ES2310565T3

ES2310565T3 - Mandril y metodo para formar protesis de valvulas cardiacas por recubrimiento por inmersion en un polimero.

Info

Publication number: ES2310565T3
Application number: ES01988158T
Authority: ES
Inventors: James L. Kurk; Chad Q. Cai; Steven D. Kruse; Yi-Ren Woo
Original assignee: St Jude Medical AB; St Jude Medical LLC
Current assignee: St Jude Medical AB; St Jude Medical LLC
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2009-01-16
Anticipated expiration: 2021-11-21
Also published as: EP1337386B1; DE60135369D1; EP2030750A1; JP2004515284A; WO2002045933A3; JP4202131B2; EP1337386A2; US6953332B1; CA2426643C; ATE404342T1; AU2002241493A1; CA2426643A1; WO2002045933A2

Abstract

Un método para producir láminas de polímero para una prótesis valvular de polímero, incluyendo el método: formar una estructura de polímero recubriendo por inmersión un mandril en un polímero líquido, teniendo el mandril (300) una superficie superior (314), y una superficie exterior incluyendo una pluralidad de crestas (306) y superficies contorneadas (310) que se extienden entre las crestas correspondientes a láminas de polímero, caracterizado porque un borde del mandril (300) separa la superficie superior (314) y las superficies contorneadas (310), correspondiendo el borde de mandril (312) al borde libre de las láminas.

Description

Mandril y método para formar prótesis de válvulas cardiacas por recubrimiento por inmersión en un polímero.

Antecedentes de la invención

La invención se refiere a métodos para formar prótesis con válvula con láminas de polímero recubriendo por inmersión un mandril. La invención también se refiere a estructuras de mandril mejoradas y a prótesis con válvula mejoradas hechas por los procesos usando las estructuras de mandril mejoradas.

Los médicos utilizan varias prótesis para corregir problemas asociados con el sistema cardiovascular, especialmente el corazón. Por ejemplo, la capacidad de sustituir o reparar válvulas cardiacas enfermas por dispositivos protéticos ha proporcionado a los cirujanos un método de tratar deficiencias valvulares cardiacas debidas a enfermedad y defectos congénitos. Un procedimiento típico implica la extracción de la válvula nativa y la sustitución quirúrgica por una válvula cardiaca protética.

La insuficiencia valvular cardiaca puede ser un trastorno debilitante y posiblemente mortal. Por ejemplo, la regurgitación valvular cardiaca, es decir, el escape de sangre hacia atrás en una válvula cardiaca, da lugar a reducida eficiencia de bombeo. Además, la ineficiencia del bombeo y la acumulación de sangre en los extremos puede deberse a insuficiencia de las válvulas en las venas.

Algunos casos de insuficiencia valvular cardiaca pueden ser reparados mediante modificaciones de la válvula original en un procedimiento generalmente denominado valvuloplastia. Por ejemplo, una técnica de reparación usa un aro de anuloplastia para proporcionar soporte estructural al anillo natural de la válvula nativa. Sin embargo, para casos severos de daño de la válvula cardiaca, puede no ser posible la cirugía valvular reconstructiva. En tales casos, puede estar indicada la sustitución de la válvula.

Las láminas de válvulas cardiacas protéticas u oclusores realizan la función de apertura y cierre para regular el flujo de sangre a través de la válvula cardiaca. Típicamente, las láminas de válvulas cardiacas deben pivotar o flexionar con cada ciclo del corazón para abrirse y cerrarse. Las válvulas cardiacas funcionan como válvulas de retención, que se abren para el flujo en una dirección y se cierran en respuesta a presiones diferenciales.

Se puede construir prótesis a partir de materiales naturales tales como tejido, materiales sintéticos o su combinación. Las prótesis formadas a partir de materiales puramente sintéticos se pueden fabricar, por ejemplo, de metales biocompatibles, cerámica, materiales de carbono, tales como grafito, polímeros, tal como poliéster, y sus combinaciones. Las prótesis de válvulas cardiacas con materiales puramente sintéticos se pueden fabricar con oclusores o láminas rígidas que pivotan para abrir y cerrar la válvula, o láminas flexibles que se flexionan para abrir y cerrar la válvula.

Aunque las válvulas cardiacas mecánicas con oclusores de pivote rígidos tienen la ventaja de la demostrada durabilidad durante décadas de uso, están asociadas con la coagulación de sangre en o alrededor de la válvula protética y el tromboembolismo. La coagulación de sangre puede dar lugar a cierre agudo o subagudo de la válvula o vaso sanguíneo asociado. Por esta razón, los pacientes con válvulas cardiacas mecánicas tienen que tomar anticoagulantes mientras la válvula permanece implantada. Los anticoagulantes conllevan riesgos asociados y no pueden ser tomados de forma segura por algunos individuos.

Las prótesis cardiacas valvulares con láminas flexibles se pueden construir con láminas de tejido o láminas de polímero. En las prótesis con láminas flexibles, las láminas se diseñan generalmente de forma que se aproximen a la función natural de la lámina. Aunque las láminas son flexibles, deben tener una configuración bien definida y estable para abrir y cerrar adecuadamente la válvula en cada ciclo en respuesta a presión diferencial. Además, las láminas deberán ser duraderas funcionando establemente durante muchos años de uso.

A diferencia de las válvulas mecánicas, las bioprótesis basadas en tejido no requieren el uso a largo plazo de anticoagulantes debido a una menor incidencia de tromboembolismo. Aunque las láminas de tejido tienen la deseada flexibilidad y un funcionamiento hemodinámico aceptable, las láminas de tejido pueden calcificar después del implante, lo que da lugar a pérdida de flexibilidad que origina un cierre y/o apertura inadecuados de las válvulas.

Las prótesis valvulares con láminas de polímero tienen la posibilidad de superar los inconvenientes de los diseños de válvulas de tejido y mecánicas. Los polímeros incorporados a las prótesis cardiacas valvulares deberán funcionar establemente a largo plazo para que sean alternativas adecuadas a las láminas de tejido o láminas mecánicas de pivote.

US 5.116.564, que es la base para la parte precaracterizante de las reivindicaciones 1 y 10, se refiere a un método para producir elementos de cierre flexibles, tal como válvulas cardiacas artificiales, usando un molde de inmersión.

Resumen de la invención

En un primer aspecto, la invención proporciona un método para producir láminas de polímero para una prótesis valvular de polímero, incluyendo el método formar una estructura de polímero recubriendo por inmersión un mandril en un polímero líquido. El mandril tiene una superficie superior y una superficie exterior incluyendo una pluralidad de crestas y superficies contorneadas que se extienden entre las crestas correspondientes a las láminas de polímero. Un borde en el mandril separa la superficie superior y las superficies contorneadas, correspondiendo el borde de mandril al borde libre de las láminas.

En otro aspecto, la invención proporciona un mandril incluyendo una superficie superior y una superficie exterior incluyendo una pluralidad de crestas y superficies contorneadas que se extienden entre las crestas. Las superficies contorneadas corresponden a láminas de polímero para una prótesis valvular cardiaca. Un borde del mandril separa la superficie superior y las superficies contorneadas, correspondiendo el borde de mandril al borde libre de las láminas.

Aspectos preferidos de la invención se muestran en las reivindicaciones.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de una válvula cardiaca protética con láminas de polímero reforzadas, donde la válvula está en una configuración abierta.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una prótesis valvular cardiaca con láminas de polímero reforzadas, donde la válvula está en una configuración cerrada.

La figura 3 es una vista lateral de la prótesis de la figura 2.

La figura 4 es una vista en sección de la prótesis de la figura 2 tomada a lo largo de la línea 4-4.

La figura 5 es una vista en perspectiva cortada de una prótesis vascular que incorpora una válvula que tiene láminas de polímero en la que se ha quitado una porción de la prótesis para exponer la válvula.

La figura 6 es una vista fragmentaria lateral de un dispositivo auxiliar ventricular izquierdo con válvulas poliméricas, en la que se han quitado los lados de los tubos de entrada y salida para exponer las válvulas de entrada y salida.

La figura 7A es una vista en sección de una realización de una lámina polimérica reforzada con un engrosamiento de la lámina en el borde de coaptación, tomándose la sección transversal a través del centro de la lámina.

La figura 7B es una vista en sección de una realización alternativa de una lámina polimérica reforzada con un elemento de refuerzo cerca del borde libre de la lámina, tomándose la sección transversal a través del centro de la lámina.

La figura 7C es una vista en sección de una realización alternativa de una lámina polimérica reforzada con una capa de refuerzo, tomándose la sección transversal a través del centro de la lámina.

La figura 8 es una vista lateral en perspectiva de un mandril de la invención.

La figura 9A es una vista lateral de un mandril con una ranura cerca del borde a lo largo de la superficie superior del mandril. La figura 9B es una vista fragmentaria ampliada de una esquina del mandril de la figura 9A.

La figura 10 es una vista lateral de un mandril con contornos de lámina que tienen un borde en la parte superior del mandril no en un plano.

La figura 11 es una vista en perspectiva de un mandril con una superficie superior plana.

La figura 12 es una vista en perspectiva de un mandril con una superficie superior que tiene porciones planas y una porción cóncava.

