CN108137898B - 互穿聚合物网络 - Google Patents

Abstract

提供了IPN组合物及其制备方法。IPN组合物可包含水溶胀性、水渗透性IPN或半IPN构件，所述IPN或半IPN构件具有包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含非离子聚合物的第二聚合物网络、和包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，否则难以与疏水聚合物形成复合物。IPN组合物可用于整形外科植入物或在机械应用中作为轴承材料。

Description

互穿聚合物网络

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.119要求享受于2015年8月10日提交的名称为“Interpenetrating Polymer Networks”的美国临时专利申请第62/202,921号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。

通过援引加入

本说明书中提到的所有出版物和专利申请都通过引用整体并入本文，如同每个单独的出版物或专利申请都被明确地和单独地被指出通过引用并入一样。

技术领域

本公开涉及半互穿聚合物网络和全互穿聚合物网络，制备半互穿聚合物网络和全互穿聚合物网络的方法，由这种半互穿聚合物网络和全互穿聚合物网络制成的、用于各种医疗领域的制品，以及使用这些制品的方法，所述各种医疗领域诸如骨科、心血管、神经血管和泌尿科。

背景技术

全互穿聚合物网络(IPN)和半互穿聚合物网络(“半IPN”)已经由多种原材料制成并且已经用于各种应用。IPN和半IPN可以结合制造它们的聚合物的有益特性，并且可以避免其组分聚合物的一些不良特性。

现有的IPN和半IPN已被提出用于生物医学应用，诸如植入物的涂层或作为人造软骨。参见例如美国专利公开第2005/0147685号；美国专利公开第2009/0035344号；和美国专利公开第2009/008846号，美国专利公开第2013/0138210号，美国专利公开第2012-0045651号，美国专利公开第2012/0209396号，美国专利公开第2013/0217829号，第2012/0232657号和美国专利公开第2014/0172098号。DavidMyung等人的US2012/0209396描述了包括可包含磺酸官能团的双网络IPN组合物的IPN组合物。然而，现有IPN和半IPN对于其所推荐的应用的效用受到这些组合物的性质的限制。此外，制造这种现有组合物的原材料和工艺不仅限制了IPN或半IPN的所得性能，而且还限制了制造工艺和在这些工艺中制造的制品的商业可行性。并且，现有IPN和半IPN的机械性能通常受所用组分聚合物的机械性能限制，其在大多数本质上亲水的水溶胀性聚合物的情况下通常非常低。例如，现有技术没有描述由市售疏水热固性或热塑性聚合物如聚氨酯或聚(丙烯腈丁二烯苯乙烯)(ABS)制备水溶胀性IPN或半IPN。

最后，现有IPN和半IPN组合物的效用以及由这种组合物形成的制品的价值受到不能产生具有所需特性(例如强度、润滑性和耐磨损性)的IPN和半IPN的限制。

现有技术还没有提供完全解决患有关节炎或其他关节损伤的个体所遭受的运动损失和疼痛的关节植入物。当侵入性较小的方法失败时，患有关节问题的患者可以进行全关节成形术(TJA)或关节表面重修术。关节被打开，损坏或患病的骨被移除并且植入物被放置在关节中。由金属、陶瓷和/或超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制成的植入物已经用于整形外科关节成形术或关节置换多年。外科医生有更换一侧或两侧关节的经验。他们可以用相同的材料更换两侧；如果材料是金属，则创建金属对金属关节。他们可以用不同的材料置换关节的每一侧，以创建混合关节，如金属对聚乙烯。

尽管每年大量患者进行关节置换手术(估计美国每年有540,000名患者进行膝关节置换术)，但关节中的金属、陶瓷和UHMWPE植入物可引起不利的局部和远端组织反应。这些反应可能是由于植入物的固有特性、随着时间的推移植入物材料发生变化、或植入物材料的释放而引起的。假体关节植入物在多年的过程中经历了显著的摩擦、运动、压力和化学变化。随着时间的推移，植入物可能会腐蚀或释放离子或碎片，如金属离子或磨损颗粒。离子或颗粒可能保留在关节区域，也可能通过血液到达身体的其他部位。它释放的植入物或碎片或离子可能导致骨吸收(骨质溶解)、炎症、金属毒性、假性肿瘤、疼痛和其他问题。在某些情况下，植入物可能会松动，需要使用称为翻修手术的程序进行更换。在翻修手术中，将旧的不需要的植入物移除，除去额外的受损或患病的关节和/或骨材料以形成用于附着植入物的清洁的坚固表面，并放置新的植入物。翻修手术昂贵、痛苦，有时会导致危险和难以治疗的感染，并且需要较长的恢复和康复时间。

最近，水凝胶聚合物已被建议用于关节植入物中作为金属、陶瓷和UHMWPE植入物的替代物。Fell的U.S.2004/0199250描述了一种具有水凝胶涂层部分和高模量支撑部分的膝假体，用于放置到身体关节中而不需要骨切除。Thomas等人的U.S.2006/0224244描述了用于替代一部分骨关节的水凝胶植入物。该植入物具有被安装到支撑基底的水凝胶承载表面，该水凝胶承载表面具有高含水量以及较低的强度和刚性。Myung等人的U.S.2008/0241214描述了水凝胶聚合物与金属组件的附接。使用无机材料对金属组件的表面进行改性，并使用插入的聚合物网络使水凝胶聚合物附着。该组件可以用作整形外科植入物。然而，这些水凝胶聚合物不能充分重现关节的原始解剖结构、形状或强度。

所需要的是克服已知关节置换物或关节表面重修植入物和流程的上述和其他缺点的材料和方法。

发明内容

本发明总体上涉及具有互穿聚合物网络的制品。

一般而言，在一个实施例中，整形外科植入物包括具有骨接触表面的骨界面构件；以及具有承载表面和附接区的水溶胀性、透水性互穿聚合物网络(IPN)或半IPN构件，所述附接区附接至所述骨界面构件，所述水溶胀性IPN或半IPN构件包括包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含非离子聚合物的第二聚合物网络、和包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，所述水溶胀性、水渗透性IPN或半IPN构件在承载表面和附接区之间包括成分梯度。

这个和其他实施例可以包括一个或多个以下特征。第二网络可包括包含聚合单体的非离子聚合物，所述聚合单体包括以下一种或多种：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和它们的组合。第二聚合物网络可以包括包含聚合的甲基丙烯酸羟乙酯的非离子聚合物。第三聚合物网络可以包括含有磺酸基团的离子聚合物，可以包括聚合单体，所述聚合单体包括以下一种或多种：2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、2-丙烯-1-磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、1,3-丙烷砜、1,4-丁烷砜、乙烯基磺酸、茴香脑磺酸和苯乙烯磺酸。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可包括聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可包括聚合的丙烯酸和乙烯基磺酸。包括非离子聚合物的第二聚合物网络可以包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯，并且包括含磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可包括聚合的2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和丙烯酸。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络相对于第三聚合物网络的官能团总数可包含约1％至约100％的磺酸基团。承载表面可以具有小于约0.1的摩擦系数。承载表面可以具有小于约0.01的摩擦系数。承载表面可以具有小于约0.005的摩擦系数。成分梯度可以形成刚度梯度。第二和第三聚合物网络之一可以从植入物的第一部分到植入物的第二部分形成组分和水合梯度。骨界面构件可以包括金属。金属包括多孔金属。附接区可以用骨接合剂附着到骨界面构件的多孔金属上。附接区可以通过相互交叉附着到骨界面构件的多孔金属上。骨界面构件可以包括陶瓷或聚合物。整形外科植入物的至少一部分可以被构造成在植入物放置在关节中期间改变形状。植入物的至少一部分可以被构造成在植入物放置在关节中期间暂时变形。附接区可以通过粘合剂与骨界面构件附接。第三聚合物网络可以包括包含固定电荷的离子聚合物第三聚合物网络。离子聚合物可以相对于其他官能团包含大部分磺酸基团。植入物的形状可选自包括帽、杯、塞、蘑菇体、圆柱体、贴片和茎部的组。植入物可适于配合肩锁关节、踝关节、髁、肘关节、手指关节、关节盂、髋关节、椎间盘、椎间关节突关节、唇、半月板、掌骨关节、跖骨关节、髌骨、胫骨平台、趾关节、颞下颌关节或腕关节及其任何部分。第一聚合物网络可以包括聚氨酯。植入物还可以包括水溶胀性、透水性IPN或半IPN构件中的添加剂，添加剂可以包括以下一种或多种：类固醇、抗炎剂、抗氧化剂、抗生素和抗微生物剂。植入物还可以包括位于附接区和承载表面之间的粘合剂梯度，粘合剂梯度可以在附接区处具有最高粘合剂浓度。粘合剂梯度可以包括聚合的骨接合剂。粘合剂梯度可以包括双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，其包括基于双甲基丙烯酸尿烷酯的多个第一聚合物区域和基于甲基丙烯酸甲酯的多个第二聚合物区域。基于双甲基丙烯酸尿烷酯的第一聚合物区域可以包括约60％-99％(w/w)的共聚物，基于甲基丙烯酸甲酯的第二聚合物区域可以包括约1％-40％(w/w)的共聚物。基于双甲基丙烯酸尿烷酯的第一聚合物区域可以包括约60％-80％(w/w)的共聚物，基于甲基丙烯酸甲酯的第二聚合物区域可以包括约20％-40％(w/w)的共聚物。基于双甲基丙烯酸尿烷酯的第一聚合物区域可以包括基于聚(四甲基)乙二醇的软段，软段可以具有约100Da至约5000Da的分子量。双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物可以限定约30MPa至约2000MPa之间的压缩模量。双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物可以限定约30MPa至2000MPa之间的拉伸模量。双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物可以限定在约25％与约200％之间的失效应变。

通常，在一个实施例中，组合物包括水溶胀性、透水性互穿聚合物网络(IPN)或半IPN构件，所述聚合物(IPN)或半IPN构件包括含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含非离子聚合物的第二聚合物网络、包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，所述水溶胀性、水渗透性IPN或半IPN构件在第一表面与第二表面之间包括成分梯度。

该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或多个。第一表面可以包括润滑表面。润滑表面可以具有小于约0.1的摩擦系数。润滑表面可具有小于约0.01的摩擦系数。润滑表面可以具有小于约0.005的摩擦系数。包括非离子聚合物的第二网络可包括包含以下一种或多种的聚合单体：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和它们的组合。

包括非离子聚合物的第二聚合物网络可以包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可包括以下一种或多种聚合单体：2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、2-丙烯-1-磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、1,3-丙烷砜、1,4-丁烷砜、乙烯基磺酸、茴香脑磺酸和苯乙烯磺酸。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可包括聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。包括非离子聚合物的第二聚合物网络可以包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯，包括含磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可包括聚合的2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和丙烯酸。第一聚合物网络可以包括聚氨酯。包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络相对于第三聚合物网络的官能团总数可包含约1％至约100％的磺酸基团。成分梯度可以形成刚度梯度。第二或第三聚合物网络之一可以从植入物的第一部分到植入物的第二部分形成水合梯度。该组合物可以适合用作承载件。

通常，在一个实施例中，一种在聚合物组合物中形成互穿聚合物网络(IPN)的方法包括：使包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络的聚合物组合物与非离子单体溶液接触；使非离子单体聚合以在聚合物组合物中形成包含聚合的非离子单体的第二聚合物网络；使聚合物组合物与含有磺酸官能团的离子单体的溶液接触；以及聚合离子单体以在聚合物组合物中形成包含聚合的离子单体的第三聚合物网络。

这个和其他实施例可以包括一个或多个以下特征。非离子单体可以包括以下中的一种或多种：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇，丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及其组合。非离子单体可以包括甲基丙烯酸羟乙酯。含有磺酸基团的离子单体包括2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、乙烯基磺酸、乙炔磺酸和苯乙烯磺酸中的一种或多种。含有磺酸基团的离子单体可以包括聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。非离子单体可以包括甲基丙烯酸羟乙酯，含磺酸基团的离子单体包括2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。含有磺酸基团的离子聚合物可以包括2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和丙烯酸。相对于第三聚合物网络的官能团总数，含磺酸基团的聚合离子聚合物可包含约1％至约100％的磺酸基团。第一聚合物网络可以包括聚氨酯。该方法还可以包括向非离子单体提供光引发剂并且使光引发剂与非离子单体聚合以使第二聚合物网络交联。该方法还可以包括向离子单体提供光引发剂并且使光引发剂与离子单体聚合以使第三聚合物网络交联。聚合物组合物可以包括承载表面，并且附接区可以适于连接到具有骨接触表面的骨界面构件。该方法还可以包括在承载表面和附接区之间形成成分梯度。成分梯度可以形成刚度梯度。第二或第三聚合物网络之一可以在承载表面和附接区之间形成水合梯度。成分梯度可以包括粘合剂梯度，粘合剂梯度可以在附接区处具有最粘合剂高浓度。粘合剂梯度可以通过聚合物组合物内的骨接合剂聚合而形成。粘合剂梯度可以包括双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，其包括基于双甲基丙烯酸尿烷酯的多个第一聚合物区域和基于甲基丙烯酸甲酯的多个第二聚合物区域。骨界面构件可以是金属。金属可以是多孔金属。骨界面构件可以包括陶瓷或聚合物。该方法还可以包括使用粘合剂来形成附接区与骨界面构件的附接。该方法还可以包括将聚合物组合物成形或形成为期望的形状。期望的形状可以选自包括盖、杯、塞、蘑菇体、圆柱体、贴片和茎部的组。期望的形状可以适于配合肩锁关节、踝关节、髁、肘关节、指关节、关节盂、髋关节、椎间盘、椎间关节突关节、唇、半月板、掌骨关节、跖骨关节、髌骨、胫骨平台、趾关节、颞下颌关节或腕关节及其任何部分。该方法还可以包括向聚合物组合物中添加添加剂，添加剂可以包括以下一种或多种：类固醇、抗炎剂、抗氧化剂、抗生素和抗微生物剂。

