ES2263112T3 - Dispositivos implantables reforzados. - Google Patents
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Abstract
Una composición biodegradable, biocompatible, adecuada para el uso en dispositivos médicos implantables, que comprende: un polímero biodegradable, biocompatible, una cera biodegradable, biocompatible: y más del 30 por ciento en peso de un material inorgánico de carga.
Description
Dispositivo implantables reforzados.
La presente invención se refiere a materiales
biodegradables, biocompatibles, reforzados, adecuados para su
utilización en la fabricación de dispositivos médicos implantables
(IMD) y dispositivos médicos implantables biodegradables
fabricados, al menos en parte, con tales materiales.
Los dispositivos médicos implantables (IMD) se
han usado ampliamente desde hace más de 40 años en distintas
aplicaciones quirúrgicas. Por ejemplo, en las operaciones de
fijación de fracturas, los IMD se utilizan para solucionar
fracturas óseas uniendo una barra o placa o celda de refuerzo a un
hueso fracturado de manera que los extremos rotos se puedan
estabilizar para promover la fusión y la curación consecuente. En el
área de la medicina deportiva, los IMD se utilizan para reparar y
agrandar tejidos blandos, tales como el reemplazo del ligamento
cruzado anterior (ACL). Los IMD, tales como tornillos, se usan para
fijar autos injertos, injertos alogénicos, injertos heterólogos o
fragmentos de hueso a la estructura ósea de un paciente. En el caso
del procedimiento ACL, el ACL desgarrado se reemplaza insertando un
IMD en forma de un tornillo de interferencia en un túnel en el
hueso para asegurar un extremo de un injerto de reemplazo en su
lugar.
A menudo se han utilizado implantes metálicos
debido a su rigidez y resistencia elevadas. Sin embargo, varios
temas permanecen pendientes. Los implantes metálicos, que son mucho
más rígidos que el hueso, se convierten en el miembro principal de
soporte de cargas con lo cual protegen al hueso de los esfuerzos, lo
que produce una protección de esfuerzos indeseable. A menudo es
necesario efectuar un segundo procedimiento quirúrgico para
eliminar implantes metálicos después de que se hayan sanado los
tejidos óseos.
El uso de materiales biodegradables, materiales
que se degradan en el cuerpo y que a continuación son absorbidos o
bien excretados del cuerpo, tiene el potencial de eliminar la
necesidad de una segunda operación y ayudar a aliviar los efectos
negativos de la protección de esfuerzos. Se han usado como IMD
materiales poliméricos biodegradables en forma de espigas, barras,
anclajes, tornillos, grapas y sujetadores en una variedad de
aplicaciones médicas. Sin embargo, la rigidez y la resistencia
relativamente bajas de los dispositivos biodegradables, en
comparación con los implantes metálicos, ha limitado su utilización
a las aplicaciones de soporte de cargas bajas o a las aplicaciones
que no tienen soporte de cargas.
Se han utilizado cargas inorgánicos como
refuerzo para mejorar las propiedades mecánicas de los materiales
poliméricos biodegradables. Se estudiaron los homopolímeros y
copolímeros de los ácidos L-láctico,
DL-láctico y glicólico reforzados con fosfato
tricálcico que varía de 0 a 40 por ciento en peso. Típicamente, los
compuestos de esta naturaleza exhiben una rigidez incrementada, pero
son frágiles de manera característica.
En la patente norteamericana número 6.165.486
(de Marra et al.), se incorporaron gránulos de hidroxiapatito
(HA) en mezclas de poli(caprolactona) y ácido
poli(D,L-láctico-co-glicólico)
para reemplazar, agrandar o servir como sustituto de tejidos duros
tales como hueso. Marra enseña que se puede incorporar HA, en el
rango de aproximadamente 0 a 25 por ciento en peso, en la
composición. Marra también establece, "Si el tejido que se va a
reemplazar, agrandar o sustituir o el dispositivo que está siendo
formado no se beneficia de la incorporación de un componente
mineralizado, es aconsejable omitir sustancialmente el
hidroxiapatito de la mezcla. Esto es debido a que la incorporación
de hidroxiapatito produce un dispositivo más "frágil". Es
deseable una cantidad mínima, o nula, de hidroxiapatito cuando las
características de fragilidad hacen que el dispositivo ó artículo
sea menos útil, por ejemplo, suturas, anclajes, sistemas de fijación
tales como suturas, anclajes de sutura, grapas, puntas quirúrgicas,
clips, placas y tornillos. También es aconsejable evitar las grandes
concentraciones (es decir, por encima del 10 por ciento en peso) de
hidroxiapatito en las aplicaciones de tejido blando, tales como el
tejido utilizado para sustituir o agrandar el tejido del
pecho".