La figura 13 es una vista en perspectiva de un mandril con una superficie superior compleja.

La figura 14 es una vista en perspectiva de un mandril hembra que tiene una cavidad contorneada para formar una estructura de polímero con una forma deseada, representándose la estructura oculta para claridad.

La figura 15 es un diagrama de flujo que esboza el proceso de recubrimiento por inmersión.

La figura 16 es una vista en perspectiva de un mandril con una estructura de soporte de lámina montada en el mandril.

Descripción detallada de las realizaciones ilustrativas

Se ha desarrollado un proceso de recubrimiento por inmersión usando un diseño de mandril mejorado con el fin de facilitar la producción de láminas de polímero para prótesis cardiacas valvulares. El proceso mejorado implica un procesado simplificado para generar el borde libre de las láminas. El borde de la superficie superior del mandril corresponde al borde libre de las láminas. Así, el borde libre de las láminas se puede formar sacando el polímero que recubre la parte superior del mandril. Además, se puede formar láminas más uniformes que se pueden producido usando procesos convencionales que requieren un proceso de acabado más complejo para formar el borde libre de la lámina.

Las láminas de polímero mejoradas pueden ser usadas para formar prótesis con válvula, especialmente prótesis cardiacas valvulares. Las válvulas cardiacas naturales dañadas o enfermas pueden ser sustituidas por prótesis con válvula para restablecer la función de la válvula. Las prótesis cardiacas valvulares de interés tienen láminas formadas de polímeros. Los polímeros forman láminas flexibles similares a las láminas de tejido nativas. Las prótesis cardiacas valvulares de polímero se pueden diseñar como un sustituto de cualquier válvula cardiaca, es decir, una válvula aórtica, una válvula mitral, una válvula tricúspide, o una válvula pulmonar. Además, la prótesis valvular polimérica mejorada puede ser usada para la sustitución de válvulas vasculares. El paciente puede ser un animal, especialmente un mamífero, y preferiblemente es un humano.

En una válvula polimérica, las láminas son soportadas por una estructura de soporte que incluye soportes de comisura y ondas entre los soportes de comisura. La estructura de soporte de la válvula puede incluir un manguito de cosido o análogos para unión de la válvula al anillo del paciente o a los otros componentes de otro dispositivo.

En algunas realizaciones, la estructura de soporte incluye un componente rígido que mantiene la función de la lámina de la válvula contra las fuerzas que abren y cierran la válvula. Las válvulas con una estructura de soporte rígida se denominan válvulas con stent, y el soporte rígido se denomina un stent. El stent proporciona soporte a las láminas. El stent incluye soportes de comisura que soportan los extremos del borde libre de las láminas. Las ondas, que soportan los bordes unidos de las láminas, se extienden entre los soportes de comisura. Por lo general, el stent es suficientemente rígido de tal manera que solamente la base del stent esté unida al paciente u otro dispositivo. Como un ejemplo particular, se usan stents de válvula cardiaca para soportar componentes de lámina dentro de una válvula cardiaca protética.

En realizaciones alternativas, la estructura de soporte no es suficientemente rígida para mantener la función de la lámina de la válvula contra las fuerzas que abren y cierran la válvula. En estas realizaciones, la válvula se denomina sin stent. En una válvula sin stent, la estructura de soporte tiene soportes de comisura y ondas a los que se unen las láminas. Sin embargo, en la válvula sin stent, la estructura de soporte de las láminas es menos rígida de modo que toda la estructura de soporte se deba fijar a otras estructuras anatómicas, tales como la pared de un vaso sanguíneo, para evitar el aplastamiento de la válvula contra la presión de fluido. Si la estructura de soporte es soportada por la unión a otras estructuras, las láminas tendrán coaptación apropiada. La estructura de soporte puede incluir el polímero de las láminas u otro material flexible en una configuración generalmente cilíndrica que define los soportes de comisura y las ondas u otra interface adecuada que mantenga los bordes unidos de la lámina. La estructura de soporte flexible se cose generalmente o une de otro modo a la pared del vaso sanguíneo correspondiente o a otra estructura.

Las láminas de polímero están configuradas para flexionarse en respuesta a cambios en el flujo de sangre. En particular, realizaciones preferidas de las válvulas funcionan como válvulas de retención unidireccionales que se abren para permitir el flujo en una dirección deseada y se cierran en respuesta a presiones diferenciales. Así, cuando fluye sangre hacia abajo, las láminas se abren completamente para permitir el flujo a través de la válvula.

Cuando la válvula se cierra en respuesta a presiones diferenciales, los bordes libres de láminas adyacentes contactan en la configuración cerrada con las láminas que se extienden a través del lumen. El contacto de los bordes adyacentes libres de las láminas a través del lumen de la válvula elimina o reduce en gran medida el contraflujo a través de la válvula. La porción de contacto de las láminas se denomina la región de coaptación.

Las láminas están formadas de una película fina de polímero flexible. Los polímeros adecuados son biocompatibles, porque no son tóxicos ni cancerígenos y no inducen hemólisis o una respuesta inmunológica. Las prótesis cardiacas valvulares formadas de polímeros preferiblemente son no trombogénicas. Las propiedades mecánicas relevantes de los polímeros incluyen, por ejemplo, rigidez, resistencia, fluencia, dureza, resistencia a la fatiga y resistencia al rasgado. Los polímeros preferidos son duraderos porque ellos no pierden de forma significativa su flexibilidad y no pierden de forma significativa su resistencia mecánica después de muchos años de uso.

Generalmente, las láminas de polímero se pueden formar por varios procesos de vaciado y moldeo. En realizaciones preferidas, las láminas se forman recubriendo por inmersión un mandril. La superficie del mandril está contorneada para crear una superficie a la que se conformen las láminas cuando se aplique una capa fina de polímero al mandril, generalmente por recubrimiento por inmersión. El mandril se maquina para generar los contornos deseados de las láminas. Cuando se saca del mandril, la lámina tiene su estado relajado sin esfuerzo o tensión. Este estado relajado puede corresponder a una configuración casi cerrada de la lámina, una configuración completamente abierta de la lámina o una configuración parcialmente abierta de la lámina. En la configuración casi cerrada, hay preferiblemente una pequeña superficie superior a lo largo de la parte superior del mandril que separa las láminas que todavía forma un borde entre los contornos de lámina y la parte superior del mandril. En una configuración completamente cerrada, las superficies contorneadas se unen una a otra en la parte superior del mandril y forman los bordes de separación que corresponden al borde libre de las láminas. En realizaciones preferidas, los bordes de separación son afilados y tienen un ángulo pequeño similar a los bordes preferidos en realizaciones con bordes que separan la parte superior del mandril de las superficies contorneadas del mandril. El mandril para la configuración completamente cerrada tiene una estructura correspondiente a la configuración cerrada de las láminas, como se representa en las figuras 2-4. En la práctica, la válvula se flexiona entre una configuración completamente abierta y una configuración cerrada. Cada selección del estado relajado de las láminas de polímero tiene ventajas especiales.

La válvula incluye una pluralidad de láminas. Las válvulas preferidas tienen tres láminas. Las láminas se soportan en el borde unido por la estructura de soporte, para válvulas con stent o sin él. El borde unido de la lámina sigue a lo largo de los soportes de comisura y las ondas de la estructura de soporte. Las láminas se flexionan entre las configuraciones abierta y cerrada según las limitaciones proporcionadas por el borde unido.

En algunas realizaciones preferidas, las láminas se forman directamente en asociación con la estructura correspondiente del soporte de lámina, o un stent o una estructura de soporte flexible. En estas realizaciones, la estructura de soporte se recubre con el polímero junto con el mandril durante el proceso de recubrimiento. Así, una estructura compuesta incluyendo la estructura de soporte y las láminas de polímero se saca del mandril como una unidad. Se evita un paso complejo que implica la asociación de las láminas de polímero con una estructura de soporte. Una estructura de soporte flexible conectada a las láminas también se forma generalmente del mismo polímero que las láminas durante el proceso de recubrimiento por inmersión si no se monta ninguna estructura de soporte separada en el mandril.

En realizaciones alternativas, una estructura suplementaria de soporte de las láminas está unida a las láminas de polímero y una estructura de soporte flexible asociada con las láminas después de la extracción de la estructura de polímero del mandril. Por ejemplo, para producir una válvula con stent, las láminas se pueden formar con un soporte flexible compuesto del mismo material que las láminas que posteriormente se unen a un stent rígido después de quitarse del mandril. La colocación del stent en el mandril antes del recubrimiento por inmersión evita la complicación de unir las láminas a la estructura de soporte después de sacar las láminas del mandril.

En realizaciones preferidas, el mandril está diseñado para facilitar en gran medida el procesado de las láminas de polímero. En particular, el mandril tiene un borde que forma un límite entre la superficie del mandril correspondiente al cuerpo de las láminas y una superficie superior del mandril. El borde del mandril que forma el borde libre de las láminas tiene preferiblemente un radio de curvatura pequeño de tal manera que el borde esté afilado. Este borde proporciona una demarcación clara que indica el borde libre deseado de las láminas, y un borde afilado preferido forma un punto de separación del polímero que da lugar al borde libre de la lámina. La presencia en el mandril de un borde afilado correspondiente al borde libre de la lámina proporciona acercamientos eficientes a la formación del borde acabado de la lámina. Además, el borde acabado de la lámina polimérica es menos susceptible a defectos en el borde libre y tiene una línea de separación bien definida determinada por el mandril.

