CN107427357A - 复合植入物材料 - Google Patents

Abstract

一种具有改善特性的适于植入人体的假体植入物，其包括包含基体材料和多种添加剂的复合材料，其中所述添加剂选自射线可透的添加剂和/或强回声添加剂；或者其中选择所述添加剂以将所述溶剂浓度降低5％‑95％之间；或者其中选择所述添加剂以使所述弹性模量增加大于20％；或者其中选择所述添加剂用于组合这些效果。

Description

复合植入物材料

发明领域

本发明大体上涉及可植入假体装置，并且具体地涉及以基体材料和添加剂材料的复合材料为特征的可植入假体装置。

发明背景

在上个世纪，重建和整容手术已成为常见的做法。已开发了具体的重建乳房手术，以允许重建受诸如乳房切除术的手术影响的女性乳房。美容乳房手术还可用于修正女性乳房的外观，例如通过添加植入物来增加乳房的尺寸，以纠正不对称性，改变形状和修复畸形。

选择用于植入物的材料必须具有适当的回弹力、弹性和柔韧性，这使得所述材料在被感测时具有特定的感觉。一般来讲，希望提供一种植入物，其提供特定形状并且模拟植入物位置处的真实人体组织的感觉。重要的是，植入物在长时间内保持其形式和感觉，以防止需要额外的手术。

用于乳房植入手术的现有技术植入物例如包括通常由硫化硅橡胶(弹性体)形成的外壳，其可以是单层或多层、平滑或纹理化、具有或不具有阻挡层，或被聚氨酯泡沫覆盖；以及通常由硅氧烷凝胶或盐水组成的内含物。还存在是硅胶和盐水两者的组合的双腔植入物，诸如来自Mentor Corp.的Becker植入物。

现有技术植入物在下面更详细描述的几个领域中存在挑战，包括：成像，诸如乳房X线照片；凝胶从植入物中流出；以及机械和化学问题。

成像研究在扩大的乳房上进行，主要有两个原因：1)用于评估乳腺组织(例如针对病变)；2)评估乳房植入物的并发症-例如，能够清楚地识别植入物壳的完整性是重要的。当评估乳房组织时，希望植入物不会遮蔽检查中的组织或干扰所选择的成像技术。此外，希望能够清楚地识别植入物壳的完整性。

乳房检查使用三种主要成像模式：

·超声波检查法；

·乳房X线照相术(X-射线)；以及

·MRI(磁共振成像)。

用于标准植入物的硅氧烷凝胶是不透射线的。因此，在乳房X线照相术中，植入物的典型表示将是白色的，不显示在植入物前方或后方的组织的进一步细节。这在为具有现有技术植入物的乳房X线照片的图3A中示出。如乳房X线照片300所示，植入物302显示为完全白色(对x射线不透明)，不显示其前方或后方的组织的细节。不被植入物遮蔽的乳腺组织304在乳房X线照片300中是可见的。

因此，对于具有乳房植入物的女性的乳房X线照片通常进行两次；一次以如用于没有植入物的乳房的正常方式，并且然后再次处于倾斜位置，其中植入物尽可能地从乳房X线照片的框架(称为Eklund植入物置换技术)推回。通常，30％乳腺组织仍然可被植入物遮蔽。

当与超声波检查法一起使用时，硅氧烷凝胶是消声的。由于硅氧烷凝胶具有类似于液体的密度，因此植入物中的声音速度稍慢，但与水(和周围组织)类似，并且因此超声波检查法通常将检测出壳的回声或混响伴有来自凝胶本身的附加混响伪影。来自凝胶的混响造成图像上的视觉噪声，所述视觉噪声干扰放射科医师检测异常的能力。

软组织具有1540米/秒的传导速度。具有1492米/秒的传导速度的水将显示为黑色，并且材料的回声越多，图像将显得越白。硅氧烷具有大约997米/秒的传导速度，并且植入物中声波的减慢是导致许多混响和所看到伪影的原因。

这在为现有技术乳房植入物的边缘的原位超声图像的图5A和图5C中示出。如图5A所示，现有技术植入物的壳502在用12MHz探针捕获的超声波图像500中是可见的。

图像500的顶部是探针与皮肤的界面。然后是包括皮肤、脂肪、腺体和其他组织的组织502的表示，随后是硅氧烷植入物504的壳。凝胶508被看作是黑色区域。由植入物引起的被看作视觉噪声506的混响在图像500中应为黑色区域(凝胶508)中也是可见的。看到这种噪声在图像500的区域中延伸1.5cm。噪声还延伸到壳之上，在旨在用于诊断的图像的组织区域502上产生像雪的混浊。类似地，图5C示出了用17MHz探针捕获的超声图像520，其中植入物壳522和由植入物引起的视觉噪声524均可见。

当植入物中存在破裂时，外渗的凝胶可能迁移到体内的其他区域。然而，由于其消声性质与水高度相似，因此游离的硅氧烷凝胶经常可被误认为诸如囊肿的病理。

因此，背景技术不教导或暗示不遮蔽检查中组织或干扰所选择成像技术的假体植入物材料。另外，如图所示，现有技术植入物引起视觉噪声，其干扰放射科医师检测异常的能力。最后，在壳破裂的情况下，优选的是，硅氧烷材料保持内聚并且防止迁移到身体的其他部位或者使硅氧烷材料易于识别以便能够将其与组织区分开来。

现有技术植入物的另一个问题是来自完整植入物的凝胶渗出。凝胶渗出是描述基于扩散的现象的常见术语，其中作为硅氧烷凝胶一部分的溶剂(硅油)扩散/渗出通过壳。扩散是由于化学势，物质从高浓度区域流向低浓度区域的现象。扩散通量与浓度梯度成正比，并且比例系数为扩散系数。所述通量从高浓度区域到低浓度区域。因此降低浓度梯度将降低凝胶渗出。

