SMP元件导致装置固定(图33a-固定后)；

图34a和图34b图示包括具有SMP部分的缝合线锚定物的本发明的一个实施方案。在纵向上松弛之后，该锚定物固定到组织中；

图34c和图34d图示包括具有内部SMP特征的缝合线锚定物的本发明的一个实施方案，所述内部SMP特征在松弛之后导致装置固定；

图35图示包括SMP部分的本发明的三个实施方案的装置；

图36为根据本发明的开缝的SMP杆原型的图形表示；

图37为显示在如实施例7中所述的10PCF Sawbones 2.6mm孔中的拔出试验结果的图；

图38为显示在如在实施例8中所述的在10PCF Sawbones中在标准和过大孔中的SMP杆锚定物的拔出试验的图；

图39为显示在如实施例9中所述的层压15/30PCF“Sawbones”泡沫材料中的拔出试验的结果的图；

图40为显示所试验装置的复原前和复原后外观的图形表示：左手边：混合锚定物原型3；右手边：2.7mm SMP杆锚定物；

图41图示使用在实施例12中描述的方法制造的无结缝合线锚定物；

图42图示如在实施例13中所述的缝合线锚定物；

图43图示如在实施例14中所述的缝合线；

图44图示包括SMP部分和非-SMP部分的本发明的一个实施方案；

图45显示图44的装置的非-SMP部分的其它视图；

图46图示包括完全由SMP材料构成的缝合线锚定物装置的另一实施方案；

图47图示用于辅助插入在图46中图示的缝合线锚定物的工具。该工具还包括加热器；及

图48显示在图46中图示的缝合线锚定物的其它视图。

本发明实施方案的详述

下文描述本发明的实施方案的其它细节。

本发明包括形状记忆聚合物(SMP)材料的用途。在一个实施方案中，所述SMP材料在称为玻璃化转变温度(Tg)的特定温度以下处于变形状态，且在该温度之上可以从变形状态激活到松弛状态。通常，展示形状记忆性质的聚合材料在玻璃化转变温度(Tg)下显示弹性模量的重大改变。通过利用该特性而使用形状记忆性质。换句话说，通过模制塑料的通用方法对其赋予明确形状(原始形状)的聚合形状记忆材料的宏观主体，可通过为制品提供能量和热以达到高于聚合物的Tg但低于熔融温度(Tm)的最终温度(Tf)来软化。在该温度下，所述材料可变形以形成不同的宏观形状(变形状态)。在该变形状态下，形成取向聚合物网络。随后将该聚合材料冷却到低于Tg的温度，同时维持其变形状态。

本发明的装置包含聚合形状记忆材料。可吸收或不可吸收的形状记忆聚合物在本领域中已知且在本发明的上下文中可使用任何生物相容的聚合形状记忆材料。适当地，所述SMP材料包括选自以下的聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)、聚丙烯酸酯、聚α-羟基酸、聚己内酯、聚二氧杂环己酮、聚酯、聚乙醇酸、聚二醇、聚丙交酯、聚原酸酯、多磷酸盐、聚氧杂酯、聚磷酸酯、聚膦酸酯、多糖、聚酪氨酸碳酸酯、聚氨酯及它们的共聚物或聚合物共混物。

适当地，所述SMP材料包括聚丙交酯。在一个实施方案中，所述SMP材料包括聚(L-丙交酯)。在一个实施方案中，所述SMP材料包括聚(D-丙交酯)。

在一个实施方案中，所述SMP材料包括聚(D,L-丙交酯)共聚合物。

适当地，所述SMP材料包括聚(D,L-丙交酯-co-乙交酯)(PDLGA)。适当地，所述SMP材料包括聚乙交酯。

适当地，所述SMP材料包括聚己内酯和/或包含聚己内酯的共聚合物。

适当地，所述SMP材料包括L-丙交酯/DL-丙交酯共聚合物。

适当地，所述SMP材料包括丙交酯/己酸内酯共聚物。

适当地，所述SMP材料包括聚(L-丙交酯)和聚乙交酯共聚物。

在本发明的上下文中，所述聚合形状记忆材料的变形通常在植入所述装置之前通常在制造期间实现。足以达到Tf的热输入使用电能和/或热能实现且这跟随着所述聚合材料的变形。变形产生取向聚合物网络且可通过包括区段牵拉、静力挤出、模拉、压缩传递模塑、热成型、轧制和滚轧牵拉的方法实现。

当所述聚合材料被再次加热到高于所述SMP材料的玻璃化转变温度但低于所述Tm的温度时，变形状态消失且所述聚合材料松弛以复原到其原始形状。输入必要的能量以促使所述聚合材料从其变形状态松弛到其松弛状态称为激活。所述聚合物材料的玻璃化转变温度将基于诸如聚合物的分子量、组成、结构的多种因素及本领域的普通技术人员已知的其它因素而变化，且可在35-60℃或更高的区域内。适当地，所述玻璃化转变温度最多为约130℃。适当地，所述玻璃化转变温度为约70℃或更高，例如80℃、90℃、100℃、110℃或120℃。

本发明的实施方案涉及经由SMP材料复原到其原始形状而原位改变形状的装置。本文使用的术语“复原”可与术语“松弛”互换，且是本领域技术人员公知的术语。

在一个实施方案中，所述固定装置选自销钉、杆、钉子、螺杆、板、锚定物和楔形物。

适当地，所述固定装置为髓内钉。

在一个实施方案中，所述固定装置为锚定物。适当地，所述锚定物为缝合线锚定物。适当地，所述锚定物为无结缝合线锚定物。适当地，所述锚定物包括在其外表面上的一个或多个凹槽，所述凹槽尺寸制作为在其中容纳一根或多根缝合线。适当地，所述缝合线锚定物包括非-SMP材料组件和SMP材料组件。适当地，所述非-SMP材料组件包括所述凹槽。在一个实施方案中，所述凹槽在所述锚定物的两个相反外表面上延伸所述装置的长度且越过所述锚定物的远端。

在一个实施方案中，所述缝合线锚定物完全由SMP材料构成且所述SMP材料组件包括所述凹槽。

本发明的实施方案可提供相对于现有技术缝合线锚定物的优点，在于可以降低锚定物孔眼破损和/或增加破损荷载。本发明的实施方案可提供在例如疏松骨骼的劣质和/或低密度骨骼中具有较大固定强度的缝合线锚定物。

诸如缝合线锚定物的组织锚定物可能在插入期间在将它们拧入时破损。本发明的实施方案还可提供的优势在于因为它们在插入期间不需要拧入，所以可以避免破损。

与标准常规锚定物相比较，本发明的实施方案提供具有较小横截面和/或长度、同时维持等效或更高的拔出强度的锚定物。

在一个实施方案中，本发明提供例如缝合线锚定物的固定装置，所述固定装置包括包含SMP材料的部分和包含非-SMP材料的部分。所述实施方案可提供的优势在于最初固定可通过所述非-SMP材料部分实现且随后所述装置的固定强度可随时间由所述SMP材料部分进一步增强。在一个实施方案中，所述SMP材料在体温(例如，约37℃)下激活且所述SMP材料部分在放置在体内时延伸以将所述装置进一步固定在适当位置。