Específicamente, si el borde del mandril es afilado, el borde libre de la lámina se puede formar a lo largo del borde afilado del mandril quitando el polímero en la parte superior del mandril sin corte mecánico a lo largo del borde afilado. Esta separación en el borde afilado quitando el polímero a lo largo de la parte superior del mandril forma el borde libre sin precisar necesariamente un procesado adicional. Se puede colocar una ranura a lo largo del borde para engrosar el polímero en el borde libre. Este engrosamiento del polímero refuerza el borde libre.

Aunque el radio de curvatura debe ser pequeño para producir un borde afilado, el ángulo entre la superficie de la lámina y la parte superior del mandril tampoco debe ser demasiado grande. Aunque la parte superior del mandril puede ser ligeramente convexa, en un ángulo suficientemente grande en el borde, el polímero no se separará fácilmente al sacar el polímero en la parte superior del mandril aunque el radio de curvatura sea pequeño.

En realizaciones preferidas, el radio de curvatura y el ángulo se seleccionan apropiadamente de tal manera que el polímero se separe a lo largo del borde sin imponer excesiva fuerza de estiramiento al polímero. Específicamente, la discontinuidad en un borde afilado da lugar a una película de polímero más fina en el borde que se rompe cuando se aplica esfuerzo. El polímero fino en el borde se estira más allá de su límite elástico sin aplicar esfuerzo significativo al resto del polímero.

La forma de la parte superior del mandril lejos del borde libre es irrelevante para obtener el borde afilado. Por lo tanto, el mandril puede tener varias formas a lo largo de la parte superior del mandril lejos del borde libre a condición de que el borde límite tenga un radio de curvatura pequeño y un ángulo pequeño entre la superficie superior y la superficie contorneada cerca del borde afilado. Algunas formas específicas de la parte superior del mandril se describen a continuación.

En una realización simple del proceso de recubrimiento por inmersión, el mandril se sumerge una sola vez en una composición polimérica que posteriormente solidifica en el mandril formando una estructura de polímero con las láminas de polímero. En realizaciones alternativas, la formación de lámina puede implicar múltiples inmersiones del mandril en una o más composiciones de polímero, como se describe mejor más adelante. Se puede colocar refuerzos, estructuras de soporte y otros elementos estructurales sobre el mandril antes del recubrimiento por inmersión, entre pasos del recubrimiento por inmersión o después del recubrimiento por inmersión. En realizaciones alternativas, se forman estructuras de soporte flexibles del mismo material polimérico que las láminas durante el proceso de recubrimiento por inmersión.

Después de la terminación del proceso de recubrimiento por inmersión, el polímero se deja secar por evaporación del solvente para formar una estructura solidificada de polímero. El polímero se puede calentar para acelerar la evaporación del solvente. Si el polímero se sumergió en un polímero fundido, el enfriamiento del polímero en el mandril solidifica la estructura de polímero. Preferiblemente, el polímero solidificado sobre la superficie superior del mandril se quita para formar el borde libre de la lámina. Una vez formado el borde libre de la lámina, la estructura de polímero se quita con cuidado del mandril.

La estructura de polímero separado del mandril se puede procesar a la prótesis valvular completa. En realizaciones preferidas, se coloca una estructura de soporte sobre el mandril antes de realizar el recubrimiento por inmersión. Por lo tanto, el compuesto de la película de polímero y estructura de soporte se quitan como una unidad del mandril. Si es necesario, la parte inferior de la estructura de polímero se puede recortar y/o fijar a la estructura de soporte. En realizaciones alternativas, la estructura de polímero se puede poner en contacto con una estructura de soporte o una estructura de soporte adicional después de la extracción del mandril. La estructura de polímero se puede unir con cola o análogos a una estructura de soporte. Se puede unir un aro de costura a la base de la estructura de polímero o una estructura de soporte para llevar a cabo la colocación/implante de la válvula.

Prótesis con válvula

Las láminas de polímero mejoradas pueden ser usadas en prótesis con válvula. En particular, las láminas pueden ser usadas en corazones artificiales, prótesis cardiacas valvulares, prótesis vasculares con válvula o dispositivos de asistencia ventricular izquierda. Las láminas de polímero se abren y cierran para controlar el flujo a través de la válvula.

Las prótesis cardiacas valvulares con láminas de polímero son adecuadas para la sustitución de válvulas cardiacas nativas dañadas o enfermas. Aunque las realizaciones de las prótesis cardiacas valvulares representadas en las figuras siguientes tienen tres láminas de polímero, las prótesis cardiacas valvulares se pueden construir con un número diferente de láminas de polímero, tal como dos láminas, cuatro láminas o más de cuatro láminas. La prótesis puede tener el mismo número de láminas que la válvula natural a sustituir.

Las venas de los mamíferos incluyen válvulas que facilitan la circulación de sangre limitando la cantidad de contraflujo en las venas. Las venas recogen sangre de los capilares y son responsables de devolver la sangre al corazón. Generalmente, las válvulas vasculares son sustituidas como parte de un injerto vascular con secciones de conducto.

Los corazones de los mamíferos tienen cuatro válvulas principales. Con un dimensionamiento y colocación apropiados, las válvulas poliméricas de la presente invención son adecuadas para la sustitución de cualquiera de las válvulas cardiacas. Las prótesis cardiacas valvulares de polímero para sustitución de las válvulas mitral y tricúspide incluyen generalmente stents rígidos.

Una realización de una prótesis valvular cardiaca con láminas poliméricas flexibles se representa en su posición completamente abierta en la figura 1. Las prótesis cardiacas valvulares 100 incluyen láminas 102, 104, 106, soportes de comisura 10S, 110, 112, estructura/stent de soporte 114 y aro de costura 116. Se representan prótesis cardiacas valvulares 100 con láminas de polímero cerradas en las figuras 2-4. Las láminas 102, 104, 106 contactan las respectivas láminas adyacentes para cerrar el agujero de la válvula.

El aro de costura 116 se usa para unir la válvula 100 al anillo de tejido del paciente o a otras porciones de una prótesis. La estructura/stent de soporte 114 puede ser relativamente rígida, de tal manera que la estructura de soporte funcione como un stent para mantener la función de la lámina con colocación en el paciente solamente en la base 142 de la estructura de soporte 114. Alternativamente, la estructura de soporte 114 puede ser menos rígida como parte de una válvula sin stent, fijándose la estructura de soporte 114 a otras estructuras anatómicas u otros dispositivos para mantener la función de la lámina.

Con referencia a la figura 1, la estructura/stent de soporte 114 incluye soportes de comisura 108, 110, 112 y ondas 120, 122, 124 entre los soportes de comisura. Los bordes libres 130, 132, 134 de las láminas 102, 104, 106, respectivamente, se unen en los soportes de comisura 108, 110, 112. Los bordes unidos 136, 138, 140 de las láminas 102, 104, 106 también se fijan a la estructura de soporte a lo largo de ondas 120, 122, 124. La base de la estructura de soporte 114 es generalmente un aro cilíndrico 142 que forma el agujero a la válvula en el extremo situado hacia arriba o próximo de la válvula.

El manguito de cosido 116 se extiende generalmente desde la base 142 de la estructura de soporte 114. El manguito de cosido 116 facilita la colocación de las prótesis cardiacas valvulares en el paciente o dispositivo. Se pasan suturas, grapas y/u otros mecanismos de sujeción a través del manguito de cosido para fijar el manguito de cosido 116 al anillo de tejido del paciente, a una prótesis de conducto o a otras porciones de una prótesis. El manguito de cosido 116 se extiende preferiblemente hacia fuera de la base 142 de modo que el mecanismo de sujeción se pueda pasar convenientemente a través del manguito de cosido 116 para unir la válvula sin riesgo significativo de perforar las láminas 102, 104, 106.

La prótesis valvular se puede incorporar en un injerto vascular con un conducto para sustitución de una válvula venosa o para la sustitución de una válvula cardiaca aórtica o pulmonar. Se representa una prótesis valvular venosa 200 en una vista fragmentaria en la figura 5. La prótesis 200 incluye una válvula polimérica de tres láminas 202 en un conducto 204. La estructura/stent de soporte 206 puede ser rígida o flexible, como se ha explicado anteriormente, con colocación apropiada correspondiente al conducto 204. Por ejemplo, si la estructura/stent de soporte 206 es flexible, el soporte de lámina se une al conducto 204 para soporte. El conducto 204 se puede hacer de materiales naturales, tales como pericardio bovino fijo, o materiales sintéticos, tal como polímeros, por ejemplo, poliésteres.