由于游离硅氧烷可引起异物反应，导致乳房中可能在放射学筛查中被误解为乳房组织异常的肉芽肿和钙化，因此不希望使硅氧烷渗入身体组织。游离硅氧烷还可容易地迁移到淋巴系统中并且积聚在淋巴结(通常在腋窝中)，从而导致肿块和淋巴结病。凝胶渗出还被标记为包膜挛缩的原因之一。动物模型的研究得出结论，“硅氧烷凝胶渗出与胶囊顺从性之间存在与硅氧烷内聚性无关的剂量依赖关系”(Moyer HR1，Ghazi BH，Losken A.PlastReconstr Surg.2012Oct；130(4):793-800)。

减少凝胶渗出的努力集中在两个方面：

·添加和改善壳中的阻挡层；

·改变溶剂的组成以减少可能容易地扩散通过弹性体壳的低分子硅氧烷部分的量并且用较高分子量硅氧烷部分代替它们。

虽然这些努力已导致第4和第5代乳房植入物在一定程度上降低了凝胶渗出，但他们还没有完全解决问题。此外，这些解决方案仅在植入物壳完整的情况下比较有效。当植入物壳由于破裂或降解而受到损害时，这些解决方案提供显著降低的有效性，从而允许溶剂迁移到体内的速率升高。因此，希望增强植入物以减少来自完整以及破裂的植入物的溶剂渗出。

最后，近年来已表明，由于以下几个原因，希望使用更加内聚的凝胶：

·更接近地模仿周围乳腺组织使乳房感觉更自然；

·为了减少如上所述的凝胶渗出；

·通过作为支架以支撑扩大乳房的形状来改善与乳房的动态机械界面；

·为了防止在破裂或壳降解的情况下凝胶在体内流动和分散；

·防止凝胶在体内插入或使用期间破裂；

·为了在正常使用过程中更好地保持植入物的形状。这在成形或解剖学植入物中尤为重要；以及

·为了防止或减少起皱。通常，植入物具有可见的褶皱和皱纹的缺点(特别是在薄组织覆盖的女性中)。

目前的硅氧烷凝胶具有不同程度的内聚性。通过增加交联程度可提高硅氧烷凝胶内聚力，从而形成较高交联密度的网。因此，两个相邻交联之间的平均距离减小。

因此，增加的交联具有优点，然而，由于内部残余应力，交联的过度增加可能甚至在没有外部施加力的情况下导致凝胶破裂。例如，当使用诸如NUSIL Med 3-6300的凝胶时，A部分与B部分指定的混合比率为3:1。A部分包含催化剂，而B部分含有交联剂，因此改变混合比率会导致不同的交联密度和不同的内聚力。然而，过度增加交联剂组分导致凝胶破裂。在这种情况下，以3:2的比率混合导致高度内聚的凝胶，其在没有任何施加的负载的情况下破裂和破碎。

因此，出于上述原因，需要更加内聚的凝胶，但仅增加交联导致凝胶破碎，并且因此需要使凝胶更加内聚的另一机制。

发明概要

本发明通过提供一种假体植入物来克服背景技术的缺陷，所述植入物包括还包含基体材料和添加剂的复合植入物材料。如本文所用的术语基体材料是指还包含可以是溶剂或游离聚合物链的游离分子的聚合物网络。因此，游离分子限定聚合物网络是否具有凝胶或弹性体形式。本文所述的本发明的复合材料可另外称为植入物材料、复合植入物材料或复合材料。向基体材料添加添加剂提供了几个改进：

植入物材料具有改善的放射学特征，诸如改善的射线可透性并且减少超声图像中相关的视觉噪声。另外，复合材料可使用成像方式唯一地识别，并且可容易地与组织或其他材料区分开；

凝胶渗出的现象可扩展到包括游离分子从基体材料中渗出。植入物材料减少游离分子的总量，从而导致浓度梯度的降低，并且因此减少游离分子渗出。如上所述，浓度梯度是游离分子渗出的驱动力，因此降低游离分子浓度会减少游离分子渗出。

另外，掺入基体材料中的添加剂基于两种另外的机制限制游离分子渗出。第一种机制是物理的，其中在某种程度上因为复合材料由于基体材料中的游离分子的损失而收缩，所以添加剂由于其物理尺寸和彼此的接触而约束进一步收缩。第二种机制是基于添加剂的大的累积表面积。基体材料中的游离分子由于表面相互作用而润湿添加剂表面，并且不倾向于被除去(除非存在干燥、解吸或用对表面具有较高亲和力的另一种液体替代)。相比之下，现有技术植入物不受约束，并且理论上可失去其所有的溶剂用于扩散；

植入物材料中的添加剂增加了基体材料的交联密度/内聚力，从而加强(增强)基体材料同时保持其完整性。具有增强基体材料的植入物材料在乳房植入物中使用时提供了几个优点：

·更接近地模仿周围乳腺组织使乳房感觉更自然；

·由于内聚形式稳定的性质，增强植入物呈现出期望的平滑轮廓；

·防止或减少起皱；

·减少来自完整植入物的溶剂渗出；

·保持植入物的形式和形状；

·防止植入或使用期间的破裂；

·通过作为支架以支撑扩大乳房的形状来改善与乳房的动态机械界面；

·在破裂或壳降解的情况下，防止基体材料在体内的流动和分散，并且减少在此类情况下可被身体吸收的游离溶剂。

将添加剂作为体积替代元素加入到基体材料中，从而形成具有连续相和分散相或双连续系统的两相系统。作为实例，植入物的基体材料体积的30％可被添加剂替代。任选地，添加剂占复合材料的多达60体积％。任选地，添加剂占复合材料的多达90体积％。

植入物材料适用于根据本发明的至少一些实施方案的封装植入物，其中植入物具有壳和植入物材料，使得植入物材料包含在壳内。

另外，本发明符合可植入假体的要求，诸如能够提供特定的三维形状并且持续多年保持所述形状，优选地持续其中安装植入物的患者的一生；具有特定的感觉，优选地模仿人或动物组织的感觉，诸如真实乳房的感觉；具有生物耐久性，使得它不通过与人或动物体的相互作用而被破坏；具有生物相容性，使得即使在极端情况下，患者的健康不受植入物的不利影响：例如填料(具有添加剂的基体材料)需要在植入物泄漏的情况下是无毒的。