包括SMP材料部分和非-SMP材料部分的固定装置的优点还可以在于可通过常规注塑非-SMP材料形成复杂的设计特征和形状，且固定可通过可为通过诸如模拉的方法制成的简单形状（例如杆或圆柱体）的SMP材料组件增强。适当地，所述装置可通过以下制成：将SMP材料组件放置在模具中并将非-SMP材料注塑到所述模具中，从而将所述非-SMP材料包覆模塑到所述SMP材料组件上。

所述装置的非-SMP元件可由可吸收或不可吸收的任何生物相容的聚合物或复合材料制成。可吸收材料的实例包括聚丙交酯、聚乙交酯、聚己内酯、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚二氧杂环己酮、聚氨酯或这些材料的任何共混物或共聚物。不可吸收聚合物的实例包括聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯、聚丙烯酸酯等，所述聚合物可与包括生物陶瓷（例如像磷酸钙、碳酸钙、硫酸钙等）的填料共混。

所述SMP组件可由本文所述的经适合加工以赋予形状记忆性质的任何聚合物制成。赋予形状记忆性质的方法包括使聚合物链取向的方法且包括模拉、区段牵拉、静力挤出、轧制、滚轧牵拉、压缩模塑。所述SMP组件还可包含增塑剂以改进玻璃化转变温度/激活温度。其还可包含其它添加剂，诸如氧化铁纳米颗粒，以便能够通过磁场激活。所述SMP组件的激活可通过热(包括体温)、诸如水的增塑剂的吸收、电磁场、超声波或任何其它方法或方法的组合。

与标准常规锚定物相比较，所述SMP锚定物允许使用较小的钻孔/锚定物，同时维持等效或更高的拔出强度。另一优势在于在劣质或低密度骨骼(例如疏松骨骼)中较大的固定强度。又一优势在于固定可在过大孔中实现，例如如果该孔被意外地过度钻孔。所述装置可非常简单且在一些实施方案中不需要诸如肋条、脊或倒钩的特征。适当地，所述装置比常规固定装置更易于插入。在其它实施方案中，所述装置可包括一个或多个倒钩、肋条或脊。适当地，只要所述SMP材料已经被激活，则所述倒钩、肋条或脊用以改善所述装置的固定。

包括SMP材料组件和非-SMP组件的本发明的实施方案的一个优势在于最初固定可通过常规非-SMP部件实现，且随后固定强度可随时间通过在体温下激活的SMP组件而进一步增强。这并不一定需要任何外部加热/能源来激活所述SMP。

另一优势在于复杂的设计特征和形状可通过常规注塑非-SMP得到，且固定通过可为通过诸如模拉的方法制得的非常简单的形状（例如杆或圆柱体）的SMP组件进一步增强。不需要复杂的方法或设备来对所述SMP装置程序设计。

本发明的装置可使用用于形成SMP材料的已知技术如模拉来制造。

适当地，所述装置可使用包括以下步骤的方法来制造：包覆模塑非-SMP材料且因此制成包括非-SMP材料部分的装置。

适当地，所述装置可通过包括冷锻以赋予所述装置复杂形状的方法来制造。

制造混合装置的方法的细节可在我们同时待审的专利申请中见到，这些同时待审的专利申请对于本专利申请具有共用的优先权。我们同时待审的专利申请和优先权申请的主题在此以引用的方式全部结合到本文中来。

在一个实施方案中，将一种或多种活性剂加入所述装置中。合适的活性剂包括骨形态学蛋白质、抗生素、抗炎剂、血管生成因子、成骨因子、甘油一丁酸酯、网膜提取物、凝血酶、改性蛋白质、血小板富化血浆/溶液、血小板贫化血浆/溶液、骨髓吸出物和源自菌群或动物群的任何细胞如活细胞、保藏细胞、休眠细胞和死细胞。应了解还可使用本领域的普通技术人员已知的其它生物活性剂。适当地，将所述活性剂加入所述聚合形状记忆材料中以便在所述聚合物材料的松弛或降解期间释放。有利地，活性剂的加入可起到抗击在植入部位的感染和/或促进新组织生长的作用。

适当地，所述SMP材料包含填料。在一个实施方案中，所述填料包含无机组分。适当地，所述填料包括碳酸钙、碳酸氢钙、磷酸钙、磷酸二钙、磷酸三钙、碳酸镁、碳酸钠、羟基磷灰石、骨骼、磷酸盐玻璃、硅酸盐玻璃、磷酸钠、磷酸镁、碳酸钡、硫酸钡、碳酸锆、硫酸锆、二氧化锆、三氧化二铋、氯氧化铋、碳酸氧铋、氧化钨及它们的组合。

适当地，所述SMP材料包含约0.5重量%或更多的如本文所述的填料。适当地，所述SMP材料包含0.5重量%、1重量%、2重量%、3重量%、5重量%、10重量%、15重量%、20重量%、25重量%、30重量%、35重量%、40重量%或更多的填料。

本发明预期电和热能源用于加热所述聚合材料。然而，所述聚合物材料可经由本领域的普通技术人员已知的其它方法松弛，所述方法包括但不限于使用力或机械能和/或溶剂。可使用可在手术前或手术内施加的任何合适的力。

一个实例包括使用超声波装置，其可在极少的热量产生的情况下松弛所述聚合物材料。可使用的溶剂包括有机基溶剂和水基溶剂，包括体液。应该注意到所选择的溶剂对于患者没有禁忌，特别是在手术内使用所述溶剂时。溶剂的选择还将基于要松弛的材料来选择。可用于松弛所述聚合物材料的溶剂的实例包括醇、二醇、二醇醚、油、脂肪酸、乙酸酯、乙炔、酮、芳族烃溶剂和氯化溶剂。

适当地，所述装置的SMP材料部分通过在插入所述空腔中时加热来激活。在一个实施方案中，所述装置的SMP部分通过使所述SMP材料部分与热探针等接触来激活。

在一个实施方案中，所述SMP材料部分通过与具有约37℃，即体温的温度的水性介质接触来激活。适当地，所述SMP材料包含增塑剂，所述增塑剂降低所述SMP材料的Tg，使得其通过与具有接近体温如约37℃的温度的水性介质接触来激活。因此，在一个实施方案中，所述SMP材料部分能够在插入患者体内时激活。

所述SMP材料的Tg的降低可通过包含增塑剂来实现。适当地，所述SMP材料包含增塑剂。适合在本发明中使用的增塑剂或它们的混合物可选自包括例如有机增塑剂和不含有机化合物的那些的多种材料。