Además, una válvula polimérica como se describe aquí se puede incorporar a un dispositivo auxiliar ventricular izquierdo 220, como se representa en la figura 6. Los dispositivos de asistencia ventricular izquierda son dispositivos implantados que se utilizan generalmente para mantener la función de bombeo ventricular de un paciente en un corazón dañado o enfermo que espera un trasplante de corazón. El dispositivo auxiliar ventricular izquierdo 220 incluye una unidad de accionamiento 222, un tubo de entrada 224, un tubo de salida 226 y una conexión 228. La unidad de accionamiento 222 incluye una bomba para proporcionar flujo pulsátil desde el tubo de entrada 224 al tubo de salida 226. La conexión 228 suministra señales de control eléctricas o neumáticas a dirigir a la unidad de accionamiento de un controlador y el suministro de potencia, generalmente externo al paciente. El tubo de entrada 224 incluye una válvula de entrada 230, y el tubo de salida 226 incluye una válvula de salida 232. Las flechas ilustran el flujo de sangre a través del tubo de entrada 224 y el tubo de salida 226 controlado por válvulas 230, 232. La válvula de entrada 230 o la válvula de salida 232 o ambas pueden ser una válvula polimérica como se describe aquí.

Para cualquiera de las realizaciones de válvula protética, si la estructura/stent de soporte 114 se hace de un material rígido que soporta las láminas, los materiales rígidos adecuados incluyen, por ejemplo, polímeros rígidos, metales, cerámica, materiales de carbono y sus combinaciones. Los polímeros rígidos adecuados incluyen, por ejemplo, poliacetales, tal como Delrin® y Celcont®, polisulfonas, poliétersulfonas, poliarilsulfonas, polietereter-cetonas, y poliéter imidas. Los metales adecuados incluyen metales biocompatibles, tales como, acero inoxidable, titanio, aleaciones de cobalto, tal como Elgiloy®, una aleación de cobalto-cromo-níquel, y MP35N, una aleación de níquel-cobalto-cromo-molibdeno, y Nitinol, una aleación de níquel-titanio. Los stents de válvula cardiaca hechos de metales para muelles, tales como Elgiloy®, exhiben buenas propiedades mecánicas, tales como resistencia y resistencia a la fatiga, y pueden tener una sección transversal más pequeña que los stents poliméricos correspondientes. Los stents de válvula cardiaca compuestos de metal/polímero se describen en la publicación internacional, en tramitación y del mismo cesionario, número WO 0149335 de Reimink y colaboradores, titulada "Dispositivos médicos con compuestos de polímero/sustrato inorgánico". Además, se puede producir stents a partir de materiales cerámicos, tales como carbono pirolítico, carburos de silicio o carburos metálicos, hidroxiapatita y alúmina. También se puede producir stents adecuados a partir de carbonos tales como grafito. Los compuestos adecuados para stents que combinan ventajosamente carbono pirolítico y carburos se describen en la publicación internacional, en tramitación y del mismo cesionario, número WO 0141826 de Brendzel y colaboradores, titulada "Compuestos de carbono pirolítico y cartucho de metal/metaloide".

Las estructuras soporte que son flexibles se puede producir, por ejemplo, a partir de polímeros o metales flexibles. Los polímeros flexibles adecuados incluyen, por ejemplo, poliuretanos, polidimetil siloxano y politetrafluoroetileno. Las estructuras de soporte flexibles se pueden producir generalmente a partir del mismo polímero flexible que las láminas, un polímero flexible diferente o su combinación. Para formar la estructura de soporte, el polímero flexible se puede formar en forma de hoja, tejerse en forma de tejido o producirse por otros varios métodos.

Los polímeros flexibles adecuados para estructuras de soporte también incluyen polímeros resorbibles, tales como dextrano, hidroxietil almidón, gelatina, derivados de gelatina, polivinilpirrolidona, alcohol polivinílico, poli[N-(2-hidroxipropil) metacrilamida], poliglicoles, poliésteres, poli(ortoésteres), poli(éster amidas), y polianhídridos. Los poliésteres resorbibles incluyen, por ejemplo, poli (hidroxi ácidos) y sus copolímeros, poli(\varepsilon-caprolactona), ácido poli (dimetil glicótico), y poli (hidroxi butirato). Los polímeros resorbibles preferidos incluyen, por ejemplo, ácido D, L-poliláctico, ácido L-poliláctico, ácido poli(glicólico), y copolímeros de ácido L-láctico, ácido D-láctico y ácido glicólico. La formación de stents de válvula cardiaca de polímeros resorbibles se describe mejor en la Patente de Estados Unidos 5.728.152 de Mirsch II y colaboradores titulada "Soporte biorresorbible de válvula cardiaca".

Las láminas se pueden formar separadas de la estructura de soporte, o las láminas se pueden formar directamente en asociación con la estructura de soporte. Si las láminas se forman separadas de la estructura de soporte, se pueden unir a la estructura de soporte por un método adecuado para los materiales particulares de los componentes. Por ejemplo, las láminas de polímero se pueden conectar a estructuras de soporte adecuadas por unión por calor, sutura, unión adhesiva o análogos. Las láminas se pueden formar en asociación directa con la estructura de soporte tanto si el soporte se forma del mismo material como si no. Si las láminas se forman directamente en asociación con la estructura de soporte, el soporte se incorpora al proceso para formación de la lámina, como se describe más adelante.

El manguito de cosido 116 se puede hacer de material natural, material sintético o sus combinaciones. Los materiales adecuados naturales para el manguito de cosido 116 incluyen, por ejemplo, tejido fijo/entrecruzado, tal como tejido pericardial bovino o porcino. El entrecruzamiento del tejido proporciona estabilización mecánica, por ejemplo, evitando la degradación enzimática del tejido. El entrecruzamiento del tejido también quita lugares antigénicos que podrían dar lugar al rechazo de la bioprótesis por parte del paciente. Se usa típicamente glutaraldehído o formaldehído para fijación, pero se puede usar otros agentes de fijación, tal como epóxidos, genipina, poliimidas y otros aldehídos difuncionales.

Los materiales sintéticos adecuados para el manguito de cosido 116 incluyen polímeros flexibles, generalmente tejidos en forma de tejido. Los materiales preferidos incluyen, por ejemplo, poliésteres, o politetrafluoroetileno. Los manguitos de costura a tejido pueden incluir metales antimicrobianos u otros agentes antimicrobianos para reducir la incidencia de infección después del implante de la prótesis en el paciente.

Estructura y composición de las láminas

En las bioprótesis, las láminas flexibles se diseñan de modo que se aproximen a la función nativa de la lámina. Aunque estas láminas son flexibles, deben tener una configuración bien definida y estable para cerrarse adecuadamente en cada ciclo con el fin de evitar el contraflujo. Además, las láminas deberán ser duraderas con un funcionamiento estable durante muchos años de uso.

Los materiales poliméricos adecuados para formación de las láminas incluyen, por ejemplo, polímeros sintéticos así como polímeros biológicos purificados y sus combinaciones. Los polímeros flexibles incluyen elastómeros y otros polímeros que pueden soportar significativa flexión, curvado, torsión, desgaste y/o deformación sin fallo estructural. Los polímeros sintéticos apropiados incluyen, sin limitación; poliamidas (por ejemplo, nylon), poliésteres, poliacrilatos, polímeros de vinilo (por ejemplo, poliolefinas, polietileno, politetrafluoroetileno u otros polímeros halogenados, polipropileno, copolímeros de etileno-propileno, copolímero de etileno-propileno-monómero de dieno (EPDM) y cloruro de polivinilo), policarbonatos, poliacetales (por ejemplo, Delrin®), poliuretanos, polidimetil siloxanos, acetatos de celulosa, etileno acetatos de vinilo, polisulfonas, nitrocelulosas, sus derivados, copolímeros similares, y sus mezclas. Los materiales poliméricos flexibles especialmente preferidos para la formación de láminas poliméricas flexibles de válvulas cardiacas incluyen, por ejemplo, poliuretanos, polidimetil siloxanos, politetrafluoroetilenos, sus derivados y sus mezclas.

Los polímeros biológicos pueden ser naturales o producidos in vitro, por ejemplo, por fermentación y análogos. A los polímeros biológicos purificados se les puede dar una forma apropiada de un sustrato por técnicas tal como tejedura, tejido de punto, vaciado, moldeo, extrusión, alineación celular y alineación magnética. Los polímeros biológicos adecuados incluyen, sin limitación, colágeno, elastina, seda, queratina, gelatina, poliamino ácidos, polisacáridos (por ejemplo, celulosa y almidón) y sus copolímeros.

Los polímeros preferidos son biocompatibles. En realizaciones preferidas de láminas flexibles, las láminas de polímero tienen generalmente un grosor de aproximadamente 50 \mum a aproximadamente 1000 y más preferiblemente de aproximadamente 100 \mum a aproximadamente 300 \mum. Un polímero flexible usado para formar las láminas de prótesis cardiacas valvulares es preferiblemente un polímero que tiene suficiente durabilidad para resistir el ciclo repetido requerido de uso de las válvulas cardiacas sustitución. Para un paciente humano, la válvula debe tener un ciclo de aproximadamente 40 millones de veces al año, y lo ideal es que la válvula siga siendo funcional más tiempo que la duración esperada normal de la vida del paciente. Las válvulas de tejido corrientes pueden requerir la sustitución después de ciclos de aproximadamente 400 millones a aproximadamente 600 millones. Por lo tanto, el sustrato polimérico puede resistir preferiblemente al menos aproximadamente 400 millones de ciclos y más preferiblemente puede resistir más de aproximadamente 600 millones de ciclos sin deterioro estructural significativo. Los poliuretanos y polímeros de silicona son especialmente preferidos para lograr estos requisitos de funcionamiento.