根据本发明的优选实施方案，植入物适于用作乳房植入物。

根据本发明的至少一些实施方案，植入物材料包括基体材料，例如像硅氧烷凝胶和较低密度的材料。硅氧烷凝胶密度按诸如水和有机溶剂的其他液体密度的顺序为约1gr/cm³。因此，较低密度材料具有低于约1gr/cm³的密度。任选地并且优选地，较低密度材料包括气体。

在本发明的示例性实施方案中，植入物可以各种尺寸提供，例如从50cc延伸至1500cc或更大或更小。任选地，植入物可植入身体除乳房以外的其他区域，例如用于替代或增大睾丸、胸肌、下巴、脸颊、小腿、臀部或者人或动物体的其他部位，同时展示类似于天然组织的触觉特性。

根据本发明的优选实施方案，适于植入人体的假体植入物包括包含基体材料和多种添加剂的复合材料，其中所述添加剂选自射线可透的添加剂和/或强回声添加剂。优选地，添加剂选自由以下各项组成的组：包含玻璃、陶瓷、金属、聚合物、PMMA、聚丙烯腈、聚丁二烯、PEEK、天然橡胶、合成橡胶、无定形聚合物或半结晶聚合物中的至少一种的添加剂；直径在1nm与1mm之间的添加剂；包括三维形状的添加剂，所述三维形状包括球形、纤维状、片状、薄片状、无定形、结晶、半球形、杆状、圆盘或这些形状的组合或这些形状的不规则形式；中空添加剂；多孔添加剂；固体添加剂；包含至少2种材料的添加剂；具有在0.2nm与40nmRRMS之间的表面粗糙度的添加剂；包含气体的添加剂；包含非溶剂液体的添加剂；包含非硅氧烷凝胶的添加剂；形成为微管的添加剂；以及上述的组合。

任选地，基体材料包含硅氧烷凝胶。任选地，植入物包括多个壳，所述壳包括至少一个内壳和至少一个外壳；其中至少一个内壳至少部分地被外壳包围；其中外壳填充有基体材料和多种强回声添加剂，并且其中内壳填充有基体材料和多种射线可透的添加剂。

根据本发明的另一个优选实施方案，适于植入人体的复合材料包含基体材料和多种添加剂，其中所述添加剂选自射线可透的添加剂和/或强回声添加剂。优选地，添加剂占复合材料的多达60体积％。优选地，添加剂占复合材料的多达90体积％。任选地，基体材料是硅氧烷凝胶。

根据本发明的另一个优选实施方案，适于植入人体的假体植入物包括包含基体材料和多种添加剂的复合材料，其中选择添加剂使得复合材料的溶剂浓度在基体材料的溶剂浓度的5％-95％之间。

任选地，添加剂将基体材料的溶剂浓度降低20％至80％。任选地，添加剂将基体材料的溶剂浓度降低40％至60％。任选地，添加剂将基体材料的溶剂浓度降低多达50％。

优选地，添加剂选自由以下各项组成的组：包含玻璃、陶瓷、金属、聚合物、PMMA、聚丙烯腈、聚丁二烯、PEEK、天然橡胶、合成橡胶、无定形聚合物或半结晶聚合物中的至少一种的添加剂；直径在1nm与1mm之间的添加剂；包括三维形状的添加剂，所述三维形状包括球形、纤维状、片状、薄片状、无定形、结晶、半球形、杆状、圆盘或这些形状的组合或这些形状的不规则形式；中空添加剂；多孔添加剂；固体添加剂；包含至少2种材料的添加剂；具有在0.2nm与40nm RRMS之间的表面粗糙度的添加剂；包含气体的添加剂；包含非溶剂液体的添加剂；包含非硅氧烷凝胶的添加剂；形成为微管的添加剂；以及上述的组合。

任选地，基体材料包含硅氧烷凝胶。任选地，植入物包括多个壳，所述壳包括至少一个内壳和至少一个外壳；其中至少一个内壳至少部分地被外壳包围；其中外壳填充有基体材料和较高浓度的更接近外壳的添加剂，并且其中内壳填充有基体材料和相对于从内壳的距离增加浓度的添加剂。

根据本发明的另一个优选实施方案，适于植入人体的复合材料包含基体材料和多种添加剂，其中选择添加剂使得复合材料的溶剂浓度为基体材料的溶剂浓度的5％-95％。优选地，添加剂占复合材料的多达60体积％。优选地，添加剂占复合材料的多达90体积％。任选地，基体材料是硅氧烷凝胶。

根据本发明的另一个优选实施方案，适于植入人体的假体植入物包括包含基体材料和多种增强添加剂的复合材料，其中选择添加剂使得复合材料的弹性模量比基体材料的弹性模量大至少20％。优选地，弹性模量在100％与1000％更大之间。优选地，弹性模量在100％与500％更大之间。

优选地，选择添加剂使得复合材料如通过渗透试验测量的内聚性增加，其结果是比基体材料的内聚性短5％-99.5％，其中使用具有12克轴和1英寸直径的脚的Lab-Line(Melrose，IL，USA)透度计在5秒钟后测量渗入度。

优选地，添加剂选自由以下各项组成的组：包含玻璃、陶瓷、金属、聚合物、PMMA、聚丙烯腈、聚丁二烯、PEEK、天然橡胶、合成橡胶、无定形聚合物或半结晶聚合物中的至少一种的添加剂；直径在1nm与1mm之间的添加剂；包括三维形状的添加剂，所述三维形状包括球形、纤维状、片状、薄片状、无定形、结晶、半球形、杆状、圆盘或这些形状的组合或这些形状的不规则形式；中空添加剂；多孔添加剂；固体添加剂；包含至少2种材料的添加剂；具有在0.2nm与40nm RRMS之间的表面粗糙度的添加剂；包含气体的添加剂；包含非溶剂液体的添加剂；包含非硅氧烷凝胶的添加剂；形成为微管的添加剂；以及上述的组合。任选地，基体材料是硅氧烷凝胶。

任选地，植入物包括多个壳，所述壳包括至少一个内壳和至少一个外壳；其中至少一个内壳至少部分地被外壳包围；其中外壳填充有基体材料和低浓度添加剂，并且其中内壳填充有基体材料和高浓度添加剂。