适当地，所述增塑剂选自DL-丙交酯、L-丙交酯、乙交酯、ε-己内酯、N-甲基-2-吡咯烷酮和亲水性多元醇，例如聚(亚乙基)二醇(PEG)。

适合在本发明中使用的增塑剂或其混合物可选自例如包括有机增塑剂和不含有机化合物的那些的多种材料。

适当地，所述增塑剂为有机增塑剂，例如邻苯二甲酸酯衍生物，诸如邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯和邻苯二甲酸二丁酯；具有例如约200-6,000的分子量的聚乙二醇、甘油、二醇如聚丙二醇、丙二醇、聚乙二醇和乙二醇；柠檬酸酯，例如柠檬酸三丁酯、柠檬酸三乙酯、柠檬酸三乙酰酯、柠檬酸乙酰基三乙酯和柠檬酸乙酰基三丁酯；表面活性剂，例如十二烷基硫酸钠和聚氧亚甲基(20)山梨糖醇和聚氧亚乙基(20)山梨糖醇单油酸酯；有机溶剂，诸如1,4-二氧杂环己烷、氯仿、乙醇和异丙醇；及它们与其它溶剂如丙酮及乙酸乙酯的混合物；有机酸如乙酸和乳酸及它们的烷基酯；大体积甜味剂如山梨糖醇、甘露糖醇、木糖醇和来卡生；脂肪/油如植物油、种子油及蓖麻油；乙酰化单甘油酯；三乙酸甘油酯；蔗糖酯；或它们的混合物。

适当地，所述增塑剂选自柠檬酸酯；聚乙二醇和二氧杂环己烷。

在一个实施方案中，所述装置包含增强的聚合材料。适当地，所述增强的聚合材料包括包含增强材料或相的复合材料或基质，例如纤维、杆、小片和填料。适当地，所述聚合材料可包括玻璃纤维、碳纤维、聚合纤维、陶瓷纤维和/或陶瓷微粒。还可使用本领域的普通技术人员已知的其它增强材料或相。

一旦制成了所述装置，则可以将其例如通过暴露于辐射(例如，γ辐射)或用气体处理(例如，化学灭菌，诸如暴露于氧化乙烯气体)来灭菌。使装置灭菌的方法在本领域中已知，且技术人员可选择适合所讨论的装置的方法。

实施方案的描述

在附图中，相同的附图标记是指相同的部件。

具有35% 重量/重量 CaCO₃的无定形聚(D,L-丙交酯-co-乙交酯)(PLC)纤维使用双螺杆挤出机制备。纤维使用锤击挤出技术制粒并凝固成具有5mm-20mm的各种直径的各向同性长圆柱杆。使用锥形模在60℃和20mm/min的牵拉速度下通过模拉各向同性杆(分别5mm和20mm)制备直径为3mm和9mm的取向杆。

图1图示人造结构1，制造它来复制所提出的缝合线锚定物的体内使用。沿直径9mm的模拉圆柱PLC杆3的长轴钻出两个孔4。聚酯缝合线5经两个孔插入(制成U.形转弯)，模仿缝合线锚定物。

将该杆插入钻到Sawbones™ (20pcf) 2的孔中，确保其保持“松弛”，即最初需要0N的力来将该杆从该孔中拉出。将在孔中带有杆的Sawbones™浸入处于80℃的水中历时10秒且该杆迅速扩张到该孔中，与空腔壁形成紧密干涉。将该缝合线夹6到弹簧秤且在缝合线断开之前刚好达到180N的力7。该扩张杆并不出来，且推断形状记忆锚定物的松弛引起紧密装配。

图3a图示由形状记忆材料制成的圆柱体8，其中缝合线10经单或双中心孔9送入。该锚定物用压力装配插入在骨骼10中的预钻孔中。在加热时，圆柱体8将沿其y-轴缩短，中心孔将在直径上收缩且该圆柱体的外缘将“起褶”，使得圆周肋条11由此刺入周围骨骼中并提供干涉装配，增加界面阻力并提供如在图3b中显示的实心锚定物。图3b图示在该形状记忆材料已经激活时的缝合线锚定物。

图4图示包括折叠形状的本发明的实施方案，其具有如在图4a中所示的单肋条11、如在图4b中所示的三重肋条11a、11b和11c或如在图4c中所示的四重肋条11a、11b、11c和11d。

预计其它实施方案可包括1-10根肋条。这些肋条可为尖或弯曲的，弯曲的实施方案在图4d中显示。这些肋条沿圆柱体的长度可为连续或不连续的。在这些实施方案中，该装置可包括或可不包括中心孔。

图5图示在加热后将具有以类似倒钩的方式指向上的圆周肋条(11g、11h、11i、11j、11k)的另一实施方案(参见图5a)。如上，该中心孔将随着圆柱体的长度减小而封闭。圆周倒钩的数目可为1-10(图5b-5c)。

另一实施方案图示在图6a中，其包括自身杠杆固定到钻孔13中的锚定物12。该锚定物最初将在其表面上具有向下指向的倒钩14，它们作为该锚定物的总直径的一部分装配到钻孔中。

图6b图示在例如通过加热激活时图6a的实施方案，其中该锚定物的直径15增加且长度16减小。此时，倒钩14翻动90度以将锚定物紧固在适当位置，而且驱动锚定物进入钻孔的全部深度，确保在其后面没有间隙。倒钩的数目可在1到10之间变化。

图7a图示形状记忆聚合物缝合线17。在加热时，该线的小区段18将紧缩以引出沿该缝合线长度的尖或圆的圆周肋条。图7b图示在例如通过加热激活之后的缝合线。肋条增加缝合线在组织中的抓握力和稳定性。该肋条例如可为倒钩的。

图8a和图8b图示通过利用SMP的形状改变性质实现固定的本发明的一个实施方案的装置。SMP锚定管19具有孔20，在激活SMP材料结构22之后刺钉21由此显现。

图9a和图9b显示在图8中图示的装置的详细横截面图。刺钉21可与SMP相连且由SMP材料构成或可为物理连接到SMP结构19的不同材料。在激活时，如在图9b中所示，SMP结构22经历垂直紧缩，促使弯曲组件变直，迫使刺钉21从装置19中出来。这允许插入，随后激活SMP 21且因此增强固定。由于SMP转化而显现的刺钉可在围绕装置圆周的多个轴中使用和/或沿装置的长度多次使用。

图10a和图10b图示通过利用SMP的形状改变性质实现固定的本发明的一个实施方案的装置。该装置具有孔24，在SMP结构25激活之后刺钉26由此显现。

图11为在图10中所见的装置的横截面图。该装置的激活前形式示于图11a中。刺钉26可与SMP相连且由SMP构成，或可为物理连接到SMP结构25的不同材料。在激活时，如在图11b中所示，SMP结构25经历垂直紧缩，引起SMP组件25缩短/加宽，迫使刺钉26从装置23中出来以允许插入、随后激活SMP 25且因此增强固定。由于SMP转化而显现的刺钉可在围绕装置圆周的多个轴中使用和/或沿装置的长度多次使用。

图12图示通过利用SMP的形状改变性质实现固定的本发明的一个实施方案的装置。图12a显示装置激活前，SMP锚定管27具有孔28，在SMP结构30激活(如在图12b中所示)之后刺钉29由此显现。

图13a和图13b显示在图12中描绘的装置的横截面图。刺钉29可与SMP相连且由SMP构成，或可为物理连接到SMP结构30的不同材料。在激活时，如在图13b中所示，SMP结构30经历垂直紧缩，引起SMP组件30缩短/加宽，迫使刺钉29从装置27中出来。这将允许插入，随后激活SMP 30且因此增强固定。由于SMP转化而显现的刺钉可在围绕装置圆周的多个轴中使用和/或沿装置的长度多次使用。