通常，在一个实施例中，包括整形外科植入物和粘合剂套件的系统。

这个和其他实施例可以包括一个或多个以下特征。粘合剂套件可以包括：包含第一混合物的第一容器，所述第一混合物包含双甲基丙烯酸尿烷酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体中的至少一种；光引发剂和热引发剂中的至少一种；和抑制剂；包括第二混合物的第二容器，所述第二混合物包含双甲基丙烯酸尿烷酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体中的至少一种；和加速器；和使用说明；其中所述第一容器和所述第二容器中的至少一个可以包括双甲基丙烯酸尿烷酯单体，并且所述第一容器和所述第二容器中的至少一个可以包括甲基丙烯酸甲酯单体。

第一容器和第二容器都可以包括双甲基丙烯酸尿烷酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体。第二容器还可以包含抑制剂。该系统还可以包括聚(甲基丙烯酸甲酯)。该系统还可以包括包含聚(甲基丙烯酸甲酯)粉末的第三容器。第一混合物、第二混合物和聚(甲基丙烯酸甲酯)可以限定组分重量，并且聚(甲基丙烯酸甲酯)粉末的重量可以占约1％至约70％的组分重量。该系统还可以包括聚苯乙烯。该系统还可以包括光引发剂和热引发剂。第一容器可以包括位于注射器中的第一腔室，第二容器可以包括位于注射器中的第二腔室，其中注射器可以被构造成将第一混合物与第二混合物组合以产生粘合剂混合物。该系统还可以包括与注射器连接的用于分配粘合剂混合物的喷嘴。第一容器和第二容器各自可以包括约60％(w/w)至约80％(w/w)的双甲基丙烯酸尿烷酯单体。第一容器和第二容器各自可以包含约20％(w/w)至约40％(w/w)的甲基丙烯酸甲酯。该至少一种引发剂可以包括包含0％(w/w)至约1％(w/w)之间的樟脑醌的光引发剂。所述至少一种引发剂可以包括包含0％(w/w)至约1％(w/w)之间的过氧化苯甲酰的热引发剂。促进剂可包含0％(w/w)至约1％(w/w)之间的N,N-二甲基-对甲苯胺。抑制剂可以包括0％(w/w)至约0.1％(w/w)之间的氢醌。该系统还可以包括配置成防止感染的添加剂。该系统还可以包括抗生素。该系统还可以包括不透射线材料。第一混合物可以限定约1Pa.s至5000Pa.s之间的粘度。

通常，在一个实施例中，将整形外科植入物附接在人体内的方法包括：提供具有承载表面和附接区的水溶胀性、透水性互穿聚合物网络(IPN)或半IPN构件，所述水溶胀性IPN或半IPN构件包括包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含非离子聚合物的第二聚合物网络、和包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络；向附接区提供骨接合剂组合物；以及固化所述骨接合剂组合物以将所述附接区附接到与人体内的骨表面或者与骨表面接合的整形外科植入物的一部分。

这个和其他实施例可以包括以下特征中的一个或多个。第二网络可包括包含聚合单体的非离子聚合物，所述聚合单体包括以下一种或多种：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和它们的组合。第二聚合物网络可以包括包含聚合的甲基丙烯酸羟乙酯的非离子聚合物。

第三聚合物网络可以包括含磺酸基团的离子聚合物，其包括包含以下一种或多种的聚合单体：2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、乙烯基磺酸、乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸。第三聚合物网络可以包括含磺酸基团的离子聚合物，其包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。该方法还可以包括在附接区和承载表面之间形成粘合剂梯度，当固化骨接合剂时，粘合剂梯度可以在附接区具有最高粘合剂浓度。可以通过向骨接合剂组合物提供光源来进行骨接合剂组合物的固化。粘合剂梯度可以包括双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，其包括基于双甲基丙烯酸尿烷酯的多个第一聚合物区域和基于甲基丙烯酸甲酯的多个第二聚合物区域。基于双甲基丙烯酸尿烷酯的第一聚合物区域可以包括约60％-99％(w/w)的共聚物，基于甲基丙烯酸甲酯的第二聚合物区域可以包括约1％-40％(w/w)的共聚物。基于双甲基丙烯酸尿烷酯的第一聚合物区域可以包括约60％-80％(w/w)的共聚物，基于甲基丙烯酸甲酯的第二聚合物区域可以包括约20％-40％(w/w)的共聚物。

基于双甲基丙烯酸尿烷酯的第一聚合物区域可以包括基于聚(四甲基)乙二醇的软段，该软段可以具有约100Da至约5000Da之间的分子量。双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物可以限定约30MPa至约2000MPa之间的压缩模量。双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物可以限定约30MPa至2000MPa之间的拉伸模量。双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物可以限定在约25％与约200％之间的失效应变。

附图说明

在下面的权利要求中特别阐述了本发明的新颖特征。通过参考以下详细描述以及附图来获得对本发明的特征和优点的更好理解，所述详细描述阐述了利用本发明原理的说明性实施例，附图中：

图1A是软骨微结构的示意图。

图1B是根据一些实施例的IPN组合物的示意图。

图2是根据一些实施例在本文描述的IPN组合物的示意图。

图3A-3E示出了根据一些实施例的用于形成IPN组合物的过程。

图4是根据一些实施例的IPN组合物的示意图。

图5是根据一些实施例的IPN组合物的示意图。

图6是根据一些实施例的IPN组合物的图片。

图7A是根据一些实施例的具有梯度的IPN组合物的图片。图7B是根据一些实施例的具有梯度的IPN组合物的示意图。

图8示出了详述制造本文所述IPN组合物的方法的实施例的流程图。

图9A-9C分别是根据一些实施例在本文描述的作为膝盖中的软骨补片、作为全髋关节软骨置换物、和在部分膝软骨置换流程中使用的IPN组合物示例的说明。

图10和图11分别示出了根据一些实施例在本文所述的IPN组合物作为螺旋桨轴中的轴承和水力涡轮机中的轴承的用途。

图12示出了具有传统轴承系统的水泵。图13示出了根据一些实施例使用本文描述的IPN组合物作为轴承的示例性水泵。

图14表示根据一些实施例的附接到关节表面的整形外科植入物。

图15A-15B示出了根据一些实施例的具有润滑和粘合剂梯度的双梯度的示例。

图16A-16B示出了根据一些实施例的在接合之前的梯度聚合物合金(图16A)和多孔金属装置(图16B)。

图17示出了根据一些实施例的在接合之后具有梯度聚合物和多孔金属装置的梯度聚合物合金装置。

图18A-18C和图19A-19C示出根据一些实施例的将具有梯度聚合物合金承载表面的帽形(图18)和杯形(图19)金属植入物附接到骨的步骤。

图19D示出了图19C中所示的区域的更近视图，在骨与金属之间重叠或相互交叉520、聚合物512与金属518之间的重叠或相互交叉518、以及从坚固金属到润滑表面532的过渡，以产生坚固而平滑的关节置换物。

图20A示出了用具有梯度聚合物合金承载表面的金属植入物代替关节的两侧。图20B示出了根据一些实施例的图20A的植入物的横截面。

图21示出了根据一些实施例的髋关节中的帽-杯式全软骨置换。

图22示出了根据一些实施例的具有例如图21所示植入物的帽-杯式软骨置换植入物、合成关节囊构件、唇构件和润滑流体的髋置换系统。

图23示出了根据一些实施例的具有带有梯度聚合物合金承载表面的帽-杯式金属植入物的软骨置换系统。

图24示出了具有梯度聚合物合金承载表面的金属植入物的另一个实施例。

图25示出了根据一些实施例的金属植入物，其具有溶胀间隙和用于放置在身体关节中的可变形聚合物。

图26示出了根据一些实施例的具有用于放置在关节中的金属段的整形外科植入物。

图27示出了用于放置在关节中的具有金属段的整形外科植入物的另一个实施例。

图28出示了根据一些实施例的全软骨置换系统，其具有帽-杯式软骨置换植入物、合成关节囊构件、唇构件和润滑流体。

图29示出了根据一些实施例的整体式关节及关节囊置换系统。

图30示出了根据一些实施例的具有IPN组合物的髋植入物。

图31A-31B示出了根据一些实施例的具有IPN组合物的髋植入物的构件的分解图和组装视图。

图32示出了根据一些实施例的具有IPN组合物的髋植入物的构件。

具体实施方式

期望用于某些医学应用的机械性能通常在许多亲水原材料的可能性范围之外。因此，本公开的一个方面利用了疏水原材料的高机械强度并且将这些疏水材料与某些离子聚合物组合以作为实现除了其他所需性质之外的高机械强度目标的有效方式。虽然现有技术采用了水溶胀性聚合物并试图使其更强，但是本公开的一个方面采用了坚固的材料并使它们具有更好的水溶胀性。其中一个目标是创建一个强大而又可渗透的网络，以受控的方式允许水加压并流过整个材料并流到其表面。本文公开了可由疏水原材料形成的IPN组合物。可以加工IPN组合物以实现期望的物理和化学性质。应用的示例包括作为软骨置换物以及作为轴承的材料。

对于本申请的目的，“互穿聚合物网络”或“IPN”是包含两个或更多个聚合物网络的材料，所述聚合物网络在分子级上至少部分交织，但彼此不共价结合，并且除非化学键断裂否则不能分开。“半互穿聚合物网络”或“半IPN”是包含一个或多个聚合物网络和一种或多种线性或支化聚合物的材料，其特征在于至少一个网络在分子级上由至少一些的线性或支化大分子渗透。与IPN不同，半IPN是其中至少一个组分聚合物网络不被共价键化学交联的聚合物共混物。

“聚合物”是包含大分子的物质，包括均聚物(衍生自一种单体的聚合物)和共聚物(衍生自多于一种单体的聚合物)。“疏水聚合物”是具有以下两种性质中的至少一种的预先形成的聚合物网络：(1)至少45°的表面水接触角和(2)根据ASTM测试标准D570在室温下24小时后显示出2.5％或更低的吸水率。“亲水聚合物”是具有小于45°的表面水接触角并根据ASTM测试标准D570在室温下24小时后显示出超过2.5％的吸水率的聚合物网络。“离子聚合物”被定义为由含有至少2重量％离子或可离子化单体(或含有两者)的大分子构成的聚合物，而不论其性质和位置如何。“可离子化的单体”是可与其他单体化学结合以形成聚合物的小分子，并且由于存在酸官能团如羧酸和/或磺酸也具有变成带负电荷的能力。与热塑性聚合物不同，“热固性聚合物”是加热时不会熔化的物质。当第一次制备时热固性聚合物“凝固”成给定的形状并且之后不流动或熔融，而是在加热时分解并且通常高度交联和/或共价交联。与热固性聚合物不同，“热塑性聚合物”是加热时熔化或流动的物质。热塑性聚合物通常不共价交联。“聚合物合金”是IPN或半IPN。“梯度聚合物合金”是梯度IPN或半IPN(例如具有成分梯度的IPN或半IPN)，其中材料的组成从材料的一个方面到另一个方面不同。例如，这样的梯度可以从材料的一侧到另一侧存在，或者从材料的内部到材料的外表面存在。这样的梯度可以涉及材料的水合作用(水含量)的变化、材料的化学成分的变化、或这两者的变化。“相分离”定义为单相系统转换为多相系统；特别是将嵌段共聚物的两个不混溶嵌段分离成两相，可能会具有其中产生轻微混合的小中间相。

本公开包括用于改进普通商业上可获得的疏水热固性或热塑性聚合物(例如聚氨酯或ABS)以提供诸如强度、润滑性、导电性、增加的耐化学性和耐磨性等新性能的方法。其他可能的疏水热固性或热塑性聚合物如下所述。本公开还包括IPN和半IPN组合物以及由这种组合物制成的制品和使用这些制品的方法。本公开的IPN和半IPN组合物可以获得以下特征中的一个或多个：高拉伸强度和抗压强度；低摩擦系数；高含水量和可溶胀性；高渗透性；生物相容性；和生物稳定性。术语“渗透性”是指水渗透性，即水通过材料的孔隙移动的容易程度。为了在高接触应力下获得润滑性能，渗透性需要保持在一定范围内。

本文提供了改进的IPN组合物及其制备方法。本公开的一个方面是改善IPN组合物的性质，使得它们对植入物在哺乳动物体内的遇到的生理环境具有改善的抵抗性。植入物遇到的生理环境的例子包括血液、血浆、滑液、脊髓液、血清和其他体液。例如，即使在暴露于二价阳离子如钙离子的环境中时，尤其是在整形外科应用中被引入身体的植入物所经历的那些环境，IPN组合物仍可保持润滑且具有高含水量。一些IPN实施例具有结合二价离子(例如钙或镁)的趋势，导致低含水量。实现钙抗性的一种方式是将具有磺酸官能团的材料引入IPN组合物中。磺酸对钙离子具有良好的抗性；然而，由于磺酸官能团的高负电荷和低pKa以及磺酸官能团与疏水热固性或热塑性聚合物之间的其他不相容性，使后者难以与含磺酸官能团的单体溶胀，因而磺酸直接掺入疏水热固性或热塑性聚合物中比较困难。这使得难以用疏水热固性或热塑性聚合物和磺酸基聚合物形成双网络IPN。

本文公开了在IPN组合物中掺入磺酸官能团的改进方法。已经发现，通过首先在疏水热固性或热塑性聚合物内形成相对亲水的但非离子/中性的第二聚合物网络，可以在疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络中改进磺酸的掺入。第二聚合物网络可以大大改善具有磺酸官能团的离子单体或大分子单体与疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络的相容性。相对于没有第二中性/非离子聚合物网络的材料，第二聚合物网络的使用还可以增加可掺入IPN组合物中的磺酸基团的量。