根据本发明的另一个优选实施方案，适于植入人体的复合材料包含基体材料和多种添加剂，其中选择添加剂使得复合材料在1Hz下的弹性模量比基体材料的弹性模量大20％-5000％。优选地，选择添加剂使得复合材料如通过渗透试验测量的内聚性增加，其结果是比基体材料的内聚性短5％-99.5％，其中使用具有12克轴和1英寸直径的脚的Lab-Line(Melrose，IL，USA)透度计在5秒钟后测量渗入度。

优选地，添加剂占复合材料的多达60体积％。优选地，添加剂占复合材料的多达90体积％。任选地，基体材料是硅氧烷凝胶。

任选地，任何以上实施方案的植入物包括多个壳，所述壳包括至少一个内壳和至少一个外壳；其中至少一个内壳至少部分地被外壳包围；其中外壳填充有基体材料和第一浓度添加剂，并且其中内壳填充有基体材料和第二浓度添加剂。优选地，第一浓度低于第二浓度。可替代地，第一浓度高于第二浓度。

任选地，植入物包括多个区域或隔室。任选地，植入物材料仅存在于植入物的选定区域或隔室中。任选地，植入物在不同区域中包括不同浓度的基体材料和/或添加剂。任选地，使用单一添加剂或可替代地使用多种添加剂。任选地，不同浓度的基体材料在植入物的不同区域中提供不同的添加剂组合。

除非另外定义，否则本文所用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员通常所理解含义相同的含义。本文所提供的材料、方法和实施例仅为说明性的，并且不旨在成为限制性的。

本发明的方法和系统的实施涉及手动地、自动地或其组合进行或完成某些选定任务或步骤。

附图简要说明

本发明仅通过举例的方式并参考附图在本文中进行描述。现在特别详细地参照附图，应强调的是，所示的细节仅是作为举例并且仅是出于说明性地讨论本发明优选实施方案的目的，并且为了提供被认为是最适用和最易理解的本发明的原理和概念方面的描述而呈现。就此而言，不应试图使本发明的结构细节的展示程度超过对本发明的基本理解所必需的程度，而结合附图的描述会使得本领域的技术人员明白本发明的若干形式可如何在实践中体现。

在图中：

图1示出根据本发明至少一些实施方案的说明性假体植入物的非限制性实例；

图2示出根据本发明至少一些实施方案的说明性假体植入物的另一个非限制性实例；

图3A和图3B分别示出具有现有技术植入物的乳房和具有目前要求保护的发明的植入物的乳房的乳房X线照相术图像；

图4A和图4B示出放置在标记的定位桨和火鸡乳房之上的现有技术植入物和目前要求保护的发明的植入物的乳房X线照相术图像；

图5A-5D示出具有现有技术植入物(5A，5C)和目前要求保护的发明的植入物(5B，5D)的乳房的超声图像。

图6A和图6B是示出现有技术植入物凝胶和目前要求保护的发明的复合材料的比较扩散的照片和图；以及

图7是示出现有技术植入物凝胶和根据目前要求保护的发明的三种替代复合材料的比较弹性模量的示例性流变图。

优选实施方案的描述

本发明提供一种复合植入物材料，其包含与添加剂混合的基体材料。植入物材料具有改善的放射学特征，诸如改善的射线可透性并且减少与超声波检查法相关的视觉噪声。当使用超声波成像时，优选地通过使用紧邻强回声的壳的复合材料来改进植入物壳的定义。由于声波的传导速度差异产生回声，所以通过声音速度的最大降低形成强回声植入物材料。因此，植入物优选地包含低密度添加剂，诸如中空添加剂或包括气体的添加剂。优选地，添加剂具有部分或完全的真空，从而使回声甚至更强，这是因为声音传导分子较少。

当例如在乳房X线照片中观察时，本发明的材料比纯硅氧烷凝胶更射线可透，从而改善了在植入物前方或后方的组织的可视性，并且因此提高了医师或放射科医师的诊断能力。所述材料优选地包含适合于放射学的添加剂，诸如是射线可透的那些，诸如中空、多孔或气态的较低致密的元件。任选地，使用对x射线相对透明的添加剂材料，其中所使用的x射线设置(电压和毫安)是通常用于成像研究中的那些。x射线电压的非限制性实例是在24kV-32kV之间的通常在乳房X线照相术中使用的那些。

任选地用作添加剂的射线可透的材料的非限制性实例是如Kurtz SM，Devine JN中的聚醚醚酮(PEEK)。(PEEK Biomaterials in Trauma，Orthopedic，and SpinalImplants.Biomaterials.2007；28(32):4845-4869.doi:10.1016/j.biomaterials.2007.07.013.)“现在PEEK被广泛接受为脊柱领域中金属生物材料的射线可透的替代品。”

本发明的复合材料优选地包括添加剂，使得在破裂的情况下，本发明的外渗复合材料可使用成像技术容易地识别，并且由于存在添加剂而与诸如囊肿(无论是囊内还是囊外)的生理畸变区分开。

对于包含溶剂的基体材料，植入物材料中的添加剂减少游离分子的总量，从而导致浓度梯度的降低，并且因此减少游离分子渗出。如上所述，浓度梯度是游离分子渗出的驱动力，并且因此降低减少凝胶渗出的游离分子浓度。优选地，添加剂将基体材料中的游离分子浓度降低5％-95％之间。通过将复合材料的游离分子浓度与不含添加剂的基体材料的游离分子浓度相比来测定游离分子浓度的降低。在图6A和图6B中呈现的图片和图中示出改进的非限制性实例。

另外，如果从植入物渗出，则剩余的添加剂使用如上所述的两种机制来限制可去除的液体的总量。相比之下，现有技术植入物不受约束，并且理论上可失去其所有的液体用于扩散。

植入物材料中的添加剂增加了基体材料的交联密度/内聚力，从而加强基体材料同时保持其完整性。优选地，选择添加剂以增强机械性能，诸如将弹性模量(G’)增加20％-1000％或5000％或更多。在图7中呈现的图中示出改进的非限制性实例。可替代地，通过渗透试验测量内聚性增加，包括将具有板的加权轴放置在被试验材料的表面上并且测量其在一定量的时间之后下沉的深度。优选地，如通过渗透试验所测量，添加剂增加内聚性，使得进入复合材料的渗透比进入基体材料的短5％-99.5％。