图14a和图14b图示通过利用SMP的形状改变性质实现固定的装置。SMP锚定管31在未激活状态(图14a)下具有折叠的翅片32，而在激活时这些展开的翅片(图14b)实现增强的固定。由于SMP转化而显现的折叠翅片可在围绕装置圆周的多个轴中使用和/或沿装置的长度多次使用。

图15a和图15b图示通过利用SMP的形状改变性质实现固定的装置。SMP锚定管33沿长度具有较薄的取向区段34。薄区段34具有安装在其上以允许插入的刺钉35。刺钉35可与SMP相连且由SMP构成，或可为物理连接到SMP结构34的不同材料。在激活时，如在图15b中所示，SMP结构34经历垂直紧缩，引起SMP组件35缩短/加宽，迫使刺钉35径向向外以允许插入、随后激活SMP 35且因此增强固定。由于SMP转化而显现的刺钉可在围绕装置圆周的多个轴中使用和/或沿装置的长度多次使用。

实现闭合作用的装置示于图16a和图16b中。图16a显示激活前装置。将SMP夹具组件35激活(如在图16b中所示)以实现夹具装置的闭合36，促使对于SMP激活的夹持(或夹紧)作用。

图17a-17d图示包括通过利用SMP的形状改变性质实现固定的一系列装置的各种实施方案。销钉37(其具有具备规则横截面或者逐渐变细到一点的横截面的几何形状，例如针)示于图17a-17d中。激活时，该装置则从销钉37转变几何形状到螺旋结构38(图17a)；平面曲折结构39 (图17b)、环圈结构40 (图17c)或结节结构41 (图17d)。

该装置还可用以实现闭合以使组织在一起。具有35% 重量/重量 CaCO₃的无定形聚(D,L-丙交酯-co-乙交酯) (PDLAGA)(PLC)、PDLAGA和聚(D,L-丙交酯) (PDLA)纤维使用双螺杆挤出机制备。这些纤维使用区段牵拉技术牵拉，其中将纤维在恒力下拉动经过处于60℃的局部加热器。

图17e图示取向纤维在30℃下的收缩性质。PDLAGA、PLC和PDLA牵拉纤维浸入处于30℃和37℃的水中。在图17e中，表明在30℃下9天之后，PLC和PDLAGA的收缩率非常类似，但在16天及之后PDLAGA的收缩和膨胀大于PLC。PDLA在30℃下在23天之后仅收缩约6%。在37℃下，PLC、PDLAGA和PDLA牵拉纤维在处于37℃下的水中1天之后完全收缩，复原未牵拉纤维的尺寸。

图18a和图18b图示通过利用SMP的形状改变性质在激活时传送流体的装置。在图18a中以激活前形式示出的装置42包括用于流体的容器43，容器43在SMP 44激活时(如在图18b中所示)通过引起该装置的内部体积紧缩而用以传送流体。该流体可为胶水、药物、固化剂、材料修复剂、抗生素等。可使用薄膜来防止流体过早传送。可将驱出流体用作胶水或胶粘剂以实现固定。

图19a和图19b图示在激活时传送流体的装置。包括用于流体的容器的装置45用以在SMP组件47激活时与约束端件46组合传送流体49穿过指定的释放点48。该流体可为胶水、药物、固化剂、材料修复剂和/或抗生素。可使用薄膜来防止流体提前传送。图19a图示激活前形式且图19b图示在激活该SMP材料时的装置。

图20a和图20b显示图19的装置的横截面图。流体49包含在通过装置45的壁和端件46密封的空腔内，端件46可与SMP组件47相连或由非-SMP材料制成但物理连接到SMP组件47。

在SMP组件47激活(在图20b中示出)时，SMP组件47减小长度且增加厚度，使端件46更紧密地在一起且促使流体49经孔48驱出。可使用薄膜来防止流体经孔48过早传送。可将驱出流体用作胶水或胶粘剂以实现固定。

图21图示放置经过缝合线51a的薄模拉聚合物套管50a。内径与缝合线直径大致相同。结节51b提供在该缝合线的远端。任选该套管的远端逐渐变细以帮助穿透到组织中。将该套管和缝合线推过组织52，可能但并不一定穿过预形成的孔，直至该套管离开该组织。随后当该缝合线处于拉力下时对该套管施加热量，且该套管聚合物松弛，形成衬垫50b，其将可靠地阻止该结节经组织拉回。这形成用于缝合线的锚定物，以用于将分开的组织固持到第一组织。

图22图示具有两个孔(54、55)的模拉聚合物53的塞，用作进入骨骼56组织的缝合线锚定物。第一孔54偏离该塞的中心且具有穿过它并以结节拴连的缝合线。第二孔55用于插入加热器工具以容许聚合物“松弛”并扩张，以形成固定到该孔的紧固件。该缝合线随后紧固地锚定到骨骼中。

图23图示缝合线锚定物，其在牵拉时通过形成长锚定物而由圆形SMP坯料形成。这可在通过适当刺激激活时释放到厚圆柱形材料中。图23a描具有绘容纳缝合线材料60的中心取向孔58的椭圆形缝合线锚定物57。该装置可插入准备好的锚定部位(图23b)，该锚定部位可为具有含有孔59的皮质骨61和松质骨62的矫形部位。装置57通过将其垂直插入预先准备好的孔57中来配置，其中缝合线材料60穿过装置58。在激活时(示于图23c中)，锚定物装置57翻转成纵向并形成将缝合线60固定到锚定部位59的圆盘形状。

或者，锚定物装置可用形状记忆材料改进以帮助固定在一定部位中。图24a描绘可由形状记忆材料或非-形状记忆材料构成的叉形装置63、缝合线65和其它激活辅助物64。该激活辅助物可由形状记忆材料构成且可采用一定取向或形状。图24b图示具有皮质骨67和松质骨68的示例性矫形部位，其中预先准备好的锚定部位66包含示例性装置63。缝合线65可在装置63下面穿线。在激活图24c时，该装置叉形物63向外移动。这通过可由形状记忆材料构成的激活辅助物64帮助且在纵向上松弛，对该装置叉形物进一步施力。

形状记忆材料还可用以辅助该缝合线材料固定在该装置内。图25显示具有形状记忆组件67a的螺纹锚定物装置66。缝合线材料68经在形状记忆组件67a中的小间隙67b送入较宽的空腔67c中。将螺纹装置拧到适当位置，随后激活形状记忆组件67a，将缝合线材料牢固地固定到适当位置。

锚定物可用供选的应力组件制造，其允许定制材料性质以辅助固定。图26a描绘具有两个不同的应力材料组件的形状记忆装置70；区域71，低应力区域，和区域72，高应力区域。装置70插入在皮质骨73和松质骨74结构内的提前准备好的锚定部位75中，其中缝合线材料69a穿线经过装置孔69b。在激活时，如在图26b中所示，装置70的高应力部分72变形，使得最终直径增加，将该装置与松质骨74固定在一起。低应力部分71也变形以固定在皮质骨73内。

形状记忆锚定物可在几何或物理上改进以容纳缝合线材料。图27a显示形状记忆锚定物76，其在垂直方向上具有多个孔77a-c以容纳8字形缝合线配置78。或者，如在图27b中所描绘，孔79可采用纵向以在装置76中容纳供选缝合配置78。