向材料中加入磺酸官能团带来了有益的性质，例如润滑性和对二价或多价阳离子结合的抗性。有时含磺酸聚合物不能与其他聚合物非常容易或直接形成复合物。因此，本领域需要将磺酸聚合物与其他聚合物混合成复合物。在优选的实施例中，非离子聚合物充当第一聚合物和含磺酸聚合物之间的中间体。这种非离子聚合物与第一种聚合物形成IPN，这使得IPN现在可与磺酸聚合物的单体混溶，然后磺酸单体在存在第一种IPN的情况下聚合以形成三网络IPN。在没有中间非离子聚合物的疏水第一网络的情况下，磺酸聚合物的量相对于第一网络聚合物会相对较低。

在一些实施例中，提供了水溶胀性、透水性互穿网络聚合物(IPN)或半IPN构件。水溶胀性IPN或半IPN构件包括包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络，包含非离子聚合物的第二聚合物网络和包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络。水溶胀性、透水性IPN或半IPN构件可以任选地在水溶胀性、透水性IPN或半IPN构件的第一表面和第二表面之间包括成分梯度。在一个示例中，第一聚合物网络包含聚氨酯。

在一些情况下，疏水热固性或热塑性聚合物可以包括多个聚合物段的子集。诸如硬段和软段的段的相容性可以与用于制备第二聚合物网络和第三聚合物网络的离子单体和非离子/中性单体具有不同的相容性。根据疏水热固性或热塑性聚合物中的聚合物段子集与离子和非离子单体的相容性，第二聚合物网络和第三聚合物网络可以在聚合物段的所有子集中或仅仅在聚合物段的一部分子集形成。例如，第二聚合物网络和第三聚合物网络各自形成在疏水热固性或热塑性聚合物的聚合物段的相同子集内。在一些实施例中，第二聚合物网络和第三聚合物网络各自形成在疏水热固性或热塑性聚合物的软段中而不是硬段中。

包含非离子聚合物的第二网络可包括聚合单体，所述聚合单体包含以下一种或多种：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺、及其组合。在一些实施例中，包含非离子聚合物的第二聚合物网络可以包含聚合的甲基丙烯酸羟乙酯。

包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可包括聚合单体，所述聚合单体包括以下一种或多种：2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、2-丙烯-1-磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、乙烯基磺酸、1,3-丙烷砜、1,4-丁烷砜、茴香脑磺酸和苯乙烯磺酸。

在一些实施例中，包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。在一些实施例中，包含非离子聚合物的第二聚合物网络包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯，并且包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。

第一聚合物网络、第二聚合物网络和第三聚合物网络中的任何一个可以是共聚物或者是多种不同单体的组合。在一些实施例中，第二聚合物网络还可以包括聚(丙烯酸)。例如，第二聚合物网络可以包括共聚物聚合的丙烯酸(PAA)和聚合的甲基丙烯酸羟乙酯。在一些实施例中，第三聚合物网络还可以包含丙烯酸。例如，第三聚合物网络可以包括共聚物聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和丙烯酸。在另一个示例中，第三聚合物网络可以包括共聚物聚合的乙烯基磺酸和丙烯酸。

包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络可相对于第三聚合物网络的官能团总数包含约1％至约100％的磺酸基团。离子聚合物可以相对于其他官能团包含大部分磺酸基团。第三聚合物网络可以包括固定电荷。

在一些实施例中，第二聚合物由离子和非离子单体的混合物构成，所述离子和非离子单体的混合物经调整以匹配第一聚合物的汉森溶解度参数(δd、δp、δh)并允许潜在溶胀。该混合物可以由离子单体和非离子单体的单一或任意组合组成。例如，混合物的离子部分可以由丙烯酸和乙烯基磺酸的组合以及甲基丙烯酸羟乙酯的非离子部分组成。

使用一种或多种溶剂和离子单体的体系匹配第一聚合物的溶胀汉森溶解度参数。例如，混合物可以由AMPS、甲酸和水的混合物组成。

第二聚合物由离子单体和溶剂的混合物构成，所述离子单体和溶剂经调整以匹配第一共聚物的唯一一个段的汉森溶解度参数。例如，离子单体和溶剂的混合物将仅影响聚氨酯聚合物的软段。

第一聚合物的溶胀汉森溶解度参数或第一聚合物的一个或多个段的溶解度参数与单体或单体和溶剂的混合物的溶解度参数相匹配。在第二聚合物聚合后，第一和第二IPN的组合溶胀汉森溶解度参数与第三聚合物的单体或单体和溶剂的混合物相匹配。可以重复相同的流程来添加网络等。例如，聚氨酯用已经调节了汉森溶解度参数以使聚氨酯溶胀的苯甲醇和甲基丙烯酸羟乙酯溶胀；在聚合之后，对新的IPN估计新的汉森溶解度参数，并与第三个IPN网络的丙烯酸溶液和2-甲基丙烷磺酸溶液的溶解度参数相匹配。

在一些实施例中，第二聚合物可具有可与其他离子分子发生化学反应的反应性基团。例如，第二种聚合物可以是甲基丙烯酸(二甲基氨基)乙酯和离子分子1,3丙烷砜。

IPN组合物可以在第一聚合物网络、第二聚合物网络和第三聚合物网络中的任何或全部中包括一种或多种成分梯度。在一个示例中，成分梯度形成刚度梯度。在另一个示例中，成分梯度可以是由粘合剂如骨接合剂形成的粘合剂梯度。在另一个示例中，成分梯度可以是水合梯度。例如，第二和第三聚合物网络之一可以从植入物的第一部分到植入物的第二部分具有水合梯度。在又一个示例中，第三聚合物网络可以植入物的第一部分到植入物的第二部分产生从电荷梯度。由于作为离表面的距离的函数的自由体积的限制，梯度可以由第二网络(水合梯度)建立，其中第三网络必然形成为梯度。或者，梯度可以通过进入第二网络中的第三网状单体的差异溶胀而形成，第二网络是进入穿过并通过(没有梯度)第一网络而形成的。

本文所述的IPN组合物可以通过展现对与二价金属阳离子的结合的抗性而提供改善的水溶胀和摩擦性能。二价金属阳离子的示例具体包括钙和镁。

本文所述的IPN组合物可以用作整形外科植入物的一部分。整形外科植入物可以包括具有骨接触表面的骨界面构件。在一些实施例中，提供了具有承载表面和附接区的水溶胀性、透水性互穿聚合物网络(IPN)或半IPN构件。附接区可以被附接到骨界面构件。可水溶胀的、水渗透性IPN或半IPN构件可任选地在承载表面和附接区之间包括成分梯度。

骨界面构件可以由金属制成。在一些例子中，金属是多孔金属。在一些实施例中，骨界面构件由陶瓷或聚合物制成。

在一些示例中，整形外科植入物的至少一部分被构造成在植入物放置在关节中的期间改变形状。在一些示例中，植入物的至少一部分被构造成在植入物放置在关节中的期间暂时变形。

植入物可以具有选自包括帽、杯、塞、蘑菇体、圆柱体、贴片和茎部的组的形状。植入物还可适于配合肩锁关节，踝关节，髁，肘关节，手指关节、关节盂、髋关节、椎间盘、椎间关节突关节、唇、半月板、掌骨关节、跖骨关节、髌骨、胫骨平台、趾关节、颞下颌关节或腕关节及其任何部分。

可以使用粘合剂(例如骨接合剂)将IPN组合物附接到植入物。例如，附接区与骨界面构件的附接可以通过粘合剂形成。

在一些实施例中，IPN组合物可以包括润滑表面或侧面。在一个示例中，承载表面可以是润滑表面。润滑表面可以具有小于约0.1的摩擦系数。润滑表面可以具有小于约0.010的摩擦系数。润滑表面可以具有小于约0.005的摩擦系数。润滑表面可以具有小于约0.003的摩擦系数。润滑表面可具有小于约0.001的摩擦系数。在一些实施例中，润滑表面可具有约0.001至约0.1的摩擦系数。

IPN可以在其本体或其表面中化学地或物理地掺入某些添加剂，例如抗氧化剂(例如维生素C、维生素E、

或santowhite粉末)、抗微生物剂(例如抗生素)、抗炎剂(类固醇)。这些可通过例如抗氧化剂与任何含乙烯基单体如甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯基或烯丙基醚的酯化反应而与材料化学连接。

在其他应用中，IPN组合物可以用于其他机械应用中，例如作为电机、泵或具有运动部件的其他机械装置的一部分的轴承。

图1A是软骨100的示意图。软骨具有强胶原网络102、带负电的蛋白多糖104、以及水106。图1A的放大部分表示具有带负电分子108的带负电蛋白聚糖104。

图1B是根据一些实施例的IPN组合物150的示意图。所示的IPN组合物150包括聚合物A的第一聚合物网络152、带负电荷的聚合物B的第二网络154、以及水156。图1B表示带负电分子158的聚合物B的第二网络154。

图2是根据一些实施例在本文描述的IPN组合物160的示意图。IPN组合物160包括非离子第一聚合物网络162、可以是非离子的或部分离子的第二网络164、以及可以是离子的且可以含有磺酸官能团的第三聚合物网络166。图6是根据一些实施例的IPN组合物的图片。

图3A-3E示出了根据一些实施例的用于形成IPN组合物的过程。图3A-3E示出了关于含有硬段10(显示为空心矩形)和软段12(显示为线)的网络的疏水热固性或热塑性聚合物(例如热塑性聚氨酯基聚合物)的过程。在图3B中，软段12与非离子单体14(显示为圆圈)和任选的溶剂以及引发剂和交联剂(未示出)一起溶胀，而大部分不影响硬段材料10。该溶胀过程不是聚合物的溶解；当软段吸收单体和任选的溶剂时，硬段充当物理交联以将材料保持在一起。在单体聚合和交联之后，在第一网络存在的情况下形成第二网络16(在图3C和3D中显示为黑线)以形成IPN，其中第二聚合物(即聚合单体)主要被隔离在第一聚合物的软无定形区域内。尽管有一定程度的分子重排和进一步的相分离，但硬段大部分保持有序和结晶，为材料提供结构和强度。

然后可以通过聚合含有磺酸官能团的离子聚合物来形成第三聚合物网络。第二聚合物网络16可以改善含磺酸官能团的离子聚合物与疏水热固性或热塑性聚合物的相容性。例如，在图3D中，软段12与包含磺酸官能团18(显示为圆圈)和任选的溶剂以及引发剂和交联剂(未示出)的离子单体一起溶胀，而大部分不影响硬段材料10。这种溶胀过程不是聚合物的溶解；当软段12被单体和任选的溶剂吸收时，硬段10充当物理交联以将材料保持在一起。在单体聚合和交联之后，在第一网络存在的情况下形成包含磺酸官能团的第三网络20以形成IPN，其中第三聚合物网络(即，聚合的离子单体)主要被隔离在如图3E所示的第一聚合物的软无定形区域内。尽管有一定程度的分子重排和进一步的相分离，但硬段大部分保持有序和结晶，为材料提供结构和强度。

图4是根据一些实施例的IPN组合物170的示意图。IPN组合物170包括在更硬表面171a和润滑表面171b之间具有水合梯度的三重聚合物网络。图5将水合梯度表示为具有成分过渡的平滑梯度。随着距润滑表面171b的距离增加，水合水平下降。在润滑表面171b处水合水平最高。润滑表面包括聚合物A、聚合物B、及聚合物C，其中聚合物B和C的量大于聚合物A。在图示的示例中，更硬表面171a和润滑表面171B之间的区域包括大约等量的聚合物A、B、和C。更硬表面171a包括的聚合物A的量大于聚合物B和C。更硬表面171a附近，聚合物B和C的量可以基本相同。在一个示例中，聚合物A可以是聚氨酯，聚合物B可以是聚-HEMA，聚合物C可以是聚-AMPS。

图5是根据一些实施例的IPN组合物172的示意图。IPN组合物172包括在更硬表面173a和润滑表面173b之间具有水合梯度的三重聚合物网络。图5将水合梯度表示为具有成分过渡的平滑梯度。随着距润滑表面173b的距离增加，水合水平下降。在润滑表面173b处水合水平最高。润滑表面包括聚合物A、聚合物B、及聚合物C，其中聚合物B和C的量大于聚合物A。在图示的示例中，更硬表面173a和润滑表面173b之间的区域包括大约等量的聚合物A、B、和C。更硬表面173a在图5中仅包括聚合物A。在一个示例中，聚合物A可以是聚氨酯，聚合物B可以是聚-HEMA，聚合物C可以是聚-AMPS。

图4-5以连续的水合梯度和成分梯度来说明。在其他实施例中，水合梯度可以是双向梯度，其中材料的核心包括疏水/纯聚合物A，并且材料的外表面是水合的并且包括聚合物A、B和C。额外的梯度也可以形成在图4和5所示的IPN组合物中。在一个示例中，可以在更硬表面171a/173c处形成粘合剂梯度。

可以将IPN组合物设计成模拟位于润滑侧上的软骨，而相反侧具有与骨类似的性质。IPN组合物的性质可以在软骨状一侧和骨状一侧之间逐渐过渡。图7A是根据一些实施例的具有梯度的IPN组合物180的图片。图7B是根据一些实施例的具有梯度的IPN组合物180的示意图。如图7B所示，软骨状一侧182表示水合的、润滑的和柔顺的承载表面183。骨状一侧186表示更硬的锚定表面187。在软骨状表面和骨状表面之间的是梯度过渡区域184，而没有界面区域(例如没有移植物区域)。

还提供了制造本文公开的IPN组合物的方法。图8示出了根据一些实施例的用于形成IPN组合物的方法200。第一步骤202包括使包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络的聚合物组合物与非离子单体溶液接触。第二步骤204包括使非离子单体聚合以在聚合物组合物中形成包含聚合的非离子单体的第二聚合物网络。第三步206包括使聚合物组合物与含有磺酸官能团的离子单体的溶液接触。第四步骤208包括聚合离子单体以在聚合物组合物中形成包含聚合的离子单体的第三聚合物网络。