优选地通过将添加剂作为体积替代元素加入到基体材料中来提供这些改进和其他改进，从而形成具有连续相和分散相或双连续系统的两相系统。

植入物材料优选地包含在壳内以形成封装的假体植入物。合适的壳材料的非限制性实例是硅氧烷弹性体，任选地具有覆盖在壳上的材料，诸如聚氨酯泡沫。至少所述壳，但优选植入物的所有材料，对于人体内部的治疗和/或美容使用具有生物相容性和安全性。

例如，上述基体材料优选地是本领域已知的硅氧烷凝胶，诸如PDMS及其衍生物。可替代地，基体材料是聚氨酯网络。可替代地，基体材料是任何其他合适的生物相容性基体材料或基体材料的组合。

任选地，选择基体材料使得其可与所选择的添加剂形成共价键，所述添加剂可以是本文所述添加剂中的任何一种。

优选地基于包括但不限于生物相容性、耐久性、价格以及其他因素的因素来选择添加剂或添加剂的组合。

例如，添加剂任选地包括一种或多种材料，诸如玻璃、陶瓷、金属、聚合物，诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、聚丙烯腈、聚丁二烯、聚醚醚酮(PEEK)(或任何其他天然或合成橡胶或类似材料)，或任何其他无定形或半结晶聚合物。可根据它们的相对灵活性任选地确定所述材料。例如，对于PMMA，屈服拉伸强度优选为52至71兆帕，并且拉伸模量优选为2.2至3.1千兆帕。作为另外的实例，对于具有80％二氧化硅、13％硼和盐的硼硅酸盐玻璃屈服拉伸强度优选为35至100兆帕，并且拉伸模量为64*10^3兆帕。

任选地，添加剂包括橡胶。合适的橡胶的非限制性实例包括：乙烯-丙烯酸酯橡胶、聚酯型聚氨酯、溴异丁烯异戊二烯、聚丁二烯、氯异丁烯异戊二烯、聚氯丁二烯、氯磺化聚乙烯、表氯醇、乙烯丙烯、乙烯丙烯二烯单体、聚醚型聚氨酯、全氟化碳橡胶、氟化烃、氟硅氧烷、氟碳橡胶、氢化腈丁二烯、聚异戊二烯、异丁烯异戊二烯丁基、丙烯腈丁二烯、聚氨酯、苯乙烯丁二烯、苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯共聚物、聚硅氧烷、乙烯基甲基硅氧烷、丙烯腈丁二烯羧基单体、苯乙烯丁二烯羧基单体、热塑性聚醚酯、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯丁二烯羧基嵌段共聚物。

添加剂可任选地具有任何合适的大小。每种添加剂任选地在1nm(纳米)与1mm之间。优选地，添加剂不大于500微米。优选地，可通过利用添加剂大小的多分散性来增加添加剂的填充因子。优选地，添加剂包括多种不同大小的颗粒，任选地它们之间至少有20％的差异。

添加剂可任选地包括任何三维形状。添加剂形状的非限制性实例任选地包括球形、纤维状、片状、薄片状、无定形、结晶、半球形、杆状、圆盘或这些形状的组合或这些形状的不规则形式。每种添加剂可任选地具有内部或外部结构元件或其组合，用于维持添加剂的三维形状，包括但不限于蜂窝式等。

添加剂可任选地是中空的或可以是完全固体的。中空添加剂优选地包括厚度范围从原子单层至添加剂半径的95％的壳。中空添加剂可任选地填充有气体。任选地，添加剂可以是多孔的，在添加剂中具有可填充有基体材料或其他材料的具有不同弯曲率的洞或孔。多孔添加剂优选地包括厚度范围从原子单层至添加剂半径的95％的固体组分。

添加剂可任选地是几种材料的复合材料。这些材料可任选地被布置成多层，其中随后的层包围内层，或者可布置成使得单独的层与周围的基体材料接触。添加剂可任选地包括多个堆叠的层，无论是平坦的还是具有曲率的；在后一种情况下，优选地根据植入物形状确定曲率。可组合的材料的非限制性实例包括玻璃、陶瓷、金属、塑料和橡胶。例如，玻璃微球可被橡胶层覆盖。更优选地，使用聚合物的共混物，例如聚合物(诸如PMMA)和例如橡胶材料(诸如聚丁二烯)的共混物。

添加剂任选地具有不同的表面粗糙度。任选地，RMS粗糙度在0.2nm与40nm之间变化。

任选地，添加剂是在基体材料内形成气泡的非溶剂液体，诸如油。可任选地使用具有不同粘度的非溶剂液体。任选地，添加剂是非硅氧烷凝胶，诸如水凝胶。

任选地，添加剂是气体。优选地，所述气体是惰性的，诸如氮气。任选地，所述气体可包括氧气或二氧化碳。任选地，所述气体形成为微腔，其可任选地包括刚性材料，包括但不限于玻璃、陶瓷等。任选地，微腔被诸如刚性塑料的刚性材料包围。刚性塑料的非限制性实例是聚醚醚酮(PEEK)。

添加剂任选地结合从惰性到与周围基体材料化学键相互作用的不同表面相互作用。任选地，添加剂是自由浮动的，即：不结合到基体材料，并且被基体材料机械约束。任选地，添加剂用诸如范德华、氢键或离子相互作用的弱键结合到基体材料。优选地，添加剂使用化学键结合到基体材料。所述键优选地防止基体材料与添加剂分离成两相。

添加剂优选地进行表面处理以使得与周围基体材料更好地结合并且防止滑脱或分离成两相。此外，添加剂与基体材料的结合导致基体材料围绕添加剂；在破裂或泄漏的情况下，不希望受到单一假设的限制，预期基体材料将继续覆盖添加剂，使得主体将仅暴露于基体材料。

表面处理的非限制性实例包括：表面锚定长分子量链，诸如硬脂酸或任何其他长的有机链，或聚合物刷、疏水或亲水分子以及其他此类分子；例如通过向硅氧烷凝胶中加入聚电解质，产生有利于静电吸引的带电表面；增加添加剂表面的“粗糙度”或物理变异性，使得表面的部分突出到基体材料中并且因此可与基体材料相互作用；或者使用具有添加剂的硅烷，例如玻璃。根据在基体材料与添加剂之间有利的相互作用类型选择硅烷的有机官能团。