或者，如在图27c中所示，该形状记忆装置的几何形状可改进以容纳缝合线材料。锥形椭圆装置80具有中心凹槽81，加工为在激活之后使缝合线材料78可固定在它们之中。

形状记忆锚定物还可用以将销钉及其它矫形装置固定在体内。图28图示具有分叉构造86和用于接收销钉85或其它装置的锥形孔84的形状记忆锚定物83。图28b图示激活的装置，其中销钉85已经推入中心锥形孔84中。该装置固定叉形物86在纵向上松弛且销钉84已经固定在装置83内。

诸如平头钉和销钉的固定装置还可由具有能够实现增强的固定的各种性质的形状记忆材料构造。这些锚定物还可结合诸如缝合线和板的其它矫形装置来使用。图29a描绘具有SMP部分88和非-SMP头部的形状记忆平头钉87。该平头钉可任选包含用于使穿线缝合线91或其它装置通过的孔90。在激活时(图29b)，SMP部分(88)的宽度(y)变宽且轴变短，因此将该装置固定在应用部位。非-SMP头部部分89保留其原始几何形状且将该装置固定在表面之上。

诸如在图30a中描绘的那些的固定螺杆可用SMP改进以辅助植入物和诸如缝合线的其它内在装置两者的固定。螺纹螺杆92包含沿装置93的圆周排布的形状记忆轴环93，其中任选的孔95纵向穿过该装置的中心以容纳缝合线材料94。在激活时，形状记忆轴环93抓握缝合线94并将装置92固定在适当位置。

另外，图30b-d显示用形状记忆材料改进以辅助固定的平头钉固定装置的其它实例。图30b显示平头钉固定装置96，其具有包含供缝合线材料99用的孔98的内部形状记忆组件97。该装置还包含具有安置在平头钉102的下半部的其它固定辅助物101的头部部分100。在激活时(如在图30c中所示)，形状记忆部分97的下半部102松弛，驱使其向外且使固定辅助物101接合到周围组织中。缝合线孔98也紧缩，将缝合线99固定在适当位置。该平头钉还可沿装置的供选长度具有形状记忆部分，如在图30d中所示。装置96包含在该装置的中心区域102中的形状记忆部分97，其中固定辅助物101也安置在该区域内。在激活时，形状记忆部分97在纵向上松弛，在向外方向上对固定辅助物101施力。

可使用各种加工方法来产生形状记忆装置。图31a描绘注塑形状记忆装置103，其具有位于该装置的下半区104的两个分叉叉形物105和缝合线孔106。将该打开位置的装置冷压以迫使形状记忆性质进入该装置的适当区域。图31b显示经冷压缩的装置，其中分叉叉形物105位于装置的区域104内，处于闭合位置。分叉105具有形状记忆性质且在通过适当刺激激活时将向外扩张。

形状记忆材料可在现有装置内用作闭锁机构以固定各种项目或引发另一材料中的改变。图32a描绘具有形状记忆部分109和在形状记忆部分109内的抓握构件108的形状记忆锚定物装置107。缝合线材料101穿过抓握构件108且在抓握构件保持区111内。在激活时(如在图32b中所示)，形状记忆部分109松驰，引起抓握构件108将缝合线110固定在抓握构件保持区111内。或者，抓握构件108可在非形状记忆装置内仅由形状记忆材料构成。在激活时，紧握构件108将松弛，将缝合线固定在该装置内的适当位置。形状记忆管也可组合缝合线使用以将它们固定在适当的手术部位。图32c显示具有穿过中心的缝合线110的SMP管112。

还可使用形状记忆来激活非形状记忆装置。图33b显示激活前倒钩的锚定物装置112，其具有孔眼113、穿过孔眼113的缝合线材料114和包含在装置的特定节段116内的形状记忆部分115。在激活时(如在图33a中所示)，形状记忆部分115松驰且迫使装置的顶部节段116向外，引起固定。

如果形状记忆装置在松弛期间移动，则其可引起缝合线材料的张力损失。图34a描绘克服与缝合线材料的张力损失和定位相关的问题的装置。装置117包含具有孔眼122的形状记忆部分118和形状记忆/非-形状记忆部分119及穿线经过孔眼122的缝合线连结区域120。缝合线121穿线经过缝合线连结区域120。该装置随后插入在皮质骨123和松质骨124中的预先准备好的部位中(图34b)。在松弛时，形状记忆部分118形成固定并拉伸缝合线121经过缝合线连结区域120到达该装置中的棒结构。

图34c描绘一个供选的实施方案，其中装置117由具有由非-形状记忆皮119构成的外皮的形状记忆材料118构成。该装置还具有供缝合线缝合线材料121用的其它缝合线连结区域120。在松弛时(图34d)，形状记忆部分118在纵向上松弛，迫使缝合线121拉伸并安置在缝合线连结区域120内。

图44和图45图示本发明的一个实施方案，装置200包括SMP材料部分和非-SMP材料部分。特别地讲，图44图示用于制造装置200的过程的示意表示。装置200由SMP材料组件202和非-SMP组件204如模制塑料形成。非-SMP组件204包括在其表面上的一个或多个凹槽210a、210b，这些凹槽按尺寸制作以容纳一根或多根缝合线206、208。这些缝合线向下经过第一侧表面上凹槽的长度，绕过锚定物的远端212并向上经过相反的侧表面。在使用中，将该SMP材料组件激活，引起该SMP材料组件径向扩张，并导致缝合线固定到其中放置锚定物的空腔的表面。

图46图示包括完全由SMP材料构成的缝合线锚定物装置300的另一实施方案。装置300包括在其外表面上按尺寸制作以容纳如上所述的缝合线的一个或多个凹槽310a、310b、310c、310d。装置300包括容纳工具400的引导杆的一个或多个中心通道314a、314b。

图47图示用于辅助插入在图46中图示的缝合线锚定物的工具400。工具400包括装配到该装置的通道314a、314b中以辅助插入的一对引导杆402a、402b。该工具还包括加热器，该加热器可由该引导杆供应。

实施例

实施例1

混合锚定物原型1

为了制造用于模拉的杆，将500g由Purac Biomaterials供应的聚(DL-丙交酯-co-乙交酯) (PDLGA) 85:15在50℃下真空干燥3天。将干燥的聚合物储存在包含干燥剂包的密封袋中直至需要时。随后该聚合物使用Prism挤出机挤出，其具有3mm模具、空气冷却的牵引带、具有放置在带和履带牵引机之间的空气冷却环的履带牵引机。该聚合物使用电脑控制的粒料进料器和225rpm的螺杆速度在750g/小时下进料到挤出机中。所使用的挤出条件显示如下。

改变牵引速度和带速度以产生约3.5-1mm的杆直径。随着其从履带式牵引机中形成，将杆切割成0.5-1m长度。将杆包装在具有干燥剂的塑料管中并放置在冰箱中。

随后通过模拉制造形状记忆聚合物杆。如上制造的杆的模拉通过将杆拉过加热的模具来进行，所述模具装到配备有1kN载荷测力器的Instron 5569通用试验机。该模具具有1.5mm的直径且控制在65℃的温度。牵拉前该杆的直径为3.17mm而牵拉后杆的直径为1.40mm，得到5.13的牵拉比(最终长度/最初长度)。