Las láminas de polímero se flexionan entre una posición generalmente completamente abierta y una posición generalmente cerrada. En la posición abierta, los bordes libres de las láminas de polímero forman el agujero situado hacia abajo de la válvula y no resisten de forma significativa el flujo directo de sangre. En la posición cerrada, los bordes libres de láminas adyacentes contactan en la región de coaptación para cerrar la válvula y no permiten el escape significativo.

Aunque las láminas se flexionan entre la posición abierta y la posición cerrada en la práctica, las láminas tienen una posición relajada natural cuando no se aplican fuerzas. Cuando las láminas se forman en un mandril, la forma del mandril corresponde a la posición relajada de las láminas dado que el polímero se forma en el mandril de un líquido sin la aplicación de esfuerzos al polímero. Ajustando la forma del mandril, la posición relajada de las láminas se puede seleccionar de manera que tenga una forma deseada.

En particular, el estado relajado de las láminas correspondientes a la forma del mandril se puede aproximar a una posición completamente abierta de la válvula de tal manera que el material polimérico esté sometido a poco, o nulo, esfuerzo en la posición completamente abierta. Alternativamente, las láminas pueden tener una posición relajada correspondiente a una válvula casi cerrada. En otras realizaciones alternativas, las láminas pueden tener una posición relajada intermedia entre la posición abierta y la posición cerrada. El procesado de las válvulas para formar la prótesis es similar independientemente de la configuración relajada de la lámina, a excepción del maquinado del mandril para producir la posición relajada deseada de las láminas.

Las láminas de polímero pueden incluir uno o más refuerzos para reforzar la lámina. El refuerzo se puede formar como un engrosamiento del polímero flexible o como una composición adicional unida al polímero flexible que forma el cuerpo de la lámina, con o sin engrosamiento de la lámina. El refuerzo puede estar localizado o se puede extender sobre una porción significativa del área de la lámina.

En algunas realizaciones preferidas, el borde libre de la lámina está reforzado. Con referencia a la figura 7A, el borde libre 250 de la lámina 252 se ha engrosado para reducir la posibilidad de rasgado u otro daño del borde libre. Con referencia a la figura 7B, el borde libre 254 de la lámina 256 incluye un elemento de refuerzo 258 con una composición diferente del cuerpo 260 de la lámina. El elemento de refuerzo puede dar lugar o no a un engrosamiento del borde libre con relación al cuerpo de la lámina. Si el borde libre tiene un refuerzo local como se representa en las figuras 7A y 7B, se puede incluir refuerzos adicionales lejos del borde libre. Con referencia a la figura 7C, un elemento de refuerzo 262 está situado en todo el cuerpo de lámina 264. El elemento de refuerzo 262 tiene generalmente una composición diferente del polímero flexible incluyendo el resto del cuerpo de la lámina.

Los elementos de refuerzo se forman preferiblemente de películas poliméricas, películas poliméricas perforadas o tejidos. Los elementos de refuerzo son preferiblemente relativamente flexibles y tienen generalmente una mayor resistencia que el polímero flexible que forma el resto del cuerpo de la lámina. Se puede usar otras varias estructuras y composiciones de refuerzo. Se describen mejor refuerzos de láminas poliméricas en la publicación internacional, en tramitación y del mismo cesionario, número WO 0224119 de Woo y colaboradores, titulada "Prótesis con válvula con láminas poliméricas reforzadas".

El mandril puede tener una ranura junto al borde afilado a lo largo de la superficie correspondiente al borde libre de la lámina para proporcionar un engrosamiento adicional a lo largo del borde libre de la lámina, como se describe mejor más adelante. Al formar el borde libre de la lámina, la extracción del polímero en la parte superior del mandril se puede llevar a cabo conservando al mismo tiempo el engrosamiento del polímero junto al borde afilado. Este engrosamiento en el borde afilado se puede combinar con el uso de un elemento de refuerzo para realizar el refuerzo adicional de la lámina.

El uso de métodos de procesado basados en el diseño mejorado del mandril da lugar a láminas de polímero con propiedades más coherentes. En particular, si el polímero se separa a lo largo de un borde afilado, el borde libre de las láminas se define de forma reproducible por el borde afilado del mandril. En contraposición, los acercamientos en los que la parte superior de las láminas se corta según la medición predeterminada, dan lugar a la variación de la posición exacta del borde libre de la lámina debido a la limitación de la medición y debido al estiramiento potencial del polímero durante el proceso de corte. Además, los bordes se pueden rasgar cortándolos usando acercamientos estándar. Así, la mejor uniformidad entre láminas en las diferentes válvulas es un resultado de usar los acercamientos de procesado mejorados aquí descritos.

En resumen, la formación de válvulas de láminas poliméricas usando mandriles con bordes afilados adecuadamente colocados, proporciona un proceso más eficiente y de costo razonable para crear válvulas de láminas poliméricas. El proceso también da lugar a consistencia/repetibilidad muy altas para formar láminas y válvulas de alta calidad, eliminando al mismo tiempo la posible introducción de defectos a lo largo del borde libre de la lámina.

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Estructura del mandril

Los mandriles mejorados tienen un borde correspondiente al borde libre de las láminas de la válvula. En realizaciones preferidas, el borde tiene un radio de curvatura pequeño, es decir, un borde afilado, en el mandril correspondiente al borde libre de las láminas. Además, el borde tiene preferiblemente un ángulo no demasiado grande, de aproximadamente 135 grados o menos, entre las dos superficies unidas en el borde. Teniendo los bordes la nitidez y los ángulos preferidos, el polímero se aleja o separa en el borde afilado sin necesidad de aplicar fuerza excesiva. Los valores preferidos del ángulo pueden depender de la nitidez del borde y viceversa. Para estas realizaciones preferidas, la parte superior del mandril tiene una forma consistente con la que tiene un borde afilado que forma un ángulo no demasiado grande para marcar el límite del borde libre de la lámina. El polímero recubierto sobre la parte superior del mandril se puede separar fácil y eficientemente para producir un borde libre de lámina con un alto grado de uniformidad entre diferentes válvulas.

Con referencia a la figura 8, el mandril 300 tiene un eje generalmente cilíndrico 302 y una porción contorneada 304. El eje cilíndrico 302 se usa para agarrar el mandril 300 durante el proceso de recubrimiento por inmersión. El eje cilíndrico 302 puede tener otras formas y/o características estructurales, tales como apéndices, agujeros o cavidades, para facilitar el proceso de agarre. Generalmente, el eje cilíndrico puede estar conectado a un aparato automatizado para bajar el mandril de manera reproducible al material polimérico de recubrimiento durante el proceso de recubrimiento por inmersión.

La porción contorneada 304 se forma con el fin de producir estructuras con formas apropiadas para generar características deseadas en el polímero colado en la superficie del mandril. Con referencia a la figura 8, la porción contorneada 304 incluye una pluralidad de crestas 306 correspondientes a los soportes de comisura de la válvula polimérica. Las ondas 308 conectan entre las crestas 306. Las ondas 308 corresponden a las ondas que se extienden entre los soportes de comisura en la estructura de soporte. Los contornos 310 están formados entre las crestas 306 y las ondas 308. Las láminas se forman en los contornos 310. El borde unido de las láminas sigue el soporte de comisura y las ondas de la válvula, que corresponden a las crestas 306 y las ondas 308 en el mandril 300. El borde 312 forma un límite entre los contornos 310 y la superficie superior 314 del mandril 300.

Las crestas 306 marcan el punto final de los bordes libres de las láminas y la separación entre láminas adyacentes. Las crestas pueden tener varias formas, a voluntad, de manera que correspondan a las características deseadas de funcionamiento de la válvula. Se puede unir una estructura/stent de soporte al mandril a lo largo de las crestas 306 antes de realizar el recubrimiento por inmersión. Si la estructura de polímero se une a una estructura de soporte después de la extracción del mandril, el polímero a lo largo de las crestas se asocia con al menos una porción de los soportes de comisura que separan láminas adyacentes. Las crestas 306 ayudan a llevar a cabo la coaptación apropiada de las láminas cerradas. Las crestas pueden incluir características adicionales, tales como estructura para el montaje de estructuras de soporte de lámina. El grosor de la arista que separa láminas adyacentes se selecciona generalmente según sea apropiado para la estructura deseada de la prótesis.

Los contornos 310 se maquinan con el fin de dar una forma deseada a las láminas en su posición relajada. Como se representa en la figura 8, las láminas tienen una forma que se aproxima a su posición completamente abierta. En realizaciones alternativas, las láminas están formadas en una configuración relajada correspondiente a una válvula parcialmente cerrada. En estas realizaciones, los contornos 310 están diseñados para producir una superficie superior más pequeña 314. El contorno se puede formar de manera que se aproxime a una configuración cerrada de la válvula.