在一些实施例中，第一聚合物网络包含聚氨酯。非离子单体的示例包括包含以下一种或多种的单体：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及其组合。包含磺酸基团的离子单体的示例包括包含以下一种或多种的单体：2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)、2-丙烯-1-磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、1,3-丙烷砜、1,4-丁烷砜、乙烯基磺酸、茴香脑磺酸和苯乙烯磺酸。

在一些实施例中，非离子单体包含甲基丙烯酸羟乙酯，并且含磺酸基团的离子单体包含聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)。

在一些实施例中，第一聚合物网络、第二聚合物网络和第三聚合物网络中的任一个可以由多种单体形成以形成共聚物。例如，第三聚合物网络可以通过聚合2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)和丙烯酸以形成共聚物来形成。

非离子单体可以与水基溶剂一起提供在溶液中。在一些实施例中，非离子单体(例如HEMA(2-甲基丙烯酸羟乙酯)或HEMAAm(2-羟甲基丙烯酰胺))的浓度可以高达约40重量％。在一些实施例中，HEMA的浓度可以高达100％。额外的离子单体，例如丙烯酸也可以加入到非离子单体溶液中。在一些实施例中，在非离子单体溶液中以约1重量％至约50重量％的浓度提供丙烯酸。在一些实施例中，在非离子单体溶液中以约1重量％至约75重量％的浓度提供丙烯酸。

该方法可以包括使用交联剂和/或引发剂(热、化学或光引发剂)以形成交联。光引发剂可以与非离子单体一起提供以交联第二聚合物网络。可以向光引发剂提供离子单体以交联第三聚合物网络。

在一些实施例中，所述方法可以包括在IPN组合物的第一表面和IPN组合物的第二表面之间形成成分梯度。成分梯度可以形成刚度梯度。成分梯度可以包括粘合剂梯度。成分梯度可以形成水合梯度。例如，可以在第二或第三聚合物网络之一中形成水合梯度。

该方法包括任选地将聚合物组合物模塑、成形或形成为期望的形状。在一些实施例中，期望的形状选自包括帽、杯、塞、蘑菇体、圆柱体、贴片和茎部的组。在一些实施例中，期望的形状适于配合肩锁关节、踝关节、髁、肘关节、手指关节、关节盂、髋关节、椎间盘、椎间关节突关节、唇、半月板、掌骨关节、跖骨关节、髌骨、胫骨平台、趾关节、颞下颌关节或腕关节及其任何部分。骨接合剂可用于将IPN组合物固定到假体、骨界面构件或其他期望的附接表面。

在一个实施例中，将聚氨酯与交联剂一起浸渍在含有非离子单体的单体溶液中，然后在聚氨酯网络内形成非离子网络以形成双网络IPN。然后将该IPN与交联剂一起浸泡在2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸(AMPS)的单体溶液中，然后在预先存在的IPN内形成聚-AMPS(PAMPS)网络以有效地形成聚氨酯(第一网络)、非离子聚合物(第二网络)和PAMPS(第三网络)的三网络IPN。在其他实施例中，掺入其他单体(包括丙烯酸和其他烯键式不饱和单体(离子和非离子二者))的共聚物可并入第二或第三聚合物网络中。可以形成额外的网络，例如使用这些组合物的四重或更高阶网络。在另一个实施例中，也可以将磺酸掺入第一聚合物网络中，例如磺化聚氨酯网络。可以使用任何数量的交联剂和引发剂(例如光引发剂和化学引发剂)来聚合网络。包含磺酸官能团的AMPS以外的单体可用于任何网络，包括上述三网络系统的第三聚合物网络，例如2-丙烯-1-磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、1,3-丙烷砜、1,4-丁烷砜、乙烯基磺酸、茴香脑磺酸和苯乙烯磺酸。

可以使用的非离子(电中性)单体包括但不限于二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和这些单体的任何组合和/或衍生物。烯属不饱和单体或大分子单体(即具有反应性双键或乙烯基)与各种官能团的任何数量或组合可以单独使用或与各种溶剂(例如水或有机溶剂或其混合物)组合在第二或第三聚合物网络中。它们的烯属不饱和方面包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、烯丙基醚和其他类似的单体。任选地，第二或第三聚合物网络可以是非离子单体和离子单体的混合物。例如，第二网络可以是两种或更多种非离子单体的混合物，或者是一种或多种离子单体和一种或多种非离子单体的混合物。第三聚合物网络可以是两种或更多种非离子单体的混合物，或者是一种或多种离子单体和一种或多种非离子单体的混合物。以上同样可以适用于形成其他网络(第四、第五等)。通过在第二，第三或更高阶网络的聚合步骤之前或聚合步骤期间改变第一聚合物网络内的所述第二和/或第三聚合物网络单体溶液的相对量，在这些实施例中形成的三重或更高阶IPN可以合成为梯度IPN(或梯度聚合物合金)。

可以使用任何数量的交联剂和引发剂(例如光引发剂和化学引发剂)来聚合本文所述的网络。任何类型的相容性交联剂可用于在存在任何前述第一网络的情况下交联第二和第三网络，例如二甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯(或二丙烯酸酯)、三甘醇二甲基丙烯酸酯(或二丙烯酸酯)、四甘醇二甲基丙烯酸酯(或二丙烯酸酯)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或聚乙二醇二丙烯酸酯、亚甲基双丙烯酰胺、N,N'-(1,2-二羟基亚乙基)双丙烯酰胺、衍生物或其组合。交联剂的示例包括三甘醇二甲基丙烯酸酯或N,N亚甲基双丙烯酰胺。也可以根据光引发剂与前体溶液/材料的溶解性使用任何数量的光引发剂。这些包括但不限于2-羟基-2-甲基-苯丙酮和2-羟基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-2-甲基-1-丙酮。也可以使用其他天然存在的光引发剂，如核黄素(维生素B2)或玫瑰红。另外，可以使用其他引发剂，如过氧化苯甲酰、2-氧代戊二酸、偶氮二异丁腈或过硫酸钾(或过硫酸钠)。例如，过氧化苯甲酰可用于温度引发聚合，而偶氮二异丁腈和过硫酸钠可用作自由基引发剂。

含磺酸盐单体的示例包括但不限于丙烯酰胺甲基丙烷磺酸(AMPS)、2-丙烯-1-磺酸、1,3-丙烷砜、1,4-丁烷砜、茴香脑磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、3-磺丙基丙烯酸酯、3-磺丙基甲基丙烯酸酯、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸或其中结合磺酸的任何单体(烯丙基醚、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基或丙烯酰胺)。由这些单体和单体组合产生的聚合物上的侧基官能团可以经历随后的化学反应以产生最终IPN的其他官能团。例如，官能团可以被改性以形成与抗氧化剂如维生素C或维生素E的化学连接。在其他实施例中，抗氧化剂如维生素E或维生素C可以其在通过掺杂过程完全形成之后加到三重网络IPN。鉴于维生素E的疏水性，特别是在固相(聚氨酯硬段)内会被隔离，因此可以作为维生素E的储器或容器提供，维生素E会在植入体内以及身体内长时间存在以防止氧化。维生素E或C在其完全形成后也可以在IPN内共价结合。

在另一个实施例中，如US2013/0138210中提出的含有羧酸盐离子基团的亲水性-疏水性IPN可以通过使用含磺酸(或氨基酸)的胺的酰胺化而被磺化。在这种情况下，在IPN的羧酸盐和磺酸中的胺之间形成肽键。

本公开的应用包括但不限于整形外科植入物，例如软骨置换装置、关节置换装置、半月板置换物、间置空间、肌腱或韧带替代物或增强物、软骨支架、软骨替换塞、软骨刺激塞、刺激软骨再生的骨填充剂植入物以及小面或椎盘植入物。这项技术可以解决的关节包括但不限于膝盖、脚、踝、髋关节、肩关节、手指、手腕、椎间隙、小关节、肘关节以及腰/胸/颈椎间盘。可以从本公开受益的其他医疗装置包括导尿管、包括支架的心血管植入物、导管、脑分流术和脑线圈、左心室辅助装置(LVAD)轴承和避孕套。

图9A-9C分别是根据一些实施例的在本文描述的用作膝盖软骨补片、作为全髋关节软骨置换物和部分膝软骨置换流程的IPN组合物示例的说明。可以将IPN组合物模塑或形成为用于目标应用的期望形状并用粘性骨接合剂粘贴。可以使用的粘性骨接合剂的示例包括在共同拥有的美国专利公开第2013-0103157号中公开的那些。使用基于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的骨接合剂可以与本文所述的IPN组合物形成另外的梯度(例如粘合剂梯度)，如美国专利公开第2013-0217829号中所述。

图9A示出由本文所述的IPN组合物制成的软骨补片212和栓塞214。软骨补片212和栓塞214可以用于治疗年轻患者的病灶损害，并且还具有关节镜应用的潜力。可以使用骨接合剂216将软骨贴片/栓塞粘附到骨上。

图9B示出了使用本文所述的IPN组合物来替换髋部220的软骨，具体是股骨头222和髋臼杯224的全髋关节软骨置换程序。本文所述的IPN组合物可以使用粘合剂骨接合剂226固定就位，其组合物如本文描述。

图9C说明使用本文所述的IPN组合物的部分膝部置换流程。可以用关节镜放置IPN组合物植入物242、244以修复内侧、外侧和髌股关节表面。可以使用骨接合剂246将植入物242、244保持固定到期望的关节表面。

通过暴露于富含钙的环境测试没有磺化网络的IPN和具有磺化网络的IPN。磺化IPN和没有磺化网络的IPN暴露于如下环境中达六个月，所述环境具有的钙含量[Ca++]是通常存在于生理环境中的钙含量的2.5倍。通常存在于身体内的钙含量在约1.1-1.4mM的范围内。钙的测试含量约为3.0mM。通常存在于体内的平均钙含量估计为约2.5mM。在暴露于含钙环境后，磺化IPN显示出对二价阳离子结合的抗性，保持高水含量，并且保持润滑。

测试了在约50倍(约60mM)钙生理水平的和约2.5倍(约3.0mM)钙生理水平的环境中磺化IPN的湿质量变化。与在生理离子、pH和温度条件下达到平衡的IPN的湿质量相比，在钙浓度约为钙生理水平的约50倍(约60mM)的环境下孵育过的磺化IPN表现出小于3％的湿质量变化。与在生理离子、pH和温度条件下达到平衡的IPN的湿质量相比，在钙浓度约为钙生理水平的约2.5倍(约3.0mM)的环境下孵育过的磺化IPN表现出小于2％的湿质量变化。

如长期暴露于高[Ca⁺⁺]溶液所示，测试的磺化IPN表现出低Ca⁺⁺或Mg⁺⁺亲和力。在生理[Ca⁺⁺]溶液中，磺化IPN也超过6个月坚挺地保持润滑，所具有的摩擦系数＝0.003。

本文公开的IPN组合物的其他实施例可以包括工业轴承应用，例如泵轴承、尾轴轴承、轴向和径向轴承、水涡轮轴承、线性轴承、线性模组等。其他应用包括工业应用，诸如海洋船舶的涂层或表面。

图10和11分别示出了根据一些实施例在本文所述的IPN组合物作为螺旋桨轴中的轴承和水力涡轮机中的轴承的用途。图10示出了IPN组合物作为两个轴承，即后轴承322和前轴承324，其与尾轴管320螺旋桨轴326接合。后轴承322和前轴承可以在它们之间形成盐水密封。在图10所示的示例中，可以使用IPN组合物轴承322、324而不需要单独的后密封系统。尾轴管轴承可以用于几个重要目的。轴承可以支撑尾轴和相当比例的螺旋桨重量。这些轴承还可以充当防止海水进入机器处所的压盖。本文所述的IPN组合物可以起到与常规轴承相比具有改进性能的尾轴管轴承的作用，以支撑一部分尾轴管螺旋桨轴，同时保持对海水的密封并且还提供具有低摩擦系数的表面。

图11示出了用作可以是船用发动机的一部分的水力涡轮发动机332中的轴颈轴承330的IPN组合物。水力涡轮发动机332可以将水移动通过发动机334的一部分。当用作轴颈轴承330时，IPN组合物可以提供润滑表面，其具有比常规轴颈轴承设计更好的性能和更简单的设计。

图12示出了具有常规轴承系统342的水泵340，其需要复杂的水封系统344和水润湿腔室346以将轴承系统与水分离。水泵340轴承系统342使用复杂的油润湿室343。图13示出根据一些实施例的使用本文所述的IPN组合物作为轴承352、353的示例性水泵350。基于IPN组合物的轴承352、353可用于更简单的水泵设计中，使得基于IPN组合物的轴承可用于与水直接接触，使得润湿的水腔室354、356可代替传统水泵中的复杂水封系统和复杂轴承系统。

本文所述的IPN组合物可以提供超过常规轴承的许多不同的益处。在一个方面，IPN组合物可以显示出强于常规轴承的耐腐蚀性。另一方面，IPN组合物可以表现出对海水、淡水和温和化学品的高耐腐蚀性。在又一方面，IPN组合物可以表现出低摩擦系数和低磨损。IPN组合物不是表面涂层，因此可以在整个大块材料中表现出润滑和低摩擦系数的特性。即使在动态载荷下，IPN组合物也可以表现出低摩擦系数和低磨损。例如，水的不可压缩性可以改善IPN组合物对动态载荷的响应。即使在准静态条件下，这些特性可以低摩擦独立于速度。例如，IPN组合物可能不会表现出启动摩擦，并且可能会使用从零开始和更大的RPM值。IPN组合物不使用油作为润滑剂，也不需要另外的润滑剂用于操作。