牵拉比计算为：

(牵拉前直径)²/(牵拉后直径)²

该杆的形状复原性质通过在空气中在80℃下或在水中在37℃下加热来试验。定期测量样品长度直至形状没有进一步改变。

复原比和形状复原%如下计算：

复原比 = 复原前长度/复原后长度

在空气中在80℃下，该杆具有4.5的复原比和96.6%的形状复原%。在水中在37℃下，其具有4.32的复原比和95.5%的形状复原%。

混合SMP锚定物通过改进标准PEEK锚定物(BIORAPTOR 2.3PK，由Smith & Nephew制造)来制造。在锚定物的末端钻出直径为1.6mm的5.5mm深的孔，随后在其两侧切割用于孔的全长。随后将长度为5mm、直径为1.4mm的SMP杆装配到该孔中。这标记为原型1-参见图35。

实施例 2

混合锚定物原型2

实施例1的干燥的PDLGA使用Haake MiniJet模塑机模塑以制造55mm长、直径为约6mm的杆。模塑条件为：

圆筒	190℃
		模具	40℃
注入压力	800巴，10秒
		后压力	450巴，5秒

为了由该杆制造形状记忆条带，将该杆在压机中压缩。将模塑杆在烘箱中在金属板之间在50℃下加热；还将0.8mm垫片放置在这些板之间以设定SMP的期望厚度。随后将这些板从该烘箱中移出，转移到冷却到20℃以下的具有压板的液压机中。

随后立即将该压机封闭并在板或杆已经冷却之前施加200kN的压力，这些板和SMP条带产物一旦冷却，则打开压机并移出SMP条带。

该SMP条带的最大变形比如下计算：

最初的杆具有5.35mm的直径和54.52mm的长度，该SMP条带具有1.22mm的厚度和60.66mm的长度，得到3.94的变形比。

为了使用该SMP条带制造混合锚定物，将1.3mm宽的狭缝切割到BIORAPTOR 2.3PK装置中，且随后从该狭缝的顶部到锚定物的末端进行切割。将该狭缝用从模塑片材的中间切割下的SMP条带填充以装配。这标记为原型2-参见图35。

实施例 3

混合锚定物原型3

将如在实施例2中所述的注塑杆如在实施例1中所述模拉，不同之处在于使用3mm或2.75mm模具且模具温度分别为55℃或58-62℃。这些杆的最初直径为5.25mm，且最终直径为2.9mm(对于3mm模具)或2.7mm(对于2.75mm模具)。

2.9mm样品具有3.21的平均牵拉比。复原性质如在实施例1中所述在水中在37℃下测量且发现杆具有99.1%的形状复原率。

2.7mm样品具有3.79的平均牵拉比。复原性质如在实施例1中所述在水中在37℃下测量且发现杆具有3.4的平均复原比和95.41%的形状复原率。

将模拉SMP杆切割成4.5mm的长度。将末端4.5mm从BIORAPTOR 2.3PK锚定物除去并用一段SMP杆替代，以制造混合锚定物。这标记为原型3-参见图35。

实施例 4

2.7mm直径SMP杆原型

使用在实施例3中描述的模拉2.7mm杆。将这些杆切割成与BIORAPTOR™对照锚定物相同的长度(11.5mm)且在一端制作狭缝以容纳缝合线(图36)。

实施例 5

1.9mm直径SMP杆原型

具有3.3mm直径的PDLGA 85:15杆如在实施例1中所述通过挤出制造。随后将该杆如在实施例1中模拉，不同之处在于在60℃的牵拉温度下使用2mm模具。该模拉SMP杆在牵拉之后具有1.9mm的最终直径和2.99的牵拉比。复原性质如在实施例1中所述在水中在37℃下测量且发现杆具有98.5%的平均形状复原率。

将这些杆切割成与BIORAPTOR™对照锚定物相同的长度(11.5mm)且在一端制作狭缝以容纳缝合线(图36)。

实施例 6

0.71mm直径SMP杆原型

具有1.57mm直径的PDLGA 85:15杆如在实施例1中所述通过挤出制造。随后将该杆如在实施例1中模拉，不同之处在于在60℃的牵拉温度下使用0.75mm模具。该模拉SMP杆在牵拉之后具有0.71mm的最终直径和4.89的牵拉比。复原性质如在实施例1中所述在水中在37℃下测量且发现杆具有3.73的复原比和92.0%的形状复原率。

将该SMP杆切割成5mm长度且保持没有开缝。

实施例 7

混合锚定物在10PCF “Sawbones™”泡沫材料中的拔出试验

拔出力使用装有1kN载荷测力器的Instron 5569测量。样品在10 PCF (磅/立方英尺)实心硬聚氨酯泡沫材料(Sawbones AB, Sweden)中试验。将Sawbones泡沫材料切割以制造具有3 x 3cm横截面的条带以便装配在装配于较低Instron夹具中的开缝铝载体中。使用BIORAPTOR钻头(2.6mm)和钻头导向器或其它钻头在该区块中钻孔，间隔最小为该装置直径的5倍。所使用的孔尺寸示于下表中。

表1：用于拔出试验的孔尺寸。

锚定物使用BIORAPTOR™插入工具插入Sawbones试块中，或对于不适配该工具的装置，使用硬线。对于各实验，制备并试验四个重复样品。对于湿式试验，在装置插入之前将孔装满水。

在插入之后立即试验对照样品，将形状记忆试验样品在水中在37℃下培育以激活形状复原。所使用的培育时间对于2-3mm的直径为40小时，对于小于2mm的直径为24小时。在试验之前让所有样品冷却到室温。

这些装置通过缝合线以508mm min^-1 (20英寸/分钟)的速率拔出该区块。记录最大载荷。

表2和图37显示混合锚定物装置从10PCF Sawbones泡沫材料的拔出试验结果。该材料为相对劣质、低密度骨骼的模型。结果表明，与BIORAPTOR™对照物相比，激活的(复原后)SMP-混合锚定物原型1和3的拔出强度增加，特别是原型3，其具有>400%的拔出力增加。

表2：在10PCF Sawbones、2.6mm孔中的拔出试验结果

实施例 8

SMP杆装置在10PCF“Sawbones”泡沫材料中在标准和过大孔中的拔出试验

如在实施例7中所述用SMP杆装置进行拔出试验。使用2.6mm孔，该孔对于对照BIORAPTOR™和2.7mm杆装置为“标准尺寸”，但对于1.91mm SMP杆锚定物过大。对于BIORAPTOR™对照物和2.7mm SMP杆锚定物，使用3mm孔作为过大孔。拔出试验结果示于表3和图38中。