En realizaciones alternativas, una ranura 316 está situada junto al borde 312, como se representa en la figura 9A. La ranura 316 permite un engrosamiento del polímero a lo largo del borde libre de la lámina. En realizaciones preferidas, la ranura 316 es generalmente paralela al borde 314 en el contorno 310, como se representa en la vista ampliada de la figura 9B. La profundidad (D) de la ranura 316 de la superficie contorneada 310 preferiblemente de aproximadamente 0,01 mm a aproximadamente 1 mm y preferiblemente de aproximadamente 0,05 mm a aproximadamente 0,5 mm. La ranura 316 está preferiblemente junto al borde 312, pero puede estar situada lejos de la superficie superior 314. El punto de máxima profundidad de la ranura 316 es una distancia desde la superficie superior 314. La distancia Z es preferiblemente del rango de aproximadamente tres veces el radio de curvatura en el borde a aproximadamente 5 mm, y más preferiblemente de aproximadamente tres veces el radio de curvatura en el borde a aproximadamente 2 mm. La ranura 316 puede tener cualquier forma, tal como redondeada, cuadrada, compleja, etc.

El borde 312 tiene preferiblemente suficiente nitidez en un ángulo que no es demasiado grande para llevar a cabo la fácil separación del polímero a lo largo de superficie superior 314 del mandril del polímero a lo largo de los contornos 310. Aunque un borde puede aparecer infinitamente afilado en un examen casual, una inspección más detallada muestra que el borde tiene una curva que conecta los contornos 310 y la superficie superior 314. La nitidez se define por el radio de curvatura en el borde mientras que el ángulo se refiere al ángulo formado entre el contorno 310 y la superficie superior 314 en el borde 312. En realizaciones preferidas, se obtiene un borde afilado si el radio de curvatura no es más de aproximadamente 0,25 mm, y preferiblemente no más de aproximadamente 0,15 mm e incluso más preferiblemente no más de aproximadamente 0,1 mm.

En realizaciones preferidas, el ángulo en el borde es menos de aproximadamente 135 grados, preferiblemente menos de aproximadamente 105 grados y más preferiblemente menos de aproximadamente 90 grados. Sin embargo, el ángulo en el borde es difícil de especificar con absoluta precisión porque no hay división inequívoca entre la superficie superior 314 en el borde 312 y el contorno 310 en el borde 312. El ángulo puede ser evaluado en un plano normal al borde afilado del mandril ignorando la curvatura en el borde visible por ampliación del borde afilado. La presencia de una ranura no afecta a esta evaluación del ángulo dado que el borde se puede formar entonces en la parte superior de la ranura que separa la ranura de la parte superior del mandril.

El ángulo y la nitidez del borde pueden no ser uniformes en todos los puntos a lo largo del borde. En realizaciones preferidas, el ángulo y la nitidez caen dentro de los rangos preferidos en todos los puntos a lo largo del borde. Sin embargo, el ángulo y la nitidez se pueden desviar de los valores preferidos en pequeñas secciones del borde sin afectar al procesado de la estructura de polímero.

En una realización preferida, la parte superior de las crestas 306 está a lo largo de la parte superior de los contornos 310 de tal manera que la parte superior de las crestas 306 se una al borde 312 en un punto donde el borde libre de la lámina conecta con el borde unido. Las partes superiores de las crestas están a la misma altura que el borde libre de la lámina.

En algunas realizaciones, el borde 312 no está necesariamente en un plano. Sin embargo, si el borde 312 está en un plano, la parte superior de las crestas 306 está preferiblemente en el mismo plano. Con referencia a la figura 10 se representa una realización de un mandril que tiene bordes que no están en un plano. El mandril 324 tiene contornos de lámina 326, 328, 330 que forman un borde 332 en la intersección con la superficie superior 334 del mandril 324. El radio de curvatura y el ángulo se pueden evaluar en cualquier punto a lo largo del borde.

Con referencia a la figura 8, la superficie superior 314 del mandril 300 puede tener cualquier forma consistente con producir un borde 312 con las características deseadas. Para establecer un ángulo deseado en el borde 312, el mandril puede tener, por ejemplo, una superficie plana, una superficie convexa, una superficie ligeramente cóncava o una forma más compleja a lo largo de la parte superior del mandril. Una estructura conveniente para la superficie superior 314 consistente con la formación de un borde afilado 312 es un plano superior.

Una realización de un mandril con una superficie superior plana se representa en la figura 11. En esta realización, el mandril 350 tiene una espiga 352 que se extiende desde la sección cilíndrica 354. El mandril 350 tiene una superficie superior plana 356 esbozada por un borde 358. La superficie superior plana 356 se extiende sobre las crestas 360. El borde 358 se extiende a lo largo de la parte superior de las crestas 360 y a lo largo de la parte superior de los contornos 362.

Aunque una superficie superior plana, una superficie ligeramente cóncava o una superficie convexa son estructuras apropiadas para la parte superior del mandril con el fin de obtener el borde límite afilado, estructuras alternativas de la superficie superior son coherentes con la formación del borde afilado. Específicamente, la forma de la parte superior del mandril lejos del borde libre es generalmente irrelevante para obtener las ventajas de procesado y estructurales. Sin embargo, independientemente de la forma, el borde límite tiene preferiblemente un radio de curvatura pequeño y ángulos dentro de los rangos deseados.

Una realización alternativa del mandril se representa en la figura 12. En esta realización, el mandril 380 tiene una superficie superior 382 con porciones planas 384, 386, 388, 390, 392, 394 y una porción central cóncava 396. Se ha formado un borde continuo 398 que se extiende a lo largo de la parte superior de los contornos 400 así como a lo largo de los bordes superiores de crestas 402. El borde 398 se extiende a lo largo de porciones planas de la superficie superior 384 así como la porción cóncava 396.

Otra realización alternativa de un mandril se representa en la figura 13. El mandril 420 tiene una superficie superior 422 con porciones planas 424 y una porción sobresaliente 426. El borde 428 se extiende a lo largo del exterior de porciones planas 424 y secciones de la porción sobresaliente 426. El borde 428 forma el límite entre la superficie superior 422 y los contornos 430 y crestas 432. La porción sobresaliente 426 incluye una punta puntiaguda 434 que rompe la superficie del polímero líquido para reducir el atrapamiento de aire durante el proceso de recubrimiento por inmersión. El mandril 420 incluye una espiga no cilíndrica 436 para agarrar el mandril 420 durante el proceso de recubrimiento por inmersión. Generalmente, la espiga puede tener cualquier forma deseada, tal como cuadrada o triangular.

El mandril se puede formar generalmente de uno o varios materiales adecuados incluyendo, por ejemplo, metales, polímeros, cerámica y análogos. El mandril deberá ser duradero de tal manera que se pueda usar para producir gran número de válvulas poliméricas uniformes antes de tener que sustituirlo. El mandril se deberá hacer de un material que sea inerte y humectable con respecto al polímero líquido en el que el mandril se sumerge durante el proceso de recubrimiento por inmersión. Específicamente, el mandril no deberá reaccionar químicamente ni disolverse en los polímeros líquidos relevantes. Además, el mandril es humectable si el polímero líquido se extiende fácilmente por la superficie del mandril y forma un recubrimiento uniforme. Además, el mandril se deberá hacer de un material que permita la fácil separación del polímero recubierto por inmersión del mandril después de la solidificación del polímero, aunque un material se pueda cubrir con un recubrimiento permanente o temporal para facilitar la separación del polímero del mandril.

El mandril se puede formar de una pluralidad de materiales en varias configuraciones. Por ejemplo, el cuerpo del mandril se puede formar de un material polimérico que posteriormente se recubra con un metal. En realizaciones preferidas, el mandril se forma de un metal duradero, tal como acero inoxidable. El acero inoxidable es un material preferido por sus propiedades de humectación con polímeros de poliuretano y polímeros a base de silicona. Para realizaciones preferidas basadas en mandriles de metal, los mandriles se pueden maquinar para formar un mandril con una forma superficial deseada, por ejemplo, usando métodos de maquinado convencionales.

En los procesos de recubrimiento de polímero por inmersión, el mandril se sumerge preferiblemente lentamente en un polímero líquido. Si el mandril se hace de un material humectable por el polímero líquido, la atracción intermolecular entre el material del mandril y el polímero es mayor que la atracción intermolecular dentro del polímero líquido. Entonces, una capa de polímero líquido se adhiere y extiende sobre las superficies del mandril después de sacar el mandril del polímero líquido. El polímero líquido toma la forma de las superficies del mandril debido a la atracción intermolecular más fuerte con el material del mandril. La capa de polímero también tiene una interface con el aire ambiente o un vacío en una superficie libre. La forma de la superficie libre es controlada por tensión superficial, que, a su vez, se determina por el tipo de polímero líquido y la geometría del mandril.

La atracción intermolecular en la superficie libre es despreciable en comparación con la atracción intermolecular en el polímero líquido. Las moléculas del polímero líquido son atraídas mucho más fuertemente por las moléculas en el líquido que por las moléculas de aire en la superficie libre, creando por ello tensión superficial. La tensión superficial tiende a reducir el área de la superficie libre de modo que, en equilibrio, la superficie libre tenga mínima energía superficial.