Debido a la fragilidad inherente y a la baja
resistencia de estos materiales, a menudo se han utilizado polímeros
biodegradables reforzados con cargas cerámicos en aplicaciones sin
soporte de cargas o bajo soporte de cargas, tales como cargas o
cemento de huesos.
El documento
EP-A-0 714 666 (Ethicon, Inc.)
muestra un compuesto biocompatible que comprende (a) una primera
fase absorbente que comprende un polímero formado de monómeros
alifáticos de lactona seleccionados de entre glicolido, lactido (l,
d, dl, meso), p-diaxonona, carbonato trimetileno,
epsilon-caprolactona,
delta-valerolactona,
beta-butirolactona,
epsilon-decalactona,
2,5-dicetomorfoline, pivalolactona, alfa,
alfa-dietilpropiolactona, carbonato de etileno,
oxalato de etileno,
3-metil-1,4-dioxan-2,5-diona,
3,3-dietil-1,4-dioxan-2,5-diona,
gamma-butirolactona,
1,4-dioxepan-2-ona,
1,5-dioxepan-2-ona,
1,4-dioxan-2-ona,
6,8-dioxabiciclooctano-7-ona,
y copolímeros y mezclas de los mismos, y (b) una segunda fase
absorbente que comprende un tejido duro osteoconductor u
osteoinductivo que contiene calcio, compuesto en polvo no fibroso
que comprende un material que tiene la fórmula:
M^{2+}{}_{10-n} \
N^{1+}{}_{2n} \ (ZO_{4}{}^{3-})_{6} \ m \
Y^{x-}
\newpage
en la cual n = 1 - 10 y m = 2,
cuando x = 1 y/o m = 1 cuando x = 2, M y N son metales
alcalinotérreos o álcalis (preferiblemente, calcio, magnesio,
sodio, cinc o potasio), ZO_{4} es un radical ácido en el que Z es
preferiblemente, fósforo, arsénico, vanadio, sulfuro o silicio, o
está sustituido en su totalidad o en parte por carbonato
(CO_{3}^{2-}), e Y es un anión (preferiblemente, un halogenuro,
hidróxido o
carbonato).
El documento
US-A-5 955 529 (Imai et al)
muestra un material biodegradable que comprende como componentes
esenciales un polímero (A) basado en ácido láctico que consiste en
unidades estructurales (a) derivadas de componentes del ácido
láctico y de unidades estructurales de poliéster (b) derivadas de
los componentes del ácido dicarboxílico y componentes dioles,
siendo la relación en pesos de (a/b) de 98/2 a 20/80, y un compuesto
(B) en base a fosfato cálcico, en el que la relación en pesos de
(A/B) es de 99/1 a 30/70. En otras ciertas realizaciones, el
material biodegradable comprende, en lugar del compuesto (B), un
glicol de polietileno y/o
poli(N-vinilpirrolidona) (C), en el que la
relación en peso de (A)/(C) es de 95/5 a 50/50. En otras ciertas
realizaciones del material biodegradable comprende un compuesto (B)
en base a fosfato cálcico, así como glicol de polietileno y/o
poli(N-vinilpirrolidona) (C), en el que la
relación en peso de (A)/(B) + (C) es de 99/1 a 50/50.
En otro aspecto de los procedimientos médicos,
el movimiento de una superficie de un dispositivo implantable con
respecto al tejido es importante para reducir daños al material de
la superficie así como al tejido. El daño al tejido como resultado
de esta fricción por roce de tejido produce inflamación y dolor al
paciente y conduce a un tiempo de recuperación más largo. La
elevada fricción entre el material de la superficie y la sangre
puede producir coágulos y la oclusión subsiguiente de un vaso
sanguíneo. La fricción también puede dañar el material, con lo cual
lo hace inefectivo o acorta su vida útil.
En resumen, la fragilidad inherente y la elevada
rigidez de los sistemas compuestos biodegradables conocidos hasta
la fecha han limitado su utilidad en las aplicaciones de ciertos
IMD. Además, existe una necesidad de procedimientos para reducir el
roce del dispositivo en compuestos biodegradables IMD al mismo
tiempo que se mantiene la naturaleza degradable de los
dispositivos.
La presente invención se refiere a composiciones
biodegradables, reforzadas, biocompatibles, adecuadas para su uso
en dispositivos médicos implantables y en dispositivos médicos
fabricados, al menos en parte, de composiciones de este tipo, en
los que las composiciones comprenden un polímero biocompatible,
biodegradable; una cera biocompatible, biodegradable; y más del 30
por ciento en peso de un material de carga inorgánica. Los
dispositivos de acuerdo con la presente invención contienen niveles
relativamente altos de material de carga en comparación con los
dispositivos convencionales y poseen propiedades tales como buen
alargamiento a la rotura, es decir, son flexibles y son no
frágiles, y tienen alta lubricidad.
La figura 1 es una curva de tensión -
deformación de los ensayos de tracción de cuatro materiales
diferentes.