表3：在10PCF Sawbones中在标准孔和过大孔中SMP杆锚定物的拔出试验

根据在图38中显示的结果，可以看出，在标准孔中，与类似尺寸的BIORAPTOR对照物相比较，激活的2.7mm SMP锚定物具有>800%的拔出强度增加。

在过大孔中，BIORAPTOR™对照物没有任何显著的拔出强度。另一方面，在标准孔和过大孔两者中，该2.7mm SMP杆具有非常类似的拔出强度。

与该BIORAPTOR对照物在相同尺寸孔中相比较，该1.9mm杆在2.6mm孔中仍显示>300%的拔出强度增加。

实施例 9

混合锚定物和SMP杆锚定物在层压15/30PCF Sawbones泡沫材料中在标准孔中的拔出试验。

如在实施例7中所述测试混合原型3和1.91mm SMP杆锚定物及2.7mm SMP杆锚定物的拔出强度，但在该情况下，使用用2mm厚30PCF泡沫材料层层压的15PCF“Sawbones”实心硬聚氨酯泡沫材料。该模型代表具有较致密皮质骨层的正常品质的松质骨。在这种情况下，孔尺寸为2.6mm。将BIORAPTOR™对照物干式和湿式试验。所有含有SMP的锚定物皆在37℃下培育以激活该SMP之前或之后湿式试验。

拔出试验的结果示于表4和图39中。

表4：在层压15/30PCF“Sawbones”泡沫材料中的拔出试验

如在表4和图39中，拔出力比在“劣质骨”(10PCF泡沫材料)模型中高得多。

该1.91mm SMP杆锚定物同样显示其具有在过大(2.6mm)孔中良好固定的能力。

在复原后，与对照BIORAPTOR锚定物相比较，该2.7mm SMP杆锚定物的拔出强度增加185%。

与BIORAPTOR对照物相比较，2.7mm混合锚定物-原型3-在复原后具有128%的拔出强度增加。

实施例 10

0.71mm直径SMP杆锚定物在10PCF“Sawbones”泡沫材料中的拔出试验

0.71mm SMP杆锚定物由于它们的小尺寸而难以操作并试验。如在实施例7中所述用具有1mm和1.5mm孔的10PCF“Sawbones”实心硬聚氨酯泡沫试验它们的拔出强度。结果示于表5中。

表5：0.71mm SMP杆锚定物在10PCF“Sawbones”泡沫材料中的拔出试验

虽然拔出力低于BIORAPTOR™对照物，但是结果显示SMP装置即使在过大孔中也具有明显的固定。另外，虽然在1.0mm孔中的拔出强度为BIORAPTOR的约60%，但该SMP装置的尺寸仅为对照物的约四分之一。

实施例 11

复原后装置的外观

在拔出试验之后对样品照相以记录它们的外观和形状改变程度。实例示于图40中。

在所有情况下，在形状复原期间，在装置中的SMP扩张到比插入孔更大的直径。这解释了与对照物和复原前装置相比观察到的拔出力增加。该SMP在15 PCF中扩张得不像在10 PCF中一样多。这是因为15 PCF sawbones更致密且因此比10 PCF Sawbones更硬，对于SMP的扩张产生更大的阻力。

实施例 12

无结缝合线锚定物

使用双螺杆挤出机制备4.3mm直径的聚(D,L-丙交酯-co-乙交酯) 85:15杆。随后将杆以30mm min^-1的速率模拉穿过85℃的2.0mm模具，产生具有约1.35mm的直径的SMP杆。将SMP杆切割以产生约10mm长度，并压制以产生更成矩形的横截面：将该SMP杆和0.8mm厚金属垫片放置在金属板之间并在20℃下以50kN的力挤压。随后在该装置的底部钻1.0mm直径的孔，随后使用解剖刀净形并使用针锉使装置的末端圆化以产生典型为10.20长、1.89mm宽且0.83mm厚的装置(图41)。随后将两种长度尺寸的1 ULTRABRAID™(Smith and Nephew)穿线经过该装置中的孔。

将该装置植入在15 PCF Sawbones区块中的1.8mm直径、15mm深的孔中，使得该装置的顶部在该区块的表面以下2mm处。

在缝合线进入植入孔之处对缝合线做标志，一侧红色，另一侧蓝色。保持装置在该孔内的适当位置，将缝合线从蓝侧一次拔出一根，经过该装置拉动它们。这些缝合线上的标志的移动显示它们自由地移动穿过植入的装置且可调节拉伸。通过将Sawbones区块浸入水中并在37℃下培育3天将这些装置激活，以锁住缝合线并固定锚定物。

为了模拟装置在体内的使用，将缝合分支在拔出它们的一侧用解剖刀切开，仅留下两根“拉伸”分支。

这些装置的固定强度通过将它们从区块中拉出并测量所需要的力来试验。为此，以508mm min^-1(20英寸/分钟)的速率同时拔出两个缝合腿。试验三个装置并记录平均最大拔出力45.0N。

实施例 13

小缝合线锚定物实施例1 (1.4mm直径孔)。

使用双螺杆挤出机制备4.3mm直径的聚(D,L-丙交酯-co-乙交酯) 85:15杆。随后将杆以30mm min^-1的速率模拉穿过85℃的2.0mm模具，产生具有约1.35mm的直径的SMP杆。随后将这些杆切割以产生7mm长度和在底部切割的狭缝(图42)，在其中装配上#2 ULTRABRAID™缝合线(Smith and Nephew)。

该装置通过以下插入：将其放置在除去针尖的注射针中，保持该针抵靠在15 PCF sawbones中的1.4mm直径、8mm深的孔并通过沿着注射针向下插入金属杆将该装置推进该孔中。这些装置通过将Sawbones区块浸入水中并在37℃下培育2天来激活。这些装置的固定强度通过将它们从区块中拔出并测量所需要的力来试验。为此，以508mm min^-1(20英寸/分钟)的速率同时拔出缝合线的两端。试验四个装置并记录平均最大拔出力43.8N。

实施例 14

使用双螺杆挤出机制备1.60mm直径的聚(D,L-丙交酯-co-乙交酯) 85:15杆。随后在80℃下将杆以30mm min^-1的速率模拉穿过0.75mm模具，产生具有约0.58mm的直径的SMP杆。随后将这些杆切割以产生12mm长度，将它们折成一半(图43，由“A”表示)且装在USP尺寸1编织多纤维缝合线(Trogue Ref:75221)上(图43-参见“B”)。

随后将该装置安装在传送管中，使得该装置的两端保持平行，从具有它们之间夹有缝合线的末端伸出。将该装置递送到15 PCF Sawbones中的1mm直径、8mm深的孔中，通过将装置末端放置到在该孔中，随后通过沿该传送管向下插入金属杆而将该装置推入该孔中。通过将Sawbones区块浸入水中并在37℃下培育3天来制备并激活三个装置。这些装置的固定强度通过将它们从区块中拔出并测量所需要的力来试验。为此，以508mm min^-1(20英寸/分钟)的速率同时拔出缝合线的两端。记录平均最大拔出力20.3N。

实施例 15- 使用包覆模塑来制造混合装置

用于具有螺纹的螺杆的包覆模塑工具由钢制成。将一定长度的聚氨酯(PU)模拉胶粒放置在模具中并使用Cincinnati Milacron注塑机用相同的PU聚合物包覆模塑以制造包覆模塑的螺杆。再次浸入热水中显示包覆模塑的螺杆的形状复原。