优选地将一种界面材料用于表面处理添加剂。任选地使用一种或多种偶联剂作为表面处理，其中在顶部加入连续的偶联剂。优选地使用两种偶联剂。任选地，可使用多达20种偶联剂。大多数有机官能硅烷、锆酸盐、钛酸盐和其他偶联剂进行表面处理的情况导致聚合物-表面相互作用。根据添加剂的表面化学性质和基体材料的化学性质来选择偶联剂的类型。

在2012年7月3日提交的美国专利申请号13/520,356中教导了各种其他表面处理和应用这些表面处理的方法，所述专利如同全部列出一样地在此以引用的方式并入本文，与本申请共同拥有，并且具有至少一个共同的发明人，也可任选地另外或替代地使用。

任选地，添加剂以不同浓度提供于植入物的不同区域中。作为非限制性实例，适用于超声波的添加剂可具有更接近壳的较高浓度以产生如上所述的强回声。作为另外的非限制性实例，适用于乳房X线照相术的添加剂可在植入物的内部部分中具有较高的浓度，以便在植入物中产生高度的射线可透性。

作为另外的非限制性实例，添加剂可在植入物的内部部分中具有较高的浓度，以便产生向内的扩散梯度。作为另外的非限制性实例，添加剂还可具有接近壳的较高浓度，以便用作针对扩散的屏障/缓冲剂。

作为另外的非限制性实例，添加剂可在植入物的内部部分中具有较高的浓度，以便形成更接近表面的较弱刚性的植入物材料。

任选地，添加剂具有与基体材料相同的密度，或者它们具有更大的密度。添加剂优选地具有比周围基体材料更低的密度。

优选地，添加剂结合了以上列出的任何特征，以允许本发明的一系列实施方案包括具有选择的与基体材料的结合机制的组合和变化大小、形状、密度、材料以及结构的添加剂。

参考附图和随附的描述，可更好地理解本发明的原理和操作。

现在参见图1和图2，其示出根据本发明植入物的非限制性示例性实施方案。外材料、基体材料和添加剂或其组合的任何上述特征可任选地与下述结构一起使用。

图1示出根据本发明至少一些实施方案的说明性封装的假体植入物的非限制性实例。如图所示，可植入假体100包括低渗透性壳110，所述壳110任选地包括通常用于植入物的生物相容性硅氧烷、聚氨酯或其他材料。壳110可包括单层或多层，其中一些层可来自一种材料，并且其他层来自另一种材料。另外，壳110可以是平滑或纹理化的，具有各种图案。壳110可具有不同弹性的区域。壳110在不同的区域中可具有不同的厚度。任选地，壳110的材料可以是几种材料的组合。一般来讲，壳110用作防止假体100的部分或全部内容物泄漏的外壳。任选地，壳110可以各种形状提供，例如圆形、椭圆形、解剖学、自定义或其他形状。

壳110包含基体材料120和至少一种添加剂140。在这个非限制性实例中，壳110包含多种添加剂140，添加剂140可任选地包括上述任何特征。任选地，添加剂均匀地分布在整个基体材料120中。任选地，添加剂以不同浓度提供于基体材料120的不同部分中。

现在参见图2，其示出根据本发明至少一些实施方案的说明性封装的假体植入物200的另一个非限制性实例的局部剖视图。在这个实例中，外壳202包含外复合材料204，而内壳206包含内复合材料208。外壳202和内壳206中的每个均可任选地由如本文所述的硅氧烷弹性体材料构成，任选地具有多个层并且还任选地具有阻挡层。外壳202可任选地特征是任何平滑的非纹理化表面；纹理化表面；或微聚氨酯泡沫涂层表面。已显示表面纹理化可以减小包膜收缩的发生率和严重程度。内壳206优选地是平滑的，但也可任选地被纹理化。

外复合材料204优选地特征是适用于超声波的添加剂，所述添加剂具有较高的浓度以产生如上所述的强回声。内复合材料208优选地特征是适用于乳房X线照相术的添加剂，所述添加剂具有如上所述的高度射线可透性。

可替代地，外复合材料204优选地特征是靠近壳具有较高浓度的添加剂，以便如上所述用作针对扩散的屏障/缓冲剂。内复合材料208优选地特征是当与内壳206的距离增加时较高浓度的添加剂，以便如上所述产生向内的扩散梯度。

可替代地，外复合材料204优选地特征是较低浓度的增强添加剂，以形成更接近表面的较弱刚性的植入物材料。内复合材料208优选地特征是较高浓度的添加剂，并且因此具有更大增强。可替代地，内复合材料208特征是当与内壳206的距离增加时较高浓度的添加剂。

任选地，外壳202和内壳206中的每个均用与相应的壳202和206相同的硅氧烷弹性体制成的贴片封闭，并且使用粘合部件胶合，在背侧贴片212的内侧上具有小的硅氧烷盖210，用于用复合材料填充植入物。任选地。内壳206同心地位于外壳202内，并且在基座214上胶合。

在2006年4月24日提交的美国专利申请号20090299473中教导的壳和/或其他组件的各种其他布置如同全部列出一样地在此以引用的方式并入本文，与本申请共同拥有，并且具有至少一个共同的发明人，也可任选地另外或替代地使用。

现在参见图3A和图3B，其分别是具有现有技术植入物的乳房和具有目前要求保护的发明的植入物的乳房的乳房X线照相术图像。如乳房X线照片300所示，现有技术植入物302显示为完全白色(对x射线不透明)，不显示其前方或后方的组织的细节。不被植入物遮蔽的乳腺组织304在乳房X线照片300中是可见的。

相比之下，在具有目前要求保护的发明的植入物312的乳房314的乳房X线照片310中，由于存在如上所述的射线可透的添加剂，乳房的组织316透过植入物312可见。

现在参见图4A和图4B，其是在标记的定位桨和火鸡乳房之上的乳房植入物的乳房X线照相术图像。图4A示出现有技术植入物，并且图4B示出根据目前要求保护的发明的植入物。乳房X线照片均在相同的厚度和暴露参数下进行。