La figura 2 es un dispositivo médico de la
presente invención.
La presente invención se refiere a composiciones
de compuestos poliméricos biodegradables, biocompatibles, que
poseen un alargamiento a la rotura mejorado y una fricción
superficial más baja. Además del polímero biodegradable,
biocompatible adecuado para su uso en dispositivos médicos, las
composiciones comprenden un componente de cera polimérico y más del
aproximadamente 30 por ciento en peso de un material de carga
inorgánica utilizado con el propósito de proporcionar propiedades
de refuerzo a los materiales cuando se utilizan en la fabricación
de dispositivos médicos. La invención también se refiere a
dispositivos médicos implantables que están fabricados, al menos en
parte, de tales composiciones y que poseen propiedades tales como
buen alargamiento a la rotura, es decir, son flexibles y no son
frágiles, y alta lubricidad.
Los dispositivos médicos implantables en los que
pueden ser útiles las composiciones de la presente invención
incluyen, pero no están limitados a, placas de fijación de huesos
maxilofaciales absorbibles, tornillos absorbibles de huesos y otros
dispositivos de fijación, clips quirúrgicos absorbibles y grapas,
dispositivos absorbibles con articulaciones vivas, y barras y
tornillos absorbibles de fijación de huesos. También existe
potencial en aplicaciones en las que dos superficies articulantes
se llevan una junto a la otra y precisan una cierta lubricidad, tal
como construcciones de remaches/espigas y manguitos expandibles o
dispositivos de collarín.
Con el fin de poseer propiedades de volumen
adecuadas para su proceso en dispositivos médicos, los materiales
compuestos preferiblemente comprenden una fase polimérica
biodegradable, estando dispersados la carga inorgánica y los
componentes de cera biodegradable sustancialmente homogéneamente en
su conjunto. Los componentes individuales se pueden mezclar unos
con los otros de manera que la carga y la cera se encuentren
dispersados homogéneamente en la fase polimérica. A continuación,
tales mezclas pueden ser procesadas adicionalmente por
procedimientos estándar de producción de compuestos, por ejemplo,
extrusión o producción de compuestos por lotes, seguido por
troceado del material de los compuestos para formar pastillas y
similares de la mezcla homogénea. A continuación, las pastillas se
pueden utilizar para preparar dispositivos médicos de acuerdo con la
invención, por ejemplo por extrusión o por moldeo por compresión.
Alternativamente, los componentes individuales se pueden añadir
directamente a los aparatos de formación de compuestos y de
moldeado, por ejemplo, un extrusor que tiene la configuración
adecuada de tornillo de mezcla para mezclar homogéneamente los
componentes en el cañón de extrusión, disponiendo el extrusor del
troquel adecuado para formar dispositivos médicos de acuerdo con la
invención. Una vez que haya conseguido los beneficios de esta
exposición, un especialista en la técnica podrá seleccionar los
parámetros adecuados y el aparato específico requerido para la
mezcla particular de componentes y el dispositivo médico que se
está
fabricando.
fabricando.
La fase polimérica continua comprende un
polímero biodegradable, biocompatible, de alto peso molecular. Los
polímeros de alto peso molecular que se definen en la presente
memoria descriptiva comprenden polímeros con una viscosidad
inherente (IV) mayor de 2,0 dl/g cuando se mide en cloroformo a
25ºC. Con el término biodegradable se quiere decir que el polímero
puede ser degradado o roto de otra manera en el cuerpo, de forma que
los componentes del polímero degradado puedan ser absorbidos o
expulsados del cuerpo de otra manera.
Ejemplos de polímeros biodegradables,
biocompatibles adecuados que se podrían usar de acuerdo con la
presente invención incluyen, sin limitación, polímeros
seleccionados del grupo que comprende poliesteres alifáticos,
poli(aminoácidos), copoli(éter-ester),
oxalatos de polialquilenos, poliamidas, poli(etilen glicol),
poli(iminocarbonatos), poliortoesteres, polioxaesteres,
poliamidoesteres, polioxaesteres que contienen grupos amino,
poli(anhídridos), polifosfacenos, biopolímeros y copolímeros
y mezclas de los mismos.
Poliesteres alifáticos útiles de acuerdo con la
presente invención incluyen, pero no están limitados a,
homopolímeros y copolímeros de lactidas (que incluyen ácido
láctico, D-, L- y mesolactida), glicolido (incluyendo ácido
glicólico), epsilon-caprolactona,
para-dioxanona
(1,4-dioxan-2-ona),
carbonato trimetileno
(1,3-dioxan-2-ona),
derivados alcalinos de carbonato trimetileno, poliesteres
monoglicéridos y mezclas polímeras de los mismos.