可以基于期望的轴承响应来调整IPN组合物性质，例如顺应性和刚度。基于IPN组合物的粘弹性，IPN组合物的顺从性和刚度可以允许轴承适应振动以及与轴承接合的轴的显著失准。

在一些实施例中，IPN组合物在外表面上的摩擦系数小于约0.001。在一些实施例中，IPN组合物可以作为噪声小于约10dB的轴承运行。IPN组合物可以提供比传统轴承材料更安静的操作，并且生产成本比传统轴承低得多。

IPN组合物可以在低热负荷下操作，从而不需要冷却。IPN组合物可以用作轴承，而无需使用泵系统或使用油或水的流体传输系统。因此，轴承可以结合到更简单的设计中，而无需可能需要复杂控制系统的流体传输系统。对于水基应用，IPN组合物可以通过与水、湖水、自来水和海水接触而得到额外润滑。IPN组合物也不需要水基应用的密封。

据认为，本文所述的IPN组合物在较低压力下使用边界层润滑(极性)并且在较高压力下使用间质流体增压。还认为本文所述的IPN组合物在低速下使用边界层润滑(极性)，并且以更高的速度进行间质液体增压。还认为流体动力润滑也可以被IPN组合物使用。

图14示出了本公开的一个实施例。具有润滑的水合的关节表面10和坚硬的附接侧8的医疗植入物2借助粘性聚合物24固定到骨30，粘性聚合物24用作骨30和植入物2的附接表面6之间的介质。尽管附接侧8示出为固定到骨30，但附接侧8也可以以类似的方式附接到本文所述的任何植入物表面的一部分。在所示的实施例中，粘性聚合物混合物4与植入物分离并且可以例如使用注射器12施加到植入物的附着表面6或者骨30。在将植入物和骨放在一起并且粘性聚合物混合物被固化并硬化以形成粘性聚合物24之后，植入物20被固定到骨。粘性聚合物24与植入物附着表面6或骨30的粘附机理是化学和/或物理的，其中化学粘附包括例如在装置材料或骨上发现的反应性官能团与粘性聚合物中的化学基团之间形成的共价结合，和/或各种非共价相互作用，诸如吸附(例如化学吸附，物理吸附)、疏水相互作用、微晶形成、氢键、π键堆积、范德华相互作用，以及装置和固化的粘性共聚物(例如以分子水平)的物理纠缠、机械互锁。在一些实施例中，物理粘附可以是凸块、凹陷、沟槽、孔隙、粗糙区域、空间和/或其他表面特征的填充或交叉插入的结果。在一些实施例中，粘性共聚物与松质骨交错。一些、全部或没有附接表面可能具有特征。在一些实施例中，附接表面是润滑的。

图15A-15B示出了在两个不同侧面上设置有润滑和粘合剂梯度的双梯度的一个实施例，其中在梯度之间具有热固性聚合物材料T的区域1005。热固性聚合物材料T可以指本文所述的三重网络IPN组合物，其具有包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含非离子聚合物的第二聚合物网络、和包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络。图15A和15B所示的热固性聚合物材料1000具有在材料1000的两个区域上由两个IPN形成的两个梯度。润滑梯度设置在区域1003中并且由IPN/半IPN形成，所述IPN/半IPN由亲水聚合物S网络在热固性聚合物材料T内制成。润滑IPN区域1003包括表面部分1001，其提供润滑表面以与例如关节区域接合。在材料的另一侧，是在热固性聚合物材料T内由IPN/半IPN与非离子聚合物P网络形成的粘合剂梯度1004。粘合剂IPN区域1004包括表面部分1002，其提供通过使用接合剂1006与骨接合的粘合剂表面。如图15A所示，在该实施例中，梯度区域1003、1004和热固性区域1005没有被不同的边界分开。相反，这些区域逐渐融合并通过材料的厚度从一个过渡到另一个。例如，区域1004中的非离子聚合物P网络的浓度显示为从热固性区域1005至粘合剂表面1002变暗并变宽的斜线。这表明在一些实施例中，非离子聚合物P网络的浓度和粘合剂梯度的相对浓度从热固性材料的一个区域到另一个区域逐渐增加，而不在这些部分之间形成明显的边界。类似地，在润滑侧，表示亲水聚合物S的斜线在表面1001附近变宽且变暗，并随着斜线移向热固性区域1005而逐渐变亮。这也表明，在一些实施例中，亲水聚合物S在表面1001处较大并且通过朝向区域1005的材料的厚度而逐渐减小。图15B进一步示出了在一些实施例中，一旦将接合剂或锚固化合物1006施加到粘合剂表面，接合剂和粘合剂梯度融合以形成连续区域1007和胶结侧1008，在锚定化合物和粘合剂梯度1004之间没有明显的边界。在其他实施例中，其中接合剂1006中的非离子聚合物P和粘合剂IPN是相同的(如由接合剂1006和区域1004中斜线的存在所表示的)，IPN和接合剂中的非离子聚合物P将融合以形成连续的组合物。

在一些实施例中，IPN组合物可以在润滑或轴承侧上包括三重网络或多于三个聚合物网络。用于粘附的附接侧/区或更刚性的侧面也可以包括三重网络。在一些实施例中，附接侧/区可以包括双聚合物网络。在一些情况下，双聚合物网络可能足以使粘附侧与具有所需物理性质的骨或植入物表面形成结合。

粘合剂梯度可以用共同拥有的美国专利公开第2013-0103157号和美国专利公开第2013-0217829号中描述的粘合剂共聚物组合物形成。用于组合聚合物以形成这些共聚物的套件、系统和方法的示例可以在共同拥有的美国专利公开第2013-0103157号和美国专利公开第2013-0217829号中找到。

本公开的又一方面包括在IPN组合物中提供粘合剂梯度，所述IPN组合物包含双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，所述共聚物包含基于双甲基丙烯酸尿烷酯的多个第一聚合物区域以及与之相间的基于甲基丙烯酸甲酯的多个第二聚合物区域，由此形成双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。在一些实施例中，氨基甲酸酯区域(双甲基丙烯酸尿烷酯区域或改性双甲基丙烯酸尿烷酯区域)包含约60％(w/w)至约80％(w/w)、约60％(w/w)至约90％w/w)、约60％(w/w)至约99％(w/w)或约70％(w/w)至约90％(w/w)的粘合剂共聚物。在一些实施例中，甲基丙烯酸甲酯区域包含约20％(w/w)至约40％(w/w)、约1％至约20％(w/w)或约1％(w/w)至约40％(w/w)。在一些实施例中，UDMA区域包括基于PTMO的软段，并且软段具有约100Da与约5000Da之间的分子量。在一些实施例中，UDMA-MMA共聚物定义约30MPa至约2000Mpa之间的压缩模量。在一些实施例中，UDMA-MMA共聚物定义约30MPa至约2000Mpa之间的拉伸模量。在一些实施例中，UDMA-MMA共聚物限定约25％至200％之间的失效应变。除了提供其他优点，例如优异的固定能力和机械强度，UDMA与PMMA结合使用还可以降低纯PMMA中存在的脆性。在一些实施例中，可以将丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯磷酸酯加入到粘合剂中。

通过向IPN组合物的附接区提供骨接合剂组合物并固化骨接合剂组合物以将附接区附接到骨的表面或者与人体内骨表面接合的整形外科植入物的一部分，可以在IPN组合物中原位形成粘合剂梯度。通过向骨接合剂提供光源可以使骨接合剂固化。粘合剂梯度在接附区处具有最高的粘合剂浓度。

在它们的接触界面处，聚氨酯基植入物将与聚氨酯基粘合剂形成分子缠结以及物理和化学结合。特别是通过两种材料中的普通聚氨酯组分来促进结合。例如，梯度IPN或半IPN的特征是具有PU优势的一面，并且该面与UDMA-MMA复合粘合剂良好结合。本公开内容提供了在UV可固化粘合剂中的聚氨酯聚合物链和MMA单体的独特组合，从而具有足够的机械性能，适用于有高机械需求的整形外科、医疗、商业和工业应用。

本文描述的任何IPN组合物可以与前述植入物组合。例如，任何IPN组合物均可用于本文所述的聚合物金属合金中。图17表示与骨界面构件(包括水合相401(具有承载表面412)、过渡相402、非水合相403、包含来自与多孔金属相互交叉的附接区414的非水合聚合物的界面区域407、以及来自骨界面构件409的多孔金属的金属装置)接合的图16A-16B的梯度聚合物金属合金。梯度聚合物合金与多孔金属机械互相交叉以形成坚固而平滑的界面区域。

骨界面构件可以是任何材料，但优选为可用于整形术且生物相容的材料，诸如金属、陶瓷或聚合物。骨界面构件可以是任何金属，诸如铝、钴、钼、镍、不锈钢、钛、钽或其组合或合金和/或生物医学植入物中使用的任何其他金属。骨界面构件可以是任何足够坚固且生物相容的聚合物，诸如PEEK、聚氨酯或UHMWPE。简单起见，骨界面构件将被称为金属，但应该理解，可以使用将聚合物梯度合金连接到骨的任何材料。金属可以基本上是实心的、多孔的、蚀刻的、涂覆或以其他方式处理以有助于将金属附接到骨和/或将梯度聚合物合金附接到金属上，或者可以具有这些特征或处理的组合。多孔金属包括但不限于多孔“小梁”金属、多孔金属泡沫、烧结金属珠(例如形成多孔结构)、等离子喷涂多孔金属和/或化学蚀刻多孔金属。金属的一部分可以是实心的、多孔的、粗糙的、蚀刻的、涂有骨传导性材料(例如磷酸钙或羟磷灰石)、或以其他方式处理，另一部分不是实心的、多孔的、蚀刻的、涂覆或未处理过。在一个示例中，金属在骨接触表面上是多孔的。在另一个示例中，金属在面向聚合物合金的一侧上是多孔的。在另一个示例中，金属在骨接触表面和聚合物合金相对侧都是多孔的。水合梯度聚合物合金可以是亲水聚合物和疏水聚合物的组合，使得合金的一侧是亲水性和水合的，而另一侧是非水合性和疏水性的。后一侧可以与金属骨界面结构机械相互交叉或化学结合。如果使用多孔金属，则孔隙率可以是允许或辅助附接到梯度聚合物合金或附接到骨上的任何孔隙率。金属的孔隙度可以类似于松质骨的孔隙度。

梯度聚合物合金可以以任何方式附接、连接或结合到金属上。

在一个示例中，将梯度聚合物合金放置成与被加热超过聚合物背衬材料熔点的多孔金属样本接触。这两种材料在例如1公吨的负载下被压缩在一起，然后冷却。结果是梯度聚合物合金熔合到多孔金属上。所用的多孔金属的例子是铝和钛。

多孔金属或聚合物与梯度聚合物合金的组合使用允许骨向内生长进入装置的金属或聚合物的面向骨侧以形成坚固但润滑的关节置换物，所述关节替换物从水合表面逐渐过渡到强壮的骨。重叠的聚合物/金属和金属/骨区域显示在图18和19中。图18示出了多孔金属或聚合物相对表面(骨界面构件)，尽管该表面也可以是无孔的。图18A-C和图19A-D示出了帽530(图18A)和杯523(图19A)形状的整形外科植入物被附接到骨并向内生长。植入物具有水合聚合物部分501、512以提供承载表面526、528与关节表面接合。梯度聚合物合金和多孔金属的水合聚合物部分在503'和501'(512'和517')之间的区域已经相互交叉503(518)以形成聚合物/金属重叠区域502、518。植入物还有具有骨附接区522(524)的多孔金属部分501、517，以将相互交叉的聚合物金属植入物530、523附着到骨。当植入物530、523放置在骨504、514的旁边时，植入物在骨上形成新的人造关节表面。手术后，骨生长到多孔金属侧，以在原始骨表面界面504'和新界面504”之间(在向骨内生长的极限处)形成可将植入物坚固锚定到骨的金属-骨整合区域506、520。相互交叉的金属-骨区域比两种材料之间存在明显界面的情况更好地分布应力，从而提供了坚固的锚定。图19D示出了图19C中所示的区域的更近视图，在骨与金属之间重叠或相互交叉520、聚合物512与金属518之间的重叠或相互交叉518、以及从坚固金属到润滑表面532的过渡，以产生坚固而平滑的关节置换物。

图20A示出了关节两侧都置换为根据当前公开内容的整形外科植入物的普通关节的两侧。凹骨突614具有接纳凹关节构件612的骨表面617。凸骨突613具有接纳凸关节组件611的骨表面616。凹关节组件612在关节界面615处与凸关节组件611配合。放入关节后，即在任何骨向内生长之前，凹关节组件612的横截面618显示在图20B中。在骨旁边是用作骨界面构件的多孔金属层622，然后是聚合物-金属界面区域621、聚合物的非水合侧面620、以及朝向关节表面的聚合物的水合侧面619。

在一个示例中，可以将梯度聚合物合金物理地搭扣配合到具有无孔润滑接触表面和相对表面(骨接触表面)的金属配合构件中，所述相对表面是多孔的、粗糙的、和/或用诸如磷酸钙或羟基磷灰石这样的骨传导材料涂覆过的，被构造成用于附接到骨。在这种情况下，可以用类似于现有的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)髋臼杯被安装到金属背衬构件中的方式使用梯度聚合物合金构件。

在另一个示例中，可以将梯度聚合物合金物理地搭扣配合到配合聚合物构件上，该构件具有无孔平滑接触表面(附接表面)和意图用于锚定到骨的相对表面(骨接触表面)。相对表面可以是多孔的或无孔的。相对表面可以被涂覆骨传导材料，诸如磷酸钙或羟基磷灰石。可以通过任何合适的方法来实现将梯度聚合物合金锚定到骨上，所述方法包括以下一种或多种：1)骨向内生长到多孔相对表面(骨接触表面)中，2)简单地熔化固体相对表面的整个表面或部分表面并使材料流入骨孔中并固化材料以形成接合剂样锚定，3)使用或施加粘合剂、接合剂(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、环氧树脂、胶水或浆液，以将相对表面结合(例如化学)或机械地将保持在骨上。