如图4A所示，在乳房X线照片400中，现有技术植入物402几乎完全遮蔽定位桨404。相比之下，在图4B中，乳房X线照片410示出目前要求保护的发明的植入物412，其中定位桨414上的刻字透过植入物412可见。这是由于如上所述的植入物412中的添加剂的射线可透性。

现在参见图5A-5D，其是具有现有技术植入物(5A，5C)和目前要求保护的发明的植入物(5B，5D)的乳房的超声图像。如图5A所示，现有技术植入物的壳502在用12MHz探针捕获的超声波图像500中是可见的。

图像500的顶部是探针与皮肤的界面。然后是包括皮肤、脂肪、腺体和其他组织的组织502的表示，随后是硅氧烷植入物504的壳。凝胶508被看作是黑色区域。由植入物引起的被看作视觉噪声506的混响在图像500中应为黑色区域(凝胶508)中也是可见的。看到这种噪声在图像500的区域中延伸1.5cm。噪声还延伸到壳之上，在旨在用于诊断的图像的组织区域502上产生像雪的混浊。

相比之下，具有目前要求保护的发明的植入物的乳房的12MHz超声波510显示非常小的视觉噪声516，并且组织512、壳514和植入物材料518不被超声波500中发现的噪声遮蔽。

类似地，图5C示出了用17MHz探针捕获的超声图像520，其中植入物壳522和由植入物引起的视觉噪声524均可见。壳522的界面处的回声边界看起来很厚，呈现出比实际上对于放射科医师来说更厚的壳。相比之下，具有目前要求保护的发明的植入物的乳房的17MHz超声波530显示很小的视觉噪声534，并且组织532、壳534和植入物材料538不被超声波520中发现的噪声遮蔽或失真。

现在参见图6A-6B，其是示出现有技术植入物凝胶和目前要求保护的发明的复合植入物材料的比较溶剂扩散的照片和图。图6A示出具有如下行的表600：经过时间行602、现有技术凝胶行604和复合植入物材料行606。行604和行606中的每行示出放在吸收纸610上的凝胶/复合材料的相等大小样品的渐进照片。凝胶612是来自现有技术的植入物，并且复合材料614是目前要求保护的发明的复合植入物材料，其包含用于减少扩散的添加剂。

列622显示在时间＝0时拍摄的照片，即：将凝胶/材料置于适当位置之后立即进行；列623显示在2天和7.5小时之后拍摄的相同材料；列624显示在5天和4小时之后拍摄的相同材料；列625显示在17天和10小时之后拍摄的相同材料；列626显示在33天和17小时之后拍摄的相同材料；以及列627显示在82天和19小时之后拍摄的相同材料。

图6B示出绘制经过时间602(以小时为单位)相对于如图6A照片所示吸收纸610的计算出的浸湿区域652(以mm²为单位)的曲线图650。

如列623所示，在2天和7.5小时之后，来自现有技术凝胶612的溶剂比来自目前要求保护的发明的复合材料614的溶剂显著地更加扩散。与来自目前要求保护的发明的扩散溶剂618的直径相比，扩散的现有技术溶剂616的较大直径的差异是明显的。类似地，在列624-627中，来自现有技术凝胶612的溶剂比来自目前要求保护的发明的复合材料614的溶剂显著地更加扩散。曲线图650显示，与目前要求保护的发明的复合材料中的溶剂(线656)相比，现有技术凝胶溶剂(线654)的扩散更大。

应注意，由于溶剂(在纸上)没有被去除，所以吸收纸610与人体是不可比的，并且因此扩散的速率(在纸上)实际上是减慢的。在人体内，大部分溶剂通过各种生物机制去除或扩散，并且扩散梯度保持较高。然而，吸收纸610示出现有技术与本发明的复合材料之间的显著差异。

因此，在更长的时间内，可潜在地释放到体内的总溶剂的量存在显著差异。目前要求保护的发明的复合材料具有较慢的扩散速率和显著较小的溶剂释放总量。即使在破裂的情况下，这可能会显示出较少的淋巴结病的可能性。

现在参见图7，其是示出现有技术植入物凝胶和根据目前要求保护的发明的三种替代复合材料的比较弹性模量的一组流变图。流变学表征提供储能模量(G')作为剪切速率(以Hz或拉德/s测量的频率)的函数的量度。所述图示出四种不同材料的流变特性，其中702是现有技术植入物凝胶的流变学图，704、706和708是目前要求保护的发明的植入物材料的流变学图-每个包含不同浓度的不同添加剂。

如图所示，与现有技术植入物凝胶(图702)相比，目前要求保护的发明的植入物材料显示增加的弹性模量，其中图708的复合材料示出最大的弹性模量。

虽然已关于有限数量的实施方案描述了本发明，但应当认识到，本发明的部件的最佳尺寸关系(包括大小、材料、形状、形式、功能以及操作、组装和使用方式的变化)对于本领域技术人员来说被认为是显而易见和明显的，并且与附图中所示和说明书中描述的所有等效关系旨在由本发明包括。

因此，前述仅视为是对本发明的原理的说明。另外，由于本领域技术人员将容易地想到许多修改和变化，因此不希望将本发明限制于所示出和描述的确切构造和操作，并且因此可采取落入本发明范围内的所有适当的修改和等效形式。

已参考附图描述了本发明的具体优选实施方案，应当理解，本发明不限于所述确切实施方案，并且在不背离所附权利要求限定的本发明的范围或精神的前提下，本领域普通技术人员可在其中实现各种改变和修改。

本领域技术人员还将想到对本发明的进一步修改，并且认为所有此类修改落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内。

虽然已相对于有限数量的实施方案对本发明进行了描述，但应当理解，可做出本发明的许多变化、修改和其他应用。

Claims (26)