Los polímeros preferentes utilizados en la
invención comprenden homopolímeros de lactida (PLA) y homopolímeros
de glicolido (PGA). Más preferentes son los copolímeros de PLA y PGA
(PLGA), comprendiendo tales copolímeros aproximadamente de 80 a
aproximadamente 95 por ciento molar de PLA.
El componente de cera de la presente invención
es un polímero biodegradable, biocompatible, de bajo peso molecular
con un bajo coeficiente de fricción. Los polímeros de bajo peso
molecular que se definen en la presente memoria descriptiva y a
continuación comprenden polímeros con una Viscosidad inherente (IV)
menor de 0,7 dl/g cuando se mide en cloroformo a 25ºC.
Preferiblemente, la IV se encuentra entre 0,3 y 0,5 dl/g cuando se
mide en cloroformo a 25ºC. Para los propósitos de esta invención,
se define una cera como un polímero que es sólido a la temperatura
ambiente, tiene un punto de fusión relativamente bajo, por ejemplo,
preferiblemente inferior a 100ºC, que es deslizante y plástico y
que es fluido cuando se funde.
Ejemplos de ceras biodegradables, biocompatibles
adecuadas que se pueden utilizar incluyen, sin limitación,
polímeros de bajo peso molecular seleccionados del grupo que
comprende poliesteres alifáticos, poli(aminoácidos),
copoli-(eter-esteres), oxalatos polialquilenos,
poliamidas, poli(etilen glicol),
poli(iminocarbonatos), poliortoesteres, polioxaesteres,
poliamidoesteres, polioxaesteres que contienen grupos amino,
poli(anhídridos), polifosfacenos, biopolímeros y copolímeros
y mezclas de los mismos.
Los poliesteres alifáticos que se pueden
convertir en una cera, como se define en la presente memoria
descriptiva, incluyen, pero no están limitados a, homopolímeros y
copolímeros de lactida (incluyendo ácido láctico, lactida
D-,
L- y meso), glicolido (incluyendo ácido glicólico), \varepsilon-caprolactona, para-dioxanona (1,4-dioxan-2-ona), carbonato trimetileno (1,3-dioxan-2-ona), derivados alcalinos del carbonato trimetileno, poliesteres monoglicéridos y mezclas de los mismos.
L- y meso), glicolido (incluyendo ácido glicólico), \varepsilon-caprolactona, para-dioxanona (1,4-dioxan-2-ona), carbonato trimetileno (1,3-dioxan-2-ona), derivados alcalinos del carbonato trimetileno, poliesteres monoglicéridos y mezclas de los mismos.
Por ejemplo, los materiales poliesteres
monoglicéridos (MGPE) adecuados para esta invención incluyen ceras
de poliéster alifático biodegradable, biocompatible hechos por la
policondensación de glicéridos de monoalcanol y ácidos
dicarboxílicos comunes. Estos MGPE tienen una columna de poliéster
alifático con grupos esteres ácidos grasos colgantes y presentan
unos puntos de fusión relativamente bajos (T_{m} < 100ºC).
Ceras preferidas preferiblemente tienen un punto de fusión menor de
aproximadamente 80ºC, más preferiblemente de, aproximadamente, 45ºC
a
60ºC.
60ºC.
Entre los materiales de ceras preferentes se
encuentran los copolímeros de lactida (PLA) y glicolido (PGA)
(PLGA); epsilon-caprolactona (PCL) y lactida (PCLA);
y epsilon-caprolactona y
para-dioxanona (PDO) (PCDO). Un material de cera
preferente es un copolímero 95 por ciento molar de PCL y
aproximadamente 5 por ciento molar de PDO (95/5 PCDO).
El material de cera más preferente comprende un
copolímero de epsilon-caprolactona y glicolido. Esta
familia de polímeros se muestra más completamente en la patente
norteamericana número 4.994.074. Más preferentes son los polímeros
que comprenden, aproximadamente, 90 por ciento molar de
epsilon-caprolactona (PCL) y el 10 por cientomolar
de glicolido (PGA) (90/10 PCGA).
\newpage
Las cargas inorgánicas biodegradables,
biocompatibles de la actual invención pueden ser polvos finos de
compuestos cerámicos que comprenden fosfato mono, di, tri,
\alpha-tri, \beta-tri, y
tetracálcico, hidroxiapatito, fluorapatito, sulfatos cálcicos,
fluoruros cálcicos, óxidos de calcio, carbonatos cálcicos, fosfatos
de magnesio y calcio, biovidrios o mezclas de los mismos.
Como se ha indicado más arriba, los materiales
compuestos de esta invención se pueden procesar por fusión por
numerosos procedimientos para preparar una amplia disposición de
dispositivos útiles. Las composiciones pueden ser moldeadas por
inyección o por compresión para producir dispositivos médicos
implantables para distintas aplicaciones quirúrgicas. Ejemplos de
tales dispositivos incluyen barras, placas o celdas de refuerzo
utilizadas para ayudar en la estabilización de huesos fracturados.