En una superficie de mandril convencional donde el radio de curvatura de la superficie es mucho mayor que el grosor de la capa de polímero líquido, el polímero líquido tiende a extenderse con grosor uniforme sobre el contorno superficial. En contraposición, cuando una superficie del mandril tiene un borde afilado donde el radio de curvatura es comparable al grosor de la capa de polímero líquido, la tensión superficial empuja la superficie libre hacia la superficie del mandril reduciendo el área superficial libre. La reducción del área superficial libre da lugar a una capa más fina de polímero alrededor del borde. Esta reducción del grosor del polímero en el borde se mejora si el ángulo del borde también es menor porque se reduce más área superficial libre de una capa de grosor por lo demás uniforme. Un menor ángulo de borde y/o un menor radio de borde producen una capa más fina de polímero en el borde así como una zona más localizada de adelgazamiento de la capa de polímero.

Además de generar una capa más fina de polímero en el borde, un ángulo pequeño del borde y un radio pequeño del borde también concentran el esfuerzo en el borde cuando la capa de polímero solidificada se separa a lo largo del borde para quitar el polímero en la parte superior del mandril. Un ángulo más pequeño del borde y/o un radio más pequeño del borde dan lugar a una concentración más alta de esfuerzo en el borde. Los efectos combinados de la concentración de esfuerzos y el debilitamiento/adelgazamiento en un borde afilado hacen más fácil separar dos superficies adyacentes del polímero solidificado.

Aunque la explicación anterior se ha centrado en mandriles macho, el proceso de recubrimiento por inmersión se puede realizar igualmente con un mandril hembra. Un mandril hembra es básicamente la inversa de un mandril macho, en el que un vacío tiene la forma de un mandril macho correspondiente. La estructura de polímero se forma en la superficie interior, más bien que la superficie exterior, del mandril. La estructura de polímero resultante tiene forma idéntica a una estructura de polímero formada en el mandril macho correspondiente con la forma del vacío del mandril hembra. Lo mismo sigue siendo válido con respecto al ángulo y la nitidez del borde que separa la parte superior del mandril de los contornos de lámina. Así, las realizaciones preferidas pueden ser evaluadas por las propiedades del borde.

Una realización de un mandril hembra se representa en la figura 14, en la que se muestra estructura oculta por razones de claridad. El mandril hembra 440 incluye contornos de lámina 442, 444, 446. Unas ondas 450, 452, 454 están situadas en la parte inferior de los contornos de lámina 442, 444, 446, respectivamente, y corresponden a los bordes unidos de las láminas. El borde 456 separa los contornos de lámina 442, 446, 448 de la superficie superior 458 del mandril 440. La superficie superior 458 puede ser plana o de otra forma adecuada para obtener la nitidez y el ángulo deseados en el borde 456. Se puede usar el vacío cilíndrico 460 o una porción de él para formar la base de la estructura de soporte. El agujero 462 se puede usar para agarrar el mandril 440 durante el proceso de recubrimiento.

Proceso de recubrimiento por inmersión

Para formar las láminas de polímero, los mandriles se recubren preferiblemente por inmersión en un polímero líquido para verter el polímero a la superficie del mandril. El polímero se solidifica en la superficie del mandril formando una estructura de polímero. En realizaciones preferidas, el mandril tiene un borde afilado y un ángulo adecuado en el borde afilado de tal manera que el polímero formado en la parte superior del mandril se separe de las porciones restantes de la estructura de polímero solidificada, incluyendo las láminas de polímero, quitando el polímero a lo largo de la superficie superior sin aplicar fuerza excesiva. Después de formar los bordes libres de las láminas de polímero quitando el polímero a lo largo de la superficie superior del mandril, se quita la estructura de válvula polimérica del mandril. El mandril se puede recubrir con una composición para facilitar la extracción de la estructura de polímero del mandril después de finalizar la solidificación.

El proceso para formar la estructura de válvula polimérica se resume en la figura 15. Un mandril con una forma deseada se recubre por inmersión 500 en un polímero líquido. Después de extraer el mandril del líquido, el polímero se solidifica 502 parcial o totalmente en el mandril. Antes del recubrimiento por inmersión o después del recubrimiento por inmersión antes o después de que el polímero solidifique, se puede poner 504 refuerzos opcionales, tales como un tejido, en posiciones deseadas a lo largo del mandril. Antes o después de que el recubrimiento polimérico solidifique, se puede llevar a cabo 506 un recubrimiento adicional por inmersión. Los pasos 500-504 se pueden repetir individual o colectivamente una o más veces para obtener una estructura de polímero deseada. Después de formar la estructura de polímero final y de solidificar el polímero, se separa 508 el polímero en la parte superior del mandril de las porciones restantes del mandril para producir la estructura de válvula polimérica. Entonces, la estructura de válvula polimérica se quita 510 del mandril. La formación de la prótesis termina 512.

Se coloca preferiblemente una estructura/stent de soporte de lámina sobre el mandril antes del recubrimiento por inmersión para obtener un recubrimiento directamente sobre la estructura de soporte. La estructura de soporte puede ser rígida, es decir, un stent; o flexible. Si se coloca una estructura de soporte de las láminas sobre el mandril, el polímero se recubre simultáneamente sobre el mandril y el material de la estructura de soporte, de tal manera que el material de la estructura de soporte se forme como una estructura integral con el polímero solidificado. Se puede formar un compuesto fuerte del polímero y la estructura de soporte. La estructura de soporte se forma preferiblemente de un material que se humedece con la solución polimérica. La estructura de polímero y la estructura de soporte se quitan del mandril como una unidad integral.

Un mandril con una estructura de soporte se representa en la figura 16. La estructura de soporte 530 incluye postes de comisura 532 y ondas 534. Los postes de comisura 532 contactan el mandril 536 en las crestas 538 que separa los contornos de lámina 540. Los puntos de contacto entre el mandril 536 y los postes de comisura 532 y las ondas 534 forman el borde unido de las láminas.

En realizaciones alternativas, se puede formar una estructura de soporte en el mandril del mismo polímero que las láminas durante el proceso de recubrimiento por inmersión. En otras realizaciones alternativas, las láminas pueden estar asociadas con la estructura/stent de soporte después de la extracción de las láminas del mandril. Generalmente, se forma al menos una porción de la estructura de soporte de las láminas en el proceso de recubrimiento por inmersión del polímero usado para formar las láminas, y esta estructura de soporte de polímero se puede combinar con una o más estructuras/stents de soporte adicionales después de la terminación del proceso de recubrimiento por inmersión.

El polímero líquido usado para realizar el recubrimiento por inmersión puede ser una solución/dispersión polimérica o un polímero fundido. Los polímeros adecuados se describieron anteriormente. Las soluciones/dispersiones poliméricas adecuadas incluyen el polímero disuelto/dispersado en un solvente. El solvente se puede seleccionar en base al polímero particular. Para poliuretanos, los disolventes adecuados incluyen generalmente, por ejemplo, N,N-dimetilacetamida (DMAC) y tetrahidrofurano (THF). La concentración de la solución se puede seleccionar con el fin de obtener una viscosidad y grosor de recubrimiento apropiados. El grosor de recubrimiento depende generalmente de la concentración y viscosidad de la solución polimérica. La concentración polimérica deseable, es decir, el contenido de sólidos, generalmente es del rango de aproximadamente 1% en peso a aproximadamente 50% en peso y más preferiblemente de aproximadamente S por ciento en peso a aproximadamente 30% en peso, aunque los valores deseados dependerán de la composición del polímero y el peso molecular del polímero.

Se puede formar masas poliméricas fundidas con polímeros que se pueden calentar a sus puntos de fusión sin descomposición. La viscosidad dependerá generalmente de la temperatura. La viscosidad de la masa fundida se puede variar para obtener el grosor deseado de recubrimiento. El grosor de recubrimiento se evalúa generalmente después de la solidificación del polímero. Los rangos deseables de grosores de las láminas de polímero se han expuesto anteriormente.

Para realizar el recubrimiento por inmersión, se conecta el mandril a un instrumento que baja el mandril a una profundidad predeterminada al polímero líquido. El mandril se sumerge preferiblemente lentamente en la solución para evitar una perturbación significativa de la solución. La velocidad de introducción y extracción también pueden afectar al grosor del recubrimiento, dando lugar una inmersión más rápida a una capa más fina de polímero. En particular, para formar una capa inicial de polímero si se aplican múltiples capas, la primera inmersión sería preferiblemente lenta. Los valores reales de la velocidad de inmersión dependerán de las propiedades de la solución polimérica.

La posición del borde inferior a lo largo de la base de la estructura de válvula polimérica se determina por la profundidad a la que el mandril se introduce en el polímero líquido. Si la profundidad de la introducción del mandril en el polímero líquido se controla de modo que esté dentro de un rango deseado, el borde inferior de la estructura de válvula polimérica tiene una posición dentro de las tolerancias deseadas sin cortar el borde inferior de la estructura. Generalmente, el mandril se sumerge al menos a una posición correspondiente a la posición a aquella en la que se añade un manguito de cosido. Sin embargo, el mandril se puede sumergir a una profundidad mayor. El recubrimiento por inmersión se puede realizar manualmente a mano o con un dispositivo mecánico similar a una prensa de taladrar para bajar el mandril por la rotación/movimiento manual de una palanca. Alternativamente, se podría usar un accionador lineal motorizado o robot para bajar el mandril a la solución. La inmersión automatizada permite un mayor control de la velocidad y resolución para mayor coherencia entre las estructuras de polímero.