在另一个示例中，可以将梯度聚合物合金化学结合至金属部分或植入物。金属的一面(或两面)可以润滑的、多孔的或粗糙的。可以生成任何数量或类型的化学键。在一个实施例中，通过聚合物前体中的末端异氰酸酯与金属表面上的反应性-OH基团的反应，在聚氨酯基梯度聚合物合金和摩擦化学改性的金属表面之间形成氨基甲酸酯键。金属表面可以用氧化物进行摩擦化学改性，其随后可以进一步改性成羟基，羟基又可以与游离的异氰酸酯基团化学反应以形成异氰酸酯化学键(参见Myung等的美国专利申请公开第2008/0241214号)。或者，可以在含有甲基丙烯酸酯(或类似物)基团的表面上形成骨接合剂(例如美国专利公开第2013-0217829号中公开的骨接合剂组合物)，使得在骨接合剂自由基聚合也是接枝到表面，同时也融合到另一侧上的植入物。也可以使用或施加粘合剂、接合剂(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、环氧树脂、胶水或灰浆将梯度聚合物合金结合到骨界面构件。

结合到金属表面的梯度聚合物可具有任何厚度。梯度聚合物可以在金属表面上形成薄涂层或层。在最厚的区域中，涂层或层可以小于30、小于25、小于20、小于15或小于10mm。在一个具体的示例中，金属上的涂层在最厚的区域内小于5mm。

梯度聚合物合金可以是基于聚氨酯的，并且合金的聚氨酯侧可以通过熔化一部分聚氨酯并将其流入金属的孔中而与多孔金属物理熔融，然后冷却金属和聚氨酯。因为梯度聚合物的聚氨酯侧可以是坚韧和疏水的，所以它能够稳固地锚定到多孔金属上，并具有高度抵抗极端和重复机械应力的界面。

可以在分开制造梯度材料和多孔金属之后制造植入物或装置，然后将材料和金属熔合。它们可以通过加热金属、合并材料和金属、将材料和金属压缩在一起、然后冷却金属而熔合。以这种方式，梯度聚合物的疏水侧被“熔化”到多孔金属的孔中。或者，可以将梯度聚合物的前体直接注塑到(预制)多孔金属上，随后对聚合物进行后处理以产生熔合到金属上的梯度聚合物。“熔化”也可以通过超声波焊接、激光焊接或热焊接来实现。

在本公开的另一方面中，可以植入合成关节囊。合成关节囊可以围绕一个或两个(或可以靠近但不包围)植入物构件。囊构件可以被封闭或密封以容纳流体，使得流体不能移入和移出至少部分地由囊形成的体积或空间。

图21-22示出了根据本公开的一个方面在髋关节中放置帽-杯式、合成关节囊和梯度聚合物的唇植入物。图21是显示的是全软骨置换物的简化版本，其中具有股骨头631上的凸关节组件帽632和面向髋臼633的凹关节组件杯634，而没有合成关节囊或合成唇构件就位。构件(例如帽和杯)由不含金属组分的梯度聚合物合金制成。

图22显示了基于梯度聚合物合金构件的全软骨置换装置，其具有图21中所示的构件以及髋关节的囊，所述髋关节的囊具有囊构件635(以上横截面636a和下横截面636b示出)和唇构件(以上横截面635a和下横截面635b示出)，并包含润滑流体637。在该实施例中，囊635包围整个关节，包括如上所述的帽632和杯634。囊635可以接触骨、关节植入物或两者以形成其关节囊。

关节囊可以是梯度聚合物和多孔金属组合植入物的一部分，或者可以存在于具有梯度聚合物而没有多孔金属构件的植入物中。合成的唇组件也可以与股骨和髋臼组件结合使用，有或没有合成关节囊组件均可。肩关节的肱骨头和关节盂也是如此。

囊的几何形状和外形可以类似于天然关节囊的全部或部分，其通常为关节提供稳定性。在一个示例中，合成关节囊包含磷酸盐缓冲盐水或生理盐水溶液，其可以用作梯度聚合物承载表面的润滑流体。合成囊可以被制造为一个或多个承载构件的附接部分，或者可以是单独的部分。它可以在手术前或在手术中与另一个关节构件进行组装。在另一个示例中，囊可以填充润滑剂，诸如润滑聚合物(例如羧甲基纤维素、透明质酸、或聚丙烯酸钠)。

合成囊的添加可以带来益处，诸如防止脱位、防止磨损碎片、保护关节界面免受宿主细胞、或骨、或接合剂颗粒的影响，和/或创建可以以单个步骤植入的单件装置，非常像插入式间隔器装置。

具有聚合物帽-杯式表面的全软骨置换金属装置可放置在关节中。图23示出了置于髋关节中的软骨置换装置。股骨构件650位于股骨头631的上方。它包括多孔金属背衬643。髋臼构件645邻接髋臼644。构件表面642、645相匹配以提供关节界面。一个或两个构件表面645、642可以是聚合物。图23还示出了多孔金属背衬646、643。

根据本公开的植入物可以在插入接合区域之前被组装，或者两个或更多个部分可以在进行手术时在关节中组装。图24示出了可以单独插入关节中的金属植入物和梯度聚合物衬里。金属杯804可以首先放置在关节中，然后可以放置梯度聚合物衬垫802。聚合物衬垫802可以以任何方式附接或粘附到金属杯804。它通过化学结合或物理方法被保持。图24示出了用于保持或流动材料以帮助将衬垫附接到金属部分的凹槽806。金属或聚合物衬里可具有改变形状以帮助附接的特征，例如突片。金属杯和衬垫可以使用粘合剂、接合剂(例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、环氧树脂、胶水、或灰浆粘合。图24示出了将衬垫固定到金属上的可选环。环可以将内衬与金属互锁或拧紧。在一个示例中，衬垫可以被移除并且替换为新的衬垫而无需移除金属部分。

对于股骨装置，可以将梯度IPN“帽”设计成配合在金属股骨帽的顶部上。模块化布置可以允许更宽范围的尺寸互换性和凸凹关节表面之间的配合方面公差。另外，它可以允许用于不同病理的各种杯状几何形状。例如，它会允许金属杯/背衬用螺纹孔在骨质差的情况下进一步固定。它也可以允许结构异常的杯和带鳍的杯。模块化布置可以灵活地适应患者的需求和外科医生的偏好，这可以在手术中决定。模块化可以通过机械装置来实现。模块化可以通过锁定机构实现，例如锥形、变形翼片、和“旋入式”机构。通常，对于当今市场上的模块化系统，作为最后一步，将衬垫(聚乙烯、陶瓷、金属)组装到金属杯上。这允许外科医生在最终植入之前执行最终的试验。如果手术时他认为有必要，它还使外科医生可以选择使用唇形衬垫来获得附加的稳定性。任何这些机械也可以与非模块化(例如预装配)装置一起使用。由于各种原因，模块化还提供了仅置换人造关节中的承载材料而不干扰骨界面构件的选项。

本公开的另一方面提供了用于改变植入物的形状的方法和植入物。金属，特别是多孔金属可能具有在施加应力下变形(例如弯曲、卷曲、膨胀、折叠、拉伸、扭曲)或以其他方式改变形状的能力。形状变化可能是暂时的。金属可以通过沿金属网弯曲一个或多个支柱或区域而变形。

在一个示例中，植入物可以覆盖骨的大于180度的区域。例如，股骨帽的髋植入物可以包围大于180度，如图23所示。多孔金属和与其连接的聚合物的可变形性允许整个帽变形(例如打开、拉伸或以其他方式改变其空间结构或空间构型)以使其能够置于球形股骨头上。可以使用工具使装置返回到不同的或优选的形状，例如接触更多的股骨头或股骨颈表面。在该特定实施例中可以使用具有良好形状记忆性质的金属。

具有多孔金属表面和柔性或可变形聚合物的植入物可以改变形状。可以使用任何可以改变形状的金属。提供可用于关节置换的生物相容性表面的任何聚合物均可用于植入物中。表面上的聚合物可以形成平滑、柔软和/或光滑的表面。聚合物可以是润滑聚合物。在一个示例中，植入物聚合物是如本文所述的梯度聚合物合金。

本公开的一个方面涉及用于将整形外科植入物插入关节中的方法。

在一些实施例中，可将本文所述的IPN组合物添加到传统整形外科植入物的表面。图30示出了根据一些实施例的具有IPN组合物的髋植入物。股骨头702包括IPN组合物704并且髋臼杯706包括IPN组合物708。IPN组合物704、708提供可以相对于彼此进行关节运动的润滑表面。

图31A-31B示出根据一些实施例的具有IPN组合物的髋植入物的构件的分解图和组装图。所示的植入物系统包括具有股骨头722和髋臼杯728的股骨钉720。股骨头722可以包括施加在股骨头的关节表面上的IPN组合物724。髋臼杯728可以包括IPN组合物726。IPN组合物724、726提供可以相对于彼此关节运动的润滑表面。

图32示出了根据一些实施例的具有IPN组合物的髋植入物的构件。图32中所示的植入物系统可用于半髋关节置换手术来治疗髋部骨折、缺血性坏死、和其他医疗问题。植入物可以包括股骨台阶740和股骨头742，在股骨头的关节表面上具有IPN组合物744。IPN组合物744可用于与骨盆/髋关节中的天然软骨745连接。

植入物的形状可以由于任何原因而改变。形状改变可以提供具有较小尺寸的植入物以帮助植入物植入(例如用于关节镜或微创手术)。形状或尺寸的变化可允许植入物适合关节区域。例如，可以改变形状以允许植入物配合在股骨头上。植入物的形状可以被改变，使得植入物符合关节的至少一部分形状。例如，关节的一部分可以具有不规则表面，并且可以改变植入物形状以邻接或适合该表面的形状。

图25示出了能够改变形状的整形外科植入物的另一个实施例，例如，以帮助插入关节。图25示出了植入物(帽)810，其中金属部分812连接到聚合物818。聚合物818可以是用于关节置换的任何柔性或可变形的生物相容性聚合物。在一个示例中，它是如本文所述的梯度聚合物。金属部分或背部812具有两个或更多个不连续的段(或叶片)814。段之间可以有分隔线或间隙816以允许植入物改变形状。分隔线可以在距离开口(轴环)几度的任何地方沿纵向延伸到远远超过赤道。这些线可以允许装置在径向上短暂地“打开”(像爪或花瓣上的花瓣)。单独的段可以沉积或附着到聚合物上。金属可以铺设在聚合物上，然后去除部分(例如通过激光蚀刻)以留下段。在另一个实施例中，这些部分或段可以铰接、连接或以其他方式附接在北极(像蛤壳)，并且可以在植入物在降低到股骨头上方的同时伸展开时打开。这些部分或段在降低后可以闭合以包围植入物和股骨头。金属可以具有足够的柔韧性和弹性，但足够刚性以在暂时变形之后回弹到位。在另一个实施例中，金属段或部分大部分是不连续的，但通过柔性连接元件保持一定的连续性。该元件例如可以是曲线、之字形、或弹簧。

图26示出了能够改变形状的整形外科植入物的另一个实施例。由间隙840分隔的金属段836嵌入或者以其他方式附接或连接到柔性聚合物846。段(或元件)可以基本上是实心的、多孔的。金属元件可以以不连续的方式布置。这些间隙可以是策略性地放置的，具有特定的尺寸和方向，或者它们可以随机放置。整个装置可以作为一个整体弯曲，并且反过来，最小化施加在每个单独结构上的应力。梯度聚合物可以被拉伸或变形(例如以改变其空间构造或空间构型)，而各个金属构件相对于彼此移动。确切的运动可以取决于聚合物如何变形以及金属段的取向和结构。无金属间隙(或空间)可以被策略性地放置。可以选择间隙以允许预定的位置和方向使金属膨胀或塌陷。间隙和金属成分可以因不同目的而有所不同。响应于诸如被拉伸(例如通过手、加热、放置在关节表面上)的刺激，聚合物拉伸以适应新的形状。在放置在关节中之后，聚合物可以恢复到其原来的形状或尺寸。

图27示出具有分段金属背衬的髋臼构件870，该分段金属背衬具有附接到聚合物构件或嵌入聚合物构件的多个段872。段是不连续的，在段之间有狭缝或间隙874，以允许植入物塌缩、扩张或以其他方式改变其形状。图中的间隙被夸大以显示聚合物可以如何拉伸。由于金属段之间的间隙，植入物能够弯曲，而不会在金属构件本身上施加不适当的应力或应变。金属段可以是连续的或者可以具有洞、孔或槽。植入物或金属在放入身体或关节过程中可能会暂时弯曲。金属可以提供用于附接到骨的骨接触表面。金属可以会让骨向内生长。也可存在这样的实施例，其中不存在不连续性、间隙或槽，使得金属构件在所有方向上连续，并且在内壁上具有一系列凹槽，并且可选地具有中心杆，使得股骨头必须是通过倒角和钻孔来制备以适合金属构件内的骨。

在一个方面，一种将植入物插入身体关节中的方法可以包括将聚合物-金属植入物插入关节空间中并且将植入物的形状从第一形状改变为第二形状以符合形成关节的至少一部分骨的形状。该方法可以包括使植入物返回到第一形状。该方法还可以包括在从初始形状改变为第一形状的步骤之前使植入物变形。这例如可以用于将植入物放置在关节中(例如通过关节镜或微创手术)。对于被构造成要放置在髋关节的股骨头上的植入物，变形可包括扩张植入物的至少一部分以配合在股骨头上。