Los dispositivos también incluyen dispositivos de fijación, por
ejemplo, tornillos, espigas y anclas, y manguitos de expansión o
dispositivos de collarín, todos ellos utilizados para reparar y/o
agrandar tejidos blandos o para fijar auto injertos, injertos
alogénicos, injertos heterólogos, o fragmentos de huesos a la
estructura del hueso de un paciente.
La figura 2 es un dispositivo médico ejemplar
formado usando la composición de la presente invención. El
dispositivo es un anclaje de ligamento de injerto. El diseño de los
componentes de anclaje se muestra en la solicitud de patente
norteamericana número 09/966766, titulada "Anclaje de Ligamento de
Injerto y procedimiento para unir un ligamento de anclaje a un
hueso", presentada el 28 de septiembre de 2001 y publicada como
el documento US-A-2002/0072797. El
anclaje comprende una vaina 400 que se puede expandir radialmente y
un elemento 700 de expansión de la vaina. Otros dispositivos en los
que se pueden utilizar composiciones de la presente invención serán
fácilmente evidentes a aquellos especialistas en la técnica una vez
que tengan el beneficio de esta exposición.
Distintos agentes bioactivos, tales como
proteínas (incluyendo péptidos de cadena corta), agentes de
crecimiento, agentes quemostáticos, y agentes terapéuticos se
pueden añadir al polímero o cera antes o durante el momento de la
mezcla para hacer el dispositivo médico implantable de la presente
invención. En general, los agentes bioactivos que se pueden
administrar por medio de composiciones farmacéuticas de la invención
incluye, sin limitación, anti infecciosos, tales como agentes
antibióticos y antivirales; analgésicos y combinaciones de
analgésicos; anoréxicos, antihelmíticos; antiartríticos; agentes
antiasmáticos; anticonvulsión; antidepresivos; agentes
antidiuréticos; antidiarreicos; antihistamínicos; agentes
antinflamatorios; preparaciones antimigraina; antinauseas;
antineoplásticos; drogas antiparkinson; antipruritos; antisicóticos;
antipiréticos; antiespasmódicos; anticolinérgicos;
simpatomiméticos; derivados del santine; preparaciones
cardiovasculares incluyendo bloqueadores de canal de calcio y beta
bloqueadores tales como pindolol y antiarrítmicos;
antihipertensivos; diuréticos; vasodilatadores, incluyendo
estimulantes coronarios generales, periféricos y cerebrales,
estimulantes del sistema nervioso central; preparaciones contra la
tos y el resfriado, incluyendo descongestivos; hormonas tales como
extradiol y otros esteroides, incluyendo corticosteroides;
hipnóticos, inmunosupresores tales como rapamicin; relajantes
musculares; parasimpatolíticos, psicoestimulantes; sedantes;
tranquilizantes; proteínas derivadas naturales o de diseño
genético, factores de crecimiento, polisacáridos, glicoproteinas o
lipoproteínas; oligonucleicos; anticuerpos, antígenos;
colinérgicos; quematoterapeúticos; hemostáticos; agentes de
disolución de trombos; agentes radioactivos; y citostáticos.
Los factores de crecimiento incluyen proteínas
morfogénicas (por ejemplo, BMPs 1-7), proteínas
similares a la morfogenética del hueso (por ejemplo,
GFD-5, GFD-7 y
GFD-8), factores de crecimiento epidermal (EGF),
factores de crecimiento fibroblástico (por ejemplo, FG
1-9), factores de crecimiento derivado de las
plaquetas (PDGF), factores de crecimiento similares a la insulina
(IGF-I y IGF-II), factores de
crecimiento de transformación (por ejemplo,
TGF-\beta 1-3) y factor de crecimiento endoterial bascular (VEGF).
TGF-\beta 1-3) y factor de crecimiento endoterial bascular (VEGF).
Los siguientes ejemplos son ilustrativos de los
principios y de la práctica de esta invención, aunque no se limitan
a la misma. Numerosas realizaciones adicionales dentro del alcance y
del espíritu de la invención serán evidentes a aquellos
especialistas en la técnica una vez que tengan el beneficio de esta
exposición. A no ser que se establezca lo contrario, la Viscosidad
Inherente (IV) de los polímeros y las ceras que se muestran en la
presente memoria descriptiva se midieron en cloroformo a 25ºC.
91,5 gramos de HA (Aldrich, Milwaukee, WI), 36,6
gramos de PLGA 65/35 (BPI, Birmingham Polymers Ins., Birmingham,
AL., IV = 0,66 dl/g) y 238,0 gramos de PCL (Aldrich, Milwaukee, WI,
peso molecular 42.500 - 65.000) se pesaron por separado. La
relación en peso resultante de los tres componentes fue de 25/10/65.