将以此方式制成的螺杆切成两半并用金刚石磨浆抛光以露出其横截面。这使用扫描电子显微镜法检验。在模拉SMP杆和包覆模塑的聚合物之间看不到边界。

这些实施例表明结合SMP的缝合线锚定物显示：

● 特别是在劣质骨骼中增加的固定强度；

● 大体上不依赖于骨骼品质的固定强度；

● 容许过度钻孔的固定强度；

● 可用具有小于2mm，例如1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm或1.8mm的直径的小锚定物；和

● 可在骨骼中制作小于2mm直径的空腔，例如1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm或1.8mm的空腔。

在本说明书通篇的描述和权利要求中，词语“包含”和“含有”及其变体是指“包括但不限于”且它们并非旨在(且并不)排除其它部分、添加剂、组分、整数或步骤。在本说明书通篇的描述和权利要求中，除非上下文另外需要，否则单数涵盖复数。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文需要另外情况，否则本说明书将被理解为预期了复数以及单数。

应理解，结合本发明的特定方面、实施方案或实施例描述的特点、整数、特性或组适合本文所述的任何其它方面、实施方案或实施例，除非与其不相容。除了其中至少一些特点和/或步骤相互排斥的组合之外，本说明书(包括任何随附的权利要求书、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可按任何组合来组合。本发明不局限于任何前述实施方案的任何细节。本发明延伸到在本说明书(包括任何随附的权利要求书、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或新颖组合，或者如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。

将读者的注意力引向与关于本申请的本说明书同时或在之前提交并与本说明书一起对公共查阅开放的所有论文和文件，且所有这些论文和文件的内容通过引用结合到本文中来。

Claims

1. 用于将本身和/或另一装置紧固在空腔中的固定装置，所述固定装置包含形状记忆聚合物(SMP)材料，其中所述SMP材料能够在激活时径向扩张，使得所述固定装置在其长度的至少一段中径向扩张。

2. 权利要求1的固定装置，其选自销钉、螺杆、杆、钉子、板、锚定物和楔形物。

3. 权利要求2的固定装置，其为缝合线锚定物且用于在骨骼中的空腔内固定。

4. 权利要求3的固定装置，其能够在所述SMP材料激活时经历径向扩张和纵向收缩和/或几何形状改变。

5. 权利要求3或4的固定装置，其中所述缝合线锚定物包括包含远端部分和近端部分的锚定物主体。

6. 权利要求5的固定装置，其中所述锚定物主体包括从所述远端部分朝向所述近端部分延伸的通路。

7. 权利要求6的固定装置，其中所述通路为贯穿通路。

8. 权利要求5-7中任一项的固定装置，其中所述锚定物主体包括一根或多根圆周肋条。

9. 权利要求8的固定装置，其中所述圆周肋条在所述SMP材料激活之后从所述锚定物主体的外侧表面延伸。

10. 权利要求1-7中任一项的固定装置，其包括沿其长度的螺杆螺纹。

11. 前述权利要求中任一项的固定装置，其由SMP材料的单部件整体形成。

12. 权利要求1-8中任一项的固定装置，其包括包含所述SMP材料的部分和包含非-SMP材料的另外部分。

13. 权利要求10的固定装置，其中所述另外部分由所述非-SMP材料组成。

14. 权利要求11或12的固定装置，其中所述另外部分通过包覆模塑的方法形成。

15. 权利要求10-12中任一项的固定装置，其包括由所述非-SMP材料构成的一根或多根圆周肋条。

16. 前述权利要求中任一项的固定装置，其中所述SMP材料包括选自以下的聚合物：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)、聚丙烯酸酯、聚α-羟基酸、聚己内酯、聚二氧杂环己酮、聚酯、聚乙醇酸、聚二醇、聚丙交酯、聚原酸酯、多磷酸盐、聚氧杂酯、聚磷酸酯、聚膦酸酯、多糖、聚酪氨酸碳酸酯、聚氨酯及它们的共聚物或聚合物共混物。

17. 权利要求16的固定装置，其中所述SMP材料包括聚丙交酯。

18. 权利要求17的固定装置，其中所述SMP材料包括聚(L-丙交酯)。

19. 权利要求17的固定装置，其中所述SMP材料包括聚(D,L-丙交酯)共聚合物，其中任选所述SMP材料包括具有70 (L-丙交酯):30 (DL-丙交酯)比率的聚(L-co-DL乳酸)共聚合物。

20. 权利要求16的固定装置，其中所述SMP材料包括聚(DL-丙交酯-co-乙交酯) (PDLGA)共聚合物。

21. 权利要求20的固定装置，其中所述共聚合物的比率为85:15。

22. 前述权利要求中任一项的固定装置，其中所述SMP材料还包括填料。

23. 权利要求22的固定装置，其中所述SMP材料包括生物陶瓷材料。

24. 权利要求23的固定装置，其中所述生物陶瓷选自磷酸钙、碳酸钙和硫酸钙及它们的组合。

25. 前述权利要求中任一项的固定装置，其中所述SMP材料还包括增塑剂、生物活性剂和/或医药剂。

26. 权利要求12-25中任一项的固定装置，其中所述非-SMP材料包括生物相容的聚合物和/或生物相容的复合材料。

27. 权利要求26的固定装置，其中所述非-SMP材料为可吸收的。

28. 权利要求25或26的固定装置，其中所述非-SMP材料选自聚丙交酯、聚乙交酯、聚己内酯、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚二氧杂环己酮、聚氨酯、它们的一个或多个的共混物及它们的共聚物。

29. 权利要求12-25中任一项的固定装置，其中所述非-SMP材料为不可吸收的。

30. 权利要求29的固定装置，其中所述非-SMP材料为选自聚醚醚酮(PEEK)、聚氨酯和聚丙烯酸酯的不可吸收的聚合物。

31. 前述权利要求中任一项的固定装置，其中所述装置具有小于约3mm的直径。

32. 权利要求31的固定装置，其中所述装置具有约2mm的直径。

33. 修复软组织的方法，其包括：将前述权利要求中任一项的装置放置在骨骼中，使柔性构件穿过位于所述骨骼邻近的软组织；将所述柔性构件拴连以将所述软组织紧固到所述主体并激活所述SMP材料，使得所述装置在其长度的至少一段上经历径向扩张。

34. 权利要求33的方法，其中所述激活所述SMP材料的步骤包括施加热到所述SMP材料。

35. 权利要求34的方法，其包括使所述SMP材料与热探针接触。

36. 权利要求33-35中任一项的方法，其包括第一步骤：在所述骨骼中形成空腔并将所述装置放置在所述空腔中。

37. 权利要求33-36中任一项的方法，其中所述柔性构件为缝合线且任选其中在放置在所述空腔之前所述装置具有与其连结的所述柔性构件。

38. 权利要求33-37中任一项的方法，其中所述软组织选自肌腱、韧带、肌肉和软骨及它们的组合。

39. 权利要求33-38中任一项的方法，其中所述方法用于修复旋转袖。

40. 权利要求33-38中任一项的方法，其中所述方法用于修复前十字韧带(ACL)。

41. 权利要求33-38中任一项的方法，其中所述方法用于治疗盂肱不稳定。

42. 权利要求33-38中任一项的方法，其中所述方法用于治疗髋关节盂唇撕裂。