本公开的各种实施例适用于身体中的任何关节，包括但不限于手、脚、手指和脚趾、踝、椎间盘(颈椎、胸椎、腰椎或骶骨)、椎间小面、髋、膝、肩和颞下颌关节。该装置可用于肩锁关节、踝关节、髁、肘关节、指关节、关节盂、髋关节、椎间盘、椎间关节、唇、半月板、掌骨关节、跖骨关节、髌骨、胫骨平台、趾关节、颞下颌关节、或腕关节。

本文描述的任何装置、特征、材料或方法可以与任何其他装置，特征、材料或方法组合。

图28示出了根据本公开的一个方面的具有梯度聚合物金属合金帽-杯式植入物的全髋软骨和关节置换系统。关节的两侧以及唇和囊组件都被更换。该系统可以包括股骨植入物650和髋臼构件652。在关节的两侧上的聚合物的承载表面被构造成匹配以提供光滑的、润滑的人造关节界面。润滑IPN聚合物642和润滑IPN聚合物645分别附接到具有多孔金属背衬的金属骨界面构件646、643，金属骨界面构件646、643又附接到股骨631和髋臼644。全置换系统还可包括以上横截面647a和下横截面647b示出的人造唇组件，所述人造唇组件可封闭润滑剂649。该系统还可以包括如上部横截面648a和下部横截面648b中所示的人造囊组件。唇或囊组件可以由具有润滑表面的任何坚固材料制成，以为关节提供支撑、稳定性和/或润滑性。可由本文描述或参考的IPN或半IPN中的任何一种制造唇或囊构件。

图29示出了具有类似于图29中描述的髋臼植入物的全髋关节软骨置换系统以及集成的唇/股骨装置的另一个实施例。股骨置换植入物662包括股骨接触部分以及以上部横截面648a和下部横截面619b示出的唇置换部分，其与股骨接触部分650接续，并临近地向髋臼边缘延伸。该系统可以包括髋臼构件。股骨和髋臼侧上的聚合物的承载表面被构造成匹配以提供光滑、润滑的人造关节界面。所述装置可以附接到具有多孔金属背衬的金属骨界面构件646、643，所述金属骨界面构件646、643又附接到股骨631和髋臼644。特征660可以帮助植入物附接到骨。特征可以是有助于将植入物放置或附接到关节中的任何结构，例如锥体、凹陷、凹槽、桩、柱、销、和金字塔状体。植入物可具有一个特征或可具有许多(2-5、多至10、多至100、多至1000或更多)特征。一个或多个特征可以存在于金属或其他骨界面构件的骨接触表面上以帮助将植入物(例如金属植入物)附接至骨。一个或多个特征可以存在于附接到IPN或半IPN的附接区的骨界面构件的表面或区域上。可以通过任何方式(例如螺钉、骨锚、缝合线和/或焊接聚合物铆钉)将所述唇植入物或者所述唇植入物的一部分固定到骨上。上领部654a和下领部654b也显示在横截面中。领部可以提供支撑或其他方式将唇部分保持在期望位置。领部可以扣在唇部分上。唇部分的端部也可以(或者替代地)与髋臼部分(在该视图中未示出)续接。

本文描述的任何植入物可以被构造成校正大小软骨缺陷。

示例

以下是根据本公开内容的用于合成磺化IPN的方法的一些示例性实施例。

实施例1

将聚醚聚氨酯片(2mm厚)在60℃下浸入以下溶液中达12小时：与非离子(电荷中性)单体溶液、5000ppm双丙烯酰胺交联剂、和1000ppm2-羟基-2-甲基苯丙酮光引发剂混合的10％丙烯酸(AA)。可以使用本文公开的任何非离子(电荷中性)单体。然后将样品在UV炉中光固化10分钟。然后将它们在37℃下浸入以下溶液中达12小时：在H2O中的40％AMPS、5000ppm双丙烯酰胺交联剂、和1000ppm2-羟基-2-甲基苯丙酮光引发剂。然后将样品在UV炉中光固化10分钟。然后将样品在盐水中洗涤并使用NaOH滴定器中和。

示例2

将聚醚聚氨酯片(2mm厚)在60℃下浸入以下溶液中达12小时：混合有非离子(电荷中性)单体溶液、5000ppm双丙烯酰胺交联剂、和1000ppm2-羟基-2-甲基苯丙酮光引发剂。然后将样品在UV炉中光固化10分钟。可以使用本文公开的任何非离子(电荷中性)单体。然后将它们在37℃下浸入以下溶液中达12小时：在H2O+5000ppm双丙烯酰胺交联剂中的40％AMPS和1000ppm2-羟基-2-甲基苯丙酮光引发剂。然后将它们置于玻璃之间并在UV炉中光固化10分钟。然后将样品在盐水中洗涤并使用NaOH滴定器中和。

示例3

将聚醚聚氨酯片(2mm厚)在60℃下浸泡在以下溶液中达12小时：不非离子(电荷中性)单体溶液、5000ppm双丙烯酰胺交联剂、和1000ppm2-羟基-2-甲基苯丙酮光引发剂。可以使用本文公开的任何不非离子(电荷中性)单体。然后将它们在UV炉中光固化10分钟。然后将它们在37℃下浸入以下溶液中达12小时：40％AMPS 10％AA 50％H2O(w/w)+5000ppm双丙烯酰胺交联剂和1000ppm2-羟基-2-甲基苯丙酮光引发剂。然后将它们在UV炉中光固化10分钟。然后将样品在盐水中洗涤并使用NaOH滴定器中和。

在特征结构或元件这里被描述为位于另一特征结构或元件“上”时，它可以直接位于另一特征结构或元件上，或者也可存在中介特征结构和/或元件。相比之下，在特征结构或元件被描述为“直接”位于另一特征结构或元件“上”时，不存在中介特征结构或元件。也将理解到在特征结构或元件被描述为“连接”、“附接”或“联接”到另一特征结构或元件时，它可以直接连接、附接或联接到另一特征结构或元件，或者可以存在中介特征结构或元件。相比之下，在特征结构或元件被描述为“直接连接”、“直接附接”或“直接联接”到另一特征结构或元件时，不存在中介特征结构或元件。虽然相对于一种实施方式描述或表示，如此描述或表示的特征结构和元件可适用于其他实施方式。本领域普通技术人员也将理解到结构或特征结构被描述为“相邻”另一特征结构布置可具有与相邻特征结构重叠或位于其下侧的部分。

这里使用的术语只出于描述特定实施方式的目的，而不打算限制本发明。例如，如这里使用，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非文中另外清楚指明。还将理解到此说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”表明所述特征结构、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他特征结构、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。如这里使用，术语“和/或”包括相关列举项目中的一个或多个的任何和所有组合，并可以缩写为“/”。

诸如“下方”、“下面”、“之下”、“上方”、“上面”等空间相对术语可在这里用于简便描述以描述一个元件或特征结构与附图所示的另一元件或特征结构的关系。应当理解到空间相对术语旨在包括该装置在使用或操作中的不同定向，除了附图所示的定向之外。例如，如果附图中的装置是倒置的，描述位于另一元件或特征结构“下方”或“之下”的元件也可以定向在另一元件或特征结构的“上方”。因此，示例性术语“下方”可包括上方和下方两种定向。该装置可通过其他方式定向(转动90度或位于其他定向上)，并且这里使用的空间相对描述也相应地得到解释。类似地，术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等在这里只用于说明目的，除非另外具体指明。

虽然术语“第一”和“第二”可以在这里用来描述不同的特征结构/元件，这些特征结构/元件不应该被这些术语限制，除非文中另外指明。这些术语可用来将一个特征结构/元件与另一特征结构/元件区分。因此，下面描述的第一特征结构/元件可以称为第二特征结构/元件，并且类似地，下面描述的第二特征结构/元件可以称为第一特征结构/元件，而不偏离本发明的教导。

如本文中在说明书和权利要求书中所使用的，包括如在实施例中所使用的，除非另有明确说明，否则即使该术语没有明确地出现，所有数字可以读成如同前面加了“大约”或“近似”。当描述幅度和/或位置以指示所描述的值和/或位置在合理预期范围内时，可以使用短语“约”或“近似”。例如，数值的值可以是记载的值(或值范围)的+/-0.1％、记载的值(或值范围)的+/-1％、或者记载的值(或值范围)的+/-2％、记载的值(或值范围)的+/-5％、记载的值(或值范围)的+/-10％等。本文所列举的任何数值范围旨在包括纳入其中的所有子范围。

尽管以上描述了各种说明性实施例，但是在不脱离如权利要求所述的本发明的范围的情况下，可以对各种实施例进行多种改变中的任何一种。例如，执行各种所述的方法步骤的顺序通常可以在替代实施例中改变，并且在其他替代实施例中，可以一起跳过一个或多个方法步骤。各种装置和系统实施例的可选特征可以包括在一些实施例中而不包括在其他实施例中。因此，前面的描述主要是为了示例的目的而提供的，不应当被解释为限制权利要求中所述的本发明的范围。

本文包括的示例和说明通过说明而非限制的方式示出了可以实践主题的具体实施例。如上所述，可以应用并从中导出其他实施例，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构和逻辑上的替换和改变。如果实际上披露的多于一个实施例，在本文中可以单独地或共同地通过术语“发明”来指出本发明主题的这些实施例，则仅仅是为了方便，而非将本申请的范围自愿地限制到任何单个发明或发明构思。因此，尽管本文已经说明和描述了具体的实施例，但是为了实现相同的目的而计划的任何布置都可以代替所示的具体实施例。本公开旨在覆盖各种实施例的任何和所有修改或变化。上述实施例的组合以及本文中未具体描述的其他实施例对于阅读以上描述的本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (113)

1.一种整形外科植入物，包括：

具有骨接触表面的骨界面构件；以及

具有承载表面和附接区的水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件，所述附接区附接至所述骨界面构件，所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件包括包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含亲水性非离子聚合物的第二聚合物网络、和包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，所述疏水热固性或热塑性聚合物具有多个聚合物段的子集，其中所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件在承载表面和附接区之间包括成分梯度，并且所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件通过以下方式形成：

（i） 使包含第一聚合物网络的聚合物组合物与亲水性非离子单体溶液接触；

（ii） 使亲水性非离子单体溶液聚合以在聚合物组合物中形成包含聚合的亲水性非离子聚合物的第二聚合物网络；

（iii） 使聚合物组合物与含有磺酸官能团的离子单体的溶液接触；以及

（iv） 使离子单体聚合以形成包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，

其中，所述第二聚合物网络和所述第三聚合物网络各自形成在所述疏水热固性或热塑性聚合物的聚合物段的相同子集内。

2.根据权利要求1所述的植入物，其中包含亲水性非离子聚合物的第二网络包括包含以下一种或多种的聚合单体：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和它们的组合。

3.根据权利要求2所述的植入物，其中包含非离子聚合物的所述第二聚合物网络包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯。

4.根据权利要求1所述的植入物，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括：（i）包含以下一种或多种的聚合单体：2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）、2-丙烯-1-磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸，或（ii）聚（茴香脑磺酸）。

5.根据权利要求4所述的植入物，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）。

6.根据权利要求4所述的植入物，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的丙烯酸和乙烯基磺酸。

7.根据权利要求1所述的植入物，其中包含非离子聚合物的第二聚合物网络包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯，并且包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）和丙烯酸。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中相对于所述第三聚合物网络的官能团总数，包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包含1％至100％的磺酸基团。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述承载表面具有小于0.1的摩擦系数。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述承载表面具有小于0.01的摩擦系数。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述承载表面具有小于0.005的摩擦系数。

13.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述成分梯度形成刚度梯度。

14.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述第二聚合物网络或第二聚合物网络和第三聚合物网络从所述植入物的第一部分到所述植入物的第二部分形成组分和水合梯度。

15.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述骨界面构件包括金属。

16.根据权利要求15所述的植入物，其中所述金属包括多孔金属。

17.根据权利要求16所述的植入物，其中所述附接区通过骨接合剂附接到所述骨界面构件的多孔金属。

18.根据权利要求16所述的植入物，其中所述附接区通过相互交叉附接到所述骨界面构件的多孔金属。

19.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述骨界面构件包括陶瓷或聚合物。

20.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述整形外科植入物的至少一部分被构造成在植入物放置在关节中期间改变形状。

21.根据权利要求中1-7任一项所述的植入物，其中所述植入物的至少一部分被构造成在植入物放置在关节中期间暂时变形。

22.根据权利要求中1-7任一项所述的植入物，其中通过粘合剂形成所述附接区与所述骨界面构件的附接。

23.根据权利要求中1-7任一项所述的植入物，其中包含离子聚合物第三聚合物网络的第三聚合物网络包含固定电荷。

24.根据权利要求21所述的植入物，其中所述离子聚合物相对于其他官能团包含大部分磺酸基团。

25.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述植入物的形状选自包括帽、杯、塞、蘑菇体、圆柱体、贴片和茎部的组。

26.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述植入物适于配合肩锁关节、踝关节、髁、肘关节、手指关节、关节盂、髋关节、椎间盘、椎间关节突关节、半月板、掌骨关节、跖骨关节、髌骨、胫骨平台、趾关节、颞下颌关节或腕关节及其任何部分。

27.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，其中所述第一聚合物网络包含聚氨酯。

28.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，所述植入物还包括：所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件内的添加剂，所述添加剂包括以下一种或多种：类固醇、抗炎剂、抗氧化剂、抗生素和抗微生物剂。

29.根据权利要求1-7中任一项所述的植入物，还包括位于所述附接区和所述承载表面之间的粘合剂梯度，所述粘合剂梯度在所述附接区处具有最高粘合剂浓度。

30.根据权利要求29所述的植入物，其中所述粘合剂梯度包含聚合的骨接合剂。

31.根据权利要求29所述的植入物，其中所述粘合剂梯度包括双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物包括基于双甲基丙烯酸尿烷酯的多个第一聚合物区域和基于甲基丙烯酸甲酯的多个第二聚合物区域。