Un modelo REE6 Prep-Mixer /Brabender, South
Hakensack, NJ) con hojas de leva se eligió para realizar el
compuesto de la mezcla. Los PLGA, PCL y HA se alimentaron
secuencialmente al recipiente de mezcla.
Las condiciones del proceso de realización del
compuesto fueron los siguientes: 1) se precalentó el mezclador
hasta 180ºC, 2) se estableció la velocidad de las hojas en 50 rpm, y
3) el tiempo de mezcla fue de 15 minutos después de que todos los
materiales fuesen alimentados. Después de realizar el compuesto, se
enfrió la mezcla y se molió utilizando una muela Wiley. El material
pulverizado a continuación se secó en un horno de vacío a 55ºC
durante 48 horas bajo un vacío de 1 Torr y a continuación se
almacenó a la temperatura ambiente bajo vacío para el procesamiento
futuro.
Probetas de ensayo de tracción (ASTM tipo V) del
material hecho en el ejemplo 1 se formaron por moldeo por inyección
utilizando una máquina de moldeo por inyección de 36,56 toneladas
(modelo NN35M14, Niigata LTD, Japón). Las condiciones de proceso
fueron como sigue: 1) perfil de temperatura 200, 230, 230, 220ºC
desde la parte trasera hasta la boquilla, 2) presión de inyección
183 676 kPa, 3) presión de mantenimiento 144 562 kPa, 4) la
velocidad de inyección se estableció en 200 mm/segundo, 5) tiempo
total de inyección y segmentos de mantenimiento 2,5 segundos, y 6)
tiempo de enfriamiento 25 segundos.
El polímero PLA (Purac, Gorinchem, Holanda, IV =
2,37 g/dl) y cera 90/10 PCGA (Ethicon, Incorporated, Somerville,
NJ, IV = 0,3-0,5 g/dl) se premezclaron en seco con
una relación en peso de 61/9. Un extrusor de 18 mm. de tornillos
gemelos (Modelo micro 18 GL/35, Leistritz, Somerville, NJ) en
rotación conjunta se utilizó en el proceso de formación del
compuesto. La premezcla PLA/PCGA se alimentó usando un alimentador
gravimétrico con una velocidad de alimentación de 1,574 kg/h. El
polvo TCP (CAM Implants, Leiden, Holanda) se alimentó utilizando
un segundo alimentador gravimétrico con una velocidad de
alimentación de 0,694 kg/h. La mezcla resultante era del 30 por
ciento en peso de TCP, 6,3 por ciento en peso de PCGA y 63,7 por
ciento en peso de PLA (o 30/70 TCP/(9/91(PCGA)/PLA).
Las condiciones de proceso de formación de
compuesto, utilizando un diseño de tornillo de cizalla media fueron
como sigue: 1) perfil de temperatura de la tolva al troquel fue 100,
195, 195, 195, 190, 190, 190ºC, 2) velocidad de tornillo 150 rpm,
3. Velocidad total de alimentación 2,268 kg/h, 4) presión de fusión
aproximadamente 4344 kPa, y 5) par aproximadamente 38 por ciento.
El extraído se enfrió utilizando un transportador con aire
acondicionado, se convirtió en pastillas y se almacenó a una
temperatura ambiente bajo vacío para futuro procesamiento.
El polímero PLA y la cera PCGA 90/10 como se
describe en el ejemplo 3 se premezclaron en seco con una relación
en peso de 91/9. El extrusor de tornillo gemelo de rotación conjunta
del ejemplo 3 se utilizó en el proceso de formación del compuesto.
La premezcla de PLA/PCGA se alimentó utilizando un alimentador
gravimétrico con una velocidad de alimentación de 2,268 kg/h.
Las condiciones de proceso de formación de
compuesto, utilizando un diseño de tornillo de cizalla de baja a
media, fueron los mismos que en el ejemplo 3, excepto en que la
presión de fundido fue de aproximadamente 4482 kPa y el par fue de
aproximadamente el 32 por ciento. El extruído se enfrió utilizando
un transportador de aire acondicionado, se convirtió en pastillas y
se almacenó a temperatura ambiente bajo vacío para procesamiento
futuro. La mezcla resultante fue 91/9 PLA/(90/10 PCGA).
Se utilizaron los polímeros PLA y TCP como se
describe en el ejemplo 3, así como el extrusor de tornillo gemelo
de rotación conjunta de 18 mm. Se alimentó el PLA utilizando un
alimentador gravimétrico con una velocidad de alimentación de
0,9485 kg/h. El polvo TCP se alimentó utilizando un segundo
alimentador gravimétrico con una velocidad de alimentación de 0,412
kg/h. La mezcla resultante fue del 30 por ciento en peso de TCP y el
70 por ciento en peso de PLA (30/70 TCP/PLA).