1.一种适于植入人体的假体植入物，其包括包含基体材料和多种添加剂的复合材料，其中所述添加剂选自射线可透的添加剂和/或强回声添加剂。

2.如权利要求1所述的植入物，其中所述添加剂选自由以下组成的组：

a)包含玻璃、陶瓷、金属、聚合物、PMMA、聚丙烯腈、聚丁二烯、PEEK、天然橡胶、合成橡胶、无定形聚合物或半结晶聚合物中的至少一种的添加剂；

b)直径在1nm与1mm之间的添加剂；

c)包括三维形状的添加剂，所述三维形状包括球形、纤维状、片状、薄片状、无定形、结晶、半球形、杆状、圆盘或这些形状的组合或这些形状的不规则形式；

d)中空添加剂；

e)多孔添加剂；

f)固体添加剂；

g)包含至少2种材料的添加剂；

h)具有在0.2nm与40nm R_RMS之间的表面粗糙度的添加剂；

i)包含气体的添加剂；

j)包含非溶剂液体的添加剂；

k)包含非硅氧烷凝胶的添加剂；

l)形成为微管的添加剂；以及

m)以及上述的组合。

3.如权利要求1所述的植入物，其中所述基体材料包含硅氧烷凝胶。

4.如权利要求1所述的植入物，其包括多个壳，所述壳包括至少一个内壳和至少一个外壳；其中所述至少一个内壳至少部分地被所述外壳包围；其中所述外壳填充有所述基体材料和多种强回声添加剂，并且其中所述内壳填充有所述基体材料和多种射线可透的添加剂。

5.一种适于植入所述人体的复合材料，其包含基体材料和多种添加剂，其中所述添加剂选自射线可透的添加剂和/或强回声添加剂。

6.如权利要求5所述的材料，其中所述添加剂占所述复合材料的多达60体积％。

7.如权利要求5所述的材料，其中所述添加剂占所述复合材料的多达90体积％。

8.如权利要求5所述的材料，其中所述基体材料是硅氧烷凝胶。

9.一种适于植入所述人体的假体植入物，其包括包含基体材料和多种添加剂的复合材料，其中选择所述添加剂使得所述复合材料的溶剂浓度在所述基体材料的溶剂浓度的5％-95％之间。

10.如权利要求9所述的植入物，其中所述添加剂选自由以下组成的组：

a)包含玻璃、陶瓷、金属、聚合物、PMMA、聚丙烯腈、聚丁二烯、PEEK、天然橡胶、合成橡胶、无定形聚合物或半结晶聚合物中的至少一种的添加剂；

b)直径在1nm与1mm之间的添加剂；

c)包括三维形状的添加剂，所述三维形状包括球形、纤维状、片状、薄片状、无定形、结晶、半球形、杆状、圆盘或这些形状的组合或这些形状的不规则形式；

d)中空添加剂；

e)多孔添加剂；

f)固体添加剂；

g)包含至少2种材料的添加剂；

h)具有在0.2nm与40nm R_RMS之间的表面粗糙度的添加剂；

i)包含气体的添加剂；

j)包含非溶剂液体的添加剂；

k)包含非硅氧烷凝胶的添加剂；

l)形成为微管的添加剂；以及

m)以及上述的组合。

11.如权利要求9所述的植入物，其中所述基体材料包含硅氧烷凝胶。

12.如权利要求9所述的植入物，其包括多个壳，所述壳包括至少一个内壳和至少一个外壳；其中所述至少一个内壳至少部分地被所述外壳包围；其中所述外壳填充有所述基体材料和较高浓度的更接近所述外壳的添加剂，并且其中所述内壳填充有所述基体材料和相对于从所述内壳的距离增加浓度的添加剂。

13.一种适于植入所述人体的复合材料，其包含基体材料和多种添加剂，其中选择所述添加剂使得所述复合材料的所述溶剂浓度为所述基体材料的所述溶剂浓度的5％-95％。

14.如权利要求13所述的材料，其中所述添加剂占所述复合材料的多达60体积％。

15.如权利要求13所述的材料，其中所述添加剂占所述复合材料的多达90体积％。

16.如权利要求13所述的材料，其中所述基体材料是硅氧烷凝胶。

17.一种适于植入所述人体的假体植入物，其包括包含基体材料和多种增强添加剂的复合材料，其中选择所述添加剂使得所述复合材料的弹性模量比所述基体材料的弹性模量大至少20％。

18.如权利要求17所述的植入物，其中所述弹性模量在100％与1000％更大之间。

19.如权利要求17所述的植入物，其中所述弹性模量在100％与500％更大之间。

20.如权利要求17所述的植入物，其中所述添加剂选自由以下组成的组：

a)包含玻璃、陶瓷、金属、聚合物、PMMA、聚丙烯腈、聚丁二烯、PEEK、天然橡胶、合成橡胶、无定形聚合物或半结晶聚合物中的至少一种的添加剂；

b)直径在1nm与1mm之间的添加剂；

c)包括三维形状的添加剂，所述三维形状包括球形、纤维状、片状、薄片状、无定形、结晶、半球形、杆状、圆盘或这些形状的组合或这些形状的不规则形式；

d)中空添加剂；

e)多孔添加剂；

f)固体添加剂；

g)包含至少2种材料的添加剂；

h)具有在0.2nm与40nm R_RMS之间的表面粗糙度的添加剂；

i)包含气体的添加剂；

j)包含非溶剂液体的添加剂；

k)包含非硅氧烷凝胶的添加剂；

l)形成为微管的添加剂；以及

m)以及上述的组合。

21.如权利要求17所述的植入物，其中所述基体材料包含硅氧烷凝胶。

22.如权利要求17所述的植入物，其包括多个壳，所述壳包括至少一个内壳和至少一个外壳；其中所述至少一个内壳至少部分地被所述外壳包围；其中所述外壳填充有所述基体材料和低浓度添加剂，并且其中所述内壳填充有所述基体材料和高浓度添加剂。

23.一种适于植入所述人体的复合材料，其包含基体材料和多种添加剂，其中选择所述添加剂使得所述复合材料在1Hz下的所述弹性模量比所述基体材料的所述弹性模量大20％-5000％。

24.如权利要求23所述的材料，其中所述添加剂占所述复合材料的多达60体积％。

25.如权利要求23所述的材料，其中所述添加剂占所述复合材料的多达90体积％。

26.如权利要求23所述的材料，其中所述基体材料是硅氧烷凝胶。