32.根据权利要求31所述的植入物，其中第一聚合物区域中的共聚物含量为60％-99％w/w，第二聚合物区域中的含量为1％-40％w /w。

33.根据权利要求31所述的植入物，其中第一聚合物区域中的共聚物含量60％-80％w/w，第二聚合物区域中的共聚物含量20％-40％w/w。

34.根据权利要求31所述的植入物，其中基于双甲基丙烯酸尿烷酯的第一聚合物区域包含基于聚（四甲基）乙二醇的软段，所述软段具有100Da至5000Da之间的分子量。

35.根据权利要求31所述的植入物，其中所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物限定30MPa至2000MPa之间的压缩模量。

36.根据权利要求31所述的植入物，其中所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物限定30MPa至2000MPa之间的拉伸模量。

37.根据权利要求31所述的植入物，其中所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物限定25％至200％之间的失效应变。

38.一种组合物，包含：

水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件，所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件包括含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含亲水性非离子聚合物的第二聚合物网络、包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，所述疏水热固性或热塑性聚合物具有多个聚合物段的子集，所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件在第一表面与第二表面之间包括成分梯度，并且所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件通过以下方式形成：

（i） 使包含第一聚合物网络的聚合物组合物与亲水性非离子单体溶液接触；

（ii） 使亲水性非离子单体溶液聚合以在聚合物组合物中形成包含聚合的亲水性非离子聚合物的第二聚合物网络；

（iii） 使聚合物组合物与含有磺酸官能团的离子单体的溶液接触；以及

（iv） 使离子单体聚合以形成包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，

其中，所述第二聚合物网络和所述第三聚合物网络各自形成在所述疏水热固性或热塑性聚合物的聚合物段的相同子集内。

39.根据权利要求38所述的组合物，其中所述第一表面包括润滑表面。

40.根据权利要求39所述的组合物，其中所述润滑表面具有小于0.1的摩擦系数。

41.根据权利要求39所述的组合物，其中所述润滑表面具有小于0.01的摩擦系数。

42.根据权利要求39所述的组合物，其中所述润滑表面具有小于0.005的摩擦系数。

43.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其中亲水性包含非离子聚合物的第二网络包括包含以下一种或多种的聚合单体：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及其组合。

44.根据权利要求43所述的组合物，其中包含非离子聚合物的第二聚合物网络包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯。

45.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括：（i）包含以下一种或多种的聚合单体：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）、2-丙烯-1-磺酸、2-甲基-2-丙烯-1-磺酸、乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸；或（ii）聚（茴香脑磺酸）。

46.根据权利要求45所述的组合物，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）。

47.根据权利要求38-40中任一项所述的组合物，其中包含非离子聚合物的第二聚合物网络包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯，包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）。

48.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）和丙烯酸。

49.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其中所述第一聚合物网络包含聚氨酯。

50.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其中相对于所述第三聚合物网络的官能团总数，包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包含1％至100％的磺酸基团。

51.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其中所述成分梯度形成刚度梯度。

52.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其中所述第二聚合物网络或第二聚合物网络和第三聚合物网络从所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件的第一部分到所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件的第二部分形成水合梯度。

53.根据权利要求38-42中任一项所述的组合物，其适于用作轴承。

54.一种在聚合物组合物中形成互穿聚合物网络（IPN）的方法，包括：

使包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络的聚合物组合物与亲水性非离子单体溶液接触，所述疏水热固性或热塑性聚合物具有多个聚合物段的子集；

使亲水性非离子单体聚合以在聚合物组合物中形成包含聚合的亲水性非离子单体的第二聚合物网络；

使聚合物组合物与含有磺酸官能团的离子单体的溶液接触；以及

使离子单体聚合以在聚合物组合物中形成包含聚合的离子单体的第三聚合物网络，其中所述第二聚合物网络和所述第三聚合物网络各自形成在所述疏水热固性或热塑性聚合物的聚合物段的相同子集内。

55.根据权利要求54所述的方法，其中所述亲水性非离子单体包括以下一种或多种：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及其组合。

56.根据权利要求54或55所述的方法，其中所述亲水性非离子单体包含甲基丙烯酸羟乙酯。

57.根据权利要求54或55所述的方法，其中含有磺酸基团的离子单体包括：（i）包含以下一种或多种的聚合单体：2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸（AMPS）、乙烯基磺酸、和苯乙烯磺酸，或（ii）聚（茴香脑磺酸）。

58.根据权利要求54或55所述的方法，其中含有磺酸基团的离子单体包括聚合的2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）。

59.根据权利要求54或55所述的方法，其中所述亲水性非离子单体包括甲基丙烯酸羟乙酯，包含磺酸基团的离子单体包括2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）。

60.根据权利要求54或55所述的方法，其中含有磺酸基团的离子聚合物包括2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）和丙烯酸。

61.根据权利要求54或55所述的方法，其中相对于所述第三聚合物网络的官能团总数，含有磺酸基团的聚合离子聚合物包含1％至100％的磺酸基团。

62.根据权利要求54或55所述的方法，其中所述第一聚合物网络包含聚氨酯。

63.根据权利要求54或55所述的方法，还包括：向所述非离子单体提供光引发剂，并使所述光引发剂与所述非离子单体聚合以使所述第二聚合物网络交联。

64.根据权利要求54或55所述的方法，还包括：向所述离子单体提供光引发剂，并使所述光引发剂与所述离子单体聚合以使所述第三聚合物网络交联。

65.根据权利要求54或55所述的方法，其中所述聚合物组合物包括承载表面和适于附接到具有骨接触表面的骨界面构件的附接区。

66.根据权利要求65所述的方法，还包括：在所述承载表面和所述附接区之间形成成分梯度。

67.根据权利要求66所述的方法，其中所述成分梯度形成刚度梯度。

68.根据权利要求66所述的方法，其中所述第二聚合物网络或第二聚合物网络和所述第三聚合物网络在所述承载表面和所述附接区之间形成水合梯度。

69.根据权利要求66所述的方法，其中所述成分梯度包括粘合剂梯度，所述粘合剂梯度在所述附接区处具有最高粘合剂浓度。

70.根据权利要求69所述的方法，其中所述粘合剂梯度通过在所述聚合物组合物内聚合骨接合剂而形成。

71.根据权利要求70所述的方法，其中所述粘合剂梯度包括双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物，所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物包括基于双甲基丙烯酸尿烷酯的多个第一聚合物区域和基于甲基丙烯酸甲酯的多个第二聚合物区域。

72.根据权利要求65所述的方法，其中所述骨界面构件包括金属。

73.根据权利要求72所述的方法，其中所述金属包括多孔金属。

74.根据权利要求65所述的方法，其中所述骨界面构件包括陶瓷或聚合物。

75.根据权利要求65所述的方法，还包括：使用粘合剂形成所述附接区与所述骨界面构件的附接。

76.根据权利要求54或55所述的方法，还包括：将所述聚合物组合物成形或形成为期望的形状。

77.根据权利要求76所述的方法，其中所述期望的形状选自包括帽、杯、塞、蘑菇体、圆柱体、贴片和茎部的组。

78.根据权利要求76所述的方法，其中，所述期望的形状适于配合肩锁关节、踝关节、髁、肘关节、指关节、关节盂、髋关节、椎间盘、椎间关节突关节、唇、半月板、掌骨关节、跖骨关节、髌骨、胫骨平台、趾关节、颞下颌关节或腕关节及其任何部分。

79.根据权利要求54或55所述的方法，还包括：向所述聚合物组合物添加添加剂，所述添加剂包含：类固醇、抗炎剂、抗氧化剂、抗生素和抗微生物剂中的一种或多种。

80.一种植入物产品，包括：

根据权利要求1至7中任一项所述的整形外科植入物；和

粘合剂套件。

81.根据权利要求80所述的植入物产品，其中所述粘合剂套件包括：

包含第一混合物的第一容器，所述第一混合物包含双甲基丙烯酸尿烷酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体中的至少一种；光引发剂和热引发剂中的至少一种；和抑制剂；

包含第二混合物的第二容器，所述第二混合物包含双甲基丙烯酸尿烷酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体中的至少一种；和促进剂；和

使用说明；

其中所述第一容器和所述第二容器中的至少一个包含双甲基丙烯酸尿烷酯单体，并且所述第一容器和所述第二容器中的至少一个包含甲基丙烯酸甲酯单体。

82.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述第一容器和所述第二容器都包含双甲基丙烯酸尿烷酯单体和甲基丙烯酸甲酯单体。

83.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述第二容器还包含抑制剂。

84.根据权利要求81所述的植入物产品，还包括聚（甲基丙烯酸甲酯）。

85.根据权利要求81所述的植入物产品，还包括含有聚（甲基丙烯酸甲酯）粉末的第三容器。

86.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述第一混合物、所述第二混合物和所述聚甲基丙烯酸甲酯限定组分重量，并且所述聚甲基丙烯酸甲酯粉末的重量包含1％至70％的组分重量。

87.根据权利要求81所述的植入物产品，还包括聚苯乙烯。

88.根据权利要求81所述的植入物产品，还包括光引发剂和热引发剂。

89.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述第一容器包括位于注射器中的第一腔室，并且所述第二容器包括位于所述注射器中的第二腔室，其中所述注射器被构造成将所述第一混合物与所述第二混合物组合以形成粘合剂混合物。

90.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述第一容器和所述第二容器各自包含60％w/w至80％w/w的双甲基丙烯酸尿烷酯单体。

91.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述第一容器和所述第二容器各自包含20％w/w至40％w/w的甲基丙烯酸甲酯。

92.根据权利要求81所述的植入物产品，其中至少一种引发剂包括包含0％w/w至1％w/w之间的樟脑醌的光引发剂。

93.根据权利要求81所述的植入物产品，其中至少一种引发剂包括包含0％w/w至1％w/w之间的过氧化苯甲酰的热引发剂。

94.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述促进剂包含0％w/w至1％w/w之间的N,N-二甲基-对甲苯胺。

95.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述抑制剂包含0％w/w至0.1％w/w之间的氢醌。

96.根据权利要求81所述的植入物产品，还包括配置成防止感染的添加剂。

97.根据权利要求81所述的植入物产品，还包含抗生素。

98.根据权利要求81所述的植入物产品，还包括不透射线材料。

99.根据权利要求81所述的植入物产品，其中所述第一混合物限定1Pa.s与5000Pa.s之间的粘度。

100.一种将整形外科植入物附接在人体内的方法，包括：

提供具有承载表面和附接区的水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件，所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件包括包含疏水热固性或热塑性聚合物的第一聚合物网络、包含亲水性非离子聚合物的第二聚合物网络、和包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，所述疏水热固性或热塑性聚合物具有多个聚合物段的子集，其中所述水溶胀性、水渗透性互穿聚合物网络（IPN）或半IPN构件通过以下方式形成：

（i） 使包含第一聚合物网络的聚合物组合物与亲水性非离子单体溶液接触；

（ii） 使亲水性非离子单体溶液聚合以在聚合物组合物中形成包含聚合的亲水性非离子聚合物的第二聚合物网络；

（iii） 使聚合物组合物与含有磺酸官能团的离子单体的溶液接触；以及

（iv） 使离子单体聚合以形成包含含有磺酸官能团的离子聚合物的第三聚合物网络，

其中，所述第二聚合物网络和所述第三聚合物网络各自形成在所述疏水热固性或热塑性聚合物的聚合物段的相同子集内；

向附接区提供骨接合剂组合物；和

固化所述骨接合剂组合物以将所述附接区附接到人体内的骨表面或者与人体内的骨表面接合的整形外科植入物的一部分。

101.根据权利要求100所述的方法，其中包含亲水性非离子聚合物的第二网络包括包含以下一种或多种的聚合单体：二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、乙烯醇、丙烯酸甲酯、羟乙基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺及其组合。

102.根据权利要求100所述的方法，其中包含亲水性非离子聚合物的所述第二聚合物网络包括聚合的甲基丙烯酸羟乙酯。

103.根据权利要求100-102中任一项所述的方法，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括：（i）包含以下一种或多种的聚合单体：2-丙烯酰胺基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）、乙烯基磺酸和苯乙烯磺酸，或（ii）聚（茴香脑磺酸）。

104.根据权利要求100-102中任一项所述的方法，其中包含含有磺酸基团的离子聚合物的第三聚合物网络包括聚合的2-丙烯酰氨基2-甲基丙烷磺酸（AMPS）。

105.根据权利要求100-102中任一项所述的方法，还包括：在所述附接区与所述承载表面之间形成粘合剂梯度，当固化所述骨接合剂时，所述粘合剂梯度在所述附接区具有最高粘合剂浓度。

106.根据权利要求100-102中任一项所述的方法，其中通过向所述骨接合剂组合物提供光源来固化所述骨接合剂组合物。

107.根据权利要求105所述的方法，其中所述粘合剂梯度包含双甲基丙烯酸尿烷酯 -甲基丙烯酸甲酯共聚物，所述共聚物包含基于双甲基丙烯酸尿烷酯的多个第一聚合物区域和基于甲基丙烯酸甲酯的多个第二聚合物区域。

108.根据权利要求107所述的方法，其中第一聚合物区域中的共聚物含量为60％-99％w/w，第二聚合物区域中的共聚物含量为1％-40％w/w。

109.根据权利要求107所述的方法，其中第一聚合物区域中的共聚物含量为60％-80％w/w，并且第二聚合物区域中的共聚物含量为20％-40％w/w。

110.根据权利要求107所述的方法，其中第一聚合物区域包含基于聚（四甲基）乙二醇的软段，所述软段具有100Da至5000Da之间的分子量。

111.根据权利要求107所述的方法，其中所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物限定30MPa至2000MPa之间的压缩模量。

112.根据权利要求107所述的方法，其中所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物限定30MPa至2000MPa之间的拉伸模量。

113.根据权利要求107所述的方法，其中所述双甲基丙烯酸尿烷酯-甲基丙烯酸甲酯共聚物限定在25％与200％之间的失效应变。

Images