Las condiciones del proceso de formación de
compuesto, utilizando un diseño de tornillo de cizalla de baja a
media, fueron como sigue: 1) perfil de temperatura de la tolva al
troquel fue 190, 200, 190, 190, 190, 200, 200ºC, 2) velocidad de
tornillo 250 rpm, 3) velocidad de alimentación total 1,361 kg/h, 4)
presión de fundido aproximadamente 11.721 kPa, y 5) par
aproximadamente 85 por ciento. El extruído se enfrió utilizando un
transportador con aire de enfriamiento, se convirtió en pastillas y
se almacenó a la temperatura ambiente bajo vacío para futuro
procesamiento.
procesamiento.
\newpage
Las probetas de prueba de tracción (ASTM tipo V)
de los materiales hechos en los ejemplos 3, 4 y 5 se moldearon por
inyección utilizando la máquina de moldeo por inyección de 35,56
toneladas descrita en el ejemplo 2. A continuación, el PLA, como
se describe en el ejemplo 3, también fue moldeado por inyección.
Las condiciones de procesamiento fueron como
sigue: 1) perfil de temperatura 176,7, 198,9, 204,4, 204,4ºC, 2)
presión de inyección 183 676 kPa, 3) presión de mantenimiento 144
583 kPa, 4) velocidad de inyección establecida en 200 mm/s, 5)
tiempo total de inyección y segmentos de mantenimiento 5 segundos y
6) tiempo de enfriamiento 26 segundos.
Las probetas de tracción de tracción ASTM tipo V
moldeadas en los ejemplo 2 y 6 se probaron bajo tensión utilizando
un Instrom 4201 probado con el software de análisis de datos Instrom
de la serie IX. Se utilizó un video-extensómetro
para las medidas de alargamiento.
Las curvas de tensión de tensión - deformación
de todos los materiales se muestran en la figura 1. La figura
muestra que el PLA neto tiene un punto de cesión y una deformación a
la rotura de aproximadamente 150 por ciento.
La adición del 30 por ciento en peso de TCP a
PLA, o 30/70 TCP/PLA, reducía significativamente la deformación a
la rotura hasta aproximadamente el 3 por ciento, y el compuesto se
rompió sin comportamiento de cesión. De esta manera, la adición de
TCP a PLA hizo al PLA más frágil.
La adición del 9 por ciento en peso 90/10 de
cera PCGA al polímero PLA, o 91/9 PLA/( 90/10 PCGA) también mostró
una deformación reducida a la rotura. Este material tiene un punto
de cesión, y la deformación a la rotura fue aproximadamente el 50
por ciento. De esta manera, la adición de cera al PLA hizo al PLA
más frágil.
En el cuarto sistema material, en el cual se
añadieron 30 por ciento en peso TCP y 9 por ciento en peso de cera
PCGA al polímero PLA, la curva de tensión - deformación mostró un
punto de cesión y una deformación a la rotura del 20 por ciento.
Este resultado fue una sorpresa puesto que el compuesto 30/70
TCP/(9/91 (PCGA)/PLA tenía un valor de deformación mucho más alto a
la rotura en comparación con el 30/70 TCP/PLA. Es evidente que en
lugar de aumentar la fragilidad del material 30/70 TCP/PLA, la
adición de cera endureció el compuesto.
Se fabricaron componentes de anclaje de
ligamentos de injerto bioabsorbente, como se muestra en la figura
2, utilizando un procedimiento de moldeo por inyección.
El polímero utilizado para hacer los elementos
400 de vaina que se expande radialmente fue PLA Purac, Gorinchem,
Holanda, IV = 1,87 dl/g) medido en cloroformo). Los elementos 700 de
expansión de la vaina se formaron utilizando el PLA descrito en
este ejemplo, y 30/70 TCP/(9/91 PCGA)/PLA), 91/9 PLA/(90/10 PCGA),
y 30/70 TCP/PLA que se describen en los ejemplos 3, 4 y 5,
respectivamente.
Todas las partes fueron moldeadas por inyección
utilizando la máquina de moldeo por inyección de 35,56 toneladas
que se ha descrito en el ejemplo 2. Las condiciones de proceso para
los elementos de vaina expandible fueron como sigue: 1) perfil de
temperatura 148,9, 204,4, 210, 215,6ºC, desde la parte trasera a la
boquilla, 2) presión de inyección 103 421 kPa, 3) presión de
mantenimiento 94 458 kPa, 4) se estableció la velocidad de
inyección en 200 mm/s, 5) tiempo total de inyección y segmentos de
mantenimiento 2 segundos.
Se midieron las fuerzas de par requeridas para
insertar los elementos de expansión de la vaina en las vainas que
se expanden radialmente descritas en el ejemplo 8. El procedimiento
fue como sigue: se taladraron orificios piloto de 11,5 mm. de
diámetro, en un material de hueso modelo (# 25, Sawbone, Pacific
Research, Vashon, Washington). Cuatro sellantes de junta
gore-tex (6,36 mm de diámetro) vendidos por W. L.