El recubrimiento polimérico de las soluciones poliméricas se solidifica evaporando el solvente de modo que quede el polímero. El solvente se puede quitar por exposición del mandril recubierto a la atmósfera ambiente o, preferiblemente, en un proceso acelerado calentando el mandril recubierto. El mandril recubierto se puede calentar en un horno o análogos. Igualmente, las masas poliméricas fundidas recubiertas sobre un mandril se solidifican enfriando el polímero. De nuevo, el enfriamiento se puede llevar a cabo exponiendo el mandril recubierto con polímero a la atmósfera ambiente o a condiciones aceleradas enfriando más el mandril recubierto en un refrigerador o análogos.

Como se ha indicado anteriormente, se puede poner refuerzos opcionales dentro de la estructura de polímero para reforzar el polímero especialmente cerca del borde. El material de refuerzo se puede poner a lo largo del mandril antes del proceso de recubrimiento. Alternativamente, el material de refuerzo se puede poner sobre una capa de polímero después del recubrimiento sobre el mandril. El refuerzo se puede poner sobre el polímero antes de terminar la solidificación o después de la solidificación. Se puede poner otra capa de polímero en el mandril después de la colocación de un material de refuerzo sobre un recubrimiento de polímero.

Se puede aplicar más de un recubrimiento polimérico por recubrimiento por inmersión para obtener una estructura de polímero más gruesa. Se pueden formar capas adicionales usando el mismo polímero líquido o un polímero líquido diferente. En particular, la composición polimérica puede ser la misma o diferente en una pluralidad de polímeros líquidos para recubrimiento por inmersión. Las diferentes composiciones de polímero pueden ser diferentes con respecto a la composición química, las diferencias de peso molecular, las concentraciones, los disolventes u otras características de las composiciones.

Después de la aplicación de todas las capas de polímero y la solidificación del polímero en el mandril, la estructura de polímero se separa sacando el polímero a lo largo de la parte superior del mandril. En realizaciones preferidas con un borde afilado que forma una intersección adecuada en la parte superior del mandril, el polímero en la parte superior del mandril se puede separar sacando el polímero. La extracción, por ejemplo, se puede realizar con pinzas o con aspiración de vacío. La presencia del borde afilado y un ángulo pequeño da lugar a un adelgazamiento del polímero a lo largo del borde, debido a tensión superficial. Debido al adelgazamiento del polímero en el borde y la presencia del borde afilado, el polímero en la parte superior del mandril se separa cuando el polímero es empujado hacia arriba. Los bordes preferidos dan lugar a la separación del polímero sin aplicar al polímero fuerzas excesivas que lo rasgarían. La estructura de polímero puede ser impregnada o puesta en contacto de otro modo con agua u otros disolventes para facilitar el rasgado del polímero en la superficie superior.

La separación del polímero en la parte superior del mandril del polímero restante forma una estructura de válvula polimérica. Entonces, la estructura de válvula polimérica se quita con cuidado del mandril sin dañar el polímero. Generalmente, el polímero se quita del mandril manualmente. La estructura de válvula polimérica separada del mandril puede ser procesada a una prótesis completa. Si se desea, la estructura de válvula polimérica se puede almacenar antes de terminar la prótesis, preferiblemente en condiciones en las que no se dañen las estructuras de las láminas.

Formación de prótesis

Después de formar las láminas, pueden ser necesarios pasos de procesado adicionales para completar la producción de la prótesis. En realizaciones preferidas, la estructura/stent de soporte se forma en asociación con la estructura de polímero durante el proceso de recubrimiento por inmersión. En realizaciones alternativas en las que las láminas no se forman directamente en asociación con una estructura/stent de soporte o si se desea una estructura de soporte adicional, la estructura de válvula polimérica se conecta a la estructura de soporte usando, por ejemplo, un sujetador mecánico, sutura o adhesivo. Las estructuras adicionales, tales como un manguito de cosido, se conectan a la estructura de soporte. Generalmente se añaden manguitos de costura y análogos en o cerca del borde de entrada.

Si la válvula se incorpora en un conducto, el conducto se puede conectar o formar alrededor de la válvula de modo que la válvula se conecte fijamente al conducto. Igualmente, las válvulas se pueden fijar dentro de un conducto antes de unir el conducto a las porciones restantes de un dispositivo auxiliar ventricular izquierdo. Se puede utilizar sutura, grapas, adhesivo, y otros mecanismos de sujeción y sus combinaciones para conectar las estructuras de soporte a los otros componentes.

Envasado, distribución y uso

Para distribución, los dispositivos médicos se colocan en envases sellados y estériles. Las válvulas se pueden colocar en un soporte que soporta la base de la válvula sin dañar las láminas de polímero. Los contenedores se pueden fechar de tal manera que la fecha refleje el tiempo de almacenamiento máximo aconsejable, si los componentes del dispositivo médico no se deben almacenar indefinidamente. Los contenedores se empaquetan junto con instrucciones para el uso y/o implante apropiados del dispositivo médico y junto con otras etiquetas apropiadas y/o requeridas. Los contenedores son enviados a los profesionales sanitarios para uso en procedimientos médicos apropiados, tales como implante de una prótesis y análogos. Las prótesis valvulares cardiacas y las prótesis vasculares con válvula se pueden implantar, por ejemplo, usando procedimientos quirúrgicos estándar.

Aunque la presente invención se ha descrito con preferencia a realizaciones preferidas, los expertos en la técnica reconocerán que se pueden hacer cambios en la forma y el detalle sin apartarse de la invención.

Claims

1. Un método para producir láminas de polímero para una prótesis valvular de polímero, incluyendo el método: formar una estructura de polímero recubriendo por inmersión un mandril en un polímero líquido, teniendo el mandril (300) una superficie superior (314), y una superficie exterior incluyendo una pluralidad de crestas (306) y superficies contorneadas (310) que se extienden entre las crestas correspondientes a láminas de polímero, caracterizado porque un borde del mandril (300) separa la superficie superior (314) y las superficies contorneadas (310), correspondiendo el borde de mandril (312) al borde libre de las láminas.

2. El método de la reivindicación 1 donde el polímero líquido es una solución polimérica.

3. El método según la reivindicación 1 donde el polímero líquido incluye un polímero fundido.

4. El método según cualquier reivindicación precedente donde el polímero líquido incluye un polímero seleccionado del grupo que consta de poliamidas, poliésteres, poliacrilatos, polietilenos, politetrafluoroetilenos, polipropilenos, copolímeros de etileno-propileno, copolímeros de etilenopropileno-monómero de dieno, polivinilcloruros, policarbonatos, poliacetales, poliuretanos, polidimetil siloxanos, acetatos de celulosa, etileno acetatos de vinilo, polisulfonas, nitrocelulosas, siliconas, y derivados, sus mezclas y copolímeros.

5. El método según cualquier reivindicación precedente donde el polímero líquido incluye un polímero seleccionado del grupo que consta de poliuretanos, siliconas, polidimetil siloxano, politetrafluoroetileno, sus derivados y sus mezclas.

6. El método según cualquier reivindicación precedente incluyendo separar la estructura de polímero a lo largo del borde para formar láminas que tienen la forma de las superficies contorneadas.

7. El método según cualquier reivindicación precedente donde un soporte está situado sobre el mandril antes de realizar el recubrimiento por inmersión, formándose la estructura de polímero sobre el soporte.

8. El método según cualquier reivindicación precedente donde el recubrimiento por inmersión se realiza con múltiples inmersiones del mandril en uno o más polímeros líquidos.

9. El método de la reivindicación 8 donde las múltiples inmersiones del mandril se realizan con al menos una inmersión en un primer polímero líquido y al menos una inmersión en un segundo polímero líquido, teniendo el primer polímero líquido y el segundo polímero líquido composiciones diferentes.

10. Un mandril (300) para producir láminas de polímero según las reivindicaciones de método 1 a 9 incluyendo una superficie superior (314), y una superficie exterior incluyendo una pluralidad de crestas (306) y superficies contorneadas (310) que se extienden entre las crestas correspondientes a láminas de polímero, caracterizado porque un borde en el mandril (300) separa la superficie superior (314) y las superficies contorneadas (310), correspondiendo el borde de mandril (312) al borde libre de las láminas.

11. El mandril de la reivindicación 10 donde el borde de mandril tiene un radio de curvatura de no más de aproximadamente 0,25 milímetros.

12. El mandril de la reivindicación 10 donde el ángulo entre la superficie superior y las superficies contorneadas no es mayor de aproximadamente 135 grados.

13. El mandril de la reivindicación 10 donde las superficies contorneadas están en una superficie exterior del mandril.

14. El mandril de la reivindicación 10 donde las superficies contorneadas están en una superficie interior del mandril.