Gore & Associates, Inc, Elkton, Maryland, se colocaron en cada
cuadrante del orificio piloto para simular los tendones. Se insertó
una vaina de expansión radial dentro del orificio piloto de manera
que los obturadores de junta se encontraban entre la vaina y las
paredes del orificio piloto. El extremo distal del elemento de
expansión de vaina se insertó en el lumen central de la vaina
expandible. Se utilizó un indicador digital de par (Digital Torque
Gauge Model TMG, IMADA Incorporated, Northbrook, IL) para medir el
par de inserción. El indicador digital de par fue un accionador
conectado a un medidor de par de tal forma que se midió el par
mientras se accionaba el elemento de expansión de la vaina dentro
de la vaina expandible.
El accionador se dispuso en la cánula central
del elemento de expansión de vaina.
Los valores pico de par de inserción requeridos
accionar el elemento de expansión en el lumen central de la vaina
para PLA, 30/70 TCP/(9/91 (PCGA)/PLA), y 91/9 PLA/(90/10 PCGA). Los
elementos de expansión fueron +3,39, +1,695 y +1,356 Nm,
respectivamente. La vaina de expansión 30/70 TCP/PLA era frágil y se
rompió durante la inserción, de manera que no se determinó el valor
pico de par de este material.
Claims (14)
1. Una composición biodegradable,
biocompatible, adecuada para el uso en dispositivos médicos
implantables, que comprende:
un polímero biodegradable, biocompatible,
una cera biodegradable, biocompatible: y
más del 30 por ciento en peso de un material
inorgánico de carga.
2. La composición de la reivindicación 1,
en el que el polímero biodegradable es un poliestere alifático,
poli(aminoácido), copoli(éter-ester), oxalato
de polialquileno, poliamida, poli(etilen glicol),
poli(iminocarbonato), poliortoester, polioxaester,
poliamidoester, polioxaester que contienen grupos amino,
poli(anhídrido), polifosfaceno, biopolímero o un copolímero
de los mismos.
3. La composición de la reivindicación 2,
en el que el poliéster alifático es un homopolímero o un copolímero
de lactida, glicolido epsilon-caprolactona,
para-dioxanona, carbonato trimetileno, un derivado
alcalino de carbonato trimetileno, o un poliester
monoglicérido.
4. La composición de la reivindicación 3,
en el que el poliéster alifático es un copolímero de lactida y
glicolido del 80 a 99 por ciento molar.
5. La composición de la reivindicación 4,
en el que el poliéster alifático tiene una viscosidad inherente
mayor de 2,0 g/dl, medida en cloroformo a 25ºC.
6. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que la cera biodegradable es un
poliester alifático, poli(aminoácido),
copoli(éter-ester), oxalato de polialquileno,
poliamida, poli(etilen glicol), poli(iminocarbonato),
poliortoester, polioxaester, poliamidoester, polioxaester que
contienen grupos amino, poli(anhídrido), polifosfaceno,
biopolímero o un copolímero de los mismos
7. La composición de la reivindicación 6,
en la que la cera poliéster alifática es un homopolímero o un
copolímero de lactida, glicolido
epsilon-caprolactona,
para-dioxanona, carbonato trimetileno, un derivado
alcalino de carbonato trimetileno, o un poliester monoglicérido.
8. La composición de la reivindicación 7,
en la que la cera poliéster alifática comprende un copolímero del
90 al 10 por ciento molar de epsilon-caprolactona y
ácido glicólico.
9. La composición de la reivindicación 8,
en la que la cera tiene una viscosidad inherente menor de 0,7 g/dl
medida en cloroformo a 25ºC.
10. La composición de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9, en la que el material inorgánico de carga
es fosfato mono, di, tri, \alpha-tri,
\beta-tri, o tetracálcico, hidroxiapatito, un
fluorapatito, sulfato cálcico, fluoruro cálcico, óxido de calcio,
carbonato cálcico, fosfato de magnesio y calcio, o un
biovidrio.
11. La composición de la reivindicación 10, en
la que el material inorgánico de carga es fosfato tricálcico.
12. Un dispositivo médico implantable
biodegradable, que comprende una composición biodegradable,
biocompatible, de acuerdo con una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11.
13. El dispositivo médico de la reivindicación
12, que es una barra de refuerzo, placa, celda, tornillo, espiga,
ancla, manguito de expansión o collarín de expansión.
14. El dispositivo médico de la reivindicación
13, en el que el ancla comprende una vaina expandible radialmente y
un elemento de expansión de la vaina.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/401,469 US7012106B2 (en) | 2003-03-28 | 2003-03-28 | Reinforced implantable medical devices |
US401469 | 2003-03-28 |
Publications (1)
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